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da Vinci , Curitiba, v. 3 , n. 1, p. 125-138, 2006 139139139139139

EDSON ANTONIO ALVES DA SILVA E CLÁUDIO MARCHAND KRÜGER

COMPARAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIALGERADO POR PAVIMENTOS PERMEÁVEIS EM

BLOCOS DE CONCRETO E ASFALTO POROSO

FERNANDO ALESSIEgresso - Engenharia Civil - UnicenP/Centro Universitário Positivo

[email protected]

PEDRO JÚNIOR KOKOTEgresso - Engenharia Civil - UnicenP/Centro Universitário Positivo

[email protected]

JÚLIO GOMESProfessor - Engenharia Civil - UnicenP/Centro Universitário Positivo

[email protected]

COMPARAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL GERADO POR PAVIMENTOS ...

da Vinci , Curitiba, v. 3 , n. 1, p. 139-156, 2006140140140140140

RESUMO

O processo de urbanização acelerada, ocorrido no Brasil no fim do século XX, produziuimpactos significativos sobre a qualidade de vida nas grandes cidades. As enchentes urbanas, uma dasconseqüências deste processo, têm sido um dos principais problemas enfrentados pelos planejadoresdo meio ambiente urbano. A drenagem urbana tem sido desenvolvida com o princípio de drenar aágua das precipitações o mais rápido possível para jusante. Este tipo de solução, encontrada peloPoder Público, geralmente transfere a inundação de um ponto para outro a jusante na bacia hidrográfica.A tendência atual na área de drenagem urbana é buscar novas tecnologias que visem ao acréscimo dainfiltração e ao retardo do escoamento. Um exemplo deste novo tipo de abordagem é o uso depavimentos permeáveis que são capazes de reduzir o volume do escoamento superficial em compa-ração aos pavimentos convencionais, privilegiando a infiltração e a retenção da água no subsolo.Neste contexto está inserido o presente trabalho, desenvolvido no sentido de avaliar o coeficiente deescoamento superficial gerado por dois tipos de pavimento permeável. O objetivo principal foi com-parar o escoamento superficial gerado por dois tipos de pavimento permeável: pavimento em blocosde concreto e pavimento em asfalto poroso. A partir dos resultados dos ensaios realizados, verificou-se que o desempenho dos dois pavimentos foi similar. Em valores médios, os coeficientes de escoa-mento superficial para o pavimento em blocos de concreto e o pavimento em asfalto poroso foramiguais a 0,37 e 0,35, respectivamente. Para o coeficiente C do método racional, os valores médiosobtidos foram de 0,58 e 0,59, respectivamente. Estes valores mostram um melhor desempenho deambos em relação ao pavimento convencional.

Palavras-chave: drenagem urbana, pavimentos permeáveis, pavimento em blocos de concre-to e pavimento em asfalto poroso.

ABSTRACT

The process of rapid urban growth, taken place in Brazil at the end of 20th Century, producedsignificant impacts on the life quality, mainly in the big cities. Urban floods, one of the consequencesof such process, have been one of the main problems faced by urban planners. The urban drainagehas been developed with the principle of draining the storm waters to downstream as fastest aspossible. Such kind of solution just transfers flooding from a point to another one, located downstreamin the watershed. The current trend in urban drainage is searching for new technologies, which canincrease the infiltration and the retention time. An example of this new approach is using permeablepavements that are capable of reducing the volume of the surface flow in comparison to theconventional pavements. In this context, the present work was developed to evaluate the coefficientof surface flow generated by two types of permeable pavements. The main objective was to comparethe surface flow generated by a concrete-block pavement and a porous asphalt pavement. Theexperiments showed that the performances of those two pavements were similar. In average values,the coefficients of surface flow for the concrete-block pavement and porous asphalt pavement were0,37 and 0,35, respectively. In addition, the estimated average values for the Rational Method coefficientC were 0,58 and 0,59, respectively. It concluded that both pavements showed a better performance incomparison to the conventional pavement.

