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AFONSO LUÍS CORRÊA DE VIRGILIIS
PROCEDIMENTOS DE PROJETO E EXECUÇÃO DE PAVIMENTOS
PERMEÁVEIS VISANDO RETENÇÃO E AMORTECIMENTO DE PICOS
DE CHEIAS
São Paulo
2009
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II
AFONSO LUÍS CORRÊA DE VIRGILIIS
PROCEDIMENTOS DE PROJETO E EXECUÇÃO DE PAVIMENTOS
PERMEÁVEIS VISANDO RETENÇÃO E AMORTECIMENTO DE PICOS
DE CHEIAS
Texto para exame de qualificação
apresentado à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para a
obtenção do título de Mestre em
Engenharia
Área de concentração:
Engenharia de Transportes
Orientador:
Prof. Dr. Carlos Yukio Suzuki
São Paulo
2009
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III
FICHA CATALOGRÁFICA
Virgiliis, Afonso Luís Corrêa de
P
rocedimentos de projeto e execução de pavimen
tos per
-
meáveis visando retenção e amortecimento de picos de cheias
/
A.L.C. de Virgiliis. -- São Paulo, 2009.
185
p.
Dissertação (Mestrado)
-
Escola Politécnica da Universidade
de São Paulo. Departamento de Engenharia de Transportes.
1.Paviment
ação (Permeabilidade) 2.Asfalto (Permeabilidade)
3.Blocos (Permeabilidade) I.Universidade de São Paulo.
Escola
Politécnica. Departamento de Engenharia de Transportes II.t.
IV
Ao Eng.º Ernani Virgiliis, meu pai,
Meu incentivo, meu exemplo e admiração.
Ao Sr. Antônio Salomão,
Pela bravura, integridade e luta.
V
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Carlos Yukio Suzuki, pela orientação em todo o trabalho, cuja presteza
e paciência foram fundamentais ao meu aprimoramento, sempre disposto a ajudar
mesmo quando muito ocupado. Muitíssimo obrigado.
Ao Prof. Dr. José Rodolfo Scarati Martins, pelo incentivo e palavras de
encorajamento, por nunca deixar de acreditar em mim sempre me ajudando a
enxergar a luz no fim do túnel.
A Prof. Drª Liedi Bariani Bernucci, que esteve presente e lutando para a realização
desta jornada.
Aos amigos Ricardo e Fátima Curi que sem dúvida representam muito para mim.
Apoiando-me em todos os momentos. Não vou me esquecer de vocês.
Ao Secretário Adjunto da Secretaria de Infraestrutura Urbana e Obras -SIURB,
Eng.º. Marcos Rodrigues Penido, um amigo sempre presente e com soluções
geniais para os obstáculos que pareciam intransponíveis, sem sua ajuda o presente
trabalho não sairia do papel. Pelo seu entusiasmo, pela tranqüilidade e por toda a
gentileza, obrigado.
Ao Eng.º Rossi do Lions Sumaré por tanto empenho e ajuda.
Ao Prefeito de São Paulo, Eng.º Gilberto Kassab, por ver na idéia um futuro para
nossa cidade tão grande e complexa.
Ao amigo Humberto Nascimento, que com seu conhecimento prático e entusiasmo
inabalável, contribuiu muito com suas sugestões.
Ao Walter responsável pela usina de asfalto, com quem primeiro conversei sobre a
idéia de pavimentos permeáveis me incentivando a trabalhar com esse assunto e
permanecendo comigo nessa empreitada.
VI
Ao Dr. Ricardo Borsari meus agradecimentos pela visão empreendedora e
colaborativa e a todos do DAEE que acompanharam o desenvolvimento das obras.
Aos colegas Vera Melo, Jorge Ogata, Dirce C. Balzan, Fernando Vilar Lemos, Flávio
Vechiatto Galletti, Laerte Moroni Pires e Zaira, todos da SIURB e membros da
Comissão de Normas de Pavimentação da PMSP, dia a dia envolvidos e
interessados pelo desenvolvimento do trabalho.
Ao caro amigo Flavio Conde e sua equipe do SAISP, Cícera Lemos, Cristiane
Andrioli , Kleber e outros amigos pelo suporte, caronas e conselhos.
Ao Prof. Dr. Augusto José Pereira Filho do IAG – USP que pode abrir novos
horizontes nunca trilhados por mim, obrigado.
A Engª Liliane Lopes Pinto pelas horas de trabalho e paciência realizando cálculos e
revendo detalhes do projeto e sua execução.
Aos amigos Eng.ª Sandra Uemura e Eng.º Rodrigo da Hidráulica Computacional,
que tanto ajudaram.
Ao Eng.º Pedro Algodoal, pelas horas que passamos discutindo o assunto, propondo
soluções e comentando alternativas.
Ao Anderson Nakazone, meu fiel escudeiro, Rosângela Motta, Diomária e Edson
Moura do Laboratório de Tecnologia de Pavimentação LTP-EPUSP.
Aos Professores Doutores, Luís César Souza Pinto, Felipe Domingues, Mario
Thadeu Leme de Barros, José Tadeu Balbo, e Ruben La Laina Porto, sempre
cumprindo a louvável missão de ensinar, e a tudo que me ensinaram muito bem,
grato.
Ao Prof. Dr. Kamel Zahed Filho, que certa vez jogou minha vaquinha pelo precipício,
mesmo sem querer, impulsionando minha determinação de persistir e ir adiante.
VII
A Profª. Drª. Monica Ferreira do Amaral Porto cujo empenho como presidente da
FCTH permitiu a construção da pista experimental.
A Arquiteta Amanda Cristina Franco pelas palavras de incentivo e encorajamento
quando estávamos à frente da Subprefeitura.
Aos colegas engenheiros, Carmen Silvia Facioli e Roberto Costa por me aturarem
quando eu estava na Coordenadoria de Projetos e Obras da SP-PI.
As queridas amigas Inês Ferraz de Campos, Sônia Belintani de Souza, Luciana
Gomes Mendes, Regina Prete e ao amigo Catarino Rodrigues pela torcida.
Ao Eng.º Marcelo Missato pela grande ajuda com os desenhos e desenvolvimento
do projeto geométrico em CAD.
Ao Prof. Dr. Carlos M. Tucci que me recebeu em Porto Alegre no Instituto de
Pesquisas Hidráulicas IPH para meu primeiro contato com o experimento de
pavimentos permeáveis da Eng.ª e Mestre Laura Acioli e ao Prof. Dr. Marcio Baptista
que esteve em SIURB para um curso de drenagem e enviou um precioso material
para estudo de casos de pavimentos drenantes realizados na França.
Meus colegas Reynaldo Cagnin, Homero e Mozart Corrêa que agüentaram a
pressão e ainda tem fôlego para agüentar mais.
A todos da Secretaria do Verde e Meio Ambiente, Secretário Eduardo Jorge, Dr.
Wolf Steinbaun e Eng.º Eduardo Aulicino que ouviram sobre pavimentos permeáveis
nas nossas reuniões do Comitê de Mudanças Climáticas e Eco-economia
Sustentável.
Ao Prof. Dr. Carlos Eduardo Tomanik Packer, meu amigo e conselheiro, que Deus o
tenha na lembrança.
Ao Engº Agrônomo Marcos Garcia Ortega, pela grande ajuda no desenvolvimento do
projeto de compensação ambiental junto a Secretaria do Verde e Meio Ambiente.
VIII
Ao Engº Fernando da IMPERPAV e sua equipe, pelo profissionalismo e amizade,
sempre dispostos e atentos a cada detalhe, contribuindo com importantes
informações.
A Simone e Maya além de toda equipe da PLANSERVI, a todos da FBS e ao corpo
técnico e pesquisadores do LTP – Laboratório de Tecnologia de Pavimentação, ao
CTH – Centro Tecnológico de Hidráulica e seus profissionais que tanto colaboraram,
a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e a Prefeitura da Cidade de São
Paulo que percebeu neste projeto, um alívio para muitos paulistanos que padecem
todo ano com problemas de enchentes e alagamentos.
Finalmente, jamais poderei me esquecer de minha esposa Mônica que se privou de
muitas coisas sempre compreensiva e de todo apoiadora, ajudando-me com sua
expressão “não vai desistir agora!” dando-me forças para prosseguir até o fim.
Tenho certeza que você sabe muito sobre pavimentos permeáveis de tanto me ouvir
falar.
A Deus acima de tudo e de todos.
IX
RESUMO
O trabalho tem por objetivo apresentar procedimentos de projeto e execução de
obras de pavimentos permeáveis visando sua aplicação prática como medidas
compensatórias de drenagem urbana com a finalidade de retenção e amortecimento
de picos de enchentes em cidades densamente urbanizadas. Os procedimentos
propostos se baseiam na experiência adquirida para a implementação de dois tipos
de pavimentos permeáveis; um com revestimento constituído de blocos
intertravados de concreto e outro com revestimento de concreto asfáltico poroso,
conhecido como camada porosa de atrito. Para subsidiar o trabalho uma pista
experimental foi construída como área de estacionamento nas dependências do
Centro Tecnológico de Hidráulica – CTH na Universidade de São Paulo onde foi
realizado o experimento. O local do estacionamento atua como um reservatório
subsuperficial de águas pluviais sendo que sua estrutura, constituída de agregados
granulares, abriga no interior de seus vazios a água infiltrada pelas camadas do
pavimento. Recomenda-se, após os estudos, que os procedimentos e seqüências de
atividades de projeto e execução de obras de pavimentos permeáveis sejam
contemplados pelo poder público e privado como solução alternativa em diferentes
empreendimentos urbanos como grandes áreas públicas ou particulares,
estacionamentos, parques, quadras esportivas, passeios, calçamentos e ruas de
pouca solicitação de tráfego entre outros.
Palavras-chave: Blocos intertravados. Concreto asfáltico poroso. Pavimento
permeável; Camadas drenantes.
X
ABSTRACT
The present work intents to show design and built procedures, of porous pavements;
by paying attention on its practical appliances as compensatory option in urban
drainage with purpose to retaining rainfall water by storage, reducing downstream
flooding in cities with great urban density. The procedures here proposed are based
in the know how acquired for the construction of two kinds of porous pavements: one
built with interlocked concrete blocks and the other built with porous asphalt. In order
to aid the present work, an experimental field was built as parking area inside the
propriety of CTH – Centro Tecnologico de Hidraulica in State University of Sao Paulo
where the tests and experiments were made. The parking area is a reservoir
structure where rain water is stored inside courses of aggregates. The storage
volume is in the void space between particles of material that comes by infiltration
trough the pavement layer. The commendation, after the studies, is that procedures
and activities of design and build of porous pavements could be observed by
government and private sector as alternative solution in many kinds of urban projects
such as large public and private lots, parking areas sport fields side walks and
streets, with low capacity of traffic loads, and so forth.
Key words: Concrete blocks; Porous asphalt; Porous pavements; Porous structure;
Drainage Courses.
XI
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Efeitos da urbanização sobre o hidrograma da bacia. (adaptado de
Cordeiro Netto,1994). ................................................................................................ 13
Figura 2 - Diferenças nos hidrogramas urbanos de montante e jusante com sistema
estrutural de drenagem, SEMADS, 2001 .................................................................. 16
Figura 3 - Relação Impermeabilização x Densidade Populacional (adaptado de
Campana & Tucci, 1992 ). ......................................................................................... 17
Figura 4 – Esquema de reservatório de detenção (Tucci – ABRH, 2000). ................ 18
Figura 5 - Perfil hidráulico do solo durante a infiltração ( fonte: Musy et al.,1991) .... 19
Figura 6 - Diferentes fases de infiltração de um dispositivo de drenagem (Burgéap,
1991) ......................................................................................................................... 21
Figura 7 - Tipos de cobertura e área pavimentável em três categorias de uso
(adaptado do apêndice D, Cappiella & Brown, 2001) ................................................ 24
Figura 8 - Exemplo de diferentes tipos de pavimento com reservatório estrutural
(extraído de Azzout ET AL., 1994 e Acioli, L. A. UFRGS, 2003). ............................. 28
Figura 9 - Tipos de pavimentos permeáveis (adaptados de Schueler, 1987)............ 30
Figura 10 - Pavimento com três camadas sob o revestimento .................................. 35
Figura 11 - Sobrecamada porosa sobre revestimento convencional ......................... 36
Figura 12 - Pavimentos com reservatórios em nível ou inclinados (Fergunson
B.K.,2005). ................................................................................................................ 39
Figura 13 - Exemplos de dispositivos de descarga lateral localizados na parte inferior
do Reservatório de Base (Fergunson B.K., 2005). .................................................... 40
Figura 14 - Exemplos de dispositivos de descarga lateral localizados na parte
superior do Reservatório de Base (Fergunson B.K., 2005). ...................................... 41
Figura 15 - Exemplos de dispositivos que permitem o escoamento superficial e
protegem o pavimento (Fergunson B.K., 2005). ........................................................ 42
Figura 16 – Aplicação de geotêxteis em pavimentos deformáveis (ABINT, 1999) .... 43
Figura 17 - Aplicação de geotêxtil como separação e filtro (ABINT, 1999). .............. 43
Figura 18 - Aplicação de geomembrana conjugada com geotêxtil em reservatórios
(Nortène Plásticos). ................................................................................................... 45
Figura 19 – Geocélulas plásticas .............................................................................. 48
Figura 20 - Pavimento permeável com superfície de blocos porosos ou vazados
(Febestral, 2005). ...................................................................................................... 59
XII
Figura 21 – Conceito de travamento pelas fibras dentro do ligante modificado com
polímeros................................................................................................................... 76
Figura 22 – Fluxograma de atividades de projeto ..................................................... 79
Figura 23 - Fluxograma para análise de viabilidade (L.A. Aciolli, 2005) ................... 81
Figura 24 – Fluxograma de atividades de obra ......................................................... 91
Figura 25 - Vista em planta do local do experimento .............................................. 103
Figura 26 – Perfil do pavimento de Blocos Intertravados (sem escala) ................... 105
Figura 27 – Perfil do pavimento de CPA (sem escala) ............................................ 106
Figura 28 – Localização dos furos das sondagens ................................................. 110
Figura 29 - Localização dos furos para classificação MCT das amostras ............... 113
Figura 26 – Planta do levantamento planialtimétrico cadastral ............................... 117
Figura 31 – Projeto Geométrico (sem escala) ......................................................... 119
Figura 32 - Projeto Geométrico – Perfil transversal (s/escala) ................................ 120
Figura 33 – Drenagem – Perfil longitudinal (s/escala) ............................................. 120
Figura 34 – Esquema elucidativo das camadas ...................................................... 123
Figura 32 – Perfil da Área B – PPC -Blocos Intertravados de Concreto .................. 131
Figura 33 – Perfil da Área C – Concreto asfáltico poroso tipo CPA ........................ 131
XIII
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Foto 1 - Escoamento superficial em evento severo de precipitação – Fonte: Jornal O
Estado de São Paulo 23/09/2003. ............................................................................. 14
Foto 2 – Alagamento no bairro do Morumbi em São Paulo – Fonte: Jornal O Estado
de São Paulo 23/09/2003 .......................................................................................... 14
Foto 3 - Reservatório revestido com geomembrana (revista Engenharia edição 547,
2001). ........................................................................................................................ 44
Foto 4 - Blocos de concreto pré-moldado vazados ................................................... 50
Foto 5 - Blocos de concreto intertravados assentados sobre berço de areia ............ 51
Foto 6 – Concreto Asfáltico Poroso ........................................................................... 52
Foto 7 – Coleta de solo a 0,50, 1,00 e 1,50 metros de profundidade ...................... 114
Foto 8 – Local do experimento – Antes do transplante das árvores. ....................... 133
Foto 9 – Preparação do torrão para o transplante ................................................... 133
Foto 10 – Remoção através de guindaste Munk ..................................................... 134
Foto 11 – Local do experimento – Depois do transplante das árvores .................... 134
Foto 12 – Amostra de CPA e demonstração de sua permeabilidade ...................... 135
Foto 14 – Seqüência de fotos da abertura de caixa de pavimentação .................... 139
Foto 15 – Abertura de caixa de 45 cm de profundidade .......................................... 140
Foto 16 – Seqüência de fotos da preparação do aterro .......................................... 140
Foto 17 – Seqüência de fotos compactação do aterro (área B) .............................. 141
Foto 18 – Compactação do subleito ........................................................................ 141
Foto 19 – Espalhamento e nivelamento do solo de reforço .................................... 142
Foto 20 – Execução da rede de drenagem ............................................................. 143
XIV
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – População mundial e projeção para 2030 (fonte: World Urbanization
Prospects – The 2005 Revision ONU, 2006)............................................................... 7
Tabela 2 - Terminologia geralmente aplicada a pavimentos porosos. ...................... 34
Tabela 3 - Fator “P” (NBR9780/1987) ....................................................................... 56
Tabela 4 - Perda de agregados no ensaio cântabro (%) ........................................... 67
Tabela 5 - Vida à fadiga de diversas misturas porosas modificadas por polímeros .. 67
Tabela 6 - Valores de vida à fadiga (repetições) para misturas novas e envelhecidas.
.................................................................................................................................. 68
Tabela 7 – Média e desvio padrão de máximas intensidades de chuva em mm/min 83
Tabela 8 – Máximas alturas previstas, em mm. ........................................................ 84
Tabela 9 - Resumo dos ensaios de caracterização ................................................. 111
Tabela 10 – Resumo dos ensaios de compactação e CBR .................................... 111
Tabela 11 – Resultado da classificação MCT ......................................................... 114
Tabela 12 – Classificação das ruas quanto ao tipo de tráfego ................................ 121
Tabela 13 – Valores tabelados de dimensionamento .............................................. 122
Tabela 14 – Espessuras mínimas de revestimento - ............................................... 122
Tabela 15 – Coeficientes estruturais do revestimento ............................................. 123
Tabela 16 - Especificações Técnicas de Materiais e Serviços ................................ 126
Tabela 17 - Dosagem da Camada porosa de Atrito ................................................ 127
Tabela 18 – Granulometria CPA –Faixa Arizona ..................................................... 128
Tabela 19 – Especificações do CPA – Faixa Arizona ............................................. 129
Tabela 20 – Ensaios de permeabilidade do CPA .................................................... 136
Tabela 21 – Tabela comparativa de preços por m² ................................................. 137
XV
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Evolução demográfica em áreas urbanas e rurais (Fonte: World
Urbanization Prospects - The 2005 Revision ONU, 2006). ......................................... 7
Gráfico 2 – Evolução demográfica no Brasil. (Fonte: World ONU Urbanization
Prospects - The 2006 Revision Population Database, 2007). ..................................... 8
Gráfico 3 – Resistência do concreto em função do fator a/c ..................................... 58
Gráfico 4 – Resistência do concreto em função da idade ......................................... 58
Gráfico 5 - Faixa granulométrica clássica e nova adaptado de Thelen e Howe. ....... 77
Gráfico 6 – Ábaco de dimensionamento ................................................................. 122
Gráfico 7 – Espessuras necessárias de sub- base. ................................................ 125
XVI
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO – American Association of State Highways and Transportation Officials
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
ABINT – Associação Brasileira de Não Tecidos
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRH – Associação Brasileira de Recursos Hídricos
ADP – Asfalto Diluído de Petróleo
BCA - British Cement Association
BDI – Bonificação de Despesas Indiretas
BGS – Brita Graduada Simples
BMP – Borracha Moída de Pneus
CAP – Cimento Asfáltico de Petróleo
CAUQ – Concreto Asfáltico Usinado a Quente
CBR – California Bearing Rate
CIRIA – Construction Industry Research and Information Association
CPA – Camada Porosa de Atrito
CTH – Centro Tecnológico de Hidráulica
DEPAVE – Departamento de Parques e Áreas Verdes
DERSA – Desenvolvimento Rodoviário S.A.
