Drenagem de jardim suspenso de centro empresarial

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1 Drenagem de jardim suspenso de centro empresarial Camyla Margarete Magalhães de Oliveira Maccaferri do Brasil, Rio de Janeiro, Brasil, Fernando Xavier Pereira Maccaferri do Brasil, Rio de Janeiro, Brasil, RESUMO: A construção das duas torres de uma empresa no centro antigo do Rio de Janeiro, no qual a preocupação sustentável é uma das marcas do projeto e que foi concebido dentro do padrão triple A, previa em seu projeto uma área de m² de cobertura verde sobre os terraços das torres. Para a drenagem do terraço verde, inicialmente era prevista a execução no modo convencional com a utilização de brita e geotêxtil. Porém, constatou-se a necessidade de se encontrar um sistema que apresentasse maior facilidade executiva, eficiência técnica e de baixo impacto ambiental, e para isso foram propostas diferentes soluções pelos responsáveis do projeto paisagístico. Após o estudo de algumas alternativas que atendessem as necessidades mencionadas anteriormente, optou-se pela utilização do sistema de geocomposto drenante para utilização em jardins. Este sistema é composto por um núcleo drenante formado por uma geomanta tridimensional, fabricada com filamentos de polipropileno e termosoldada a um geotêxtil não-tecido de poliéster em todos os pontos de contato. Este geocomposto drenante foi aplicado diretamente sobre a laje impermeabilizada, reduzindo a seção drenante do sistema para 12 mm e, atendendo as necessidades das camadas de substrato, finalizou-se a altura total da borda das jardineiras em 20 cm, proporcionando um sistema compacto, eficiente, de custo reduzido e com ganho de produtividade. PALAVRAS-CHAVE: drenagem, geossintéticos, geocomposto drenante, telhado verde. 1 INTRODUÇÃO O telhado verde, ou ecotelhado, é uma técnica usada em arquitetura e engenharia cujo objetivo principal é o plantio de árvores e plantas nas coberturas de residências e edifícios. Esse tipo de cobertura vegetal pode ser instalada tanto em cobertura de prédios (laje) ou sobre telhados convencionais, como o de telha cerâmica, fibrocimento, dentre outros, podendo também ser inserido em coberturas planas ou inclinadas, como visto na Figura 1. B Figura 1 (a) Telhado verde com inclinação de 45º e (b) Telhado verde plano - Alemanha. Fonte: Minke (2005). As precursoras da utilização de telhados verdes foram a Escandinávia e a Islândia. Nestes locais, devido às baixas temperaturas, o telhado verde possuía como função garantir o isolamento térmico das residências sem que houvesse necessidade de se utilizar a calefação. A Figura 2 mostra um exemplo de uma construção na Islândia. A

2 1.1.1 Redução das ilhas de calor Figura 2 - Casas na Islândia cobertas com grama. É mencionado por Osmundson (1999) apud Nascimento (2008) que as referências históricas de telhado verde mais significativas no período de 4000 a 600 a.c. são os Jardins Suspensos da Babilônia (Figura 3). Figura 3 - Representação dos jardins suspensos da Babilônia. Os centros urbanos são construídos com variedades de materiais de cores escuras, propiciando a a absorção de calor durante o dia e a liberação à noite. O aumento da temperatura nas áreas urbanas aumenta a demanda da utilização de aparelhos de ar condicionado, acarretando o aumento do gasto de energia e maior poluição para o meio ambiente. Estudos realizados por Gertis et al. (1997) apud Minke (2004) demonstra que uma laje com aplicação de impermeabilizante na cor preta pode resultar em uma temperatura superficial superior a 90ºC, com declínio, à noite, para algo próximo de 10ºC. Haveria, portanto, uma diferença de temperatura de 80 C. Já a cobertura vegetada teria no máximo 25ºC durante o mesmo dia de análise e durante a noite ficaria com temperatura por volta dos 15ºC. A diferença de temperatura, neste caso, seria de apenas 10ºC. A Figura 4 mostra os resultados deste estudo com as temperaturas obtidas com os diferentes materiais. Nos países da América do Norte e da Europa essas técnicas têm sido mais empregadas do que no Brasil. Porém este cenário deve mudar com o surgimento de certificações como a LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) no qual o sistema de certificação e orientação ambiental de edificações criado pelo U.S. Green Building Council, destaca o uso de telhados verdes como pontuadores indiretos para obtenção da certificação verde. 1.1 Vantagens de se utilizar o telhado verde Segundo Minke (2004), a utilização de telhados verdes poderia melhorar muito o clima das cidades, pela purificação do ar, redução da variação das temperaturas e umidade nos centros urbanos. O especialista afirma ainda que a aplicação de telhados verdes em 10% a 20% nas coberturas da cidade já garantiria um clima urbano saudável. A seguir serão mostrados os benefícios da utilização de telhados verdes. Figura 4 - Temperaturas medidas ao longo de um dia de verão em diferentes superfícies. Sendo (a) laje betumada (b) cascalho (c) tinta clara reflexiva (d) planta artificial (e) vegetado (Gertis et al. (1997) apud Minke (2004)). A obtenção da temperatura superficial mais baixa é importante para garantir um microclima na edificação muito mais agradável, além de contribuir para a redução das ilhas de calor Isolamento térmico e conservação de energia

