1. Introdução
1.1. Apresentação do tema
O contínuo desenvolvimento de uma cidade, avançando sobre áreas de mata nativa e
demolindo antigos casarões para substituírem por grandes empreendimentos comerciais,
diminui a permeabilidade do solo. (WATANABE, 2002)
Como consequência, menos água de chuva irá infiltrar no subsolo, sobrando mais água
para escoar pelas ruas e avenidas. Um dos sintomas de “desenvolvimento” de uma
cidade é a formação de enxurradas cada vez maiores. As galerias de águas pluviais que
antes atendiam bem, passam a não atender às novas demandas. (WATANABE, 2002)
Dessa forma, nas regiões não-urbanizadas o ciclo hidrológico ocorre de forma
harmoniosa. A água da superfície do planeta evapora dos rios, lagos e mares sob a ação
do Sol, formando as nuvens. Essas nuvens, por sua vez, precipitam devolvendo a água
ao solo, sob a forma de chuva. (WATANABE, 2003)
Figura 1 – O ciclo hidrológico antes da urbanização
(FONTE: http://www.ebanataw.com.br/roberto/chuvas/chuva9.htm, 2013.
Essa água ao cair no solo, na sua maior parte, facilmente infiltra-se nele, abastecendo o
lençol freático, que estoca essa água no subsolo, transferindo lentamente para os rios
próximos através do fluxo subterrâneo e gerando nascentes de água. Outra parte fica
retida na vegetação e evapora. Somente uma pequena parte escoa sobre a superfície em
1
direção aos rios próximos, mesmo assim desaceleradamente, graças à vegetação.
(WATANABE, 2003)
Entretanto, ao ocorrer o desenvolvimento urbano, este quadro se modifica. O processo
de urbanização gera uma crescente impermeabilização das superfícies, impedindo assim
que a água precipitada através da chuva infiltre no solo, aumentando o percentual de
água que escoa em sua superfície. Dependendo do tipo de cobertura que existe sobre o
solo, pode-se ter uma maior ou menor taxa de infiltração de água nele (WATANABE,
2003). Estão ilustrados alguns tipos de coberturas existentes, e qual a taxa de infiltração
para cada uma delas:
(a) Cobertura vegetal
(b) Área Rural
(c) Área Residencial
(d) Área Urbana
Figura 2 – Fotos de diferentes tipos de ocupação do solo
(FONTE: ABCP, 2010)
2
Quanto mais intensiva a ocupação do solo pelo homem, uma menor quantidade de água
infiltra-se nele.
Somado a isso, a urbanização ainda acarreta um segundo problema: a formação de
“Ilhas de calor urbanas”. De acordo com GARCIA (2012), as “Ilhas de calor urbanas”
são fenômenos micro-climáticos que favorecem o aumento da temperatura em uma
certa área, podendo chegar até a 10 graus de diferença em relação às áreas no entorno.
Elas agravam as ondas de calor e contribuem para o aumento da precipitação
convectiva, das tempestades associadas a nuvens do tipo cumulo-nimbos sobre a área
urbana.
Esse aumento na quantidade de chuva precipitada é devido a uma junção de diversos
fatores como a poluição atmosférica, emissões antrópicas de calor (queima de
combustíveis fósseis, aparelhos de ar-condicionado), a retenção da radiação solar,
diminuição das áreas verdes. (GARCIA, 2012)
A figura 3 ilustra esse efeito. Ele mostra que as cidades absorvem e retêm mais calor
que as zonas rurais; que na zona rural há maior penetração de água no solo, e uma maior
quantidade de transpiração das plantas e evaporação de água do solo que na cidade.
Figura 3 – Esquema sobre o efeito Ilha de Calor Urbano
FONTE: http://revistapesquisa.fapesp.br , 2012
3
Com a finalidade de não ocorrer inundação local, normalmente cria-se um sistema de
drenagem, onde são utilizados bocas-de-lobo, associados à galerias de águas pluviais,
para drenar essa água para um rio próximo.
De acordo com WATANABE (2002) mesmo com a existência de um sistema de
drenagem, podem ocorrer ainda 3 problemas: O sistema de drenagem não dar conta de
um volume excessivo de água ou estar obstruído devido ao acúmulo de lixo no local;
neste caso ocorrerá inundação apesar da existência do sistema de drenagem; um volume
muito grande de água chegar rapidamente ao rio, causando a enchente do rio. Neste caso
, o problema foi apenas transferido de lugar; os diversos detritos acumulados nas ruas,
calçadas, estacionamentos e garagens são carreados pela água para os rios, gerando
poluição neles.
A figura 4 ilustra esses problemas:
Figura 4 – Esquema sobre Enchentes e Inundações
(FONTE: http://www.ebanataw.com.br , 2002)
Perante esse quadro, podemos concluir que não basta eliminar a água das nossas ruas,
calçadas e quintais, mas também evitar que ela seja descarregada a uma vazão muito
alta no rio, carreando detritos poluidores. (WATANABE, 2002)
4
As inundações, enchentes e poluição dos rios são problemas ambientais, que por sua vez
acarretam problemas sociais e econômicos, desafiando o ser humano a encontrar
soluções sustentáveis para eles. (WATANABE, 2002)
Segundo a ABCP (2010), uma medida compensatória para este problema é a utilização
de pavimentos permeáveis. Esses pavimentos possuem uma tecnologia que permite: a
infiltração da água pela superfície; a filtragem dos detritos contidos na água; o
armazenamento temporário desta água infiltrada. Essas propriedades tornam possível a
solução dos problemas expostos acima: a infiltração da água resolve o problema da
inundação das ruas; a filtragem torna-a livre de detritos; e seu armazenamento
temporário evita a enchente do rio para o qual ela seria drenada.
1.2. Objetivo
Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo de caso da construção de uma
bancada experimental com protótipos de medidas compensatórias em drenagem urbana:
pavimentos permeáveis. O projeto dessa bancada está descrito no projeto de graduação:
“Telhados verdes associados com sistema de aproveitamento de água de chuva: Projeto
de dois protótipos para futuros estudos sobre esta técnica compensatória em drenagem
urbana e prática sustentável na construção civil” do aluno Pedro de Souza Garrido Neto,
da UFRJ, defendida em agosto de 2012.
Para comprovar a eficiência desta técnica, são necessários experimentos que
demonstrem a quantidade e a qualidade da água que passa através dele. Esse é o
objetivo da criação desta bancada experimental.
1.3. Justificativa
Diante do quadro das enchentes e inundações, torna-se necessário propor estudos que
nos permitam avaliar novas possibilidades técnicas. O sistema de drenagem urbana
tradicional não tem se mostrado suficientemente eficiente, requisitando soluções
complementares.
5
Os pavimentos permeáveis podem ser uma proposta de medida compensatória na
construção civil que propõe realizar essa melhoria, auxiliando na preservação do meio
ambiente urbano, restabelecendo o ciclo hidrológico existente antes da urbanização.
1.4. Metodologia empregada
Para realizar este trabalho, a metodologia empregada consistiu numa revisão
bibliográfica de dois assuntos: drenagem urbana e pavimentos permeáveis. Esses
assuntos foram pesquisados através de livros, monografias, dissertações de mestrado,
teses de doutorado, artigos publicados e apostilas de especialistas na área.
Paralelamente, foi realizado o acompanhamento da construção da bancada experimental
do CESA/UFRJ, com um relatório de todo o andamento da construção, incluindo
fotografias de cada etapa da construção.
1.5. Estruturação do trabalho
Esse trabalho compõe-se de 6 capítulos.
No primeiro capítulo, apresentam-se as considerações iniciais, onde se aborda o ciclo
hidrológico, a urbanização e a consequente impermeabilização do solo, e o pavimento
permeável como uma alternativa para o problema; depois aborda-se os objetivos do
trabalho; a justificativa para a realização deste trabalho; a metodologia empregada; e a
estruturação do trabalho.
No segundo capítulo, é realizado uma revisão bibliográfica sobre drenagem urbana.
Nela começamos definindo seu conceito, citando seu histórico, classificando seus
diversos sistemas e apresentando medidas de controle e técnicas de drenagem.
No terceiro capítulo, temos uma revisão bibliográfica de pavimentos permeáveis, com
um breve histórico respeito deles, suas características (definição, funcionamento,
camadas), seu dimensionamento, processo executivo e equipamentos, sua operação e
manutenção, e suas vantagens e desvantagens.
No quarto capítulo, temos o projeto de ensaio do pavimento permeável, onde apresentase as características desse projeto, os materiais que compõem suas camadas, seu
6
dimensionamento mecânico e hidráulico-hidrológico, sua operação e manutenção, e
suas etapas de construção.
No quinto capítulo, são apresentadas as etapas da construção da bancada experimental
do CESA/UFRJ.
No sexto e último capítulo temos as conclusões e considerações finais do trabalho,
juntamente com as referências bibliográficas e eletrônicas, além de anexos.