Key words: urban drainage, permeable pavement, concrete-block pavement, porousasphalt pavement


FERNANDO ALESSI, PEDRO JÚNIOR KOKOT E JÚLIO GOMES

COMPARAÇÃO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL GERADO PORPAVIMENTOS PERMEÁVEIS EM BLOCOS DE

CONCRETO E ASFALTO POROSOFERNANDO ALESSI / PEDRO JÚNIOR KOKOT / JÚLIO GOMES

1 INTRODUÇÃO

O processo de urbanização acelerado, ocorrido no Brasil no fim do século XX, produ-ziu impactos significativos sobre a qualidade de vida nas grandes metrópoles. As enchentesurbanas, uma das conseqüências deste processo, têm sido um dos principais problemas enfren-tados pelos planejadores do meio ambiente urbano.

Com o crescimento acelerado das grandes cidades, houve um aumento significativo nosníveis de inundações. Como causas desta elevação dos níveis de inundações, pode-se citar oinadequado planejamento e projeto de drenagem e o aumento da ocupação urbana, com conse-qüente aumento de áreas impermeáveis, representadas por telhados, passeios, ruas e estaciona-mentos e que alteram as características de quantidade e qualidade do ciclo hidrológico.

A drenagem urbana tem sido desenvolvida com o princípio de drenar a água das preci-pitações o mais rápido possível para jusante. Este tipo de solução, encontrada pelo Poder Públi-co, geralmente transfere a inundação de um ponto para outro a jusante na bacia hidrográfica,atuando sobre o efeito e não sobre as causas do aumento da vazão gerado pelo aumento dassuperfícies impermeáveis.

A tendência atual na área de drenagem urbana é buscar novas tecnologias que visem aoacréscimo da infiltração e ao retardo do escoamento. Um exemplo deste novo tipo de aborda-gem é o uso de pavimentos permeáveis que são capazes de reduzir o volume do escoamentosuperficial em comparação aos pavimentos convencionais, privilegiando a infiltração e a reten-ção da água no subsolo.

Neste contexto está inserido o objetivo deste trabalho, desenvolvido no sentido de ava-liar e comparar o escoamento superficial gerado por dois tipos de pavimento permeável: pavi-mento em blocos de concreto (paver) e pavimento em asfalto poroso.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O processo de urbanização acelerado, ocorrido depois da década de 60, gerou umapopulação urbana praticamente sem infra-estrutura, principalmente na década de 80, quando osinvestimentos foram reduzidos (TUCCI, 1995).

As enchentes nas cidades brasileiras, segundo Tucci (1997), são um processo geradoprincipalmente pela falta de disciplinamento da ocupação urbana. O custo do controle desseprocesso é muito alto quando o desenvolvimento já está implantado.



As enchentes em áreas urbanas são principalmente devidas a (TUCCI ,1998):a) urbanização: são as enchentes produzidas pela impermeabilização do solo e aumento da

capacidade do escoamento da drenagem através de condutos e canais;b) ocupação das áreas ribeirinhas: são as enchentes naturais que ocorrem em rios de médio

e grande porte. O rio extravasa do seu leito menor, ocupando a várzea (leito maior). Apopulação desavisada tende a ocupar esse leito devido à seqüência de anos com enchen-tes pequenas ou pelo reduzido custo dessas áreas, sofrendo prejuízos nos anos de en-chentes maiores;

c) devido a problemas localizados: são as enchentes devido à obstrução do escoamento ea projetos inadequados.

Os impactos sobre a população são causados, principalmente, pela ocupação inadequadado espaço urbano. Essas condições ocorrem, em geral, devido às seguintes ações (TUCCI, 1995):

a) como no Plano Diretor Urbano da quase totalidade das cidades brasileiras não existenenhuma restrição quanto ao loteamento de áreas de risco de inundação, a seqüência deanos sem enchentes é razão suficiente para que empresários loteiem áreas inadequadas;

b) invasão de áreas ribeirinhas, que pertencem ao Poder Público, pela população de baixarenda;

c) ocupação de áreas de médio risco que são atingidas com menor freqüência, mas que,quando o são, sofrem prejuízos significativos.

