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1 INTRODUÇÃO
Nos pavimentos impermeáveis ou de baixa permeabilidade, rapidamente há formação de escoamento superficial de água devido à falta de permeabilidade.
Esta água superficial irá demandar os sistemas de microdrenagem durante a chuva, podendo vir a causar enchentes.
Ao contrário, os pavimentos permeáveis evitam este tipo de escoamento superficial, garantindo que praticamente 100% da água seja infiltrada através de sua estrutura, podendo esta infiltrar no solo ou ser transportada através de sistemas auxiliares de drenagem.
(Figura 1)
(Figura 2)
Figura 1 - Pavimento praticamente impermeável. Verifica- se a rápida formação de escoamento superficial da água.
PRÁTICA
RECOMENDADA
PR-
Pavimentos Permeáveis
Sistemas construtivos
Conceitos e Requisitos para
Pavimentos Intertravado Permeável
MSc. Mariana L. Marchioni e MSc. Cláudio Oliveira Silva Associação Brasileira de Cimento Portland
Pavimentos permeáveis são definidos como aqueles que possuem espaços livres na sua estrutura por onde a água pode atravessar.
O pavimento permeável apresenta seção típica de acordo com a.
O revestimento deve permitir a passagem rápida da água evitando assim que ela escoe superficial- mente ou forme poças, garantindo que 100% da água superficial seja infiltrada através do pavimento em um intervalo de tempo compatível com a chuva local, resultando em um baixo coeficiente de escoamento superficial.
A água infiltrada fica então armazenada na estrutura do pavimento até escoar, funcionando como uma caixa de retardo.
(FERGUSON, 2005)
Figura 3
Figura 2 - Pavimento permeável. Não ocorre o escoamento superficial. Praticamente 100% da água infiltra. Pode-se adotar runoff = 0,
A estrutura de um pavimento permeável deve
ser dimensionada considerando-se a chuva da
região, um determinado período de retorno, e
de acordo com as características de
permeabilidade e suporte do solo e ainda o
considerando-se o nível do lençol freático.
Figura 3 - Seção típica de pavimento intertravado permeável
A estrutura do pavimento deve ser dimensionada
considerando-se a intensidade da chuva no local e as
características do solo, além das condições de
tráfego as quais o pavimento estará sujeito.
A principal característica desse sistema é a redução do escoamento superficial mantendo a área
útil do pavimento.
O escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico que estuda o deslocamento da água na
superfície da terra.
Tem origem, fundamentalmente, nas precipita-
ções e constitui a mais importante das fases do ciclo hidrológico, uma vez que a maioria dos estudos está
ligada ao aproveitamento da água superficial e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu deslocamento (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 bacia
através o método racional, de acordo com a equação:
onde:
Valores de referência do coeficiente de escoamento estão apresentados na.
1
(VILELA; MATOS, 1975)
“runoff”
Q = vazão; c = o coeficiente de escoamento; i = intensidade da precipitação local A = área do local.
Tabela 1
Q = ciA
2 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO
(^1) Coeficiente de Escoamento ou Deflúvio Superficial: Parte da
água da chuva penetra no terreno, parte é retida pela vegetação, parte se acumula em lagos e barragens, e parte escoa pela superfície. Esta parcela que escoa pela superfície é chamada "deflúvio superficial" ou em inglês.
O coeficiente de escoamento é a relação entre o volume total escoado pela secção de controle e o volume total precipitado.
"run-off"
0,05 a 0,
0,70 a 0,
0,10 a 0,
0,25 a 0,
0,50 a 0,
0,60 a 0,
Coeficiente de escoamento
de edificação muito densa
de edificação não muito densa de edificações com poucas superfícies livres de edificações com muitas superfícies livres de subúrbios com alguma edificação de matas, parques e campos de esportes
Zonas
Tabela 1 - Valores de “ adotados pela Prefeitura Municipal de São Paulo
c” ( WILKEN, 1978)
Os valores de coeficiente de escoamento da variam de 0,95 para uma área de edificação muito densa ou grandes áreas impermeabilizadas, como por exemplo, um estacionamento com pavimentação em asfalto. Este valor representa que até 95% da chuva vai gerar escoamento superficial.
No outro extremo, áreas pouco edificadas e arborizadas podem apresentar coeficientes de escoamento de 0,05, isto significa que apenas 5% da água vai gerar escoamento superficial, o restante vai ser infiltrado pelo solo ou ficar retido em depressões e na própria vegetação.
Os pavimentos permeáveis podem apresentar coeficientes de escoamento inferiores a 0,05 e ainda assim permitem a utilização do terreno como um pavimento. O objetivo de utilizar pavimentos permeáveis é justamente reduzir o coeficiente de escoamento, resultando assim uma área útil com um valor de “c” abaixo da faixa de regiões de matas, parques e campos de esporte.
Na prática, uma área com pavimentação permeável bem dimensionado acaba apresentando desempenho até mesmo superior a uma área com vegetação, caso esta já tenha parte do solo compactado.
