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1 INTRODUÇÃO

Nos pavimentos impermeáveis ou de baixapermeabilidade, rapidamente há formação deescoamento superficial de água devido à falta depermeabilidade.

Esta água superficial irá demandar os sistemas demicrodrenagem durante a chuva, podendo vir acausar enchentes .

Ao contrário, os pavimentos permeáveisevitam este tipo de escoamento superficial,

garantindo que praticamente 100% da água sejainfiltrada através de sua estrutura, podendo estainfiltrar no solo ou ser transportada através desistemas auxiliares de drenagem.

(Figura 1)

(Figura2)

Figura 1 - Pavimento praticamente impermeável. Verifica-se a rápida formação de escoamento superficial da água.

PRÁTICA

RECOMENDADA

PR-2

Pavimentos PermeáveisSistemas construtivos

Conceitos e Requisitos para

Pavimentos Intertravado Permeável

MSc. Mariana L. Marchioni e MSc. Cláudio Oliveira SilvaAssociação Brasileira de Cimento Portland

Pavimentos permeáveis são definidos comoaqueles que possuem espaços livres na sua estruturapor onde a água pode atravessar .

O pavimento permeável apresenta seção típica deacordo com a .

O revestimento deve permitir a passagem rápidada água evitando assim que ela escoe superficial-mente ou forme poças, garantindo que 100% da águasuperficial seja infiltrada através do pavimento em umintervalo de tempo compatível com a chuva local,resultando em um baixo coeficiente de escoamentosuperficial.

A água infiltrada fica então armazenada naestrutura do pavimento até escoar, funcionandocomo uma caixa de retardo.

(FERGUSON, 2005)

Figura 3

Figura 2 - Pavimento permeável. Não ocorre o escoamentosuperficial. Praticamente 100% da água infiltra. Pode-seadotar = 0,05runoff

1

A estrutura de um pavimento permeável deveser dimensionada considerando-se a chuva daregião, um determinado período de retorno, ede acordo com as características depermeabilidade e suporte do solo e ainda oconsiderando-se o nível do lençol freático.

Figura 3 - Seção típica de pavimento intertravadopermeável

PR-2 Conceitos e Requisitos para Pavimentos Intertravado Permeável

2

A estrutura do pavimento deve ser dimensionadaconsiderando-se a intensidade da chuva no local e ascaracterísticas do solo, além das condições detráfego as quais o pavimento estará sujeito.

A principal característica desse sistema é aredução do escoamento superficial mantendo a áreaútil do pavimento.

O escoamento superficial é o segmento do ciclohidrológico que estuda o deslocamento da água nasuperfície da terra.

Tem origem, fundamentalmente, nas precipita-ções e constitui a mais importante das fases do ciclohidrológico, uma vez que a maioria dos estudos estáligada ao aproveitamento da água superficial e àproteção contra os fenômenos provocados pelo seudeslocamento (erosão do solo, inundação, etc).

Para o dimensionamento de drenagem, o coefi-ciente de escoamento ou é utilizado no cálcu-lo da vazão máxima de contribuição de uma baciaatravés o método racional, de acordo com a equação:

onde:

Valores de referência do coeficiente deescoamento estão apresentados na .

1

(VILELA; MATOS, 1975)

“runoff”

Q = vazão;c = o coeficiente de escoamento;i = intensidade da precipitação localA = área do local.

Tabela 1

Q = ciA

2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO

1Coeficiente de Escoamento ou Deflúvio Superficial: Parte da

água da chuva penetra no terreno, parte é retida pelavegetação, parte se acumula em lagos e barragens, e parteescoa pela superfície. Esta parcela que escoa pela superfícieé chamada "deflúvio superficial" ou em inglês.

O coeficiente de escoamento é a relação entre o volume totalescoado pela secção de controle e o volume total precipitado.

