CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE
TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION
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ANÁLISE CRÍTICA DE MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO
HIDRÁULICO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS (CRITICAL ANALYSIS OF
HYDRAULIC DESIGN METHODS OF PERMEABLE PAVEMENT)
LILIANE LOPES COSTA ALVES PINTO, Aluna de Doutorado da EPUSP, e-mail:
[email protected]
JOSÉ RODOLFO SCARATI MARTINS, Prof. Dr. EPUSP, e-mail: [email protected]
LIEDI BARIANI BERNUCCI, Prof. Livre Docente EPUSP, e-mail: [email protected]
CARLOS YUKIO SUZUKI, Prof. Dr. EPUSP, e-mail: [email protected]
RESUMO
O desenvolvimento dos centros urbanos no Brasil e em parte do mundo se deu, na grande maioria
das vezes, de maneira desordenada e sem a preocupação com o meio ambiente urbano.
Principalmente nas grandes metrópoles, em decorrência dos elevados índices de impermeabilização
do solo e da ocupação das várzeas, a ocorrência de inundações se dá com maior freqüência, na
medida em que os tempos de pico diminuíram e as vazões, por outro lado, aumentaram.
Em meados dos anos 80, o meio técnico percebeu a necessidade da mudança de paradigmas na
gestão da drenagem urbana, pois estavam claras as interfaces entre as questões técnicas,
econômicas, sociais e principalmente, ambientais. É fato, que os efeitos causados pelo escoamento
superficial direto devem ser tratados na fonte produtora e não mais transferidos às populações de
jusante.
Na linha da atenuação dos impactos, um dispositivo muito utilizado para promover a infiltração das
águas da chuva no solo urbano e, conseqüentemente, atuar como um retardador dos tempos de pico
das cheias é o pavimento permeável. Embora diversas experiências tenham sido propostas e já
venham sendo praticadas no mundo, seu uso não é comum e nem amplamente disseminado. Da
mesma forma, no sentido da compensação dos impactos, o uso de reservatórios subterrâneos,
formados pela base porosa utilizada na pavimentação de vias, desponta como uma alternativa
simples e eficaz para o armazenamento temporário de grandes volumes precipitados.
Este trabalho tem por objetivo apresentar uma análise comparativa entre diferentes métodos de
dimensionamento hidráulico de pavimentos permeáveis propostos por entidades estrangeiras e pelo
critério utilizado em um modelo físico instalado no Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica
da Universidade de São Paulo – Centro Tecnológico de Hidráulica (CTH), que consiste em uma
pista experimental destinada ao estacionamento de veículos de passeio.
PALAVRAS-CHAVE: pavimento permeável, atenuação de cheias, reservatórios subterrâneos
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ABSTRACT
The development of urban centers in Brazil and the world took place in the vast majority of cases,
in a disorderly way, without concern for the urban environment. Especially in large cities, due to
the high rates of imperviousness and occupation of the lowlands, the flooding occurs more
frequently in that peak time decreased and, on the other hand, peak flow rates increased.
In the mid-80s, the engineering realized the need for a paradigm change in the management of
urban drainage. The interfaces between the technical, economic, social and especially
environmental were clear. The effects caused by runoff should be treated at source and no more
transferred to the downstream, this is a fact.
A BMP (Best Management Practice) used to attenuation of flood impacts and that promotes the
infiltration of rain water in urban land and thus act as a retarder of the times of peak floow is the
permeable pavement. Although several experiments have already been proposed and have being
practiced in the world, its use is not common or widespread. Similarly, in terms of compensation for
impacts, the use of underground reservoirs formed by porous base used in paving roads emerges as
a simple and effective alternative for the temporary storage of large volumes precipitated.
This paper aims to present a comparative analysis of different methods of pervious pavement
hydraulic design proposed by foreign entities and the methodology applied in a physical model
installed in the Hydraulics Laboratory of the Escola Politécnica da Universidade de São Paulo –
Centro Tecnológico de Hidráulica (CTH), which consists of a parking lot for light traffic.