2.1 Impacto da Urbanização nas Cheias

O desenvolvimento acelerado e desordenado das cidades contribui para a evolução dosproblemas de inundações. A ocupação de áreas instáveis nas encostas e de áreas sujeitas a inunda-ções nos vales dos cursos de água, aliada à insuficiência do sistema de drenagem, à crescenteimpermeabilização do solo e ao assoreamento das bacias de amortecimento de cheias, contribuí-ram para o agravamento do problema (LIMA-QUEIROZ et al., 2003).

A ocupação urbana através de áreas impermeáveis, como telhados, passeios, ruas, estacio-namentos e outros, altera as características de volume e qualidade do ciclo hidrológico, trazendocomo resultados o aumento das enchentes urbanas e a degradação da qualidade das águas pluviais(ARAÚJO et al., 2000).

Tucci (1997) resume os principais impactos da urbanização sobre o ciclo hidrológico:a) aumento do escoamento superficial e da vazão máxima dos hidrogramas e antecipação

dos picos;b) redução da evapotranspiração e do escoamento subterrâneo e rebaixamento do lençol

freático;c) aumento da produção de material sólido;d) deterioração da qualidade das águas superficiais, principalmente no início das chuvas,

quando a drenagem de águas carreia material sólido e lava as superfícies urbanas.Com a impermeabilização do solo, o escoamento ocorre, principalmente, pelos condutos

e canais, reduzindo a infiltração e aumentando o volume que escoa pela superfície. Como a capa-cidade do escoamento nas sarjetas, nos condutos e nos canais é superior à das superfícies naturaise dos riachos, o escoamento superficial chega mais rápido à seção principal, provocando vazõesmaiores que as naturais (TUCCI e GENZ, 1995).



A Figura 1 apresenta, de formaesquemática, a diferença entre oshidrogramas de cheia em áreasurbanizadas e não-urbanizadas. Verifica-se, a partir da Figura 1, que oshidrogramas relativos às áreasurbanizadas apresentam maiores vazõesmáximas, menores tempos relativos àvazão máxima (tempos de pico) e me-nores tempos de duração.

2.2 Pavimentos Permeáveis

A tendência moderna na área de drenagem urbana é a busca da manutenção dascondições de pré-desenvolvimento, atuando-se na fonte da geração do escoamento super-ficial. Para tanto, devem ser utilizados dispositivos de acréscimo de infiltração e de aumen-to do retardo do escoamento. Um tipo de dispositivo utilizado com este fim é o pavimentopermeável, que é capaz de reduzir volumes de escoamento superficial e vazões de pico aníveis iguais ou até inferiores aos observados antes da urbanização (ARAÚJO et al., 2000).

O pavimento permeável, segundo Urbonas e Stahre (1993), citados por Acioli et al.(2003), é uma alternativa de dispositivo de infiltração onde o escoamento superficial é des-viado através de uma superfície permeável para dentro de um reservatório de pedras loca-lizado sob o pavimento. Dois exemplos de pavimentos permeáveis são: pavimentos embloco de concreto e pavimentos em asfalto poroso.

O escoamento, segundo descrito em Araújo et al. (2000), infiltra-se rapidamente nacapa ou revestimento poroso (espessura de 5 a 10 cm), passa por um filtro de agregados de1,25 cm de diâmetro e espessura de aproximadamente 2,5 cm e vai para uma câmara oureservatório de pedras mais profundo com agregados de 3,8 a 7,6 cm de diâmetro. A capade revestimento permeável somente age como um conduto rápido para o escoamento che-gar ao reservatório de pedras. Neste reservatório, o escoamento poderá então ser infiltradopara o subsolo ou ser coletado por tubos de drenagem e ser transportado para uma saída.Assim, a capacidade de armazenamento dos pavimentos porosos é determinada pela espes-sura do reservatório de pedras subterrâneo (mais o escoamento perdido por infiltraçãopara o subsolo).