Esta afirmação é corroborada por estudos que demonstram que nem sempre áreas livres de pavimentação apresentam coeficientes na faixa de 0,05 a 0,20, pois o solo compactado e a ausência de depressões e vegetação aumentam o volume de água escoado superficialmente. Isto pode ser observado em um estudo realizado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul onde foi simulada chuva em diferentes tipos de superfícies e registrado o escoamento superficial.
A estrutura dos pavimentos com revestimentos de blocos vazados e o concreto poroso foram constituídas de agregado de granulometria aberta para permitir a infiltração total da água, caracterizando-se assim como pavimentos permeáveis. Na estão descritos os coeficientes de escoamento obtidos neste ensaio através da relação entre a chuva total e o volume total de água escoado.
Tabela 1
(ARAUJO, 1999)
(Figura 4)
Tabela 2
Chuva total (mm)
Concreto
Bloco de concreto
Paralelepípedos
Solo compactado
Revestimento
Concreto poroso
Blocos vazados
Escoamento total (mm)
Coeficiente de escoamento
Tabela 2 - Coeficientes de escoamentos pelas superfícies (ARAÚJO, 1999)
5 REVESTIMENTO PERMEÁVEL UTILIZANDO
PEÇAS DE CONCRETO CONVENCIONAL
5.1 PEÇAS DE CONCRETO COM JUNTAS
ALARGADAS
No revestimento utilizando peças de concreto convencional, a infiltração pode se dar através das juntas ou de aberturas especificas para esse fim.
A velocidade de infiltração de água depende da área total das aberturas e das características do material de rejuntamento, da camada de assentamento, da sub-base, da base e do próprio subleito ou do sistema de drenagem. As peças de concreto devem atender aos requisitos da norma ABNT NBR 9781.
Como a infiltração de água irá ocorrer através das juntas, o espaçamento entre as peças deve ter espessura adequada, para ao mesmo tempo permitir a infiltração de água e manter o intertravamento do pavimento.
As peças de concreto devem apresentar juntas alargadas com espaçadores incorporados às peças com espessura entre 6 mm e 10 mm. Isto irá proporcionar aberturas entre 5% e 15% da superfície, suficientes para que toda área do pavimento seja considerada permeável.
(Figura 6) (Figura 8)
(Figura 7)
Figura 6 - Pavimento intertravado permeável com juntas alargadas
Figura 5 – Tipos de revestimento para pavimento intertravado permeável (A) peças de concreto com junta alargada. (B) peças de concreto com aberturas (C) peças de concreto poroso
Praticamente Impermeável
Grau de permeabilidade
Muito baixa
Baixa
Média
Alta
Tipo de solo
Brita
Areia de britra, areia limpa, areia fina Areia, areia suja e silte arenoso Silte, silte argiloso
Argila (^) < 10 -
Coeficiente de permeabilidade k (m/s)
10 a 10
-7 -
10 -5^ a 10-
10 -3^ a 10-
-
Tabela 3 - Valores típicos de coeficiente de permeabilidade de solos (TERZAGUI, PECK, 1967)
4 PAVIMENTO INTERTRAVADO PERMEÁVEL
Os pavimentos intertravados permeáveis podem ser construídos com três diferentes tipos de revestimentos, conforme ilustrado na Figura 5.
B
A
C
Figura 7 – Modelo ilustrativo de peça de concreto com juntas alargadas. Área de Infiltração = (Área externa - Área interna)/Área externa x 100
Figura 8 – Exemplos de peças com aberturas para passagem de água.Os formatos apresentados são apenas exemplos e podem estar protegidos por direito de patente.
5.2 PEÇAS DE CONCRETO COM ABERTURAS
ESPECÍFICAS PARA PASSAGEM DE ÁGUA
O arranjo geométrico deste tipo de peça deve atender ao mesmo requisito das peças com juntas alargadas, ou seja, deve apresentar entre 5% a 15% de áreas abertas.
A 8 ilustra alguns exemplos de formatos de peças com aberturas para passagem de água.
Figura
5.3 MATERIAL DE ASSENTAMENTO E
REJUNTAMENTO
5.4 ESTIMATIVA DO COEFICIENTE DE
PERMEABILIDADE
O material de assentamento e de rejuntamento deve apresentar distribuição granulométrica que proporcione adequado teor de vazios, que resultará em um coeficiente de permeabilidade apropriado para o pavimento.
Vale ressaltar que o coeficiente de permeabilidade está intimamente ligado ao teor dos finos, portanto a limitação desse requisito deve ser observada no material utilizado. Recomenda-se a utilização de materiais com as características apresentadas na .
TABELA 4 - Características do agregado para assentamento e rejuntamento
O material de rejuntamento deve preencher as juntas alargadas (5.1) ou os vazios entre peças (5.2) deixando-se um espaço de cerca de 10 mm em relação ao topo da peça sem preencher. Este espaço ajuda a eliminar a lâmina de água que se formaria na superfície e dificulta a saída do material de rejuntamento.