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
EPA – United States Environmental Protection Agency
EUA – Estados Unidos da América
EVA – Etileno-Acetato de Vinila
FCTH – Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica
FHWA – U. S. Federal Highways Administration
GAP – Galeria de Águas Pluviais
IAG – Instituto Astronômico e Geofísico
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IP – Índice de Plasticidade
LL – Limite de Liquidez
LP – Limite de Plasticidade
MB – Macadame Betuminoso
MCT – Miniatura, Compactado, Tropical
XVII
MH – Macadame Hidráulico
MPa – Mega Pascal
N.A. – Nível d’água
NBR – Normas Brasileiras
ONU – Organização das Nações Unidas
PEAD – Polietileno de Alta Densidade
PMSP – Prefeitura do Município de São Paulo
PPC – Peças Pré-moldadas de Concreto
RDC – Resíduo de Construção Civil
SBR – Estireno-Butadieno-Borracha
SBS – Estireno-Butadieno-Estireno
SEMADS – Secretaria Estadual do Meio Ambiente e Desenvolvimento Social
SIURB – Secretaria de Infraestrutura Urbana e Obras
SVMA – Secretaria de Verde e Meio Ambiente
TCA – Termo de Compromisso Ambiental
USACE – U. S. Army Corps of Engineers
USP – Universidade de São Paulo
XVIII
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1
1.1. Estrutura do Trabalho ................................................................................... 2
1.2. Objetivos da Dissertação .............................................................................. 5
2. DRENAGEM URBANA – EVOLUÇÃO E PROBLEMAS DECORRENTES .......... 6
2.1. Sistemas de Drenagem Urbana .................................................................... 9
2.1.1. Sistema Clássico ................................................................................... 9
2.1.2. Sistema Alternativo ou Compensatório ................................................ 10
2.2. Enfoques da Drenagem Urbana ................................................................. 11
2.2.1. Condutividade Hidráulica Controlada ................................................... 11
2.2.2. Armazenamento das Águas ................................................................. 11
2.3. Efeitos da Urbanização ............................................................................... 13
2.3.1. Área Impermeabilizada ........................................................................ 16
2.3.2. Dispositivos de Detenção e Amortecimento ........................................ 17
2.4. Dispositivos de Infiltração ........................................................................... 19
2.5. Considerações sobre a Colmatação ........................................................... 22
3. PAVIMENTOS PERMEÁVEIS – DESCRIÇÃO .................................................. 23
3.1. Tipos de Pavimentos Permeáveis ............................................................... 28
3.2. Pavimentos voltados para a Infiltração ....................................................... 29
3.3. Pavimentos voltados para a Detenção e Armazenamento ......................... 30
3.4. Princípio de Funcionamento e Tipos de Pavimentos .................................. 32
3.5. Componentes dos Pavimentos Permeáveis ............................................... 34
3.5.1. Revestimento, Base e Sub-base .......................................................... 35
3.5.2. Sobrecamada....................................................................................... 36
3.5.3. Reservatórios ....................................................................................... 37
3.5.4. Geotêxteis ............................................................................................ 43
3.5.5. Geomembranas ................................................................................... 44
3.6. Materiais usados em Pavimentos Permeáveis ........................................... 46
3.6.1. Agregados ........................................................................................... 46
3.6.2. Gramíneos ........................................................................................... 47
3.6.3. Geocélulas Plásticas ............................................................................ 47
3.6.4. Concreto Poroso .................................................................................. 49
3.6.5. Blocos Vazados ................................................................................... 49
3.6.6. Blocos Intertravados de Concreto ........................................................ 50
XIX
3.6.7. Concreto Asfáltico Poroso ................................................................... 51
3.7. Estudo das Peças Pré-Moldadas de Concreto - PPC ................................. 53
3.7.1. Pavimentos Intertravados de Concreto ................................................ 53
3.7.2. Histórico ............................................................................................... 53
3.7.3. Características de uso dos Blocos de Concreto. ................................. 54
3.7.4. Equipamento de Ensaio ....................................................................... 55
3.7.5. Determinação da Resistência à Compressão (fpj) ............................... 55
3.7.6. Valor Característico da Resistência à Compressão (fpk) ..................... 57
3.7.7. Influências na Resistência do Concreto ............................................... 57
3.7.8. Fator Água-Cimento (a/c) .................................................................... 58
3.7.9. Influência da Idade do Concreto .......................................................... 58
3.7.10. Pavimento Permeável em Blocos de Concreto .................................... 59
3.7.11. Tipos de Blocos para Estruturas Permeáveis ...................................... 60
3.7.12. Princípio de Funcionamento ................................................................ 61
3.7.13. Domínio de Aplicação .......................................................................... 61
3.8. Estudo do Concreto Asfáltico Poroso .......................................................... 62
3.8.1. Histórico ............................................................................................... 62
3.8.2. Características do Concreto Asfáltico Poroso ...................................... 63
3.8.3. Uso de Ligantes Modificados por Polímeros ........................................ 65
3.8.4. Perda no ensaio de Cântabro .............................................................. 67
3.8.5. Fadiga .................................................................................................. 67
3.8.6. Envelhecimento e Oxidação ................................................................ 68
3.8.7. Considerações Relativas a Custo ........................................................ 69
3.8.8. Recomendações Construtivas ............................................................. 70
3.8.9. Formulação de Misturas para Revestimentos Porosos ........................ 71
3.8.10. Manutenção do Revestimento Poroso ................................................. 72
3.8.11. Colmatação .......................................................................................... 73
3.8.12. Degradações e Defeitos Localizados ................................................... 74
3.8.13. Degradações e Defeitos Extensos ....................................................... 74
3.8.14. Recuperação no Fim da Vida Útil do Revestimento Poroso ................ 74
3.8.15. Segregação e Faixa Granulométrica ................................................... 75
4. DIRETRIZES DE PROJETO E EXECUÇÃO DO PAVIMENTO PERMEÁVEL .. 78
4.1. Fluxograma das Atividades de Projeto ........................................................ 79
4.2. Atividades de Projeto .................................................................................. 80
XX
4.3. Fluxograma das Atividades de Obra ........................................................... 91
4.4. Atividades de Obra...................................................................................... 92
5. ESTUDO DE CASO – ESTACIONAMENTO CTH ........................................... 101
5.1. Descrição do Experimento ........................................................................ 101
5.2. Concepção do Pavimento ......................................................................... 104
5.3. Estudos Hidrológicos e Hidráulicos ........................................................... 108
5.4. Serviços Geotécnicos e Geológicos.......................................................... 109
5.4.1. Ensaios Correntes ............................................................................. 109
5.4.2. Classificação pelo Método MCT ........................................................ 112
5.4.3. Conclusão dos Serviços Geotécnicos ................................................ 115
5.5. Serviços Topográficos ............................................................................... 116
5.6. Estudos de Tráfego ................................................................................... 118
5.7. Projetos Geométrico, de Terraplenagem e de Drenagem ......................... 118
5.8. Projeto de Pavimentação .......................................................................... 121
5.8.1. Dimensionamento dos Pavimentos Flexíveis (CPA) .......................... 121
5.8.2. Dimensionamento de Pavimentos com Blocos .................................. 124
5.8.3. Especificações Técnicas .................................................................... 126
5.8.4. Dosagem do CPA .............................................................................. 127
5.8.5. Perfil Final adotado para a Obra ........................................................ 130
5.9. Transplante de Espécies Arbóreas ........................................................... 132
5.10. Medição da Permeabilidade do Revestimento Poroso .......................... 135
5.11. Comparação de Preços dos Pavimentos .............................................. 137
5.12. Aspectos Construtivos da Obra ............................................................. 138
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .......................................................... 144
6.1. Conclusões. .............................................................................................. 145
6.2. Recomendações ....................................................................................... 147
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 149
8. ANEXOS .......................................................................................................... 159
8.1. ANEXO A – Termo de Compromisso Ambiental ....................................... 159
8.2. ANEXO B - Boletins da Sondagem ........................................................... 166
8.3. ANEXO C – Perfis Geotécnicos Individuais e Classificação MCT das
Amostras .............................................................................................................. 170
8.4. ANEXO D – Dosagem do CPA ................................................................. 181
1
1. INTRODUÇÃO
As ações públicas para soluções de problemas de drenagem urbana são, na maioria
das vezes, uma continuação do princípio de drenar as águas das precipitações o
mais rápido possível para jusante.
O aumento cada vez maior das áreas urbanas impermeáveis, resultado da
concentração populacional em grandes cidades, justaposto a conseqüente
interferência humana no ciclo hidrológico, tem obrigado o poder público a adotar
medidas que buscam a eliminação dos efeitos produzidos pelas chuvas intensas.
O resultado da ação antrópica nesse meio tem sido o aumento das enchentes,
inundações e a degradação acentuada da qualidade das águas com o acréscimo da
produção de lixo e conseqüente aumento dos vetores patogênicos de transmissão
de doenças e poluição.
Redes de drenagem, que apenas transferem a inundação de um ponto para outro a
jusante da bacia, resolvem parte do problema.
Novos conceitos tendem resgatar as condições de pré-urbanização utilizando
dispositivos que possibilitem acréscimo de infiltração e aumento do tempo de retardo
de escoamento superficial próximo ao ponto de origem ou fonte.
Neste sentido, um dispositivo utilizado para essa finalidade é o pavimento permeável
que possui a capacidade de reduzir os volumes de escoamento superficial e reduzir
os picos de cheia. É um dispositivo de infiltração que absorve inteiramente ou parte
do escoamento através de uma superfície permeável para dentro de um reservatório
de brita de graduação uniforme construída sobre o perfil do terreno.
A água captada pelo pavimento pode ser conduzida para um reservatório, e deste
para um ponto de saída ou captação, ou simplesmente ser absorvida pelo solo. A
sub base e base dos pavimentos permeáveis, construídas por agregados de
granulometria aberta e com poucas partículas finas, atuam como um recipiente de
coleta d’água deixando que o líquido permaneça nos vazios das camadas. O correto
2
dimensionamento da espessura das camadas, levando-se em consideração as
premissas de volume de tráfego, tipo de carregamento, número de solicitações e
outros fatores mecânicos, associados às premissas hidráulicas de tempo de
armazenamento, tempo de retenção e condutividade hidráulica, permitem a
execução de um pavimento permeável que atenda simultaneamente aos anseios da
Engenharia de Transportes, da Engenharia Hidráulica e da sustentabilidade.
1.1. Estrutura do Trabalho
Além desta introdução o trabalho é constituído por mais 7 capítulos conforme
descrição mostrada a seguir:
O capítulo 1 refere-se à introdução comentando sucintamente como o aumento das
áreas urbanas impermeáveis têm movido órgãos ligados à engenharia à busca de
soluções visando resgatar condições anteriores de pré-urbanização através de
novos conceitos, materiais e técnicas que contribuam para a mitigação de eventos
severos de cheias e seus problemas associados.
O capítulo 2 aborda a evolução e os problemas da drenagem sob a ótica da
Engenharia Hidráulica analisando os sistemas adotados no passado e outros mais
modernos quanto a sua utilização.
São mostradas medidas não estruturais e compensatórias de drenagem que visam
minimizar os efeitos das cheias que normalmente ocorrem em centros densamente
urbanizados.
Dá-se destaque a enfoques diferentes adotados para o controle do escoamento
superficial direto de águas pluviais, ou seja, o controle ou gerenciamento das águas
visando sua maior condutividade hidráulica bem como aquele orientado para o
armazenamento visando o abatimento dos picos de cheias.
Trata de dispositivos cujo objetivo é o de contornar os problemas gerados pela
urbanização exacerbada de bacias sob o efeito das inundações. Tais dispositivos
3
serão descritos rapidamente através de conceitos estruturais e não estruturais de
forma a fornecer noções de alternativas para a redução de inundações, diminuição
dos efeitos erosivos, melhorias das condições de reuso e recarga de aqüíferos além
da redução das vazões a jusante melhorando o tempo de concentração do
escoamento na bacia hidrográfica.
Além disso, são abordados os problemas decorrentes da dificuldade de infiltração e
a maneira como ocorre o avanço da frente de molhamento no subsolo e, por fim são
tecidas algumas considerações sobre o fenômeno da colmatação numa estrutura
drenante.
O capítulo 3 trata dos pavimentos permeáveis propriamente ditos desde sua história
recente até as mais novas técnicas desenvolvidas neste segmento.
Destaca-se as funções realizadas e os tipos mais freqüentes de revestimentos
drenantes voltados à infiltração ou detenção e armazenamento.
Descreve-se sucintamente seu funcionamento e aplicações, bem como de seus
componentes e materiais de que se constituem. Apresentam-se os tipos de
reservatórios mais comuns utilizados como dispositivos de descarga.
São destacados os materiais que podem ser tratados como elementos porosos e de
alta permeabilidade e que conferem aos pavimentos a propriedade de suporte a
carregamentos dinâmicos ou estáticos.
Aborda aspectos relacionados às PPC (peças pré-moldadas de concreto) e ao
concreto asfáltico poroso tipo CPA quanto a suas características e propriedades
No capítulo 4 são apresentadas diretrizes sobre o projeto e a execução do
pavimento permeável, levando-se em consideração as etapas necessárias à sua
implementação.
É mostrada a seqüência dos trabalhos tendo-se por base a experiência adquirida e
utilizada para o planejamento, o projeto e a execução da obra propriamente dita.
4
Apresenta as atividades relacionadas à elaboração do projeto e as relacionadas à
execução das etapas construtivas, indicando os estudos, ensaios, dimensionamento
e especificações técnicas utilizados.
O capítulo 5 aborda o estudo de caso da construção do trecho experimental
(estacionamento) localizado nas dependências do CTH – Centro Tecnológico de
Hidráulica da Universidade de São Paulo USP, onde estão sendo executados os
dois tipos de revestimentos permeáveis.
Apresenta a descrição das etapas críticas do experimento e as soluções adotadas.
No capítulo 6 são apresentadas principais conclusões e recomendações do trabalho
desenvolvido.
No capítulo 7 são mostradas as principais referências bibliográficas nacionais e
estrangeiras consultadas e utilizadas para o desenvolvimento do estudo.
O capítulo 8 foi destinado a apresentação de Anexos que subsidiaram alguns pontos
importantes do trabalho como resultados de ensaios , pesquisa e documentação.
5
1.2. Objetivos da Dissertação
Tendo em vista a falta de instruções de projeto e procedimentos de construção
específicos para a execução dos pavimentos permeáveis, o presente trabalho
procura apresentar uma contribuição para a consecução desses objetivos propondo
diretrizes técnicas que possam ser utilizadas sistematicamente para a
implementação desses dispositivos para o controle do escoamento superficial de
águas pluviais na fonte.
Pretende-se fornecer elementos de projeto e instruções para execução da obra de
pavimentos permeáveis como solução alternativa em diferentes empreendimentos
urbanos como grandes áreas públicas ou particulares, estacionamentos, parques,
quadras esportivas, passeios, calçamentos e ruas de pouca solicitação de tráfego.
Espera-se que o material apresentado possa servir de base para a consecução de
metodologia mais eficaz de projeto e construção de pavimentos permeáveis visando
sua utilização pelo poder público e privado como mecanismo de controle de
escoamento na fonte e medida compensatória não estrutural de drenagem urbana
além de seu uso como sistema mitigador dos efeitos de inundações em grandes
centros urbanos.
A experiência adquirida na construção da área de estacionamento como trecho
experimental, servirá também ao desenvolvimento de outros estudos que
necessitam mais tempo de coleta de dados como, por exemplo, a análise do efeito
da colmatação sobre as estruturas drenantes, e o estudo da qualidade das águas
sob o efeito da poluição difusa.
6
2. DRENAGEM URBANA – EVOLUÇÃO E PROBLEMAS
DECORRENTES
Constata-se, desde tempos mais remotos, a grande ligação de aglomerados
urbanos com cursos d’água. Vilas, vilarejos e pequenos centros, na maioria das
vezes, se instalavam próximos a rios, riachos, córregos e corpos d’água pela
facilidade de obtenção de suprimento para consumo e higiene de suas populações.
A disponibilidade de água em abundância constituía um importante insumo também
para a agricultura, comércio, comunicação e navegação.
Algumas cidades da antigüidade como Babilônia, se posicionavam ao lado de
grandes rios no caso o Eufrates, que também servia de proteção militar contra povos
invasores.
A proximidade aos cursos d’água acarretava freqüentemente problemas de
enchentes e inundações que afligiam as populações ribeirinhas. Entretanto, o risco
dessas ocorrências era bem aceito por ser considerado um “preço a pagar” pela
disponibilidade da água.
A partir do surgimento de preceitos higienistas que preconizavam a canalização e o
controle dos cursos d’água urbanos, como meio de reduzir a ocorrência de doenças
de veiculação hídrica, a relação harmônica entre aglomerados urbanos e cursos
d’água foi alterada. A mudança radical advinda do conceito higienista, ou seja, da
eliminação rápida das águas pluviais e servidas para longe das cidades reduziu
drasticamente o papel dos cursos d’água no quadro urbanístico como elemento da
paisagem e fator de embelezamento. Antes, águas servidas eram despejadas nas
vias públicas ficando confinadas aos centros urbanos, trazendo questões sanitárias
e de insalubridade como o risco de epidemias e doenças. (Baptista & Nascimento,
2005).
Outro ponto a considerar é o vertiginoso crescimento populacional demonstrado
pelos relatórios de evolução demográfica mundial desde 1950 e projeções para o
ano de 2030 elaborados pela Organização das Nações Unidas ONU, 2006, em que
7
se demonstra a aceleração do crescimento nas áreas urbanas e decréscimo de
população nas áreas rurais conforme Tabela 1 e Gráfico 1.
Tabela 1 – População mundial e projeção para 2030 (fonte: World Urbanization
Prospects – The 2005 Revision ONU, 2006)
Crescimento Urbano x Rural
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1950 1975 2000 2005 2030
População Mundial (Bilhões)
URBANA RURAL TOTAL
Gráfico 1 - Evolução demográfica em áreas urbanas e rurais (Fonte: World
Urbanization Prospects - The 2005 Revision ONU, 2006).
População mundial para o período de 1950-2030 (bilhões)
1950 1975 2000 2005 2030
URBANA 0,73 1,52 2,84 3,15 4,91
RURAL 1,79 2,56 3,24 3,31 3,29
TOTAL 2,52 4,08 6,08 6,46 8,2
Porcentagem de habitantes em áreas urbanizadas
28,9 37,2 46,7 48,7 59,9
8
População Total do Brasil
53
108
174
186
236
0
50
100
150
200
250
1950 1975 2000 2005 2030
População ( Milhões)
População
Gráfico 2 – Evolução demográfica no Brasil. (Fonte: World ONU Urbanization
Prospects - The 2006 Revision Population Database, 2007).
No Brasil, estudos recentes do IBGE verificados através do site
http://www.ibge.gov.br/paisesat/main.php demonstram o fenômeno do rápido
crescimento nas áreas urbanas que chega a 84% em relação ao decréscimo da
população rural da ordem de 16%.
O crescimento dos limites territoriais urbanos (Gráfico 2), trás consigo, novamente a
questão das enchentes, pois a ação antrópica sobre o solo, alterando suas
características de absorção e a recarga natural de aqüíferos, enfatiza
inexoravelmente a utilização de sistemas de escoamento das águas superficiais de
forma rápida para sistemas maiores de captação até seu destino final nos cursos
d’água, que mostram-se com o tempo, insuficientes para comportar volumes cada
vez maiores de contribuição.
Além disso, a transferência da carga hidráulica para jusante gera o mesmo tipo de
problema de maneira mais intensa e rápida nas concentrações urbanas localizadas
ao longo dos cursos d’água.
9
Ainda sob a ótica higienista, a urbanização acelerada, implica em intervenções nos
processos hidrológicos em particular a ação direta nos cursos d’água e na superfície
das bacias hidrográficas. Em vista disso, a redução das áreas permeáveis e do
armazenamento superficial, associado ao aumento da velocidade de escoamento,
contribui para eventos mais severos de inundações e enchentes, simplesmente pelo
aumento dos picos de cheia.
2.1. Sistemas de Drenagem Urbana
Baptista & Nascimento (2006) trataram a questão da drenagem urbana através de
duas abordagens em relação aos sistemas de intervenção hidráulica: o tradicional
ou clássico com base higienista e o técnico alternativo com base em medidas
compensatórias.
2.1.1. Sistema Clássico
Os preceitos higienistas para drenagem de águas pluviais e servidas recomendam
sua rápida evacuação das áreas urbanas, por meio da utilização de condutos
preferencialmente subterrâneos funcionando por gravidade. São constituídos
basicamente de dispositivos de micro-drenagem que efetuam o transporte das
águas superficiais nas ruas (sarjetas), sua captação (bocas de lobo) e o deságüe até
sistemas de macro-drenagem constituídos de canais abertos ou galerias.
10
2.1.2. Sistema Alternativo ou Compensatório
A partir de 1970, outra abordagem para tratar o problema das enchentes foi
desenvolvida na Europa e América do Norte. Trata-se do conceito de “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 preservação ambiental.
Essas tecnologias são alternativas, em relação às clássicas, pois consideram o
impacto da urbanização de forma geral, buscando compensar sistematicamente os
seus efeitos. A compensação é efetuada pelo controle do excesso de água oriunda
da impermeabilização, evitando-se sua transferência rápida para jusante.
Neste contexto, medidas não estruturais são recomendadas e podem contribuir para
minimizar as cheias e inundações, tais medidas são:
• Bacias ou reservatórios de detenção ou bacias de amortecimento de cheias;
• Estruturas de armazenamento temporário, implantadas por simples
adequação de configuração topográfica em áreas de estacionamento,
terrenos esportivos e áreas livres em geral;
• Pavimentos porosos ou permeáveis, destinados ao armazenamento
temporário e/ou infiltração, em áreas de estacionamento e no sistema viário;
• Estruturas que favorecem a infiltração e a percolação, tais como trincheira,
poços, valas, valetas etc.;
• Canalizações em cursos d’água com técnicas que favorecem o escoamento
lento ou mesmo a detenção temporária das águas;
• Tratamento do fundo dos vales com zoneamento de planícies de inundação e
delimitação de áreas non aedificandi destinadas ao armazenamento
temporário. (Baptista & Nascimento, 2005)
11
2.2. Enfoques da Drenagem Urbana
Existem fundamentalmente dois enfoques ou diferentes soluções para o controle da
qualidade das águas do escoamento superficial direto em áreas urbanas; o
orientado para o aumento da condutividade hidráulica e o orientado para o
armazenamento das águas. (Scarati Martins , 2006).
2.2.1. Condutividade Hidráulica Controlada
Conforme abordado, é o mais tradicional ou clássico e enfatiza o aumento da
condução hidráulica do sistema de drenagem urbana. Os sistemas projetados de
acordo com este enfoque efetuam a coleta das águas do escoamento superficial
direto, conduzindo-as de imediato e rapidamente até o ponto de despejo.
Os sistemas projetados dentro desta filosofia tendem a aumentar as vazões
veiculadas, podendo resultar em áreas de inundações a jusante, em relação à
condição anterior à sua implantação.
São sistemas que exigem manutenção periódica como remoção de sujeira e detritos,
obras de desassoreamento e recuperação estrutural entre outras.
2.2.2. Armazenamento das Águas
A utilização deste enfoque mais moderno tem-se mostrado, ao longo dos anos,
como solução eficiente para áreas já urbanizadas. Sua função é realizar o
armazenamento temporário das águas de escoamento superficial direto próximo ao
ponto de origem e efetuar a liberação das águas de maneira lenta e gradativa ou
simplesmente deixando a água se infiltrar no solo. Trata-se de controle realizado na
fonte ou perto dela.
12
Representa uma medida compensatória efetiva à perda da capacidade natural de
infiltração dos solos de uma bacia hidrográfica que se tornou densamente
urbanizada. Ao mesmo tempo em que propicia o armazenamento das águas, pode
também proporcionar o aumento da duração dos hidrogramas, com a conseqüente
redução dos picos das cheias reduzindo os impactos para jusante.
13
2.3. Efeitos da Urbanização
Os fatores do ciclo hidrológico, diretamente afetados pela urbanização são:
• O volume do escoamento superficial direto;
• Os parâmetros de tempo do escoamento superficial;
• A vazão de pico das cheias.
Esses efeitos são causados por alterações da cobertura do solo, modificações nos
sistemas de drenagem, usualmente a retificação e canalização de cursos d’água e a
ocupação urbana das várzeas com aterros e sistemas viários e a posterior
impermeabilização de parte da área ocupada.
Abaixo, constata-se que aos picos de cheia depois da urbanização passam a ocorrer
mais cedo e com mais severidade do que antes do desenvolvimento onde as
características de uso e ocupação favoreciam a infiltração (Figura 1).
Figura 1 – Efeitos da urbanização sobre o hidrograma da bacia. (adaptado de
Cordeiro Netto,1994).
14
São conhecidos os exemplos que relacionam o crescimento das vazões máximas de
cheias com a área urbanizada da bacia e a área servida por obras de drenagem
que, em alguns casos, podem resultar em picos de cheia da ordem de 6 vezes o
valor do pico da mesma cheia em condições naturais. Tucci e Genz, (1995),
demonstraram que os dispositivos para controle de drenagem na fonte diminuem e
retardam os picos de cheia chegando a cenários iguais ou melhores que o da pré-
urbanização.
Cabe frisar que o volume do escoamento superficial direto é primordialmente
determinado pela quantidade de água precipitada, características de infiltração do
solo, chuva antecedente, tipo de cobertura vegetal, superfície impermeável e
retenção superficial.
Foto 1 - Escoamento superficial em evento severo de precipitação – Fonte: Jornal O
Estado de São Paulo 23/09/2003.
Foto 2 – Alagamento no bairro do Morumbi em São Paulo – Fonte: Jornal O Estado
de São Paulo 23/09/2003
15
Os efeitos da urbanização estão diretamente associados ao aumento do volume do
escoamento superficial, combinado com o decréscimo no volume de escoamento de
base e decréscimo no tempo de concentração (Walesh ,1989).
Araújo et. al. (1999) apontam que a falta de planejamento na ocupação das áreas
urbanas resulta em alterações significativas nas taxas de impermeabilização das
bacias, ocasionando transtornos e prejuízos em razão do aumento significativo das
inundações.
O volume que escoava lentamente no solo e ficava retido pela vegetação e em
depressões, passa a escoar em canais, exigindo maior capacidade de escoamento
das seções que com o tempo deixam de comportar os volumes anteriormente
projetados.
A falta de planejamento e regulamentação é sentida em praticamente todas as
cidades de médio e grande porte do país. Depois que o espaço está totalmente
ocupado, as soluções disponíveis são extremamente caras, tais como canalizações,
diques com bombeamentos, reversões, reservatórios de retenção ou “piscinões”
entre outras. O poder público passa a investir parte significativa de seu orçamento
para proteger uma parcela da cidade que sofre devido à imprevidência da ocupação
do solo (Villanueva, 1997).
Neste sentido, verifica-se que a canalização de córregos, sem a devida análise de
impactos a jusante, pode agravar a situação em outros pontos.
Na Figura 2, observam-se as diferenças no hidrograma de montante e jusante
devido a modificações na área urbana provocadas por sistemas de drenagem.
16
Figura 2 - Diferenças nos hidrogramas urbanos de montante e jusante com sistema
estrutural de drenagem, SEMADS, 2001
2.3.1. Área Impermeabilizada
Segundo Silveira (1998), o Brasil enfrentou um crescimento vertiginoso das
metrópoles nacionais e regionais, isso fez com que sempre a capacidade de
investimento em obras de saneamento (incluindo a drenagem urbana) fosse inferior
à expansão das cidades. Devido a este problema, as redes de drenagem são
concebidas sem uma visão global de bacia, sendo deficiente em critérios de
projetos.
