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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ANÁLISE DA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS DE
RCD POR MEIO DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS PARA APLICAÇÃO EM
AMBIENTES URBANOS
LUIZ FELIPE VALE DE CARVALHO
Rio de Janeiro, 2019
ANÁLISE DA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS DE
RCD POR MEIO DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS PARA APLICAÇÃO EM
AMBIENTES URBANOS
LUIZ FELIPE VALE DE CARVALHO
Projeto de Graduação apresentado ao curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientadora: Profa. Elaine Garrido Vazquez
RIO DE JANEIRO
Março de 2019.
ANÁLISE DA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS DE
RCD POR MEIO DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS PARA APLICAÇÃO EM
AMBIENTES URBANOS
Luiz Felipe Vale de Carvalho
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO
DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO
GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
________________________________________________
Prof. Elaine Garrido Vazquez, D.Sc., UFRJ/POLI
________________________________________________
Prof. Theóphilo Benedicto Ottoni Filho, D.Sc., UFRJ/POLI
________________________________________________
Prof. Lais Amaral Alves, M.Sc. CEFET
________________________________________________
Vitor Sant’Anna Rodrigues, M.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO de 2019
III
Carvalho, Luiz Felipe Vale de
Análise da capacidade de infiltração de pavimentos
permeáveis de RCD por meio de ensaios experimentais para a
aplicação em ambientes urbanos / Luiz Felipe Vale de
Carvalho – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2019.
xii, p.:il.; 29,7 cm.
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2019.
Referências Bibliográficas: p 75 - 78.
1. Introdução. 2. Drenagem Urbana. 3. Pavimentos
Permeáveis. 4. Materiais e métodos. 5. Resultado e
Discussões. 6. Considerações Finais. 7. Bibliografia.
I. Vazquez, Elaine Garrido; II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Título
IV
DEDICATÓRIA
À minha mãe e às minhas irmãs.
Ao meu pai e ao meu irmão.
Ao meu sobrinho Luiz Filipe.
V
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar, agradeço a Deus que me deu força, sabedoria e saúde para que eu
pudesse passar por mais essa fase da vida.
À minha mãe, Maria Rita, por todo amor, cuidado, atenção e estímulo para que eu
alcançasse meus objetivos e por todo esforço para que eu pudesse me preocupar somente em
estudar. Tenho certeza que sem o apoio dela, passar por essa etapa seria quase impossível.
Ao meu pai, José Luiz, por todo apoio e paciência que teve comigo durante esses anos
de faculdade.
Ao meu irmão gêmeo, Luiz Henrique, por estar sempre ao meu lado, me apoiando, me
ajudando com as matérias e pelo companheirismo de sempre.
Às minhas irmãs, Josse e Simone, por sempre terem cuidado de mim com todo
carinho, por terem sido as primeiras a me incentivarem a entrar numa faculdade pública e por
todo suporte dado durante essa caminhada.
Ao meu sobrinho, Luiz Filipe, um dos maiores presentes que recebi na vida, e à minha
irmã, Josse, e meu cunhado, Filipe, por terem me dado esse presente e o privilégio de poder
vê-lo crescer.
À minha orientadora, Elaine Garrido Vazquez, pela oportunidade que me deu de
participar de um projeto que despertou meu interesse pelo tema deste trabalho, e pela atenção
e respostas, sempre rápidas, aos meus questionamentos que me conduziram nesse trabalho. E
por todo suporte dado durante as atividades práticas no CESA/UFRJ.
Ao professor Theóphilo Benedicto Ottoni, pela atenção e suporte dado, tirando
dúvidas ao longo da execução deste trabalho.
Ao professor Roberto Machado, por ter me dado a oportunidade de participar de uma
Iniciação Científica, algo que me ajudou muito no meu momento mais difícil durante esta
jornada.
Aos amigos que fiz ao longo desta caminhada na graduação de Engenharia Civil,
Lucas Afonso, Rafael, Cassia, Thamires, Rafael Freire, Will e Rodrigo.
À equipe de pesquisa sobre pavimentos permeáveis que trabalhou comigo no
CESA/UFRJ, sempre com ânimo e dedicação, Juliana Almeida, Lucas Pessanha, Thomas,
Leonardo, Ronan e Vitor, pela ajuda, em especial na montagem do pavimento. Sem vocês
esse trabalho não teria sido possível.
VI
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
ANÁLISE DA CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO DE PAVIMENTOS PERMEÁVEIS DE
RCD POR MEIO DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS PARA APLICAÇÃO EM AMBIENTE
URBANO
Luiz Felipe Vale de Carvalho
Março de 2019
Orientadora: Elaine Garrido Vazquez
Com o intenso processo de urbanização que ocorre nos centros urbanos aumentou-se a taxa de
impermeabilização do solo, tornando áreas antes com características rurais em urbanas. Este
fenômeno atinge diretamente os sistemas de drenagem urbana que, por sua vez, ficam
sobrecarregados aumentando a possibilidade de danos físicos e materiais à população. Como
forma de auxiliar na mitigação desses problemas torna-se relevante o estudo de técnicas
compensatórias que auxiliem os sistemas de drenagem convencional, tendo ainda mais
relevância se aplicado com um viés sustentável como é o caso dos pavimentos permeáveis
produzidos com 100% de resíduos de demolição. Este trabalho tem o objetivo de analisar a
capacidade de infiltração de pavimentos permeáveis montados com placas de concreto
permeável reciclado. O método utilizado será ensaios de permeabilidade das placas de
concreto permeável reciclado de acordo com a norma ABNT NBR 16416/2015, e ensaios em
protótipos de pavimentos permeáveis com auxilio de um simulador de chuva. O principal
resultado deste trabalho é comprovar, a partir da curva de infiltração, que pavimentos
permeáveis tendo como revestimento placas permeáveis produzidas com resíduos de
demolição, são hidraulicamente capazes de reduzir os efeitos de chuvas intensas por
diminuírem a lâmina de escoamento superficial que chegará as estruturas de drenagem
convencional.
Palavras-chave: Pavimentos Permeáveis, Resíduos de demolição, Concreto Permeável,
Técnica Compensatória, Ambiente Urbano.
VII
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
ANALYSIS OF THE INFILTRATION CAPACITY OF RCD PERMEABLE PAVEMENTS
BY EXPERIMENTAL TESTS FOR APPLICATION IN THE URBAN ENVIRONMENT
Luiz Felipe Vale de Carvalho
March 2019
Advisor: Elaine Garrido Vazquez
With an intensive process of urbanization occurring in urban centers, a rate of soil sealing has
increased, becoming zones with rural characteristics in urban areas. This phenomenon affects
urban drainage systems which, in turn, may deny the possibility of physical and material
damage to the population. As a way of helping to mitigate these problems, it is relevant to
study compensatory techniques that aid conventional drainage systems, and are even more
relevant if applied with a sustainable bias, such as permeable pavements produced with 100%
demolition waste. This work has the objective of analyzing the permeability of permeable
pavements assembled with recycled permeable concrete slabs. The method used will be
permeability tests of recycled permeable concrete slabs according to ABNT NBR
16416/2015, and tests on prototypes of permeable pavements with the aid of a rain simulator.
The main result of this work is to verify, from the infiltration curve, that permeable pavements
having as a coating permeable plates produced with demolition residues, are hydraulically
able to reduce the effects of intense rains by diminishing the surface flow sheet that will reach
the structures drainage system.
Keywords: Permeable Flooring, Demolition Waste, Permeable Concrete, Permeable Concrete,
Compensatory Techniques, Urban Environment.
VIII
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA ........................................................................... 1 1.1
OBJETIVO ..................................................................................................................... 5 1.2
JUSTIFICATIVA ........................................................................................................... 5 1.3
METODOLOGIA ........................................................................................................... 6 1.4
DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS ............................................................................................ 6 1.5
2 DRENAGEM URBANA ........................................................................................ 8
INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 8 2.1
HISTÓRICO DA DRENAGEM URBANA NO BRASIL............................................ 11 2.2
SISTEMAS DE DRENAGEM ..................................................................................... 12 2.3
2.3.1 Drenagem na Fonte ............................................................................................... 13
2.3.2 Macrodrenagem .................................................................................................... 13
2.3.3 Microdrenagem ..................................................................................................... 15
MEDIDAS DE CONTROLE E TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS EM DRENAGEM 2.4
URBANA ............................................................................................................................. 16
2.4.1 Medidas de Controle ............................................................................................. 17
2.4.2 Técnicas compensatórias em drenagem urbana.................................................... 19
3 PAVIMENTOS PERMEÁVEIS ......................................................................... 26
INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 26 3.1
HISTÓRICO ................................................................................................................. 27 3.2
VANTAGENS E DESVANTAGENS .......................................................................... 28 3.3
CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS PERMEÁVEIS .......................................... 29 3.4
3.4.1 Classificação quanto ao funcionamento hidráulico .............................................. 29
3.4.2 Classificação quanto ao controle do escoamento superficial ............................... 30
3.4.3 Classificação quanto à composição ...................................................................... 31
TIPOLOGIA DE REVESTIMENTOS ......................................................................... 32 3.5
3.5.1 Revestimento de peças de concreto com juntas alargadas ................................... 32
3.5.2 Revestimento de peças de concreto com áreas vazadas ....................................... 32
3.5.3 Revestimento de peças de concreto permeável .................................................... 33
3.5.4 Revestimento de placas de concreto permeável ................................................... 33
3.5.5 Revestimento de pavimento de concreto permeável ............................................ 34
IX
SISTEMA DE INFILTRAÇÃO ................................................................................... 34 3.6
3.6.1 Sistema de infiltração total ................................................................................... 35
3.6.2 Sistema de infiltração parcial ............................................................................... 35
3.6.3 Sistema de infiltração para controle da qualidade da água ................................... 36
4 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................ 38
PROTÓTIPO DE ENSAIO DO CESA ........................................................................... 38 4.1
4.1.1 Simulador de chuva InfiAsper Double ................................................................. 39
4.1.2 Caixa Pluviômetra ................................................................................................ 40
4.1.3 Pavimento (Placas e Camadas) ............................................................................. 42
4.1.4 Bancada Experimental e Montagem do Pavimento Experimental ....................... 47
4.1.5 Requisitos de Projeto ............................................................................................ 48
4.1.6 Requisitos da Camada de Sub-Base e/ou Base ..................................................... 49
4.1.7 Requisito da Camada de Assentamento ............................................................... 50
4.1.8 Requisito do Material de Rejuntamento ............................................................... 50
4.1.9 Requisito de Revestimento: Coeficiente de Permeabilidade ................................ 51
4.1.10 Requisito de Revestimento: Resistência Mecânica e Espessura Mínima ............. 52
4.1.11 Requisito de Revestimento: Inspeção Visual e Avaliação Dimensional Das Peças
ou Placas de Concreto....................................................................................................... 53
4.1.12 Amostragem Para os Ensaios de Aceitação .......................................................... 53
ENSAIOS ........................................................................................................................ 54 4.2
4.2.1 Metodologia do Ensaio de Infiltração .................................................................. 54
4.2.2 Ajuste da Curva de Infiltração .............................................................................. 59
4.2.3 Metodologia do Ensaio de Permeabilidade .......................................................... 60
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 63
ANÁLISE DOS REQUISITOS DE PROJETO .......................................................................... 64 5.1
ENSAIO DE INFILTRAÇÃO DO PAVIMENTO ...................................................................... 65 5.2
ENSAIO DE PERMEABILIDADE DA PLACA ........................................................................ 71 5.3
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 73
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 75
APÊNDICE A – FOLHAS DE CAMPO DOS ENSAIOS EXPERIMENTAIS ...... 79
APÊNDICE B – GRÁFICOS DE CADA ENSAIO ................................................... 86
1
1 INTRODUÇÃO
CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA 1.1
Desde o início do século XX, em especial a partir dos anos 40, o ritmo de crescimento
populacional se intensificou no Brasil, alcançando um pico histórico de 2,99% ao ano entre
1950 e 1960 (IBGE,2003), como pode ser visto na figura 1. Esse rápido crescimento
populacional, associado ao processo de urbanização que foi acelerado pela Revolução
Industrial iniciado na segunda metade do século XVIII, trouxe transformações para as cidades
que se desenvolveram de maneira desordenada e sem preocupação com o ambiente urbano.
Figura 1: Taxa média geométrica de crescimento anual – Brasil – 1900/2000
(IBGE,2003)
Ainda de acordo com o senso demográfico do Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística – IBGE, realizado em 2010, mostra que 84% da população habitava nas cidades,
enquanto que em 1970, apenas 30% habitavam nas cidades (IBGE,2010). Essa revolução
ocorreu, segundo Granzieira (2007), pelas melhores condições de vida e aumento na oferta de
empregos, para dar suporte às indústrias, também foi influenciada pela falta de emprego e as
condições precárias de sobrevivência no campo, que aceleraram o processo de emigração para
as cidades.
Para ilustrar esse crescimento da população urbana em relação a população rural,
segundo o IBGE (2010) no anos 50 aproximadamente 64% da população residia em área
rural, em 2010 os dados já mostram uma completa inversão, onde apenas 15% dos brasileiros
2
residiam nessas áreas, ou seja, 85% agora residem em áreas urbanas, como pode ser visto na
figura 2.
Figura 2: Valor Relativo da população por situação de domicílio (presente e residente)
entre 1940-2010
(IBGE, 2010).
Esse processo de urbanização, ao ponto que traz benefícios como crescimento
econômico e mais postos de trabalho, se feito sem o devido planejamento, gera problemas nas
cidades pela não adequação da infraestrutura ao novo padrão de uso do solo, e consequentes
alterações no ciclo hidrológico. A figura 3 mostra a sequência de acontecimentos vinculados à
urbanização que afetam o ciclo hidrológico.
Figura 3: Efeitos da urbanização nos processos hidrológicos
(Hall, M. J. Urban Hidrology,1986)
3
Como é ilustrado pela figura 3, essas alterações impostas pela urbanização geram
aumento do escoamento superficial, aumentando o pico de vazões. Segundo Tucci (1997)
ocorre alteração da cobertura vegetal local e a mesma é substituída por superfícies
impermeáveis.
A figura 4 ilustra o ciclo da água, onde quando chove parte dela é interceptada pela
vegetação, e parte atinge o solo. Essa parte que atinge o solo tem três destinos possíveis que
são infiltrar no mesmo, escoar pela superfície ou ficar retido em depressões. Tais volumes são
afetados por fatores como o tipo de solo, sua condição e a conformação da bacia.
Figura 4: O ciclo hidrológico (BRAGA et al., 2005)
Com a urbanização, a condição do solo tende a ser cada vez mais impermeabilizada,
conforme podemos ver na figura 5, que gera um acréscimo no escoamento superficial, ou seja,
um excedente de água que precisa de um encaminhamento, que são os sistemas de Drenagem
Urbana (PINTO et al, 1976).
4
Figura 5: Alterações Hidrológicas consequentes do crescimento urbano (MATA-LIMA et al,
2007).
No Brasil, as soluções que são adotadas para a gestão das águas urbanas são baseadas,
em sua maioria, em projetos calcados na abordagem clássica de drenagem urbana. Tais
projetos podem ser mais eficientes e atingir outros objetivos com a adoção de técnicas
compensatórias que, de acordo com Baptista et al (2015), são medidas que visam aumentar a
capacidade de infiltração e armazenamento de uma área, com o objetivo de compensar os
impactos da urbanização no ciclo hidrológico. O Quadro 1 resume as opções dos sistemas
clássicos de drenagem e algumas técnicas compensatórias.
Quadro 1: Abordagens de Drenagem Urbana
(Amaral, 2016)
O sistema clássico tem foco no rápido escoamento de água e é dividido nos sistemas
de microdrenagem e de macrodrenagem. Já as técnicas compensatórias, buscam reduzir os
efeitos da urbanização sobre o ciclo hidrológico, preservando o ambiente e aumentando a
qualidade de vida local – conceito de Drenagem Urbana Sustentável (RECESA, 2007).
As medidas de controle compensatórias têm por finalidade principal promover a
infiltração e o armazenamento das águas de chuva. Com relação à infiltração, podem-se
apontar benefícios como a recarga das águas do subsolo, a redução do escoamento superficial
e a melhoria da qualidade da água, segundo Pinto (2011).