KEY WORDS: permeable pavement, flood mitigation, underground reservoirs
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INTRODUÇÃO
O desenvolvimento dos centros urbanos no Brasil e em grande parte do mundo se deu, na grande
maioria das vezes, de maneira desordenada e sem a preocupação com o meio ambiente urbano. A
falta de planejamento aliada à urbanização descontrolada, usualmente pressionada por aspectos
econômicos como a falta de moradias, o êxodo rural e a industrialização, resultou em altas taxas de
impermeabilização do solo e, conseqüentemente na ausência de espaços urbanos, como parques e
jardins, que propiciam a infiltração da água no solo e a recarga dos lençóis freáticos. Principalmente
nas grandes metrópoles, em decorrência dos elevados índices de impermeabilização do solo e da
ocupação das várzeas, a ocorrência de inundações se dá com maior freqüência, na medida em que
os tempos de pico diminuíram e as vazões, por outro lado, aumentaram.
É fato, que os efeitos causados pelo escoamento superficial direto devem ser tratados na fonte
produtora e não mais transferidos às populações de jusante. O princípio de que o afastamento da
água da chuva deve se dar o mais rapidamente possível para jusante tem sido reconhecido como
“errado” (Tucci, 2007).
A anulação e a atenuação dos efeitos provocados pelo uso urbano do solo da bacia hidrográfica fez
surgir o conceito do “impacto zero” e de “vazão de restrição”.
Novas práticas são adotadas e novos conceitos assumidos. Dentre essas práticas estão as chamadas
medidas de controle compensatórias (Baptista et all,2005), e que podem atuar distribuídas ou na
fonte produtora de deflúvio, e na micro-drenagem.
As medidas compensatórias na drenagem urbana interferem no hidrograma por meio de
armazenamento do escoamento superficial direto, percolação e infiltração. Essas técnicas são
utilizadas na drenagem para reduzir ou controlar os excedentes pluviais gerados pela
impermeabilização, pela poluição de origem pluvial, além de propiciar a recarga dos aqüíferos
subterrâneos.
Cresce, portanto, a demanda pelo desenvolvimento de tecnologias aplicáveis às necessidades
urbanas, que contribuam para a reversão da impermeabilização do solo urbano, anulando seus
efeitos ou compensando-os. Na linha da atenuação dos impactos, um dispositivo muito utilizado
para promover a infiltração das águas da chuva no solo urbano e, conseqüentemente, atuar como um
retardador dos tempos de pico das cheias é o pavimento permeável. Embora diversas experiências
tenham sido propostas e já venham sendo praticadas no mundo desde a década de 70 (Diniz,1980),
seu uso não é comum e nem amplamente disseminado. Da mesma forma, no sentido da
compensação dos impactos, o uso de reservatórios subterrâneos, formados pela base porosa
utilizada na pavimentação de vias, desponta como uma variante eficaz para o armazenamento
temporário de volumes precipitados, constituindo-se numa alternativa simples aos grandes
reservatórios de detenção temporária.
Este trabalho apresenta uma parcela dos estudos realizados para implantação de um modelo físico
no Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Centro
Tecnológico de Hidráulica (CTH), construído para elaboração de uma tese de doutorado e consta da
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análise comparativa entre a metodologia utilizada no dimensionamento hidráulico dos pavimentos
permeáveis deste modelo e entre diferentes métodos de dimensionamento hidráulico propostos por
entidades estrangeiras.
METODOLOGIA
Apresenta-se a seguir a metodologia empregada no dimensionamento hidráulico de dois tipos de
pavimentos permeáveis. Foram implantadas duas pistas experimentais destinadas ao estacionamento
de veículos e tráfego leve nas dependências do Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo - Centro Tecnológico de Hidráulica (CTH).