Primeiro Mota e Tucci (1984) e posteriormente Campana e Tucci (1992), iniciaram o
trabalho de estimativa da taxa de impermeabilização em função da densidade
habitacional por hectare urbano através da interpretação com tratamento
matemático de fotos aéreas das cidades de Curitiba, São Paulo, Brasília e Porto
Alegre chegando ao prognóstico de tendência a impermeabilização próximo a 65 %,
como mostra a Figura 3.
17
Figura 3 - Relação Impermeabilização x Densidade Populacional (adaptado de
Campana & Tucci, 1992 ).
2.3.2. Dispositivos de Detenção e Amortecimento
Visando contornar o problema criado com a urbanização das bacias sobre o
comportamento das cheias, que causam inundações nas áreas ribeirinhas, diversas
medidas estruturais e não estruturais podem ser adotadas. Dentre as estruturais
pode-se citar a do uso de bacias de detenção, ou seja, reservatórios de
armazenamento de curtos períodos que reduzem as vazões de pico dos
hidrogramas de cheias aumentando o seu tempo de retenção.
Normalmente os reservatórios de detenção não reduzem o volume de escoamento
superficial direto, apenas redistribuem as vazões ao longo de um tempo maior
armazenando temporariamente parte desse escoamento. Em menos de 24 horas os
reservatórios de detenção são totalmente drenados.
Geralmente ocupam uma área que é seca e pode ser utilizada para fins de lazer ou
recreação quando limpas e com sistema de alerta.
18
O armazenamento em reservatórios pode ser benéfico em reduzir problemas de
inundação, reduzir os custos de sistemas de drenagem, melhorar a qualidade da
água, diminuir efeitos de erosão, melhorar as condições de reuso e recarga de
aqüíferos além de reduzir as vazões à jusante melhorando o tempo de resposta do
escoamento superficial.
Por outro lado, o armazenamento nestes dispositivos requer manutenção constante,
limpeza, medidas contra poluição e contaminação, cuidados com a proliferação de
roedores e insetos, além disso, requer monitoramento de nível d’água e
acionamento dos sistemas de esgotamento.
Os reservatórios são projetados para controlar os efeitos de chuvas localizadas de
curta duração e alta intensidade, visto que esse tipo de precipitação é a causadora
das inundações em pequenos cursos d’água.
Sob o aspecto construtivo, podem ser criados pelo barramento de um rio, córrego ou
curso escavando-se uma bacia no solo para represamento. Deve dispor de vertedor,
cujo propósito é o de garantir a segurança da barragem e, em alguns casos, bacia
de dissipação de energia à jusante da descarga para evitar a erosão localizada além
de vertedor de emergência. Em qualquer caso é necessária a instalação de grade de
retenção de lixo para impedir a obstrução das saídas. A Figura 4 apresenta um
esquema representativo de um reservatório de detenção.
Figura 4 – Esquema de reservatório de detenção (Tucci – ABRH, 2000).
19
Os pavimentos permeáveis podem ser concebidos para atuarem como reservatórios
de detenção armazenando o volume remanescente do escoamento superficial e,
após a tormenta, drenar através de um exutório.
Outra aplicação dos pavimentos drenantes é sua atuação como reservatório de
infiltração cujo volume não é devolvido a rede hidráulica, mas sim absorvido através
do solo até o lençol freático, reabastecendo-o.
2.4. Dispositivos de Infiltração
Denomina-se por infiltração o processo de penetração da água no solo, seguido de
modificação quase instantânea das condições de pressão e teor de umidade, à
superfície do solo, quando este entra em contato com a água. A infiltração se
relaciona às características hidrodinâmicas, a estrutura e textura do solo bem como
pelas condições iniciais e pela vazão de alimentação. (Baptista & Nascimento
(2005).
Pode ser considerada como uma perturbação do perfil hídrico que se propaga com a
profundidade. O perfil hídrico se caracteriza por uma zona de saturação, uma zona
de transmissão e uma zona de molhamento, cujo limite inferior é a frente de
molhamento. (Figura 5).
Figura 5 - Perfil hidráulico do solo durante a infiltração ( fonte: Musy et al.,1991)
20
A infiltração pode ser descrita em três fases (conforme Figura 6)
1ª Fase:
Avanço da frente de molhamento. Quando se inicia o processo de alimentação de
água de escoamento superficial até quando o lençol sob a estrutura recebe a água
infiltrante. Trata-se de escoamento em meio não saturado, dependendo apenas da
carga hidráulica na estrutura e na camada de solo inferior não havendo influência do
lençol freático.
2ª Fase:
Escoamento misto. A superfície livre do lençol delimita dois domínios de
escoamento, um em meio poroso não saturado e outro em meio poroso saturado
pelo próprio lençol d’água. Neste momento o lençol poderá reagir de duas maneiras:
se a transmissividade do meio é elevada a vazão da água que infiltra não altera o
nível do lençol; se a água que infiltração for significativa em relação ao lençol há a
formação de um domo de pressão sob a estrutura de infiltração, neste caso, o
funcionamento da estrutura dependerá do que ocorre nas zonas saturada e não
saturada.
3ª Fase:
Escoamento horizontal em meio saturado. Sob determinados parâmetros o esquema
da 2ª fase pode evoluir para um regime de escoamento permanente. Quando o
domo de pressão atinge o fundo da estrutura ( quando é estabelecido um equilíbrio)
o escoamento passa a ocorrer em meio saturado e passa a funcionar como um
dispositivo de injeção (alimentação) e não mais de infiltração.
21
Figura 6 - Diferentes fases de infiltração de um dispositivo de drenagem (Burgéap,
1991)
22
2.5. Considerações sobre a Colmatação
A colmatação de uma estrutura de infiltração possui como causa básica a deposição
de material particulado de finos no interior da estrutura preenchendo os vazios do
meio poroso. As partículas maiores ficam retidas nas camadas superiores ao passo
que as menores vão sendo carreadas para as partes mais profundas. De maneira
geral esse é o fenômeno que faz com que o meio poroso perca através do tempo
sua capacidade de condutividade hidráulica de maneira lenta e progressiva.
Podem ser associados a colmatação o desenvolvimento de algas, plânctons, fito-
plânctons e de bactérias que podem, associadas ou não, contribuir para a
diminuição da capacidade de infiltração da estrutura.
No entanto, o fenômeno da colmatação, contribui para a retenção de poluentes uma
vez que, o meio poroso, quando passa a ter seus vazios preenchidos, torna a
filtração mecânica menos eficaz aumentando o tempo e a superfície de contato e
favorecendo as ligações físico-químicas.
Em longo prazo, a infiltração de águas pluviais na estrutura pode tornar-se nula, uma
vez que o sistema perde sua função drenante e passa a comportar-se como
estrutura impermeável ou de retenção. Assim, pois, a colmatação está diretamente
ligada à vida útil do pavimento ou do meio poroso.
23
3. PAVIMENTOS PERMEÁVEIS – DESCRIÇÃO
O termo pavimento aplica-se, de forma genérica, a qualquer tratamento ou cobertura
da superfície que tem como finalidade suportar qualquer tipo de tráfego.
O pavimento permeável é aquele que possui porosidade e permeabilidade
significativamente elevada de maneira a influenciar a hidrologia e causando algum
efeito positivo ao meio ambiente.
Pavimentos cujo teor de vazios é pequeno e que possuam baixa taxa de infiltração
de água não são considerados porosos.
Ferguson, Bruce K. (2005), compara a proporção de superfícies cobertas em relação
a área pavimentável para determinadas zonas de uso, visando determinar locais
para a aplicação de pavimentos permeáveis.
Citando Cappiella & Brown (apêndice D, 2001) num estudo realizado para a região
de Chesapeake Bay – Maryland - EUA foram analisados três tipos de uso
(comercial, predial e residencial) e a porcentagem da superfície coberta em relação
a três tipos de área pavimentável (ruas, calçadas e estacionamentos).
A Figura 7 apresenta os resultados dos estudos desenvolvidos.
24
Figura 7 - Tipos de cobertura e área pavimentável em três categorias de uso
(adaptado do apêndice D, Cappiella & Brown, 2001)
Nos três gráficos, as áreas cobertas ou edificadas (coluna branca), representam
aproximadamente 1/3 das áreas, ao passo que as áreas pavimentáveis ocupam os
outros 2/3.
• Zonas de uso residencial ou unifamiliar - a área de estacionamento, refere-se
a garagens e locais de manobra de veículos, as ruas recebem apenas de
tráfego local e calçadas são para uso de pedestres; esses três tipos de
pavimento sofrem pouca ação de carregamentos e repetição de carga
25
dinâmica ou estática, sendo portanto, elegíveis para a aplicação de
pavimentos permeáveis, sem maiores conflitos estruturais.
• Zonas de uso predial ou multifamiliar - as áreas de estacionamento são
proporcionais as áreas de ruas. As calçadas e a maior parte do
estacionamento recebem baixo volume de tráfego e pouco carregamento,
sendo também elegíveis para a aplicação de pavimentos permeáveis, porém
as ruas podem receber diferentes tipos de carregamento variando de lugar
para lugar.
• Zonas de uso comercial – áreas de estacionamento representam a maior
parte da superfície coberta. Calçadas e ruas não possuem relevância. Alguns
pontos dos estacionamentos não recebem cargas significativas que possam
comprometer a estrutura, em sua maior parte estão submetidos a tráfego leve
e ligeiramente médios sendo esses pontos, também elegíveis para aplicação
de pavimentos permeáveis.
Em Engenharia de Transportes, os pavimentos e as obras de pavimentação, são
tratados normalmente como estruturas que devem trabalhar secas sem a
interferência de água. Adotam-se, portanto, sistemas que sejam impermeáveis, ou
seja, que não permitam que a umidade dos solos seja um fator negativo quanto a
redução da capacidade mecânica da estrutura e do comportamento físico das
camadas de suporte e, dentre outros, a degradação do revestimento com a abertura
de trincas e posterior formação de panelas ou outras patologias típicas da infiltração
de água no interior da estrutura.
Pavimentos permeáveis fogem em princípio a definição acima, pois, diferentemente
dos pavimentos convencionais asfálticos ou não, possuem estrutura simpática a
absorção de água e, portanto, favorável ao molhamento de suas camadas inferiores.
A construção de pavimentos permeáveis visa contemplar um apelo à drenagem
urbana. Tratando-se de dispositivo de infiltração, atua como técnica compensatória
para o aumento da permeabilidade do solo urbano, tornando-se uma alternativa de
drenagem.
26
A França foi país pioneiro na aplicação de pavimentos com estrutura porosa no final
da década de 40, porém, como os ligantes asfálticos não eram bem estudados até
então, a estrutura rompia-se pela baixa adesividade ligante-agregado, não
conferindo capacidade de carregamento ao revestimento poroso. Somente no início
dos anos 70, países como a própria França, Suécia, Estados Unidos e Japão
voltaram a se interessar pelo método e a aplicá-lo em pequena escala (Azzout et al.,
1994).
Nos Estados Unidos, um marco no desenvolvimento da tecnologia para execução de
pavimento asfáltico permeável, foi a pesquisa realizada no início da década de 70
por Edmund Thelem e engenheiros do Instituto Franklin na Philadelphia que, com o
apoio da U.S. Enviromental Protection Agency (EPA), desenvolveram o concreto
asfáltico poroso para o controle de cheias em 1968. Alguns anos mais tarde, Field
et. al., 1982, criaram manuais práticos de projeto e construção de concreto asfáltico
permeável.
A partir dessa data o concreto asfáltico permeável foi aplicado tanto quanto outro
tipo de material poroso, porém com o passar dos anos, alguns trechos sofreram
colmatação e conseqüente declínio da taxa de infiltração. Os resultados negativos
apontaram para a falta de conhecimento tecnológico e uso de materiais
inadequados. No entanto, recentemente, com aplicação de novas tecnologias e
materiais mais apropriados, estão sendo desenvolvidos concretos asfálticos porosos
com melhor desempenho hidráulico além de durabilidade e confiabilidade estrutural.
Pelo menos três fatores foram significativos para a aplicação do pavimento
permeável:
1. A crescente urbanização e seus problemas de infiltração, demandando
estudos e desenvolvimento de soluções contribuintes a drenagem visando a
mitigação das enchentes em grandes centros.
2. A aplicação em rodovias com o intuito de reduzir o efeito de aquaplanagem e
o “spray” em dias chuvosos garantindo maior segurança e dirigibilidade.
27
3. A aplicação em locais para diminuir o nível de ruído, uma vez que este tipo de
revestimento permite que o som penetre pelos vazios levando a redução da
emissão de ondas sonoras. (Acioli, L. A., 2005).
Desde 1978, a França, lançou um programa de pesquisa e desenvolvimento de
soluções para amenizar o efeito das inundações. O pavimento permeável destacou-
se como uma das soluções mais interessantes, graças a sua facilidade de
integração com o ambiente urbano, além do fato de que pode ser usado como
estrutura de reservatório de retenção dos picos de cheia.
Desta época em diante, o pavimento permeável passou a ser objeto de pesquisas
resultando no desenvolvimento de técnicas de execução e métodos de aplicação em
diferentes áreas da engenharia hidráulica e de pavimentos.
28
3.1. Tipos de Pavimentos Permeáveis
Os pavimentos permeáveis são conhecidos como estruturas reservatório. De acordo
com Rimbauld et al. (2002) e Acioli L. A. (2005), essa denominação refere-se às
funções realizadas pela matriz porosa de que são constituídos:
• Função mecânica, associada ao termo estrutura, que permite suportar os
carregamentos impostos pelo tráfego de veículos.
• Função hidráulica, associada ao termo reservatório, que assegura, pela
porosidade dos materiais, reter temporariamente as águas seguido pela
drenagem e, se possível, infiltração no solo do subleito.
Segundo Azzout et. al. (1994), os pavimentos permeáveis se caracterizam em
quatro tipos: o pavimento pode possuir revestimento drenante ou impermeável e
ainda ter a função de infiltração ou armazenamento. A Figura 8 ilustra os quatro
tipos de pavimento com estrutura de reservatório.
Figura 8 - Exemplo de diferentes tipos de pavimento com reservatório estrutural
(extraído de Azzout ET AL., 1994 e Acioli, L. A. UFRGS, 2003).
29
3.2. Pavimentos voltados para a Infiltração
Segundo Schueler (1987), o projeto de pavimentos permeáveis pode se encaixar em
três categorias básicas:
• Sistemas de infiltração total: aqueles cujo único meio de saída é através da
infiltração no solo. Neste, o dimensionamento das camadas de base e sub-
base deve ser tal que armazene o volume de uma chuva de projeto subtraído
do volume que infiltra diretamente.
• Sistema de infiltração parcial: quando o solo do sub-leito não possui boa taxa
de infiltração. Um sistema de drenagem deverá ser executado para promover
a coleta da água que deixa de infiltrar.
• Sistema de infiltração para controle da qualidade da água: este sistema é
utilizado para recolher o volume inicial do escoamento superficial que trás
consigo a maior concentração de poluentes como a poluição difusa dos
detritos espalhados aleatoriamente por toda a bacia hidrográfica e coletados
para o sistema.
A Figura 9 apresenta o perfil dos três tipos de pavimentos permeáveis definidos por
Schueler.
30
Figura 9 - Tipos de pavimentos permeáveis (adaptados de Schueler, 1987).
3.3. Pavimentos voltados para a Detenção e Armazenamento
Em áreas urbanas, as superfícies destinadas ao sistema viário e as de
estacionamento podem ocupar espaços consideráveis, chegando a 30% da área da
bacia de drenagem, em áreas densamente ocupadas. Assim, a adoção de
pavimentos permeáveis pode auxiliar no controle da produção do escoamento
superficial no próprio sistema viário.
Basicamente podem ser identificados três níveis diferentes de atuação dos
pavimentos porosos ou permeáveis no controle da produção de escoamento
superficial.
• Pavimentos dotados de revestimentos superficiais permeáveis, possibilitando
a redução da velocidade do escoamento superficial, a retenção temporária de
31
pequenos volumes na própria superfície do revestimento e a infiltração para
as camadas inferiores de parte das águas pluviais.
• Pavimentos dotados de estrutura porosa, onde é efetuada a detenção
temporária das águas pluviais, provocando o amortecimento de vazões e a
alteração no desenvolvimento temporal nos hidrogramas.
• Pavimentos dotados de estrutura porosa e de dispositivos de facilitação da
infiltração, onde ocorre tanto a detenção temporária das águas pluviais como
também a infiltração de parte delas. Obtém-se o amortecimento de vazões, a
alteração no desenvolvimento temporal nos hidrogramas e a redução dos
volumes efetivamente escoados (Baptista, 2005).
A simples adoção de pavimentos com superfícies permeáveis por si só não
representa ganho significativo para os sistemas de drenagem como é o caso dos
revestimentos asfálticos tipo CPA (camada porosa de atrito), que apenas reduzem o
escoamento superficial diminuindo o efeito de “spray” e aquaplanagem. Porém, sua
combinação com a adoção de uma estrutura de pavimento porosa na base e sub-
base como, por exemplo, com o emprego de BGS (brita graduada simples) de
graduação aberta, ou seja, tamanho mais uniforme dos agregados e pouco finos,
permitirá a reservação temporária das águas pluviais em seu interior, com
possibilidades de infiltração ou regulação de seu escoamento, melhorando
significativamente o controle de escoamento e picos de cheias em zona urbana.
32
3.4. Princípio de Funcionamento e Tipos de Pavimentos
Os tipos de pavimento com funções compensatórias em drenagem pluvial (Baptista
& Nascimento, 2005) podem ser assim classificados:
• Pavimentos com revestimentos permeáveis: possibilitam o acesso das águas
pluviais às camadas inferiores do pavimento e efetuam ligeira redução do
escoamento superficial.
• Pavimentos porosos de detenção: Desempenham o papel de reservatório
temporário das águas pluviais, ou seja, com evacuação localizada, sem
funções de infiltração, subdividindo-se em:
Pavimentos porosos de detenção com injeção direta: dotados de
revestimentos permeáveis.
Pavimentos porosos de detenção com injeção indireta: dotados
de revestimentos impermeáveis.
• Pavimentos porosos de infiltração: Desempenham dois papeis distintos, a
reservação temporária e a infiltração das águas pluviais subdividindo-se em:
Pavimentos porosos de infiltração com injeção distribuída;
dotados de revestimentos permeáveis.
Pavimentos porosos de infiltração com injeção localizada:
dotados de revestimentos impermeáveis.
Cada um desses diferentes tipos de pavimentos apresenta estrutura específica
quanto a sua utilização.
33
Quanto a camada superficial, o revestimento pode ser impermeável, no caso de
pavimentos convencionais novos, construídos em concreto de cimento Portland ou
concreto asfáltico; semipermeável no caso de pavimentos em paralelepípedos,
calçamento poliédrico ou blocos de concreto, e , por fim, permeável, em concreto
asfáltico poroso tipo CPA, peças pré-moldadas de concreto poroso e blocos de
concreto vazados.
A estrutura do pavimento não é muito diferente dos pavimentos clássicos, sendo
geralmente constituída de brita e ligante. O volume de vazios desempenha papel
importante para a determinação da capacidade de armazenamento.
A interface da estrutura do pavimento com o subleito ou solo adjacente deve ser
realizada por meio da implantação de mantas geotêxteis adequadas quando o
objetivo é assegurar a não colmatação da estrutura e garantir a função de infiltração.
Quando se objetiva a estanqueidade, como no caso de reservatórios, não deve
haver interface da estrutura com o subleito, podendo ser utilizadas geomembranas
ou lençóis plásticos de espessura adequada que impedem a infiltração d’água.
34
3.5. Componentes dos Pavimentos Permeáveis
Tanto os pavimentos porosos como os convencionais são constituídos basicamente
dos mesmos componentes. A Tabela 2 define alguns tipos dos componentes
usados em pavimentação. Poucos pavimentos possuem todos os componentes
listados, ao invés, cada pavimento deve ter uma combinação específica que atenda
as suas próprias necessidades.
Terminologia aplicada a Pavimentos Porosos
Terminologia Definição
Camada de Base
Camada colocada abaixo da superfície de revestimento para
aumenta a espessura do pavimento. Pode ser simplesmente
chamada de Base.
Camada
Espaço ocupado entre dois tipos de materiais na estrutura do
pavimento.
Camada Filtrante
Qualquer camada entre outras ou entre o pavimento e o subleito
que detenha a migração de partículas para os vazios da camada
subjacente.
Geomembrana
Tecido impermeável geralmente plástico ou Polietileno de Alta
Densidade (PEAD) utilizada em sistemas impermeabilizantes.
Geotextil
Manta não-tecida de filamentos de polipropileno que possibilita a
livre passagem das águas de infiltração para o meio drenante.
Pavimento
Qualquer tratamento ou cobertura na superfície que suporte
qualquer tipo de tráfego.
Sobrecamada Camada aplicada sobre qualquer tipo de pavimento preexistente
Estrutura do
Pavimento
Combinação de camadas de materiais colocadas sobre o subleito
que possibilitam o suporte mecânico do pavimento.
Reservatório
Qualquer parte do pavimento com capacidade de estocagem o
condutividade de água. O reservatório pode ser sobreposto ou
combinado com outras camadas do pavimento. Também chamado
de Reservatório de Base, Camada Drenante ou Colchão drenante.
Sub-base
Camada colocada abaixo da Base a fim de aumentar a espessura
do pavimento.
Subleito
Solo natural ou reforçado abaixo da estrutura do pavimento,
responsável pela absorção em última instância dos
carregamentos.
Revestimento Camada do pavimento que recebe diretamente a carga de tráfego.
Tabela 2 - Terminologia geralmente aplicada a pavimentos porosos.
35
3.5.1. Revestimento, Base e Sub-base
É muito comum a construção de pavimentos com duas camadas abaixo do
revestimento. Diferentes camadas podem ser otimizadas para propósitos especiais
definidos para o pavimento. Além disso, a combinação de materiais em diferentes
camadas pode tornar o pavimento mais econômico.
A Figura 10 ilustra a seção típica de pavimento com três camadas.
Figura 10 - Pavimento com três camadas sob o revestimento
O revestimento recebe diretamente o carregamento de tráfego transferindo esforços
para as camadas inferiores. De maneira geral o revestimento é economicamente
mais caro por ser constituído de material resistente ao desgaste. Subjetivamente ao
revestimento são atribuídas características tais como aparência e acessibilidade.
Uma ampla variedade de materiais pode satisfazer os requisitos de durabilidade,
economia, aspecto e facilidade de execução dos revestimentos.
A camada da base confere espessura à estrutura do pavimento e se encarrega de
distribuir o carregamento sobre o subleito. Caso seja necessário, a camada de sub
base pode ser adicionada com a finalidade de aumentar a espessura ou para
armazenar água no caso dos revestimentos porosos.
36
Nos pavimentos com superfície impermeável, água e ar não podem penetrar em
nenhuma parte da estrutura ou solo do subleito, mesmo que a base na estrutura de
muitos pavimentos convencionais seja feita de material poroso. A superfície
impermeável inviabiliza o funcionamento de um pavimento poroso.
3.5.2. Sobrecamada
Trata-se de qualquer camada de revestimento aplicada sobre qualquer tipo de
pavimento preexistente. A Figura 11 mostra o tipo usual de sobrecamada de
material poroso aplicada sobre revestimento convencional denso ou impermeável.
Os departamentos de estradas de rodagem utilizam a sobrecamada como ilustrada,
com o objetivo de drenar o escoamento superficial, melhorar a visibilidade, aumentar
a aderência e reduzir o barulho e o reflexo. Isso faz com que as rodovias sejam mais
seguras de dirigir além de aumentar a capacidade de transporte reduzindo os
custos.
Figura 11 - Sobrecamada porosa sobre revestimento convencional
As sobrecamadas porosas, ou CPA (camada porosa de atrito) como são chamadas,
são aplicadas apenas sobre determinados trechos de rodovias para eliminação dos
efeitos da aquaplanagem e “spray” provocados pelos veículos em dias chuvosos.
