Avaliação da Eficácia na restauração da capacidade de infiltração da camada superior de pavimentos porosos

7/24/2019 Avaliao da Eficcia na restaurao da capacidade de infiltrao da camada superior de pavimentos porosos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Vincius Pellizzari

AVALIAO DA EFICCIA NA RESTAURAO DA

CAPACIDADE DE INFILTRAO DA CAMADA SUPERIOR

DE PAVIMENTOS POROSOS

Avaliador:

Defesa: dia __/__/2013 s ________ horas

Local

Anotaes com sugestes paraqualificar o trabalho so bem-

vindas. O aluno far as correes elhe passar a verso final do

trabalho, se for de seu interesse.

Porto Alegre

dezembro 2013


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VINCIUS PELLIZZARI

AVALIAO DA EFICCIA NA RESTAURAO DACAPACIDADE DE INFILTRAO DA CAMADA SUPERIOR

DE PAVIMENTOS POROSOS

Trabalho de Diplomao apresentado ao Departamento deEngenharia Civil da Escola de Engenharia da Universidade Federaldo Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para obteno do

ttulo de Engenheiro Civil

Orientador: Joel Avruch GoldenfumCoorientador: Fernando Dornelles

Porto Alegredezembro 2013


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VINCIUS PELLIZZARI

AVALIAO DA EFICCIA NA RESTAURAO DACAPACIDADE DE INFILTRAO DA CAMADA SUPERIORDE PAVIMENTOS POROSOS

Este Trabalho de Diplomao foi julgado adequado como pr-requisito para a obteno do

ttulo de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo Professor Orientador e

pela Coordenadora da disciplina de Trabalho de Diplomao Engenharia Civil II (ENG01040)

da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Porto Alegre, 20 de dezembro de 2013

Prof. Joel Avruch GoldenfumDr. em Hidrologia pelo Imperial

College/University of London

Orientador

Prof. Fernando DornellesDr. em Recursos Hdricos e Saneamento

Ambiental pela UFRGS

Coorientador

Profa. Carin Maria SchmittCoordenadora

BANCA EXAMINADORA

Prof. Joel Avruch Goldenfum (UFRGS) Prof. Fernando Dornelles (UFRGS)Dr. pelo Imperial College/

University of LondonDr. pela Universidade Federal do

Rio Grande do Sul

Prof. Andr Luiz Lopes da Silveira (UFRGS)Dr. pela Universit de Montpellier II, Frana

Eng. Fernando Papisch Druck (ABCP)Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul


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Dedico este trabalho a minha famlia, principalmente ameus pais e meus irmos, que sempre me apoiaram eincentivaram especialmente durante o perodo deste

Curso de Graduao.


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AGRADECIMENTOS

Agradeo a minha famlia, principalmente a minha me Cleusa e seu esposo Paulo, meu pai

Neori e sua esposa Elo e a meus irmos Gustavo, Ivan e Emanuel, pelo carinho e por estarem

sempre me apoiando, no s no perodo de graduao, mas em toda minha vida.

Agradeo aos meus amigos, que so minha segunda famlia e reabastecem minhas energias

sempre que preciso.

Agradeo ao Prof. Joel Avruch Goldenfum e ao Prof. Fernando Dornelles, pela dedicao,

conhecimentos transmitidos e tempo dedicado a este trabalho e ao perodo de iniciao

cientfica.

Agradeo a Ps-doutora Andrea Sartori Jabur pelo apoio durante a realizao do trabalho.

Agradeo a Prof. Carin Maria Schmitt, pelo empenho e dedicao que contriburam muito

para este trabalho e, tambm, pela pacincia nos atendimentos.


6/53

Escolha um trabalho de que gostas e no ters que

trabalhar nem um dia em tua vida.Confcio


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RESUMO

Este trabalho versa sobre a avaliao da eficcia na restaurao da capacidade de infiltrao

da camada superior de um pavimento poroso localizado no estacionamento de veculos leves

do Instituto de Pesquisas Hidrulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A

camada superficial do pavimento encontrava-se colmatada e foi restaurada atravs de uma

manuteno corretiva, utilizando mtodos usualmente adotados como manuteno preventiva

para este tipo de dispositivo. A reviso da literatura aborda os impactos da urbanizao no

que concernem as inundaes, bem como suas medidas de controle e as principais

caractersticas dos pavimentos poroso e seus usos. A partir desta reviso, adotaram-se

critrios para a escolha de mtodos para manuteno e ensaio atravs de testes de infiltraona estrutura de asfalto poroso. Primeiramente, foram analisados os dados obtidos

anteriormente em trabalhos realizados sobre a mesma estrutura abordada neste trabalho a

ttulo de comparao dos ndices de infiltrao do pavimento poroso. Foram buscados

tambm, dados na bibliografia quanto classificao de permeabilidade das estruturas e solos.

Na segunda parte do trabalho, foi feita a manuteno do pavimento supracitado atravs do uso

de jatos de ar e de gua, ainda foi realizada varrio antes de cada ensaio. Os testes de

infiltrao foram feitos aps a etapa de limpeza com jato de ar e, tambm, aps a limpeza comjato de gua, sendo trs testes aps cada etapa, totalizando seis testes de infiltrao, que foram

feitos de acordo com a norma americana ASTM C1701 Standard Test Methods for

Infiltration Rate of in Place Pervious Concrete. Os dados ento foram analisados e

comparados com os obtidos anteriormente s etapas de manuteno e com os indicados pela

bibliografia, quando foi verificada a eficcia da manuteno efetuada. Percebeu-se ento que

a manuteno eficaz na recuperao de um grande percentual da capacidade de infiltrao e

que, por apresentar baixos custos, deve ser considerada sua execuo conforme a

periodicidade apresentada pela bibliografia. Com o uso da manuteno preventiva as

estruturas de pavimento poroso podem ter seu tempo de colmatao postergado, garantindo

um bom desempenho quanto capacidade de infiltrao e diminuio do escoamento

superficial nas reas implantadas.

Palavras-chave: Manuteno de Pavimentos Porosos. Medidas de Controle Estrutural.Pavimentos Porosos. Drenagem Urbana.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Diagrama das etapas da pesquisa .................................................................... 17

Figura 2 Alterao do ciclo hidrolgico aps urbanizao ........................................... 19Figura 3 Hidrograma tipo com separao de escoamento ............................................. 20

Figura 4 Alterao no hidrograma devido urbanizao/ loteamentos ........................ 21

Figura 5 Seo tpica de estrutura em asfalto poroso .................................................... 28

Figura 6 Pavimento permevel com superfcie colmatada ............................................ 30

Figura 7 Localizao do experimento ........................................................................... 36

Figura 8 Seo transversal da estrutura ......................................................................... 37

Figura 9 Primeira etapa da manuteno ........................................................................ 38

Figura 10 Segunda etapa da manuteno ...................................................................... 38

Figura 11 Sequncia de atividades teste de infiltrao ............................................... 39

Figura 12 Capacidade de infiltrao do pavimento poroso ........................................... 43

Figura 13 Localizao das vagas ................................................................................... 44

Figura 14 Anlise individual dos testes ......................................................................... 47


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Coeficientes de permeabilidade ...................................................................... 40

Tabela 2 Dados dos testes de infiltrao ....................................................................... 42Tabela 3 Teste de infiltrao vaga 01 ......................................................................... 45

Tabela 4 Teste de infiltrao vaga 05 ......................................................................... 46

Tabela 5 Teste de infiltrao vaga 08 ......................................................................... 46


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LISTA DE SMBOLOS

I taxa de infiltrao (mm/h)

K 4.583.666.000 (Sistema Internacional) (para converter as unidades)

M massa de gua infiltrada (kg)

D dimetro interno do anel cilndrico (mm)

t tempo de infiltrao (s)

imx intensidade mxima da chuva (mm/h)

Tr perodo de retorno do projeto (anos)

td tempo de durao da chuva (minutos)

tc tempo de concentrao (minutos)

L comprimento da rede contribuinte (metros)

Im declividade mdia (m/m).