Este modelo tem como função principal permitir o armazenamento da precipitação em suas
camadas de base e sub-base sem, entretanto, infiltrá-la para a camada de subleito, e principalmente,
mantendo as características de suporte estrutural. Portanto, este dispositivo também chamado de
técnica compensatória em drenagem urbana (Baptista et all, 2005) cuja finalidade é promover a
infiltração e retenção será tratado aqui como uma estrutura viária, porém com finalidades
hidrológico-hidráulicas. O pavimento poroso dentre as BMP’s (Best Management Practices) ou
melhores práticas existentes, é o único que pode reproduzir completamente as vazões de préurbanização na bacia em que se encontra instalado (Schueler, 1987). O conceito clássico de projeto
de pavimentos segundo o qual, deve-se retirar a água da base do pavimento o mais rapidamente
possível, no caso de pavimentos permeáveis precisa ser reavaliado (Diniz, 1980).
O estacionamento projetado é dotado de dois módulos, cada um com seu reservatório subterrâneo
formado pela base estrutural da pavimentação, com vistas a captação e armazenamento temporário
de águas de chuva. O lay-out e a seção transversal dos módulos experimentais podem ser vistos na
Figura 1 e na Figura 2. Um módulo foi projetado com revestimento de blocos intertravados de
concreto permeável e o outro com concreto asfáltico poroso (CPA).
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Figura 1. Lay-out dos modelos físicos
Figura 2. Seção transversal tipo da camada reservatório
No módulo revestido com blocos intertravados de concreto para a camada de base foi especificada
brita graduada simples, faixa B da DERSA, sub-base de macadame hidráulico - pedra 3 e pó de
pedra como mostra a FIGURA 3 . No módulo revestido de concreto asfáltico poroso (CPA), para as
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camadas de base e sub-base foram especificados respectivamente, macadame betuminoso,
macadame hidráulico – pedra 3 e pó de pedra (Figura 4). O dimensionamento mecânico do
pavimento pode ser visto em (Virgiliis, 2009).
A seção transversal adotada para cada um dos módulos atendeu aos dois critérios
(hidráulico/estrutural), mas sempre prevalecendo a maior espessura. As seções resultantes podem
ser vistas na seqüência.
Figura 3. Perfil da área revestida com Blocos
Intertravados de Concreto, adaptado de Virgiliis
(2009)
Figura 4. Perfil da área revestida com Concreto
Asfáltico Poroso tipo CPA, adaptado de Virgiliis
(2009)
Na elaboração do projeto hidráulico do modelo físico composto de dois módulos de pavimento
permeável considerou-se para a definição do volume necessário da camada reservatório a ser
preenchida com material granular as seguintes premissas:
• Equação I-D-F desenvolvida por Martinez & Magni (1999) a partir de dados do posto
IAG/USP – E3-035 da cidade de São Paulo descrita a seguir;
it,T = 39,3015 (T+20)–0,9228+ 10,1767 (T+20)–0,8764.[–0,4653–0,8407 LN LN(T/T-1)] (1)
para 10 < t <1440
Na qual,
i: intensidade da chuva, correspondente à duração t e período de retorno T, em mm/min;
t: duração da chuva em minutos;
T: período de retorno em anos.
• Porosidade do material de preenchimento;
• Características físicas da seção transversal dos módulos experimentais, como declividades
longitudinais e dimensões (Figura 1 e Figura 2).
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Em virtude de pequenas diferenças entre as dimensões do módulo revestido com blocos
intertravados e do módulo revestido com CPA resultantes da topografia e do lay-out dos jardins,
todos os cálculos foram elaborados separadamente. As planilhas com as espessuras das camadas
reservatório resultantes são apresentadas a seguir. Inicialmente, foram elaborados cálculos para
diversas situações, ou seja, para tempos de concentração variando entre 10 e 4320 minutos (72
horas), Períodos de Retorno entre 2 e 200 anos e porosidades variando entre 20% e 40%.
A espessura do reservatório foi calculada inicialmente, a partir da seguinte equação:
(2)
Na qual,
H = espessura da camada reservatório (mm)
Vmáx = volume máximo da camada reservatório (mm)
µ = porosidade do material de preenchimento da camada reservatório
P = precipitação de projeto (mm)
Os módulos experimentais propostos são do tipo sem infiltração, dessa forma houve a necessidade
de captação da contribuição subsuperficial por meio de drenos instalados no fundo do pavimento
projetado, e de sistema de micro-drenagem composto por guias, sarjetas e bocas de lobo para
captação do escoamento superficial.