O uso dos pavimentos permeáveis, em um contexto geral, pode proporcionar umaredução dos volumes escoados e um aumento do tempo de resposta da bacia para condi-ções similares ou até mesmo, dependendo das características do subsolo, condições melho-res que as de pré-desenvolvimento, desde que sejam utilizados racionalmente, respeitandoos seus limites físicos, e desde que sejam conservados periodicamente (trimestralmente)com uma manutenção preventiva, evitando assim o entupimento (ARAÚJO et al., 2000).

2.2.1 Pavimento em Blocos de Concreto

O pavimento em blocos de concreto é usualmente formado por duas camadas: a cama-da de rolamento (constituída pelos blocos) e a base. Ambas são fundamentais para o pavimento

Figura 1 - Comparação entre os hidrogramas de cheia em áreas urba-nizadas e não-urbanizadas (adaptado de TUCCI, 1995).



porque, sem a base, os blocos acabariam afundando no solo natural (subleito) e a base sem osblocos constitui pavimento de má qualidade de rolamento e de baixa durabilidade. A Figura 2apresenta um corte transversal de um pavimento em blocos de concreto. Destaca-se que a seçãotransversal apresentada na Figura 2 não contempla a estrutura descrita em ARAÚJO et al. (2000),especialmente na representação da câmara ou reservatório de pedras.

2.2.2 Pavimentos em Asfalto Poroso

Neste tipo de pavimento, a capacidade drenante da camada de rolamento é promovidaatravés da dosagem da mistura betuminosa. Com granulometria aberta e, portanto, permeá-vel, essa camada pode captar as águas superficiais e conduzi-las para fora da estrutura dopavimento até dispositivos de descarga. Para tanto, uma declividade adequada é imposta àcamada através da conformação da superfície da camada subjacente, de modo que a velocida-de da água seja compatível com a vazão exigida, bem como com a preservação da integridadeda camada (PORTO, 1999). A camada superior dos pavimentos porosos (asfalto ou concre-to) é construída de forma similar aos pavimentos convencionais, mas com a retirada da fraçãoda areia fina da mistura dos agregados do pavimento.

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Descrição do Simulador de Chuva

Estudos sobre o efeito das chuvas em atributos do solo são difíceis de serem realiza-dos com chuva natural, pois não se tem controle sobre a duração, intensidade, distribuição etipo de chuva. Uma alternativa que se apresenta é a utilização de simuladores de chuvas que

Figura 2 - Corte transversal de um pavimento em blocos de concreto (CARVALHO, 1998).



permitem controlar as características das mesmas e têm a vantagem de poderem ser utilizadosa qualquer tempo (SOUZA, 2004).

O simulador de chuvas utilizado nos ensaios de campo tem capacidade de gerar preci-pitações com intensidades variáveis sobre uma parcela alvo de 1 m2. O simulador é constitu-ído por uma armação retangular, apoiada sobre quatro pernas reguláveis para uma altura quevaria entre 1,5 a 2,5 metros sobre a superfície dos pavimentos. As quatro faces laterais daarmação são cobertas por plásticos para minimizar o efeito do vento sobre as gotas de chuva.Na base superior do simulador foi fixado um sistema de tubulações perfurado uniformemen-te para simular gotas de chuva e que é alimentado por duas entradas de água. A água é bom-beada por mangueiras a partir de um reservatório de 250 litros. A Figura 3 apresenta o simu-lador de chuva com o sistema duplo de alimentação, através das mangueiras bifurcadas, poronde a chuva é aplicada sobre o pavimento.