3 A capa de vegetação no telhado das edificações gera um efeito de isolamento térmico. Este efeito ocorre devido a instalação de todas as camadas que são necessárias para a construção de um telhado verde. Quanto mais espessa essa camada, maior esse efeito. Essas propriedades isolantes ainda dão ao ambiente interno das edificações uma propriedade de resistência em transmissão de energia. Em seu estudo, Vecchia (2005), apresentou o resultado das eficiências energéticas de cobertura para o telhado verde e para outros sistemas tradicionais de cobertura. Na Figura 5 é possível verificar a variação térmica externa e a variação térmica no telhado verde e dentro do ambiente. Chegando a uma variação de 10º C na hora mais quente do dia, registrada por volta de 14:30h. É importante ressaltar que, no caso de telhados verdes, o processo de troca de calor é retardado, pois o telhado verde age como um isolante. Isto é, o telhado verde retarda a entrada do calor externo, podendo haver um atraso térmico de até 4 horas. cenário propício a enchentes nas cidades. Em seus estudos, Baldessar (2012) analisou como os telhados verdes contribuem para aliviar os sistemas de drenagem das cidades. E, através da comparação da água escoada entre três sistemas de cobertura: laje impermeabilizada, telha cerâmica e telhado verde, foi possível concluir que o telhado verde realmente contribui através dos mecanismos de evapotranspiração, armazenamento e redução de áreas impermeáveis nos centros urbanos para a redução da água a ser drenada. De acordo com o mesmo trabalho, a redução na quantidade de água de chuva direcionada à galeria de águas pluviais pode chegar em até 70% Filtragem do ar As vegetações presentes no telhado verde, pelo mecanismo da fotossíntese, aprisiona o carbono, filtrando o ar e liberando o oxigênio, filtrando substâncias nocivas ao ambiente e ao ser humano. Também retêm partículas de pó e fuligem presentes no ar, melhorando assim a qualidade do ar nos centros urbanos Melhoria da qualidade da água Figura 5 - Comparativo das temperaturas de cinco protótipos: aço galvanizado, fibrocimento ondulada, laje pré-moldada cerâmica inclinada (sem telhas) e com impermeabilização, de cor branca, com resina de óleo vegetal, cobertura verde leve e telha cerâmica, Vecchia (2005) Maior eficiência dos sistemas de drenagem No caso de telhado verdes, a vegetação e substrato funcionam como filtro, retirando da água da chuva agentes poluidores. De acordo com os estudos de Thompson & Sorvig (2008) apud Baldessar (2012), pode-se afirmar que se a água proveniente de uma camada de vegetação for despejada no sistema de captação de águas pluviais e direcionada aos córregos e rios, estes podem manter-se protegidos pela qualidade da água que recebem, sendo seu volume reduzido, evitando desta maneira processos erosivos nas margens de rios e canais e nem transportando materiais poluentes. A partir da Figura 6 é possível visualizar como o volume de poluição está relacionado com o volume de água escoada, mostrando que quanto menor a permeabilidade do ambiente, maior será a quantidade de poluentes carreados pela água da chuva. Atualmente, com a grande ocupação dos centros urbanos, vem aumentando a parcela do solo impermeabilizado, contribuindo para um