"run-off"

0,05 a 0,20

0,70 a 0,95

0,10 a 0,25

0,25 a 0,50

0,50 a 0,60

0,60 a 0,70

Coeficiente deescoamento

6

1

5

4

3

2

de edificação muito densa

de edificação não muitodensade edificações com poucassuperfícies livresde edificações com muitassuperfícies livresde subúrbios com algumaedificaçãode matas, parques ecampos de esportes

Zonas

Tabela 1 - Valores de “ adotados pela PrefeituraMunicipal de São Paulo

c”( WILKEN, 1978)

Os valores de coeficiente de escoamento davariam de 0,95 para uma área de edificação

muito densa ou grandes áreas impermeabilizadas,como por exemplo, um estacionamento compavimentação em asfalto. Este valor representa queaté 95% da chuva vai gerar escoamento superficial.

No outro extremo, áreas pouco edificadas earborizadas podem apresentar coeficientes deescoamento de 0,05, isto significa que apenas 5% daágua vai gerar escoamento superficial, o restante vaiser infiltrado pelo solo ou ficar retido em depressões ena própria vegetação.

Os pavimentos permeáveis podem apresentarcoeficientes de escoamento inferiores a 0,05 e aindaassim permitem a utilização do terreno como umpavimento. O objetivo de utilizar pavimentospermeáveis é justamente reduzir o coeficiente deescoamento, resultando assim uma área útil com umvalor de “c” abaixo da faixa de regiões de matas,parques e campos de esporte.

Na prática, uma área com pavimentaçãopermeável bem dimensionado acaba apresentandodesempenho até mesmo superior a uma área comvegetação, caso esta já tenha parte do solocompactado.

Esta afirmação é corroborada por estudos quedemonstram que nem sempre áreas livres depavimentação apresentam coeficientes na faixa de0,05 a 0,20, pois o solo compactado e a ausência dedepressões e vegetação aumentam o volume deágua escoado superficialmente. Isto pode serobservado em um estudo realizado pelaUniversidade Federal do Rio Grande do Sul

onde foi simulada chuva emdiferentes tipos de superfícies e registradoo escoamento superficial.

A estrutura dos pavimentos com revestimentos deblocos vazados e o concreto poroso foramconstituídas de agregado de granulometria abertapara permitir a infiltração total da água,caracterizando-se assim como pavimentospermeáveis. Na estão descritos oscoeficientes de escoamento obtidos neste ensaioatravés da relação entre a chuva total e o volume totalde água escoado.

Tabela 1

(ARAUJO, 1999)(Figura 4)

Tabela 2

18,33

19,33

18,33

18,66

Chuva total(mm)

20,00

18,33

Concreto

Bloco de concreto

Paralelepípedos

Solo compactado

Revestimento

Concreto poroso

Blocos vazados

17,45

15,00

10,99

12,32

Escoamentototal (mm)

0,01

0,5

0,95

0,78

0,60

0,66

Coeficiente deescoamento

0,005

0,03

Tabela 2 - Coeficientes de escoamentos pelassuperfícies (ARAÚJO, 1999)

ParalelepípedosSolo compactado Blocos de concreto

Blocos vazadosConcreto Concreto poroso


Figura 4 – Superfícies avaliadas em relação ao escoamento superficial (ARAÚJO, 1999).

Os resultados apresentados pelo solo compac-tado, ressaltam que considerar uma superfície nãopavimentada como área permeável pode resultar emerro de projeto. O estudo demonstra que oimportante não é apenas o tipo de revestimentoadotado, mas as condições de infiltração do terreno.

Por outro lado, os pavimentos permeáveis (blocosvazados e concreto poroso) utilizados na pesquisa,apresentaram coeficiente de escoamento inferior auma superfície não pavimentada (solo compactado).Isto reforça a contribuição positiva do uso dessesistema para redução do escoamento superficial.

A forma correta de avaliar o desempenho de umpavimento permeável e garantir que ele irá contribuircom a diminuição do escoamento superficial de água,problema típico de áreas impermeáveis, é medindo avelocidade de infiltração de um volume conhecido deágua, ou seja, determinando-se o seu coeficiente depermeabilidade.