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.
Urbonas e Stahre (1993) mencionam que não existem limitações para o uso do
pavimento permeável, exceto quando a água não pode infiltrar para dentro do subsolo devido
5
à baixa permeabilidade do solo ou se o nível do lençol freático for alto, ou ainda se houver
uma camada impermeável que não permita a infiltração.
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.
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, e geralmente apresentam maior eficiência durante as
chuvas de pequena intensidade (PINTO apud ASCE,1992).
OBJETIVO 1.2
O objetivo deste trabalho é fazer uma análise da curva de infiltração de um pavimento
permeável construído com a placa AGD – 100% de resíduo de demolição. Esta placa foi
produzida por Almir dos Santos Vidal para a dissertação de mestrado: “Caracterização de
concreto permeável produzido com resíduos de construção e demolição para utilização em
pavimentação permeável em ambiente urbano”. Será feita a análise da placa de acordo com os
parâmetros expostos na ABNT NBR 16416: 2015, como resistência mecânica e o ensaio para
definição do coeficiente de permeabilidade. Para avaliar a eficiência do pavimento com a
placa quanto à capacidade de infiltração, ela será aplicada em um protótipo de pavimento em
uma bancada experimental, onde será simulada uma chuva de intensidade constante.
JUSTIFICATIVA 1.3
O crescimento populacional associado ao processo de urbanização que ocorreu sem
planejamento da infraestrutura das cidades e, portanto, também dos sistemas de drenagem que
gera riscos diretos e indiretos à sociedade e às propriedades, tornando as cidades e as pessoas
suscetíveis aos efeitos de possíveis enchentes que ocorrem devido ao aumento do escoamento
superficial sem a drenagem adequada e suficiente.
Segundo Neto (2016), os problemas de enchentes e inundações, por muito tempo,
foram tratados a partir da utilização de soluções localizadas, como a construção de canais e
6
galerias, que levam os impactos das cheias para locais a jusante. Esse tipo de solução,
conforme Canholi (2014), apenas transfere a “alocação de espaços” a serem inundados. Com
o passar das décadas, essas soluções tradicionais de combate aos problemas relacionados à
drenagem das cidades foram se mostrando, muitas vezes, ineficazes quando existentes, ou
inexequíveis, quando propostas, visto o alto custo envolvido.
A urbanização crescente das Cidades Brasileiras, via de regra, traz consigo graves
problemas de infraestrutura como: a gestão de resíduos, o abastecimento de água, saneamento
básico, mobilidade urbana, ocupação desordenada, dentre outros. A drenagem de águas pluviais,
tratamento e destinação dos resíduos urbanos, não fogem deste panorama, uma vez que a
urbanização influencia consideravelmente nestes aspectos. (Vidal, 2014)
Acredita-se que os estudos que procurem investigar soluções combinadas para esses
problemas, podem melhorar a aplicação das ações necessárias para a melhoria de vida, em
ambientes urbanos. Por este motivo este trabalho estuda a capacidade hidráulica dos pavimentos
permeáveis com placas de concreto permeável, utilizando agregados graúdos reciclados de
construção e demolição.
METODOLOGIA 1.4
O trabalho será dividido em duas partes. A primeira englobando uma revisão sobre o
tema através de pesquisa bibliográfica, artigos, dissertações de mestrado, teses de doutorado e
referências eletrônicas. A segunda parte está voltada à pesquisa experimental, onde será
testada a placa de concreto permeável produzida com agregado graúdo de demolição, em
protótipo de pavimento montado na bancada experimental do Centro Experimental de
Saneamento Ambiental (CESA/UFRJ). Esses testes serão feitos através de ensaios de chuva
com auxílio de um simulador de chuva que vai permitir testar a placa sob uma intensidade de
chuva, e da caixa pluviômetra que vai possibilitar fazer a coleta dos dados de infiltração e
escoamento superficial. Antes do ensaio na bancada experimental, será executado o ensaio
para definição do Coeficiente de Permeabilidade seguindo o método definido na norma
ABNT NBR 16416/215.
7
DESCRIÇÃO DOS CAPÍTULOS 1.5
O primeiro capítulo visa apresentar a revisão bibliográfica, abordando os principais
aspectos relacionados à drenagem urbana, bem como as técnicas compensatórias que podem
ser aplicadas e suas especificidades.
O segundo capítulo tem o objetivo de apresentar a teoria sobre os pavimentos
permeáveis, com um breve histórico, as principais aplicações e algumas classificações no que
se refere tanto aos revestimentos quanto ao funcionamento hidráulico.
O terceiro capítulo visa apresentar os materiais e métodos que foram utilizados na
pesquisa, e os requisitos propostos pela norma ABNT NBR 16416/2015.
O quarto capítulo consiste em classificar o protótipo de pavimento quanto às
classificações expostas no primeiro e segundo capítulos, e apresentar os resultados dos
ensaios de infiltração e permeabilidade da placa, e a curva de infiltração ajustada do
pavimento testado.
O quinto capítulo apresenta as considerações finais do trabalho e também sugestões
para estudos futuros, e ressaltando alguns pontos relevantes dessa pesquisa que podem ser
aprimorados.
Em seguida serão apresentadas as referências bibliográficas e os apêndices.
8
2 DRENAGEM URBANA
INTRODUÇÃO 2.1
Ao longo de toda a história da humanidade sempre houve uma profunda ligação das
cidades com os cursos d’água, sendo estes determinantes para a sua própria existência, na
medida em que constituíram fatores essenciais no processo de sedentarização das populações.
Entretanto, os papéis desempenhados pelos cursos d’água em muito variaram, historicamente,
com o desenvolvimento das cidades, refletindo a transição das sociedades de base econômica
agrícola, de ocupação populacional majoritária em áreas rurais, para as sociedades industriais,
predominantemente urbanas (BAPTISTA; NASCIMENTO, 2002).
O aumento das aglomerações urbanas, em particular a partir do século XIX, trouxe
dificuldades e desconforto resultantes da precariedade da infra-estrutura de controle da
presença de águas nas cidades, tanto as do meio “natural” (cursos d’água, áreas úmidas, lagos)
quanto as águas de origem pluvial e as águas servidas. Datam dessa época as concepções de
sistemas de drenagem de águas pluviais e do esgotamento sanitário por meio de redes
subterrâneas de tubulações e a canalização quase generalizada de cursos d’água em meio
urbano (BAPTISTA; NASCIMENTO, 2002).
A urbanização consome espaço natural, impermeabilizando o solo alterando o fluxo e
balanço hídrico das águas urbanas, perturbando o funcionamento de zonas ribeirinhas
(SILVEIRA, 2002 apud NETO, 2012).
Podemos classificar as inundações urbanas em duas categorias: Inundações em áreas
ribeirinhas: é quando a água do rio 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).
Segundo Tucci (1997), o desenvolvimento urbano altera a cobertura vegetal
provocando vários efeitos que alteram os componentes do ciclo hidrológico natural. A
cobertura da bacia é alterada para pavimentos impermeáveis, gerando as seguintes alterações
no ciclo hidrológico: i) redução da infiltração no solo; ii) aumento do escoamento superficial;
iii) com a redução da infiltração, o aquífero tende a diminuir o nível do lençol freático por
9
falta de alimentação; e iv) Com a substituição da cobertura natural ocorre uma redução da
evapotranspiração, já que a superfície urbana não retém água como a cobertura vegetal.
As figuras 6 e 7 esquematizam a mudança que ocorre no ciclo hidrológico antes e
depois da urbanização, e a figura 8 apresenta o hidrograma típico de uma bacia que sofreu
impacto da urbanização.
Figura 6- Balanço hídrico antes da urbanização
(ARNOLD e GIBBONS, 1996 apud Castro, 2011)
Figura 7 – Balanço Hídrico após a urbanização
(ARNOLD e GIBBONS, 1996 apud Castro, 2011)
10
Figura 8 – Hidrograma típico que representa o impacto da urbanização
(TUCCI, 1997)
À medida que a impermeabilização do solo aumenta, ocorre uma aceleração do
escoamento através de condutos e canais, aumentando também a quantidade de água que
chega ao mesmo tempo ao sistema de drenagem. Além disso, o aumento da urbanização pode
produzir obstruções ao escoamento devido a aterros e pontes, drenagens inadequadas e
assoreamento. Quando a precipitação é muito intensa, o volume que escoa para o sistema de
drenagem pode superar a capacidade de escoamento do sistema e o excesso de volume de
água provocará as inundações (CASTRO, 2011).
Em um quadro de urbanização crescente, tem-se por resultado a obsolescência gradual
e inexorável das redes de drenagem, levando a inundações cada vez mais frequentes em áreas
urbanas, com pesadas implicações sociais, econômicas e políticas decorrentes (BAPTISTA;
NASCIMENTO, 2002).
As enchentes aumentam a sua frequência e magnitude em razão da impermeabilização
do solo e da construção da rede de condutos pluviais. O desenvolvimento urbano pode
também produzir obstruções ao escoamento, como aterros, pontes, drenagens inadequadas,
obstruções ao escoamento junto a condutos e assoreamento. Geralmente essas inundações são
vistas como locais porque envolvem bacias pequenas (< 100 km², mas frequentemente bacias
< 10 km²) (TUCCI, 2008).
11
HISTÓRICO DA DRENAGEM URBANA NO BRASIL 2.2
Historicamente a hidrologia urbana pode ser dividida em três fases distintas:
Higienismo, Período da Racionalização e Período Científico (PINTO; PINHEIRO, 2006).
No Higienismo, a ideia é eliminar rapidamente os focos de água parada ou empoçada
que é uma grave ameaça à saúde pública (PINTO; PINHEIRO, 2006).
Até o século XX, o desafio das cidades era evitar a proliferação de doenças,
especialmente pelas condições sanitárias dos efluentes da própria população que contaminava
suas fontes de abastecimento, criando condições ideais de proliferação de doenças infecciosas
(TUCCI, 2008).
O conceito higienista surgido na Europa no século XIX não demorou a chegar ao
Brasil como testemunham as primeiras redes enterradas de esgoto sanitário implantadas em
1864 no Rio de Janeiro, mas ele somente seria aplicado mais decididamente após a
proclamação da República em 1889 (MELLO FRANCO, 1968 apud SILVEIRA, 2002).
Nesta época, havia no mundo um casamento bem sucedido entre filosofia higienista e
o domínio da hidráulica de condutos e canais que permitam promover o saneamento junto
com as reformas urbanísticas. Os sanitaristas da época estavam atentos a isso e, no fim do
século XIX, o Brasil vê surgir entre eles a figura do engenheiro fluminense Saturnino de
Brito, formado pela Escola Politécnica do Rio de Janeiro (SILVEIRA, 2002).
Devido à atuação de Saturnino de Brito, já no início do século XX, o conceito
higienista, usando uma rede de drenagem pluvial separada dos esgotos domésticos, ficou
estabelecido como regra para as cidades brasileiras. (SILVEIRA, 2002).
Vale ressaltar que o Brasil não podia utilizar o sistema unitário da tendência europeia.
Isso ocorre pela diferença entre os regimes de chuva entre o clima temperado da Europa, que
tem baixas intensidades pluviométricas, e o tropical do Brasil, caracterizado por chuvas
intensas e de baixa frequência (NETO, 2012).
Ainda segundo Neto (2012), ao utilizar sistemas unitários em regiões de clima
tropical, as redes coletoras devem ser dimensionadas de maneira a receber chuvas intensas e e
os esgotos sanitários no período da chuva. Sendo que no período seco, esse sistema seria
subutilizado por carrear somente a parcela dos esgotos sanitários.
De acordo com Silveira (1998), ao se perceber isso na época, o sistema separador
absoluto parece ter dominado desde o início sobre o sistema unitário. Razões econômicas
também podem estar por trás desta preferência, como o fato de tubulações exclusivas para o
12
esgoto doméstico ter um custo menor do que uma tubulação de sistema unitário que deverá
comportar tanto o esgoto doméstico quanto as águas pluviais.
A abordagem Racional que considera o tempo de concentração como duração crítica
da chuva de projeto, para reduzir o empirismo, parece ter chegado ao Brasil em meados da
década de 30, ajudada pela presença de um número maior de pluviógrafos em território
nacional. A consideração da frequência de ocorrência das precipitações como elemento de
projeto na fórmula racional parece ter se consolidado no Brasil dos anos 50 (SILVEIRA,
1998).
Nos anos 70, com uma disponibilidade maior de computadores, começa a se
reproduzir no Brasil a tendência mundial de simular o ciclo hidrológico, principalmente a
transformação chuva-vazão, por algoritmos matemáticos hoje corriqueiramente chamados
modelos hidrológicos (SILVEIRA, 1998).
Observa-se então que, até este ponto, a drenagem do país era concebida através da
aplicação de modelos e métodos estrangeiros, com poucas adequações às características locais
do Brasil. Isso dificultou o desenvolvimento de normas próprias para elaboração de projetos
de drenagem, o que acarretou em uma dificuldade do setor crescer em fase de crescente
urbanização (NETO, 2012).
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 se procura
reestabelecer a retenção natural (PINTO; PINHEIRO, 2006).
Segundo Silveira (2002), a história da drenagem urbana no Brasil, apesar das
dificuldades, parece estar em uma transição entre a abordagem higienista e a sustentável.
Onde muitas capitais estão promovendo ações no sentido de estabelecer planos diretores de
drenagem urbana, seguindo os preceitos do conceito ambiental que passa pela conscientização
de que a drenagem urbana deve se integrar ao planejamento ambiental das cidades.
SISTEMAS DE DRENAGEM 2.3
Segundo a ABNT NBR 16416/20015, a drenagem consiste na remoção na remoção da
água da superfície do pavimento e/ou da estrutura do pavimento, por meio de drenos.
O Sistema de Drenagem Urbana é o conjunto de infraestruturas existentes em uma
cidade para realizar a coleta, o transporte e o lançamento final das águas superficiais. É
13
constituído por uma série de medidas que visam a minimizar os riscos a questão expostas as
populações, diminuindo os prejuízos causados pelas inundações e possibilitando o
desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e ambientalmente sustentável
(PINTO; PINHEIRO, 2006).
Os sistemas de drenagem urbana são sistemas preventivos de inundações,
principalmente nas áreas mais baixas das comunidades sujeitas a alagamentos ou marginais
aos cursos d’água (PINTO; PINHEIRO, 2006).
Segundo Tucci e Bertoni (2003), os sistemas de drenagem são definidos como na
fonte, microdrenagem e macrodrenagem.
2.3.1 Drenagem na Fonte
A drenagem na fonte é definida pelo escoamento que ocorre no lote, condomínio ou
empreendimento individualizado, estacionamentos, parques e passeios (TUCCI; BERTONI,
2003).
A prática de técnicas compensatórias, como telhados verdes, pavimentos permeáveis e
valas de infiltração são medidas que visam reduzir o volume de água logo no sistema de
drenagem na fonte, uma vez que podem promover uma amortização do volume de água que é
precipitado na escala do próprio empreendimento (NETO, 2012).
Segundo Silveira (2002), os dispositivos de controle na fonte são de dois tipos:
Dispositivos de armazenamento e Dispositivos de infiltração.
Os dispositivos de armazenamento normalmente tem por objetivo o retardo do
escoamento superficial para sua liberação defasada, e com pico amortecido ao seu destino,
que pode até ser um ponto de captação de uma rede pluvial existente (SILVEIRA, 2002).
Os dispositivos de infiltração, diferentemente dos de armazenamento, retiram água do
sistema pluvial, promovendo sua absorção pelo solo para redução do escoamento pluvial
(SILVEIRA, 2002).
2.3.2 Macrodrenagem
A macrodrenagem é um conjunto de obras que visam melhorar as condições de
escoamento de forma a atenuar os problemas de erosões, assoreamento e inundações ao longo
dos principais talvegues (fundo de vale). Ela é responsável pelo escoamento final das águas, a
14
qual pode ser formada por canais naturais ou artificiais, galerias de grandes dimensões e
estruturas auxiliares (MORALES, 2003).