7
2. Drenagem Urbana
2.1. Introdução
O conjunto da infra-estrutura existente em uma cidade para realizar a coleta, o
transporte, e o lançamento final das águas superficiais, juntamente com a hidrografia e
os talvegues é chamado “Sistema de drenagem”. Esse sistema minimiza os riscos das
populações, visto que diminui os prejuízos causados pelas inundações e possibilita
desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável. (PINTO;
PINHEIRO, 2006)
Podemos classificar as inundações urbanas em duas categorias: Inundações em áreas
ribeirinhas: é quando a água do rios se eleva de nível e deixa de passar somente através
do leito menor, inundando também o leito maior. Esse é um fenômeno que acontece
pelo menos uma vez a cada dois anos; Inundações devidas à urbanização: a urbanização
gera a impermeabilização de áreas, e consequentemente o aumento da velocidade de
escoamento superficial e redução da recarga do lençol freático. (PINTO; PINHEIRO,
2006)
A urbanização consome espaço natural, impermeabilizando significativamente o solo,
alterando o fluxo e balanço hídrico das águas urbanas, perturbando o funcionamento de
zonas ribeirinhas. (SILVEIRA, 2002 apud NETO, 2012)
Abaixo, seguem duas figuras que ilustram bem essa realidade. A primeira esquematiza
as alterações no ciclo hidrológico devido à urbanização e a segunda mostra o
hidrograma típico de uma bacia natural e de uma bacia onde ocorreu o processo de
urbanização:
Figura 5 – Balanço hídrico em uma bacia (em seu estado natural e após
urbanização)
FONTE: http://rhama.net/wordpress/?p=116, 2013
8
Figura 6 – Hidrograma típico que representa o impacto da urbanização sobre o
escoamento superficial da água da chuva
( FONTE: SCHUELER,1987 apud TUCCI,2003)
Atualmente, a tendência é a obsolescência gradual das redes de drenagem. Isso gerará
uma redução nos custos de implantação e nos problemas que elas provocam. Assim,
obras estruturantes não serão mais necessárias e, no lugar, haverá a preservação dos
cursos d’água, sua despoluição e a manutenção das várzeas de inundação, permitindo
tirar-se proveito do seu potencial urbanístico como áreas verdes e parques lineares.
(PINTO; PINHEIRO, 2006)
2.2. Histórico da drenagem urbana
Historicamente, podemos dividir a hidrologia urbana em 3 fases distintas: Higienismo,
Período da Racionalização e Período Científico. (PINTO; PINHEIRO, 2006)
No Higienismo, a idéia é eliminar rapidamente os focos de água parada ou empoçada
que é uma grave ameaça à saúde pública. Como exemplo de cidade feita sob os moldes
Higienistas, podemos citar Belo Horizonte. (PINTO; PINHEIRO, 2006)
Já na fase Racionalista, houve um avanço nos cálculos hidrológicos, graças à criação do
Método Racional em 1889 para dimensionar obras hidráulicas. Foram construídos
9
canais urbanos
retificados e revestidos com seções gradativamente maiores, para
promover a rápida evacuação das águas pluviais. (PINTO; PINHEIRO, 2006)
A partir do século 20, melhorou-se o conceito de canalização, devido ao surgimento de
métodos computacionais e do avanço técnico-científico, que permitiu a separação das
águas de chuva e as de esgoto sanitário. (PINTO; PINHEIRO, 2006)
Atualmente, com uma visão ambientalmente correta, busca-se incorporar os cursos
d’água à paisagem urbana, despoluindo-os e preservando suas margens, valorizando-se
os corpos d’água. Ao invés de direcionar e acelerar águas de enchentes rio abaixo,
procura-se restabelecer a retenção natural. (PINTO; PINHEIRO, 2006)
2.3. Os sistemas de drenagem
TUCCI e BERTONI (2003, apud NETO, 2012) esclarecem que os sistemas de
drenagem podem ser classificados em 3 tipos: na fonte, microdrenagem e
macrodrenagem. Abaixo falaremos a respeito de cada um deles:
2.3.1. Drenagem na fonte:
São compostas por técnicas compensatórias como telhados verdes, pavimentos
permeáveis e valas de infiltração. Elas visam reduzir o volume de água do sistema de
drenagem logo na fonte. TUCCI e BERTONI (2003, apud NETO, 2012)
2.3.2. Microdrenagem urbana:
É definida pelo sistema de condutos pluviais, relacionados aos loteamentos ou a rede
primária urbana, propiciando a ocupação do espaço urbano ou periurbano através de
uma forma artificial de assentamento, adaptado ao sistema de circulação viária.
(MORALES, 2003, apud NETO, 2012)
No quadro 1, podemos ver uma lista com os dispositivos de microdrenagem urbana:
10
Quadro 1: Dispositivos do sistema de microdrenagem urbana
DISPOSITIVO
FUNÇÃO
Elemento de drenagem das vias públicas. A calha formada é a
Sarjetas
receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e
que para elas escoam em direção às bocas de lobo.
Sarjetões
Boca de Lobo
Calhas localizadas nos cruzamentos das vias públicas, formadas pela
sua própria pavimentação e destinadas a orientar.
Captar águas pluviais localizadas nas sarjetas
Canalizações usadas para conduzir as águas captadas pelas bocas
Galerias
de lobo e das ligações prediais
Dispositivos que permitem acesso para a inspeção e manutenção
Poços de Visita
das redes. São posicionados em determinados pontos sempre que
se deseja alterar direção, declividade, diâmetro ou material da
tubulação.
Tubos de
Ligação
Condutos
Canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas
bocas de lobo para a galeria ou para os poços de visita
Obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas
(FONTE: NETO, 2012)
2.3.3. Macrodrenagem urbana:
A macrodrenagem é um conjunto de obras responsáveis pelo escoamento final das
águas. Ela pode ser formada por: canais naturais ou artificiais, galerias de grandes
dimensões e estruturas auxiliares. Seu objetivo é melhorar condições de escoamento,
para atenuar problemas de erosões, assoreamento e inundações ao longo dos principais
talvegues. (MORALES, 2003, apud NETO, 2012)
Ela pode também retificar ou ampliar as seções de cursos naturais, construir canais
artificiais, galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares para proteger contra
erosões e assoreamento, travessias e estações de bombeamento. (NETO, 2012)
11
2.4. Medidas de controle e técnicas compensatórias em drenagem urbana
2.4.1 Medidas de controle em drenagem urbana
São medidas que buscam diminuir os danos que a água causa, através de alagamentos,
inundações, pelas enchentes e pela falta de recarga dos aquíferos. (CARVALHO;
LELIS, 2000 apud NETO, 2012)
Essas medidas podem ser estruturais ou não-estruturais. Como medidas não-estruturais
podemos incluir a criação de normas e regulamentos que disciplinam a ocupação e uso
do solo, além da conscientização da população através da educação ambiental para que
essas normas e regulamentos sejam cumpridos. (CARVALHO; LELIS, 2000 apud
NETO, 2012)
Como medidas estruturais, pode-se planejar a ocupação e o uso do solo para que tenha
um menor custo econômico e socioambiental. Esse planejamento deve ser composto
pela ocupação progressiva do solo, acompanhada por obras de infraestrutura básica;
pela taxa e o modo de ocupação do solo fixados de forma compatível com a capacidade
de suporte do meio ambiente e com a boa qualidade de vida; previsão de áreas verdes
naturais , principalmente junto às drenagens; previsão e execução de obras de controle
de escoamento superficial das águas pluviais, como: poços; trincheiras e valas de
infiltração; bacias de retenção, de detenção e de sedimentação. (CARVALHO; LELIS,
2000 apud NETO, 2012)
Essas medidas de controle de escoamento podem ser classificadas de acordo com sua
ação na bacia hidrográfica, nas seguintes categorias:
Quadro 2 – Medidas de controle e sua ação na bacia
Medida de controle
Ação na Bacia
Distribuída ou na fonte
Lotes, praças e passeios
Atua sobre o hidrograma resultante de um
Microdrenagem
ou mais parcelamentos de terra, em
função da área
Atua sobre áreas acima de 2 Km2 ou dos
Macrodrenagem
principais riachos urbanos
(FONTE: CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012)
12
Existem várias técnicas para realizar esse tipo de controle. No quadro 3, elas serão
apresentadas , cada uma dentro da sua forma de atuação.
Quadro 3 – Medidas de controle e sua ação na bacia
Aumento da infiltração
Essa medida de controle é aplicada apenas na fonte. Ela reduz o escoamento superficial de
áreas impermeáveis. É obtida através de dispositivos como pavimentos permeáveis, valas
de infiltração, planos de infiltração entre outros. (DEP, 2005 apud NETO, 2012)
Armazenamento
Essa medida consiste em diminuir a vazão de pico, através do amortecimento do
escoamento. O reservatório urbano pode ser construído na escala de lote, microdrenagem
e macrodrenagem. Para cada escala, existem técnicas adequadas. Quando não é possível
controlar na escala da micro e macrodrenagem, utiliza-se os reservatórios de lote. Os
reservatórios de micro e macrodrenagem podem ser : de detenção, quando é mantido a
seco e controla apenas o volume e é mantido a seco; ou de retenção, quando é mantido
com lâmina d’água e controla também a qualidade d’água, que exige um maior volume.