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SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................................... 12

2 DIRETRIZES DA PESQUISA .................................................................................. 152.1 QUESTO DE PESQUISA ....................................................................................... 15

2.2 OBJETIVO DO TRABALHO ................................................................................... 15

2.3 HIPTESES ............................................................................................................... 15

2.4 PRESSUPOSTO ......................................................................................................... 15

2.5 DELIMITAES ...................................................................................................... 16

2.6 LIMITAES ............................................................................................................ 16

2.7 DELINEAMENTO .................................................................................................... 16

3 INUNDAES: URBANIZAO E MEDIDAS DE CONTROLE..................... 18

3.1 URBANIZAO: ASPECTOS GERAIS E IMPACTOS ......................................... 18

3.1.1 Ciclo hidrolgico e balano hdrico ..................................................................... 19

3.1.2 Escoamento superficial e o hidrograma .............................................................. 20

3.2 MEDIDAS DE CONTROLE ..................................................................................... 21

3.2.1 Medidas de controle estruturais ........................................................................... 22

3.2.2 Medidas de controle no estruturais................................................................... 23

3.2.3 Medidas de controle no convencionais .............................................................. 233.2.3.1 Conteno a jusante .............................................................................................. 24

3.2.3.2 Conteno na fonte ............................................................................................... 25

4 PAVIMENTOS POROSOS ........................................................................................ 27

4.1 CARACTERSTICAS ............................................................................................... 27

4.2 VANTAGENS E LIMITAES ............................................................................... 28

4.3 MANUTENO ....................................................................................................... 29

4.4 VIABILIDADE FINANCEIRA ................................................................................. 30

4.5 BREVE HISTRICO ................................................................................................ 32

4.6 TESTE DE INFILTRAO ...................................................................................... 33

5 DESENVOLVIMENTO E AN LISE DO EXPERIMENTO ................................. 36

5.1 CARACTERIZAO DO EXPERIMENTO ........................................................... 36

5.2 MANUTENO CORRETIVA ................................................................................ 37

5.3 TESTE DE INFILTRAO ...................................................................................... 39

5.4 DADOS DE ESTUDOS ANTERIORES E BIBLIOGRAFIA .................................. 40

6 RESULTADOS E DISCUSS ES .............................................................................. 426.1 ANLISE GERAL DO PAVIMENTO ..................................................................... 42


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6.2 ANLISE INDIVIDUAL (POR VAGA) .................................................................. 44

7 CONSIDERAES FINAIS ..................................................................................... 48

REFERNCIAS ............................................................................................................. 50


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__________________________________________________________________________________________Vincius Pellizzari. Porto Alegre: DECIV/EE/UFRGS, 2013

12

1 INTRODUO

O desenvolvimento nas reas urbanas aconteceu, na maioria das vezes, sem um planejamento

de ocupao, principalmente no que concerne questo do impacto ao meio. Uma das

consequncias dessa urbanizao o aumento significativo das superfcies impermeabilizadas

e, por conseguinte, do escoamento superficial. Isso afeta diretamente o ciclo hidrolgico

natural da regio e leva diminuio dos tempos de pico dos hidrogramas locais, ocasionando

alagamentos mais frequentes.

Percebeu-se, ao longo dos anos, que era necessrio uma drenagem eficiente para que no

ocorressem alagamentos frequentes, que acarretassem em prejuzos para a populao que

ocupava estas reas. As solues propostas tradicionalmente acabavam por canalizar os

escoamentos de montante para jusante de rios e crregos, apenas transferindo os problemas de

alagamento.

Para que o impacto da ocupao urbana seja minimizado, tm-se adotado algumas medidas de

controle que visam reduzir os alagamentos causados pelas precipitaes ou, at mesmo, evit-los. Estas medidas podem ser classificadas em dois grupos: as estruturais e as no estruturais.

A respeito desta classificao, Tucci (1993b, p. 624) considera que As medidas estruturais

so aquelas que modificam o sistema fluvial evitando os prejuzos decorrentes das enchentes,

enquanto que as medidas no estruturais so aquelas em que os prejuzos so reduzidos pela

melhor convivncia do homem com as enchentes..

Os pavimentos permeveis, mais especificamente os compostos por camada superficial de

asfalto poroso, classificam-se como medidas estruturais. Segundo corrobora Canholi (c2005,

p. 43), [...] os pavimentos porosos so constitudos normalmente de concreto ou asfalto

convencionais, dos quais foram retiradas as partculas mais finas.. A implantao desse tipo

de sistema contribui diretamente na diminuio do escoamento superficial em reas nas quais

houve a impermeabilizao do solo durante a urbanizao. A eficcia est relacionada com

alguns cuidados que precisam ser observados, tais como:

a) manuteno, que se faz necessria, visto que com o passar do tempo ocorre acolmatao, que nada mais do que o entupimento dos poros drenantes dopavimento, dificultando assim a infiltrao da gua;


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__________________________________________________________________________________________Avaliao da eficcia na restaurao da capacidade de infiltrao da camada superior de pavimentos porosos

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b) limitao estrutural, pois a camada de reservao de gua normalmente formada por material granular, com baixa compactao, reduzindo assim acapacidade de suporte de esforos mecnicos, ficando o trnsito sobre estedispositivo de controle do escoamento pluvial limitado a veculos leves;

c) localizao, somente podendo ser implantadas em regies com o nvel do lenolfretico mnimo entre 0,6 m e 1,2 m de profundidade do fundo do reservatrio.

A utilizao desta tcnica tem crescido nos ltimos anos e, paralelamente, as pesquisas esto

avanando significativamente para verificar se estas medidas surtem efeito importante no

controle da drenagem urbana. Os principais estudos e aplicaes foram realizados na Amrica

do Norte e Europa, principalmente na Frana, onde foi lanado em 1978 um Programa de

Pesquisa para explorar estas novas solues na rea de drenagem urbana (AZZOUT et al.,

c1994).

No Brasil, h estudos experimentais e tericos nos estados de So Paulo, Minas Gerais, Rio

Grande do Sul e no Distrito Federal. Porto Alegre foi pioneira nestas pesquisas, que

comearam em 1999, no Instituto de Pesquisas Hidrulicas (IPH) da Universidade Federal do

Rio Grande do Sul (UFRGS), com simuladores de chuva em mdulos de 1 m para estimar a

gerao de escoamento superficial para diversos tipos de cobertura do solo (ARAJO, 1999).

Em abril de 2003, foi implantado um mdulo experimental de estacionamento com pavimentopermevel com 264 m, instrumentado para monitoramento do balano de massa, sendo

medida a precipitao, as vazes do escoamento superficial e o armazenamento no

reservatrio sob o pavimento permevel. Tambm foram avaliados alguns parmetros

qualitativos da gua de escoamento superficial e infiltrado (ACIOLI, 2005). Os estudos foram

complementados com novos dados, a partir de 2008, com medies de vazo e de qualidade

da gua infiltrada, permitindo a avaliao da evoluo da capacidade dos dispositivos em

amortecer os escoamentos e seu impacto sobre a qualidade das guas escoadas e infiltradas

(CASTRO, 2011). Durante a mais recente pesquisa, realizada em 2012, verificou-se que os

equipamentos de monitoramento no apresentavam condies de uso e foi proposto que novos

testes de infiltrao fossem feitos pelos mtodos determinados pela norma americana ASTM

C1701 e pelo infiltrmetro de anel duplo, determinando assim a mxima capacidade de

infiltrao dos pavimentos em pontos diversos (trabalho no publicado)1.

1

Informao obtida no Relatrio Final de Ps-Doutorado, que foi elaborado no Programa de Ps-Graduao emRecursos Hdricos e Saneamento Ambiental da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, por AndreaSartori Jabur, sob superviso de Andr Luiz Lopes da Silveira, finalizado em janeiro de 2013.


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As manutenes preventivas, recomendadas para o pavimento supracitado, no foram

realizadas propositalmente nesse estudo experimental, para que assim se pudesse chegar a

maior semelhana com a realidade brasileira, que se caracteriza por no valorizar as aes

preventivas e de manuteno. Durante o estudo realizado entre 2008 e 2011, a estrutura

apresentou fortes sinais de colmatao no revestimento de asfalto poroso (CASTRO, 2011, p.

74), fato este novamente citado no ltimo estudo realizado, durante o ano de 2012 (trabalho

no publicado)2. Desta forma, no presente trabalho foi realizada a limpeza dos poros da

camada superficial, e para isto foi adotado o sistema de manuteno preventiva tradicional, ou

seja, por meio de varrio, jatos de ar e de gua. Com a medio de novos dados foi possvel

avaliar a eficcia deste tipo de manuteno corretiva.

Nesse trabalho, as diretrizes de pesquisa so apresentadas no captulo 2 e o impacto da

urbanizao nas inundaes bem como suas medidas de controle so apresentados no captulo

3. No captulo 4, detalhado o uso de pavimento poroso atravs de apresentao de suas

caractersticas, vantagens, limitaes, manutenes, viabilidade financeira, histrico, bem

como as caractersticas do teste de infiltrao utilizado durante o experimento. Nos captulos

subsequentes so apresentados os mtodos, materiais e discusso dos resultados obtidos, bem

como a comparao com dados anteriores da mesma estrutura e na bibliografia. O ltimo

captulo apresenta as consideraes finais do trabalho.

2



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15

2 DIRETRIZES DA PESQUISA

As diretrizes para desenvolvimento do trabalho so descritas nos prximos itens.

2.1 QUESTO DE PESQUISA

A questo de pesquisa do trabalho : qual o resultado, quanto restaurao da capacidade de

infiltrao, do pavimento poroso implantado no estacionamento do Instituto de Pesquisas

Hidrulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que se apresenta colmatado,atravs de uma manuteno corretiva, utilizando mtodos usualmente adotados como

manuteno preventiva para esse tipo de dispositivo?

2.2 OBJETIVO DO TRABALHO

O objetivo do trabalho a verificao da eficcia da restaurao da capacidade de infiltrao

da camada superior do pavimento poroso estudado, que se apresenta colmatado, utilizando-se

para isso, manuteno corretiva, atravs de mtodos usualmente adotados como manuteno

preventiva para esse tipo de dispositivo.

2.3 HIPTESE

A hiptese do trabalho que se pode restaurar a capacidade de infiltrao da camada superior

de um pavimento poroso, que se apresenta colmatado, utilizando-se as tcnicas de

manuteno preventivas tradicionais.