A macrodrenagem geralmente recebe os aportes da microdrenagem e é constituída por
córregos, riachos e rios da zona urbana. Frequentemente córregos e riachos são retificados e
engalerizados (SILVEIRA, 2002).
A seguir estão dois exemplos de obras de macrodrenagem, nas figuras 9 e 10.
Figura 9 - Retificação de Canal Natural
(https://minutosertao.s3.amazonaws.com/imagens/1311616292canaldosertao.jpg)
Figura 10 - Galeria de Concreto Armado
(https://www.tnh1.com.br/noticia/nid/governo-avanca-com-obra-de-macrodrenagem-
no-tabuleiro-previsao-de-entrega-e-para-dezembro/)
15
2.3.3 Microdrenagem
A microdrenagem é definida pelo sistema de condutos pluviais ou canais a nível de
loteamento ou de rede primária urbana. Este tipo de sistema de drenagem é projetado para
atender à drenagem de precipitações com risco moderado (TUCCI; BERTONI, 2003).
E segundo Morales (2003) a microdrenagem é definido pelo sistema de condutos
pluviais, relacionados aos espaços definidos pelos loteamentos ou de rede primária urbana,
que propicia a ocupação do espaço urbano ou periurbano por uma forma artificial de
assentamento, adaptando-se ao sistema de circulação viária.
Conforme ilustrado na figura 11, na microdrenagem a água da chuva é conduzida
pelas ruas e sarjetas até serem captadas em pontos definidos em projeto pelas bocas de lobo –
bocas coletoras. A partir desse ponto, a água segue para galeria principal através de ramais de
ligação. A manutenção se dá por meio de poços de visita localizados estrategicamente
(CREA-MG, 2013).
Figura 11 - Elementos da Microdrenagem
(Sousa, 2011)
16
No Quadro 2, é possível observar a definição dos elementos do sistema de
microdrenagem.
Quadro 2 – Dispositivos do sistema de microdrenagem urbana
DISPOSITIVO FUNCÃO
Sarjetas Elemento de drenagem das vias públicas. A calha formada é a receptora
das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e que para elas
escoam em direção as bocas de lobo.
Sarjetões Calhas localizadas nos cruzamentos das vias públicas, formadas pela sua
própria pavimentação e destinadas a orientar o fluxo das águas que
escoam pelas sarjetas.
Boca de lobo Captar águas pluviais, localizados nas sarjetas.
Galerias Canalizações usadas para conduzir as águas captadas pelas bocas de lobo
e das ligações prediais.
Poço de Visita Dispositivos que permitem acesso para inspeção e manutenção das redes.
São posicionados em determinados pontos, sempre que se deseja alterar
direção, declividade, diâmetro ou o material da tubulação.
Tubos de ligação Canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas
de lobo para a galeria ou para os poços de visita.
Condutos Obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas.
Adaptado de Neto (2012).
MEDIDAS DE CONTROLE E TÉCNICAS COMPENSATÓRIAS EM DRENAGEM 2.4
URBANA
Nos sistemas clássicos as águas pluviais são captadas e conduzidas a condutos
artificiais, preferencialmente subterrâneos, funcionando por gravidade, sendo evacuadas das
zonas urbanas e lançadas em corpos d’água rapidamente. Eles são constituídos,
essencialmente, de dispositivos de captação das águas superficiais, estruturas de condução das
águas captadas, na forma de canais abertos ou condutos enterrados e, eventualmente, obras
complementares, tais como bueiros e dissipadores de energia (RECESA, 2007).
A partir dos anos 70, outra abordagem para tratar o problema começou a ser
desenvolvida, sobretudo na Europa e na América do Norte. Trata-se do conceito de
17
tecnologias alternativas ou compensatórias de drenagem, que buscam neutralizar os efeitos da
urbanização sobre os processos hidrológicos, com benefícios para a qualidade de vida e a
preservação ambiental (RECESA, 2007).
2.4.1 Medidas de Controle
As medidas de correção e/ou prevenção que visam minimizar os danos das inundações
são classificadas, de acordo com sua natureza, em medidas estruturais e medidas não
estruturais (CANHOLI, 2014).
As medidas estruturais são aquelas que modificam o sistema fluvial evitando os
prejuízos decorrentes das enchentes, enquanto que as medidas não-estruturais são aquelas em
que os prejuízos são reduzidos pela melhor convivência da população com as enchentes
(TUCCI; BERTONI, 2003).
As medidas não estruturais são aquelas em que se procura reduzir os danos ou as
consequências das inundações, não por meio de obras, mas pela introdução de normas,
regulamentos e programas que visem, por exemplo, o disciplinamento do uso e ocupação do
solo, a implementação de sistemas de alerta e a conscientização da população para a
manutenção dos dispositivos de drenagem (CANHOLI, 2014).
2.4.1.1 Medidas Estruturais
As medidas estruturais compreendem as obras de engenharia, que podem ser
caracterizadas como medidas intensivas e extensivas (CANHOLI, 2014).
As medidas extensivas são aquelas que agem na bacia, procurando modificar as
relações entre precipitação e vazão, como a alteração da cobertura vegetal do solo, que reduz
e retarda os picos de enchente e controla a erosão da bacia (TUCCI; BERTONI, 2003).
As medidas intensivas são aquelas que agem no rio e podem ser de três tipos (Simons
et al., 1977): i) aceleram o escoamento: construção de diques e polders, aumento da
capacidade de descarga dos rios e corte de meandros; ii) retardam o escoamento: reservatórios
e as bacias de amortecimento; iii) desvio do escoamento, são obras como canais de desvios
(TUCCI; BERTONI, 2003).
18
O Quadro 3, a seguir, apresenta as principais características das medidas estruturais.
Quadro 3 - Principais Características das Medidas Estruturais
Controle da cobertura vegetal
A cobertura vegetal interfere no processo precipitação-
vazão, reduzindo as vazões máximas, devido ao
amortecimento do escoamento. Além disso, reduz a erosão
do solo que pode aumentar, gradualmente, o nível dos rios
e agravar as inundações.
Controle da erosão do solo
O aumento da erosão implica a redução da área de
escoamento dos rios e consequente aumento de níveis. O
controle da erosão do solo pode ser realizado pelo
reflorestamento, pequenos reservatórios, estabilização das
margens e práticas agrícolas corretas.
Reservatórios
O reservatório retém parte do volume da enchente,
reduzindo a vazão natural, procurando manter no rio uma
vazão inferior àquela que provocava extravasamento do
leito. O volume retido no período de vazões altas é escoado
após a redução da vazão natural. O reservatório pode ser
utilizado quando existe relevo conveniente a montante da
área atingida, mas exige altos custos de construção e
desapropriações.
Adaptado de TUCCI; BERTONI (2003)
2.4.1.2 Medidas Não Estruturais
Em contraposição às medidas estruturais, que podem criar uma sensação de falsa
segurança e até induzir à ampliação da ocupação das áreas inundáveis, as ações não
estruturais podem ser eficazes a custos mais baixos e com horizontes mais longos de atuação.
As ações não estruturais procuram disciplinar a ocupação territorial, o comportamento de
consumo das pessoas e as atividades econômicas (CANHOLI, 2014).
As medidas não estruturais de inundação podem ser agrupadas em: zoneamento de
áreas de inundação através de regulamentação do uso da terra, construções à prova de
enchentes, seguro de enchente, previsão e alerta de inundação (TUCCI; BERTONI, 2003).
19
O Quadro 4 apresentas características das principais medidas não-estruturais.
Quadro 4 – Principais medidas não-estruturais
Zoneamento de áreas de inundação
Por meio da delimitação das áreas sujeitas a
inundações em função do risco, é possível estabelecer
um zoneamento e a respectiva regulamentação para a
construção, ou ainda eventuais obras de proteção
individuais a serem incluídas nas construções
existentes. Podem-se desapropriar algumas áreas
destinando-as a praças, parques, estacionamentos e
outros.
Construções à prova de enchente
É definida como o conjunto de medidas projetadas para
reduzir as perdas de prédios localizados nas várzeas de
inundação durante a ocorrência das cheias.
Seguro de enchente
Permite aos indivíduos ou empresas a obtenção de uma
proteção econômica para as perdas decorrentes dos
eventos de inundação.
Previsão e alerta
É um sistema composto de aquisição de dados em
tempo real, transmissão de informação para um centro
de análise, previsão em tempo atual com modelo
matemático, e Plano de Defesa Civil que envolve todas
as ações individuais ou de comunidade para reduzir as
perdas durante as enchentes.
Adaptado de Tucci; Bertoni (2003) e Canholi (2014).
2.4.2 Técnicas compensatórias em drenagem urbana
As medidas não convencionais em drenagem urbana podem ser entendidas como
estruturas, obras, dispositivos ou mesmo como conceitos diferenciados de projeto, cuja
utilização não se encontra ainda disseminada. São soluções que diferem do conceito
tradicional de canalização, mas podem estar a ela associadas, para adequação ou otimização
do sistema de drenagem (CANHOLI, 2014).
Com o intuito de preservar o meio ambiente, os sistemas de drenagem conhecidos
como alternativos ou compensatórios, além de reterem parte do volume de água superficial,
20
promovem sua infiltração no solo ou disponibilizam esse volume de água para o consumo.
Esses dispositivos têm sido utilizados como complementares aos sistemas convencionais
(CARVALHO; LELIS, 2000).
Essas técnicas compensatórias são consideradas alternativas em relação às soluções
clássicas porque consideram os impactos da urbanização de forma global, tornando a bacia
hidrográfica como base de estudo; e buscam compensar sistematicamente os efeitos da
urbanização, controlando na fonte, a produção de excedentes de água decorrentes da
impermeabilização, através de infiltração, e evitando a sua transferência rápida para jusante,
através de estruturas de armazenamento temporário (RECESA, 2007).
O tipo de sistema de drenagem a ser adotado depende de fatores como integração com
o urbanismo, características do local e custos de implantação e manutenção (CARVALHO;
LELIS, 2000).
No Quadro 5 abaixo serão mostrados os principais pontos que devem ser
considerados relativos a cada aspecto envolvido na escolha das técnicas compensatórias.
Quadro 5 – Parâmetros Considerados para a escolha do tipo de técnicas compensatórias
Aspectos Físicos
Topografia do local;
Capacidade de infiltração do solo;
Estabilidade do subsolo;
Nível das águas subterrâneas;
Aporte permanente de água.
Aspectos Urbanísticos e de
Infraestrutura
Disponibilidade de espaço;
Inclinação e forma dos telhados;
Redes existentes.
Aspectos Sanitários e
Ambientais
Risco de poluição;
Risco sanitário associado à proliferação de
doenças.
Aspectos Socioeconômicos
Percepção da população próxima à área com
relação à estrutura a ser implantada;
Critérios relativos à manutenção e ao custo.
Adaptado de RECESA (2007).
21
No Quadro 6, a seguir, é mostrado os tipos de técnicas drenagem quanto a
implantação.
Quadro 6 – Técnicas de drenagem
Técnicas de controle na
fonte
Estão associadas a pequenas estruturas de
drenagem, como poços e valas de infiltração.
Técnicas lineares
Estão associadas a áreas maiores a serem
drenadas, como ruas, estacionamentos, onde
podem ser implantadas trincheiras de
infiltração e pavimentos drenantes.
Técnicas de controle
centralizado
Estão associados a estruturas de drenagem de
grande porte, como as bacias de retenção e
detenção.
Adaptado de (Carvalho; Lelis, 2000).
Técnicas compensatórias são consideradas sustentáveis quando os sistemas de
drenagem minimizam a perturbação aos processos naturais e sociais e o ônus a
empreendedores e municipalidades para manutenção e ampliação de sua infraestrutura. Desta
forma o grau de interação do sistema de drenagem a outras atividades e ao meio serve como
parâmetro para identificar seu nível de sustentabilidade (CRUZ; SOUZA; TUCCI, 2007).
Diante disso a estratégia de Low Impact Development (LID), ou Desenvolvimento
Urbano de Baixo Impacto se mostra como um método para aproximar a drenagem urbana ao
desenvolvimento sustentável, tendo em vista que sua implementação pode ser compatível com
o sistema existente, além de providenciar melhorias pelo redirecionamento de águas pluviais
para seu aproveitamento, infiltração e evaporação, mitigando os efeitos da urbanização
desordenada (CRUZ; SOUZA; TUCCI, 2007).
A estratégia de LID consiste no planejamento de espaços urbanos e de
empreendimentos para a conservação de processos hidrológicos e de recursos naturais, além
da prevenção à poluição do solo e das águas (CRUZ; SOUZA; TUCCI, 2007).
O Quadro 7 mostra os elementos chave para alcançar os objetivos da estratégia de
LID.
22
Quadro 7 - Elementos chave para objetivos LID
Conservação
Consiste na preservação de vegetação e solo nativos, de
forma a minimizar o emprego de áreas impermeáveis e
permitindo a manutenção de caminhos naturais de
drenagem.
Projetos locais únicos
Elaboração de projetos que respeitem peculiaridades locais
naturais e assegurem a proteção de toda a bacia, em
detrimento a padronizações.
Direcionar
escoamento para
áreas vegetadas
Visa encorajar a infiltração e recarga de aquíferos, terras
úmidas e riachos, aproveitamento controle e tratamento
realizado pela natureza.
Controles
distribuídos de
pequena-escala
Empregar técnicas de manejo hídrico o mais próximo
possível da fonte de geração do escoamento, de forma
integrada ao ambiente, para mimetizar processos
hidrológicos naturais.
Manutenção,
prevenção à poluição
e educação
Trabalhar a educação e envolvimento objetivando a redução
de cargas de poluentes e o aumento da eficiência e
longevidade de sistemas de drenagem
Adaptado de Cruz; Souza; Tucci (2007).
No Quadro 8, a seguir, serão descritos algumas técnicas compensatórias em drenagem
urbana, serão elas: valas de infiltração, poços de Infiltração, trincheiras de infiltração, Bacias
de Retenção, Bacias de Detenção e Pavimentos permeáveis
Quadro 8 – Técnicas Compensatórias
Valas de Infiltração
Valas de infiltração são estruturas lineares pouco
profundas e vegetadas geralmente utilizadas
quando o lençol freático é superficial ou o manto
impermeável é pouco profundo. Elas permitem o
armazenamento temporário de águas pluviais e
favorecem a infiltração no solo. (CARVALHO;
LELIS, 2000).
Figura 12 - (CANHOLI, 2014)
23
Continuação do Quadro 8.
Poços de Infiltração
Os poços de infiltração são estruturas geralmente
cilíndricas cuja profundidade e diâmetro
dependem das características do perfil do solo e
do volume de água a ser infiltrado. O
dimensionamento deve considerar o volume de
armazenamento do poço e a capacidade de
infiltração do terreno (CARVALHO; LELIS,
2000).
Esses poços são usados para infiltrar água de
áreas impermeabilizadas, como, por exemplo,
casas, edifícios e praças (CARVALHO; LELIS,
2000).
Figura 13 - (RECESA, 2007)
Trincheiras de Infiltração
As trincheiras permitem o armazenamento e a
infiltração de água no solo. São estruturas lineares
pouco profundas que, nos sistemas convencionais,
são preenchidas total ou parcialmente com
material granular, como britas e seixos, e
revestidas com manta de geotêxtil que funciona
como filtro (CARVALHO; LELIS, 2000).
São usadas em áreas industriais, junto a pátios de
estacionamentos e ao longo de ruas e avenidas
para infiltração de água das áreas urbanas
pavimentadas. Os locais de implantação das
trincheiras, quando fechadas, podem se integrar à
paisagem e servir como áreas de parques e jardins
(CARVALHO; LELIS, 2000).
Figura 14 -
(https://docs.ufpr.br/~heloise.dhs/TH419/Aul
a_Drenagem%20Urbana.pdf, acessado em
janeiro de 2019)
24
Continuação do Quadro 8.
Bacia de Retenção
É um reservatório construído para não secar entre
uma enxurrada e outra, retendo água
permanentemente em uma parcela do seu volume
(SILVEIRA, 2002). As Bacias de Retenção,
muitas vezes, são usadas como Bacias de
Infiltração. Essas estruturas podem apenas reter
sem infiltrar ou reter e infiltrar as águas pluviais.