Os reservatórios de detençãotambém contribuem para a melhoria da qualidade da água, se
o volume correspondente à primeira parte do hidrograma for mantida pelo menos 24 horas
na detenção.
Aumento da capacidade de escoamento
É uma solução, muito utilizada, que apenas transfere para jusante o aumento da vazão e
exigindo o aumento da capacidade ao longo de todo o sistema de drenagem, tornando o
custo muito mais alto. Esse aumento da capacidade de escoamento é obtido mudando
variáveis como área, rugosidade da seção de escoamento e declividade, possibilitando o
aumento da vazão e redução do nível d’água.
(FONTE: CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012)
13
2.4.2. Técnicas compensatórias em drenagem urbana
A visão clássica higienista preconizava a retirada da água o mais rápido possível das
ruas, a fim de preservar a saúde pública. Esses sistemas clássicos de drenagem, porém
são limitados, pois apenas transferem o problema de inundação para jusante.
Serão descritas, brevemente, algumas técnicas compensatórias em drenagem urbana:
bioretenção, valas de infiltração, trincheiras de infiltração e telhados verdes, também
conhecidos
na
literatura
internacional
como
medidas
LID
(“Low
Impact
Development”). Quanto aos pavimentos permeáveis, eles serão descritos mais
amplamente no capítulo seguinte, por ser a técnica utilizada no projeto que
abordaremos.
2.4.2.1. Bioretenção
Em um local onde hajam pequenas depressões, pode ser previsto uma área de
bioretenção. Para isso, é feito o preenchimento desse local com solo permeável, onde
será feito o plantio de uma camada superficial de vegetação. (NETO, 2012)
Ao redor da área de bioretenção, situa-se uma faixa de grama, que tem a dupla função
de filtro e freio para água precipitada, reduzindo sua velocidade e diminuindo sua
quantidade de resíduos. Essa água se direciona para a parte central, onde existe uma
área alagável, onde o solo e a vegetação a acumulam. (NETO, 2012)
Dessa forma o solo armazena água e nutrientes para a vegetação, enquanto a vegetação
consome a água, retém-a no processo de evapotranspiração e auxilia prevenindo
erosões. (NETO, 2012)
Abaixo, segue um esquema que ilustra uma área de bioretenção:
14
Figura 7 – Esquema típico de uma área de bioretenção
(FONTE: Adaptado de PRINCE GEORGE’S COUNTY, 1999 apud NETO, 2012)
2.4.2.2. Valas de infiltração
São estruturas lineares pouco profundas e vegetadas. As valas de infiltração geralmente
são utilizadas quando o lençol freático é superficial, ou o manto impermeável é pouco
profundo. (CARVALHO, LELIS, 2010)
Elas permitem armazenar temporariamente as águas pluviais e favorecer sua infiltração
no solo. São construídas ao longo de rodovias, estacionamentos, parques industriais,
áreas verdes de casas, integrando-se à paisagem enquanto drenam as enxurradas.
(CARVALHO, LELIS, 2010)
Nas figura 8 e 9, seguem esquemas e foto de valas de infiltração:
15
Figura 8 – Esquema de uma vala de infiltração típica, ao longo de uma via de
tráfego - (FONTE: CARVALHO, LELIS, 2010)
Figura 9 – Foto de uma vala de infiltração
(FONTE: http://costaesmeraldaportobelo.com.br/drenagem.htm, 2013)
2.4.2.3. Trincheiras de infiltração
São técnicas que permitem a infiltração de água no solo. Compõe-se de estruturas
lineares pouco profundas que, nos sistemas convencionais são preenchidas total ou
parcialmente com material granular, como britas e seixos, revestidas com manta
geotêxtil que funciona como filtro. Seu enchimento também pode ser realizado com
materiais alternativos: entulhos de construção, garrafas PET, pneus usados.
(CARVALHO, LELIS, 2010)
16
São usadas em áreas industriais, junto a pátios de estacionamentos e ao longo de ruas e
avenidas para a infiltração de água das áreas urbanas pavimentadas. (CARVALHO,
LELIS, 2010)
Os locais de implantação das trincheiras, quando fechadas, podem se integrar à
paisagem e servir como áreas de parques e jardins. (CARVALHO, LELIS, 2010)
Figura 10 – Foto de uma trincheira de infiltração
(FONTE: http://mundogeo.com/blog/2010/08/12/estudo-comparativo-dos-escoamentossuperficiais-na-calha-do-ribeirao-arrudas-em-belo-horizonte-minas-gerais/, 2013)
2.4.2.4. Telhados Verdes
É uma das técnicas ligadas ao conceito de naturação. A naturação é um neologismo,
baseado na terminologia latina Natura, que significa natureza, em seu sentido mais
amplo. Ela encerra um conceito vasto, e implica em envolver a vida urbana e rural em
um meio ambiente onde a natureza recupere o protagonismo, utilizando espécies
vegetais que melhorem a vida de uma forma sustentável. A naturação pode ser aplicada
em quaisquer áreas construídas (coberturas, fachadas, vias). Transformam o velho
sistema de terraços ajardinados, da arquitetura urbanista de Le Corbusier, em um
sistema de revegetação do espaço construído com índices de controle e benefícios do
meio ambiente. (ROLA et al., 2003 apud ROLA, 2008)
Os telhados verdes (ou cobertura verde) são a aplicação da naturação especificamente
para a cobertura de uma área construída.
17
Figura 11 – Foto de uma cobertura verde
(FONTE: http://arvoresdesaopaulo.wordpress.com/2009/10/15/telhados-verdesskygarden/, 2013)
18
3. PAVIMENTOS PERMEÁVEIS
3.1.Breve histórico sobre Pavimentos Permeáveis
Segundo Acioli (2005), um dos requisitos que normalmente uma obra de pavimentação
costuma ter é que o seu revestimento seja o mais impermeável possível. Essa
impermeabilização representa uma proteção contra o aumento de umidade, que gera
diminuição da capacidade de carga do solo, e evita-se a rápida degradação do
revestimento, que fissuraria quando submetido à pressões devido à água.
Ao passar do tempo, as cidades foram crescendo, o solo foi se tornando cada vez mais
extensamente impermeabilizado, e aumentou-se a frequência e a intensidade dos
eventos de inundação nas cidades. Tornou-se assim evidente a necessidade de técnicas
que permitissem ao solo resgatar a capacidade de infiltração anterior à urbanização.
(ACIOLI, 2005)
Inicialmente, foi aplicado na França o pavimento com estrutura porosa entre 1945-1950.
Como o betume da época era heterogêneo e de pouca trabalhabilidade, as ligações da
estrutura não eram sustentadas devido ao excesso de vazios, a tentativa não obteve
muito êxito. O pavimento com estrutura porosa também é utilizado nos anos 1970, em
países como a França, os EUA, o Japão e a Suécia (Azzout et al. 1994, apud
ACIOLI, 2005).
Acioli (2005) afirma que a busca pelo emprego de pavimentos permeáveis foi devido a
alguns fatores: No pós-guerra, houve um rápido crescimento populacional,
sobrecarregando os sistemas de drenagem existentes na época, consequentemente
levando a inundações urbanas; os pavimentos permeáveis evitam a formação de poças,
o que aumenta a segurança e o conforto para dirigir durante a chuva; pavimentos
permeáveis possuem um reduzido nível de ruído em comparação com o pavimento
convencional; dessa forma, ele é também uma alternativa para diminuição da poluição
sonora nas cidades.
A criação de leis que impõem o uso do pavimento permeável também foi um fator
importante. Nos EUA, vários estados criaram leis mudando objetivos e métodos de
drenagem urbana, impondo infiltração máxima e armazenamento temporário da água de
19
escoamento superficial. A água armazenada, inclusive é conduzida para usos como a
irrigação. (ACIOLI, 2005)
Revistas importantes, como a “Engineering News Record Magazine”, tratam do
pavimento permeável, propondo uma mudança de paradigma: ao invés de um
pavimento projetado para ser impermeável, o pavimento deve permitir a água infiltrar
ao invés de escoar. Esse pavimento deve ser utilizado principalmente para executar
estacionamentos, vias urbanas e ruas de loteamento, com tráfego leve e de baixa
intensidade. (DINIZ apud ACIOLI, 2005).
Mais tarde, em 1978, o governo francês cria um programa de pesquisas visando
encontrar novas soluções para diminuir as inundações. Nessas pesquisas, o pavimento
permeável surge como uma das soluções mais atraentes, por ser facilmente integrável ao
ambiente urbano. Ele então passa por pesquisas e experimentações, sendo alcançado o
domínio da técnica e suas vantagens. Ele passa por um importante desenvolvimento
industrial, a partir de 1987, e na atualidade ele é amplamente utilizado em vias,
calçadas, praças, etc... (AZZOUT et al. apud ACIOLI, 2005).