O coeficiente de permeabilidade indica a veloci-dade de infiltração de água no solo, referida em m/s

.(PINTO, 2002)

3 COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

Em áreas com pavimento permeável oprojetista pode adotar valores de coeficiente depermeabilidade , tornando possívelreduzir a vazão de água gerada pelas áreas de

contribuição consideradas permeáveis.

“c” de 0,05

Esta informação é importante para o dimensiona-mento do sistema na fase de projeto e também após aexecução, como forma de acompanhar odesempenho do pavimento ao longo da sua vida útil.

Para determinar o coeficiente de permeabilidadede um solo em laboratório são utilizadospermeâmetros que podem ser de carga constante oucarga variável, dependendo do tipo de solo. Ocoeficiente de permeabilidade é então calculadoatravés da Lei de Darcy.

Os valores de referência da estrutura dopavimento permeável se baseia nos estudos dapermeabilidade natural dos solos. Naencontram-se os valores de referência paracoeficientes de permeabil idade de solos

. Nas faixas depermeabilidade alta e média a água irá infiltrar comfacilidade, fora destas faixas o tempo de infiltraçãoserá bem maior e inade-quado para superfíciesconsideradas permeáveis.

De maneira análoga, podemos utilizar o coeficientede permeabilidade para avaliar os pavimentospermeáveis, considerando-se como valor mínimo decoeficiente de permeabilidade o valor de 10 m/s.

Tabela 3

(TERZAGUI; PECK, 1967)

-5

Em uma superfície permeável o importantesaber a água passa

e não em que quantidade!em que taxa

3

5 REVESTIMENTO PERMEÁVEL UTILIZANDOPEÇAS DE CONCRETO CONVENCIONAL

5.1 PEÇAS DE CONCRETO COM JUNTASALARGADAS

No revestimento utilizando peças de concretoconvencional, a infiltração pode se dar através dasjuntas ou de aberturas especificas paraesse fim .

A velocidade de infiltração de água depende daárea total das aberturas e das características domaterial de rejuntamento, da camada deassentamento, da sub-base, da base e do própriosubleito ou do sistema de drenagem. As peças deconcreto devem atender aos requisitos da normaABNT NBR 9781.

Como a infiltração de água irá ocorrer através dasjuntas, o espaçamento entre as peças deve terespessura adequada, para ao mesmo tempo permitira infiltração de água e manter o intertravamento dopavimento.

As peças de concreto devem apresentar juntasalargadas com espaçadores incorporados às peçascom espessura entre 6 mm e 10 mm. Isto iráproporcionar aberturas entre 5% e 15% da superfície,suficientes para que toda área do pavimento sejaconsiderada permeável .

(Figura 6)(Figura 8)

(Figura 7)

Figura 6 - Pavimento intertravado permeável com juntasalargadas


Figura 5 – Tipos de revestimento para pavimentointertravado permeável(A) peças de concreto com junta alargada.(B) peças de concreto com aberturas(C) peças de concreto poroso

PraticamenteImpermeável

Grau depermeabilidade

Muito baixa

Baixa

Média

Alta

Tipo de solo

Brita

Areia de britra, areialimpa, areia fina

Areia, areia suja esilte arenoso

Silte, silte argiloso

Argila < 10-9

Coeficiente depermeabilidade

k (m/s)

10 a 10-7 -9

10 a 10-5 -7

10 a 10-3 -5

> 10-3

Tabela 3 - Valores típicos de coeficiente depermeabilidade de solos (TERZAGUI, PECK, 1967)

4 PAVIMENTO INTERTRAVADO PERMEÁVEL

Os pavimentos intertravados permeáveis podem serconstruídos com três diferentes tipos derevestimentos, conforme ilustrado na .Figura 5

B

A

C

Figura 7 – Modelo ilustrativo de peça de concreto comjuntas alargadas. Área de Infiltração = (Área externa -Área interna)/Área externa x 100

4

5


Figura 8 – Exemplos de peças com aberturas parapassagem de água.Os formatos apresentados são apenasexemplos e podem estar protegidos por direito de patente.