37
3.5.3. Reservatórios
Para pavimentos permeáveis, o reservatório é considerado como qualquer parte da
estrutura que pode armazenar e transportar água para um exudório ou saída,
através de tubo de drenagem ou filtrá-la diretamente para o solo. Inclui todo o
material do pavimento que recebe água mesmo que ocasionalmente, podendo ser o
mesmo material que possui funções estruturais.
O volume de água é estocado nos espaços vazios entre agregados. Pavimentos de
camadas com índice de vazios que podem atuar como reservatório são
preconizados por regulamentação específica como a da AASHTO (American
Association of State Highway and Transportation Officials, 1993 – p. I-18) e do
DNER (Departamento Nacional de Estradas de Rodagem).
Os reservatórios podem ser chamados também de Camada ou Colchão Drenante.
A água armazenada no pavimento poderá ser eliminada lentamente através de
tubos laterais. A baixa velocidade de descarga retarda o pico de cheia, minimiza os
efeitos da erosão além de reduzir os custos das estruturas dos sistemas de
drenagem em dispositivos implantados à jusante.
Quando a água armazenada infiltra para o subleito, além dos benefícios acima,
contribui adicionalmente para a recarga de aqüíferos aumentando o nível do lençol
freático e o escoamento básico.
Toda água que passa através dos poros de qualquer camada de pavimento,
naturalmente é filtrada e tratada pela atividade bioquímica dos microorganismos.
De maneira geral a estrutura de armazenagem que possui funções hidráulicas em
determinada camada do pavimento é denominada de “Reservatório de Base”, que
poderá ser drenado por tubos em qualquer altura dividindo a base em dois
segmentos; um que tem a função de escoar a água excedente de dentro do
38
reservatório para fora da estrutura e outro segmento abaixo que retém a água para
infiltração. Ambos os segmentos possuem função estrutural, porém o segmento de
baixo também possui função hidráulica.
• Reservatórios Nivelados ou Inclinados
A Figura 12 ilustra como a configuração de um reservatório pode variar conforme a
inclinação da superfície do pavimento. Para uma superfície nivelada, o reservatório
será uma camada horizontal na parte inferior do pavimento (a), ao passo que em
superfícies inclinadas poderá ser necessária uma camada adicional de base para
compensar a inclinação (b).
Quando a camada inferior do pavimento for inclinada a água se dirigirá para o ponto
mais baixo, limitando a capacidade do reservatório (c). Para compensar, a base
próxima ao ponto mais baixo poderá ser executada de forma a aumentar o volume
de armazenamento (d).
39
Figura 12 - Pavimentos com reservatórios em nível ou inclinados (Fergunson
B.K.,2005).
• Reservatórios com Saída Lateral
Tubos ou outros dispositivos implantados lateralmente podem servir de escape para
a água que entra no pavimento atuando também como limitadores de profundidade
e da duração da retenção na estrutura superior do pavimento. A capacidade de
saída comanda a taxa de amortecimento. Alguns dispositivos de saída podem ser
escolhidos em função dos custos de manutenção.
A Figura 13 mostra os arranjos possíveis para a implantação de dispositivos de
saída na parte inferior do reservatório. Os drenos laterais permitem que quase a
totalidade das águas sejam dirigidas para as laterais e escoadas não deixando que
sejam infiltradas para o subleito. As águas podem ser captadas por drenos
40
granulares (a), tubos perfurados (b) e (c) com ou sem estruturas que permitam o
monitoramento ou manutenção.
Figura 13 - Exemplos de dispositivos de descarga lateral localizados na parte inferior
do Reservatório de Base (Fergunson B.K., 2005).
A Figura 14 ilustra dispositivos de saída para o excesso de água que fica dentro do
pavimento. O reservatório abaixo do tubo de saída lateral retém a água destinada a
infiltração para o subleito (a), (b) e (c). Trincheiras de infiltração construídas
longitudinalmente podem ser economicamente vantajosas (d).
41
Figura 14 - Exemplos de dispositivos de descarga lateral localizados na parte
superior do Reservatório de Base (Fergunson B.K., 2005).
Na Figura 15, são mostrados dispositivos de saída para o escoamento superficial
quando a água excede a capacidade de armazenamento do reservatório ou quando
a taxa de infiltração direta para o solo é baixa gerando demora na absorção. Em
casos assim, a água excedente sai pelo próprio pavimento em direção as laterais
pela simples inclinação do terreno (a). Este arranjo é possível apenas em locais com
baixa solicitação de carregamento de tráfego.
A execução de camada granular aflorante e ao longo do pavimento (b), permite que
a superfície do revestimento fique protegida do excesso de água no reservatório que
ocasionalmente pode extravasar.
42
Figura 15 - Exemplos de dispositivos que permitem o escoamento superficial e
protegem o pavimento (Fergunson B.K., 2005).
43
3.5.4. Geotêxteis
Material aplicado entre duas camadas ou entre a camada de base e o subleito com a
finalidade de separação de seus materiais. A separação é necessária para manter a
porosidade evitando o carreamento de partículas para outra camada além de manter
a integridade estrutural das camadas. Trata-se de manta não-tecida de filamentos de
polipropileno que possibilita a livre passagem das águas de infiltração para o meio
drenante ou camada adjacente. Alternativamente a separação entre camadas pode
ser feita de material granular selecionado de tamanho intermediário. Os geotêxteis
são permeáveis e inibem a movimentação de pequenas partículas atuando como
filtros. Em alguns pavimentos o geotêxtil proporciona ainda resistência às tensões de
deformação.
Figura 16 – Aplicação de geotêxteis em pavimentos deformáveis (ABINT, 1999)
Figura 17 - Aplicação de geotêxtil como separação e filtro (ABINT, 1999).
44
3.5.5. Geomembranas
Alguns pavimentos porosos têm sua parte inferior revestida com o propósito de
impedir a penetração de água para o subleito O termo técnico para extensos lençóis
de plástico resistente é “geomembrana” que se aplica a um tecido impermeável
geralmente plástico ou Polietileno de Alta Densidade (PEAD) utilizado em sistemas
impermeabilizantes. Quando um solo possui material quimicamente tóxico a
geomembrana impede a contaminação das águas ao meio ambiente. A função
hidráulica de um pavimento cuja camada inferior da base é revestida limita-se a
detenção e ao tratamento qualitativo das águas, não a infiltração.
Foto 3 - Reservatório revestido com geomembrana (revista Engenharia edição 547,
2001).
45
Figura 18 - Aplicação de geomembrana conjugada com geotêxtil em reservatórios
(Nortène Plásticos).
46
3.6. Materiais usados em Pavimentos Permeáveis
Pode-se classificar genericamente em sete famílias de materiais:
1) Agregados
2) Gramíneos
3) Geocélulas plásticas
4) Concreto poroso
5) Blocos vazados
6) Blocos intertravados de concreto
7) Concreto asfáltico poroso
A seguir, descreve-se sucintamente cada um desses materiais.
3.6.1. Agregados
Agregados em pavimentos porosos podem ser tratados como quaisquer materiais
particulados tal como cascalho, pedregulho, pedra britada, RDC (resíduo de
construção civil), material reciclado de blocos de concreto ou granito em
decomposição dentre outros. A gradação uniforme deve resultar num volume de
vazios da ordem de 30 a 40 %, constituindo material extremamente permeável ao ar
e a água. Além de ser o material mais utilizado na base e sub base dos pavimentos,
é também o principal componente dos concretos porosos. É utilizado para
preenchimento de blocos vazados, grelhas e geocélulas. Possui vantagens
econômicas e ambientais por ser o material mais abundante e natural encontrado.
47
3.6.2. Gramíneos
Uma superfície gramada pode suportar tráfego de pedestres e algum tráfego
veicular. A permeabilidade dos gramíneos é maior quando não compactados por
excesso de trafego. A transpiração desse tipo de revestimento reduz a formação de
ilhas urbanas de calor. Quando plantadas sobre argila plástica possuem maior
possibilidade de serem danificadas pela passagem repetitiva que empurra a argila
para dentro da placa de grama e colmata a superfície. São muito usadas em
passeios e áreas de estacionamento que não sejam utilizados com freqüência. Com
a ajuda de grelhas plásticas, geocélulas e blocos vazados de concreto podem
suportar carregamentos maiores de tráfego.
De qualquer maneira requer manutenção constante com replantio, espalhamento de
terra, irrigação e uso de fertilizantes. Deve-se escolher o tipo de gramíneo especifico
para o clima do local e para a insolação visto que alguns tipos crescem melhor à
sombra que outros.
3.6.3. Geocélulas Plásticas
São constituídas de tiras de polietileno de alta densidade (PEAD), soldadas entre si,
que quando abertas formam células contíguas tridimensionais semelhantes a uma
colméia que pode ser preenchida com areia, brita concreto ou solo conforme for a
disponibilidade e a finalidade. Foi concebida originalmente com o objetivo de fazer
da areia um material de construção. Sua utilização pioneira se deu na construção de
estradas de acesso a praias e desertos. Pode ser usada em várias aplicações como
suporte de cargas na estabilização de pavimentos rodoviários e ferroviários, em
estruturas de contenção de terra e na prevenção e controle da erosão de taludes. Na
maioria dos modelos, as tiras de plástico ocupam uma pequena parte da área de
superfície permitindo, quando preenchidas com material poroso de alta
48
permeabilidade, controle térmico e apelo visual ecológico no caso de preenchimento
com grama vegetal.
Figura 19 – Geocélulas plásticas
49
3.6.4. Concreto Poroso
Trata-se de uma sutil diferença na mistura convencional de cimento Portland, pois os
agregados devem no caso possuir gradação uniforme. Quando aplicado sobre as
camadas da estrutura do pavimento, resulta numa placa rígida. Tem custo alto de
fabricação no início, mas ao longo do tempo esse custo vai diminuindo. Não deve
ser aplicado sobre subleito fraco, pois a movimentação da estrutura como um todo
poderá ocasionar trincas.
O concreto poroso é apropriado para suportar carregamentos de baixo volume de
tráfego como em calçadas e áreas de manobra de estacionamentos residenciais,
além de suportar carga de tráfego médio em estacionamentos comerciais e ruas
residenciais. Poderá sob condições específicas de dimensionamento receber
carregamentos de tráfego pesado. O concreto poroso quando acabado tem grande
permeabilidade. Como desvantagem, há sempre a possibilidade de colmatação e
constantes gastos com a manutenção e limpeza.
3.6.5. Blocos Vazados
Unidades de blocos de concreto desenhados com células ou aberturas que
permitem o preenchimento com agregados ou gramináceos. São implantados lado a
lado resultando numa superfície semelhante a uma grelha ou desenho simétrico em
ângulo reto ou diagonal. Como pavimento não são relativamente econômicos.
Muitos tipos são duráveis e possuem considerável vida útil. A maior parte é capaz de
suportar bem a carregamentos pesados.
Não existem muitas empresas que fabricam esse tipo de material de revestimento,
por isso seu custo é alto em relação a outros materiais inclusive em comparação aos
blocos de concreto intertravados.
50
Para adquirir boa resistência a compressão as peças são executadas em concreto
de no mínimo 25 MPa. Devem trabalhar solidamente unidas e confinadas a bordas
de concreto. Em termos de porosidade e condutividade hidráulica são excelentes.
Foto 4 - Blocos de concreto pré-moldado vazados
3.6.6. Blocos Intertravados de Concreto
Esse tipo de revestimento permite tráfego de vários tipos. Blocos maciços de
concreto, alinhados lado a lado são os mais comuns. São geralmente assentados
sobre camada de areia que confere ao conjunto porosidade e permeabilidade.
Muitos blocos possuem boa durabilidade e resistência permitindo vida útil mais longa
e conseqüente economia sob o aspecto custo benefício. Alguns blocos podem
suportar tráfego pesado, porém são relativamente caros quando comparados a
outros pavimentos. São sensíveis as deformações longitudinais assim como as
deformações na base e no subleito. Quando assentados devem ser confinados a
bordas rígidas que impedem que as peças fiquem livres de tensão e possam se
soltar. Geralmente são limitados nas suas extremidades a sarjetas ou vigotas de
concreto.
51
Foto 5 - Blocos de concreto intertravados assentados sobre berço de areia
3.6.7. Concreto Asfáltico Poroso
É a mistura entre ligante betuminoso e agregados de tamanho uniforme. Concreto
asfáltico de maneira geral é bem conhecido como material relativamente barato e de
diversas aplicações. O concreto asfáltico poroso é uma variação do convencional
com a propriedade de ser permeável, entretanto, é susceptível a colmatação
causada pelo próprio ligante. Onde o ligante é muito fluido ou quando a união entre
ligante e agregado é fraca, o ligante betuminoso pode escorrer gradualmente da
superfície do revestimento através dos poros até acumular-se em um ponto dentro
da estrutura deixando as partículas da superfície segregadas.
Na Europa e nos Estados Unidos muitos departamentos de estradas de rodagem
tem desenvolvido tecnologias para estabilizar o ligante betuminoso visando
assegurar vida útil mais longa ao concreto asfáltico poroso. A utilização de camadas
de pavimento permeável deve atender as necessidades construtivas de rodovias
seguras, bem drenadas e com boa aderência.
52
Foto 6 – Concreto Asfáltico Poroso
53
3.7. Estudo das Peças Pré-Moldadas de Concreto – PPC
3.7.1. Pavimentos Intertravados de Concreto
3.7.2. Histórico
Blocos com a finalidade de pavimentação são utilizados há muito tempo na história
da humanidade. Originariamente o material mais comum era pedra ou tijolos de
barro. Após a 2ª Guerra Mundial, algumas cidades européias foram reconstruídas tal
como eram no período pré-guerra com ruas pavimentadas por blocos de pedra.
Porém, pela dificuldade em se conseguir esse tipo de material, nessa época
algumas companhias passaram a desenvolver tecnologia para a produção de blocos
de concreto visando substituir com economia a malha viária sem perder, no entanto,
características essenciais como resistência, baixa abrasividade, aderência,
facilidade de execução além de custo de transporte das peças (Smith, 1999).
Nos Estados Unidos, ao mesmo tempo, a maioria dos pavimentos eram feitos de
asfalto em função do desenvolvimento da indústria automobilística que demandava
pavimentos mais suaves e de rolamento confortável além de permitir maior
velocidade.
A indústria de blocos pré-moldados recebeu grande impulso na Alemanha no início
da década de 60 e a tecnologia logo foi transferida para países como Inglaterra,
Japão, Austrália, Nova Zelândia e África do Sul. Nos Estados Unidos, blocos de
concreto passaram a ser largamente utilizados em projetos urbanísticos.
A partir dessa época, a indústria de blocos pré-moldados vem sendo o berço de
enorme quantidade de pesquisas de novas tecnologias, como estudos de projetos
de construção de pavimentos em blocos intertravados de concreto (Shackel, 1990) e
pesquisas sobre a estrutura das peças de concreto para U. S. Army Corps of
Engineers USACE, elaborada por Rollings e Rollings no início dos anos 90.
54
3.7.3. Características de uso dos Blocos de Concreto.
Possuem juntas preenchidas com material granular poroso ou selante podendo até
mesmo trabalhar simplesmente sem preenchimento.
Atuando como conjunto, formam uma superfície ao mesmo tempo porosa e
permeável ao passo que suporta cargas de tráfego através da sua estrutura.
Quando devidamente executado, esse tipo de pavimento pode ser muito durável
mesmo sob condições adversas e variáveis como chuva e temperatura sem perda
da capacidade de suporte.
A maioria dos blocos de concreto são submetidos a controle de qualidade durante
seu processo de fabricação, além disso, devem atender as normas e especificações
técnicas preconizadas pela NBR 9780, NBR 9781, ABNT – Associação Brasileira de
Normas Técnicas e ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland.
São produzidos em diferentes formatos e cores conferindo maior versatilidade
estética.
Caso o berço de areia sobre o qual os elementos forem assentados apresente
alguma anomalia como má compactação, alguns blocos poderão ser arrancados,
porém sua reposição não é dispendiosa e relativamente simples.
As peças pré-moldadas de concreto (PPC) para pavimentação de vias urbanas,
pátios de estacionamentos, entre outros estão regulamentadas pela Norma
Brasileira NBR9781 (1987).
A NBR9781/87 define como peça de concreto para pavimentação: bloco pré-
moldado, de formato geométrico regular, com comprimento máximo de 400 mm.
Largura mínima de 100 mm e altura mínima de 60 mm.
55
Também consta em tal norma a definição da resistência à compressão das peças: é
a resistência apresentada pela peça em uma determinada idade, quando ensaiada
com carregamento parcial de sua área superficial conforme a NBR9780 (1987).
A NBR9780/87 também estabelece o método de ensaio para determinação da
resistência à compressão das peças pré-moldadas de concreto para pavimentação.
3.7.4. Equipamento de Ensaio
O ensaio à compressão deve ser realizado com uma máquina equipada com dois
pratos de aço, sendo o superior articulado e a transmissão de carga deve ser feita
de forma progressiva sem choques.
Placas circulares de aço com diâmetro de 90±0,5mm, denominadas placas auxiliares
de ensaio devem ser acopladas à máquina. Uma no prato inferior e outra no
superior.
Os eixos verticais centrais de ambas as placas devem estar perfeitamente
alinhados.
3.7.5. Determinação da Resistência à Compressão (fpj)
Deve-se saturar as peças a serem ensaiadas em água e com as superfícies de
carregamento capeadas com argamassa de enxofre ou similar, com espessura
inferior a 3,0mm. A peça deve ser colocada sobre as placas de ensaio e o
carregamento realizado continuamente com velocidade de aplicação entre 300kPa/s
e 800kPa/s até a ruptura completa.
56
A resistência à compressão (MPa) é determinada através da divisão da carga de
ruptura (N) pela área de carregamento (mm²), o resultado deve ser multiplicado pelo
fator “P” da Tabela 3 a seguir em função da altura da peça.
Altura nominal da peça (mm) Fator “P”
60 0,95
80 1,00
100 1,05
Tabela 3 - Fator “P” (NBR9780/1987)
57
3.7.6. Valor Característico da Resistência à Compressão (fpk)
A resistência à compressão obedece a uma distribuição estatística normal
(NBR9781/1987), por tanto o valor da resistência característica pode ser calculada
pela equação:
stff
ppk
*−=
Sendo:
pk
f
- Resistência característica à compressão (MPa);
p
f
- Resistência média das peças ensaiadas (MPa);
s
- Desvio Padrão da amostra (MPa);
t
- Coeficiente de Student, em função do tamanho da amostra.
A resistência característica à compressão, estimada, deve ser igual ou superior a 35
MPa levando em consideração as solicitações de veículos comerciais de linha. Deve
ser igual ou superior a 50 MPa, quando houver veículos especiais ou solicitações
capazes de produzir acentuados efeitos de abrasão.
A norma citada anteriormente também estipula valores para a máxima variação
permissível das peças sendo estas 3,0mm no comprimento ou largura e 5,0mm na
altura.
3.7.7.
Influências na Resistência do Concreto
A resistência à compressão do concreto sofre influência de alguns fatores tais quais
o fator água cimento e a idade do concreto (Almeida, 2002).
58
3.7.8. Fator Água-Cimento (a/c)
No Gráfico 3 a seguir, está representada a lei que relaciona resistência do concreto
ao fator água cimento.
A resistência tende a aumentar com o aumento do fator a/c até um determinado
valor limite. Daí em diante, a resistência reduz com o aumento desse mesmo fator.
Gráfico 3 – Resistência do concreto em função do fator a/c
3.7.9. Influência da Idade do Concreto
A resistência do concreto tende a aumentar conforme sua idade. O Gráfico 4 a
seguir representa tal comportamento.
Gráfico 4 – Resistência do concreto em função da idade
59
3.7.10. Pavimento Permeável em Blocos de Concreto
Estruturas com superfície em blocos de concreto poroso ou vazado possibilitam a
infiltração das águas superficiais. Essas estruturas são constituídas de parte inferior
e superior conforme se mostra a seguir (Figura 20).
A parte inferior é composta pelo subleito e a camada de base em brita graduada. A
parte superior apresenta uma camada de instalação composta de areia grossa e a
superfície em blocos porosos ou vazados que são rejuntados com o mesmo material
utilizado na camada de instalação.
Nessa estrutura, o conjunto de camadas deve dispor de uma capacidade de
drenagem compatível com a do subleito. Para que esta condição seja respeitada, a
quantidade de partes finas deve ser reduzida, porém, é necessário evitar que os
agregados de diferentes camadas venham a se misturar. Pode-se optar pela
utilização de mantas de geotêxtil, evitando assim que os solos percam capacidade
de infiltração (Febestral, 2005).
Figura 20 - Pavimento permeável com superfície de blocos porosos ou vazados
(Febestral, 2005).
60
3.7.11. Tipos de Blocos para Estruturas Permeáveis
Tendo em vista as vantagens proporcionadas pelo uso do pavimento permeável em
blocos de concreto, empresas belgas fabricantes de blocos de concreto passaram a
fabricar três tipos diferentes de blocos que possibilitam a drenagem das águas
superficiais:
• Bloco de concreto poroso – Este tipo possui estrutura aberta o que o torna
permeável em todo o seu volume. Essa estrutura aberta é permitida graças a
uma composição específica do concreto;
• Bloco de concreto com juntas alargadas – Trata-se de blocos de utilização
comum em pavimentação, no entanto, possuem afastadores que permitem a
criação de junta mais larga no momento da execução. Tais juntas permitem
que a água escoe mais rapidamente;
• Bloco de concreto com aberturas de drenagem – Trata-se de blocos de
concreto com aberturas em forma de meia-lua que permitem a infiltração da
água existente na superfície.
A escolha do tipo de bloco depende principalmente do lugar de aplicação.
Para que seja válida a utilização de blocos permeáveis, as diferentes camadas da
estrutura devem dispor igualmente de capacidade de drenagem que seja compatível
com a permeabilidade do subleito. (Febestral. 2005).
61
3.7.12. Princípio de Funcionamento
O funcionamento das estruturas de pavimentos permeáveis está fundado em três
elementos. As águas de chuvas são estocadas nos vazios dos blocos permeáveis e
nos vazios da estrutura do pavimento que posteriormente se infiltram no solo do
subleito em função de seu grau de permeabilidade e quantidade de água que não se
infiltra é drenada por sistemas tradicionais de escoamento (Febestral, 2005).
3.7.13. Domínio de Aplicação
A utilização de pavimentos permeáveis não pode colocar em perigo a estabilidade e
a durabilidade do pavimento. Deve-se limitar o seu campo de aplicação tendo em
vista o tráfego o qual o mesmo irá suportar.
Esse tipo de pavimento deve, portanto, ser utilizado em locais de tráfego leve, muito
leve e em locais onde não existe tráfego de veículos pesados (Febestral. 2005).
Podem-se citar estacionamentos, pátios industriais, ruas residenciais, praças, ruas
para pedestres, ciclovias, terraços, centros comerciais, entre outros, como locais
para aplicação dos pavimentos permeáveis.
62
3.8. Estudo do Concreto Asfáltico Poroso
3.8.1. Histórico
O concreto asfáltico poroso foi usado a partir da metade do século passado em
estradas de rodagem como sobrecamada do revestimento asfáltico cuja finalidade
era a de proporcionar melhor drenagem superficial e segurança.
Segundo Baptista & Nascimento, a utilização da técnica de concretos asfálticos
porosos é relativamente recente, tendo em vista que a concepção tradicional de
pavimentos preconizava sua impermeabilização. A partir do final dos anos 1970, na
Europa e na América do Norte, a combinação dos aspectos de segurança na
circulação viária e a possibilidade de respostas aos problemas hidrológicos
acarretados pelo intenso desenvolvimento urbano, ensejaram estudos
experimentais, levando, a partir dos anos 1980 a sua utilização operacional.