No Japão, existem técnicas utilizadas principalmente nos quarteirões das grandes
cidades, em lugares disponíveis e que podem ser inundados como quadras de esporte de
universidades e pátios de escolas. O pavimento permeável está incluso nesses
programas. (WATANABE apud ACIOLI, 2005)
A Suécia, segundo Acioli (2005), também incentivou o uso deste tipo de pavimento, a
fim de solucionar os seguintes problemas: o problema do adensamento do solo argiloso
local, que é consequência da diminuição da umidade do solo decorrente da redução do
nível do lençol freático; os danos causados pelo gelo no norte da Suécia. Nessa região,
as rodovias e canalizações sofrem danos consideráveis, cujos reparos tem altos custos.
Esses pavimentos foram amplamente implantados, permitindo ao lençol freático a
retornar a níveis normais, e a redução da necessidade de redes pluviais.
A Austrália, mais recentemente, tem realizado pesquisas de técnicas de controle na
fonte através do UWRC (Urban Water Resources Centre), que tem incorporado técnicas
de diversos projetos de loteamentos urbanos, terrenos industriais e estacionamentos. Um
desses projetos, o St. Elizabeth Church ‘Environment-friendly’ carpark, em Marion,
20
inclui a utilização de pavimentos permeáveis e trincheiras de infiltração em
estacionamentos e quadras de tênis (UWRC apud ACIOLI, 2005).
3.2.Características do Pavimento Permeável
3.2.1. Definição
Segundo Pinto (apud Asce, 1992), pavimentos permeáveis são técnicas compensatórias
em drenagem urbana que podem ser utilizadas principalmente em estacionamentos e
ruas de tráfego leve (condomínios residenciais), bem como armazéns e arenas de
esportes, por exemplo. Em virtude de resultados muito satisfatórios
obtidos de
experimentos realizados na França desde a década de 80, é possível encontrar esse tipo
de pavimento também em vias de tráfego médio a alto.
Essas estruturas, quando analisadas sob a ótica da engenharia hidráulica, têm por
finalidade principal a redução do escoamento superficial agindo diretamente sobre o
hidrograma da bacia onde se encontram instaladas, além de diminuir a área
impermeável diretamente conectada, e geralmente apresentam maior eficiência durante
as chuvas de pequena intensidade (PINTO apud ASCE,1992).
Pode se afirmar ainda que os pavimentos permeáveis podem promover a recarga do
lençol freático e a melhora significativa da qualidade da água que infiltra pelo subsolo,
apesar de apresentar a possibilidade de contaminação do lençol freático provavelmente
desprezível (PINTO apud SCHUELER, 1987).
3.2.2. As camadas do pavimento permeável
A seção tipo do pavimento permeável está ilustrada na figura 12:
Figura 12 – Seção tipo do pavimento permeável
(FONTE: ABCP, 2010)
21
Ela é composta da camada de revestimento, da camada de assentamento, da camada de
base granular aberta e da camada de sub-base. Pode ser necessário utilizar uma camada
de geotêxtil não-tecido isolando a camada de base para evitar sua contaminação e perda
de capacidade de infiltração de água. Pode existir também um tubo de drenagem na
camada de sub-base. (ABCP, 2010)
Figura 13 – Camadas do pavimento permeável
(FONTE: ABCP, 2010)
A figura 6 mostra a composição de cada uma das camadas do pavimento, em
perspectiva além de uma possível tubulação de drenagem, na camada de sub-base.
Apesar das figuras 5 e 6 ilustrarem mais especificamente, como camada de
revestimento, as peças de concreto intertravado, essa camada de revestimento pode ser
de diversos tipos (como veremos mais adiante nesse trabalho). Ela deve ser capaz de
deixar a água infiltrar-se facilmente, para atingir as camadas inferiores do pavimento.
De acordo com a ABCP (2010), as camadas de assentamento, base e sub-base são
compostas de agregados graúdos: a camada de assentamento é composta de pedrisco
(dimensão máxima= 9,5 mm); a camada de base é composta de brita 3 (dimensão
máxima= 50 mm); a camada de sub-base, quando necessária, é composta de rachão (que
são pedras que não passam pelo processo de rebritagem, e que costumam a ter de 4 a 7
polegadas de tamanho).
As fotos abaixo ilustram a granulometria de cada camada, para dar uma noção das suas
dimensões. O revestimento está ilustrado como peças de concreto, porém veremos
adiante que existem outras opções de revestimento:
22
Figura 14 – Granulometria das camadas do pavimento permeável
(FONTE: ABCP, 2010)
3.2.3. Funcionamento do pavimento permeável
De acordo com ABCP (2010), quando a água entra no pavimento e atravessa suas
camadas granulares, boa parte de seus detritos ficam retidos, realizando-se assim a
filtragem da água.
A base e a sub-base possuem granulometria aberta (possui o volume de vazios de, no
mínimo, 32%). Assim, elas possuem um grande número de vazios que as permitem
armazenar a água. Somente aos poucos essa água vai sendo liberada. (ABCP, 2010)
Dependendo do caso, a água infiltrada no pavimento permeável vai para destinos
diferentes. Para isso, existem 3 sistemas diferentes de infiltração:
Figura 15 – Diferentes sistemas de infiltração em pavimentos permeáveis
(FONTE: ABCP, 2010)
23
De acordo com ABCP (2010), a escolha do sistema vai depender do grau de
permeabilidade do solo e do risco de contaminação deste: no sistema de infiltração total,
toda a água infiltrada é direcionada ao solo, que deve ter a capacidade de receber esta
água; no sistema de infiltração parcial, existe um tubo de drenagem para complementar
a drenagem do excesso de água; já o sistema sem infiltração é utilizado quando há risco
de contaminação ou a permeabilidade é muito baixa. Nesses casos, é utilizada uma
membrana impermeável e toda a água infiltrada é direcionada a um sistema de
drenagem através do tubo de drenagem.
3.3. Tipos de Revestimento
Conforme ilustrado na figura da seção tipo, mostrada no tópico anterior, a primeira
camada de um pavimento permeável é a camada de revestimento. Esse revestimento é
variável, podendo ser de tipos diversos. Mais adiante, serão abordados brevemente os
principais tipos de revestimentos para pavimentos permeáveis.
3.3.1 . Pavimento intertravado
Um dos revestimentos mais comuns, para pavimentos permeáveis, são as peças prémoldadas de concreto. Para essa finalidade, a ABCP (2010) afirma que são utilizadas
aquelas que possuem relação comprimento/espessura menor que 4.
A infiltração da água no pavimento ocorre através de aberturas específicas para esse
fim, através das juntas de assentamento, ou através das próprias peças (quando estas são
confeccionadas com concreto poroso).
Eles travam-se uns aos outros por contenção lateral, e pelo atrito com a camada de areia
entre as peças.
Figura 16 – Camadas de revestimento do pavimento permeável com peças
de concreto intertravado
(FONTE: ABCP, 2010)
24
Geralmente são utilizados como via para pedestres, estacionamento e vias de tráfego
leve de veículos.
3.3.2. Concregrama ou Pisograma
É um tipo de revestimento composto por peças de concreto com orifícios. Nesses
orifícios são colocados pedaços de solo gramado, que permitem a absorção da água da
superfície e dão um belo aspecto visual.
A figura 6 expõe alguns modelos de peças que compõem o piso concregrama:
Figura 17 – Tipos diferentes de concregrama
(FONTE: http://www.ecopisos.com.br/51/index.html, acesso em 03 de Julho de 2013)
O concregrama tem seus principais usos em estacionamentos e entradas de garagem.
3.3.3. Concreto permeável
O concreto usado como pavimento permeável resulta de uma combinação de cimento
Portland, agregado graúdo, pouco ou nenhum agregado miúdo, aditivos e pouca água.
(ABESC, 2011)
Esse concreto possui uma quantidade de vazios (entre 2 e 8 mm) que permite que a
água passe com facilidade; essa quantidade de vazios pode variar entre 18 e 35%, com
resistência a compressão que varia entre 2,5 e 28 MPa. (ABESC, 2011)
25
Sua permeabilidade varia em função do tamanho do agregado graúdo e da massa
específica do concreto, e geralmente está entre 80 e 730 litros de água/minuto/m2.
(ABESC, 2011)
Figura 18 – Fotos de aplicações de concreto poroso como pavimento permeável
( FONTE: http://daengenhariaambiental.wordpress.com/page/9/ , 2013.)
Geralmente, o concreto permeável é aplicado em estacionamentos, ruas e acostamentos,
calçadas, quadras de tênis, deck de piscinas, áreas de zoológicos e celeiros. (ABESC,
2011)
Figura 19 – Fotos de aplicações de concreto poroso como pavimento permeável
(FONTES: http://www.abesc.org.br/tecnologias/tec-concreto-permeavel.html, 2013)
26
3.4. Dimensionamento dos pavimentos permeáveis
Segundo Marchioni e Silva (2010), são necessários dois dimensionamentos nos
pavimentos intertravados permeáveis: o dimensionamento mecânico e o hidráulico. O
dimensionamento mecânico trata a carga a qual o pavimento será submetido. Já o
dimensionamento hidráulico-hidrológico considera o volume de água que o pavimento
deverá ser capaz de armazenar.