5.2 PEÇAS DE CONCRETO COM ABERTURASESPECÍFICAS PARA PASSAGEM DE ÁGUA

O arranjo geométrico deste tipo de peça deveatender ao mesmo requisito das peças com juntasalargadas, ou seja, deve apresentar entre 5% a 15%de áreas abertas.

A 8 ilustra alguns exemplos de formatos depeças com aberturas para passagem de água.

Figura

5.3 MATERIAL DE ASSENTAMENTO EREJUNTAMENTO

5.4 ESTIMATIVA DO COEFICIENTE DEPERMEABILIDADE

O material de assentamento e de rejuntamentodeve apresentar distribuição granulométrica queproporcione adequado teor de vazios, que resultaráem um coeficiente de permeabilidade apropriadopara o pavimento.

Vale ressaltar que o coeficiente de permeabilidadeestá intimamente ligado ao teor dos finos, portanto alimitação desse requisito deve ser observada nomaterial utilizado. Recomenda-se a utilização demateriais com as características apresentadas na

.

TABELA 4 - Características do agregado paraassentamento e rejuntamento

O material de rejuntamento deve preencher asjuntas alargadas (5.1) ou os vazios entre peças (5.2)deixando-se um espaço de cerca de 10 mm emrelação ao topo da peça sem preencher. Este espaçoajuda a eliminar a lâmina de água que se formaria nasuperfície e dificulta a saída do material derejuntamento.

O atendimento da distribuição granulométricarecomendada na Tabela 4 possibilita, aos agregadosutilizados nas camadas de assentamento erejuntamento, atingir o coeficiente de permeabilidadeda ordem de 3,5 x 10 m/s, o que garante o perfeitofuncionamento do sistema.

A estimativa do coeficiente de permeabilidade dorevestimento do pavimento é obtida através doproduto entre o coeficiente de permeabilidade doagregado e a área de aberturas, aplicando-se umaredução de 80% de permeabilidade como fator desegurança devido à futura colmatação do sistema aolongo da sua vida útil. O valor resultante deve serigual ou superior a 10 m/s para que o revestimentoseja considerado permeável.

Exemplo:

Tabela 4

Teor de finos: menor que 3% passante na peneira 0,075 mm

-3

-5

90 a 100

Materialde rejunte

60 a 90

0 a 15

0

Peneira comabertura de malha

12,5 mm

9,5 mm

4,75 mm

2,36 mm

1,16 mm 95 a 100

Camada deassentamento

90 a 100

70 a 90

0 a 15

0

95 a 1000,300 mm


Utilizando uma peça de concreto para pavimen-tação com dimensão de 10 x 20 cm e espaçador de6 mm resulta em cerca de 8% de espaços abertos.Considerando a utilização de um agregado comcoeficiente de permeabilidade de 3,5 x 10 m/s(conforme Tabela 4) obtém-se o seguinte coeficientede permeabilidade para a superfície:

Considerando uma redução de 80% nestecoeficiente em uma vida útil de 10 anos:

Ou seja, após 10 anos em condições normais deutilização, a superfície ainda irá atender o requisito decoeficiente de permeabilidade superior a 10 m/s.Depois deste período devem ser realizadas ações demanutenção para reabilitar a capacidade deinfiltração de água do pavimento.

Nos revestimentos com peças de concretoporoso, a infiltração de água se dá pelos poros doconcreto das peças .

Figura 9 – Pavimento Intertravado Permeável compeça de concreto poroso

A velocidade de infiltração de água depende daporosidade do concreto utilizado na peça e ascaracterísticas da camada de assentamento, da sub-base, da base e do próprio subleito ou do sistema dedrenagem.