4 Figura 7 - Mapa do município do Rio de Janeiro e centro do Rio de Janeiro. Fonte: Google (2015). Figura 6 Ilustração didática mostrando a relação entre a impermeabilidade e poluição (Thompson & Sorvig (2008) apud Baldessar (2012)) Desempenho acústico O barulho excessivo nas grandes cidades provocado por tráfego de veículos e outros meios é um fator que afeta a saúde física e psicológica das pessoas que convivem neste ambiente. De acordo com Machado et al. (2004) devido à composição do telhado verde (plantas, substratos) este absorve as ondas sonoras reduzindo significativamente os ruídos. Já as coberturas tradicionais teriam o efeito contrário, pois o material que as compõe expandem as ondas sonoras Novos Ecossistemas O telhado verde contribui para resgatar os ecossistemas nos centros urbanos e a periferia da cidade. Mesmo que tenha apenas uma pequena contribuição, ele reforça o ecossistema para pássaros e insetos, e ao utilizar plantas nativas da região onde o telhado verde está inserido, facilita o reestabelecimento da presença da vida nativa. 2 ÁREA DE ESTUDO Localizado no centro antigo do Rio de Janeiro, o projeto contemplou uma área de m² de cobertura verde sobre os terraços das torres. O projeto consistia na construção das duas torres com a preocupação de sustentabilidade endo concebido dentro do padrão triple A, escala máxima de excelência entre os edifícios corporativos, com sistemas tecnológicos de controle predial que garantem economia de manutenção, assim como atendem à certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), concedido pelo USGBG. 3 METODOLOGIA Para o projeto foi verificada a necessidade de encontrar um sistema que apresentasse maior facilidade executiva, eficiência técnica e de baixo impacto ambiental. Para isso foram propostas diferentes soluções pelos responsáveis do projeto paisagístico. Após o estudo de algumas alternativas que atendessem as necessidades mencionadas anteriormente, optou-se pela utilização do sistema de geocomposto drenante para utilização em jardins. O geocomposto para drenagem leve e flexível é formado por um núcleo drenante fabricado com filamentos de polipropileno e termosoldado a um geotêxtil não-tecido de poliéster em todos os pontos de contato. Como vantagens sobre o sistema de drenagem tradicional podemos citar sua elevada capacidade de vazão, sistema leve, de fácil manuseio e simples instalação, protegendo os sistemas de impermeabilização contra eventuais danos mecânicos, redução de sobrecarga na estrutura, permitindo maior espessura do solo vegetal, favorecendo o desenvolvimento da vegetação. Como uma vantagem econômica, a instalação do geocomposto drenante é extremamente simples e prática, pois ele simplesmente é colocado entre a estrutura e a

5 coberto com solo vegetal. Devido a sua pequena espessura e baixo peso, permite a diminuição da altura da floreira e a redução da sobrecarga na estrutura. A Figura 8 abaixo mostra uma seção tipo com sequência de camadas e geossintéticos utilizados na técnica para instalação de telhados verdes. A vazão do geocomposto drenante foi medida diretamente através do ensaio de permeabilidade planar e transmissividade, segundo a norma ASTM D4716, sendo que este valor deve ser reduzido em acordo com os fatores de redução convenientes para a aplicação em questão. Os valores dos fatores de redução considerados foram os indicados por Koerner (1998), que indica para o caso de lajes e áreas suspensas os fatores de redução: de 1,2 a 1,4 para intrusão do solo, 1,0 a 1,2 para fluência à compressão e colmatação química, e de 1,1 a 1,3 para colmatação biológica. Neste caso o fator de redução global utilizado foi: Fator de reduçãoglobal = F F RGLOBAL RIN F = 1,2 1,0 1,0 1,1 = 1,32 RFC F RCQ F RCB (3) Considerando a possibilidade mais conservadora, a vazão de projeto do geocomposto drenante é obtida dividindo a vazão encontrada no ensaio pelo fator de redução global. Figura 8 - Seção tipo com sequência de camadas e geossintéticos. 3.1 Comparativo da eficiência entre os sistemas drenantes Para comparar os dois sistemas de drenagem (convencional e geocomposto drenante), primeiramente foi calculada a permeabilidade do sistema tradicional através da Lei de Darcy, na qual a vazão (Q) é igual ao coeficiente de permeabilidade (k) multiplicado pelo gradiente hidráulico (i) e pela área drenante (A): Q = k i A (1) Considerando como coeficiente de permeabilidade da brita graduada k = 10-2 m/s, gradiente hidráulico igual a 0.01 e uma área unitária, temos a vazão necessária para o projeto: Q Q = F ensaio gd = RGLOBAL 0,157 = 0,12l / s / m (4) 1,32 Portanto encontramos que a vazão do geocomposto drenante é de 0,12 l/s/m, e a necessária para o projeto de 0,01 l/s/m. Mesmo utilizando os valores mais altos de fatores de redução, ainda assim a vazão no geocomposto drenante seria no mínimo cinco vezes maior do que no sistema tradicional, comprovando que a utilização do geocomposto drenante é suficiente para atender as necessidades do projeto. 3.2 Etapas construtivas Primeiramente foi definida a área onde seria construído o telhado verde e foi realizada a impermeabilização correta com manta asfáltica. A Figura 9 mostra as áreas que terão vegetação. Q = ,01 1 = 0,0001m / s / m = 0,01l / s / m (2)