3.2 Estimativa da Vazão de Aplicação

A vazão de aplicação (Qapl) foi estimada a partir da variação de volume do reservatóriode entrada na unidade de tempo (Δt). A variação do volume foi obtida pelo produto da áreada seção transversal da caixa de água (Αc), usada como reservatório de entrada, pela variaçãodo nível de água na mesma (Δhe). Matematicamente, tem-se:

(1)

onde: Qapl = vazão aplicada sobre os pavimentos (m3/s);Ac = área em planta da caixa de água (m2);Δhe = variação de nível na caixa de água (m);Δt = intervalo de tempo entre as leituras (s).Considerando-se o uso de unidades mais simples de serem observadas nas medições

em campo, a Equação 1 pode ser reescrita como:

Figura 3 - Simulador de chuva. Vista geral.



(2)

onde: Qapl = vazão aplicada sobre os pavimentos (L/min);Ac = área em planta da caixa de água (cm2);Δh = variação de nível na caixa de água (cm);Δt = intervalo de tempo entre as leituras (min).A leitura da variação de nível na caixa de água (Δhe) foi feita através de uma régua

graduada com flutuador onde se observou o deslocamento da régua em relação a um suportefixado na caixa de água, como apresentado na Figura 4. A intensidade média de precipitação(i) foi estimada a partir de:

(3)

onde: Vapl = volume aplicado sobre o pavimento (L);A = área do pavimento (m2);tapl = tempo de aplicação (min);i = intensidade de precipitação (mm/h).

Figura 4 - Sistema de leituras para a estimativa da vazão de aplicação.



3.3 Estimativa do Estado Inicial da Umidade do Solo

A estimativa do estado inicial da umidade do solo foi feita, de modo indireto,pela leitura das tensões de água no solo em um tensiômetro desenvolvido a partir doapresentado em Faria e Costa (1987).

O tensiômetro é um instrumento que auxilia na medição do teor de umidade nosolo e da tensão de água no solo. As leituras do tensiômetro demonstram, indiretamen-te, o teor de água no solo e, diretamente, a tensão de água do solo. De modo simples,valores altos de tensão indicam solo seco, enquanto valores baixos indicam solo úmido(FARIA e COSTA, 1987).

O tensiômetro consiste em um tubo, geralmente de PVC, cheio de água, umacápsula de cerâmica porosa colada na base, rolha, cap para vedação da ponta superiordo tubo e um elemento sensível, indicador do vácuo existente dentro do aparelho. Oelemento sensível utilizado foi um vacuômetro metálico. A Figura 5 apresenta um de-talhe esquemático do tensiômetro com vacuômetro metálico.

O aparelho é instalado no solo, colocando-se a cápsula de cerâmica na profun-didade desejada, obtendo-se leituras de vácuo no sensor. Um detalhe do tensiômetro jáinstalado em um dos pavimentos é apresentado na Figura 6.

3.4 Implantação dos Pavimentos em Blocos de Concreto e Asfalto Poroso

Para comparar o escoamento superficial gerado foram construídos dois painéis de pavi-mentos, sendo que para a execução dos mesmos foram realizados previamente ensaios depermeabilidade, granulometria e compactação para determinar as espessuras das camadas desuporte dos pavimentos. Importante destacar que a diferença básica entre os pavimentos per-meáveis avaliados em relação aos pavimentos convencionais foi a execução da camada de rola-mento em blocos de concreto ou em asfalto poroso. Portanto, não houve nenhuma estruturaespecial, como, por exemplo, o reservatório de pedras, nas camadas de base, sub-base e subleito.

Figura 5 - Detalhe esquemático do tensiômetro com vacuômetrometálico (FARIA e COSTA, 1987).

Figura 6 - Detalhe do tensiômetro com vacuômetro metálicoinstalado no pavimento em blocos de concreto.



Figura 8 - Layout básico do pavimento em asfalto poroso.