2.4 PRESSUPOSTO

O trabalho tem por pressuposto que a camada superior do pavimento poroso encontra-se

colmatada e que a norma ASTM C1701 Standard Test Methods for Infiltration Rate of in

Place Pervious Concrete aplicvel aos testes de infiltrao na camada de asfalto poroso.


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16

2.5 DELIMITAES

O trabalho delimita-se ao pavimento com revestimento de asfalto poroso localizado no

estacionamento de veculos leves do Instituto de Pesquisas Hidrulicas da UFRGS.

2.6 LIMITAES

So limitaes do trabalho:

a) uso apenas da norma ASTM C1701 Standard Test Methods for InfiltrationRate of in Place Pervious Concrete, visto que no existe norma brasileira paraensaios de infiltrao em estruturas de concreto asfltico;

b) adoo como manuteno corretiva a varrio e aplicao de jato de ar e jato degua;

c) o ensaio utilizado no para demonstrar o desempenho real do pavimento, maspara servir como base, como ndice para verificao da mxima capacidade deinfiltrao.

2.7 DELINEAMENTO

O trabalho foi realizado atravs das etapas apresentadas a seguir, representadas na figura 1 edescritas nos prximos pargrafos:

a) pesquisa bibliogrfica;

b) anlise de dados em estudos anteriores;

c) avaliao dos mtodos de manuteno para definio dos aplicveis ao estudo;

d) execuo da limpeza atravs de jato de ar (etapa 1);

e) testes de infiltrao aps a primeira etapa da manuteno;

f) execuo da limpeza atravs de jato de gua (etapa 2);g) testes de infiltrao aps a segunda etapa de manuteno;

h) anlise dos resultados;

i) concluses.

O trabalho iniciou com a pesquisa bibliogrfica para entendimento geral e compreenso do

assunto a ser abordado, alm do conhecimento do experimento j implantado, sendo que esta

pesquisa foi desenvolvida de forma contnua durante toda a execuo do trabalho. Para esta


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17

etapa foram utilizados livros, normas, artigos cientficos, trabalhos de concluso de cursos de

graduao, teses e dissertaes.

A segunda etapa da realizao do trabalho centrou-se na anlise dos dados obtidosanteriormente em estudos realizados sobre a mesma estrutura abordada neste trabalho, a ttulo

de comparao dos ndices de infiltrao do pavimento poroso em momentos diferentes ao

longo de sua vida. Aps, analisaram-se os mtodos de manuteno a serem executados,

constituindo-se na compreenso de cada passo do processo. Nesta etapa foram escolhidos os

mtodos e determinados os momentos e pontos que seriam realizados os testes de infiltrao.

Aps esta anlise preliminar, iniciaram-se as etapas de manuteno, realizando-se

primeiramente a limpeza com jatos de ar, e posteriormente a limpeza com jato de gua, alm

de varrio das reas de testes antes de cada ensaio. Foram realizados trs testes de infiltrao

aps cada etapa de limpeza.

A etapa de anlise de resultados ocorreu aps a execuo dos ltimos testes de infiltrao,

conforme os procedimentos recomendado pela norma ASTM C1701 Standard Test Methods

for Infiltration Rate of in Place Pervious Concrete, que foram comparados com os resultados

verificados anteriormente manuteno. Por fim foram adicionadas as concluses finais e

avaliao do alcance dos objetivos propostos.

Figura 1 Diagrama das etapas da pesquisa

(fonte: elaborada pelo autor)


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3 INUNDAES: URBANIZAO E MEDIDAS DE CONTROLE

As inundaes esto diretamente ligadas deficincia na rede de drenagem, que na maioria

dos casos foi dimensionada para uma realidade aqum do que acontece em grandes centros,

sem planejamento do crescimento populacional. As medidas de controle visam minimizar os

impactos da urbanizao desordenada, diminuindo o impacto nas redes de drenagens

existentes, buscando uma maior proximidade com as caractersticas originais, reduzindo o

escoamento superficial e seus impactos nos hidrogramas locais. Nos prximos itens so

descritos os aspectos gerais e os impactos da urbanizao bem como as medidas de controle.

3.1 URBANIZAO: ASPECTOS GERAIS E IMPACTOS NA DRENAGEM

O desenvolvimento dos grandes centros aconteceu, na maioria dos casos, de forma

desordenada e sem planejamento. A crescente ocupao dos meios urbanos traz como

consequncia a diminuio de reas verdes e o aumento das superfcies impermeabilizadas.

Contribuindo desta forma, para um aumento significativo do escoamento superficial e uma

diminuio dos tempos de pico dos hidrogramas locais.

Righetto et al. (2009, p. 20) lembram que a expanso territorial, devido urbanizao, sem

legislao e fiscalizao efetiva quanto ao uso do solo e sua ocupao, acabam intensificando

os problemas de alagamentos, principalmente pelo aumento do grau de impermeabilizao da

rea de drenagem. Castro (2011, p. 1) enfatiza tambm que o crescimento das cidades provoca

uma diminuio das reas de coberturas vegetais, trazendo alteraes ao ciclo hidrolgico,

principalmente nas quantidades envolvidas nos processos do mesmo (CASTRO, 2011, p. 1).

As alteraes supracitadas acabam por afetar diretamente a ocorrncia de alagamentos nestas

reas, trazendo prejuzos significativos para a populao. Nos prximos itens so abordados

os conceitos referentes a ciclo hidrolgico, balano hdrico, escoamento superficial e

hidrograma, relacionando-os com os efeitos da urbanizao.


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19

3.1.1 Ciclo hidrolgico e balano hdrico

O ciclo hidrolgico o processo envolvendo a sucesso de fases que a gua percorre ao

passar pela atmosfera, sendo esse um processo global, enquanto o balano hdrico oresultado de entradas e sadas de gua no interior de uma determinada regio hidrolgica, bem

definida (AGNCIA NACIONAL DE GUAS, c2002). A variao nos volumes dos

processos do ciclo hidrolgico demonstra claramente as alteraes no balano hdrico e as

bacias urbanas sofrem essa alterao devido impermeabilizao e canalizao do

escoamento (TUCCI, 2007, p. 95).

Segundo Tucci (2007, p. 87), os fenmenos hidrolgicos so processos naturais. A ocorrncia

de precipitao sobre uma superfcie passvel de sofrer uma interceptao da vegetao

existente, infiltrar ou evaporar de volta para a atmosfera. Essa parcela que infiltra no solo

pode retornar para a superfcie ou percolar, alimentando os aquferos. O excedente na

superfcie, que se classifica como escoamento superficial, se direciona naturalmente para

riachos e rios, chegando por consequncia ao oceano. A substituio das reas de infiltrao

por reas impermeabilizadas provoca um aumento no escoamento superficial e,

consequentemente, na ocorrncia de alagamentos, conforme apresentado na figura 2.

Figura 2 Alterao dos fluxos do balano hdrico aps urbanizao

(fonte: TUCCI, 2007, p. 88)3

A recuperao do balano hdrico natural, nos meios urbanos, busca uma melhoria nas

condies de ocupao e a aproximao e convivncia da populao com as guas urbanas. A

restaurao das caractersticas hidrolgicas nestas reas traz benefcios na qualidade de vida,

3 A figura 2 foi adaptada por Tucci (2007), a partir de Schueler (1987, p. 1.3): ambas as obras constam nasreferncias bibliogrficas deste trabalho.


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20

diminuindo os prejuzos decorrentes dos alagamentos, controlando doenas de veiculao

hdrica e ocasionando a valorizao econmica e social do meio ambiente urbano.

3.1.2 Escoamento superficial e o hidrograma

O escoamento superficial acontece devido ao da gravidade, levando a gua que vence o

atrito com a superfcie do solo, de regies mais altas para as mais baixas. So pequenos filetes

de gua que vo se moldando ao longo do relevo da regio, e a presena de vegetao ao

longo desse caminho percorrido pelo escoamento contribui para obstaculizar e aumentar a

infiltrao durante o percurso (SILVEIRA, 1993, p. 37).

Definindo hidrograma, Tucci (1993a, p. 391), descreve-o como [...] a denominao dada ao

grfico que relaciona a vazo no tempo. A distribuio da vazo no tempo resultado da

interao de todos os componentes do ciclo hidrolgico entre a ocorrncia da precipitao e a

vazo na bacia hidrogrfica..

Tucci (1993a, p. 391-394) descreve que o escoamento superficial afeta o hidrograma

principalmente durante a ascenso, perodo em que ocorre a elevao da vazo at o pico,

refletindo o efeito da precipitao na bacia hidrogrfica. Aps atingir o mximo, observa-se afase de recesso, quando se percebe um ponto de inflexo, caracterizado pelo fim do

escoamento superficial e predomnio do escoamento subterrneo ao longo da bacia. A figura 3

apresenta um hidrograma tipo, mostrando o ponto A, em que inicia o escoamento superficial,

e o ponto B, ponto de inflexo da curva, no qual permanece apenas o escoamento subterrneo,

bem como a diviso desses escoamentos.