As bacias de retenção podem ser bacias
permanentes com lâmina d'água nos períodos de
chuva e de seca. (CARVALHO; LELIS, 2000).
Figura 15 -
(https://docs.ufpr.br/~heloise.dhs/TH419/Aul
a_Drenagem%20Urbana.pdf, acessado em
janeiro de 2019)
Bacia de Detenção
É um reservatório (on e off-line) mantido seco nas
estiagens destinado a laminar os picos de
escoamento superficial, liberando mais
lentamente os volumes afluentes. Podem ser
escavado ou materializado por uma pequena
barragem de terra ou de concreto, aproveitando ou
não depressões naturais do terreno. O fundo e
taludes podem ser de terreno natural, de terreno
escavado ou de concreto (SILVEIRA, 2002).
Figura 16 -
(https://docs.ufpr.br/~heloise.dhs/TH419/Aul
a_Drenagem%20Urbana.pdf, acessado em
janeiro de 2019)
Telhado Verde
Os telhados verdes ou telhados vivos são
estruturas que se caracterizam pela aplicação de
cobertura vegetal nas edificações, utilizando
impermeabilização e drenagem adequadas.
Consistem basicamente em uma camada de
vegetação, uma camada de substrato (onde a água
é retida e a vegetação é escorada) e uma camada
de drenagem responsável pela retirada de água
adicional (CASTRO, 2011).
Figura 17 –
(https://docs.ufpr.br/~heloise.dhs/TH419/Aul
a_Drenagem%20Urbana.pdf, acessado em
janeiro de 2019)
25
Continuação do Quadro 8.
Pavimento Permeável
Segundo Canholi (2005), pavimentos permeáveis
normalmente são construídos de concreto ou
asfalto dos quais foram retiradas as partículas
finas.
Assim como Tucci et al. (1995), que se refere aos
pavimentos porosos como uma medida de redução
do escoamento superficial, auxiliando na
infiltração da água no solo.
Figura 18 -
(http://www.revistaprisma.com.br/novosite/a
dmin/imagens/150x100/5004.jpg, acessado
em janeiro de 2019)
26
3 PAVIMENTOS PERMEÁVEIS
INTRODUÇÃO 3.1
Para começar a definir o pavimento permeável e suas especificidades, é preciso definir
que pavimento é uma estrutura construída após a terraplanagem e destinada, econômica e
simultaneamente, em seu conjunto a: resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais,
melhorar as condições de rolamento quanto à comodidade e segurança e resistir aos esforços
horizontais que nela atuam tornando mais durável a superfície de rolamento (ABNT, 2015).
Os pavimentos permeáveis são técnicas compensatórias em drenagem urbana que
podem ser utilizadas principalmente em estacionamentos e ruas de tráfego leve, bem como em
armazéns e arenas de esportes (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 possibilidade de contaminação do lençol freático, provavelmente desprezível
(SCHUELER, 1987).
E o pavimento permeável é aquele que atende simultaneamente às solicitações de
esforços mecânicos e condições de rolamento e cuja estrutura permite a percolação e/ou o
acúmulo temporário de água, diminuindo o escoamento superficial, sem causar dano à sua
estrutura (ABNT, 2015).
Figura 19 – Seção típica do pavimento permeável
(PR3 – Sistemas Construtivos Pavimentos Permeáveis – ABCP)
27
HISTÓRICO 3.2
Segundo Acioli (2005), tradicionalmente, as obras de pavimentação tentavam conferir
ao revestimento a máxima impermeabilidade possível. Isso acontecia, pois é fato que o
aumento da umidade do solo, diminui sua resistência e também para evitar a rápida
degradação do revestimento, o qual fissura quando submetido a pressões devido à agua.
Porém com o crescimento da malha viária associado ao crescimento das cidades, que
levou a um intenso processo de impermeabilização fez com que aumentasse a frequência e a
intensidade de eventos de inundação. Esse processo fez com que se buscassem alternativas
para devolver ao solo a capacidade de infiltração que lhe foi tirada.
As primeiras experiências com pavimentos permeáveis, ou com estrutura porosa,
ocorreram na França nos anos de 1940-1950, porém não obteve êxito, pois a qualidade do
ligante asfáltico, o betume, ainda não era o suficiente para suportar as ligações da estrutura
dado que era heterogêneo e de pouca trabalhabilidade. No final dos anos 1970, os pavimentos
com estrutura porosa voltaram a ser testado por países como França, Estados Unidos, Japão e
Suécia. (AZZOUT et al., 1994).
Nos Estados Unidos, vários estados criaram leis mudando os objetivos e métodos de
drenagem urbana, impondo a máxima infiltração ou armazenamento temporário da água de
escoamento superficial. Em certos casos, a água era conduzida para diversos usos, tais como
irrigação (FIELD, MASTERS et al. 1982, apud AZZOUT et al. 1994).
Em 1978, foi lançado na França pelo “Ministère de l’Equipement” um projeto de
pesquisa com o objetivo de desenvolver novas soluções para a redução dos problemas de
inundações. O pavimento permeável em concreto destacou-se dentre as soluções estudadas,
devido à facilidade que apresenta de integração ao ambiente das cidades.
Já no Japão, o pavimento permeável foi usado para atender às necessidades das
grandes cidades japonesas, devido ao grande adensamento populacional, eles tem buscado
desde 1994 estudar as técnicas de controle na fonte, como é o pavimento permeável. E na
Suécia ele foi utilizado por solucionar alguns problemas típicos da região, como redução do
nível do lençol freático.
Os primeiros tipos de pavimentos permeáveis usaram como revestimento o concreto
poroso, asfalto poroso e peças intertravadas de concreto permeável. O asfalto e o concreto
poroso foram introduzidos anteriormente, na década de 1970 e o pavimento intertravado de
28
concreto permeável foi introduzido na Europa no fim da década de 1980 e na América do
Norte em 1992. (WIEBBELLING, 2015, apud NIGRI et al. 2017).
No Brasil, pesquisa sobre sistemas construtivos, manutenção e melhores práticas para
pavimentos permeáveis vem sendo desenvolvidas pela Associação Brasileira de Cimento
Portland, coordenadas pela engenheira civil Mariana Marchioni desde 2007.
Em 2015, houve um avanço importante para consolidação de sistemas construtivos e
especificações de peças para pavimento permeável com a criação da ABNT NBR 16416:2015
com título “Pavimentos Permeáveis de Concreto – Requisitos e Procedimentos”. Essa norma
foi elaborada pelo Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e Agregados (CB-18) da
Associação Brasileira de Normas Técnicas.
VANTAGENS E DESVANTAGENS 3.3
A seguir, no Quadro 9, são apresentadas algumas vantagens dos pavimentos
permeáveis.
Quadro 9 – Vantagens dos pavimentos permeáveis
Vantagens
É um dispositivo de drenagem que se integra completamente à obra,
não necessitando de espaço exclusivo.
Aumento da segurança e conforto em vias, pela diminuição de
derrapagens e ruídos.
Permite a recarga do lençol freático.
Controle da erosão do solo
A infiltração reduz o volume total de água que entraria na rede de
drenagem, diminuindo o risco de inundação nos sistemas a jusante.
Elaborado pelo autor, adaptado de EPA (1999) e Pinto (2011).
Quanto às desvantagens, também cabe ressaltar algumas limitações, que geralmente
são sobre a capacidade de infiltração do subsolo e sobre a altura do nível do lençol freático,
como é possível ver no Quadro 10, a seguir.
29
Quadro 10 – Desvantagens dos pavimentos permeáveis
Desvantagens
Sofrerá limitações se a água não puder infiltrar no subsolo devido
à baixa permeabilidade do solo.
Se o nível alto do lençol freático for alto, limita o uso do
pavimento permeável.
Quando a água drenada for fortemente contaminada, havendo
impacto sobre o lençol freático.
Necessidade de inspeções regulares para verificar a eficiência
dos pavimentos.
Mão de obra qualificada para execução da obra com a finalidade
de prevenir a obstrução prematura do pavimento.
Elaborado pelo autor, adaptado de Urbonas; Stahre, (1993) e Pinto, (2011)
CLASSIFICAÇÃO DOS PAVIMENTOS PERMEÁVEIS 3.4
3.4.1 Classificação quanto ao funcionamento hidráulico
Segundo o funcionamento hidráulico dos pavimentos permeáveis, podemos classifica-
los conforme o Quadro 11, a seguir.
Quadro 11 – Classificação quanto ao funcionamento hidráulico
Entrada imediata da água da chuva no corpo do pavimento,
como é o caso dos revestimentos permeáveis e porosos.
Estocagem temporária da água no interior do pavimento, nos
vazios da camada reservatório.
Evacuação lenta da água, que é feita por infiltração no solo, pela
liberação lenta para a rede de drenagem, ou uma combinação
das duas formas.
Elaborado pelo autor, adaptado de Azzout (1994 apud Acioli, 2005).
30
3.4.2 Classificação quanto ao controle do escoamento superficial
De acordo com Baptista (2005 apud Castro, 2011), quanto à atuação no controle do
escoamento superficial, os pavimentos podem ser classificados em três diferentes tipos,
conforme podemos ver no Quadro 12.
Quadro 12 – Classificação quanto à atuação no controle do escoamento superficial
Pavimentos com
revestimento superficial
permeável
Reduz a velocidade de escoamento superficial, e
retém temporariamente pequenos volumes na
própria superfície, além de permitir a infiltração
de parte das águas pluviais.
Pavimentos de estrutura
porosa
Provoca amortecimento de vazões através da
detenção temporária de pequenos volumes de
águas pluviais.
Pavimentos de estrutura
porosa e dispositivo de
facilitação da infiltração
Atua tanto na detenção temporária como na
infiltração de águas pluviais, reduzindo os
volumes efetivamente escoados e gerando
alteração temporal nos hidrogramas.
Elaborado pelo autor, adaptado de Baptista (2005 apud Castro, 2011).
31
3.4.3 Classificação quanto à composição
Os pavimentos permeáveis podem ser classificados, segundo Urbonas e Stahre (1993
apud DEP, 2005), quanto à composição de seus materiais componentes, conforme o Quadro
13.
Quadro 13 – Classificação quanto à composição
Pavimento de asfalto poroso
A camada superior (o revestimento
asfáltico) é composta de forma
similar às convencionais, mas com
retirada de fração de areia fina
(graduação aberta) da mistura dos
agregados do pavimento.
Figura 20 – Asfalto poroso
(http://www.sicepot-
mg.com.br/imagensdin/arquivos/3476.pdf, acessado
em janeiro de 2019)
Pavimento de concreto poroso
É construído de forma semelhante ao
pavimento de asfalto poroso, onde se
retira a fração de areia fina da
mistura dos agregados.
Figura 21 – Concreto poroso
PR3 – Sistemas Construtivos Pavimentos Permeáveis
- ABCP
Pavimento de blocos de concreto vazado preenchido com material granular
Os blocos de concreto vazado são
assentados sobre material granular,
como areia, e preenchidos com
vegetação rasteira, como grama.
Filtros geotêxteis, as serem
colocados sob a camada de areia, são
importantes para prevenir o
carreamento de areia fina para as
camadas granulares inferiores.
Figura 22 – Concregrama
Neto (2012)
32
TIPOLOGIA DE REVESTIMENTOS 3.5
Segundo a ABNT NBR 16416/2015 - Pavimentos Permeáveis de Concreto –
Requisitos e Procedimentos, os pavimentos permeáveis podem ser executados com as
seguintes tipologias:
3.5.1 Revestimento de peças de concreto com juntas alargadas
Esse é um tipo de revestimento permeável intertravado cuja percolação de água ocorre
pelas juntas entre as peças de concreto.
Figura 23 – Revestimento Intertravado Permeável com juntas alargadas
ABNT NBR 16416/2015
3.5.2 Revestimento de peças de concreto com áreas vazadas
É um tipo de revestimento permeável intertravado onde a percolação ocorre pelas
áreas vazadas das peças de concreto.
Figura 24 – Revestimento Intertravado com áreas vazadas
ABNT NBR 16416/2015
33
3.5.3 Revestimento de peças de concreto permeável
É um revestimento intertravado cuja percolação ocorre pelas peças de concreto
permeável.
Figura 25 – Revestimento Intertravado com peças de concreto permeável
ABNT NBR 16416/2015
3.5.4 Revestimento de placas de concreto permeável
É um revestimento de pavimento com placas de concreto permeável, cuja percolação
ocorre pelo concreto da placa, esse tipo de revestimento se diferencia do item 3.4.3, pois nesse
caso as placas não são intertravadas.
Figura 26 – Revestimento com placas de concreto permeável
ABNT NBR 16416/2015
34
3.5.5 Revestimento de pavimento de concreto permeável
É um tipo de revestimento feito com concreto permeável, onde a percolação ocorre
pelo concreto permeável, o que o diferencia dos demais é que esse tipo o concreto é moldado
no local.
Figura 27 – Revestimento de concreto permeável moldado no local
ABNT NBR 16416/2015
SISTEMA DE INFILTRAÇÃO 3.6
Segundo Pinto (2011), os pavimentos permeáveis podem ser classificados em dois
tipos, os infiltrantes e os armazenadores. Os Infiltrantes são aqueles quando se pretende que a
água da chuva penetre na camada de pavimento e infiltre no subleito. Já os armazenadores são
usados quando se quer que o volume precipitado permaneça retido dentro de um reservatório
e seja despejada na microdrenagem por meio de condutos projetados para esse fim.
Sabendo-se desses dois tipos de pavimentos permeáveis, abrem-se algumas opções
que vão depender da função esperada da estrutura e da capacidade de infiltração do solo do
subleito. Schueler (1987) preconiza que os pavimentos permeáveis sejam projetados
considerando-se três categorias de sistemas de infiltração distintas. São eles o Sistema de
infiltração total, Sistema de infiltração parcial e Sistema de infiltração para controle da
qualidade da água.
35
3.6.1 Sistema de infiltração total
Segundo a ABNT NBR 16416/2015, neste sistema de infiltração, toda a água
precipitada alcança o subleito e se infiltra. Neste caso o reservatório deve ter uma capacidade
suficiente para armazenar o volume de escoamento correspondente ao de uma chuva de
projeto, que será o mesmo infiltrado durante a precipitação. Desse modo, a estrutura promove
o controle total da descarga de pico, do volume e da qualidade de água para precipitação
inferior ou igual a chuva de projeto.
Figura 28 – Sistema de Infiltração total
Adaptado de Schueler (1987 apud Pinto, 2011)
3.6.2 Sistema de infiltração parcial
Segundo Schueler (1987 apud Pinto, 2011), este sistema é usado em casos onde o solo
não possui boa capacidade de infiltração. Nele, parte da água precipitada alcança o subleito e
se infiltra, porém parte da água fica temporariamente armazenada na estrutura permeável,
sendo depois removida pelo dreno. O sistema de drenagem é composto por tubos perfurados
enterrados e igualmente espaçados entre si, e é instalado na parte superior do reservatório.
36
Figura 29 – Sistema de Infiltração parcial
Adaptado de Schueler (1987 apud Pinto, 2011)
3.6.3 Sistema de infiltração para controle da qualidade da água
Segundo a ABNT NBR 16416/2015, esse sistema também poderia se chamar Sistema
sem infiltração. Nele, parte da água precipitada fica temporariamente armazenada na estrutura
permeável e não infiltra no subleito, sendo depois removido pelo dreno. Esse sistema não é
dimensionado para armazenar toda água de chuva, o volume de água excedente deverá ser
direcionada ao sistema de drenagem convencional. Por não ser projetado para armazenar toda
a água da chuva resulta em menores custos de implantação.
Figura 30 – Sistema de infiltração para controle da qualidade da água
Adaptado de Schueler (1987 apud Pinto, 2011)
37
Basicamente a escolha do tipo de pavimento permeável dependerá principalmente das
condições do local de instalação. Com o tempo, os veículos que trafegam sobre o pavimento
transportam materiais sólidos (terras ou folhas), que juntamente com as partículas carreadas
pelo vento acumulam-se nas aberturas superficiais do pavimento. Sendo que essas aberturas
são fundamentais para o funcionamento da estrutura, pois são elas que dão a porosidade ao
pavimento. Esse acúmulo de partículas causa obstrução dos poros e reduz a capacidade de
infiltração do pavimento permeável. (CASTRO, 2011).