3.4.1 Pavimento em blocos de concreto

O pavimento em blocos de concreto (paver) foi construído de modo que os blocosficassem confinados lateralmente. A escavação compreendeu uma área de 1,00 m x 1,00 m comprofundidade de 80 cm, sendo o pavimento composto pelas seguintes camadas:

a) subleito: o solo natural foi regularizado e compactado, depois de classificado de acor-do com a sua capacidade de suporte e a sua estabilidade ante a ação da umidade.Assim sendo, foi necessário coletar amostras do material e ensaiá-las em laboratóriopara que fossem conhecidas as suas características e, principalmente, o seu índice desuporte;

b) sub-base: constituída em saibro, a espessura da sub-base foi de 30 cm, definida emfunção da qualidade do solo natural sobre o qual foi apoiada;

c) base: foi formada por 20 cm de brita graduadasolta, fina e limpa, sendo que, após o seuespalhamento e nivelamento, esta camada foiregularizada e compactada, antes de se colocaro material para assentamento dos blocos;

d) revestimento: executado em blocos de con-creto. Como o estudo destinou-se a uma áreade estacionamento foram utilizados blocos deconcreto com espessura igual a 6 cm.

A Figura 7 apresenta o layout básico dopavimento de bloco de concreto (tipo paver) im-plantado. A Figura 7 apresenta ainda o quadrode madeira usado para delimitar o pavimento e oorifício usado para a coleta do volume escoadosuperficialmente sobre o pavimento.

3.4.2 Pavimento em asfalto poroso

Este pavimento foi constituído por uma camada de rolamento contínua de concreto asfálticopré-misturado a frio (PMF), definido como mistura de agregado e asfalto em que o agregado é

empregado sem prévio aquecimento, ou seja, àtemperatura ambiente e sem qualquer tipo dejunta. Para execução da massa, estabeleceu-sepreviamente o traço de acordo com ensaiogranulométrico. A homogeneização da emulsão,brita e pó-de-pedra foi feita em betoneira.

Para realização dos ensaios em campo, opavimento foi dimensionado de acordo comos resultados do ensaio de compactação e suasetapas construtivas e de dimensionamento sãodescritas a seguir:

Figura 7 - Layout básico do pavimento em blocos de concreto.



a) subleito: constituído em solo natural com espessura de 30 cm, foi regularizado ecompactado, depois de classificado de acordo com sua capacidade de suporte e a suaestabilidade ante a ação da umidade. Assim sendo, foi necessário coletar amostras domaterial e ensaiá-los em laboratório para que fossem conhecidas todas as suas carac-terísticas e, principalmente, seu índice de suporte;

b) sub-base: constituída em saibro, a espessura da sub-base foi de 20 cm, definida emfunção da qualidade do solo natural sobre o qual foi apoiada;

c) base: constituída por 10 cm de brita graduada solta, fina e limpa, sendo que após o seuespalhamento e nivelamento, esta camada foi compactada antes de se colocar o mate-rial para imprimação;

d) revestimento: executado em concreto pré-misturado a frio (PMF) com espessura de 6cm, com faixa aberta e traço definido mediante a análise granulométrica dos ensaios.

A Figura 8 apresenta o layout básico do pavimento em asfalto poroso e o detalhe dotensiômetro utilizado na estimativa da umidade inicial do solo.

3.5 Sistemática de ensaio e coleta de dados

O procedimento dos ensaios em cada pavimento consistiu basicamente de:- colocação e nivelamento do simulador de chuva sobre o pavimento a ser ensaiado;- aplicação de chuva artificial, através do simulador de chuva, sobre o pavimento ensai-

ado;- anotação das variações de nível na caixa de água, responsável por fornecer a vazão de

entrada (ou de aplicação) sobre o pavimento;- anotação das variações de nível no recipiente colocado a jusante do pavimento ensaia-

do, responsável por permitir a estimativa do escoamento superficial gerado pelo pavi-mento.

Posteriormente aos ensaios, houve uma etapa de processamento dos dados coletadosque consistiu basicamente em:

- cálculo da vazão de aplicação (Qapl) e da intensidade de chuva simulada;- cálculo da vazão superficial (Qsup) gerada pelos pavimentos;- cálculo da relação entre o volume escoado superficialmente (Vsup) e o volume total

aplicado (Vapl);- cálculo do coeficiente C do método racional.Para o cálculo da vazão aplicada (Qapl) e da intensidade de precipitação (i) foram utiliza-

das as Equações 2 e 3, respectivamente. A vazão superficial (Qsup) foi calculada em função davariação de nível observada no recipiente coletor, área do recipiente coletor e intervalo de tem-po entre leituras consecutivas, como apresentado na Equação 4 a seguir.