Figura 3 Hidrograma tipo com separao de escoamento



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_________________________Avaliao da eficcia na resta

A ocupao territorial urba

drenagem, ocasionados

pela alterao da cobertur

como consequncia o aum

como a reduo do tempo

causados pela ocupao ur

nota-se um aumento signifi

Figura 4

3.2 MEDIDAS DE CO

Tradicionalmente as obr

alagamentos nos centros

rapidamente os volumes

regies mais baixas, que a

(2005, p. 22) lembrammicrodrenagem bocas de

os efluentes at pontos de

como canais abertos e gale

Tucci (2007, p. 209) desta

impactos:

a) t

__________________________________________rao da capacidade de infiltrao da camada superio

na desordenada desencadeou uma srie de p

anto por eventos hidrolgicos de alta inte

a da bacia, tornando-a menos permevel.

nto do escoamento superficial e dos picos

de ocorrncia deste novo pico. A figura 4

ana no hidrograma, sendo que, ao passo qu

cativo no volume escoado total.

lterao no hidrograma devido urbanizao/ lotea

(f

NTROLE

s de Engenharia realizadas para resolv

urbanos, visavam canalizar os escoament

e gua. Estas medidas apenas transferiam

abavam sofrendo ainda mais com os alaga

ue os sistemas clssicos so constitudlobo e condutos que captam a gua em r

desgue rios e crregos ou at sistem

ias.

ca que o uso de solues tradicionais acab

ransferindo para jusante o aumento do escoamenelocidade, j que o tempo de deslocamento men

_____________________r de pavimentos porosos

21

roblemas relacionados

sidade como tambm

Esta urbanizao traz

dos hidrogramas, bem

apresenta os impactos

a bacia urbanizada,

entos

nte: TUCCI, 2007, p. 186)

er os problemas de

s, buscando eliminar

os problemas para as

entos. Baptista et al.

s de dispositivos deas urbanas e destinam

s de macrodrenagem,

gerando os seguintes

to superficial com maiorr que nas condies pr-


24/53


22

existentes. Dessa forma, acaba provocando inundaes nos troncos principais ouna macrodrenagem;

b) eroso das margens e modificao da morfologia dos rios;

c) deteriorao da qualidade da gua;

d) alterao na ecologia.

Nas ltimas dcadas, houve uma grande expanso das regies metropolitanas brasileiras e,

com esse desenvolvimento, surgiu um novo paradigma no que concerne ao planejamento

urbano. Este novo modelo demanda por um desenvolvimento sustentvel tem produzido

impacto relevante na concepo de projetos de sistemas de drenagem (RIGHETTO et al.,

2009, p. 53-54). Ao longo destes anos, buscaram-se novas medidas que visavam modernizar osistema de drenagem urbana, procurando minimizar os impactos nos balanos hdricos,

aumentando assim, a aproximao com as caractersticas hidrolgicas originais.

Durante o planejamento para a implantao das medidas de controle, deve-se buscar a

integrao com o sistema tradicional existente. Tucci (1993b, p. 626) enfatiza que o uso

destas medidas inclui obras de engenharia e aes de cunho social, econmico e

administrativo, em que se deve buscar uma combinao de diversas medidas diferentes para

obter-se um eficiente planejamento de proteo contra inundaes e seus efeitos.

Estas medidas podem ser classificadas de acordo com a sua natureza de implantao em

estruturais e no estruturais. Podem, ainda, ser classificadas como medidas no

convencionais, um conceito recente, que diferem dos tradicionais e cuja utilizao no se

encontra ainda disseminada (CANHOLI, c2005, p. 31). Estes tipos de medidas so detalhados

nos prximos itens.

3.2.1 Medidas de controle estruturais

As medidas estruturais so obras de Engenharia que visam correo ou preveno de novos

problemas decorrentes de cheias e alteram a relao da precipitao com a vazo nos locais de

sua implantao. Sobre essas medidas, Tucci (2007, p. 143-144) afirma que tendem a reduzir

ou retardar os picos de cheias e controlar a eroso dentro da bacia, atuando principalmente

sobre alagamentos mais frequentes, ou seja, as com tempos de retorno menores.


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Righetto et al. (2009, p. 21, 37) relacionam estas medidas s obras de captao,

armazenamento e transporte das guas pluviais e enfatizam que estas estruturas propiciam

tambm a infiltrao localizada, alm de deter e transportar os escoamentos gerados na bacia.

Citam como exemplo, as bacias de deteno, valas de infiltrao, bacia de infiltrao,

pavimentos porosos e filtros orgnicos e de areia.

Ainda sobre as tcnicas estruturais, Tucci (2007, p. 143-144) comenta que podem ser

classificadas como extensivas ou intensivas, sendo as primeiras que agem na bacia e as

segundas que agem nos rios. Considerando as afirmaes de Baptista et al. (2005, p. 42),

pode-se ainda classificar este tipo de medida pela sua forma de utilizao: bacias, obras

lineares ou pontuais.

3.2.2 Medidas de controle no estruturais

As medidas no estruturais buscam reduzir os danos e consequncias de inundaes, no por

meio de obras de Engenharia, mas sim por normas, regulamentos e programas de ocupao do

solo e conscientizao da populao (CANHOLI, c2005, p. 25), sem alterar a relao da

precipitao com a vazo apenas melhorando a convivncia da populao com as inundaes.

Este tipo de medida, quando utilizada em conjunto com as estruturais, ou at mesmo sem,

acaba por minimizar significativamente os prejuzos decorrentes das inundaes e

alagamentos, com custos menores de implantao (TUCCI, 1993b, p. 629).

Righetto et al. (2009, p. 21) enfatizam que estas medidas alcanam seus objetivos de forma

excelente, mas exigem esforos de conscientizao popular, legislao, fiscalizao e

ocupao dos espaos urbanos em zonas de risco de inundao e alagamento. Os autores

indicam ainda que as referidas aes visam otimizar o espao urbano de forma a aumentar obem estar da populao, a qualidade de vida e a esttica urbana.

3.2.3 Medidas de controle no convencionais

Canholi (c2005, p. 31) compreende que dentre as medidas estruturais, podem-se utilizar

solues que diferem das tradicionais que empregam apenas canalizao, associando estes

sistemas e buscando uma adequao ou otimizao. Estas solues so classificadas como

medidas no convencionais e, neste contexto, destacam-se as que visam melhorar o processo


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de infiltrao, retendo o escoamento em reservatrios ou retardando o fluxo nas calhas dos

crregos ou rios.

As tecnologias alternativas s tradicionais consideram os impactos da urbanizao de formaglobal, utilizando a bacia hidrogrfica onde est localizada como unidade de estudo e

buscando compensar os efeitos da urbanizao. O uso destas tcnicas possibilita a

continuidade do desenvolvimento urbano sem gerar custos excessivos, combinando o sistema

de drenagem com questes urbansticas (BAPTISTA et al., 2005, p. 23-25).

A deteno destes escoamentos por meio de obras e dispositivos aplicados para favorecer a

reservao, pode ser de conteno a jusante ou de conteno na fonte. Sua finalidade principal

reduzir os picos das cheias, amortecendo as ondas de cheia atravs do armazenamento de

parte do volume escoado (CANHOLI, c2005, p. 35). Isso detalhado a seguir.

3.2.3.1 Conteno a jusante

Segundo Canholi (c2005, p. 37, 52-53), as medidas de conteno a jusante referem-se s

obras para reservao a jusante das reas que recebem precipitao, representados pelos

reservatrios destinados a controlar os deflvios provenientes das partes altas da bacia

beneficiando, assim, as partes baixas. comumente utilizado, no Brasil, em rios mdios e

grandes, principalmente no uso em obras de gerao de energia eltrica, obtendo-se inclusive

o amortecimento dos picos das enchentes. O autor ressalta ainda que o uso destas estruturas

visa controlar, tambm, os escoamentos das bacias e sub-bacias de drenagem em reas

urbanas.

A utilizao deste mtodo pode ser considerada como um conceito multidisciplinar, tendo um

aspecto paisagstico importante, na integrao da drenagem urbana com projetos

arquitetnicos e viabilizao de uso social das reas reservadas (CANHOLI, c2005, p. 54).

Batista et al. (2005, p. 115-116) mostram que a implantao de sistemas de deteno teve uma

intensificao de emprego nas principais reas metropolitanas a partir dos anos 1990,

utilizando inclusive no emprego de usos mltiplos, reservado ao amortecimento de cheias,

mas que paralelamente podem ser utilizados em perodos de baixo escoamento como reas de

lazer, de desenvolvimento de fauna e flora e reas destinadas prtica de atividades

esportivas.


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3.2.3.2 Conteno na fonte

As medidas de conteno na fonte aumentam o controle do escoamento pluvial, que

normalmente afastado para jusante bem como os riscos de alagamento do sistema. Arajo

(1999, p. 4), afirma que estes mtodos tm sido os mais modernos para minimizar as

enchentes e que, atravs de seus dispositivos de infiltrao e reservao, pode-se conseguir

restaurar as condies de pr-desenvolvimento urbano, ou seja, as anteriores s modificaes

e interferncias humanas.