Inicialmente o emprego desse tipo de pavimento permaneceu restrito a áreas de
estacionamentos, vias de pedestres e vias locais de pequeno tráfego. Com base nos
estudos satisfatórios obtidos, atualmente seu emprego é cada vez mais difundido,
sendo utilizado mesmo em vias de tráfego significativo como, por exemplo, nas vias
de contorno da cidade de Bordeaux, na França.
63
3.8.2. Características do Concreto Asfáltico Poroso
Neste trabalho optou-se pelo concreto asfáltico tipo CPA, em vista da experiência
nacional adquirida sobre o mesmo.
A norma DNER 386/99 define Camada Porosa de Atrito (CPA) como mistura
asfáltica porosa (entre 18 e 25% vazios) preparada em usina a quente, composta de
agregados, material de enchimento (fíler) e cimento asfáltico de petróleo modificado
ou não por polímero SBS (estileno-butadieno-estileno), espalhado e comprimido a
quente.
Recentes pesquisas levaram ao desenvolvimento de concreto asfáltico drenante,
que tem granulometria intencionalmente modificada para obtenção de elevadas
porosidades total e efetiva (aproximadamente 30% e 25%, respectivamente) e por
conseqüência alta permeabilidade (Meurer Filho, 2001).
Como vantagens de se empregar uma CPA podem ser citadas:
• Minimização do fenômeno da hidroplanagem - a mistura drenante elimina
a água da superfície do pavimento, por conseqüência minimizando o
fenômeno da hidroplanagem (CASTRO, 2005).
• Maior resistência à derrapagem com pavimento molhado - a mistura
drenante possui alta macrotextura. Esta macrotextura faz com que o
pavimento mantenha elevada aderência pneu-pavimento a alta velocidade
(Castro, 2005).
• Redução de “spray” de água - a água infiltra no interior da camada
drenante eliminando o efeito de “spray” (borrifamento) pela passagem das
rodas em movimento (Castro, 2005).
64
• Menor reflexão das luzes dos veículos - ao eliminar a película superficial
de água reduz-se o fenômeno da reflexão de luzes proporcionando melhor
visibilidade e segurança (Castro, 2005).
• Redução do ruído do tráfego – a capacidade de reduzir o nível de ruído da
interação pneumático-revestimento das misturas tipo CPA está relacionada,
entre outras, pela percentagem de vazios, pela distribuição granulométrica,
pela disposição dos agregados em sua superfície e pelas características
dos agregados (diâmetro máximo, angulosidade, índice de forma, desgaste,
porosidade, etc.).
• Condutividade hidráulica – A capacidade de permitir a passagem de água
para as camadas inferiores do pavimento de forma rápida dependendo dos
vazios existentes entre agregados.
• Recarga de aqüíferos – Com as camadas de base e sub base preenchidas
de água, pode-se permitir que, através da infiltração a água alcance o lençol
freático contribuindo para manter o volume e o nível das águas sub
superficiais.
• Formação de reservatórios – se houver impermeabilização entre a sub-
base e o subleito haverá reserva de água dentro da estrutura do pavimento
entre os agregados constituintes das camadas de suporte. Permite-se a
detenção temporária e logo após, dispositivos de saída farão com que a
água armazenada escoe através de exudório atingindo o sistema de
drenagem urbana.
Entretanto, por apresentar elevada porosidade, as misturas asfálticas drenantes
possuem algumas limitações:
• Colmatação - a colmatação é tanto mais lenta quanto maior o teor de
vazios. Para se conseguir boa drenagem é preciso que a mistura mantenha
um mínimo de 20% de vazios (CASTRO, 2005).
65
• Durabilidade - maior teor de vazios favorece a oxidação e o
envelhecimento por ação dos agentes atmosféricos. O alto teor de vazio
pode favorecer o dano por ação da água, como o desprendimento de
agregado no caso de má adesividade entre o agregado e o ligante. O
processo de deterioração é combatido principalmente por aumento da
espessura da película de ligante recobrindo os agregados pelo uso de
asfalto modificado por polímero (Castro, 2005).
• Custo – pela presença de asfalto modificado por polímero, a necessidade
de agregado de qualidade superior, o maior gasto com a sinalização
horizontal, e necessidade de camada de ligação de boa qualidade, que
podem chegar a dobrar o custo do revestimento drenante em relação a um
revestimento convencional (Campos, 1998).
3.8.3. Uso de Ligantes Modificados por Polímeros
Em grande parte do território dos Estados Unidos ainda persiste o uso de ligantes
convencionais para misturas porosas.
Na Europa, por sua vez, é comum a utilização de ligantes modificados por polímeros
e, às vezes, por pó de borracha de pneu e fibras.
O uso de ligantes especiais é justificado, por quem os utiliza, por serem mais
resistentes à oxidação (as misturas prosas pelo seu alto índice de vazios estão
muito mais sujeitas a esse tipo de fenômeno). Também proporcionam pontes de
ligação mais fortes entre as partículas de agregado.
Com o uso de ligante convencional, há maior probabilidade de ocorrer propagação
de trincas e desagregação, principalmente em locais de ocorrência de esforços
tangenciais como em interseções e rampas.
66
A película de asfalto modificado por polímero (que envolve os agregados) também é
mais flexível e dúctil do que a película de asfalto convencional, promovendo maior
coesão entre as partículas de agregados, FHWA 1992.
Ceratti (1997) observou através de ensaios a melhoria das características de
resistência à tração e fadiga em misturas densas pela utilização de asfaltos
modificados por polímeros.
Guerreiro (1993), a partir da avaliação de trechos experimentais de revestimentos
porosos, realizados com ligantes convencionais e com ligantes modificados,
observou que os trechos com ligantes modificados por polímeros apresentaram
comportamento muito melhor.
Verhaghe (1993) realizou estudos em laboratório, na África do Sul, para comparar
misturas porosas com ligantes convencionais e com ligantes modificados por
diversos polímeros dentre os quais pode-se citar: SBR (estireno-butadieno
borracha), EVA (etileno-acetato de vinila), SBS (estireno-butadieno-estireno).
Os tipos de ensaios realizados visaram analisar as seguintes propriedades:
67
3.8.4. Perda no ensaio de Cântabro
O aspecto crítico de ruína do revestimento poroso é a desagregação com perda de
agregados da superfície. O ensaio Cântabro foi utilizado e os resultados são
apresentados na Tabela 4. Pode-se observar que a perda de agregados é menor em
misturas porosas com ligante modificado por polímeros, particularmente com o SBS.
Tipo de ligante teor de 4% teor de 4,5% teor de 5%
60/70 14,8 9,4 7,5
80/100 17,7 6,4 4,1
controle + 4% EVA 11,2 10,3 7,6
controle + 4% SBR 17,3 14,7 11,4
controle + 4% SBS 9,3 6,9 5,3
Tabela 4 - Perda de agregados no ensaio cântabro (%)
3.8.5. Fadiga
Foram realizados ensaios à fadiga que indicaram que existe um acréscimo de vida à
fadiga pela modificação do ligante por polímeros. Os resultados desses ensaios são
apresentados na Tabela 5. (10ºC, corpos de prova prismáticos).
Tabela 5 - Vida à fadiga de diversas misturas porosas modificadas por polímeros
Os valores apresentados de vida à fadiga são expressos como o número de
repetições de carregamento para que o módulo do material caia para a metade.
Tipo de ligante 80/100 +4%EVA +4%SBR +4%SBS
Mistura 1 vazios 23% 31.500 29.200 117.600 111.500
Mistura 2 vazios 17% 58.400 1.066.000 132.100 130.800
68
3.8.6. Envelhecimento e Oxidação
A avaliação do fator envelhecimento dos ligantes modificados por polímero foi feita
por ensaios, em corpos de prova, com a mesma granulometria e diferentes ligantes
(convencional e modificado por vários polímeros), que foram submetidos a
condições de intemperismo acelerado e, posteriormente, ensaiados para
determinação de vida à fadiga, cujos resultados são apresentados na Tabela 6.
As condições de intemperismo consistam em submeter as amostras a 2 dias, a 60ºC
e a 5 dias, a 107ºC, em estufa.
Tabela 6 - Valores de vida à fadiga (repetições) para misturas novas e envelhecidas.
Os polímeros mais utilizados são o SBS e o EVA. Outras modificações de ligantes
por polímeros têm sido utilizadas, como a combinação de dois polímeros e uso de
pó de borracha de pneus ou BMP (borracha moída de pneus) como é denominada.
(Faure 1991).
Como ligantes modificados são mais viscosos, podem-se usar teores maiores que
os dos ligantes convencionais, com menor possibilidade de escorrimento do ligante
massa, durante o transporte. Em alguns casos, recomenda-se a utilização de fibras
para aumentar a coesão da mistura.
A modificação do asfalto por pó de borracha tem se desenvolvido nos últimos anos,
com a vantagem de se evitar a poluição ambiental. Dessa forma, o material que
seria descartado, pode ser utilizado em uma destinação nobre.
Tipo de ligante Mistura Nova (repetições)
Mistura Envelhecida
(repetições)
80/100 58.400 35.500
+4%SBR 132.100 115.000
+4%SBS 130.800 89.900
69
3.8.7. Considerações Relativas a Custo
Os revestimentos porosos, normalmente, são mais caros que os revestimentos
convencionais. Os motivos principais desse maior custo são:
• As exigências quanto à melhor qualidade dos agregados constituem-se um
adicional de custo, pois, muitas vezes, é necessário buscar o material longe
do local da aplicação;
• O ligante deve ser modificado por polímero, que é mais caro do que o
convencional;
• Há um maior consumo de sinalização horizontal sobre os revestimentos
porosos, pois há penetração parcial de tinta;
• Há necessidade de uma camada impermeável subjacente;
• A capacidade estrutural é menor que a do concreto betuminoso convencional,
o que resulta, muitas vezes, na utilização de espessuras maiores;
• A conservação do revestimento poroso é normalmente mais cara do que a de
concreto betuminoso, pois é necessário que sejam mantidas as
características de drenabilidade, durabilidade, etc., na mistura utilizada.
O custo do revestimento poroso varia de país a país; na Alemanha é o dobro das
misturas convencionais e, na França, 20% a mais, Lefebvre (1993).
70
3.8.8. Recomendações Construtivas
Segundo Guerreiro (1993), os processos de construção do revestimento poroso não
apresentam diferenças expressivas com relação ao concreto betuminoso
convencional, à exceção de algumas particularidades.
Antes da aplicação deste tipo de mistura, há necessidade de uma
impermeabilização da superfície existente, para evitar a penetração de água na
estrutura do pavimento, seja em implantações ou recuperações, por intermédio de
uma imprimação ou tratamento superficial, que deve ser também, preferencialmente,
de ligante modificado.
É importante regularizar a superfície a receber o revestimento poroso, de modo que
não haja depressões com profundidade maior que 1 cm. Evitam-se, dessa maneira,
pequenas bacias que propiciam a acumulação de água entre o revestimento e o
pavimento existente. Pelo mesmo motivo, a regularização deve propiciar uma
declividade transversal adequada ao escoamento da água. Uma recomendação
importante a respeito da concepção da seção transversal do pavimento, com esse
tipo de revestimento, é prever maneiras e dispositivos que permitam a rápida saída
d’água de seu interior. Para essa finalidade podem ser implantados acostamentos
permeáveis, drenos subsuperficiais ou, simplesmente, deixar a lateral da camada
desobstruída.
Com relação à compactação, que deve ser a mais intensa possível, não se admite o
uso de vibração e rolo de pneus.
As juntas devem ser realizadas de modo a permitir uma continuidade transversal de
permeabilidade, evitando interrupções ao fluxo da água através da camada.
71
3.8.9. Formulação de Misturas para Revestimentos Porosos
A formulação de misturas porosas deve levar em conta, como parâmetro principal, o
índice de vazios, para se obter as características de drenabilidade e redução de
ruídos.
O procedimento de formulação consiste em selecionar o ligante, estabelecer a
granulometria dos agregados e o teor de ligante, de modo que o índice de vazios
desejado seja atingido e também proporcione estabilidade estrutural.
Segundo Verhaege (1993), o procedimento para a formulação de uma mistura
porosa deve constituir basicamente em:
• Seleção de agregados
Como a estabilidade da mistura depende fortemente do atrito interno entre as
partículas, o agregado deve constituir-se de pedra britada, ter baixa abrasão LA e
ser resistente ao polimento.
A faixa granulométrica deve ser tal que resulte em um índice de vazios de, no
mínimo, 20% na mistura final.
• Teor de ligante
O teor de ligante deve ser compreendido numa faixa de valores. O seu limite
superior deve ser tal que o índice de vazios seja maior que 20% e, que não ocorra
escorrimento de ligante no transporte.
O valor limite inferior para o teor de ligante deve ser o que promova adequada
coesão entre partículas de agregado, para resistir às solicitações que tendem a
desagregar o revestimento. Esse teor pode ser determinado pelo Ensaio Cantabro e
será o que corresponde à perda de 25% por abrasão.
72
A partir dos teores máximos e mínimos, assim definidos, escolhe-se o teor ótimo,
levando-se em consideração a questão de custo e trabalhabilidade.
Deve-se ter em mente que os teores mais altos, nesta faixa admissível, representam
películas mais espessas, o que proporciona maior resistência à oxidação, maior
ligação entre agregados, aumentando a durabilidade do revestimento, Verhaghe
(1993).
Com relação ao tráfego solicitante, para estradas com volumes de tráfego com mais
de 1000 veículos comerciais por dia e por sentido, recomenda-se o uso de ligantes
modificados por polímeros, Faure (1991).
3.8.10. Manutenção do Revestimento Poroso
A manutenção do revestimento poroso se dá por processos diferentes dos
processos de manutenção usuais para revestimentos densos. Deve ser entendida
como o conjunto de operações necessárias para que a mistura conserve, ao longo
do tempo, suas características próprias de drenabilidade, absorção de ruídos,
absorção de deformações e trincamentos.
Essas características são dependentes do índice de vazios do revestimento, de
forma que as atividades de manutenção devem ser direcionadas a sua preservação.
Para GAL (1992), os revestimentos porosos perdem sua permeabilidade devido a
diversos fatores e situações de tráfego.
73
3.8.11. Colmatação
A sua intensidade é função de fatores da região, como variedade dos depósitos de
material pulverulento e seus tipos. Em zonas urbanas esse problema é bastante
acentuado.
O tráfego é outro fator de importância, pois constatou-se que em vias de tráfego
intenso o fenômeno é lento e progressivo, pois existe uma sucção provocada pela
passagem de veículos, que tende a descolmatar os vazios.
Por outro lado, em locais de tráfego pouco intenso e lento, o “pumping”
(bombeamento de partículas para fora da superfície porosa), não acontece de forma
expressiva e a colmatação dos vazios é mais rápida.
Essa questão fica evidenciada em uma auto-estrada onde nas faixas de tráfego, os
vazios
se mantêm por mais tempo do que nos acostamentos.
O mesmo estudo recomenda que o processo de descolmatação deve-se constituir
das seguintes operações:
• Limpeza com vassouras a seco ou úmida sem pressão;
• Secagem da parte superior da estrutura;
• Avanço dos equipamentos de manutenção ajustados à situação do
revestimento local;
• Regulagem e orientação dos jatos d’água, de acordo com o revestimento;
• Aspiração.
74
De acordo com a experiência francesa, essas operações de manutenção da
permeabilidade só se fazem sentir após 4 a 5 meses. Isso pode ser explicado pela
modificação momentânea do equilíbrio interno de cada camada, que ocasiona uma
diminuição inicial das permeabilidades, mas que aos poucos vai aumentando, Pariat
(1992).
3.8.12. Degradações e Defeitos Localizados
No caso de degradações e defeitos bem localizados, como panelas e
desestruturação da superfície de áreas menores do que 0,5m², a correção pode ser
feita com misturas betuminosas convencionais. Apesar das diferenças de
características entre as misturas, não há prejuízo ao caráter drenante do
revestimento como um todo. (Campos 1998).
3.8.13. Degradações e Defeitos Extensos
Para correções de defeitos com mais de algumas dezenas de metros quadrados,
deve-se utilizar uma mistura betuminosa com características drenantes similares às
do revestimento poroso, para se evitar descontinuidades no percurso d’água no
interior da camada, Faure (1988).
3.8.14. Recuperação no Fim da Vida Útil do Revestimento Poroso
A manutenção de final de vida útil envolve, normalmente, a superposição de uma
camada de reforço sobre a superfície do pavimento existente. Deve-se avaliar o
efeito de sobrepor a uma camada aberta, uma camada densa, ou uma camada
porosa, ou uma composição das duas.
75
A experiência internacional é bastante limitada, contudo há trechos já executados de
reforços com misturas densas, sem registros de qualquer problema.
Para pavimentos novos com revestimento poroso, o Catálogo de Estruturas Francês,
Setra (1993), recomenda a respeito da manutenção de fim de vida útil, duas
possibilidades:
• Fresagem e substituição da camada existente por uma camada drenante
nova;
• Superposição de uma nova camada porosa, após impermeabilização da
camada antiga, por um tratamento superficial ou processo equivalente.
3.8.15. Segregação e Faixa Granulométrica
Os aditivos líquidos de Polímeros fazem o ligante asfáltico menos susceptível ao
desagregamento, pois impedem que o ligante flua para o interior da estrutura pétrea
tanto na usinagem como em sua aplicação em campo.
A viscosidade da película de ligante asfáltico é da ordem de 4 a 6 vezes maior
daqueles utilizados usualmente em misturas convencionais em especial ao CAUQ
(Concreto Asfáltico Usinado a Quente) conforme Kuennen, (2003).
Quando comparado aos asfaltos convencionais, a mistura com adição de polímeros
é mais rígida em altas temperaturas e mais flexível em baixas temperaturas. A razão
é que no interior do ligante o polímero fica protegido da oxidação melhorando o
desempenho de ligação entre as partículas de agregado mantendo-as unidas e
conferindo maior resistência a deformação e ao desagregamento Hubber, (2000).
As fibras minerais ou celulose conferem o mesmo tipo de estabilidade como os
aditivos líquidos de polímeros.
Os polímeros são microscopicamente finos e tem comprimento não maior que 6 mm.
76
Constituem 0,3 a 0,4% do asfalto em volume.
Quando misturados, apesar de seu pequeno tamanho, se entrelaçam formando uma
rede. Seu travamento dentro da matriz asfáltica pode ser visto na Figura 21.
Figura 21 – Conceito de travamento pelas fibras dentro do ligante modificado com
polímeros
Este travamento impede que o ligante flua para o interior da estrutura, desagregando
o material pétreo na superfície. Além disso, permite que maior quantidade de ligante
seja incorporado à mistura (30 a 40%), assegurando que haja total cobrimento dos
agregados e protegendo melhor o interior da película dos efeitos da oxidação.
Durante a produção da mistura na usina, tanto as fibras como os polímeros podem
ser aquecidos a altas temperaturas. O calor expulsa a umidade natural do agregado,
permitindo melhor coesão através do ligante asfáltico reduzindo a segregação do
material.
Quando se compara as faixas granulométricas clássicas para CPA’s, com novas
faixas que permitem que o tamanho máximo do agregado seja maior, chegando as
vezes ao dobro do tamanho e a um número muito reduzido de finos, nota-se que as
novas faixas (mais abertas) possuem mais vazios uma vez que cada partícula
individual de agregado, quando em contato com outra de tamanho semelhante,
propicia condições de aumentar o volume individual de vazios (Gráfico 5).
77
Gráfico 5 - Faixa granulométrica clássica e nova adaptado de Thelen e Howe.
Como conseqüência, o tamanho máximo dos agregados pode aumentar, pois a
ligação agregado-agregado fica mais resistente permitindo que haja maior volume
de vazios e, portanto aumento na taxa de infiltração.
A tecnologia de utilização de polímeros é responsável pelo aumento da vida útil
média da camada estrutural das CPA’s. Estas novas mudanças têm aumentado a
média de vida dos asfaltos porosos na ordem de 7 a 11 anos quando aplicados
como sobrecamada em rodovias.
78
4. DIRETRIZES DE PROJETO E EXECUÇÃO DO PAVIMENTO
PERMEÁVEL
Sendo muitas as concepções do pavimento permeável, o projeto deverá ser bem
elaborado para garantir a sua funcionalidade e eficiência tanto estrutural como
hidráulica.
A seguir, apresenta-se fluxograma de desenvolvimento de atividades de projeto
mencionando as etapas que devem ser realizadas na prática.
Apresenta-se também o fluxograma de atividades de execução de obras
descrevendo as etapas a serem realizadas durante a fase de construção.
79
4.1. Fluxograma das Atividades de Projeto
Figura 22 – Fluxograma de atividades de projeto
80
4.2. Atividades de Projeto
1 - Concepção Funcional do Empreendimento
Nesta atividade deverão ser concebidas as características físicas e operacionais da
obra onde será executado o pavimento permeável, definindo o seu tipo de uso:
estacionamentos, pátio industrial, vias de circulação de condomínios residenciais,
parques etc.
É necessário conhecer as vias de acesso, os tipos de usuários, e freqüência de
eventos, composição e magnitude dos veículos de carga em relação ao volume total
para o devido dimensionamento estrutural do pavimento.
81
2 - Concepção do Pavimento Permeável
Neste item deverão ser definidos o tipo e características de funcionamento de
reservatório, bem como do sistema de entrada e saída d'água, procurando seguir o
fluxograma mostrado na figura 23 apresentado na seqüência.
Figura 23 - Fluxograma para análise de viabilidade (L.A. Aciolli, 2005)
82
3 - Estudos Hidrológicos e Hidráulicos
Objetiva-se nesta atividade a estimativa da chuva de projeto considerando as curvas
IDF Intensidade/ Duração/ Freqüência para o local do empreendimento.
Os estudos hidrológicos e hidráulicos terão por objetivo a determinação da altura do
reservatório para armazenar o volume de água que infiltrará pelo pavimento. Esta
altura deverá ser comparada com a obtida no dimensionamento estrutural do
pavimento, devendo ser adotada a maior das duas espessuras.
3.1 - Determinação da chuva de projeto
A chuva de projeto deverá ser definida a partir de equações apropriadas, para a
determinação da altura do reservatório.
Para a determinação da chuva de projeto recomenda-se a utilização do estudo
realizado por Martinez e Magni (1999), que tomou por base a série histórica da
Cidade de São Paulo.
• Equação de Martinez-Magni
Para a cidade de São Paulo a série histórica de máximas intensidades de chuvas
anuais observadas e consideradas por Martinez-Magni corresponde a 65 anos de
dados (1933 a 1997) do posto pertencente ao IAG (Instituto Astronômico e
Geofísico) localizado no Parque do Estado na zona sul de São Paulo.
83
A média e o desvio padrão para a série histórica é mostrada na Tabela 7 a seguir.
Duração em minutos
10
2
0
30
60
120
180
360
720
1080
1440
Média 1,655
1,322
1,079
0,713
0,409
0,291
0,161
0,087
0,061
0,048
Desvio 0,513
0,397
0,336
0,239
0,135
0,091
0,052
0,029
0,023
0,019
Tabela 7 – Média e desvio padrão de máximas intensidades de chuva em mm/min
Foi considerada a seguinte equação definida por Martinez e Magni (1999), para a
cidade de São Paulo:
i
t,T
=39,30147(t+20)
-0,92281
+10,17667(t+20)
-0,87641
{-0,46532-0,84067 ln[ln(T/T-1)]} (1)
Sendo:
i
t,T
= intensidade da chuva, correspondente à duração t e período de retorno T, em
mm/min;
t= duração da chuva em minutos;
T = período de retorno em anos.
Ou, em termos de alturas totais precipitadas, a formulação resulta em:
h
i,t
=2358,09(t+10)
-0,92281
+610,6002(t+20)
-0,8764
{-27,9192-56,4402 ln [ln (T/T-1)]} (2)
Sendo:
h
i,t
= altura total precipitada, correspondente à duração t e o período de retorno T,
em mm.