-3

-5

k = 3,5 x 10 x 8% = 2,80 x 10 m/s

k = 2,80 x 10 x 20% = 5,60 x 10 m/s

(Figura 9)

-3 -4

-4 -5

6 REVESTIMENTO PERMEÁVEL EM CONCRE-TO POROSO

Considera-se que em 10 anos o revestimentosofrerá uma redução de 80% no seu coeficientede permeabilidade, assim o coeficiente depermeabilidade inicial deve ser suficientementealto para garantir o funcionamento hidráulico portoda a vida útil do pavimento.

6.1 MEDIÇÃO DO COEFICIENTE DEPERMEABILIDADE

Para o pavimento intertravado com peças deconcreto poroso é necessário caracterizar ocoeficiente de permeabilidade das peçaspreviamente à execução do pavimento.

O procedimento proposto peloAmerican ConcreteInstitute (ACI – 522R-06) utiliza um permeâmetro decarga variável (Figura 10), onde a amostra deconcreto poroso é instalada.

Após a instalação, o circuito é aberto permitindo-se a passagem de água através amostra de concretode poroso até o dreno, saturando-a e garantindo aretirada do ar.

Em seguida, o circuito é fechado através daválvula, mantendo-se o nível entre a superfície daamostra e o dreno do permeâmetro. Aplica-se umacoluna d'água de 290 mm e a válvula é novamenteaberta, registrando-se o tempo para a coluna d'águadescer até 70 mm da superfície da amostra.

O procedimento é repetido três vezes para cadacorpo de prova e considera-se o tempo médio. Ocoeficiente de permeabilidade é determinado deacordo com a Lei de Darcy.

onde:

A norma ACI 522R-06 estabelece como valormínimo para o concreto poroso coeficiente depermeabilidade (k) de 1,40.10 m/s.

Valores inferiores à esta referência apresentampermeabilidade muito baixa, dificultando a infiltraçãode água e reduzindo a vida útil do pavimento.

Esta referência já considera um fator sesegurança levando em conta que o concreto porosoirá colmatar ao longo do tempo.

K = coeficiente de permeabilidade

A1 = área da sessão da amostra; m

A2 = área do tubo; m

L = comprimento da amostra; m

t = tempo; s

hi = altura inicial (0,29 m)

hf = altura final (0,07 m)

2

2

-3

K =A L

A t

1

2

logh

h

1

2

O requisito de k 1.40 x 10 já contempla umfator de segurança suficiente para garantir ofuncionamento hidráulico por toda a vida útildo pavimento.

≥-3

6


Figura 10 - Permeâmetro de carga variávelpara determinação do coeficiente depermeabilidade do concreto poroso

7

7 MEDIÇÃO DO COEFICIENTE DEPERMEABILIDADE IN SITU

Para a avaliação do coeficiente de permeabi-lidade de pavimentos permeáveis já executados,recomenda-se o método de ensaio baseado naASTMC 1701 – Standard Test Method for Infiltration Rate ofIn Place Pervious Concrete, ou método de en-saio insitu para determinação de coeficiente depermeabilidade em concreto permeável.

O método utiliza um cilindro com diâmetro de30 cm e altura mínima de 20 cm, que deve serposicionado na superfície do pavimento permeável

. As laterais do cilindro são vedadas commassa de calafetar de modo a evitar perda de água

. O métodopode ser utilizado para todos os tipos de pavimentospermeáveis já executados.

(Figura 11)

(SMITH, 2011; MARCHIONI; SILVA, 2011)

Figura 11 - Cilindro acrílico posicionado no pavimentopermeável para realização do ensaio para determinaçãodo coeficiente de permeabilidade.

Inicialmente o pavimento é pré-molhado com3,6 L de água. Se o tempo da pré-molhagem forinferior a 30 s, utiliza-se 18 L de água no ensaio, ounovamente 3,6 L se o tempo de pré-molhagem forsuperior a 30 s.