A acumulação dos sólidos pode ter as mais diversas fontes, tais como: partículas
transportadas por veículos, deterioração dos pneus e presença de áreas verdes ou terrenos
descobertos próximos a área do pavimento. Mesmo em locais apropriados, a instalação e a
manutenção de pavimentos permeáveis devem ser feitas de forma adequada, para que seus
poros não sejam rapidamente obstruídos e percam suas propriedades hidráulicas (EPA,
1999ª).
Figura 31 – Ilustração de pavimento permeável com superfície colmatada.
Castro (2011)
38
4 MATERIAIS E MÉTODOS
Para a análise da capacidade de infiltração do pavimento permeável, foi utilizada uma
bancada suspensa onde foi montado o pavimento, um equipamento desenvolvido pela Escola
Politécnica da UFRJ, denominado de Caixa Pluviômetra (CP) e um simulador de chuvas, o
modelo InfiAsper Double.
Para o ensaio de determinação do Coeficiente de Permeabilidade, definido na norma
ABNT NBR 16416/2015, dos revestimentos de pavimentos permeáveis foram utilizados um
anel de infiltração, a massa de calafetar e recipiente com 20L. Em relação aos demais
Requisitos de Projeto, definidos em norma, será utilizado os resultados obtidos na pesquisa de
Vidal (2014).
PROTÓTIPO DE ENSAIO DO CESA 4.1
O protótipo de pavimento permeável, local dos ensaios realizados nesse trabalho, está
localizado no Centro Experimental de Saneamento Ambiental (CESA/UFRJ), conforme
figura 32. O CESA/UFRJ é um laboratório de ensino, pesquisa e extensão, do Departamento
de Recursos Hídricos e Meio Ambiente (Drhima) da Escola Politécnica da UFRJ.
Figura 32 – Vista panorâmica do Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ
(www.saneamento.poli.ufrj.br, acessado em fevereiro de 2019)
39
Neste tópico serão abordados os principais equipamentos usados para os ensaios
expostos nesse trabalho.
4.1.1 Simulador de chuva InfiAsper Double
O simulador de chuva InfiAsper Double, figura 33, é um equipamento composto por
dois interceptadores de água e uma estrutura em metal com 4 apoios, que estão sobre barras
circulares de 11/2”, além de necessitar de uma bomba, um reservatório com 200 litros, que
deverá ter o nível de água constante, e duas mangueiras para levar a água aos interceptadores.
E a bomba que serve para alimentar o simulador com a água do reservatório.
O equipamento pesa 170 kg, e a faixa de operação do equipamento é de 30 a 150
mm/h, essa intensidade é determinada pela abertura do obturador que fica nos interceptadores
de água. O equipamento garante a chuva prevista em uma área de 1,80 m², com dimensões de
0,90 x 2,00 m disposto na região central abaixo do simulador.
Figura 33 – Simulador de Chuva InfiAsper Double com tonel e bomba
40
O método utilizado para medir a intensidade da chuva é realizado com auxílio de duas
bandejas, que juntas formam uma área de 1,8m², posicionados no centro logo abaixo do
simulador de chuva. É instalada uma lona no simulador para evitar interferências naturais
como o arraste da chuva do simulador pelo vento. Com o simulador e as placas posicionados
é simulada uma chuva durante 6 minutos. Logo após, é coletada a água das bandejas e
somado o volume total de água coletado, que através da Equação (1) torna possível o cálculo
da intensidade de chuva. Para conferência, esse procedimento é realizado duas vezes de forma
a obter uma média dessa intensidade.
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎 (𝑚𝑚/ℎ) =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜 (𝑙)
Á𝑟𝑒𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 (𝑚2)
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 (ℎ)
Eq. 1
4.1.2 Caixa Pluviômetra
A caixa Pluviômetra, projetada pelo professor Theophilo Benedicto Ottoni Filho, cuja
patente foi depositada pela UFRJ junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial sob o
número BR2020120286942, é um equipamento que tem a finalidade de mensurar os
principais processos hidrológicos associados a chuva, tais como chuva total, infiltração e
escoamento superficial, além da erosão.
A caixa Pluviômetra tem dimensões de 1,00 x 0,90. 0,70 m, o protótipo foi produzido
em ferro galvanizado. O equipamento é composto de um corpo e uma tampa. No corpo está
acoplado um pluviômetro padrão onde sua área de captação é de 500 cm² e fica localizado a
1,50 m acima do nível da tampa. O corpo ainda possui dois reservatórios de armazenamento
de água proveniente do escoamento superficial, sendo um maior com cerca de 230 litros e
área de 0,54 m² (para obtenção dos dados de escoamento superficial somente foi usado este
reservatório), e o outro menor com capacidade de 90 litros e área de 0,21 m². Há ainda um
terceiro compartimento para promover a drenagem dessa água. Integrado aos reservatórios de
armazenamento de água estão localizados três tubos piezométricos, destinados à medição dos
níveis do reservatório do pluviômetro e dos dois reservatórios de armazenamento da água do
escoamento superficial, conforme mostrado na Figura 34.
41
Figura 34 – Vista Superior Caixa Pluviômetra
(Neto, 2016)
O uso da Caixa Pluviômetra tem o objetivo de medir a água que é descartada como
escoamento superficial quando na operação de um dos protótipos da bancada. O seu uso
associado ao simulador de chuvas, que gera uma intensidade de chuva conhecida, faz com que
seja possível quantificar o quanto de água é retido pelo sistema do protótipo da bancada, ou
seja, a infiltração do pavimento que será testado no protótipo. A taxa de infiltração é a
diferença da taxa de chuva e taxa de escoamento superficial.
Pelo fato de a caixa pluviômetra não ser dotada de sensor de leitura nos piezômetros,
foi desenvolvido um aparato, como demonstrado em Liberato (2015), que é instalado no tubo
piezométrico do reservatório onde a água será armazenada. Esse equipamento é uma estrutura
em ferro galvanizado com 0,81 m de comprimento e 0,02 m de largura, conforme figura 35.
A figura 36 demonstra como é utilizado o aparato dentro do tubo piezométrico através
de uma ilustração, onde é possível ver que ele funciona através da diferença de leituras. Por
praticidade na obtenção dos dados foi definido uma cota mínima para facilitar as primeiras
leituras que geram leituras diferenças mínimas.
42
(a)
(b)
Figura 35 – (a) Aparato medidor de nível; (b) Equipamento instalado no piezômetro com auxílio
dos dois parafusos.
Figura 36 – Esquematização do funcionamento do medidor de nível
(Liberato, 2015)
4.1.3 Pavimento (Placas e Camadas)
As placas utilizadas nesse trabalho foram produzidas no trabalho de Vidal (2014).
Para produção do concreto permeável, foram consideradas cinco misturas; (I) 100% de
43
agregado graúdo natural – AGN, (II) 100% agregado graúdo de resíduo de demolição – AGD,
(III) 100% agregado graúdo de resíduo de construção – AGC, (IV) 50% de AGN e 50%
AGD, e (V) REF – agregado miúdo e graúdo natural.
A tabela 1 abaixo esquematiza o consumo de insumos para produção de cada uma das
placas.
Tabela 1 – Consumo de cimento, água e agregados utilizados
(Vidal, 2014)
Vidal (2014) caracterizou os agregados utilizados na produção das placas, segundo as
Normas Brasileiras, e também obteve a composição granulométrica nos laboratórios da
Indústria de Cimento Holcim, situado no Rio de Janeiro. A Tabela 2 mostra a caracterização
quanto as Normas.
Tabela 2 – Caracterização dos agregados graúdos reciclados
44
(Vidal, 2014)
A Tabela 3 apresenta a composição granulométrica, a seguir.
Tabela 3 – Composição granulométrica dos agregados graúdos reciclados
(Vidal, 2014)
De posse desses resultados foi executada a moldagem das placas de concreto
permeável reciclado, bem como os corpos de prova para testes posteriores, de acordo com a
mesma dosagem estabelecida na Tabela 1.
Elas foram moldadas no Laboratório de Estrutura da COPPE/UFRJ, em oito formas
quadradas de PVC, com 0,45 m por 0,45 m e 0,05 m de espessura, conforme a figura 38.
Figura 37 – a) Molde de PVC; b) Concreto permeável nas formas em processo de cura
(Vidal, 2014)
Neste trabalho, será utilizada para o ensaio de infiltração a placa AGD – 100%
agregado graúdo de demolição, conforme figura 38.
45
Figura 38 – Placa AGD – 100% agregado graúdo de demolição
Acervo do autor (2018)
As placas utilizadas nos ensaios de permeabilidade e de infiltração do pavimento
foram instaladas acima de um pavimento padronizado, dentro da bancada experimental que
será descrita no item 4.1.4, com camadas bem definidas e de acordo com Liberato (2015).
No fundo das bancadas foram instalados dois tubos perfurados de 60 mm de diâmetro
com a finalidade de drenar a água percolada, esse dreno é controlado por um registro simples,
com a água sendo despejada diretamente na superfície do terreno.
O módulo utilizado neste experimento foi o módulo número 3, conforme a figura 33, e
de acordo com Liberato (2015), as camadas foram definidas criteriosamente, sendo o
subbleito de drenagem composto por areia grossa com granulometria entre 0,6 e 2,0 mm
(material retido nas peneiras #10 e #30, respectivamente), com propósito de padronizar a
pesquisa.
Esse subleito é composto por duas camadas de areia com 0,09 m de espessura, sendo
que ambas foram igualmente compactadas com uma enxada. Acima dessas duas camadas, que
somam 0,18 m de altura, foi instalado um sistema de retirada de ar, com propósito de
minimizar bolsões de ar que poderiam interferir na determinação da curva de infiltração. Os
tubos foram envolvidos numa manta geotêxtil para evitar que partículas de areia fossem
careadas, e causassem entupimentos no sistema. A figura 34 mostra o sistema de retirada de ar
do subleito.
46
Figura 39 – Sistema de retirada de ar do subleito de drenagem
(Liberato, 2016)
Acima do sistema de retirada de ar foi feito uma terceira camada de areia com
espessura variável. A areia é a mesma usada nas duas primeiras camadas e a espessura dessa
camada vai depender da espessura do pavimento. Como as placas permeáveis têm 0,05 m de
espessura, foi definida que essa camada deve ter 0,15 cm. Logo acima dessa camada, e
colocada uma manta geotêxtil, com a finalidade de preservar o subleito e o sistema de retirada
de ar que poderiam ser prejudicados pelo carreamento de partículas finas. Acima da manta
geotêxtil foi colocada mais uma camada de areia com espessura de 0,05 m.
A figura 35 ilustra com um corte esquemático as camadas que compõem o subleito do
pavimento permeável padronizado para os ensaios.
47
(a)
(b)
Figura 40 – Corte esquemático da bancada dos pavimentos permeáveis com indicação de cada
camada. (a) Corte transversal; (b) Corte Longitudinal
4.1.4 Bancada Experimental e Montagem do Pavimento Experimental
Segundo Neto (2016), a bancada experimental, figura 41, foi construída no CESA, no
período de março a julho de 2013.
Figura 41 – Bancada experimental e equipamentos
(Neto, 2016)
48
Ela apresenta 5 módulos, separados e delimitados por parede de alvenaria, com toda a
sua área interna impermeabilizada. Esses 5 espaços permitem a implantação de diversos
protótipos de telhado verde e pavimentos permeáveis.
A partir do projeto da estrutura da bancada, e levando em consideração as dimensões
do simulador de chuva, foi definido que um dos protótipos medirá 2,00 x 0,90m, que será
utilizado para a cobertura verde e quatro protótipos teriam dimensões de 1,90 x 0,90 m, onde
serão instalados os pavimentos permeáveis e pisos de referência.
Na bancada foi implantado um trilho para o deslocamento do simulador. Além disso,
também foi acoplado à bancada uma calha para direcionar a água para a caixa pluviômetra. A
calha têm declividade de 0,3%, com caimento para a caixa pluviômetra.
Nas cinco bancadas foram instalados quatro tubos, com a borda inferior nivelada
aproximadamente, a 1,0 mm do topo do pavimento, com 100 mm de diâmetro. Estes tubos
têm a finalidade de direcionar o escoamento superficial para a calha coletora que leva em
direção à caixa pluviômetra.
4.1.5 Requisitos de Projeto
A ABNT NBR 16416/2015 estabelece algum requisitos gerais para os itens que
compõe a estrutura de pavimentos permeáveis. O projeto de um pavimento permeável deve
considerar o tipo de uso e o local de implantação, sendo que a definição dos materiais e
espessuras das camadas a serem executadas deve atender ao dimensionamento mecânico e
hidráulico, concomitantemente.
No projeto devem constar informações sobre as condições de implantação, utilização
do pavimento e interferências em geral, além das condições de carregamento quanto ao tipo
de solicitação, se móvel ou estática, frequência, magnitude e configuração à qual o pavimento
deve estar sujeito.
Também deve atender a alguma especificações como capacidade de suporte do solo,
conforme ABNT NBR 9895, coeficiente de permeabilidade do subleito que dependendo do
tipo de solo deve atender aos requisitos da ABNT NBR 13292 ou ABNT NBR 14545. As
áreas de contribuição não podem exceder em até cinco vezes as áreas permeáveis do
pavimento. A declividade mínima deve ser de 5% para as áreas permeáveis e a declividade
máxima de 20% para as áreas de contribuição. Além das especificações como resistência
mecânica mínima do revestimento e avaliação de risco de contaminação do lençol d’água,
49
devendo manter a distância de 30 metros de fontes de captação de águas subterrâneas e outras
especificações que serão expostas nos itens a seguir.
4.1.6 Requisitos da Camada de Sub-Base e/ou Base
A camada de base é constituída de materiais de granulometria aberta, e tem a
finalidade de resistir e distribuir os esforços aos qual o pavimento estará submetido e ainda
permitir a percolação e/ou acúmulo temporário de água. Já a camada de sub-base é utilizada
como reforço do subleito ou camada complementar à base.
Nestas camadas deve se utilizar materiais pétreos de granulometria aberta, devendo
cumprir as especificações da tabela 4.
Tabela 4 - Especificação para o material de sub-base e/ou base
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
A norma recomenda a distribuição granulométrica da Tabela 5 para o material de sub-
base e/ou base.
Tabela 5 – Distribuição Granulométrica recomendada para o material de sub-base e/ou base
50
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
4.1.7 Requisito da Camada de Assentamento
Esta camada se aplica aos projetos de pavimento intertravado permeável ou pavimento
com placas de concreto permeável. A norma determina que ela deve ter entre 20mm e 60mm
na condição não compactada. E os materiais usados nessa camada, assim como os da camada
de base e/ou sub-base, devem ser materiais pétreos de granulometria aberta, devendo cumprir
as especificações da Tabela 6.
Tabela 6 – Especificação para o material de assentamento.
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
E recomenda-se que a distribuição granulométrica siga as especificações da Tabela 7.
Tabela 7 – Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
4.1.8 Requisito do Material de Rejuntamento
Esta recomendação se aplica aos projetos de pavimento intertravado permeável, cuja
percolação ocorre pelas juntas alargadas ou pelas áreas vazadas entre as peças. Os materiais
devem ser de granulometria aberta e seguir as recomendações da Tabela 8.
51
Tabela 8 – Especificação do material de rejuntamento
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
É recomendado a seguinte distribuição granulométrica, de acordo com a Tabela 9.
Tabela 9 – Distribuição granulométrica recomendada para o material de rejuntamento
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
De acordo com a norma ABNT NBR 16416/2015, o material de rejuntamento deve
preencher as juntas ou áreas vazadas até 5 mm abaixo do topo das peças após a compactação.
E no caso de se adicionar polímeros para estabilização do material de rejuntamento para evitar
carreamento do material, não pode haver o comprometimento do coeficiente de
permeabilidade.
4.1.9 Requisito de Revestimento: Coeficiente de Permeabilidade
O coeficiente de permeabilidade é um dos principais requisitos para o pavimento
permeável. Por definição ele é o parâmetro que representa a taxa de percolação com que uma
determinada quantidade de água atravessa um elemento ou estrutura permeável, com
escoamento à pressão atmosférica na saída.