Imagina-se que ocorrerá escoamento superficial, principalmente, na ocorrência de precipitações de
maior intensidade e continuas. Este tipo de chuva provavelmente acarretará, nos primeiros anos do
experimento, a saturação da camada reservatório e a formação de lâminas d’água na superfície dos
dois módulos. Provavelmente, com o passar dos anos em função da periodicidade na manutenção ou
não, o entupimento dos poros dos pavimentos ocorrerá e então, o escoamento superficial passará a
ser em maior volume. Diniz (1980) propõe que a manutenção seja efetuada quatro vezes ao ano
com equipamentos de alta pressão e afirma que essa manutenção é eficiente na recuperação da
capacidade de armazenamento da camada reservatório.
Para a captação do escoamento subsuperficial foi projetada uma estrutura que drena para o centro
dos módulos (Figura 2). Entretanto, em função da topografia do local e do lay-out das estruturas
existentes houve a necessidade de obediência às cotas de guia o que resultou na concepção adotada
e que pode ser vista na Figura 1 e Figura 2, onde está claro que a declividade superficial dos
módulos é continua e igual a 0,50% (0,005 m/m) e drena diretamente para um ponto específico
onde está localizada uma boca de lobo em cada um dos módulos.
Para captação do escoamento subsuperficial e, para possibilitar o monitoramento com a
instrumentação de maneira eficiente foi criado um ponto baixo no eixo de cada um dos módulos e
instalados os drenos perfurados. Para a implantação deste ponto baixo não foi possível a adoção de
declividades iguais em cada um dos lados, havendo, portanto a necessidade de declividades
variadas, sendo i1 = 0,50% (0,005 m/m) e i2 = 1,50% (0,015 m/m) (Figura 2). Essas declividades
foram adotadas em função da topografia e disponibilidade de materiais, podendo ser alteradas na
ocasião de outro projeto. Este fato motivou a utilização de outra equação para a definição da
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espessura resultante da camada reservatório para cada um dos módulos. Foi então, calculada a
espessura em função do comprimento e da declividade ponderados para cada módulo conforme
equação a seguir adaptada de Acioli (2005):
(3)
Na qual:
H’= espessura média da camada reservatório (mm)
H = espessura da camada reservatório (mm)
I1 = declividade adotada no projeto na direção 1(m/m)
L1 = comprimento do reservatório na direção 1 (m)
I2 = declividade adotada no projeto na direção 2 (m/m)
L2 = comprimento do reservatório na direção 2 (m)
As dimensões longitudinais dos dois módulos podem ser vistas na TABELA 1 e os resultados obtidos
são apresentados na Tabela 2 a seguir.
Tabela 1.Dimensões longitudinais dos módulos experimentais
Módulo Intertravado
Módulo CPA
Ltotal(mm)
L = 37850
L = 40000
L1 (mm)
16350
18500
I1 (m/m)
0,005
0,005
L2(mm)
21500
21500
I2 (m/m)
0,015
0,015
Ltotal(mm)
37850
40000
Tabela 2. Quadro resumo – Resultados obtidos pelos autores para porosidade µ = 40%
t(min)
10
30
60
120
180
360
720
Intertravado
CPA
H=Espessura H’ = Espessura H’ = Espessura
do
média do
média do
Precipitação
(mm)
reservatório
reservatório
reservatório
(mm)
(mm)
(mm)
T= 10 anos
24,4
46,02
60,06
72,25
78,4
87,56
95,64
61,01
115,05
150,14
180,63
195,99
218,89
239,11
263,13
317,18
352,27
382,76
398,12
421,02
441,24
268,51
322,55
357,64
388,13
403,49
426,39
446,61
O dimensionamento do pavimento permeável no tocante a capacidade de armazenamento da
camada de reservatório pode também ser elaborado a partir de várias fórmulas, entre elas pode-se
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•
A equação proposta por Bettess (1996) citada em Butler & Davies (2004) para camada
reservatório em estruturas estanques, ou seja, sem infiltração no solo:
(4)
Na qual,
Hmáx = espessura total da camada reservatório (m);
D = duração da chuva (h);
R = relação entre a área drenada e a área de infiltração;
µ = porosidade do material granular (relação entre volume de vazios e volume total);
i = intensidade pluviométrica (m/h).