Righetto et al. (2009, p. 28-29) afirmam que estes sistemas proporcionam melhor qualidade

de vida populao diretamente afetada, reduzindo a um nvel aceitvel os riscos de

inundao e ressaltam alguns aspectos que devem ser observados na implantao de sistemasde controle no convencionais de conteno na fonte:

a) disponibilidade de espao fsico para implantao dos dispositivos, aspectoimportante especialmente no caso de reas densamente urbanizadas;

b) definio dos dispositivos mais adequados em funo dos tipos de poluentespresentes no escoamento, com a verificao continuada da eficincia defuncionamento;

c) o comportamento do lenol fretico na estao chuvosa informao importante

no caso de sistemas de infiltrao; tem influncia direta na capacidade dearmazenamento;

d) levantamento do perfil litolgico do local; solos com alta capacidade depercolao so necessrios ao funcionamento de sistemas de infiltrao da guano solo;

e) anlise dos custos de implantao e manuteno da estrutura; considerar adisponibilidade de material no local, facilidade de manuteno, eficincia deremoo de poluentes; disponibilidade e treinamento de pessoal tcnico.

Canholi (c2005, p. 37, 49-51) ainda classifica estas medidas de acordo com o tipo de

implantao, utilizando as seguintes definies:

a) disposio no local: estruturas, obras e dispositivos que facilitam a infiltrao epercolao;

b) controle de entrada: dispositivos que restringem a entrada na rede de drenagem,promovendo a reservao, podendo atuar como um retardador no fluxo oucomo acumulador de gua para posterior uso;

c) deteno no local: pequenos reservatrios ou bacias, isolados, paraarmazenamento temporrio.


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A descrio detalhada feita apenas para a conteno na fonte com disposio no local, que

a classificao do pavimento poroso estudado. Urbonas e Stahre (1993, p. 2, traduo nossa)

definem a tcnica de disposio no local como sendo [...] o termo utilizado para definir as

instalaes de armazenamento que permitem a infiltrao ou percolao das guas pluviais..

E ainda enfatizam que o uso desta prtica eficiente para eventos de chuva de pequena

magnitude.

As estruturas de controle na fonte, com disposio no local, buscam a utilizao de sistemas

de drenagem urbana mais sustentveis e, consequentemente, a racionalizao do balano

hdrico, tornando-o prximo ao original e melhorando assim a qualidade de vida e a

preservao ambiental destas reas (CASTRO, 2011, p. 12). Este sistema busca a infiltrao

das guas provenientes do escoamento superficial, diminuindo assim o seu fluxo para as

galerias de drenagem. Alm disso, aumenta a percolao, alimentando os lenis freticos

destas regies. Canholi (c2005, p. 37-38) afirma que o uso destes dispositivos teve sua

aplicao crescente nos ltimos anos, principalmente por tratar do controle diretamente em

lotes residenciais e reas de circulao, e tambm pelo possvel uso dessas guas reservadas

durante a conteno.

Diversos tipos de sistemas tm sido adotados nos ltimos anos e os principais so: superfciesde infiltrao, valetas de infiltrao, microrreservatrios, bacias de deteno e reteno e

pavimentos permeveis/ porosos. Neste trabalho so estudados os pavimentos porosos que so

detalhados no prximo captulo.


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4 PAVIMENTOS POROSOS

Os pavimentos porosos so estruturas permeveis e classificadas como medidas de controle

estruturais, com conteno direta na fonte. So obras de Engenharia que minimizam o

impacto da urbanizao e da impermeabilizao do solo e, agem diretamente na origem do

contato da gua resultante de precipitaes com a superfcie. Nos prximos itens, so

detalhadas as caractersticas, vantagens, limitaes, mtodos de manuteno, viabilidade

financeira, histrico de implantao e mtodo utilizado para execuo dos testes de

infiltrao.

4.1 CARACTERSTICAS

Baptista et al. (2005, p. 218) definem que os pavimentos porosos podem ser de deteno ou de

infiltrao. Sendo, respectivamente, os que desempenham papel de reservatrio temporrio

sem funo de infiltrao ou que desempenham o papel de reservao temporria e posterior

infiltrao das guas pluviais.

A implantao de pavimentos porosos uma alternativa na qual o escoamento superficial, que

ocorre nas reas impermeabilizadas aps a urbanizao, interceptado por poros drenantes.

Esses poros facilitam a infiltrao, atravs de uma superfcie permevel, para um reservatrio

que est localizado abaixo da camada de pavimentao, para posterior infiltrao na camada

do subleito.

Canholi (c2005, p. 43-44) indica que os pavimentos porosos so constitudos da mesma forma

que os pavimentos tradicionais dos quais so retirados os finos de sua composio, sendo

construdos acima de camadas permeveis, normalmente de bases granulares mal graduadas.

Nas interfaces entre as camadas, devem ser colocadas mantas geotxteis, de forma a evitar a

passagem de finos e entupimento dos poros drenantes (colmatao). A figura 5 apresenta um

corte tpico deste tipo de estrutura.


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Figura 5 Seo tpica de estrutura em asfalto poroso

(fonte: CANHOLI, c2005, p. 44)

4.2 VANTAGENS E LIMITAES

H uma grande versatilidade de emprego deste tipo de estrutura, sendo destacado o uso em

estacionamentos, praas, vias para pedestres, passeios e reas externas de zonas comerciais e

edifcios. As vantagens de uso de pavimentos porosos, so destacadas por Batista et al. (2005,

p. 220-222), conforme segue:

a) recarga de reservas subterrneas de gua;

b) reduo dos volumes de escoamento;c) textura e permeabilidade elevada, aumentando o contato entre os pneus e a

superfcie do pavimento, melhorando assim a aderncia;

d) reduo do rudo relativo ao contato pneu-pavimento;

e) melhoria na qualidade da gua infiltrada ou lanada aps infiltrao.

Tucci (2007, p. 202) ainda ressalta que a implantao de pavimentos porosos causa uma

reduo dos condutos, dos custos do sistema de drenagem pluvial e da lmina dgua, em

reas de estacionamentos e passeios, o que resulta em maior conforto aos transeuntes.Goldenfum et al. (c2010, p. 57), enfatizam ainda, sobre o mesmo ponto, que o uso desses

pavimentos permeveis em pases em desenvolvimento deve ser limitado a caminhos e reas

de estacionamento de centros de compras, onde a manuteno pode ser assegurada mais

facilmente, reduzindo assim, o risco de colmatao prematura da camada superficial.

Devem-se considerar algumas desvantagens da implantao deste tipo de estrutura, sendo a

principal delas a possibilidade de contaminao do aqufero, alm do aumento de custos com

manutenes preventivas e corretivas (TUCCI, 2007, p. 202). Para a implementao das


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estruturas de pavimentos porosos, necessrio observar algumas limitaes durante o projeto

e quando este colocado em prtica.

Castro (2011, p. 24) enfatiza que a escolha deste tipo deste tipo de pavimento dependeprincipalmente das condies do local onde ser instalado, principalmente no que se refere s

caractersticas geotcnicas do subleito e a profundidade do nvel do lenol fretico. Schueler

(1987, p. 7.11-7.12) descreve algumas limitaes que devem ser observadas na implantao

deste tipo de pavimento:

a) solos: no podem ser implantados em locais onde o subleito formado porargilas e/ ou siltes e onde os solos tem baixa capacidade de infiltrao;

b) proximidade com reservatrios de gua: nos pontos onde houver guas paraconsumo (potvel), s pode ser implantado a, no mnimo, 30 metros para evitarque haja contaminao em caso da m qualidade da gua infiltrada;

c) profundidade do reservatrio: devem ser dimensionados com material granularcom baixa compactao, sendo que a totalidade da gua deve sercompletamente drenada em no mximo 72 horas. Ainda pode haver umaumento na profundidade da camada granular devido baixa condio deinfiltrao do subleito;

d) declividade: no recomendado em locais onde a declividade superior a 5%;

e) profundidade do lenol fretico: o maior nvel do lenol deve estar entre 0,60 me 1,2 m do fundo do reservatrio;

f) intensidade de trfego: s pode ser implantado em lotes de estacionamento ouestradas de acesso, onde o trfego de predomnio de veculos leves.

4.3 MANUTENO

As manutenes devem ser efetivas para evitar principalmente a colmatao da estrutura,

Baptista et al. (2005, p. 71) afirmam que esse fenmeno causado pela deposio de

partculas nos vazios da camada superior do meio poroso, conforme apresentado na figura 6.

Consideram que a vida til do pavimento est diretamente ligada a sua colmatao, podendo

o sistema a longo prazo perder sua funo inicial.

A efetividade na implantao de pavimentos porosos est diretamente ligada manuteno

preventiva ou corretiva. Schueler (1987, p. 7.21) classifica as manutenes como rotineira e

no rotineira, conforme segue:

a) manuteno rotineira, que indicada para prevenir ou consertar problemasrelativos camada de asfalto poroso, podendo ser,


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- limpeza a vcuo: deve-se limpar o pavimento no mnimo 04 (quatro) vezes aoano, atravs de jatos de ar e seguidos por jatos de gua de alta presso, paramanter os poros abertos;

- inspees: o pavimento deve ser inspecionado vrias vezes nos primeirosmeses aps a implantao e posteriormente devem ser feitas inspeesanuais. Devem ser inspecionados tambm, aps acontecimentos de chuvas degrande intensidade;

- reparaes: buracos e rachaduras devem ser consertados, com pavimentosconvencionais (no porosos) desde que a rea acumulada de reparos noultrapasse 10% do total;

- alvio do entupimento da superfcie: os poros entupidos podem ser aliviados,executando-se furos de aproximadamente 1,27cm na superfcie dopavimento. Em caso de entupimento em uma parte do lote, pode-se instalartubos de passagem direcionados para o reservatrio granular.

b) manuteno no rotineira: um problema mais grave acontece quando ocorre oentupimento do subsolo ou do filtro que fica entre o reservatrio e o subsolo.Nestes casos no existe outra opo se no a substituio completa da estruturaainda podendo ser considerada a instalao de um sistema de drenagem naparte superior, tornando assim a estrutura em um sistema de infiltrao parcial.