A norma ABNT NBR 16416/2015 determina que, independente do tipo de
revestimento adotado, o pavimento permeável deve ter coeficiente de permeabilidade maior
que 10−3 m/s.
52
O coeficiente de permeabilidade pode ser avaliado em laboratório, podendo ser
ensaiada apenas a camada de revestimento ou o revestimento junto com toda a estrutura do
pavimento. A Tabela 10 fornece um resumo das considerações sobre a determinação do
coeficiente de permeabilidade em campo e em laboratório.
Tabela 10 – Determinação do coeficiente de permeabilidade
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
A avaliação prévia do coeficiente de permeabilidade, executado em laboratório, é feita
para a aprovação preliminar dos materiais de revestimento. Já a avaliação final desse requisito
deve ser feito em campo, após a execução do pavimento pelo método descrito no Anexo A da
ABNT NBR 16416/2015.
Algumas observações devem ser feitas quanto à repetição do ensaio no mesmo local,
pois em dia de testes só poderão ser feitos dois ensaios no mesmo ponto, e se o intervalo entre
os dois ensaios for menor que cinco minutos, não será necessário fazer a pré-molhagem.
A norma também determina a amostragem mínima de ensaios, que devem ser
realizados em três pontos diferentes se a área for de até 2500 m² e um ponto adicional para
1000 m² adicionais. E o ensaio deve ser realizado com intervalo superior a 24h após a última
precipitação.
4.1.10 Requisito de Revestimento: Resistência Mecânica e Espessura Mínima
A norma determina que os lotes de peças ou placas de concreto, quando entregues com
idade inferior a 28 dias, devem apresentar no mínimo 80% da resistência especificada no
momento da instalação, sendo que, aos 28 dias ou mais de idade de cura, a resistência deve
ser igual ou superior ao especificado em projeto que deve atender aos requisitos da Tabela 11.
53
Tabela 11 – Resistência mecânica e espessura mínima do revestimento permeável
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
4.1.11 Requisito de Revestimento: Inspeção Visual e Avaliação Dimensional Das Peças ou
Placas de Concreto
As peças e placas de concreto devem ser fabricadas de modo que permitam que os
produtos finais tenham: i) aspecto homogêneo, arestas regulares, livre de rebarbas, defeitos ou
descamação do concreto; ii) arestas regulares nas duas faces e nas paredes laterais; iii)
espessura com medida nominal igual ou superior ao especificado na Tabela 11, podendo ser
especificadas em projeto medidas superiores com múltiplos de 20mm; iv) tolerância
dimensional para comprimento, largura e espessura de mais ou menos 3 mm em relação às
respectivas medidas nominais (ABNT NBR 16416/2015).
4.1.12 Amostragem Para os Ensaios de Aceitação
A amostragem para os ensaios de aceitação deve considerar o lote de execução do
pavimento. O lote deve corresponder a no mínimo 2500 m² de área pavimentada e para cada
lote devem ser realizados os ensaios indicados na Tabela 12.
54
Tabela 12 – Amostragem mínima para ensaio em campo
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
ENSAIOS 4.2
4.2.1 Metodologia do Ensaio de Infiltração
Os ensaios de infiltração no CESA/UFRJ se iniciaram no fim de julho, mais
precisamente em 26/07/2018 e se estenderam até o final de agosto.
O inicio do procedimento experimental se deu com a troca do pavimento permeável,
pois já havia um pavimento instalado no protótipo. Para esta etapa foi utilizada uma marreta e
uma talhadeira para retirar as placas. Após retirar todas, iniciou-se a montagem do pavimento
permeável com a instalação das novas placas permeáveis de concreto reciclado, como pode
ser visto nas figuras 42 (a) e (b).
55
(a) (b)
Figura 42 – (a) Bancada pronta para receber novo pavimento; (b) placas sendo instaladas na
bancada.
Instaladas as placas foi iniciado o processo de rejuntamento, feito com uma mistura a
base do concreto da própria placa que foi quebrada em partes menores e adicionado cimento,
como mostra a figura 43, criando uma pasta que foi aplicada nas juntas. Na figura 44 é
possível observar o resultado final da instalação das placas.
(a) (b)
Figura 43 – (a) mistura para rejuntamento; (b) aplicação da mistura nas juntas
56
Figura 44 – Placas de concreto reciclado permeável instaladas
Após a conclusão da instalação do pavimento permeável foi possível iniciar os
ensaios, sendo que para poder iniciar as atividades foi definido um procedimento padrão para
a realização do ensaio.
Seguindo critério estabelecido no trabalho de Liberato (2015), foi estabelecida a
umidade inicial do subleito. Esse procedimento, ilustrado na figura 45 (a), (b) e (c), consiste
em fechar o registro do sistema de drenagem percolada e, com uma mangueira, aplicar água
sobre o pavimento de modo a saturar o subleito, ou seja, até que se formasse uma camada de
água acima do pavimento. Terminada essa etapa, o pavimento é coberto com uma lona para
evitar perdas por evaporação.
E logo após o pavimento ser coberto, abre-se o registro do sistema de drenagem
percolada, para que a água escoasse para o meio externo, deixando na bancada apenas a água
retida nos macroporos do sistema poroso. Esse procedimento garante que em todos os ensaios
o pavimento sempre terá a mesma umidade inicial. Foi definido o período de 24 horas, ou
quando o tubo de drenagem de água percolada drenasse por completo a bancada, após a
aplicação da água de saturação da bancada para início dos ensaios no pavimento.
57
(a) (b) (c)
Figura 45 – Saturação do subleito. (a) aplicação de água sobre o pavimento; (b) colocação da
lona; (c) abertura do registro do sistema de drenagem percolada.
No dia dos ensaios alguns pontos devem ser observados antes do início efetivo da
atividade, como separar os baldes graduados e a proveta para medição, proceder a limpeza da
calha e da caixa pluviômetra, instalar o aparato que auxilia na leitura do tubo piezométrico,
cobrir o simulador com lona para diminuir perdas com o vento, verificar se o tonel está cheio,
e conectar a ele uma mangueira ligada à rede de água, para que não haja problema de
abastecimento do simulador, que pode provocar variações na chuva simulada.
Realizada todas as atividades preliminares, é executado o primeiro passo do ensaio
que consiste em realizar a medição de uma chuva de 6 minutos, conforme orientação do
manual do simulador de chuva, com auxilio das bandejas, baldes e proveta, para obter a
intensidade de chuva produzida de acordo com a fórmula (1), procedimento este que também
será repetido no fim do ensaio.
A intensidade de chuva que será considerada constante é a calculada conforme a
Equação (2).
𝐼 (𝑚𝑚
ℎ) =
𝐼𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎 (𝑚𝑚/ℎ) + 𝐼𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑠 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎(𝑚𝑚/ℎ)
2 Eq. 2
58
(a)
(b)
Figura 46 – (a) estrutura pronta para o início dos ensaio de medição da chuva, com bandejas
posicionadas; (b) após a chuva de 6 minutos é coletado a água das duas bandejas para cálculo da
intensidade da chuva.
Após a primeira medição da chuva, a caixa pluviômetra é preenchida com um volume
mínimo para facilitar as medições seguintes do ensaio.
A seguir é executado efetivamente o ensaio que consiste em ligar o simulador de
chuva, já corretamente posicionado sobre a bancada do experimento, e observar os instantes
em que surge a primeira lâmina d’água no pavimento, o momento em que a água sai dos tubos
de 100 mm da bancada e quando esse escoamento entra na caixa pluviômetra, sendo todos
esses dados anotados na folha de ensaio.
A partir do momento em que o escoamento superficial chega à caixa pluviômetra são
feitas leituras sucessivas do piezômetro que podem variar de 1 a 5 minutos, porém o ensaio
deve terminar antes do transbordamento da caixa pluviômetra.
No experimento, objeto desse trabalho, foi definido que seriam feitas oito medidas
sequenciais primeiro a cada 1 minuto, depois a cada 2 minutos e, por último, a cada 5
minutos. As folhas de ensaio onde constam os dados de todas as leituras de cada ensaio
encontram-se no Apêndice A.
59
4.2.2 Ajuste da Curva de Infiltração
O ajuste da curva de infiltração foi determinado a partir de um modelo empírico,
Kostiakov (Kostiakov, 1932). Ele foi escolhido, pois, a análise da dissertação de Liberato
(2015) mostrou que esse modelo foi mais adequado para ensaios na Caixa Pluviômetra. A
equação para ajuste da curva de infiltração está descrito na Equação (3).
𝐼 = 𝑘 × 𝑇𝑎 Eq. 3
em que I é a infiltração acumulada em mm (milímetros) no tempo T [T]; k é um parâmetro da
equação relacionado com a unidade dos dados experimentais coletados e a é um número
adimensional que varia entre 0 e 1.
A partir da equação de infiltração de Kostiakov, pode-se determinar a velocidade
instantânea de infiltração da água no solo por meio da derivada da Equação (3), reproduzida a
seguir como Equação (4):
𝑑𝐼
𝑑𝑇= 𝑖 = 𝑘 × 𝑎 × 𝑇𝑎−1 Eq. 4
Porém, para a aplicação do modelo de Kostiakov foi necessária adaptar a fórmula para
que o ajuste fosse realizado a partir das taxas de infiltração (em mm/h) ao invés das lâminas
medidas. A adaptação também foi feita de acordo com a pesquisa de Liberato (2015). Desta
forma, a Equação passou a ser do tipo:
𝑖 = 𝐶1 × 𝑇𝐶2 Eq. 5
em que i é dado em mm/h e T em minutos e
𝐶1= 60 × 𝑘 × 𝑎
𝐶2 = 𝑎 − 1
Eq. 6
Eq. 7
Para serem obtidos os coeficientes 𝐶1 e 𝐶2, a Equação (5) será linearizada, ou seja,
para uma equação do tipo 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏, de acordo com a Equação 8.
60
log(𝑖) = log(𝐶1) + 𝐶2 × log (𝑇) Eq. 8
Através do software Microsoft Excel, e utilizando os dados de i e T obtido nos ensaios
de infiltração, será aplicada uma regressão linear num gráfico log x log para podermos obter
os coeficientes 𝐶1 e 𝐶2.
4.2.3 Metodologia do Ensaio de Permeabilidade
A metodologia para o ensaio de Permeabilidade é dada pelo Anexo A da ABNT NBR
16416/2015. O Anexo A determina os materiais e procedimentos que devem ser feitos para
Determinação do coeficiente de permeabilidade de pavimento permeável. Os equipamentos
utilizados são um anel de infiltração com diâmetro de (300 ± 10) mm e altura mínima de 50
mm. Uma balança, um recipiente com volume mínimo de 20L, um cronômetro, massa de
calafetar e água limpa.
O procedimento deve ser realizado em uma área de, no mínimo, 0,5 m. O ensaio da
placa de concreto permeável reciclado foi executado com auxilio de uma estrutura auxiliar,
que foi esquematizada como a ilustração a seguir.
Figura 47 – Esquema representativo para ensaio das placas
(Nigri, 2017)
O primeiro passo do ensaio é limpar a superfície das placas. Após isso o anel de
infiltração foi posicionado e, com a massa de calafetar, foi executada a vedação da borda do
anel na superfície da placa, conforme figura 48.
61
Figura 48 – Procedimento para vedar o anel de infiltração com massa de calafetar
(Acervo do autor, 2018)
Ao término do procedimento para vedar o anel de infiltração na placa, foi executada a
pré-molhagem da placa, que deve seguir o disposto na tabela 13.
Tabela 13– Determinação da massa de água para ensaio
Adaptado de ABNT NBR 16416/2015
A pré-molhagem foi executada com auxílio de uma mangueira conforme a figura 49.
Anterior a pré-molhagem da placa, já haviam sido medido os 18 litros de água, para serem
despejados na placa.
Figura 49 – Pré-molhagem da placa de concreto permeável reciclado
62
Para o próximo, e último, passo foram destacadas duas pessoas com cronômetros para
marcar o tempo em que a água bate na superfície até o momento onde não há mais água sobre
a superfície da placa, foram colocados dois cronômetros para melhor calibração da medida,
onde o tempo considerado para cálculos foi a média das duas marcações. O ensaio foi
executado conforme a figura 50.
Figura 50 – Execução do ensaio para determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Ao final dos ensaios e de posse dos dados, a norma determina fórmula (9) para o
cálculo do coeficiente de permeabilidade (k).
𝑘 =𝐶 × 𝑚
𝑑² × 𝑡 Eq. 9
Onde:
k é o coeficiente de permeabilidade, expresso em milímetros por hora (mm/h);
m é a massa de água infiltrada, expresso em quilogramas (kg);
d é o diâmetro interno do cilindro de infiltração, expresso em milímetros (mm);
t é o tempo necessário para toda a água percolar, expresso em segundos (s);
C fator de conversão de unidades do sistema SI, com valor igual a 4 583 666 000.
63
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Este trabalho foi realizado no período de junho de 2018 a agosto de 2018. Inicialmente
foram feitos os ensaios de permeabilidade na placa. E os ensaios de infiltração nos
pavimentos permeáveis foram iniciados algumas semanas depois de efetuado a troca das
placas dos pavimentos e devido a problemas operacionais.
O pavimento permeável é um sistema de drenagem do tipo drenagem na fonte. É uma
medida de controle classificada como medida estrutural extensiva, pois modifica a relação
entre precipitação e vazão, reduzindo e retardando os picos de enchente.
No Quadro 14, a seguir, o pavimento permeável será classificado quanto aos itens
constantes nos Quadros 5, 6 e 8.
Quadro 14 – Classificação quanto às características de drenagem urbana
Técnica compensatória Pavimento Permeável
Parâmetros considerados para
a escolha do tipo de técnica
compensatória
Os aspectos que devem ser considerados são a
capacidade de infiltração do solo, nível das
águas subterrâneas, o risco de poluição e
critérios relativos ao custo de implantação e
manutenção.
Técnica de drenagem quanto à
implantação
Trata-se de uma técnica linear, pois estão
associadas a áreas maiores a serem drenadas,
podendo ser aplicado em ruas e
estacionamentos.
Em relação aos aspectos dos pavimentos permeáveis, podemos classificar o pavimento
utilizado neste trabalho conforme o Quadro 15.
Quadro 15 – Classificação do pavimento permeável
Classificação quanto ao
funcionamento hidráulico
Entrada imediata no corpo do
pavimento.
Classificação quanto à atuação no
controle do escoamento superficial
Pavimento que atua tanto na detenção
temporária como na infiltração.
Classificação quanto à composição É um pavimento de concreto poroso.
64
De acordo com a classificação da tipologia dos revestimentos feita pela ABNT NBR
16416/2015, o revestimento permeável utilizado nos ensaios, o AGD – 100% resíduo de
demolição (Vidal, 2014), pode ser classificado como revestimento de placas de concreto
permeável, onde a percolação ocorre pelo concreto da placa e as placas não são intertravadas.
Em relação aos sistemas de infiltração, o protótipo de pavimento montado na bancada
pode ser classificado como um sistema de infiltração total, devido às várias camadas
permeáveis no pavimento.
No quadro 16, a seguir, será feito um resumo dos resultados da placa em relação aos
requisitos determinados na Norma ABNT NBR 16416:2015.
Quadro 16 – Resultado Requisitos norma ABNT NBR 16416:2015
Requisitos Norma ABNT NBR 16416/2015 Avaliação
Requisito de camada de sub-base e/ou base Ensaio não foi feito
Requisito de camada de assentamento Ensaio não foi feito
Requisito do material de rejuntamento Ensaio não foi feito
Coeficiente de Permeabilidade Atende a norma
Resistência Mecânica Atende a norma
Espessura Mínima Não atende a norma
Inspeção visual e avaliação dimensional das placas Atende a norma
Amostragem para ensaios de aceitação Não foi feito
ANÁLISE DOS REQUISITOS DE PROJETO 5.1
Em relação aos itens de base, sub-base e camada de assentamento as informações
encontradas no trabalho de Liberato (2015), não trazem informações suficientes sobre os
materiais que foram usados nessas camadas do pavimento. Apenas foi definido que a areia
utilizada para essas camadas seria areia grossa compreendida entre as peneiras de
granulometria #10 (2,0 mm) e #30 (0,6 mm), sem especificar as porcentagens de distribuição
granulométrica. Cabe ressaltar que o trabalho de Vidal (2014) é anterior à vigência da norma
ABNT NBR 16416/2015.