84
Aplicando-se a equação (2) para alguns períodos de retorno e durações típicas,
obtemos os valores previstos de máximas alturas de precipitações, apresentados na
Tabela 8, em mm.
Duração t
(minutos)
Período de retorno T (anos)
2 5 10 15 20 25 50 100 200
10 16,2 21,1 24,4 26,2 27,5 28,5 31,6 34,6 37,6
20 24,9 32,5 37,6 40,4 42,4 44,0 48,7 53,4 58,1
30 30,3 39,8 46,0 49,5 52,0 53,9 59,8 65,6 71,4
60 39,3 51,8 60,1 64,7 68,0 70,5 78,3 86,0 93,6
120 46,8 62,1 72,2 78,0 82,0 85,1 94,6 104,0 113,4
180 50,5 67,3 78,4 84,7 89,1 92,4 102,9 113,2 123,5
360 55,7 74,9 87,5 94,7 99,7 103,6 115,4 127,2 139,0
720 60,2 81,5 95,6 103,6 109,2 113,5 126,7 139,9 153,0
1080 62,5 85,1 100,1 108,6 114,5 119,0 133,1 147,0 160,9
1440 64,1 87,7 103,3 112,1 118,2 122,9 137,6 152,1 166,5
Tabela 8 – Máximas alturas previstas, em mm.
3.2 - Dimensionamento Hidráulico do Reservatório
O dimensionamento envolve a determinação da altura do reservatório para
acomodar o volume drenado pela superfície ou por outra contribuinte que escoe
para a área do pavimento permeável. A precipitação é obtida com base no tempo de
retorno escolhido e da duração da chuva para o local como o utilizado no item
anterior.
Para o dimensionamento, o reservatório deve ser grande o suficiente para acomodar
o volume do escoamento de uma chuva de projeto menos o volume de escoamento
que é infiltrado durante a chuva, que no presente estudo é nulo visto que não se
permitirá a infiltração para o subleito do pavimento através da aplicação da
geomembrana impermeável.
85
Cedergren (1980), sugere a utilização da precipitação pluviométrica com tempo de
concentração t de 1 hora e período de retorno de T entre 1 e 2 anos, para o
dimensionamento de dispositivos de drenagem subsuperficial.
A profundidade do reservatório de camadas granulares do pavimento permeável é
determinada por:
H=
Vr
(3)
F
Onde:
H é a profundidade do reservatório de material granular,
F é a porosidade do material.
4- Serviços Geológicos - Geotécnicos
Prevê-se nesta atividade o estudo da geologia local, a execução de sondagem para
caracterização do material do subleito e retirada de amostras para execução de
ensaios geotécnicos correntes, entre eles Limites de Atterberg, Granulometria,
Compactação, CBR além de Classificação MCT.
Deverá se verificada a posição do nível do lençol freático, ocorrência de solo mole,
disponibilidade de caixas de empréstimo, bem como locais para depósito de
materiais excedentes.
Deverão ser avaliadas as características de permeabilidade do material existente no
subleito para definição do tipo de funcionamento do reservatório (infiltração parcial
ou armazenamento total)
Os serviços são importantes para o desenvolvimento da concepção do pavimento e
dos projetos geométrico, de terraplenagem e de drenagem.
86
As normas utilizadas foram as seguintes:
• DNER ME 041/94 - Preparação de Amostras para Ensaios de Caracterização
• DNER ME 080/94 - Análise granulométrica por peneiramento e sedimentação
• DNER ME 082/94 - Determinação de Limite de Plasticidade
• DNER ME 122/94 - Determinação do Limite de Liquidez
• DNER ME 129/94 - Compactação Utilizando Amostras não Trabalhadas
• DNER ME 049/94 - Determinação do Índice de Suporte Califórnia Utilizando
Amostras não Trabalhado
• ABNT NBR 9603/86 - “Execução de sondagens a Trado
• ABNT NBR 6502/95 - “Rochas e solos - terminologia”
• ABNT NBR 13441/95 - “Rochas e solos – simbologia
87
5- Serviços Topográficos
O levantamento planialtimétrico cadastral deverá constituir-se de plantas com curvas
de nível ou plano cotado dependendo das características geomorfológicas do local,
amarrado ao sistema de drenagem da região.
Além do levantamento de eventuais interferências aéreas e subterrâneas existentes
na área de implantação do reservatório, deverão ser cadastradas todas as espécies
vegetais de porte significativo ocorrentes na área de intervenção.
6 - Estudos de Tráfego
Prevê-se nesta atividade a estimativa do tipo e composição dos volumes de tráfego
previsto para o período de projeto.
Deverão ser identificados os principais fluxos e tipos de circulação dos veículos nas
áreas internas e nos acessos, objetivando o dimensionamento estrutural do
pavimento.
7 - Projeto Geométrico
O projeto geométrico deverá ser desenvolvido a partir da definição dos veículos e
elementos de projeto, bem como das características físico-operacionais do
empreendimento.
Deverão ser estabelecidas as declividades máximas e mínimas admissíveis, raio de
giro dos veículos, dimensões de vagas para estacionamento etc.
88
O projeto geométrico consistirá da elaboração de planta, perfil e seções transversais
em escalas convenientes.
8 - Projeto de Terraplenagem
O projeto de terraplenagem envolverá o cálculo dos volumes de corte e aterro,
levando em consideração fatores de empolamento, compactação e tipo de material
escavado.
Deverão ser estimados os serviços de limpeza e eventual demolição de dispositivos
existentes para cálculo do volume de remoção dos entulhos.
Deverão também ser levantadas as distâncias de transporte de materiais de
empréstimo e de bota-fora.
9 - Projeto de Drenagem
Nesta atividade deverá ser definida a concepção da microdrenagem superficial
resultando na elaboração de planta e perfil mostrando a localização e principais
características dos dispositivos hidráulicos (diâmetro, extensão, declividade etc.). O
detalhamento dos demais dispositivos de drenagem profunda e subsuperficial
também se faz necessário.
89
10 - Projeto de Pavimentação
Prevê-se nesta atividade a definição da concepção do pavimento, principalmente do
tipo de material para o revestimento, (peças pré-moldadas de concreto de cimento
Portland, concreto asfáltico), permeabilidade dos materiais etc.
Para fins de determinação das espessuras correspondentes às camadas de base e
sub-base da estrutura dos pavimentos, recomenda-se a utilização das normas da
Prefeitura do Município de São Paulo.
• IP-04/2004- dimensionamento de pavimentos flexíveis para tráfego leve e
médio.
• IP-06/2004 – Dimensionamento de pavimentos com blocos intertravados de
concreto.
Outras normas e especificações foram usadas como as que seguem:
• ABNT-NBR 9780 – Peças de concreto para pavimentação – determinação da
resistência à compressão.
• ABNT-NBR 9781. – Peças de concreto para pavimentação.
• DER/SP ET-DE-P00/028(2006) – Concreto asfáltico poroso com ligante
modificado por polímero – camada porosa de atrito.
• DER/SP ET-DE-P00/048(2006) – Pavimento com peças pré-moldadas de
concreto.
Para o dimensionamento é necessária a definição dos parâmetros geotécnicos dos
materiais disponíveis e selecionados para fins de projeto.
90
11 - Projetos Complementares
Deverão ser desenvolvidos ainda outros projetos, tais como de sinalização, de
dispositivos de segurança ou de remanejamento de interferências quando
necessário.
Caso hajam espécies arbóreas, deverá proceder-se o projeto específico para
obtenção de licença para remoção ou respectivo transplante antes do início das
obras.
91
4.3.
Fluxograma das Atividades de Obra
Figura 24 – Fluxograma de atividades de obra
92
4.4. Atividades de Obra
1 - Locação da obra
Com o auxilio da topografia, com o projeto geométrico e o levantamento
planialtimétrico cadastral, escolhe-se um ponto de partida com coordenadas
conhecidas para a devida locação.
A partir da implantação da poligonal de apoio, deve-se determinar os pontos
principais projetados e posicioná-los no local com a indicação da cota e do número
da estaca.
Este procedimento deve ser repetido, quadriculando-se a área de 10 em 10 metros,
além da marcação de outros pontos relevantes como os limites da obra, eixos
transversais e longitudinais, profundidades de corte e aterro, localização do sistema
de captação e saída de águas.
Cuidado especial deve ser dado às cotas de inclinação tanto do fundo da caixa do
pavimento quanto da superfície acabada.
A topografia deve estar presente em praticamente toda a obra para fornecer pontos
de referência aos operadores de equipamentos para espalhamento e compactação
das camadas visando sua execução rigorosa em obediência ao projeto.
2 - Serviços preliminares
Consiste em proceder a limpeza e remoção de camada vegetal com
retroescavadeira ou outro equipamento apropriado cortando a camada de 10 a 15
cm conforme estiver o terreno. Caso haja superfície concretada efetuar a demolição
e transportar o entulho para local de descarte.
93
Todo o material deve ser cubicado e lançado em bota-fora apropriado,
obrigatoriamente em aterros que possuam documentação e autorização de
funcionamento fornecida pelos órgãos públicos competentes.
Um cuidado importante é com os horários permitidos para trânsito de caminhões
basculantes trucados ou não em área urbana, além de observar se há excesso na
capacidade coroada. Colocar lona protetora impedindo que o material transportado
suje as vias por onde passará o veículo.
O peso final dos caminhões e o percurso até o bota-fora devem ser conferidos para
não danificar o pavimento das ruas do trajeto deve-se exigir o recibo da área de
descarte onde constará a hora, o peso, a cubicagem e o tipo de material lançado.
3 - Abertura da caixa e preparo do subleito
O processo de abertura de caixa e preparo do subleito contempla as atividades:
• Proceder a escavação da caixa de pavimentação com escavadeira até a cota
predeterminada.
• O projeto de terraplanagem informará o quanto de terra deverá ser
reposicionado para compensação de corte e aterro.
• Verificar se há necessidade de importação de terra procurando a jazida mais
conveniente.
• Verificar se haverá reforço de subleito abrindo a caixa até a profundidade da
troca de material.
• No caso de reforço de subleito, alcançar o valor de CBR para a camada
substituída conforme preconiza o projeto de pavimentação.
94
• Verificar, caso a obra estiver sendo executada dentro do perímetro urbano, a
disponibilidade de solo de boa qualidade para reforço dentro das
proximidades, porém se for o caso, procurar jazidas mais próximas para
baratear os custos de transporte.
• Fazer controle tecnológico do solo de reforço através de ensaios de
compactação e de CBR no local ou em laboratório.
• Verificar a procedência do material procurando saber se a jazida possui
documentação e licenças necessárias obtidas dos órgãos competentes.
• O acabamento final, na cota de projeto deve ser feito com rolo liso ou de
pneus obedecendo as declividades impostas no projeto geométrico e de
terraplanagem.
• Utilizar as especificações técnicas de materiais e serviços preconizadas pelas
normas da PMSP como a PMSP IE-01/2004 – Preparo do subleito do
pavimento.
• A compactação deve ser executada dentro dos critérios previstos nas normas
e especificações de serviços determinados previamente.
4 - Colocação da manta impermeável
Verificar se o projeto de pavimentos permeáveis foi concebido para fins de infiltração
ou armazenamento e detenção. Neste último caso será necessário o assentamento
de manta de PEAD (polietileno de alta densidade), conhecida como geomembrana.
Previamente à instalação da geomembrana, é necessário que o subleito seja
devidamente nivelado, compactado e isento de qualquer material que possa
danificá-la, como materiais cortantes ou pontiagudos.
95
Recomenda-se que a geomembrana seja instalada logo após o término da
preparação do subleito evitando eventuais problemas de deterioração da superfície
compactada ocasionados por intempéries, trânsito de veículos ou qualquer fator que
cause abaulamentos ou depressões no subleito.
Preparar as ancoragens para fixação da manta por meio de canaletas no contorno
do reservatório.
As canaletas de ancoragem devem ser executadas previamente, porém com um
mínimo de defasagem da colocação da geomembrana, para evitar a diminuição da
sua seção por desbarrancamento dos lados pelo efeito da chuva ou do trânsito local.
As canaletas devem ser escavadas nas dimensões recomendadas no projeto
executivo, ou na sua falta, devem estar a uma distância mínima de 60 cm da borda
do talude, e ter no mínimo, largura de 30 cm e profundidade de 30 cm, valores estes
que devem ser função da altura e da inclinação do talude.
A geomembrana deve ser posicionada de forma a ter o mínimo possível de rugas.
As geomembranas devem ser aplicadas por firmas especializadas, pois são
vendidas em bobinas de 5,90m por 100,0m sendo que, são soldadas por termo-
fusão no traspasse, que deverá ser de 20 a 30 cm.
5 – Execução das camadas de base e sub-base drenante
Para garantir a integridade da geomembrana, no caso de reservatórios voltados ao
armazenamento, deve-se executar uma camada de areia fina de 5 cm e sobre esta
outra camada de 5 cm de pó de pedra. Para reservatórios voltados a infiltração para
o solo diretamente, executar manta de geotêxtil sobre o subleito antes de camada de
pó de pedra.
96
As primeiras camadas devem ser espalhadas manualmente, pois a tração de pneus
poderá romper a manta impermeável.
A partir da camada de pó de pedra, proceder ao espalhamento do macadame
hidráulico em camadas de 10 cm. Observar que a primeira camada de macadame
hidráulico de pedra 3 deve ser lançada com cuidado para não ocorrer a penetração
da pedra pelas camadas inferiores atingindo o PEAD.
Utilizaram-se também as especificações técnicas de materiais e serviços
preconizadas pelas normas da PMSP como:
• PMSP ES-06/1992 – Sub bases e bases de brita graduada.
Sobre o macadame hidráulico, pode-se executar camada de BGS (brita graduada
simples), porém entre estas camadas deve-se executar salgamento com pó de
pedra.
As camadas de Macadame hidráulico e BGS podem ser compactadas com rolo liso
vibratório de até 1,5 toneladas de peso e com vibração intermediária.
6 – Execução dos dispositivos de drenagem
• Captação do volume de escoamento superficial
Devem-se executar bocas de lobo (BL) localizadas no ponto mais baixo da
superfície. Para a correta captação, guias e sarjetas devem ser construídas de
maneira a direcionar as águas superficiais para a guia chapéu da boca de lobo.
Atentar para a correta declividade e para a junção entre a guia e a sarjeta não
permitindo a infiltração de água pelas juntas.
97
As bocas de lobo são padronizadas e as caixas devem ser executadas em alvenaria
e receber acabamento interno de massa de reboque. A altura das tampas e as cotas
de fundo das BL devem respeitar o projeto hidráulico de drenagem.
A saída de tubulação das bocas de lobo para a conexão com o sistema de
drenagem deve ser executada com inclinação determinada previamente no projeto.
Tomar cuidado para a execução da junção entre a caixa da BL e a tubulação de
saída para que seja bem vedada.
Abrir as valas com largura suficiente para o trabalho de assentamento e vedação
das bolsas com argamassa.
As tubulações em tubos de concreto tipo ponta e bolsa devem ser assentadas sobre
berço de areia e pedrisco sendo as faces laterais preenchidas com areia grossa ou
solos compactados manualmente.
Após o assentamento e a compactação, a vala deve ser reaterrada manualmente e
compactada com equipamentos pequenos como sapos pneumáticos.
• Captação do volume do reservatório
Quando o projeto determina que o pavimento permeável atue como sistema de
armazenamento devem ser providenciadas saídas para o volume que infiltra e
permanece dentro das camadas reservatório.
Sendo este o caso, a captação é realizada por tubos de PEAD furados envolvidos
por manta geotêxtil, também assentados na cota mais baixa para colher todo o
volume que infiltra.
Especial cuidado deve-se tomar com a geomembrana que deve envolver a
tubulação na saída, não permitindo fuga de água. Poucos centímetros antes de
passar a parede do reservatório o tubo deve ser conectado a tubo comum sem furos
que levará a água até uma caixa e dela para o sistema de drenagem.
98
Atentar para as cotas de fundo das caixas e da tubulação de captação para que não
fiquem abaixo do sistema de drenagem existente pois poderá haver refluxo,
inviabilizando o pavimento permeável.
Quando não for concebido reservatório de armazenamento a água será infiltrada
pelo solo do subleito de maneira lenta recarregando o aqüífero de maneira natural
desde que o lençol freático encontre-se abaixo do subleito.
7 – Colocação da manta filtrante
Visando o bom funcionamento do pavimento permeável construído com PPC (peças
pré-moldadas de concreto), no caso de blocos intertravados de concreto, deve-se
prever a aplicação de manta geotêxtil de polipropileno não tecido.
Uma vez que as peças são assentadas sobre camada de areia, coloca-se a manta
com o propósito de bloquear a passagem de grãos de areia para a camada inferior.
A manta tem a função filtrante e deve ser assentada em toda a área do pavimento.
Observar a gramatura do geotêxtil em relação a granulometria da areia. A mais
recomendada é a de 300 gr/m², que impede a passagem de partículas do tamanho
das de areia.
8 – Execução do revestimento permeável.
• Concreto asfáltico poroso tipo CPA
Por ser a parte mais importante do pavimento, verificar que sua produção, transporte
e aplicação estejam de acordo com as normas preconizadas através do DER em
99
DER/SP ET-DE-P00/028(2006) – Concreto asfáltico poroso com ligante modificado
por polímero – camada porosa de atrito.
Executar sobre camada de macadame betuminoso conforme especificações da
Prefeitura do Município de São Paulo, PMSP ES-07/1992 – Camadas de Macadame
Betuminoso.
Atentar para o fato de que a camada inferior ao CPA deverá possuir gradação
aberta, porém ser suficientemente resistente aos esforços impostos pelo tráfego
local além de conferir boa resistência ao cisalhamento.
Não executar imprimadura ligante do tipo RR (ruptura rápida) ou imprimadura
impermeabilizante executada com ADP, Asfalto Diluído de Petróleo do tipo CM-30,
pois estes materiais possuem baixo teor de viscosidade na temperatura de
aplicação, permitindo assim a sua penetração na camada de base,
impermeabilizando-a.
• PPC – Blocos intertravados de concreto
Assentar os blocos sobre berço de areia. Verificar seu travamento com as guias para
não ocorrer o destacamento das peças. Verificar se os blocos atendem as
especificações DER/SP ET-DE-P00/048(2006) – Pavimento com peças pré-
moldadas de concreto.
Os blocos devem ter resistência a ruptura de 35 MPa. Devem preferencialmente ser
porosos. As peças devem ser verificadas quanto a possuírem espaçadores não
permitindo o contato face a face, que impede a infiltração.
Verificar se o desenho é o mesmo para toda a superfície e que as peças não
apresentem fissuras ou arestas quebradas.
100
9 – Medição dos serviços
Conforme contrato por preço unitário ou valor global.
10 – Controle geométrico e tecnológico
Todas as etapas executivas serão monitoradas e controladas por firma
especializada, contratada diretamente pelo interessado e sem algum vínculo com a
empresa executora dos serviços.
Cabe a empresa de controle tecnológico, aceitar, recusar, solicitar a troca ou o
refazimento de qualquer material ou serviço.
O controle deve seguir a normatização e especificações vigentes adotadas.
11 – Aceitação da obra
Somente após todas as etapas passarem pelo controle geométrico e tecnológico e
estiverem de acordo com as normas e especificações de serviços e materiais, a
fiscalização poderá emitir o termo de recebimento provisório.
O termo terá a validade de 6 meses para que, antes do recebimento definitivo, se
houver necessidade sejam efetuados os reparos por conta da empreiteira.
101
5. ESTUDO DE CASO – ESTACIONAMENTO CTH
Apresentam-se a seguir de maneira sucinta, alguns aspectos do projeto e detalhes
construtivos sobre os dois tipos de pavimentos que serão construídos: um com
revestimento em blocos intertravados de concreto e o outro com CPA ou concreto
asfáltico poroso.
5.1. Descrição do Experimento
Trata-se da pavimentação de área de estacionamento para tráfego leve, localizada
dentro das dependências do Centro Tecnológico de Hidráulica (CTH) da
Universidade de São Paulo (USP).
A idéia surgiu da necessidade de fornecer à Prefeitura do Município de São Paulo
(PMSP) a possibilidade de lançar mão desse tipo de pavimento em muitos
empreendimentos por ela desenvolvidos.
Assim a PMSP interessou-se pelo assunto sugerindo estudo mais técnico e
aprofundado, visando o estabelecimento de procedimentos de elaboração de projeto
e execução de obras para sua utilização em Parques Lineares (Secretaria do Verde
e Meio Ambiente), ciclovias, lotes ajardinados, passeios públicos, ruas de tráfego
leve em áreas de mananciais, pontos de alagamento por insuficiência de
microdrenagem, áreas de estacionamento e calçadas, dentre outros.
A escolha de executar um estacionamento teve por objetivo estudar a metodologia
para que grandes empreendimentos que possuam áreas impermeáveis possam
fazer uso dessa alternativa em cumprimento a leis do Município de São Paulo que
tratam da obrigatoriedade de que os lotes urbanos deixem pelo menos 15% da área
total como área impermeável e “lei das piscininhas” que obriga os empreendimentos
reter porcentual de escoamento antes de lançá-lo ao sistema de drenagem.
102
Além disso, escolheu-se o tipo de pavimento permeável com a função de
reservatório, pois poderá ser utilizado em locais onde existam pontos de alagamento
ou lotes que possuam grandes áreas impermeabilizadas, levando-se em conta
fatores como a captação e saída além do tipo de tráfego e a capacidade de suporte
e capacidade de retenção das camadas granulares.
Após o projeto básico e o orçamento dos serviços foram feitos esforços para a
obtenção de recursos para contratação de empresas para execução da topografia,
sondagens, ensaios de caracterização, controle tecnológico etc.
A contratação da empreiteira por meio de procedimento licitatório baseado na Lei
Federal n.º 8666 e suas alterações de 1993, foi realizada pela Fundação Centro
Tecnológico de Hidráulica.
Concomitantemente ao certame licitatório, até mesmo alguns meses antes foram
realizados levantamentos das interferências como fios de eletricidade alimentadora
do sistema de iluminação da área externa, sistema de captação de águas dos
telhados ao redor do experimento, visando garantir que o mesmo não interferisse
com as águas pluviais que atingissem o local do experimento.
Foram feitos estudos complementares como de transplante de espécies arbóreas
que estavam interferindo no empreendimento e projeto de compensação ambiental
de acordo com diretrizes da Secretaria do Verde e Meio Ambiente na sua portaria n.º
26/2008.
Os projetos foram elaborados com base no levantamento planialtimétrico cadastral
da área anotando-se as principais singularidades existentes. Este foi fundamental
para a locação de todos os pontos referenciais e para a precisa localização do
projeto geométrico. As coordenadas mostram-se importantes para o projeto de
terraplenagem onde se considerou os volumes de corte e aterro, além da posição
das seções transversais e longitudinais para a implantação do pavimento.
Especial cuidado foi tomado com o sistema de saída do reservatório e da captação
do escoamento superficial visto que os instrumentos de medição foram também
103
projetados. Considerou-se a boca de lobo pré-existente da rede de drenagem
externa, como coletora das águas pluviais tendo-se preliminarmente levantado suas
cotas de fundo para a determinação de seu ponto baixo e a direção da galeria.
Para a captação das águas provenientes do escoamento superficial foram
projetadas declividades na superfície do revestimento de 0,5% no sentido
longitudinal e 1,0% no sentido transversal. As inclinações foram definidas para que
as águas pluviais permaneçam maior tempo em contato com a superfície do
pavimento permitindo sua infiltração. Esta é a razão pela qual se admitiu no projeto
declividades baixas alterando-se o conceito de escoamento rápido para fora da
superfície que é normalmente adotado em obras de pavimentação.
Executou-se aproximadamente 1600 m² de pavimento permeável divididos em 800
m² de blocos intertravados de concreto (Área B) e 800 m² de concreto asfáltico
poroso (Área C).