3.4.1. Dimensionamento Mecânico
Cada camada do pavimento permeável tem uma maneira de se dimensionar. As peças de
concreto para pavimentação devem atender aos requisitos da NBR 9781, seja de
concreto convencional ou de concreto poroso. Ele é feito de forma similar ao pavimento
intertravado convencional, e não será abordado a fundo neste trabalho. (MARCHIONI e
SILVA, 2010)
3.4.2 Dimensionamento hidráulico-hidrológico
Segundo Acioli (2005), através desse dimensionamento é possível determinar a
espessura do reservatório necessária para armazenar o volume de água precipitada sobre
a área onde foi empregado o pavimento permeável, menos o volume que infiltra no solo
ou é drenado para a rede. O dimensionamento hidráulico-hidrológico é composto por
algumas etapas descritas abaixo:
3.4.2.1 Determinar o período de retorno da chuva
De acordo com Zahed e Marcellini (apud Acioli, 2005) esse dimensionamento é feito
para uma chuva com determinado tempo de retorno. A natureza das obras a serem
projetadas é que irão determinar a escolha do tempo de retorno da chuva. Fatores como
riscos envolvidos para a segurança da população e as possíveis perdas materiais devem
ser considerados. Para ilustrar, a inundação em uma zona comercial pode trazer
consequências graves do ponto de vista econômico, porém a inundação em um
estacionamento provavelmente causaria apenas um desconforto temporário aos
usuários. Assim, cada obra exige um nível de segurança específico, que por sua vez
resultará num custo proporcional.(ACIOLI, 2005)
Azzout (apud Acioli, 2005) afirma que, para projetos de pavimentos com infiltração
total, costuma-se adotar a chuva decenal (período de retorno de 10 anos). Já para
27
infiltração parcial, podem ser utilizados períodos de retorno menores, como 6 meses de
recorrência e 24 horas de duração. (EPA apud ACIOLI, 2005)
3.4.2.2 Determinação do volume de armazenamento e da espessura do reservatório
Um método geralmente utilizado para dimensionar o volume máximo de
armazenamento é o método da curva envelope. Esse método determina o
armazenamento máximo (Vmáx) através da diferença entre as curvas de volumes
acumulados de entrada (He) e de saída de água (Hs) da estrutura de controle, conforme
URBONAS e STAHRE apud ACIOLI, 2005).
Figura 20 – Gráfico do método da curva envelope
(FONTE:http://www.bibliotecadigital.ufrgs.br/da.php?nrb=000521171&loc=2006&l=5
ae54b48730b9b14, 2013)
SILVEIRA (apud ACIOLI, 2005) utilizou esse método para estabelecer equações de
pré-dimensionamento hidrológico das estruturas de controle, visando calcular os
volumes de armazenamento necessários e consequentemente as dimensões mínimas do
pavimento permeável.
3.4.2.3 Verificação do tempo de esvaziamento do reservatório
Segundo SCHUELER (apud ACIOLI, 2005), o tempo de permanência da água no
reservatório deve ser de no máximo 72 horas, para permitir a secagem do solo e a
manutenção das condições aeróbias do solo subjacente. Dessa forma, também garantese que o reservatório e o solo subjacente estejam prontos para receber novos eventos
chuvosos.
28
O tempo de esvaziamento é calculado pela fórmula abaixo:
Eq. 1
Onde:
tesv = tempo de esvaziamento do reservatório (em horas)
H = profundidade média do volume de acumulação do dispositivo (em mm)
qs = vazão de saída constante do dispositivo (em mm/h)
Se for encontrado um valor para o tempo de esvaziamento maior que 72 horas, podemos
aumentar a área do reservatório para diminuir sua altura. Outra opção é a instalação de
drenos com registro no fundo do reservatório, permitindo seu extravasamento, caso
necessário. (SCHUELER apud ACIOLI, 2005)
3.5. Processos executivos e equipamentos
Para ilustrar o processo executivo dos pavimentos permeáveis, apresentaremos o
processo de execução do pavimento permeável com peças pré-moldadas de concreto.
De acordo com a ABCP (2010), ele é composto das seguintes etapas:
3.5.1 Preparação do subleito
O primeiro passo é preparar o subleito. Este deve ser constituído pelo solo natural do
local ou proveniente de empréstimo. Segundo a ABCP (2010), alguns requisitos devem
ser atendidos por este solo:
29
Quadro 4 – Requisitos a serem atendidos pelo leito, para que possa receber o
pavimento permeável
Seu Índice de Suporte Califórnia (CBR) deve ser maior que 2%;
Sua expansão volumétrica deve ser menor ou igual a 2%;
- A camada do subleito deve estar limpa, sem plantas, raízes ou qualquer tipo de
matéria orgânica;
O subleito deve atender a cota e os caimentos que foram definidos no projeto;
A tubulação de drenagem (caso exista) deve ser feita de acordo com o projeto e
direcionada para caixa de detenção ou sistema de drenagem.
(FONTE: Virgiilis, 2009)
Virgiliis (2009) faz outros apontamentos relativos ao preparo do subleito:
Quadro 5 – Recomendações quanto às características do leito para que possa
receber o pavimento permeável
Caso a obra esteja sendo executada dentro do perímetro urbano, deve-se verificar a
disponibilidade de solo de boa qualidade para reforço dentro das proximidades; se for o
caso, devemos procurar jazidas próximas para baratear os custos de transporte.
Verificar a procedência do material, procurando saber se a jazida possui documentação
e licenças necessárias obtidas dos órgão competentes
O acabamento final, na cota de projeto, deve ser feito com rolo liso ou de pneus,
obedecendo as declividades impostas no projeto geométrico ou de terraplanagem
Utilizar as especificações técnicas de materiais e serviços preconizadas pelas normas
PMSP, como a PMSP IE-01/2004 – Preparo do subleito do pavimento
A compactação deve ser executada dentro dos critérios previstos nas normas e
especificações de serviços determinados previamente.
(FONTE: Virgilis, 2009)
A figura 10 mostra o subleito sendo preparado para receber o pavimento permeável.
30
Figura 21 – Preparação do subleito
(FONTE: ABCP, 2010)
3.5.2 Posicionamento da manta geotêxtil não-tecido
De acordo com a ABCP (2010), alguns projetos preveem uma manta de geotêxtil acima
do subleito com a finalidade de evitar que parte dos finos dessa camada seja carreada
para a sub-base. Se o solo do subleito tiver CBR maior que 5, deve ser deixada uma
sobra nas laterais de 0,3 m; caso o CBR do solo seja menor ou igual a 5 a sobra deve
ser de 0,6 m (devido ao fato do solo ser mais fraco).
A gramatura do geotêxtil deve ser observada em relação a granulometria da areia. A
mais recomendada é a de 300 gr/m2, que impede a passagem de partículas do tamanho
das de areia. (Virgiliis , 2009)
31
Figura 22 – Posicionamento da manta geotêxtil não-tecido
(FONTE: ABCP, 2010)
3.3.2.3 Execução das camadas de sub-base e base
Para garantir a integridade da geomembrana, no caso de reservatórios voltados para o
armazenamento, uma camada de areia fina de 5 cm deve ser executada, e sobre esta,
outra camada de 5 cm de pó-de-pedra. Para reservatórios voltados a infiltração para o
solo diretamente, executar manta de geotêxtil sobre o subleito antes da camada de póde-pedra. (VIRGIILIS, 2009)
As primeiras camadas devem ser espalhadas manualmente, pois a tração de pneus
poderá romper a manta impermeável. (VIRGIILIS, 2009)
A partir da camada de pó-de-pedra, proceder o espalhamento do macadame hidráulico
de pedra 3 deve ser lançada com o cuidado para não ocorrer a penetração da pedra pelas
camadas inferiores atimgindo o PEAD. (VIRGIILIS, 2009)
Utilizaram-se também as especificações técnicas de materiais e serviços preconizados
pelas normas da PMSP como: PMSP ES-06/1992 – Sub bases e bases de brita graduada.
(VIRGIILIS, 2009)
32
Sobre o macadame hidráulico e BGS podem ser compactadas com rolo liso vibratório
de até 1,5 toneladas de peso e com vibração intermediária. (VIRGIILIS, 2009)
Na figura 12, podemos ver a execução das camadas de base e sub-base sendo
executadas.
Figura 23 – Execução das camadas de sub-base e base
(FONTE: ABCP, 2010)
3.3.2.4 Execução do revestimento permeável
Será descrita brevemente a execução de dois tipos de revestimento permeável: o
concreto asfáltico poroso tipo CPA e o revestimento de blocos intertravados de concreto
(PPC).