Figura 6 Pavimento permevel com superfcie colmatada

(fonte: CASTRO, 2011, p. 25)

4.4 VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente os custos de implantao de pavimentos permeveis so similares aos de

pavimentos tradicionais. O uso de pavimentos porosos diminui o volume de gua a ser

escoado no sistema de drenagem tradicional, reduzindo assim o dimetro necessrio nestas

tubulaes, podendo assim, se destacar como um projeto de viabilidade econmica atraente.


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Schueler (1987, p. 7.14-7.15) destaca alguns custos extras que podem onerar este tipo de

implantao:

a) profundidade adicional no reservatrio granular: a profundidade determinadaa partir do volume de chuva, do grau de drenagem da rea e da taxa deinfiltrao do subleito, deve-se levar em conta o volume a ser escavado de soloe o preenchimento desta profundidade com material granular;

b) filtros geotxteis: o reservatrio granular deve ser coberto totalmente por filtrosgeotxteis, para evitar a entrada de partculas finas, o que pode resultar em umaquantidade grande de material, que pode levar a um alto custo;

c) controle de sedimentos e eroso: deve-se conter os sedimentos no lado externodo pavimento, o que implica em construo de estruturas no permetro da reae tambm na implantao de bacia de captao de sedimentos;

Batista et al. (2005, p. 224-225) destacam que nas estruturas porosas, alm dos custos de

limpeza e conservao comuns a qualquer pavimentao, ainda devem ser somadas as

inspees peridicas de limpeza, conforme especificadas anteriormente. Em casos de

colmatao da estrutura, pode ser necessria a reconstruo do pavimento, aumentando

significativamente estes custos.

Canholi (c2005, p. 176-181) destaca ainda que o custo de riscos til para comparar as

diversas solues propostas com diferentes graus de atendimento, que no caso da drenagem

urbana, esto diretamente ligadas ao perodo de retorno da precipitao do projeto. Alguns

custos, porm, so considerados intangveis, por ser difcil a sua quantificao de valor de

mercado, como por exemplo, vidas humanas, sade pblica, meio ambiente e estresses

causados tanto pelas inundaes quanto pelas expectativas de futuras inundaes. Assim

como alguns benefcios que tambm no podem ser mensurados, como melhoria na qualidade

de vida, continuidade de atividades comunitrias, valorizao de imveis, dentre vrios outros

aspectos.

O normal, em reas nas quais h expectativa de ocorrncia de inundaes, que se

concentrem atividades menos nobres, nas quais a rentabilidade tambm inferior,

estabelecendo assim, reas com menor valor no mercado imobilirio. A quantificao de

todos estes custos e benefcios de extrema dificuldade, mas no podem ser ignorados, pois

no so menos importantes frente s demais despesas da implantao.


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4.5 BREVE HISTRICO

No cenrio mundial h relatos de estudos de pavimentos porosos a partir de 1970,

principalmente na Frana, onde as empresas que faziam a manuteno e conservaoperceberam que os revestimentos porosos apresentavam melhor segurana e conforto ao

dirigir, para os usurios, frente aos pavimentos tradicionais. Por volta de 1977, iniciaram os

estudos franceses com experimentos nesta rea, com forte aumento aps o lanamento de um

Programa de Pesquisa pelo Ministrio dos Equipamentos da Frana. Tambm podem ser

encontrados estudos nos Estados Unidos, Japo e Sucia (AZZOUT et al., c1994, p. 65-67).

No Brasil, alguns trabalhos tambm tm sido desenvolvidos buscando o estudo desta tcnica,

estando concentrados principalmente na Universidade Federal do Rio Grande do Sul

(UFRGS), no Instituto de Pesquisas Hidrulicas (IPH). O trabalho apresentado por Arajo

(1999) utilizou um simulador de chuva para parcelas com 1 m de rea para comparar valores

de escoamento superficial em diferentes tipos de superfcies. Variando as taxas de

permeabilidade e tipos de cobertura das superfcies, o autor verificou que durante a simulao

de chuva em pavimentos permeveis, praticamente no houve a ocorrncia de escoamento

superficial.

Em 2004, Acioli (2005) prope em seu experimento a construo de um estacionamento de

264 m, nas dependncias do Instituto de Pesquisas Hidrulicas, na UFRGS, dividido em duas

partes com mesmas reas, sendo uma parte de asfalto poroso e outra de revestimento de

blocos vazados, preenchidos com grama e areia. O experimento foi instrumentado para

monitoramento do balano de massa, sendo medida a precipitao, as vazes do escoamento

superficial e o armazenamento no reservatrio sob o pavimento permevel. Tambm foram

avaliados alguns parmetros qualitativos da gua de escoamento superficial e infiltrado. Os

resultados obtidos foram satisfatrios, apresentando baixos valores de escoamento para as

duas superfcies, e os armazenamentos mximos e tempos de esvaziamentos ficaram abaixo

dos previstos, o que mostra o bom desempenho hidrulico dos pavimentos.

Entre 2008 e 2011, Castro (2011) efetuou novas medidas quali-quantitativas nos pavimentos

implantados, no IPH da UFRGS, e verificou que o pavimento de blocos vazados continuava

fazendo o controle adequado de volume escoado superficialmente, enquanto que a capacidade

de infiltrao da camada de asfalto poroso j estava com grande comprometimento, sugerindoassim, uma anlise mais profunda das camadas da estrutura de pavimento poroso.


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Em 2012, verificou-se que os equipamentos de monitoramento no apresentavam condies

de uso e foi proposto que os testes de infiltrao fossem feitos pelos mtodos determinados

pela norma americana ASTM C1701 e pelo infiltrmetro de anel duplo, determinando assim a

mxima capacidade de infiltrao dos pavimentos em pontos diversos, alm de testes

destrutivos para verificao das camadas que compem a estrutura de pavimento poroso e as

condies da manta geotxtil. Desta forma foi possvel realizar estes testes, independente da

ocorrncia de eventos de chuva, o que no era possvel com o uso das instrumentaes. Foi

verificado ento, que a manta geotxtil e as camadas de brita se encontram em boas condies

e que a superfcie de asfalto poroso encontra-se colmatada. Ainda no estudo supracitado, os

testes feitos a partir da norma americana apresentaram maior praticidade e menores

vazamentos pelas bordas inferiores dos cilindros e, ainda, a autor propem que seja efetuadalimpeza da camada superior do pavimento poroso e novos testes de infiltrao, na tentativa de

melhorar a capacidade da mesma (trabalho no publicado)4.

A continuidade da pesquisa no experimento supracitado se deu durante a execuo deste

trabalho, fazendo uso da normatizao americana C1701 que foi utilizada durante os estudos

de 2012 que apresentou melhor rendimento perante os demais testes de mesma similaridade

conforme relatado anteriormente, a mesma detalhada no prximo item.

4.6 TESTE DE INFILTRAO

Conforme relatado anteriormente, na ltima verificao no experimento do estacionamento de

veculos leves do IPH/ UFRGS, utilizou-se o teste de infiltrao em estruturas de concreto

permevel de acordo com a norma americana ASTM C1701. Este teste apresentou melhores

condies comparadas a procedimentos semelhantes e foi o utilizado durante o

desenvolvimento deste trabalho.

A norma C1701 aborda o procedimento de campo que determina a taxa de infiltrao de gua

em superfcies de concreto permevel, e ressalta tambm que os resultados obtidos neste teste,

devem ser analisados independentemente, por tratar de pontos especficos localizados em um

ambiente com pavimento permevel. Esses resultados podem ser utilizados durante um

determinado perodo a ttulo de comparao de valores de taxa de infiltrao ou para

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verificao de necessidade de manuteno (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND

MATERIALS, 2009, p. 1).

AAmerican Society for Testing and Materials(2009, p. 1-2) determina que para determinaoda taxa de infiltrao de um pavimento permevel como um todo, deve ser feita a mdia dos

resultados obtidos em diversos locais distintos. Ainda sobre este assunto, determina que para

locais com rea de at 2.500 m devem ser realizados trs testes, com distncias mnimas de 1

m entre os mesmos.

O ensaio consiste em um anel de infiltrao que temporariamente selado superfcie de um

pavimento permevel. Depois de pr-umedecimento do local de ensaio, uma determinada

massa de gua introduzida no anel e o tempo para a gua infiltrar no pavimento registrado

(AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, 2009, p. 1).