6 Figura 10 - Aplicação do geocomposto drenante. Após a instalação do geocomposto drenante, B foi adicionada uma camada de argila expandida, que é um bom substrato por ser leve e eficaz. O objetivo de se adicionar esta camada de argila é que a mesma serve para impedir o apodrecimento de raízes da espécie cultivada e também facilita o escoamento de água que recebe durante as chuvas. Figura 9 - Área que receberá os geossintéticos para a colocação da vegetação. Sobre a laje impermeabilizada foi aplicado o geocomposto drenante, sendo sua utilização reduz a seção drenante do sistema para 12 mm e atendendo as necessidades das camadas de substrato. A Figura 10 mostra esta etapa da construção. C Figura 11 - Adição da camada de argila expansiva sobre o geocomposto drenante. Depois de realizados todos estes procedimentos, foi adicionada uma camada de 10 cm de solo enriquecido com adubos orgânicos, sendo que a adubação pode variar conforme a espécie de cultivo. A Figura 12 - Adição da camada de solo com adubo.

7 Por último foram plantadas as espécies vegetais. Para este local foram escolhidas as espécies com baixo índice de crescimento, que não exigiam poda. A Figura 13 mostra o resultado final da obra. jardineiras em 20 cm, proporcionando um sistema compacto, eficiente, de custo reduzido e com ganho de produtividade. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer à equipe que realizou a obra e também à equipe técnica da Maccaferri do Brasil pelo apoio prestado durante a elaboração deste trabalho, especialmente aos engenheiros Petrucio Santos e Jefferson Prado. Figura 13 - Obra concluída. Finalizou-se a altura total de borda das jardineiras (substrato + sistema drenante + sistema impermeabilizante) em 20 cm, proporcionando um sistema compacto, eficiente, de custo reduzido e com ganho de produtividade. 4 CONCLUSÃO Após a realização do estudo de algumas alternativas que atendessem as necessidades mencionadas ao longo deste trabalho, optou-se pela utilização do sistema de geocomposto drenante. O geocomposto drenante é um eficiente sistema de drenagem que alia três elementos: o drenante, que possibilita captar e conduzir as águas de infiltração/percolação, o filtrante, que impede o carregamento das partículas de solo para o interior do elemento drenante, o que provocaria sua colmatação e a perda da vazão e, por fim, o elemento coletor, que conduz a água drenada para a descarga. Ao realizar o dimensionamento verificou-se que a vazão do geocomposto drenante é de 0,12 l/s/m, e a necessária para o projeto de 0,01 l/s/m, comprovando assim que a utilização do geocomposto drenante é suficiente par atender a necessidade do projeto no quesito eficiência. A aplicação foi realizada diretamente sobre laje impermeabilizada, reduzindo a seção drenante do sistema para 12 mm e atendendo as necessidades das camadas de substrato. Finalizou-se a altura total de borda das REFERÊNCIAS Baldessar, Silvia M. N. (2012). Telhado verde e sua contribuição na redução da vazão da água pluvial escoada, Dissertação de mestrado. Programa de Pós- Graduação em Geotecnia, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Curitiba, 125p. Koerner, R. M. (1998) Designing with Geosynthetics, 4nd ed., Prentice Hall, Liverpool, United Kingdom. Machado, M. V., Britto, C. e Neila, J. (2003). El cálculo de la conductividad térmica equivalente en la cubierta ecológica, Revista on-line da ANTAC, v.3, n.3. Minke, G. (2004). Tecttos verdes - Planificación, ejecución, consejos prácticos, Editorial Fin de Siglo, Montevideo, Uruguay. Nascimento, Wânia C. do. (2008). Coberturas verdes no contexto da região metropolitana de Curitiba Barreiras e potencialidades, Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Curitiba, 183p. Vecchia, F. (2005). Cobertura Verde Leve (CVL): Ensaio Experimental, VI Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído (ENCAC) e IV Encontro Latinoamericano sobre Conforto no Ambiente Construído (ELACAC), Maceió.