•
O método proposto pelo Interlocking Concrete Pavement Institute (Smith, 2001) adaptado
do Standard Specifications for Infiltration Practices (Department of the Environment, 1985)
e do Maryland Stormwater Manual (Department of the Environment, 1999):
(5)
Na qual:
dp = profundidade da camada de base granular (m);
∆Qc = Precipitação excedente da área de contribuição para uma dada chuva de projeto (m);
R = relação entre a área de contribuição e a área de pavimento permeável (Ac/Ap);
P = precipitação de projeto (m);
f = taxa de infiltração no solo (m/hr);
T = Tempo efetivo de enchimento da camada reservatório, geralmente igual a 2 horas (horas);
Vr = Porosidade do material de base, geralmente igual a 0,40.
Este método propõe a utilização de 2 horas para o parâmetro de cálculo intitulado “tempo efetivo de
enchimento da camada reservatório”, entretanto, não apresenta a justificativa para a adoção deste
valor e nem tão pouco, comenta esse parâmetro mais profundamente. Aparentemente, este valor
depende do tipo de revestimento utilizado na estrutura e dos materiais da camada de base, e está
diretamente ligado ao amortecimento da vazão afluente. Pode-se afirmar que quanto mais rápido o
enchimento da estrutura reservatório, mais rápido se dará a sua saída e, portanto, menor o
amortecimento gerado no hidrograma, ou vice versa.
• O Department of Civil Engineering - The Texas A&M University System (1998) por meio
da UNI-GROUP U.S.A. – MANUFACTURERS OF UNI PAVING STONES propôs as
seguintes equações para o dimensionamento da camada reservatório, adotando-se o tempo
de retenção da água no reservatório e coeficiente de infiltração para blocos com juntas
especiais igual a 0,40:
(6)
Na qual:
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L= comprimento de drenagem equivalente (m);
x = comprimento da área de drenagem (m);
S1 = declividade longitudinal (%);
S2 = declividade transversal (%);
(7)
k = coeficiente de permeabilidade do material de base (m/h)
L= comprimento de drenagem equivalente (m);
F= coeficiente de infiltração (0,40 para blocos com juntas especiais);
R = precipitação de projeto (m/h);
H= profundidade do reservatório (adotar no mínimo 0,10 m) (m);
S = declividade resultante na direção do fluxo (%).
A Figura 5 a seguir exemplifica alguns dos parâmetros das equações descritas acima.
L1
S1(%)
S2 (%)
S (%)
L2 = x
Figura 5. Parâmetros da equação proposta pela UNI-GROUP referentes a área de
drenagem, adaptado do The Department of Civil Engineering-The texas A&M
University System (1998)
Com a finalidade de auxiliar a definição da espessura da camada de base foram elaborados ábacos
que fornecem a espessura da base a partir da capacidade de armazenamento e da porosidade do
material de base. E a partir da porosidade do material de base e da relação L²/H, indicam a
permeabilidade dessa camada, para tempos de retenção da água no reservatório que variam entre 6,
12, 18 ou 24 horas, considerando-se que 50% da água precipitada sobre o pavimento será drenada.
A porosidade do material de base deve ser definida a partir da seguinte equação:
(8)
Na qual:
γd = peso específico seco do material (g/cm³);
γw = peso específico da água (g/cm³);
Gs = densidade real dos grãos
Esta proposta inclui também equações para o dimensionamento estrutural do pavimento relacionada
ao tráfego admitido no projeto e as características de suporte do material de subleito, que foram
também, convertidas em ábacos que auxiliam os cálculos. Entretanto, como o objetivo deste estudo
não é definir as camadas de base e sub-base a partir das características estruturais do pavimento,
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pois isto foi objeto de estudo realizado por Virgiliis (2009), estas equações não serão apresentadas e
nem tão pouco, discutidas aqui.