3.3.2.4.1 Concreto asfáltico poroso tipo CPA
Por ser a parte mais importante do pavimento, verificar que sua produção, transporte e
aplicação estejam de acordo com as normas preconizadas através do DER em DER/SP
ET-DE-P00/028 (2006) – concreto asfáltico ligante modificado por polímero – camada
porosa de atrito. (VIRGIILIS, 2009)
33
Executar sobre camada de macadame betuminoso conforme especificações da Prefeitura
do Município de São Paulo, PMSP ES-07/1992 – camadas de Macadame Betuminoso.
(VIRGIILIS, 2009)
Atentar para o fato de que a camada inferior ao CPA deverá possuir graduação aberta,
porém ser suficientemente resistente aos esforços impostos pelo tráfego local, além de
conferir boa resistência ao cisalhamento. (VIRGIILIS, 2009)
Não executar imprimidura impermeabilizante do tipo RR (ruptura rápida), pois estes
materiais possuem baixo teor de viscosidade na temperatura da aplicação, permitindo
assim sua penetração na camada de base, impermeabilizando-a. (VIRGIILIS, 2009)
Deve-se fazer o uso de imprimidura ligante e executada com ADP, asfalto diluído de
petróleo do tipo CM-30 apenas no Macadame Betuminoso e na interface entre ele e o
concreto asfáltico tipo CPA com a finalidade de ligação do material pétreo entre si e
ligação com a camada superior de revestimento. (VIRGIILIS, 2009)
3.2.4.2 Blocos intertravados de concreto (PPC)
Assentar os blocos sobre o berço de areia. Verificar seu travamento com as guias para
não ocorrer o destacamento das peças. Verificar se os blocos atendem as especificações
DER/SP ET-DE-P00/048(2006) – Pavimento com peças pré-moldadas de concreto.
(VIRGIILIS, 2009)
De acordo com as normas ABNT 9780/87, os blocos convencionais devem ter
resistência a ruptura de 35 MPa. No entanto as normas referem-se às PPC – peças prémoldadas de concreto maciço, utilizadas usualmente em calçadas e passeios públicos ou
outras áreas, que não apresentam taxa de infiltração ou permeabilidade da própria peça.
(VIRGIILIS, 2009)
No presente estudo, porém, foram desenvolvidas peças de concreto poroso cuja taxa de
infiltração média resultou em 0,5 cm/s dentro do admitido pela literatura conforme
Haselbach et al, 2006 que estabelece como valores aceitáveis a infiltração do concreto
permeável entre 0,2 cm/s até 1,0 cm/s. (VIRGIILIS, 2009)
34
Uma vez que os blocos de concreto poroso possuem índice de vazios significativamente
maiores que os preconizados pela norma, entende-se que a resistência a compressão dos
blocos porosos deva ser bem menor. Os valores de resistência a compressão obtidos
pela ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) para os blocos desenvolvidos
para o experimento chegaram a média de 25 MPa a 28 dias de idade. Assim, conforme
estudos da ABCP esse valor pode ser aceito para aplicação em locais com pouca
solicitação de tráfego, no caso, tráfego leve. (VIRGIILIS, 2009)
Verificar se a padronização é a mesma para toda a superfície e que as peças não
apresentem fissuras ou arestas quebradas. As peças devem ser verificadas quanto a
possuírem espaçadores não permitindo o contato face a face, que impede a infiltração.
(VIRGIILIS, 2009)
Na figura 13, podemos ver as peças pré-moldadas de concreto serem assentadas sobre a
camada de base.
Figura 24 – Assentamento das peças pré-moldadas de concreto
(FONTE: ABCP, 2010)
35
3.2.5. Rejuntamento
Após o assentamento das peças, o material de rejuntamento seco deve ser espalhado
sobre a camada de revestimento executada, até que as juntas entre as peças e entre as
peças e a contenção lateral sejam preenchidas a 5 mm do topo das peças. (ABCP, 2010)
Na figura 25, podemos ver as peças pré-moldadas de concreto com o material de
rejuntamento seco.
Figura 25 – Rejuntamento
(FONTE: ABCP, 2010)
3.2.6 Compactação
De acordo com a ABCP (2010), é necessário acomodar as peças na camada de
assentamento, mantendo a regularidade da camada de revestimento, sem danificar as
peças. Para isso, utilizar-se-ão placas vibratórias. Devemos seguir os seguintes critérios:
a execução da compactação deve ser alternada com o espalhamento do material de
rejuntamento, até que as juntas sejam preenchidas abaixo do topo do pavimento; cada
passada da compactação deve ser realizada com sobreposição entre 15 a 20 cm sobre a
anterior; a compactação deve ser executada até 1,5 m de qualquer frente de trabalho do
assentamento que não contenha algum tipo de contenção. (ABCP, 2010)
A figura 26 ilustra a compactação do pavimento permeável.
36
Figura 26 – Compactação
(FONTE: ABCP, 2010)
3.2.
Operação e Manutenção
O pavimento permeável necessita de operação e manutenção adequados para ter um
bom funcionamento.
Nos casos onde o revestimento é estanque, a manutenção é semelhante ao do pavimento
convencional. As estruturas de coleta e ligação da água com a estrutura reservatório
devem ser preservadas, mantidas limpas, livres de folhas, sedimentos e demais resíduos.
(AZZOUT et al. apud ACIOLI 2005)
Já para pavimentos com revestimento poroso, é necessária uma rotina de manutenção
mais específica, que inclua a sucção a vácuo dos poros, num mínimo de 4 vezes ao ano,
eliminando o material sugado. Após sucção, deve ser feita uma injeção de água com
mangueira de alta pressão, para manter os poros abertos e limpos. (EPA apud ACIOLI
2005)
AZZOUT et al., apud ACIOLI 2005) afirma que para pavimentos porosos deve ser
evitado o uso de vassoura para a limpeza da superfície, pois estas empurram os finos
para dentro dos poros do revestimento.
37
O pavimento também deve ser inspecionado várias vezes nos primeiros meses após
instalado, e depois disso a inspeção deve ser anual. Essa inspeção anual deve ser
realizada após uma tempestade, pois as poças colocarão em evidência os pontos de
entupimento. Se houver alguma área impermeável contribuinte, a condição dos
dispositivos de pré-tratamento também devem ser inspecionadas. EPA (apud ACIOLI
2005)
A durabilidade dos pavimentos permeáveis depende principalmente de alguns cuidados
que podem ser tomados: a rotina de limpeza acima mencionada; a restrição à passagem
de veículos pesados sobre o pavimento; o controle de sedimentos aplicado na fase de
construção; o pré-tratamento do escoamento de outros locais; a inspeção na execução e
após sua construção. (SCHUELER et al. apud ACIOLI 2005):
Estudos comprovam que, quando bem projetado e conservado, o pavimento permeável
tem durabilidade semelhante à de um pavimento comum. (KEATING apud ACIOLI
2005)
3.3.
Vantagens e Desvantagens do pavimento permeável
Em relação aos pavimentos comuns, o pavimento permeável tem vantagens e
desvantagens. Serão citadas as principais vantagens e desvantagens dessa tecnologia.
3.3.1. Vantagens
Segundo a ABESC (2011) as vantagens podem ser classificadas em 2 grupos:
ambientais e econômicas.
Dentre as vantagens ambientais estão: a redução de enxurradas causadas pelas chuvas,
visto que a água infiltra, desaparecendo da superfície do pavimento; proteção de riachos
e lagos, que não receberão um excessivo influxo de água nos momentos de chuvas
intensas, nem receberão os poluentes carreados por ela, visto que estes serão filtrados
pelo pavimento; restabelecimento do fluxo de água subterrâneo; os pavimentos
permeáveis permitem a chegada de água e ar às raízes da vegetação.
Dentre as vantagens econômicas, podemos citar: elimina ou diminui a necessidade de
sistemas de estancamento de águas de chuva, como os piscinões; permite um melhor
aproveitamento dos terrenos, visto que as legislações das prefeituras costumam exigir
que uma parcela do terreno fique livre de impermeabilização (pelo menos 15 a 30%).
38
3.3.2. Desvantagens
EPA (apud Acioli 2005) cita algumas desvantagens relacionadas aos pavimentos
permeáveis: existe o risco do aquífero ser contaminado, dependendo da utilização que
for dada ao solo e da suscetibilidade do aquífero; se o pavimento for poroso, ele pode
tornar-se obstruído, se não for adequadamente instalado ou mantido; a pouca perícia dos
engenheiros e dos contratantes com relação à esta tecnologia; existe um risco
considerável de falha, devido à má construção ou colmatagem.
39
4. PROJETO DE ENSAIO DO PAVIMENTO PERMEÁVEL
4.1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho relata-se o caso da construção, cujo projeto está plenamente descrito
em Neto (2012), de uma bancada experimental com protótipos de pavimentos
permeáveis, a fim de que esses pavimentos sejam ensaiados, permitindo a avaliação da
sua eficiência.
Ele consiste na criação de uma bancada de blocos de concreto, cujo interior será
preenchido por protótipos de técnicas compensatórias, como mostra a figura a seguir:
Figura 27 – Protótipos da bancada
Abaixo, serão dadas as características específicas dos protótipos de pavimentos
permeáveis , baseado nos conhecimentos levantados na revisão bibliográfica realizada.