Na camada de assentamento é possível afirmar que ela tem espessura necessária que é
definida em norma, tendo 5,0 cm, conforme o item 4.1.3, sendo que a faixa permitida está
entre 2,0 cm e 6,0 cm conforme exposto no item 4.1.7.
65
No que tange aos aspectos de resistência mecânica, no estudo de Vidal (2014), que é
anterior à vigência da norma ABNT NBR 16416/2015, foram feitos estudos sobre resistência
à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e resistência à tração na
flexão. A Tabela 11, que traz os requisitos de resistência mecânica, informa que para placas
de concreto permeável, deve ser utilizado o ensaio de resistência a flexão, e define como valor
mínimo de resistência 2 MPa. Como os resultado obtidos através de ensaios, feitos por Vidal
(2014), na placa AGD (100% resíduo de demolição) mostram que a resistência à tração na
flexão foi de 2,44 MPa, logo a placa atende aos requisitos de resistência mecânica da norma.
No que tange à espessura mínima, exposto na tabela 11, podemos classificar a placa
AGD – 100% de resíduo de demolição de acordo com a tabela a seguir:
Tabela 13 – Avaliação espessura mínima
Espessura mínima determinada
pela Norma (mm)
Espessura da
placa do ensaio
(mm)
Avaliação
60,0 mm – Tráfego de pedestres
80,0 mm – Tráfego leve
50 mm
A placa não atende ao
requisito da Norma ABNT
NBR 16416/2015.
Em relação aos requisitos de inspeção visual é possível avaliar que as placas são livres
de defeitos ou descamação do concreto, o aspecto das placas é homogêneo, as arestas são
regulares, livres de rebarbas e as placas tem dimensões bem definidas. As placas apresenta
superfície irregular.
ENSAIO DE INFILTRAÇÃO DO PAVIMENTO 5.2
Foram realizados ensaios de infiltração em um pavimento permeável construído com
resíduos de demolição, o pavimento AGD – 100% de resíduo de demolição, sob aplicação de
chuva simulada, aproximadamente constante, sendo feito 2 repetições do ensaio para o
mesmo pavimento.
A intensidade de chuva nos ensaios foi definida em 100 mm/h. Esse valor não é
realmente constante devido às pequenas variações no tempo da chuva simulada. Para obter
esse dado, foram executadas medições para definir a intensidade de chuva antes e depois de
66
cada ensaio (conforme descrito no item 4.1.1), calculado de acordo com as Eq. 1, sendo
adotado como constante o valor médio dos ensaios conforme a Eq. 2. A Tabela 14 apresenta
os resultados obtidos nos testes de intensidade com o simulador de chuvas para o pavimento
permeável AGD.
Tabela 14 – Intensidade de chuva considerada em cada ensaio experimental.
Ensaio Data de
realização
i prevista (mm/h)
i antes (mm/h)
i depois (mm/h)
Intensidade adotada (mm/h)
1 26/07/2018 100 101.7 95.6 98.6
2 02/08/2018 100 99.7 100.3 100.0
Cabe ressaltar que os ensaios de calibração da intensidade de chuva do simulador
foram realizados em um período curto de tempo, 6 minutos, em relação ao tempo total do
ensaio nos pavimentos (cerca de 1h e 10 minutos). As oscilações na intensidade de chuva
podiam ser sentidas tanto visualmente e, em alguns momentos, pelo som da chuva quando
entrava em contato com o pavimento.
Foi definido como primeiro ponto do ensaio, o momento em que surge uma lâmina
sobre todo o pavimento, tendo esse momento variado em torno 45 minutos, e somente em um
dos ensaios em pouco mais de 1 hora devido a problemas operacionais com o reservatório do
simulador de chuva.
Conforme indicado no item 4.1.4, as bancadas são dotadas de quatro tubos de 100 mm
por onde escoam a água até a calha que leva a Caixa Pluviômetra. Por construção, os
pavimentos ficam posicionados a cerca de 3,0 mm abaixo desses tubos na bancada. Logo,
para a determinação do primeiro ponto da curva de infiltração acumulada foi estimada uma
retenção superficial de 3,0 mm na bancada. A partir dessa primeira leitura, a retenção
superficial nas leituras seguintes foi considerada constante.
A partir da primeira leitura considerada na Caixa Pluviômetra, foram adotado
intervalos definidos em 8 intervalos de 1 minuto, 8 intervalos de 2 minutos e 8 intervalos de 5
minutos para as medidas dos volumes de escoamento superficial. O momento de
encerramento do ensaio se deu após a leitura do último intervalo de 5 minutos.
A Tabela 15 e Tabela 16 apresentam o resumo dos dados coletados na primeira,
segunda e terceira repetição com o pavimento AGD, respectivamente.
67
Tabela 15 – Dados do primeiro ensaio com o pavimento permeável AGD
DATA Tempo (min)
ΔT (min)
T acum. (min)
ΔR5 (mm)
ΔI (mm)
I acum (mm)
i (mm/h)
26/07/2018 831 - 0.0 0.00 98.64
26/07/2018 94 11.0 11.0 0.00 15.082 15.08 82.24
26/07/2018 95 1.0 12.0 0.32 1.323 16.40 79.38
26/07/2018 96 1.0 13.0 0.64 1.00 17.40 60.16
26/07/2018 97 1.0 14.0 0.32 1.32 18.73 79.38
26/07/2018 98 1.0 15.0 0.64 1.00 19.73 60.16
26/07/2018 99 1.0 16.0 0.64 1.00 20.73 60.16
26/07/2018 100 1.0 17.0 0.64 1.00 21.73 60.16
26/07/2018 101 1.0 18.0 0.64 1.00 22.74 60.16
26/07/2018 103 2.0 20.0 0.96 2.33 25.06 69.77
26/07/2018 105 2.0 22.0 1.28 2.01 27.07 60.16
26/07/2018 107 2.0 24.0 1.60 1.69 28.75 50.55
26/07/2018 109 2.0 26.0 1.92 1.36 30.12 40.94
26/07/2018 111 2.0 28.0 1.60 1.69 31.80 50.55
26/07/2018 113 2.0 30.0 1.92 1.36 33.17 40.94
26/07/2018 115 2.0 32.0 1.60 1.69 34.85 50.55
26/07/2018 117 2.0 34.0 1.92 1.36 36.22 40.94
26/07/2018 122 5.0 39.0 1.60 6.62 42.83 79.38
26/07/2018 127 5.0 44.0 5.77 2.45 45.28 29.41
26/07/2018 132 5.0 49.0 4.80 3.41 48.69 40.94
26/07/2018 137 5.0 54.0 4.80 3.41 52.11 40.94
26/07/2018 142 5.0 59.0 5.13 3.09 55.20 37.10
26/07/2018 147 5.0 64.0 4.48 3.73 58.93 44.78
26/07/2018 152 5.0 69.0 5.13 3.09 62.02 37.10
26/07/2018 157 5.0 74.0 5.45 2.77 64.79 33.25
¹ Momento em que surge uma lâmina d’água sobre o pavimento, onde é
considerado o início do escoamento superficial. Neste ensaio específico
houve um problema no início da chuva o que elevou o tempo de surgimento da
lâmina d’água.
² Intensidade de chuva média do ensaio multiplicada pelo intervalo de tempo
(ΔT), menos a retenção superficial formada sobre o pavimento (3,0 mm) e a
primeira leitura de escoamento superficial na Caixa Pluviômetra.
³ Intensidade de chuva média do ensaio multiplicada pelo intervalo de tempo
(ΔT) menos a leitura de escoamento superficial na Caixa Pluviômetra. Esta
fórmula foi usada para as demais linhas da coluna.
4 Intensidade de chuva média do ensaio.
5 Leitura de Runoff obtida nos ensaios.
68
Tabela 16 - Dados do segundo ensaio com o pavimento permeável AGD
DATA Tempo (min)
ΔT (min)
T acum. (min)
ΔR5 (mm)
ΔI (mm)
I acum (mm)
i (mm/h)
02/08/2018 46.01 - 0.0 0.00 1004
02/08/2018 56.0 10.0 10.0 0.00 13.672 13.67 82.00
02/08/2018 57.0 1.0 11.0 0.32 1.353 15.01 80.78
02/08/2018 58.0 1.0 12.0 0.32 1.35 16.36 80.78
02/08/2018 59.0 1.0 13.0 0.64 1.03 17.39 61.56
02/08/2018 60.0 1.0 14.0 0.96 0.71 18.09 42.34
02/08/2018 61.0 1.0 15.0 0.64 1.03 19.12 61.56
02/08/2018 62.0 1.0 16.0 1.28 0.39 19.50 23.12
02/08/2018 63.0 1.0 17.0 0.96 0.71 20.21 42.34
02/08/2018 65.0 2.0 19.0 2.24 1.09 21.30 32.73
02/08/2018 67.0 2.0 21.0 1.92 1.41 22.71 42.34
02/08/2018 69.0 2.0 23.0 2.24 1.09 23.80 32.73
02/08/2018 71.0 2.0 25.0 2.24 1.09 24.89 32.73
02/08/2018 73.0 2.0 27.0 2.56 0.77 25.66 23.12
02/08/2018 75.0 2.0 29.0 2.24 1.09 26.75 32.73
02/08/2018 77.0 2.0 31.0 2.24 1.09 27.85 32.73
02/08/2018 79.0 2.0 33.0 2.24 1.09 28.94 32.73
02/08/2018 84.0 5.0 38.0 5.45 2.89 31.82 34.65
02/08/2018 89.0 5.0 43.0 5.77 2.57 34.39 30.81
02/08/2018 94.0 5.0 48.0 5.77 2.57 36.96 30.81
02/08/2018 99.0 5.0 53.0 5.77 2.57 39.53 30.81
02/08/2018 104.0 5.0 58.0 5.77 2.57 42.09 30.81
02/08/2018 109.0 5.0 63.0 5.77 2.57 44.66 30.81
02/08/2018 114.0 5.0 68.0 6.09 2.25 46.91 26.96
02/08/2018 119.0 5.0 73.0 5.77 2.57 49.48 30.81
¹ Momento em que surge uma lâmina d’água sobre o pavimento, onde é
considerado o início do escoamento superficial.
² Intensidade de chuva média do ensaio multiplicada pelo intervalo de tempo
(ΔT), menos a retenção superficial formada sobre o pavimento (3,0 mm) e a
primeira leitura de escoamento superficial na Caixa Pluviômetra.
³ Intensidade de chuva média do ensaio multiplicada pelo intervalo de tempo
(ΔT) menos a leitura de escoamento superficial na Caixa Pluviômetra. Esta
fórmula foi usada para as demais linhas da coluna.
4 Intensidade de chuva média do ensaio.
5 Leitura de Runoff obtida nos ensaios.
69
A definição dos coeficientes do modelo de Kostiakov, 𝐶1 e 𝐶2, seguiu a metodologia
apresentada no item 4.2.2, ou seja, o ajuste foi realizado a partir dos dados medidos das taxas
de infiltração. Aplicando técnicas de regressão aos dados (i e T, localizado na oitava e quarta
colunas da Tabela 15 e Tabela 16), a equação de Kostiakov foi otimizada a partir da Equação
5, originando a equação 10. Foi feito um único ajuste, considerando todas as repetições
juntamente.
𝑖 = 168,0 × 𝑇−0,405 Eq. 11
em que i é dado em mm/h e T em minutos
O gráfico da Figura 51 apresenta os dados experimentais medidos e a curva ajustada
para o modelo de Kostiakov para o pavimento montado com a placa AGD.
Como é possível observar no gráfico da Figura 51, a curva de infiltração pelo modelo
de Kostiakov teve baixa correlação com os dados experimentais medidos, com R² = 0,434.
Essa baixa correlação entre a curva ajustada e os dados experimentais pode ter sido
ocasionada pela variação temporal da chuva simulada, que não pode ser caracterizada,
somente sendo feito uma medição antes e depois do experimento.
Porém, perceberam-se durante os ensaios algumas variações na produção de chuva
pelo simulador, ora visualmente, ora pelo som da chuva ao atingir o pavimento. Segundo
Liberato (2015), essa baixa correlação pode estar associado a uma instabilidade que é natural
do processo de infiltração em meios porosos heterogêneos, onde a camada superior
(pavimento) tem menor permeabilidade que a camada inferior (subleito de drenagem).
Foram feitos ajustes para o modelo de Kostiakov considerando cada ensaio
separadamente, os gráficos e curva de infiltração estão no Apêndice B, e os coeficientes de
determinação (R²) foram 0,626 e 0,508 para o primeiro e segundo ensaio, respectivamente. Os
gráficos destes ensaios indicaram que os coeficientes de determinação (R²) foram todos
superiores aos do gráfico da Figura 51.
Apesar da baixa correlação dos dados com a curva, a análise dos dados obtidos nos
ensaios mostra que os pavimentos permeáveis são eficientes para retardar o pico de cheio de
chuvas intensas, auxiliando o sistema de drenagem convencional.
70
Figura 51 – Dados de infiltração medidos no primeiro, segundo e terceiro ensaio, bem como a curva
ajustada para o modelo de Kostiakov para o pavimento permeável AGD (Vidal, 2014).
71
ENSAIO DE PERMEABILIDADE DA PLACA 5.3
O ensaio de permeabilidade da placa AGD – 100% de resíduo de demolição (Vidal,
2014) foi realizado no dia 19.07.2018 no CESA/UFRJ. O ensaio foi realizado conforme
descrito no item 4.2.3, seguindo as orientações da ABNT NBR 16416/2015.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Figura 52 – Etapas do ensaio do coeficiente de permeabilidade
Para a execução do ensaio do coeficiente de permeabilidade, conforme figura 52,
inicialmente é verificada a condição da placa e feita uma limpeza para retirada de impurezas,
figura 52(a), da placa AGD – 100% de resíduo de demolição havia 4 placas inteiras que
mediam 44,5 cm x 44,5 cm com 5,0 cm de altura e outras 8 partes que tinham 5 cm de altura,
porém, estavam cortadas pela metade. Portanto para a realização do ensaio foi escolhido a
melhor placa no que tange a avaliação visual.
Na etapa seguinte, é colocada sob a placa o anel de infiltração, fabricado em aço, ele é
vedado com auxílio de massa de calafetar, figura 52(b). Terminada a etapa de vedação do
anel, a placa é colocada sobre o balde com o auxílio de um espaçador, figura 52(d). Com o
72
esquema montado é feito a molhagem da placa, figura 52(e), tendo a massa de água, que será
utilizada no ensaio, sido separada em um balde a parte.
Na última etapa, figura 52(f), verte-se a massa de água, de maneira cuidadosa e
constante, para que o nível de água fique sempre entre as linhas de 10 mm e 15 mm, que estão
marcadas no anel de infiltração. Durante essa parte do processo foram feitas duas medições
com cronômetros para coleta dos dados necessários para o cálculo do coeficiente de
permeabilidade que seria feito posteriormente.
O anel de infiltração media 305 mm de diâmetro e 50 mm de altura, dimensões estas
que atendem aos requisitos descritos no Anexo A da norma ABNT NBR 16416/2015.
O ensaio foi realizado conforme a metodologia descrita no item 4.2.3, seguindo as
orientações da ABNT NBR 16416/2015. Para a placa foram feitos dois ensaios para melhor
calibração dos resultados, em cada ensaio foram tomadas medidas de dois cronômetros para
melhor segurança dos dados. E os resultados foram os mostrados na tabela 18.