Para a realizao dos testes, a American Society for Testing and Materials (2009, p. 1-2)

determina que sejam utilizados os seguintes equipamentos:

a) anel cilndrico, aberto em ambas as extremidades, que deve ser estanque superfcie a ser analisada, com dimetro de 300 mm e altura mnima de 50 mm,internamente o anel deve ser demarcado para controle da lmina dgua quedeve ser mantida durante a execuo do teste;

b) reservatrio de gua, tendo um volume mnimo de 20 L, a partir do qual a guapode ser facilmente vertida a uma taxa controlada ao anel cilndrico;

c) cronmetro, com discretizao mnima do tempo de 1 s.

O local onde os testes so realizados deve estar com um perodo mnimo de 24 horas da

ltima precipitao registrada, devendo ainda ser limpo, sob a forma de varrio para retirada

de detritos no assentados na superfcie. A superfcie inferior do anel cilndrico deve ser

vedada com material que possibilite a impermeabilizao da ligao anel-pavimento para que

seja garantida vedao estanque aferindo a qualidade dos dados (AMERICAN SOCIETY

FOR TESTING AND MATERIALS, 2009, p. 2).

Aps a limpeza da superfcie e fixao do anel cilndrico, deve-se colocar, 3,6 L de gua sob a

forma de lmina dgua no interior do cilindro, mantendo-se uma carga hidrulica entre 10 e

15 mm, e cronometrar o tempo total de infiltrao. Esta etapa, conhecida como pr-

molhagem, determina a quantidade de gua total que deve ser utilizada durante o ensaio. Caso

o tempo de pr-molhagem seja inferior a 30 s, utiliza-se 18 L de gua, e em caso de superior,


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utiliza-se novamente 3,6 L (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS,

2009, p. 1).

Aps a etapa de pr-umedecimento, com um intervalo mximo de 2 minutos entre as etapas, aAmerican Society for Testing and Materials (2009, p. 2) determina que seja executado o

procedimento de ensaio, que similar ao perodo de pr-molhagem, sendo importante manter

a lmina dgua entre 10 e 15 mm durante toda a execuo do teste. O coeficiente de

infiltrao do pavimento determinado atravs da frmula 1:

( )tDMK

I .

.2

=

(frmula 1)

Onde:

I = taxa de infiltrao (mm/h);

K = 4.583.666.000 (Sistema Internacional) (para converter as unidades);

M = massa de gua infiltrada (kg);

D = dimetro interno do anel cilndrico (mm);

t = tempo de infiltrao (s).


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5 DESENVOLVIMENTO E ANLISE DO EXPERIMENTO

A pesquisa aplicada consiste no estudo de um dispositivo experimental de medida de controle

estrutural de controle direto na fonte localizado no Instituto de Pesquisas Hidrulicas (IPH) da

Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A composio do experimento um

mdulo experimental de pavimento permevel com a camada superior composta por asfalto

poroso. Os materiais utilizados e os mtodos considerados so apresentados nos prximos

itens.

5.1 CARACTERIZAO DO EXPERIMENTO

O experimento consiste em um estacionamento de veculos leves, localizado IPH/ UFRGS,

conforme figura 7. A rea total de implantao da estrutura de 132 m, com capacidade para

oito automveis.

Figura 7 Localizao do experimento

(fonte: ACIOLI, 2005, p. 40)


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Segundo Acioli (2005), o mdulo experimental iniciou em abril de 2003 e teve seu trmino

em fevereiro de 2004, utilizando para sua camada superior asfalto poroso pr-misturado a frio,

com espessura de 7 cm. A camada de reservao, de material granular composto por brita

basltica, tem altura variando entre 26 cm e 34 cm e granulometria uniforme visando uma

maior porosidade ao material. Na interface entre as camadas foi utilizado material do tipo

filtro geotxtil para evitar a migrao de material fino entre as camadas.

Ainda sobre a instalao do experimento, Acioli (2005) enfatiza que a rea de contribuio de

escoamento superficial foi isolada. Foram implantadas calhas nas partes mais baixas do

estacionamento e na cobertura da passarela adjacente impedindo assim, a contribuio de

gua no experimento e, indicando, que a entrada de gua proveniente apenas da chuva

incidente sobre o pavimento. Estas caractersticas aparecem na seo transversal apresentada

na figura 8.

Figura 8 Seo transversal da estrutura

(fonte: ACIOLI, 2005, p. 40)

5.2 MANUTENO CORRETIVA

A manuteno corretiva adotada na pesquisa consistiu na utilizao dos mtodos tradicionais

de manuteno preventiva indicada para este tipo de estrutura, sendo: jato de ar, jato de gua

de alta presso e varrio. Os procedimentos foram divididos em duas etapas distintas, sendo

a primeira de limpeza com jato de ar e a segunda etapa de limpeza atravs de jato de gua de

alta presso e posterior varrio.

A primeira etapa foi realizada no dia 6 de maio de 2013, s 13 horas e contou com o auxliode um funcionrio da UFRGS que realizou a manuteno atravs da utilizao de um


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soprador de ar da marca Stihl, modelo BR 420, que tem potncia de 2,6 kW, velocidade

mxima do ar de 78 m/s e volume de ar de 1.260 m/h (figura 9). A durao desta atividade de

manuteno foi de aproximadamente 45 minutos e teve seu trmino s 13h45min.

Figura 9 Primeira etapa da manuteno

(fonte: foto do autor)

A segunda etapa foi realizada no dia 7 de maio de 2013, s 9 horas e contou com o auxlio do

mesmo funcionrio da UFRGS da primeira etapa que realizou a manuteno atravs da

utilizao de jato de gua de alta presso da marca Krcher, modelo HD 585S, que tempotncia de 1,7 kW e vazo de 400 L/h (figura 10). A durao desta atividade de manuteno

foi de aproximadamente 60 minutos e teve seu trmino s 10 horas. A varrio foi feita com o

uso de escova de lavar domstica com cerdas de polipropileno somente nos locais dos testes

de infiltrao, pouco antes da realizao dos mesmos.

Figura 10 Segunda etapa da manuteno

(fonte: foto do autor)


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5.3 TESTE DE INFILTRAO

Os testes de infiltrao foram executados conforme as recomendaes da norma americana

ASTM C1701 Standard Test Methods for Infiltration Rate of in Place Pervious Concrete

(AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, 2009). Para a realizao dos

testes foram utilizados os seguintes materiais e ferramentas: cilindro aberto em ambas as

extremidades com 300 mm de dimetro interno, reservatrio de gua com capacidade total de

20 L, recipiente plstico de material transparente graduado com capacidade de 1 L, escova

com cerdas de polipropileno, massa de calafetar, cronmetro e gua.

A primeira etapa realizada foi de limpeza do pavimento utilizando escova com cerdas de

polipropileno para a retirada dos sedimentos e sujeiras depositadas no pavimento. Aps esta

limpeza, aplicou-se a massa de calafetar na superfcie inferior do cilindro (primeira etapa da

figura 11) e sendo este pressionado na superfcie do pavimento, para que a massa se moldasse

nas imperfeies presentes na camada do pavimento. Ainda foi aplicada massa, nos bordos

internos e externos, alm daquela j colocada no cilindro, para obter uma vedao completa e

evitando vazamentos laterais, conforme apresentado na segunda etapa da figura 11.

Figura 11 Sequncia de atividades teste de infiltrao

(fonte: fotos do autor)


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Para analisar e comparar o mdulo experimental com as suas condies de projeto, utilizou-se

os dados de implantao para clculo de capacidade de infiltrao da camada superior da

estrutura. Para a determinao da precipitao mxima pontual suportada pela camada

superior da estrutura de pavimento poroso, utilizou-se a curva IDF (intensidade - durao -

frequncia), que representa o posto IPH (frmula 2) (DEPARTAMENTO DE ESGOTOS

PLUVIAIS, 2005).

72,0

196,0

)10(

859,509

+

=

td

Trimx

(frmula 2)

Onde:

imx = intensidade mxima da chuva (mm/h);

Tr = perodo de retorno do projeto (anos);

td = tempo de durao da chuva (minutos).

Ainda considerou-se que o tempo de durao da chuva igual ao tempo de concentrao da

bacia contribuinte, que no caso do experimento supracitado somente o tempo deconcentrao do prprio pavimento visto que ele foi isolado de contribuies externas. Sua

durao pode ser calculada a partir da equao de Kirpich (frmula 3), visto que no h

grandes declividades ao longo do experimento, sua rea menor que 0,5 km e o valor de L

inferior a 10 km (DEPARTAMENTO DE ESGOTOS PLUVIAIS, 2005).

385,0

77,0

01947,0 mI

L

tc=

(frmula 3)

Onde:

tc = tempo de concentrao (minutos);

L = comprimento da rede contribuinte (metros);

Im= declividade mdia (m/m).


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6 RESULTADOS E DISCUSSES

Foram feitas duas anlises separadas do experimento, a primeira do pavimento como um todo,

utilizando-se a mdia dos valores encontrados. A segunda anlise foi feita individualmente em

cada uma das vagas em que foram efetuadas as manutenes e testes de infiltrao. Os

resultados e anlises so apresentados nos prximos itens.