4.2. Sistema de drenagem / medida de controle
Os pavimentos permeáveis são exemplos de sistemas de drenagem na fonte. Ele é
uma técnica compensatória, que atua promovendo o aumento da infiltração e reduzindo
o escoamento superficial.
4.3. Camadas do pavimento permeável e seu processo executivo
As camadas do pavimento permeável serão aquelas expostas na figura 12, cabendo
aqui especificar qual o material que irá compor cada uma delas.
40
O Subleito será formado aterrando o protótipo. Esse aterro ficará isolado da subbase através de uma camada de concreto magro impermeabilizado.
A base e a sub-base, serão, de fato uma única camada com 30 cm de altura formada
por brita 3. Esse material foi escolhido pelo fato de ser de tamanho regular e por haver
um espaço vazio considerável entre as bolas, que servirá assim como um bom
reservatório para água.
Acima da base, haverá o revestimento, que será variável. Para fazer os
revestimentos dos pavimentos, utilizaremos formas de 45 cm x 45 cm x 5 cm,
semelhantes ao que está na figura 28:
Figura 28 – Forma utilizada para o revestimento do pavimento permeável
Os revestimentos a serem colocados na forma serão de RC, RCD, RC+RCD e
concreto permeável.
Os RC serão sobras de materiais que foram restos de materiais cerâmicos de uma
obra. Já os RCD são compostos por um bloco de concreto resultado da demolição de
uma parte do LAMAC (Laboratório de materiais de construção da Poli/UFRJ).
A camada de assentamento será de pedrisco, com 5 cm de espessura, pois areia seria
muito fina para a base abaixo dela.
41
4.4. Comprimento e largura dos espaços para os protótipos
Abaixo, segue um croqui com a planta da bancada, indicando as medidas de comprimento e
largura dos protótipos (em centímetros), sem considerar o revestimento de argamassa nas
faces internas das paredes (que terá 1 cm de espessura).
Figura 29 – Planta da bancada experimental (cotas em cm)
4.5.
Cálculo do volume necessário de areia e brita 3
Dos 5 protótipos, apenas os pavimentos permeáveis (1, 2 e 3) serão preenchidos com brita 3 e
areia.
A espessura da camada será de 10 cm de areia e 30 cm de brita 3.
Dessa forma, os volumes para cada protótipo serão:
Quadro 6 : Volumes de areia e brita 3 nos protótipos de pavimentos permeáveis
Material
Protótipo
Areia
Brita 3
Pav. Permeável 1
0,10 x 1,915 x 0,905 = 0,173 m3
0,30 x 1,915 x 0,905 = 0,52 m3
Pav. Permeável 2
0,10 x 1,895 x 0,905 = 0,172 m3
0,30 x 1,895 x 0,905 = 0,52 m3
Pav. Permeável 3
0,10 x 1,903 x 0,905 = 0,173 m3
0,30 x 1,903 x 0,905 = 0,52 m3
0,173 + 0,172 + 0,173 = 0,518 m3
0,52 + 0,52 + 0,52 = 1,56 m3
Total
4.6. Operação e manutenção
Por todos se tratarem de pavimentos permeáveis com porosidade, deve-se evitar a
limpeza com vassoura e utilizar-se sucção a vácuo dos poros e injeção de água com
mangueira de alta pressão, para manter os poros bem limpos e abertos.
42
4.
ETAPAS DA CONSTRUÇÃO DA BANCADA EXPERIMENTAL
O local escolhido para construção dessa bancada com protótipos foi na Ilha do Fundão,
no CESA/UFRJ.
Figura 30 – Foto aérea do CESA/UFRJ, com indicação do local da bancada
Todas as etapas da construção foram realizadas tendo como mão-de-obra um pedreiro e
um ajudante (quando este foi necessário).
A primeira etapa do processo construtivo teve início no dia 21/03/2013. Ela consistiu
da desobstrução do interior da bancada do CESA. Esta bancada se encontrava
preenchida com terra, vegetação, pedras e entulhos. Para esta tarefa, foi utilizado como
ferramentas enxada e pá. Esse material foi removido para um espaço próximo à
bancada, para que depois parte dele pudesse ser utilizado como aterro.
Os desenhos da bancada no seu estado original estão no anexo 1.
43
(a)
(b)
Figura 30 – Fotos da bancada do CESA antes e durante a desobstrução
(FONTE: Autor)
Figura 31 – Fotos da bancada do CESA após ser desobstruída
(FONTE: Autor)
Na 2ª etapa, foi realizado um aterro compactado a uma altura de 0,60 m da laje
inferior, utilizando a terra retirada do interior da bancada. Esse aterramento foi realizado
com o auxílio de pá, enxada e soquete.
44
Figura 32 – Fotos da bancada do CESA após receber o aterramento
(FONTE: Autor)
Após isso, foram derrubados 0,40 m de altura do topo das alvenarias
intermediárias, as quais dividiam em módulos a bancada, acima do aterro compactado.
Para isso, foi utilizado marreta e pés-de cabra.
(a)
(b)
Figuras 33 – Fotos da bancada do CESA durante e após a demolição das
alvenarias
(FONTE: Autor)
45
Essa primeira etapa foi concluída no dia 03/04/2013.
A segunda etapa teve início no dia 10/04/2013, com o levantamento da primeira parede
de alvenaria paralela à da extremidade, no sentido longitudinal. Como a parede tem 40
cm de altura, foram 2 fiadas de blocos de concreto (cada bloco tem 20 cm de altura).
(a)
(b)
Figuras 34 – Fotos da construção da primeira parede longitudinal de alvenaria
(FONTE: Autor)
Em seguida, utilizando os mesmos procedimentos, ergueu-se as demais paredes
paralelas à primeira e todas as paredes transversais, que irão delimitar o espaço para
cada protótipo.
(a)
(b)
Figura 35 – Fotos da construção das paredes transversais e longitudinais de
alvenaria
(FONTE: Autor)
46
Após, foi acrescida uma fiada de tijolos na estrutura existente, aumentando sua altura
em 20 cm, necessários para que a calha de coleta tenha caimento adequado para que a
água chegue de maneira adequada à caixa pluviômetra. Foi criada mais uma parede
longitudinal que servirá para suporte de um dos trilhos por onde o simulador irá
percorrer.
Também foi feita a extensão das paredes longitudinais (40 cm para a
esquerda e 40 cm para a direita) por onde correrão os trilhos do simulador. Esta etapa
foi terminada no dia 25/04/2013.
(a)
(b)
Figuras 36– Fotos da construção com a parede nova e com acréscimos às paredes
existentes
(FONTE: Autor)
Os desenhos do projeto da bancada reformulada estão no anexo 2.
A terceira etapa iniciou-se no dia 02/05/2013 . Foi feito o nivelamento das bases dos
protótipos, aplicando-se uma camada de concreto magro sobre o aterro nos protótipos.
Para isso, foi utilizada uma mangueira de nível e uma colher de pedreiro.
O
nivelamento foi concluído no dia 07/05/2013.
47
(a)
(b)
Figuras 37 – Fotos das bases dos protótipos sendo niveladas
(FONTE: Autor)
Após concluído o nivelamento das bases de todos os protótipos, nos demos conta de que
não deveríamos ter nivelado a base do protótipo dos telhados verdes na mesma altura
que os outros protótipos. Isso porque, pelo projeto, há uma camada de aterro
compactado mais alta que nos outros protótipos. Dessa forma, houve uma falha na
execução nesse ponto, gerando um consumo de material e mão-de-obra desnecessários.
Porém, não há necessidade de demolição dessa base nivelada, visto que ela não interfere
em nada. Ela será coberta pela camada de aterro restante e será nivelada novamente
sobre essa nova camada de aterro. Essa etapa terminou dia 07/05/2013.
A quarta etapa começou aproximadamente a partir do dia 14/05/2013. Seu objetivo foi
realizar o nivelamento das paredes dos protótipos, tanto para dar um melhor acabamento
quanto para permitir que as marcações dos furos das torneiras possam ser feitos a partir
de referenciais com a mesma altura. Para isso, primeiramente foram preenchidos com
argamassa os furos da última fiada de tijolos, deixando alguns buracos nesses
preenchimentos, ao longo das paredes por onde correrão os trilhos. Esses buracos foram
feitos onde serão colocados os pedaços de perfil T (tipo “pés-de-galinha”), que servirão
para permitir a soldagem dos trilhos, que permitirá o deslocamento do simulador de
chuva.
48
(a)
(b)
Figuras 38 – Fotos do topo das paredes dos protótipos sendo preenchido com
argamassa
(FONTE: Autor)
A face interna das paredes dos protótipos foi revestida com argamassa (exceto as
paredes do protótipo do telhado verde, cujo revestimento foi deixado para depois,
porque ainda não foi colocada a camada de aterro extra (conforme foi mencionado
acima). Em seguida, as paredes da bancada foram niveladas (exceto aquelas que
separam os protótipos entre si). É importante observar que nivelamento no topo das
paredes que contornam os protótipos são inclinadas de forma a fazer a água escoar para
fora do protótipo, visto que é indesejável que essa água faça parte do experimento. Já as
paredes sobre as quais ficarão os trilhos foram niveladas horizontalmente.