(4)

onde: Qsup = vazão superficial (L/min);Acol = área do recipiente coletor (cm2);Δhs = variação de nível no recipiente coletor (cm);Δt = intervalo de tempo entre as leituras (min).



onde: Qmáx = vazão máxima (L/min);C = coeficiente do método racional (adimensional);i = intensidade média de precipitação (mm/h);A = área do pavimento (m2).

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1 Ensaios no Pavimento em Blocos de Concreto

Foram efetuadas 7 (sete) simulações de chuva de projeto sobre a parcela de pavimentoem blocos de concreto. O resumo dos resultados das simulações pode ser observado na

O dispositivo utilizado para a leitura de variação dos níveis no recipiente coletor(Δhs) é similar ao utilizado para as leituras dos níveis na caixa de água (reservatório deentrada), ou seja, utilizou-se uma régua graduada com flutuador e observou-se a varia-ção da mesma em relação a um suporte fixado no recipiente coletor.

Para o cálculo do coeficiente de escoamento, expresso pela relação Vsup/Vapl,utilizou-se a Equação 5, apresentada a seguir, uma vez que o intervalo de tempo entreas leituras (Δt) é o mesmo para as vazões de entrada e saída do sistema (pavimento).

(5)

Finalmente, para o cálculo do coeficiente C do método racional, utilizou-se aprópria expressão que define o método, ou seja:

(6)

onde: Qmáx = vazão máxima (m3/s);C = coeficiente do método racional (adimensional);i = intensidade média de precipitação (mm/h);A = área da bacia (km2).A Equação 7, obtida a partir da Equação 6, pode ser utilizada para a estimativa

do coeficiente C, como apresentado a seguir:

(7)

Em função das unidades usadas para representar Qmáx , i e A, a Equação 7 foireescrita como:

(8)



Tabela 1 - Resumo dos resultados dos ensaios no pavimento em blocos de concreto.

Como exemplo de resultado, a Figura 9 apresenta o hidrograma de escoamentosuperficial observado no teste 01 do pavimento em bloco de concreto. Verifica-se, a partirda Figura 9, que houve flutuações na vazão aplicada sobre o pavimento, o que pode justifi-car algumas flutuações no hidrograma de escoamento superficial.

4.2 Ensaios no Pavimento em Asfalto Poroso

Foram também efetuadas 7 (sete) simulações de chuva de projeto sobre a parcela depavimento em asfalto poroso. O resumo dos resultados das simulações pode ser observadona Tabela 2. Verifica-se, a partir dos dados apresentados na Tabela 2, que a relação Vsup/Vaplvariou entre 0,21 e 0,54, apresentando um valor médio de 0,35. Já o coeficiente C do Méto-do racional variou entre 0,47 e 0,72, com valor médio de 0,59.

Figura 9 - Pavimento em blocos de concreto. Escoamento superficial observado no teste 01.

Tabela 1. Verifica-se, a partir dos dados apresentados na Tabela 1, que a relação Vsup/Vaplvariou entre 0,17 e 0,47, apresentando um valor médio de 0,37. Já o coeficiente C do Métodoracional variou entre 0,45 e 0,73, com valor médio de 0,58.



Tabela 2 - Resumo dos resultados dos ensaios no pavimento em asfalto poroso.

Como exemplo de resultado, a Figura 10 apresenta o hidrograma de escoamento su-perficial observado no teste 01 do pavimento em asfalto poroso. Novamente verificam-se, apartir da Figura 10, flutuações na vazão aplicada sobre o pavimento e que podem justificaralgumas flutuações no hidrograma de escoamento superficial.