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
Para efeito de comparação e análise crítica nos cálculos foi considerada a Equação de Chuvas de
São Paulo para tc=60 minutos (1 hora) ou duração da chuva, o período de retorno igual a 10 anos, a
porosidade do material de base (µ) igual a 0,40 e as características físicas do modelo físico citadas
anteriormente. Os resultados obtidos para cada método são apresentados nas tabelas a seguir:
Tabela 3. Espessura da camada reservatório segundo Bettess
Duração
(min)
Duração
(h)
R
i
(mm/h)
µ
hmáx
(m)
60
1,00
1
60,1
0,40
0,15
Para o dimensionamento da camada reservatório pelo método proposto pelo Interlocking Concrete
Pavement Institute considerou-se ainda, que não haverá precipitação excedente, portanto ∆Qc igual
a zero.
Tabela 4. Espessura da camada reservatório segundo o Interlocking Concrete Pavement Institute
Duração
(min)
60
Duração
(h)
1,00
Qc
(m)
0
R
1
P
(m)
0,060
F
(m/h)
0
T
(horas)
2
Vr
0,40
dp
(m)
0,15
Pelo método da Uni-Group o cálculo do comprimento de drenagem equivalente pode ser visto na
Tabela 5, e na Tabela 7, a espessura da camada de base considerando-se que 50% da chuva será
retida no reservatório e que a porosidade do material de base é igual a 0,40. O cálculo da espessura
da camada foi realizado a partir da equação 7 assumindo-se para sua solução, coeficiente de
permeabilidade do material de base igual a 120,65 m/h ou 3,30 x 10-² m/s.
Tabela 5.Comprimento equivalente e declividade resultante - método da UNI-GROUP
S1 (%) S2 (%)
Bloco
1,00
0,50
x =L2(m)
L1 (m)
L (m)
S (%)
17,50
37,85
19,57
1,12
Tabela 6. Volume precipitado sobre o pavimento de blocos intertravados
Bloco
Precipitação
(R) (mm)
Área (m²)
Volume
(l)
Volume
(m³)
60,06
662,375
39780,027
39,78
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Tabela 7. Espessura da camada de base pelo método da UNI-GROUP
Bloco
k
(m/h)
L
(m)
F
R
(mm/h)
µ
Espessura
total da
base H
(m)
120,65
19,57
0,40
60,06
0,40
0,35
Espessura
útil da
base
H*µ
(m)
0,14
Analisando-se a Tabela 8 com os resultados obtidos para mesma situação pode-se perceber que os
resultados não diferem significativamente entre si. Exceto, a espessura total obtida pelos autores.
Cabe comentar que as fórmulas propostas pelo ICPI e pela UNI-GROUP são destinadas ao
dimensionamento de estruturas com revestimento de blocos intertravados de concreto, enquanto o
método de Bettess e o proposto pelos autores são genéricos, e não levam em consideração o tipo de
revestimento, mas o material de base.
Quando analisadas as equações propostas por cada um dos autores, percebe-se que a precipitação e
a porosidade do material de base são parâmetros comuns e decisórios, quando o reservatório é do
tipo sem infiltração.
Tabela 8. Resumo – Espessura da camada reservatório com declividade variável
Precipitação
(mm)
µ
h
%
UNI
GROUP
60
0,40
0,14
60
Bettess
60
0,40
0,15
57
ICPI
60
60
0,40
0,40
0,15
0,35
57
Método
Autores
100
CONCLUSÃO
Com base nos estudos desenvolvidos pode-se concluir que apesar das equações de
dimensionamento dos métodos analisados envolverem diversos parâmetros, o que realmente define
a espessura da camada de base são:
1) a existência ou não de área de contribuição adicional;
2) a precipitação de projeto que é função do tempo de concentração e do período de retorno
adotados no projeto;
3) a porosidade do material de base empregado;
4) a permeabilidade da camada de base e a declividade longitudinal/transversal que estão
associadas ao tempo de drenagem da camada reservatório e;
5) o coeficiente de infiltração pelo revestimento drenante adotado.