(a)
(b)
Figuras 39 – Foto da bancada nivelada e detalhe da inclinação do topo da parede
do protótipo
(FONTE: Autor)
49
Paralelamente, foi realizada a montagem do simulador de chuva a ser utilizado nos
experimentos , próximo à bancada:
(a)
(b)
Figuras 40 – Fotos do simulador de chuva (nas proximidades da bancada)
(FONTE: Autor)
Esta etapa foi até dia 07/06, aproximadamente.
A quinta etapa iniciou-se em 10/06. Nela, fizemos as marcações dos furos das torneiras
e tubulações nas paredes da bancada. Com as medidas indicadas na planta, foi utilizado
um metro de bambu para localizar os a posição dos furos, tomando como referencial
vertical o topo nivelado das paredes da bancada, e como referencial horizontal as
paredes transversais dos protótipos. Marcamos, com auxílio de um giz de cêra
vermelho, uma cruz, indicando os pontos centrais das seções transversais da tubulação,
para que posteriormente possa ser feito ali o furo onde serão colocadas as torneiras e as
tubulações.
Na figura 41, podemos ver a foto de uma dessas marcações na parede externa da
bancada.
50
Figura 41 – Uma das marcações do furo na parede externa da bancada
(FONTE: Autor)
Após a realização das marcações, iniciamos a etapa de perfurar as paredes da bancada e
instalar as tubulações de água. Essas atividades começaram no dia 22/07/2013.
Primeiramente, foram serradas tubulações de diâmetros diferentes, com comprimentos
distintos, de acordo com os valores indicados em projeto, utilizando serra de mão.
Algumas dessas tubulações foram coladas com adesivo plástico para PVC a joelhos e
luvas de redução, formando arranjos descritos nos desenhos do projeto.
Logo após, a bancada foi perfurada em cada um dos pontos marcados, com auxílio de
marreta e ponteira, para que pudessem ser instaladas as tubulações de drenagem, que
foram posicionadas, em seguida.
Na figura 42, podemos ver algumas das ferramentas e materiais utilizados na obra:
serra, marreta, ponteiras, tubulações cortadas e arranjos feitos com essas tubulações.
51
Figura 42 – Ferramentas e materiais utilizados nas instalações hidráulicas da
bancada experimental
(FONTE: Autor)
A figura 43 mostra essas tubulações já posicionadas no interior de uma das divisões da
bancada destinada ao uso do protótipo de pavimentos permeáveis.
Figura 44 – Tubulações já instaladas nos furos e no interior de uma das divisões da
bancada
(FONTE: Autor)
O projeto de drenagem se encontra no anexo 3.
52
A seguir, foi feita simultaneamente a instalação das calhas e trilhos.
As calhas, como vimos está representada nos desenhos de drenagem acima.
Os trilhos se encontram representados nos desenhos do anexo 4.
Os trilhos totalizam 22 metros e foram instalados nos dois lados da bancada. Foram 4
barras de 2 metros, mais 2 barras de 6 metros de cada lado da bancada, rosqueáveis
entre si, afixadas com furadeira e parafusos. Essas barras estão afixadas nas paredes
externas da bancada, por onde deslizará o simulador de chuva.
A figura seguinte mostra os trilhos e calhas instalados na bancada.
Figura 45 – Bancada experimental com calhas e trilhos instalados
(FONTE: Autor)
As etapas de construção que serão descritas nos parágrafos seguintes não foram
terminadas a tempo antes da conclusão dessa monografia.
No final da bancada, será construída uma caixa de transição, que irá receber a água das
calhas, e a levará para a caixa pluviométrica. Essas caixas estão representadas na figura
a seguir:
53
Figura 46 – Desenho da caixa pluviométrica e caixa de transição
Não foi possível instalar a tempo essas caixas na bancada, antes da conclusão deste trabalho.
Esses desenhos estão no anexo 5.
As etapas posteriores são o preenchimento dos compartimentos dos protótipos com
pavimentos permeáveis (além da cobertura verde), que estão representados nos desenhos dos
anexos 6 e 7 e a instalação do simulador de chuva sobre os trilhos.
Após essas etapas, será possível a realização dos ensaios que permitirão avaliar a qualidade e
quantidade de água da chuva que passa através dos protótipos, permitindo a conclusão sobre
a eficiência dessas técnicas compensatórias.
Todos os serviços realizados e materiais utilizados estão listados no anexo 8.
No anexo 9, consta um fluxograma das diversas etapas da obra. As etapas em azul, foram as
realizadas até a conclusão deste trabalho. As etapas em vermelho referem-se às etapas que
ainda serão realizadas.
54
6. CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
A natureza, antes da intervenção humana, funciona em harmonia. Entretanto as
sociedades criam novas necessidades, que para serem atendidas modificam a crosta
planetária. A urbanização é uma dessas modificações, que trazem muitos benefícios,
porém acompanhados de alguns problemas. Um desses problemas é a
impermeabilização do solo, impedindo a infiltração da água da chuva, que abastece o
lençol freático. Para contornar esse problema, foram criados os sistemas de drenagem
urbana. O sistema de drenagem tradicional tem algumas desvantagens, pois pode ficar
obstruído, além do fato de levar muita água simultaneamente para um mesmo ponto
do rio, causando enchentes e inundações.
Para contornar esses problemas foram criadas medidas compensatórias de drenagem
urbana, como os pavimentos permeáveis, que visam mitigar esse problema.
Dessa forma esse trabalho visou acompanhar a construção de uma bancada
experimental para experimentos a respeito dessa técnica .
Os resultados desses experimentos serão úteis para avaliar a eficiência desta técnica,
visto que as análises quantitativas e qualitativas realizadas são baseadas em método
científico, trazendo dados reais, que darão base a para avaliar o quão vantajosa de fato
são essas técnicas.
Algumas limitações que foram encontradas: a impossibilidade de realizar os ensaios e
consequentemente obter os resultados, devido a não finalização da obra antes do
prazo para a defesa deste trabalho de conclusão de curso; este projeto está inserido
em um projeto de pesquisa já iniciada; não foram abordados todos os tipos de
pavimentos permeáveis, apenas alguns dentre os existentes.
Como sugestão para trabalhos futuros, esse experimento pode ser feito utilizando a
técnica tradicional de dimensionamento hidráulico-hidrológico, ao invés de ter suas
dimensões arbitradas.
55
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
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ACIOLI, L. A., 2005, Estudo Experimental de Pavimentos Permeáveis para o Controle do
Escoamento Superficial na Fonte, Dissertação de M.Sc., IPH/UFRGS, Porto Alegre, RS,Brasil,
2005
MARCHIONI, M., SILVA, C.O, 2010, “Dimensionamento de Pavimentos Intertravados
Permeáveis”. 40ª RAPv - Reunião Anual de Pavimentação, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 26-28
Outubro 2010
PINTO, L. H., PINHEIRO, S. A. 2006, Orientações Básicas para drenagem urbana. 1 ed. Belo
Horizonte, Fundação Estadual do Meio Ambiente
NETO, Pedro de Souza Garrido. Telhados Verdes associados com sistema de aproveitamento
de água de chuva: Projeto de dois protótipos para futuros estudos sobre esta técnica
compensatória em drenagem urbana e prática sustentável na construção civil. 2012. 168f.
Trabalho de conclusão de curso – Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2012
TUCCI, Carlos E. M.; BERTONI, Juan Carlos. Inundações urbanas na América do Sul. Porto
Alegre: Associação Brasileira de Recursos Hídricos, 2003
SILVEIRA, André Luiz Lopes da. Drenagem Urbana: Aspectos de Gestão. 1 ed. 2002. 70 f.
Apostila do curso Gestores Regionais de Recursos Hídricos, Instituto de Pesquisa Hidráulicas,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Fundo Setorial de Recursos Hídricos (CNPq)
– UFRGS, Rio Grande do Sul, 2002.
CARVALHO, José Camapum de; LELIS, Ana Cláudia. Cartilha de Infiltração – Volume 2. Série
Geotecnia UnB. Brasília, 2010
ROLA, Sylvia Meimaridou. A naturação como ferramenta para a sustentabilidade de
cidades: Estudo da capacidade do sistema de naturação em filtrar a água de chuva. 2008. 222
f. Tese (Doutorado em Ciências em Planejamento Energético) – Universidade Federal do
Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, abr. 2008.
56
PINTO, Liliane Lopes Costa Alves. O desempenho de pavimentos permeáveis como medida
mitigadora da impermeabilização do solo urbano. 2011. 255p. Tese doutorado – Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2011
57
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http://arvoresdesaopaulo.wordpress.com/2009/10/15/telhados-verdes-skygarden/,
acesso
em 12 de Julho de 2013
http://costaesmeraldaportobelo.com.br/drenagem.htm, acesso em 12 de julho de 2013
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