Figura 10 - Pavimento em asfalto poroso. Escoamento superficial observado no teste 01.

4.3 Análise Teórica da Redução dos Diâmetros da Rede de Drenagem

A partir dos resultados obtidos através das simulações de chuva sobre os pavimentosem blocos de concreto e em asfalto poroso, procurou-se analisar, de modo teórico, a reduçãodos diâmetros da rede de drenagem na utilização dos referidos pavimentos em comparaçãocom o pavimento convencional em concreto betuminoso usinado à quente (CBUQ). A análise foifeita a partir da comparação dos valores do coeficiente C do método racional, como descrito a seguir.

Para a caracterização do escoamento superficial gerado pelo pavimento convencional, utili-zou-se um valor de coeficiente C igual a 0,95, obtido de Araújo et al. (2000). Para os pavimentos emblocos de concreto e em asfalto poroso foram adotados os valores médios de C iguais a 0,58 e 0,59,respectivamente, resultantes dos ensaios.

A análise teórica teve por base a Equação de Manning, particularizada para o caso de escoa-mento uniforme, expressa pela Equação 9 apresentada a seguir.



(9)

onde: A = área (m2);R = raio hidráulico (m);S0 = declividade do fundo do canal(m/m);n = coeficiente de Manning (s/m1/3);Q = vazão (m3/s).

É importante destacar que os condutos da rede de drenagem são dimensionados para traba-lhar sem pressão para a vazão de projeto, conforme extraído de Bidone e Tucci (1995). Estecritério justifica a utilização de Equação de Manning (Equação 9) na análise da redução dosdiâmetros.

A partir da Equação 9, pode-se estabelecer a relação entre duas vazões Q1 e Q2 com oobjetivo de estabelecer relações entre os diâmetros necessários para escoar as referidas vazões, con-forme apresentado a seguir.

(10)

Considerando o mesmo material e a mesma declividade, a Equação 10 pode ser reduzida a:

(11)

A partir da definição da área e do raio hidráulico de um conduto de seção transversal circular,a Equação 11 pode ser reescrita como:

onde D = diâmetro do conduto (m). Com as devidas simplificações, tem-se:

ou



(12)

A Equação 12 pode ainda ser modificada para apresentar, de modo explícito, a relaçãoentre os coeficientes C do método racional. Para pequenas áreas de drenagem, a vazão deprojeto pode ser estabelecida pelo método racional, expresso pela Equação 6.

A partir da definição da vazão pelo método racional, Equação 6, a Equação 12 podeser reescrita como:

(13)

5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O presente trabalho teve por objetivo principal avaliar e comparar o escoamento su-perficial gerado por dois tipos de pavimento permeável: pavimento em blocos de concreto epavimento em asfalto poroso. A partir dos resultados dos ensaios realizados, verificou-se queo desempenho dos dois pavimentos foi bastante parecido. Em valores médios, os coeficientesde escoamento para o pavimento em blocos de concreto e o pavimento em asfalto porosoforam iguais a 0,37 e 0,35, respectivamente. Para o coeficiente C do método racional, osvalores médios obtidos foram de 0,58 e 0,59, respectivamente. Estes valores mostram ummelhor desempenho de ambos em relação ao pavimento convencional.

A análise teórica de redução dos diâmetros dos condutos da rede de drenagem emfunção da adoção dos dois tipos de pavimentos analisados em relação ao pavimento conven-cional mostrou uma redução de 17% com o uso do pavimento em blocos de concreto e de16% com o uso do pavimento em asfalto poroso.

Finalmente, é importante destacar que, na execução dos dois pavimentos, nenhumaestrutura especial foi prevista para servir de reservatório para a água infiltrada pelo pavimentoe que pode aumentar ainda mais a eficiência dos mesmos na redução da geração do escoa-mento superficial em comparação com o pavimento convencional. Outro aspecto tambémnão explorado foi a questão de como a eficiência dos pavimentos é alterada com o seu uso.Estas questões são deixadas como recomendações para estudos futuros.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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