Tanto na pré-molhagem como durante o ensaio,o volume de água deve ser adicionado ao cilindromantendo-se um fluxo constante, para tanto, deve-se manter a altura de água dentro do cilindro entre10 mm e 15 mm. O coeficiente de permeabilidadeé obtido através da Lei de Darcy, segundo aequação:

onde:

O método também pode ser utilizado paraaprovação do pavimento após sua execução e nomonitoramento ao longo da utilização do pavimento,podendo ser utilizado para definir a necessidade delimpeza e manutenção do pavimento.

I = coeficiente de infiltração (mm/h);

M = massa de água infiltrada (kg);

D = diâmetro interno do cilindro (mm);

t = intervalo de tempo entre adição da água eseu desaparecimento da superfície;

K = constante: 4.583.666.000

I =K . M

D . t2

8


9 REFERÊNCIAS

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Pervious Concrete.ACI – 522R-06. Michigan, 2006.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS.Standard Test Method for Infiltration Rate of in PlacePervious Concrete. ASTM 1701/C. PENNSYLVANIA,2009.

ARAÚJO, P. R., TUCCI, C. E. M., GOLDEFUM J. A. Avaliaçãoda eficiência dos pavimentos permeáveis na redução doescoamento superficial. Instituto de PesquisasHidráulicas da UFRG. PortoAlegre, 1999.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.Peças de concreto para pavimentação – Especificação.NBR 9781. Rio de Janeiro, 1987.

FERGUSON, B. K. Porous Pavements. Integrative Studies inWater Management and Land Development. Florida,2005.

MARCHIONI, Mariana; SILVA, Cláudio Oliveira. Pavimentointertravado permeável – melhores práticas - ABCP –Associação Brasileira de Cimento Portland. São Paulo,2011.

PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos. Oficina detextos. 2ª edição. São Paulo, 2002.

SMITH, D. R. Permeable Interlocking Concrete Pavements.4th edition. ICPI – Interlocking Concrete PavementInstitute. Washington D.C., 2011.

TERZAGHI, K. and PECK, R. B. (1967). Soil Mechanics inEngineering Practice, 2nd edn.. John Wiley, New York,London, Sydney.

VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo,McGraw-Hill, 1975. 245p

GLOSSÁRIO

!

!

!

Permeável: que pode ser permeado. Permite a percolação (infiltração) de água.

Percolação ou Infiltração : É o processo pelo qual a água penetra nas camadas superficiais do pavimento, se movendo para baixo através dosvazios da estrutura pela ação da gravidade, até atingir o solo ou uma camada impermeável, podendo alimentar um lençol d'água ou ser drenado.

Drenagem: Remoção da água da estrutura do pavimento por meio de condutos.

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O sistema de pavimentação permeável é umasolução simples e de ótimo custo x benefício para ocombate de enchentes no manejo da microdrenagemurbana. Porém, alguns conceitos devem serverificados para garantir que o sistema funcionecorretamente e atenda as funções as quais foiconcebido.

Dessa forma, para verificar se o pavimento é,efetivamente permeável deve-se determinar ocoeficiente de permeabilidade do pavimentoacabado. Valores de coeficiente de permeabilidadeacima de 10 m/s atestam que o pavimento iráfuncionar de forma adequada.

Para pavimentos permeáveis com juntasalargadas deve-se especificar largura de juntas comno mínimo 5% de área abertas em relação à área totaldo pavimento.

Os agregados utilizados no pavimento permeáveldevem respeitar as distribuições granulométricasindicadas para cada camada, sempre seconsiderando a presença de baixos teores de finos edistribuição granulométrica que proporcione um teorde vazios na ordem de 30%.

As peças de concreto poroso devem atender aosrequisitos de resistência à compressão e decoeficiente de permeabilidade.

-5

prÁticapr-2 sistemas construtivos pavimentos … · pr-2 conceitos e requisitos para pavimentos...

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