Além dos parâmetros citados acima, deve-se observar o tipo de dispositivo empregado, ou seja, se
este propiciará infiltração no solo ou se a contribuição coletada será armazenada pelo reservatório
interno ao pavimento e depois lançada na micro-drenagem.
04-028
ISSN 1983-3903
CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 4º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
August 4th to 6th 2010
São Paulo – Brasil
CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE
TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION
INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
August 4th to 6th 2010
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Ressalta-se que, para o caso estudado não há área adjacente ao reservatório que contribua para o
mesmo. Em caso, contrário deve-se efetuar a análise para definição do melhor critério a ser
empregado.
Cabe comentar ainda, que pela análise realizada verificou-se que nem todos os métodos levam em
consideração todas as variáveis enumeradas e, portanto, não são unânimes. Somente a implantação
de modelos físicos e o desenvolvimento de pesquisas nessa linha poderão indicar qual o melhor
método de dimensionamento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACIOLI, L. A. Estudo experimental de pavimentos permeáveis para o controle do escoamento
superficial na fonte. Dissertação de Mestrado. 2005. (I. d. Sul, Ed.) Porto Alegre.
BAPTISTA, M., NASCIMENTO, N., & BARRAUD, S. Técnicas compensatórias em drenagem
urbana. Porto Alegre: ABRH. 2005.
BETTESS, R. Infiltration Drainage - Manual of Good Practice. Report R156, CIRIA . Londres.
1996.
BUTLER, D., & DAVIES, J. W. Urban Drainage. 2004.
DEPARTMENT OF THE ENVIRONMENT. Maryland Stormwater Manual, State of Maryland.
Baltimore, Maryland.1999.
DEPARTMENT OF THE ENVIRONMENT. Standard Specifications for Infiltration Practices,
State of Maryland. Baltimore, Maryland. 1985.
DINIZ, E. V. Porous Pavement - Phase I - Design and Operational Criteria. U.S. Environmental
Protection Agency, Municipal Environmental Research Laboratory - Office of Research and
Development, Cincinnati, Ohio. 1980.
MARTINEZ, F. J., & MAGNI, N. L. Equações de Chuvas Intensas do Estado de São Paulo. São
Paulo: Convênio Departamento de Águas e Energia Elétrica e Escola Politécnica da Universidade
de São Paulo. Outubro de 1999.
SCHUELER, T. R. Controlling Urban Runoff: A Practical Manual for Planning and Designing
Urban BMPs. Washington: Washington Metropolitan Water Resources Planning Board. 1987.
SMITH, D. R. Permeable Interlocking Concrete Pavements. Washington, DC: Interlocking
Concrete Pavement Institute - ICPI. 2001.
THE DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING-THE TEXAS A&M UNIVERSITY SYSTEM.
Drainage Design and Performance Guidelines for Uni Eco-stone Permeable Pavement. UNIGROUP U.S.A.- Manufacturers of Uni Paving Stones. 1998.
04-028
ISSN 1983-3903
CONINFRA 2010 – 4º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (CONINFRA 2010 4º TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
August 4th to 6th 2010
São Paulo – Brasil
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TRANSPORTES (CONINFRA 2010 - 4º TRANSPORTATION
INFRASTRUCTURE CONFERENCE)
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TUCCI, C. E. Inundações Urbanas (1ª ed.). Porto Alegre: ABRH. 2007.
VIRGILIIS, A. L. Procedimentos de projeto e execução de pavimentos permeáveis visando
retenção e amortecimento de picos de cheias. Dissertação de Mestrado , 185. São Paulo, SP,
Brasil. Novembro de 2009.
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