Tabela 17 – Resultado dos ensaios de coeficiente de permeabilidade
Placa de pavimento permeável AGD (Vidal, 2014)
Medidas da Placa 44,5 x 44,5 x 5,0 cm
Tempo (segundos) - Tentativa 1 21,007 s 21,037 s
Tempo (segundos) - Tentativa 2 21,037 s 22,000 s
Tempo médio 21,2703 s
Coeficiente de permeabilidade 11,97 x 10-3 m/s
Após a realização dos ensaios e tomada de dados foi aplicado a equação 9 para o
cálculo do Coeficiente de Permeabilidade. De acordo com a Tabela 10 que está no item 4.1.9,
o coeficiente de permeabilidade de placas de concreto permeável deve ser superior a 10-3
m/s,
logo é possível analisar que a placa AGD – 100% de resíduo de demolição atende aos
requisitos da norma ABNT NBR 16416/2015, tendo Coeficiente de permeabilidade maior que
o estipulado.
73
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com o objetivo de analisar hidraulicamente a placa de concreto permeável reciclado,
este trabalho buscou avaliar a capacidade de infiltração do pavimento e a permeabilidade da
placa que o reveste.
Como observado introdução, o problema de impermeabilização das superfícies com o
aumento das aglomerações urbanas causou uma mudança no balanço hídrico, fazendo com
que o escoamento superficial aumentasse muito e sobrecarregasse as estruturas convencionais
de drenagem gerando prejuízos de todo o tipo, portanto estruturas alternativas, tem se
mostrado boas opções para mitigar esses danos devido a sua capacidade de aumentar a
infiltração dos terrenos, aliviando as estruturas convencionais.
No Brasil a evolução da drenagem urbana se deu de maneira lenta, sendo projetada por
muito tempo segundo uma visão ultrapassada, que só visava captar a água e direcioná-la a
jusante. Porém com o advento de técnicas compensatórias no leque de soluções possíveis para
a drenagem urbana, o Brasil tem feito uma transição para uma abordagem mais sustentável,
onde já se pensa em soluções de drenagem na fonte, como os pavimentos permeáveis.
Quanto aos pavimentos permeáveis, foi possível perceber que existe uma gama de
possibilidades de materiais e tipologias para revestimento, podendo ser aplicado em diversos
sistemas de infiltração diferentes, se mostrando uma técnica compensatória bastante versátil e
que com a norma, que veio para estabelecer requisitos e métodos, ela pode se tornar mais
popular e acessível.
Com base nos resultados apresentados e discutidos, pode-se concluir que as placas
atendem aos requisitos mínimos de permeabilidade, tendo coeficientes superiores ao definido
em norma.
Foi possível verificar, de acordo com Vidal (2014), que a placa atende a requisitos
mecânicos como resistência flexão, e aos requisitos de inspeção visual, sendo homogêneas,
sem rebarbas e imperfeições nas bordas, porém do ponto de vista funcional ele não se mostra
muito adequada, pois apresenta desníveis grandes, podendo ser desconfortável ao andar se
forem instalados em calçadas ou estacionamentos.
Cabe ressaltar que para um melhor desempenho do pavimento, seja em termos
hidráulicos ou em termos mecânicos, todo o pavimento deve obedecer aos requisitos da
norma, que determina parâmetros não só para as placas, mas para as camadas de base, sub-
74
base e camada de assentamento. Isso se faz necessário para que o pavimento resista aos
esforços solicitantes e ainda assim permita a infiltração de água.
O simulador de chuva, que é parte fundamental dos ensaios de infiltração, apresentou
ao longo dos ensaios problemas com vazamentos, que foram solucionados à medida que
surgiam, e, apesar de pequenos, esses vazamentos podem entrar como contribuição no
pavimento e não são possíveis de ser mensurados. Portanto, cabe enfatizar que a manutenção
deste equipamento é de suma importância para futuras pesquisas.
Em relação à caixa pluviômetra, ela se mostrou muito útil para o ensaio de infiltração,
tendo os itens necessários para se coletar os dados de infiltração e escoamento superficial.
Entretanto, a precisão dos dados coletados é de suma importância para a construção da curva
de infiltração, logo o aparato que auxilia a medição no tubo piezométrico deve ser melhorado
para facilitar a leitura, e se possível trocado por sensores que tornariam a coleta dos dados
mais fácil, e os dados com menos incerteza.
Como recomendações para pesquisas futuras, cita-se que os ensaios com a caixa
pluviômetra devem continuar, porém testando novos pavimentos e outras intensidades de
chuva. Em relação às placas de concreto reciclado, novos trabalhos poderiam ser
desenvolvidos no sentido de adequá-las a maiores condições de conforto em sua utilização.
Também há a possibilidade de ser realizado um estudo para a massa especifica das placas,
conforme as orientações que constam na norma ABNT NBR 16416/2015. Outras pesquisas
poderiam produzir uma metodologia para o dimensionamento hidráulico das camadas de base
e sub-base e compará-la com a metodologia que consta no anexo B da norma ABNT NBR
16416/2015.
75
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Engenharia Urbana, 2014.
79
APÊNDICE A – Folhas de campo dos ensaios experimentais
A folha de campo utilizada nos ensaios experimentais foi sendo aperfeiçoado de
acordo com as necessidades que iam surgindo ao longo do trabalho, vale ressaltar que essa
folha de campo que já é fruto de outros trabalhos realizados. A última versão desta contempla
as seguintes informações:
1) Informações Gerais: local e data de realização do experimento, temperatura
observada durante o ensaio, e o número de dias anteriores sem chuva.
2) Determinação da precipitação: volumes de água obtidos antes e após o experimento
na calibração do simulador de chuva.
3) Horário de início da chuva, momento em que surge a lâmina d’água sob o
pavimento, hora em que a água começa a sair dos tubos, hora em que chega à caixa
pluviômetra e hora do fim da chuva.
4) Anotação da cota inicial que está marcada na régua acoplada ao tubo piezométrico.
5) Medições na caixa pluviômetra: A partir do início até o término da chuva, onde são
verificadas, a cada intervalo de tempo definido na pesquisa, a cota na régua.
A seguir, são apresentadas as folhas de campo com as medições realizadas em cada
ensaio experimental. E logo após será apresentada a tabela confeccionado com os dados de
campo que
80
Primeiro Ensaio
Local: Centro Experimental de Saneamento Ambiental - CESA/UFRJ
Data: 26/07/2018
Horário de início das atividades: Temperatura Média (ºC):
Horário de fim das atividades: Nº de dias anteriores sem chuva:
1.1. Precipitação antes da realização do experimento (Hora - 09: 22 )
Volume da placa azul 1: Litros
Volume da placa azul 2: Litros P1 = 101.7 mm/h
Volume total: Litros
P1 (mm/h) = [ Volume total (Litros) / Área de coleta (=1,8 m² ) ] / Tempo (0,1 h=6min)
1.2. Precipitação após a realização do experimento (Hora - 12: 20 )
Volume da placa azul 1: Litros
Volume da placa azul 2: Litros P2 = 95.6 mm/h
Volume total: Litros
P2 (mm/h) = [ Volume total (Litros) / Área de coleta (=1,8 m² ) ] / Tempo (0,1 h=6min)
1.3. Precipitação Média: P = ( P1 + P2 ) / 2 P = 98.6 mm/h
2.1. Controle dos tempos e horário Relógio
(HH:MM)
Hora do inicio da chuva sobre o pavimento (Hi): 09:37
11:00
11:04
Hora em que o deflúvio do telhado chega na CP (Hc): 11:09
Tempo de demora do inicio do escoamento até chegada na CP (Tr): -
Hora do fim da chuva sobre o pavimento (Hf): 12:14
Tempo de duração da chuva (Td): -
2.2. Caixa Pluviômetra Leitura inicial da cota na Caixa Grande (cm):
01:32
00:05
02:37
02:37
18
Hora em que começa a sair água dos tubos (Ht): 01:27
1) Determinação da Precipitação Média do Ensaio
10.0
8.3
18.3
8.5
8.7
17.2
2) Experimento
Cronômetro
(HH:MM)
00:00
Hora que surge lâmina d´água (Hl) 01:23
Participantes: Lucas Pessanha, Leonardo, Thomas; Luiz Felipe.
Folha de Campo - Ensaios no módulo de Pavimentos Permeáveis
09:00 21ºC
12:30 1
81
2.4. Medições
t Hora Lcg (cm) t Hora Lcg (cm) t Hora Lcg (cm)
0 11:10 18.0 48 96
1 11:11 18.0 49 97
2 11:12 18.1 50 98
3 11:13 18.3 51 99
4 11:14 18.4 52 100
5 11:15 18.6 53 101
6 11:16 18.8 54 102
7 11:17 19.0 55 103
8 11:18 19.2 56 104
9 11:20 19.5 57 105
10 11:22 19.9 58 106
11 11:24 20.4 59 107
12 11:26 21.0 60 108
13 11:28 21.5 61 109
14 11:30 22.1 62 110
15 11:32 22.6 63 111
16 11:34 23.2 64 112
17 11:39 23.7 65 113
18 11:44 25.5 66 114
19 11:49 27.0 67 115
20 11:54 28.5 68 116
21 11:59 30.1 69 117
22 12:04 31.5 70 118
23 12:09 33.1 71 119
24 12:14 34.8 72 120
25 73 121
26 74 122
82
Tabela 18 – Tabela com a síntese dos dados coletados no campo no primeiro ensaio do pavimento
permeável AGD
DATA Tempo (min)
Nível RESERV.
(mm)
PRECIPITAÇÃO RESERVATÓRIO Runoff total
(mm) Taxa de Precipitação (mm/h)
DIF. Nível Runoff (l)
26/07/2018 0 180 97.4 0 0.00 0.00
26/07/2018 83 180 97.4 0 0.00 0.00
26/07/2018 94 180 97.4 0 0.00 0.00
26/07/2018 95 181 97.4 1 0.54 0.32
26/07/2018 96 183 97.4 2 1.08 0.64
26/07/2018 97 184 97.4 1 0.54 0.32
26/07/2018 98 186 97.4 2 1.08 0.64
26/07/2018 99 188 97.4 2 1.08 0.64
26/07/2018 100 190 97.4 2 1.08 0.64
26/07/2018 101 192 97.4 2 1.08 0.64
26/07/2018 103 195 97.4 3 1.63 0.96
26/07/2018 105 199 97.4 4 2.17 1.28
26/07/2018 107 204 97.4 5 2.71 1.60
26/07/2018 109 210 97.4 6 3.25 1.92
26/07/2018 111 215 97.4 5 2.71 1.60
26/07/2018 113 221 97.4 6 3.25 1.92
26/07/2018 115 226 97.4 5 2.71 1.60
26/07/2018 117 232 97.4 6 3.25 1.92
26/07/2018 122 237 97.4 5 2.71 1.60
26/07/2018 127 255 97.4 18 9.76 5.77
26/07/2018 132 270 97.4 15 8.13 4.80
26/07/2018 137 285 97.4 15 8.13 4.80
26/07/2018 142 301 97.4 16 8.67 5.13
26/07/2018 147 315 97.4 14 7.59 4.48
26/07/2018 152 331 97.4 16 8.67 5.13
26/07/2018 157 348 97.4 17 9.21 5.45
83
Segundo Ensaio
Local: Centro Experimental de Saneamento Ambiental - CESA/UFRJ
Data: 02/08/2018
Horário de início das atividades: Temperatura Média (ºC):
Horário de fim das atividades: Nº de dias anteriores sem chuva:
1.1. Precipitação antes da realização do experimento (Hora - 09: 22 )
Volume da placa azul 1: Litros
Volume da placa azul 2: Litros P1 = 99.7 mm/h
Volume total: Litros
P1 (mm/h) = [ Volume total (Litros) / Área de coleta (=1,8 m² ) ] / Tempo (0,1 h=6min)
1.2. Precipitação após a realização do experimento (Hora - 12: 20 )
Volume da placa azul 1: Litros
Volume da placa azul 2: Litros P2 = 100.3 mm/h
Volume total: Litros
P2 (mm/h) = [ Volume total (Litros) / Área de coleta (=1,8 m² ) ] / Tempo (0,1 h=6min)
1.3. Precipitação Média: P = ( P1 + P2 ) / 2 P = 100.0 mm/h
2.1. Controle dos tempos e horário Relógio
(HH:MM)
Hora do inicio da chuva sobre o pavimento (Hi): 09:53
10:39
10:43
Hora em que o deflúvio do telhado chega na CP (Hc): 10:47
Tempo de demora do inicio do escoamento até chegada na CP (Tr): -
Hora do fim da chuva sobre o pavimento (Hf): 11:52
Tempo de duração da chuva (Td): -
2.2. Caixa Pluviômetra Leitura inicial da cota na Caixa Grande (cm):
Participantes: Lucas Pessanha, Thomas; Luiz Felipe.
Folha de Campo - Ensaios no módulo de Pavimentos Permeáveis
09:00 20ºC
12:30 0
Hora em que começa a sair água dos tubos (Ht): 00:50
1) Determinação da Precipitação Média do Ensaio
9.3
8.7
18.0
9.6
8.5
18.1
2) Experimento
Cronômetro
(HH:MM)
00:00
Hora que surge lâmina d´água (Hl) 00:46
00:54
00:04
01:59
01:59
16.2
84
2.4. Medições
t Hora Lcg (cm) t Hora Lcg (cm) t Hora Lcg (cm)
0 10:48 16.2 48 96
1 10:49 16.2 49 97
2 10:50 16.3 50 98
3 10:51 16.4 51 99
4 10:52 16.6 52 100
5 10:53 16.9 53 101
6 10:54 17.1 54 102
7 10:55 17.5 55 103
8 10:56 17.8 56 104
9 10:58 18.5 57 105
10 11:00 19.1 58 106
11 11:02 19.8 59 107
12 11:04 20.5 60 108
13 11:06 21.3 61 109
14 11:08 22.0 62 110
15 11:10 22.7 63 111
16 11:12 23.4 64 112
17 11:17 25.1 65 113
18 11:22 26.9 66 114
19 11:27 28.7 67 115
20 11:32 30.5 68 116
21 11:37 32.3 69 117
22 11:42 34.1 70 118
23 11:47 36.0 71 119
24 11:52 37.8 72 120
25 73 121
26 74 122
85
Tabela 19 - Tabela com a síntese dos dados coletados no campo no segundo ensaio do pavimento
permeável AGD
DATA Tempo (min)
Nível RESERV.
(mm)
PRECIPITAÇÃO RESERVATÓRIO Runoff total
(mm) Taxa de Precipitação (mm/h)
DIF. Nível Runoff (l)
02/08/2018 0 162 100.0 0 0.00 0.00
02/08/2018 46 162 100.0 0 0.00 0.00
02/08/2018 56 162 100.0 0 0.00 0.00
02/08/2018 57 163 100.0 1 0.54 0.32
02/08/2018 58 164 100.0 1 0.54 0.32
02/08/2018 59 166 100.0 2 1.08 0.64
02/08/2018 60 169 100.0 3 1.63 0.96
02/08/2018 61 171 100.0 2 1.08 0.64
02/08/2018 62 175 100.0 4 2.17 1.28
02/08/2018 63 178 100.0 3 1.63 0.96
02/08/2018 65 185 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 67 191 100.0 6 3.25 1.92
02/08/2018 69 198 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 71 205 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 73 213 100.0 8 4.34 2.56
02/08/2018 75 220 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 77 227 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 79 234 100.0 7 3.79 2.24
02/08/2018 84 251 100.0 17 9.21 5.45
02/08/2018 89 269 100.0 18 9.76 5.77
02/08/2018 94 287 100.0 18 9.76 5.77
02/08/2018 99 305 100.0 18 9.76 5.77
02/08/2018 104 323 100.0 18 9.76 5.77
02/08/2018 109 341 100.0 18 9.76 5.77
02/08/2018 114 360 100.0 19 10.30 6.09
02/08/2018 119 378 100.0 18 9.76 5.77
86
APÊNDICE B – GRÁFICOS DE CADA ENSAIO
Primeiro ensaio – 26/07/2018
Figura 53 – Gráfico do primeiro ensaio (26/07/2018)
Equação da Curva de Infiltração
𝑖 = 191,0 × 𝑇−0,395 Eq. 11
em que i é dado em mm/h e T em minutos.
87
Segundo ensaio – 02/08/2018
Figura 54 – Gráfico do segundo ensaio (02/08/2018)
Equação da Curva de Infiltração
𝑖 = 156,9 × 𝑇−0,433 Eq. 12
em que i é dado em mm/h e T em minutos.