6.1 ANLISE GERAL DO PAVIMENTO

Os resultados obtidos no estudo anterior, bem como os obtidos nos testes aps as

manutenes supracitadas so apresentados na tabela 2. As comparaes com a bibliografia e

com o projeto so feitas na sequncia.

Tabela 2 Dados dos testes de infiltrao

Localizao Data Tempo i Tempo fTempo f

(s)I

(m/s)I

(mm/h)I mdio(mm/h)

Anterior manuteno (estudo anterior)Vaga 01 24/10/2012 46min 34s 1h 35min 20s 5720 8,90E-06 32,054

Vaga 05 24/10/2012 22min 37s 37min 24s 2244 2,27E-05 81,705 61

Vaga 08 06/11/2012 28min 25s 44min 10s 2650 1,92E-05 69,187

Aps primeira etapa - Jato de Ar (presente estudo)

Vaga 01 06/05/2013 DESCARTADO POR VAZAMENTOS LATERAIS

Vaga 05 06/05/2013 25min 40s 49min 46s 2986 1,71E-05 61,402 90

Vaga 08 06/05/2013 18min 38s 25min 40s 1540 3,31E-05

119,05Aps segunda etapa - Jato de gua (presente estudo)

Vaga 01 01/10/2013 33min 39s 46min 55s 2815 1,81E-05 65,132

Vaga 05 13/05/2013 14min 27s 14min 34s 874 5,83E-05 209,77 189

Vaga 08 13/05/2013 13min 17s 10min 30s 630 8,08E-05 291,02

(fonte: elaborada pelo autor6)

6Os dados anteriores manuteno foram obtidos no Relatrio Final de Ps-Doutorado, que foi elaborado noPrograma de Ps-Graduao em Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental da UFRGS, por Andrea SartoriJabur, sob superviso de Andr Luiz Lopes da Silveira, finalizado em janeiro de 2013.


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A partir dos testes efetuados e da anlise dos dados, percebe-se um aumento na capacidade de

infiltrao do pavimento de asfalto poroso. Antes da manuteno os dados indicavam uma

capacidade de infiltrao mdia de 61 mm/h; aps a primeira etapa de manuteno (jato de

ar), o valor mdio dessa capacidade foi estimado como 90mm/h e, a capacidade atual mdia,

aps a limpeza com jato de gua, ficou em 189 mm/h.

Buscou-se ento o clculo do valor mnimo aceitvel da capacidade de infiltrao da camada

superior do pavimento, de acordo com as diretrizes do projeto, para que esta no seja um

limitante na estrutura. O tempo de concentrao estimado a partir da equao de Kirpich foi

de 33 segundos, mas adotou-se um valor mais conservador, igual a 60 segundos, valor

inclusive embasado ainda pelo fato de que este valor est na faixa limite de utilizao das

curvas IDF, e que mesmo assim deve estar na regio de extrapolao j que raramente tem-se

dados com discretizao de 1 minuto.

Utilizando-se este valor de durao, e o Tr de projeto igual a 10 anos, calculou-se, a partir da

equao IDF do posto IPH, uma intensidade mxima de chuva de 142 mm/h. Para que a

camada superior no seja um limitante para toda a estrutura, sua capacidade de infiltrao no

pode ser inferior a este valor de 142 mm/h. Este resultado somente foi superado aps a

segunda etapa da limpeza (jato de gua). A figura 12 apresenta uma comparao dessesvalores. Frente a bibliografia, o pavimento obteve um coeficiente de permeabilidade na

ordem de 7x10-5 m/s, o que permite classific-lo como pavimento permevel, visto que

superou o valor de 10-5, indicado para esta classificao.

Figura 12 Capacidade de infiltrao do pavimento poroso


61

90

189

0

50

100

150

200

250

300

350

Anterior manuteno Aps primeira etapa -Jato de Ar

Aps segunda etapa -Jato de gua

Capacidade de Infiltrao

I mm!"#

$apa%idade do &ro'eto

1(2


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6.2 ANLISE INDIVIDUAL (POR VAGA)

A segunda etapa da anlise foi a comparao dos resultados realizada por vaga, sendo as

vagas 1, 5 e 8, apresentadas na figura 13, as que foram utilizadas para os testes de infiltrao.Os resultados so apresentados na sequncia.

Figura 13 Localizao das vagas

(fonte: trabalho no publicado7)

Para a vaga 1, foram realizadas inspees visuais antes da manuteno e aps cada etapa de

manuteno, bem como testes de infiltrao em cada uma das etapas. A inspeo visual

demonstrou que a vaga 1 a que mais acumula material granular e fino sobre o pavimento eonde se identifica com facilidade os pontos de maior colmatao em toda a rea do

pavimento, o que foi confirmado com os resultados dos testes de infiltrao.

O teste de infiltrao feito aps a limpeza com jato de ar precisou ser descartado pelo excesso

de vazamento pelo bordo inferior do cilindro. O teste aps a segunda etapa da limpeza (jato de

gua), em sua primeira tentativa, no dia 13 de maio de 2013, tambm precisou ser descartado

7

Imagem obtida no Relatrio Final de Ps-Doutorado, que foi elaborado no Programa de Ps-Graduao emRecursos Hdricos e Saneamento Ambiental da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, por AndreaSartori Jabur, sob superviso de Andr Luiz Lopes da Silveira, finalizado em janeiro de 2013.


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por vazamentos laterais. Foi realizada nova tentativa de teste, no dia 1 de outubro de 2013,

quando se colocou uma camada extra de massa de calafetar para garantir a estanqueidade do

experimento e assim foi possvel efetuar o estudo de forma adequada. Depois de realizada as

duas etapas de manuteno, a vaga 1 apresentou valor abaixo do coeficiente esperado de

projeto mas, comparado bibliografia, pode-se classific-lo neste ponto como pavimento

permevel por atingir valores superiores a 10-5m/s. Os resultados dos testes so apresentados

na tabela 3.

Tabela 3 Testes de infiltrao vaga 1

Etapa Data Tempo i Tempo fTempo f

(s)I

(mm/h)I

(m/s)

Anterior(estudo anterior)

24/10/2012 46min 34s 1h 35min 20s 5720 32,054 8,90x10-06

Aps 1 etapa(presente estudo)

06/05/2013 DESCARTADO POR VAZAMENTOS LATERAIS


01/10/2013 33min 39s 46min 55s 2815 65,132 1,81x10-05


Na vaga 5, tambm foram realizadas inspees visuais antes da manuteno e aps cada etapa

de manuteno, bem como testes de infiltrao em cada uma das etapas. A inspeo visual

demonstrou que as colmataes eram verificadas em quatro pontos especficos que

coincidiam com a localizao das rodas dos veculos quando estacionados, os testes foram

feitos entre estes locais.

O teste de infiltrao feito aps a limpeza com jato de ar, bem como aps a limpeza com jato

de gua foram considerados de boas condies e resultados visto que os vazamentos no

foram de grandes propores. Os valores dos testes so apresentados na tabela 4.

O resultado obtido no teste de infiltrao, depois de realizada as duas etapas de manuteno,

apresentou valor acima do coeficiente esperado de projeto e ainda, comparado bibliografia,

atingiu valores superiores a 10-5 m/s, classificando-se assim como pavimento permevel.

Neste caso especfico acredita-se que o decrscimo apresentado entre a etapa anterior

8Os dados anteriores manuteno foram obtidos no Relatrio Final de Ps-Doutorado, que foi elaborado no

Programa de Ps-Graduao em Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental da Universidade Federal do RioGrande do Sul, por Andrea Sartori Jabur, sob superviso de Andr Luiz Lopes da Silveira, finalizado emjaneiro de 2013.


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manuteno e aps a primeira etapa se deve pela incompatibilidade de localizao dos testes,

que, apesar de estarem localizados na mesma vaga, apresentaram valores bem distintos,

demonstrando assim a alta variabilidade espacial que se tm neste tipo de estrutura.



(s)I

(mm/h)I

(m/s)


24/10/2012 22min 37s 37min 24s 2244 81,705 2,27x10-05


06/05/2013 25min 40s 49min 46s 2986 61,402 1,71x10-05

Aps 2 etapa(presente estudo) 13/05/2013 13min 17s 10min 30s 630 291,02 8,08x10-05


Na vaga 8, como nos outros casos, foram realizadas inspees visuais antes da manuteno e

aps cada etapa de manuteno, bem como testes de infiltrao em cada uma das etapas. A

inspeo visual demonstrou que as colmataes eram verificadas em quatro pontos

especficos, semelhantes aos da vaga 5. O teste de infiltrao feito aps a limpeza com jato de

ar, bem como aps a limpeza com jato de gua foram considerados de boas condies. Os

valores dos testes so apresentados na tabela 5.



(s)I

(mm/h)I

(m/s)


06/11/2012 28min 25s 44min 10s 2650 69,187 1,92x10-05


06/05/2013 18min 38s 25min 40s 1540 119,05 3,31x10-05


13/05/2013 13min 17s 10min 30s 630 291,02 8,08x10-05


9Os dados anteriores manuteno foram obtidos no Relatrio Final de Ps-Doutorado, que foi elaborado noPrograma de Ps-Graduao em Recursos Hdricos e Saneamento Ambienta

Documents

Avaliação da Eficácia na restauração da capacidade de infiltração da camada superior de pavimentos porosos