Figura 25 - Vista em planta do local do experimento
104
5.2. Concepção do Pavimento
Apresentam-se a seguir, as diretrizes básicas que nortearam a concepção do
pavimento permeável para o experimento em questão:
• As estruturas de pavimento selecionadas devem ser dimensionadas de tal
forma a suportar os carregamentos impostos pelo tráfego de veículos,
predominantemente de passeio, por se tratar de área de estacionamento.
• Os revestimentos devem ser drenantes e as camadas subjacentes de sub-
base e base constituídas de materiais granulares com teor de vazios que
permita reter temporariamente as águas infiltradas.
• Os materiais granulares escolhidos não podem perder resistência significativa
quando saturados, para não prejudicar o desempenho estrutural do
pavimento.
Os materiais constituintes do reservatório devem apresentar permeabilidade
suficiente para permitir a evacuação lenta da água para a rede de drenagem, e
apresentar granulometrias apropriadas que evitem problemas de colmatação e de
erosão interna em decorrência do fluxo d’água.
AREA B – PPC de Blocos Intertravados de Concreto
Na área B os blocos intertravados de concreto serão assentados sobre berço de
areia de aproximadamente 4 cm e possuirão juntas preenchidas com areia. O
pavimento deverá ser travado em suas extremidades por sarjetas e guias impedindo
o destacamento de peças e conseqüente patologia de descontinuidade.
105
Serão utilizados blocos encontrados no mercado preferencialmente permeáveis, e
que possuam resistência mínima de 35 MPa. Serão blocos cuja forma permitirá bom
arranjo geométrico sendo possível o desenho de único padrão para toda área
designada.
Os blocos são moldados com espaçadores que impedem o contato entre as peças
garantindo que areia fina seja utilizada para o preenchimento das juntas.
Separando a camada de areia da base de BGS (Brita Graduada Simples), será
colocada manta não-tecida de filamentos de polipropileno (manta geotêxtil), que
possibilite a livre passagem das águas de infiltração para o meio drenante. A
aplicação desta manta será importante para bloquear o transporte de finos para a
camada adjacente que poderia interferir na condutividade hidráulica uma vez que as
partículas mais finas tendem a preencher os vazios da base reservatório.
Optou-se por executar camada de 15 cm de BGS (faixa B do DERSA) sobre
Macadame Hidráulico de 15 cm, após salgamento com pó de pedra na interface das
2 camadas.
As camadas de BGS e MH estarão assentadas sobre camada de 5 cm de pó de
pedra que tem a finalidade de proteger a geomembrana.
Figura 26 – Perfil do pavimento de Blocos Intertravados (sem escala)
106
AREA C – Concreto Asfáltico Poroso
Na área C, o concreto asfáltico poroso será tipo CPA (Camada Porosa de Atrito),
com agregado uniforme e ligante asfáltico modificado por polímeros com adição de
fibras aplicado sobre camada de 5 cm de macadame betuminoso.
O revestimento em CPA possuirá espessura de 5 cm.
Visando a melhor drenabilidade optou-se por uma única camada de Macadame
Hidráulico de pedra 3, em virtude do seu elevado índice de vazios que possibilitará
melhor armazenamento da água.
O macadame hidráulico por sua vez, será assentado sobre a camada de pó de
pedra cuja finalidade é proteger a geomembrana.
Figura 27 – Perfil do pavimento de CPA (sem escala)
107
Todo o pacote granular constituído pela base e sub-base, estará assentado sobre
geomembrana impermeável de PEAD que terá a função de isolar a estrutura dos
pavimentos a serem estudados do subleito ou solo do local do experimento e,
também, garantir a integridade do subleito quanto ao seu molhamento como conferir
estanqueidade.
Visando o não puncionamento da geomembrana que deverá ser preservada sem
furos, optou-se por espalhar uma camada de 5 cm de pó de pedra que atuará como
camada protetora impedindo que a pedra 3 do Macadame Hidráulico perfure o
PEAD.
Para ambos os pavimentos será dado caimento transversal e longitudinal cuja
inclinação tanto na superfície quanto na camada de sub-base permitirá o
escoamento da água que será monitorado através de sensores piezométricos da
quantidade de água infiltrada e de escoamento superficial direto.
108
5.3. Estudos Hidrológicos e Hidráulicos
Para a determinação da altura do reservatório, ou seja, para o cálculo das
espessuras das camadas do pavimento quanto aos aspectos hidráulicos, sugere-se
a utilização da precipitação pluviométrica com tempo de concentração t de 1 hora e
período de retorno de T entre 1 e 2 anos, conforme preconizado por Cedergren para
o dimensionamento de dispositivos de drenagem subsuperficial.
Considerando-se a equação proposta por Martinez–Magni para a cidade de São
Paulo e admitindo um período de recorrência de 2 anos tem-se:
i=39,3 mm/h
Admitindo-se que da intensidade precipitada cerca de 1/3 e 2/3 infiltrará pelo
revestimento poroso, tem-se:
H=13,1 a 26,2 mm/h
Assim, considerando o armazenamento durante o período de uma hora e que o
volume de vazios representa 25% do volume total do material, tem-se que a
espessura da camada corresponde à relação entre o volume a ser armazenado e
um fator para considerar o volume de vazios.
mm
F
V
H
r
8,104
25,0
2,26
===
cm,
F
V
H
r
510==→
Portanto o reservatório deverá ter no mínimo 15 cm de altura para satisfazer o
dimensionamento hidráulico e eventuais problemas de colmatação.
109
5.4. Serviços Geotécnicos e Geológicos
5.4.1. Ensaios Correntes
Dentro desta atividade foram executados sondagens, coleta de amostras e ensaios
de laboratório, conforme descrito a seguir:
Foram realizadas três sondagens a trado, com locação definida de acordo com a
Figura 28, e com profundidade programada de 1,5 m, para identificação dos tipos de
materiais existentes, bem como para verificar a possível existência de nível d’água
até a citada profundidade.
No furo de sondagem ST-01 foi coletada uma amostra de solo e no furo de
sondagem ST-03 foram coletadas duas amostras de solo, com cerca de 50 kg para
serem submetidas a ensaios de laboratório, segundo procedimento: “DNER PRO –
003/94 - Coletas de Amostras Deformadas de Solos”.
No furo ST-02 não foram coletadas amostras.
As três amostras coletadas representam os tipos de solos ocorrentes na área do
Estacionamento do CTH.
Os resumos dos resultados de ensaios de caracterização, de compactação e de
CBR são mostrados na Tabela 9 e Tabela 10 a seguir.
110
Figura 28 – Localização dos furos das sondagens
111
Tabela 9 - Resumo dos ensaios de caracterização
Amostra
(nº)
Compactação na energia normal
CBR
(%)
Expansão
(%)
máximo
(g/cm³)
Umidade
ótima
(% em
massa)
no CBR
máximo
(g/cm³)
Umidade
no CBR
máximo
(% em
massa)
Na
úmida-
de
ótima
Máximo
Na
úmida-
de
ótima
No CBR
máximo
1 1,685 18,9 1,660 17,8 11 15 0,22 0,32
2 1,905 12,5 1,840 11,2 12 20 0,20 0,45
3
1,690 16,8 1,686 16,2 8 11 0,19 0,29
Tabela 10 – Resumo dos ensaios de compactação e CBR
Granulometria
F
U
R
O
A
M
O
S
T
R
A
Pedre
-
gulho
+
Areia
grossa
(% em
massa)
Areia
média
(% em
massa)
Areia
fina
(% em
massa)
Silte
(% em
massa)
Argila
(% em
massa)
LL
(% em
massa)
LP
(% em
massa)
IP
(% em
massa)
HRB
ST-01
1
35,8 9,9 21,3 17,4 22,6 31 18 13 A - 6
ST-03
2
48,9 18,1 17,0 14,6 1,5 NL NP - A-1-b
ST-03 3
41,7 14,5 8,6 12,9 22,3 35 22 13 A - 6
112
5.4.2. Classificação pelo Método MCT
Nogami e Villibor (1980, 1985) desenvolveram a metodologia MCT (Miniatura,
Compactado, Tropical), visando adaptar alguns índices tradicionais como
granulometria e limites de Atterberg, LL (Limite de Liquidez) e LP (Limite de
Plasticidade), uma vez que nenhuma das propostas para corrigir ou até mesmo
substituí-los por outros índices mais significativos teve o efeito desejável para uso
em solos tropicais.
Essa metodologia leva em consideração ensaios que possibilitam o melhor
aproveitamento de solos arenosos finos lateríticos em pavimentação, considerando
sua boa capacidade de suporte e outras características relevantes como contração,
permeabilidade e infiltrabilidade.
Os corpos de prova são moldados em cilindros de 50 mm de diâmetro (daí a
designação Miniatura), num compactador de seção plena (daí a sigla C) e o
resultado dos ensaios preconizados pelo método, permitem classificar os solos
tropicais (daí o uso da sigla T).
Visando a classificação do solo do local do experimento pelo método MCT, foram
realizados 05 furos em pontos predeterminados conforme se verifica na Figura 29.
As sondagens a trado foram executadas com trado de diâmetro externo 4”, até ser
atingida a profundidade determinada de 1,5 m. Foram realizadas as caracterizações
geológicas e geotécnicas dos solos. As leituras do N.A. foram ausentes não
indicando a presença de água até a profundidade final (ANEXO C).
113
Figura 29 - Localização dos furos para classificação MCT das amostras
114
Ainda durante a perfuração das sondagens a trado, foram realizadas coletas de
amostra de solo (25 kg) por trechos homogêneos atravessados, para realização de
ensaios de laboratório.
Os resultados de cada perfuração são apresentados na forma de perfis individuais
de sondagem, com indicação dos materiais atravessados, leituras de nível d’água,
método de perfuração e classificação geológica.
Furo/Amostra
nº
F -01/01 F - 02/01 F – 03/01 F – 04/01 F – 05/01
Prof. (m)
0,20 à
1,00
0,20 à 1,30 0,20 à 1,00 0,20 à 1,30
0,20 à 1,00
Classif. Táctil
Visual
Areia
Argilosa
Cinza
Areia
Argilosa
Marrom
escura
Areia
Argilosa
Marrom
escura
Areia
Argilosa
Marrom
Areia
Argilosa
Marrom
escura
Classificação MCT
Classif. MCT LA/NA’ LA LA LA LA
Tabela 11 – Resultado da classificação MCT
Legenda: LA – Laterítico arenoso NA’ – Não Laterítico
Foto 7 – Coleta de solo a 0,50, 1,00 e 1,50 metros de profundidade.
115
5.4.3. Conclusão dos Serviços Geotécnicos
De acordo com as tabelas 9, 10 e 11 nota-se que o solo, apesar de ser de aterro
com diferentes horizontes geológicos, apresenta boa capacidade de suporte e boas
condições para compactação.
Em média toda a área se apresenta com valores de CBR maiores que 10,0 (%)
ensaiados na umidade ótima. O CBR mínimo encontrado foi de 8,0% e foi o utilizado
para o dimensionamento e verificação estrutural do pavimento.
Pela classificação MCT o perfil geológico à profundidade média de 1,00 metro
traduz-se em solo de característica areno-argilosa (lateríticos arenosos). Os solos
dessa classe podem apresentar porcentagem de finos mais baixa de maneira que
mesmo quando compactados, podem ser relativamente permeáveis, pouco coesivos
e pouco contráteis quando secos, apesar de possuírem elevada capacidade de
suporte e módulos de resiliência relativamente elevados.
Não foi encontrado lençol freático mesmo sendo os ensaios realizados na estação
chuvosa em que normalmente o nível d’água encontra-se mais próximo a superfície.
Este é um dado muito importante, pois a posição do nível do lençol freático é que vai
determinar ou não a viabilidade da implantação dos pavimentos permeáveis. Caso o
nível seja alto não há possibilidade de infiltração caso este seja o tipo de
reservatório escolhido. Para reservatórios de armazenamento, o nível do aqüífero
poderá gerar pressões contrárias desestabilizando o subleito e provocando
depressões que põem em risco a estabilidade estrutural das camadas granulares.
Para o local do experimento foi recomendado preparar o subleito com no mínimo 20
cm de espessura em função da necessidade de cortar o terreno natural para a
execução das camadas inferiores constituintes do reservatório.
116
5.5. Serviços Topográficos
Para garantir a precisão da implantação do experimento, previamente foi realizado o
levantamento topográfico de toda a área e seus arredores.
Visando o estabelecimento das cotas de cada camada da estrutura do pavimento, a
localização de cada singularidade, a definição do grau de inclinação do leito para a
captação das águas pluviais, bem como a determinação das curvas de nível do
terreno natural foi efetuado levantamento com o auxilio de estação topográfica total,
com coordenadas não referenciadas.
O levantamento planialtimétrico cadastral teve como objetivo a localização de cada
particularidade para a determinação de possíveis interferências como o
posicionamento de postes de luz, bocas de lobo, sistema de drenagem, altura de
guias e sarjetas e a localização de todas as espécies arbóreas.
Através desses levantamentos prévios, pode-se realizar o projeto de implantação e
todo seu detalhamento.
Ponto importante no levantamento topográfico é o correto cadastramento dos
dispositivos de drenagem do sistema existente, pois com a determinação de suas
cotas internas e tamanho da tubulação, pode-se projetar o sistema de saída para o
lançamento final das águas captadas pelo pavimento permeável.
A seguir, a Figura 30, mostra o levantamento planialtimétrico cadastral. O desenho
foi feito para prancha tamanho A1, porém, aqui reproduz-se em escala bem reduzida
para se ter a idéia do local e do seu contorno.
117
Figura 30 – Planta do levantamento planialtimétrico cadastral
118
5.6. Estudos de Tráfego
No caso específico deste trabalho, por se tratar de área de estacionamento, o
tráfego foi considerado do tipo leve de acordo com o critério preconizado nos
métodos de dimensionamentos de pavimentos da Prefeitura do Município de São
Paulo.
Para este tipo de tráfego prevê-se a circulação de até 20 veículos comerciais por dia
e com até 10 tf (toneladas força), por eixo, correspondendo a caminhões para coleta
de lixo, realização de mudanças, etc.
5.7. Projetos Geométrico, de Terraplenagem e de Drenagem
O projeto geométrico baseou-se em resultados de topografia e ensaios geotécnicos
realizados previamente.
Especial cuidado foi tomado quanto às inclinações tanto do fundo do reservatório
quanto da superfície acabada. Levou-se em consideração a execução de passeios
maiores para que o pavimento não interferisse com árvores existentes no local.
Outros projetos foram complementares como o de topografia e o de corte e aterro, o
projeto de drenagem partiu das cotas de fundo da GAP (galeria de águas pluviais)
existente no local.
Os desenhos resultantes desses projetos constituídos de planta e seções
transversais são apresentados a seguir:
119
Figura 31 – Projeto Geométrico (sem escala)
120
Figura 32 - Projeto Geométrico – Perfil transversal (s/escala)
Figura 33 – Drenagem – Perfil longitudinal (s/escala)
121
5.8. Projeto de Pavimentação
5.8.1. Dimensionamento dos Pavimentos Flexíveis (CPA)
De acordo com a instrução de projeto PMSP-IP-04 que trata do assunto, os serviços
geológicos e geotécnicos para a caracterização do subleito deverão respeitar a
Instrução de Projeto IP-01 da PMSP/SIURB.
As vias urbanas a serem pavimentadas são classificadas de acordo com a Instrução
de Projeto IP-02 - Classificação das Vias da SIURB/PMSP (Tabela 12).
Tabela 12 – Classificação das ruas quanto ao tipo de tráfego
•
Tipo de tráfego adotado = Tráfego Leve = N=10
5
•
CBR = 8,0 % (CBR obtido através das sondagens).
122
Com os valores de CBR e N inseridos no ábaco tem-se:
Gráfico 6 – Ábaco de dimensionamento
Tabela 13 – Valores tabelados de dimensionamento
Espessura equivalente = Heq = 29 cm
Tabela 14 – Espessuras mínimas de revestimento –
Hr =Espessura mínima de revestimento =3,5 para CAUQ (concreto asfáltico usinado
a quente).
O Concreto Asfáltico Poroso tipo CPA será executado com Hr = 5,0 cm, tendo em
vista a possibilidade de ocorrência de colmatação da camada..
A equação a ser considerada conforme o método de dimensionamento PMSP é:
R ⋅
⋅ ⋅
⋅ K
R
+
+ +
+ B ⋅
⋅ ⋅
⋅ K
B
≥
H
SL
(4)
123
Onde:
K
R
, K
B
, K
SB
, K
REF
representam os coeficientes estruturais do revestimento, da base,
da sub-base e do reforço do subleito, respectivamente; H
SB
, H
REF
e H
SL
são as
espessuras em termos de material granular, fornecidas pela Figura 34
Figura 34 – Esquema elucidativo das camadas
Os valores de K (Coeficientes estruturais do revestimento) são os da Tabela 15
Tabela 15 – Coeficientes estruturais do revestimento
Assim, para bases de brita graduada simples, Macadame Hidráulico e estabilizadas
granulometricamente tem-se: K
B
= 1,0.
124
Aplicando os valores a equação (4) tem-se:
5 · 2,0 + B · 1,0 ≥ 29
B ≥ 29 – 10 ≥ 19
Portando as camadas de base e sub-base devem ter no mínimo 19 cm.
A espessura adotada será de 30 cm atendendo tanto o aspecto estrutural como o
dimensionamento hidráulico para que as camadas granulares atuem como
reservatório.
5.8.2. Dimensionamento de Pavimentos com Blocos
A norma adotada para o dimensionamento de pavimentos intertravados com blocos
de concreto é a PMSP-IP-06.
Conforme considerações feitas no item anterior tem-se:
•
Tipo de tráfego adotado = Tráfego Leve = N=10
5
•
CBR = 8,0 % (CBR obtido através das sondagens).
•
Procedimento A (adotado).
Este procedimento foi adaptado pela ABCP no Estudo Técnico n.º 27 do trabalho
original proposto pela BCA - "British Cement Association", com a utilização de bases
cimentadas.
125
O método utiliza, para o dimensionamento da estrutura do pavimento, dois gráficos
de leitura direta, fornecendo as espessuras necessárias das camadas constituintes
do pavimento.
O Gráfico 7 fornece as espessuras necessárias de sub-base em função do valor de
CBR do subleito e do número "N" de solicitações conforme ABCP – ET n.º27.
Gráfico 7 – Espessuras necessárias de sub- base.
Espessura de base B mínima = 10 cm.
Altura do bloco de concreto = 6 cm com resistência à compressão Fcs ≥ 35
MPa.
A espessura B adotada = 30 cm.
126
5.8.3. Especificações Técnicas
A Tabela 16 a seguir, apresenta as especificações adotadas para cada camada
projetada do pacote estrutural do pavimento.
DESIGNAÇÃO ESPECIFICAÇÃO ANO
Preparo do Subleito do Pavimento PMSP IE-01 2004
Sub-Bases e Bases de Brita Graduada PMSP ES-06 1992
Camadas de Macadame Betuminoso PMSP ES-07 1992
Camadas de Pré Misturado a Quente PMSP ES-10 1992
Concreto Asfáltico Poroso com Ligante Modificado por
Polímero – Camada Porosa de Atrito - CPA
DER/SP ET-DE-P00/028 2006
Pavimento com Peças Pré Moldadas de Concreto
PMSP ES P 22 1992
DER/SP ET-DEP00/048 2006
Peças de Concreto para Pavimentação
NBR 9780
NBR 9781
1987
Tabela 16 - Especificações Técnicas de Materiais e Serviços
Outras considerações
Visando o não puncionamento da manta de PEAD (geomembrana) que será
aplicada sobre o subleito reforçado, considerou-se a execução de uma camada de 5
cm de pó de pedra cuja finalidade será de atuar como colchão amortecedor,
impedindo o contato direto da camada granular com o PEAD.
Portanto a espessura de todo o pacote granular será de 35 cm.
127
5.8.4. Dosagem do CPA
Uma vez que a usina de asfalto da empreiteira já estava calibrada para execução do
CPA para ser aplicado no Trecho Sul do Rodoanel de São Paulo sob a fiscalização
do DERSA, foram analisados os resultados dos ensaios realizados no Laboratório
de Tecnologia de Pavimentos LTP da Escola Politécnica da Universidade de São
Paulo, chegando-se a conclusão que o mesmo CPA, com a mesma dosagem,
poderia ser aplicado no trecho experimental.
Sendo assim, a dosagem especificada apresenta as seguintes características:
Pedreira: RIÚMA CAP: FLEXPAVE 65/90
CPA: Faixa Arizona – AASHTO T-27 e AASHTO T-11
A ESPESSURA DA CAMADA COMPACTADA NA PISTA DEVE SER 5 CM.
VALORES ENCONTRADOS PARA TEOR ÓTIMO EM PESO DE
ASFALTO ADICIONADO (AASHTO R-35)
4,7%
COMPOSIÇÃO DA MISTURA SECA CAP-FLEXPAVE 65/90
RIÚMA PEDRISCO GROSSO (6,3mm)
49,8% 47,5%
RIÚMA PEDRISCO FINO (4,8mm) 48,3% 46,0%
DIVERSOS CAL CH I 1,5% 1,4%
DIVERSOS Fibra Viatop 0,4% 0,4%
TOTAL 100,0% 4,7%
TOTAL GERAL 100,0%
Tabela 17 - Dosagem da Camada porosa de Atrito
128
•
Faixa granulométrica e especificações
As granulometrias foram realizadas por via úmida (LAVADAS) conforme metodologia
empregada pela AASHTO T-27 e AASHTO T-11 denominada Faixa Arizona.
GRANULOMETRIA DA MISTURA DOS AGREGADOS
–
CPA
PENEIRA
mm
OBTIDO
FAIXA DE TRABALHO
LIM
FAIXA ARIZONA
1” 25,00 100 100 100 ±7 100 100
1” 25,00 100 100 100 ±7 100 100
5/8” 15,90 100 100 100 ±7 100 100
1/2” 12,70 100 100 100 ±7 100 100
3/8” 9,52 100 100 100 ±5 100 100
Nº4 4,76 40 35 45 ±5 30 46
Nº8 2,40 9 4 9 ±5 3 9
Nº30 0,60 4 2 6 ±3 2 6
Nº200 0,075 2,4 0,4 3,0 ±2 0 3
Tabela 18 – Granulometria CPA –Faixa Arizona
•
Especificação
Os agregados foram fracionados (segundo porcentagens definidas), nas peneiras:
1/2” – 3/8” – nº4 – nº8, para a preparação individual dos corpos de prova com altura
de 6,35±0,13 cm
A compactação, com 75 golpes por face do corpo de prova, bem como a densidade
Máxima da Mistura, foram executadas 2 horas após a mistura (AASHTO R-30)
129
ESPECIFICAÇÃO
ARIZONA
MÍNI
MÁX
VALORES ENCONTRADOS P/TEOR ÓTIMO EM PESO DE ASFALTO ADICIONADO
(AASHTO R-35)
4,7%
4,5 %
4,9 %
TEOR ÓTIMO MDE ASFALTO EFETIVO, APÓS 2 H DA MISTURA (AASHTO R-35)
4,7%
ABSORÇÃO DE ASFALTO PELO AGREGADO (AASHTO R-35)
0,0%
DENSIDADE DO ASFALTO CAP FLEXPAVE 65/90 (AASHTO T-228)
1,018 g/cm³
TAMANHO MÁXIMO NOMINAL DO AGREGADO COMBINADO PARA 90% PASSANDO
(mm) (AASHTO m-323)
12,5 mm
ESPECIFICAÇÃO DA MISTURA DA CAMADA COMPACTADA NA PISTA (cm)
cm
3,0 5,0
DENSIDADE APARENTE DOS AGREGADOS COMBINADOS (MS-4 ) Cap. 4*
2,645 g/cm³
DENSIDADE EFETIVA DOS AGREGADOS COMBINADOS (MS-4) Cap. 4*
2,641 g/cm³
DENSIDADE APARENTE DA MISTURA COMPACTADA (AASHTO T-275)
1,957 g/cm³
DENSIDADE MÁXIMA DA MISTURA (SEM VAZIOS) (MS-4) Cap. 4*
2,457 g/cm³
TEOR DE VAZIOS DE AR (Va %) (AASHTO R-35)
20,4 %
20 % 22 %
VAZIOS DO AGREGADO MINERAL (VAM %) (AASHTO M-323)
29,5 %
VAZIOS CHEIOS DE ASFALTO (VCA %) (AASHTO M-323)
31,0 %
60 % 70 %
RESISTÊNCIA A TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DNIT-ME-138-ASTM C 496
7,2 da PA
RELAÇÃO FILLER /LIGANTE (AASHTO M-323)
0,5
PORCENTAGEM DE ASFALTO EM VOLUME/VOLUME TOTAL DE MASSA
(ADICIONADO)
11,3 %
10,8 11,2
Tabela 19 – Especificações do CPA – Faixa Arizona
*(MS-4)= Instituto de Asfalto – Manual de Asfalto – Série 4 Edição 1989
Observa-se que o Teor de Vazios de Ar (Va %) especificado é de 20,4% que permite
a infiltração de água através de seus vazios comunicantes.