O atendimento da distribuição granulométrica recomendada na Tabela 4 possibilita, aos agregados utilizados nas camadas de assentamento e rejuntamento, atingir o coeficiente de permeabilidade da ordem de 3,5 x 10 m/s, o que garante o perfeito funcionamento do sistema.
A estimativa do coeficiente de permeabilidade do revestimento do pavimento é obtida através do produto entre o coeficiente de permeabilidade do agregado e a área de aberturas, aplicando-se uma redução de 80% de permeabilidade como fator de segurança devido à futura colmatação do sistema ao longo da sua vida útil. O valor resultante deve ser igual ou superior a 10 m/s para que o revestimento seja considerado permeável.
Exemplo:
Tabela 4
Teor de finos: menor que 3% passante na peneira 0,075 mm
90 a 100
Material de rejunte
60 a 90
0 a 15
Peneira com abertura de malha
12,5 mm
9,5 mm
4,75 mm
2,36 mm
1,16 mm (^) 95 a 100
Camada de assentamento
90 a 100
70 a 90
0 a 15
0,300 mm 95 a 100
Figura 10 - Permeâmetro de carga variável para determinação do coeficiente de permeabilidade do concreto poroso
7 MEDIÇÃO DO COEFICIENTE DE
PERMEABILIDADE IN SITU
Para a avaliação do coeficiente de permeabi- lidade de pavimentos permeáveis já executados, recomenda-se o método de ensaio baseado na ASTM C 1701 – Standard Test Method for Infiltration Rate of In Place Pervious Concrete, ou método de en-saio in situ para determinação de coeficiente de permeabilidade em concreto permeável.
O método utiliza um cilindro com diâmetro de 30 cm e altura mínima de 20 cm, que deve ser posicionado na superfície do pavimento permeável
. As laterais do cilindro são vedadas com massa de calafetar de modo a evitar perda de água . O método pode ser utilizado para todos os tipos de pavimentos permeáveis já executados.
(Figura 11)
(SMITH, 2011; MARCHIONI; SILVA, 2011)
Figura 11 - Cilindro acrílico posicionado no pavimento permeável para realização do ensaio para determinação do coeficiente de permeabilidade.
Inicialmente o pavimento é pré-molhado com 3,6 L de água. Se o tempo da pré-molhagem for inferior a 30 s, utiliza-se 18 L de água no ensaio, ou novamente 3,6 L se o tempo de pré-molhagem for superior a 30 s.
Tanto na pré-molhagem como durante o ensaio, o volume de água deve ser adicionado ao cilindro mantendo-se um fluxo constante, para tanto, deve- se manter a altura de água dentro do cilindro entre 10 mm e 15 mm. O coeficiente de permeabilidade é obtido através da Lei de Darcy, segundo a equação:
onde:
O método também pode ser utilizado para aprovação do pavimento após sua execução e no monitoramento ao longo da utilização do pavimento, podendo ser utilizado para definir a necessidade de limpeza 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 e seu desaparecimento da superfície;
K = constante: 4.583.666.
I =
K. M
D. t^2
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 Place Pervious Concrete. ASTM 1701/C. PENNSYLVANIA,
ARAÚJO, P. R., TUCCI, C. E. M., GOLDEFUM J. A. Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na redução do escoamento superficial. Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRG. Porto Alegre, 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 in Water Management and Land Development. Florida,
MARCHIONI, Mariana; SILVA, Cláudio Oliveira. Pavimento intertravado permeável – melhores práticas - ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland. São Paulo,
PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos. Oficina de textos. 2ª edição. São Paulo, 2002. SMITH, D. R. Permeable Interlocking Concrete Pavements. 4th edition. ICPI – Interlocking Concrete Pavement Institute. Washington D.C., 2011. TERZAGHI, K. and PECK, R. B. (1967). Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd edn.. John Wiley, New York, London, Sydney. VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia Aplicada. São Paulo, McGraw-Hill, 1975. 245p
GLOSSÁRIO
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!
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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 dos vazios 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 uma solução simples e de ótimo custo x benefício para o combate de enchentes no manejo da microdrenagem urbana. Porém, alguns conceitos devem ser verificados para garantir que o sistema funcione corretamente e atenda as funções as quais foi concebido.
Dessa forma, para verificar se o pavimento é, efetivamente permeável deve-se determinar o coeficiente de permeabilidade do pavimento acabado. Valores de coeficiente de permeabilidade acima de 10 m/s atestam que o pavimento irá funcionar de forma adequada.
Para pavimentos permeáveis com juntas alargadas deve-se especificar largura de juntas com no mínimo 5% de área abertas em relação à área total do pavimento.
Os agregados utilizados no pavimento permeável devem respeitar as distribuições granulométricas indicadas para cada camada, sempre se considerando a presença de baixos teores de finos e distribuição granulométrica que proporcione um teor de vazios na ordem de 30%.
As peças de concreto poroso devem atender aos requisitos de resistência à compressão e de coeficiente de permeabilidade.