130
5.8.5. Perfil Final adotado para a Obra
Uma vez que a eficiência do funcionamento da geomembrana impermeável é de
suma importância, foram contatados fabricantes que expuseram suas preocupações
sobre o puncionamento da manta que poria em risco os resultados do experimento.
Temia-se sua ruptura quando o macadame hidráulico fosse espalhado, por isso
decidiu-se acrescentar mais uma camada extra de 5 cm de areia fina acima da
geomembrana para proteger um pouco mais a geomembrana de perfurações.
A espessura das camadas granulares permaneceu com 35 cm, como dimensionada
anteriormente, porém a espessura individual de algumas camadas foi alterada.
Por esta razão, na Área B (PPC de blocos intertravados de concreto), optou-se por
reduzir a camada de BGS de 15 cm para 10 cm. A faixa B da DERSA é pouco mais
fechada que a faixa A do DER, porém, visto não haver disponibilidade da faixa mais
aberta no mercado, adotou-se a brita graduada da faixa B DERSA.
Na Área C (Concreto asfáltico poroso tipo CPA) optou-se por reduzir a camada de
macadame hidráulico de 30 cm para 25 cm.
O perfil de execução final passou a ser:
131
Figura 35 – Perfil da Área B – PPC -Blocos Intertravados de Concreto
Figura 36 – Perfil da Área C – Concreto asfáltico poroso tipo CPA
132
5.9. Transplante de Espécies Arbóreas
Tomou-se especial cuidado com a manutenção de espécies arbóreas sendo que
aquelas que realmente interferiram foram submetidas ao exame e aprovação dos
engenheiros agrônomos da Prefeitura de São Paulo com a finalidade de transplantá-
las para outro local.
Técnicos da SVMA – Secretaria do Verde e Meio Ambiente compareceram ao local
para fazer a classificação de 44 espécies existentes no entorno além das 02 que
deveriam ser removidas e replantadas.
Com a orientação do DEPAVE – Departamento de Parques e Áreas Verdes e seus
engenheiros agrônomos, elaborou-se projeto de transplante e compensação
ambiental que foi realizado antes da limpeza do terreno e abertura de caixa para
pavimentação. Este projeto gerou o TCA – Termo de Compensação Ambiental
firmado entre a SIURB e SVMA. (Anexo A)
Foram transplantadas 01 Goiabeira e 01 Ingá para os locais determinados pelo
DEPAVE. Além disso, foram plantadas mudas de outras espécies de arvores na
área que contorna o estacionamento como Termo de Compensação Ambiental
(TCA).
As mudas, no total de 14, foram plantadas nos canteiros ao redor da área de
estacionamento, sendo que, de acordo com a Portaria 26/SVMA-G/2008, estas
deverão receber acompanhamento por 02 anos dos agrônomos da Secretaria do
Verde e Meio Ambiente, período no qual espera-se ser suficiente para o crescimento
saudável das espécies plantadas.
A foto abaixo mostra a vista geral do local e algumas dessas árvores antes de serem
transplantadas e logo após.
133
Foto 8 – Local do experimento – Antes do transplante das árvores.
Foto 9 – Preparação do torrão para o transplante
134
Foto 10 – Remoção através de guindaste Munk
Foto 11 – Local do experimento – Depois do transplante das árvores
135
5.10. Medição da Permeabilidade do Revestimento Poroso
A permeabilidade constitui-se em importante parâmetro para avaliar a capacidade da
camada porosa de possibilitar percolação de água precipitada.
Campos (1998) adotou um procedimento simplificado para avaliação da
permeabilidade da mistura porosa.
O ensaio foi desenvolvido pelo laboratório do DERSA – Desenvolvimento Rodoviário
S. A. e constituiu em retirar corpos de prova do revestimento, encaixá-los em um
tubo de mesmo diâmetro do corpo de prova e impermeabilizar os pontos de contato,
de forma que a água passasse apenas pelas suas faces. Impõe-se uma coluna
d’água constante e mede-se a vazão, deduzindo-se a permeabilidade.
Para o experimento no CTH, o ensaio de permeabilidade do concreto asfáltico
poroso tipo CPA feito com as amostras recolhidas indicou o seguinte coeficiente
utilizando o mesmo método de Campos (1998):
Ano Permeabilidade (10
-
2
cm/s)
2009
40
Foto 12 – Amostra de CPA e demonstração de sua permeabilidade
136
Ensaio de permeabilidade de carga constante para a mistura de CPA
Ensaio 1 2 3 4 5 6 7 8
Tempo (em segundos ) 32,12
32,03
31,98
31,91
31,81
31,72
31,63
31,49
Vazão (cm³/s) 31,13
31,22
31,27
31,34
31,44
31,53
31,62
31,77
Vazão média (cm³/s) 31,42
Tabela 20 – Ensaios de permeabilidade do CPA
Amostra cilíndrica de diâmetro 100 mm.
Área da superfície da amostra= 78,54 cm²
Vazão (carga constante) = 31,42 cm³/s
P = 31,42 = 0,4001 cm/s ou 40*10
-2
cm/s
78,54
As amostras foram armazenadas em recipientes herméticos para futuros ensaios.
O valor da permeabilidade servirá de parâmetro inicial para o estudo da colmatação
ao longo do tempo.
137
5.11. Comparação de Preços dos Pavimentos
A seguir, foi elaborada a Tabela 21, que faz a comparação entre os valores de
materiais aplicados em cada tipo de pavimento, sem contemplar BDI (bonificação de
despesas indiretas), mão de obra e equipamentos.
MATERIAL
UN
PREÇO
UNIT
CPA BLOCOS
(R$) Quant/m²
Total (R$) Quant/m²
Total (R$)
Blocos Intertravados m²
53,37 1,00 53,37
Concreto Asfáltico Poroso m³
617,4 0,05 30,87
Macadame Betuminoso m³
306,83 0,05 15,34
Geotêxtil m²
11,99 1,00 11,99
BGS m³
145,17 0,10 14,52
Macadame Hidráulico m³
160,25 0,25 40,06 0,15 24,04
Pó de Pedra m³
123,73 0,05 6,19 0,05 6,19
Areia m³
140,83 0,05 7,04 0,05 7,04
Geomembrana m²
20,77 1,00 20,77 1,00 20,77
TOTAL 120,27 TOTAL 137,91
Tabela 21 – Tabela comparativa de preços por m²
Nota-se que o valor final dos materiais constituintes do pavimento de blocos
intertravados de concreto é um pouco superior ao do pavimento executado com
concreto asfáltico poros tipo CPA.
O preço unitário do material concreto asfáltico poroso em si é muito maior que o
preço dos blocos, este fator terá influência quando houver necessidade de algum
reparo na superfície, uma vez que a execução de CPA requer equipamentos de
custo elevado, mão de obra qualificada além da disponibilidade deste material na
usina de asfalto. Fora isso, preliminarmente, é necessário arrancamento da
superfície asfaltada ou fresagem que é um serviço dispendioso.
O valor unitário dos blocos computando-se a mão de obra para fornecimento e
colocação torna-se muito menor quando comparado e, portanto, sua reabilitação é
mais vantajosa.
138
Mesmo que a produtividade da execução do revestimento tipo CPA seja
significativamente maior durante a obra, sua reabilitação é morosa e requer muitos
cuidados. Ao contrário, a execução do revestimento de blocos intertravados é lenta
visto que é realizada manualmente, no entanto, a sua reabilitação é bem mais rápida
e feita com os cuidados habituais e corriqueiros.
5.12. Aspectos Construtivos da Obra
•
Limpeza do terreno e topografia
A limpeza foi executada com escavadeira hidráulica PC 150, retro escavadeira e
caminhões basculantes. A área toda foi cercada com cerca de tela plástica em
bobinas fixada em mourões de pontaletes.
Todo o material vegetal e entulho foram removidos para área de descarte e de lá
para os aterros licenciados num total de 180,00 m³.
O serviço de topografia iniciou-se ao mesmo tempo fazendo a locação da obra e
determinando o posicionamento das estacas de 10 em 10 metros nos sentidos
longitudinal e transversal. Também foi marcada a altura de corte da camada de solo
para terraplanagem e compensação entre corte e aterro.
139
•
Abertura da Caixa de Pavimentação
Após a limpeza do terreno e locação topográfica, procedeu-se a abertura de caixa
de pavimentação conforme definida em projeto para receber as várias camadas de
material pétreo.
Foto 14 – Seqüência de fotos da abertura de caixa de pavimentação
Foto 13 – Seqüência de fotos da limpeza do terreno e topografia
140
Foto 15 – Abertura de caixa de 45 cm de profundidade
•
Terraplenagem – Corte e Aterro
Como a declividade do terreno permitia, o projeto de terraplanagem procurou
otimizar os volumes de corte e aterro com o propósito de importar o menor volume
de terra possível. Depois disso toda a área foi compactada para preparar o subleito.
Foto 16 – Seqüência de fotos da preparação do aterro
141
Foto 17 – Seqüência de fotos compactação do aterro (área B)
•
Compactação
Como o resultado das sondagens iniciais indicava um subleito de baixa capacidade
de suporte (CBR=8,0 %), após a abertura da caixa foi executado o trabalho de
compactação do subleito com rolo compactador pé de carneiro.
Foto 18 – Compactação do subleito
142
•
Camada de Reforço e Nivelamento
Para o local do experimento foi recomendado o reforço de subleito de no mínimo 20
cm com solo de empréstimo. Portanto a cota de corte foi determinada pela
topografia levando-se em consideração o reforço de subleito cujo CBR deveria ser
superior a 8,0%.
Muitas dificuldades foram encontradas nesta etapa, pois, não se conseguia achar
solo adequado para a substituição. Para obras localizadas dentro de áreas urbanas
como esta, aprendeu-se que é de grande importância ter solo para empréstimo já
estocado. Por não ter sido tomada esta providência, a obra ficou parada por 12 dias
até que se achasse solo de qualidade que fosse aceita pela fiscalização e passasse
pelo controle tecnológico. Durante esse tempo diversas viagens de terra foram
recusadas por não apresentarem as condições mínimas de compactação.
O solo de reforço aceito foi espalhado por toda a área do estacionamento através de
motoniveladora, e compactado com rolo pé de carneiro e rolo liso com energia
intermediária de compactação.
Foto 19 – Espalhamento e nivelamento do solo de reforço
143
•
Rede de Drenagem
A rede de drenagem em tubos de 300 mm e 400 mm tipo ponta e bolsa de concreto,
foi assentada sobre berço de brita 3 obedecendo rigorosamente as declividades
impostas pelo projeto de drenagem.
A foto abaixo mostra a rede coletora das águas do fundo do reservatório.
Foto 20 – Execução da rede de drenagem
144
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Pela pesquisa bibliográfica desenvolvida verificou-se que a eficiência do controle de
escoamento superficial e conseqüente amortecimento de picos de cheias depende
do desempenho do pavimento permeável a ser adotado.
No caso específico do trabalho optou-se, em decorrência das condicionantes locais
e objetivando estudos hidrológicos e hidráulicos do dispositivo de retenção, pela
estrutura tipo reservatório impermeabilizado e saída da água por exutório.
Em vista da concepção adotada, os aspectos mais importantes do pavimento a ser
projetado e construído foram: escolha dos tipos de revestimento drenantes, a
capacidade do reservatório sob o ponto de vista hidrológico e hidráulico, a
capacidade estrutural do conjunto para suportar cargas do tráfego previsto e
impermeabilização do fundo para evitar a infiltração d’água para o subleito.
Com a experiência adquirida durante o período de estudos, elaboração dos projetos
e da execução da obra propriamente dita, pode-se alcançar algumas conclusões e
fornecer algumas recomendações para estudos futuros ou para facilitar as atividades
de projeto e construção conforme descritas a seguir.
145
6.1. Conclusões
Apresentam-se a seguir, algumas conclusões provenientes do estudo, da
elaboração dos projetos e da execução da pista experimental:
1. Não existem critérios sistemáticos de projeto para a utilização desses
dispositivos de controle na fonte como são os pavimentos permeáveis.
2. A elaboração de um projeto detalhado e que contemple todas as etapas,
abrangendo todos os aspectos e em conjunto com outros projetos
complementares mostra ser de fundamental importância para a
implementação de pavimentos permeáveis.
3. Deve-se sempre definir preliminarmente a concepção do reservatório, pois a
escolha de sua utilização como dispositivo voltado à infiltração das águas
pluviais ou para o armazenamento das mesmas, deve influir diretamente nos
cuidados construtivos quanto a escolha de materiais drenantes, como
também de assentamento de geomembrana impermeável sobre o subleito.
4. As declividades longitudinais e transversais da superfície do pavimento
deverão ser adequadas para de fato controlar o escoamento superficial e
garantir a devida infiltração pelo revestimento drenante. Declividades muito
baixas, inferiores a 0,35 % poderão favorecer a formação de poças d’água,
enquanto declividades elevadas tenderão a aumentar a velocidade de
escoamento superficial o que não é interessante para o tipo de dispositivo em
estudo.
5. O reservatório deverá ser dimensionado hidraulicamente em função da
precipitação local, considerando-se período de retorno e tempo de
concentração adequados, bem como pelas características físicas e
granulométricas dos materiais selecionados para a estrutura do pavimento.
6. Há a necessidade de se conhecer a posição do nível do lençol freático, pois
este influirá diretamente no funcionamento da estrutura do pavimento.
146
7. O dimensionamento estrutural do pavimento deverá ser desenvolvido
considerando-se a natureza do tráfego, as condições de suporte do subleito,
as características dos materiais empregados para as camadas e utilizando
procedimentos de cálculo adotados pelos órgãos rodoviários.
8. São diferentes as espessuras das camadas do pavimento necessárias para
fins estruturais e armazenamento hidráulico.
9. É preciso cadastro dos dispositivos de drenagem do sistema existente para
fins de lançamento final das águas captadas.
10. É de fundamental importância a proteção mecânica contra o puncionamento
da geomembrana utilizada para impermeabilizar o fundo do reservatório.
11. Apesar dos processos construtivos do pavimento permeável serem
semelhantes ao de uma estrutura convencional, os procedimentos e controles
tecnológicos de dosagem e execução são fundamentais para que de fato os
revestimentos aplicados tenham a devida capacidade de drenagem e
infiltração.
12. Os dois tipos de materiais utilizados para o revestimento drenante, não são
ainda comumente aplicados no meio rodoviário, o que exigirá investimentos
em termos de tecnologia e de estudo de processo construtivo, principalmente
quanto aos aspectos de desempenho hidráulico.
13. No estudo de valores, o custo dos materiais componentes da área revestida
por blocos intertravados de concreto foi ligeiramente maior que os materiais
utilizados na área revestida com concreto asfáltico poroso tipo CPA. Durante
a execução, o revestimento asfáltico é financeiramente menos caro que o
revestimento de blocos de concreto. No entanto, quando houver necessidade
de algum tipo de reparo ou manutenção o pavimento asfáltico apresentará
maior custo, pois ensejará etapas com equipamentos e mão de obra
especializada além de sua execução depender da disponibilidade da usina e
equipamentos para sua aplicação. Assim sendo, a reabilitação do pavimento
asfáltico será economicamente mais dispendiosa que a reabilitação do
pavimento de blocos intertravados.
147
6.2. Recomendações
Apresentam-se a seguir as principais recomendações para avaliação e
monitoramento dos pavimentos permeáveis executados:
1. Quanto ao aspecto estrutural é necessário constatar se a saturação dos
materiais não irá diminuir substancialmente a capacidade de suporte e
conseqüentemente levar o pavimento à ruína.
2. No tocante ao aspecto hidráulico é interessante se analisar o balanço
hídrico do sistema, avaliando a partir da precipitação as taxas de
escoamento superficial e de infiltração da água pelos dois tipos de
revestimentos drenantes testados.
3. Avaliação das condições da superfície para verificação do surgimento de
anomalias no pavimento e constatação de indícios de colmatação dos
materiais empregados para o revestimento.
4. Avaliação da superfície do pavimento quanto ao surgimento de
irregularidade longitudinal e recalques em função de eventual ocorrência
do fenômeno de bombeamento e carreamento de finos nas camadas
inferiores da estrutura.
5. Desenvolvimento de estudo técnico e econômico visando definir melhor
tipo de revestimento não apenas considerando o investimento inicial,
como também os custos e serviços de manutenção ao longo do tempo.
6. Execução de sondagem e ensaios geotécnicos para a verificação dos
desempenhos mecânicos e hidráulicos dos materiais aplicados.
7. Eventual estudo da qualidade das águas sob o aspecto da poluição difusa.
148
8. Que sejam desenvolvidos estudos de desempenho mecânico e hidráulico
dos materiais granulares para se definir:
a melhor relação entre a estabilidade e a permeabilidade. Uma
maior quantidade de finos favorece a estabilidade enquanto diminui
o índice de vazios, reduzindo significativamente a transmissividade
hidráulica do material. Caso se opte pela camada granular com
poucos finos é necessário que o material pétreo apresente elevada
resistência ao desgaste e à abrasão devido ao contato entre os
grãos.
tendo em vista as condições operacionais do pavimento permeável
é interessante conhecer a resistência dos materiais granulares
quanto à durabilidade frente aos ciclos sucessivos de molhagem e
secagem.
149
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PMSP - PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO, IP-06 Dimensionamento
de Pavimentos Com Blocos Intertravados de Concreto – SIURB – Secretaria de
Infraestrutura Urbana e Obras (2004).
157
PMSP - PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO, Plano Diretor Estratégico
do Município de São Paulo, Artigo 251, Lei n.º 13.430/02 – Secretaria do Verde e
Meio Ambiente – Projeto de Compensação Ambiental, (2008).
SETRA, Service D’études Techiniques Des Routes Etautoroutes. Coldrain e-Avis
Technique, Comission Générale dês Avis Techniques Routes, Bagneaux, (1990).
SHACKEL, B., Design and Construction of Interlocking Concrete Block
Pavements. Londres e Nova Iorque, Elsiever Science Publishers, (1990).
SCHUELER, T., Controlling Urban Runoff: A pratical Manual for Planning and
Designing Urban BMP’s. (1987).
SMITH, D. R., A Road to the Future Tracing The History of Concrete Pavers,
Landscape design, September (1999), p 19-21.
REVISTA ENGENHARIA, Geomembranas: Impermeabilização e Proteção
Ambiental - 2ª parte (instalação e controle) edição 547ª (2001).
ROLLINGS, R.S., ROLLINGS M.P., Aplications for Concrete Paving Block in the
United States Market, Palm Beach Gardens, Florida, UNI-GROUP-USA (1992).
TUCCI, C. E. M., Hidrologia, Ciência e Aplicação, 2ª Edição – Porto alegre: ED.
Universidade/UFRGS: ABRH, (2000).
URBONAS, B.; STAHRE, P., Stormwater Best Management Practices and
Detetion, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, (1993), 450p.
VERHAEGHE, F. C. et. al. Properties of Polimer and Fibre Modfied Porous
Asphalt Mixes. In: Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, p. 262-
280.
158
VILLANUEVA, A., TUCCI, C. E. M., Hidrologia Urbana no IPH: Pesquisa e
aplicação. Seminário Internacional sobre Manejo del Agua Pluvial Urbana, (1997),
p154-162.
WALESH, S. G., Urban Surface Water Management - Edition: illustrated Publicado
por Wiley-IEEE, (1989), 518 p.
WORLD ONU URBANIZATION PROSPECTS - The 2006 Revision Population
Database, 2007.
WORLD ONU URBANIZATION PROSPECTS - The 2005 Revision, 2006.
159
8. ANEXOS
8.1. ANEXO A – Termo de Compromisso Ambiental
160
161
162
163
164
165
166
8.2. ANEXO B - Boletins da Sondagem
167
DETERMINAÇÃO DE ESPESSURA DE CAMADA – FURO: ST- 01
Profundidade
(m)
Amostra
(nº)
Descrição do material
Motivo da
Paralisação
Início Término
0,00 0,07 Vegetação
0,07 0,32 Solo Brita
0,32 0,56 AM - 03
Areia argilo siltosa
Cor: Cinza Escura
0,56 0,86
Argila Siltosa Pouca
Arenosa
Cor: Cinza Amarelado
0,86 1,50
Silte Argiloso
Cor: Cinza Escura
N.A: Seco
Atingiu a
profundidade
programada
CTH
-
USP
Local: Estacionamento
Coordenadas: 23K N 7394076 E 0323815
Data de início: 06/03/2009
Data de término: 06/03/2009
168
DETERMINAÇÃO DE ESPESSURA DE CAMADA – FURO: ST- 02
CTH
-
USP
Local: Estacionamento
Coordenadas: 23 K N 7394067 E 0323794
Data de início: 06/03/2009
Data de término: 06/03/2009
Profundidade
(m)
Amostra
(nº)
Descrição do material
Motivo da
Paralisação
Início Término
0,00 0,08 Vegetação
0,08 0,24
Argila Siltosa com Entulho
Cor: Marrom
0,24 0,40
Argila Siltosa Pouco
ArenosaCor: Cinza Escura
0,40 0,62
Areia Média com Entulho
de Construção
Cor: Cinza Escura
0,62 0,87
Areia Média a Grossa
Cor: Cinza ClaraN.A:
Seco
0,87 1,50
Silte Argiloso
Cor: Marrom Amarelado
N.A: Seco
Atingiu a
profundidade
programada
DETERMINAÇÃO DE ESPESSURA DE CAMADA – FURO: ST- 03
169
CTH
-
USP
Local: Estacionamento
Coordenadas: 23 K N 7394058 E 0323818
Data de início: 06/03/2009
Data de término: 06/03/2009
Profundidade
(m)
Amostra
(nº)
Descrição do material
Motivo da
Paralisação
Início Término
0,00 0,11
Vegetação
0,11 0,28
Argila Pouca Siltosa
Pouca Arenosa
Cor: Marrom Escuro
0,28 0,40 AM - 01
Argila areno siltosa
Cor: Marrom Avermelhada
0,40 0,77 AM - 02
Areia média com Entulho
de Construção
Cor: Cinza clara
0,77 1,50
Argila Arenosa
Cor: Cinza Escura
N.A: Seco
Atingiu a
profundidade
programada
170
8.3. ANEXO C – Perfis Geotécnicos Individuais e Classificação
MCT das Amostras
171
172
173
174
175
176
MCT – FURO 1
177
MCT – FURO 2
178
MCT – FURO 3
179
MCT – FURO 4
180
MCT – FURO 5
181
8.4.
ANEXO D – Dosagem do CPA
182
183
184
185
Livros Grátis
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