Universidade Federal do Rio de Janeiro. Escola Politécnica

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola Politécnica Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos Gerais de Projeto Estabelecidos pela Norma ABNT NBR 16416: 2015 Ilan Ricardo Nigri Rio de Janeiro, 2017

2 Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos Gerais de Projeto Estabelecidos pela Norma ABNT NBR 16416: 2015 Ilan Ricardo Nigri Projeto de graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Engenheira Civil. Orientadora: Prof. Elaine Garrido Vazquez Rio de Janeiro Agosto, 2017 i

3 Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos Gerais de Projeto Estabelecidos pela Norma ABNT NBR 16416: 2015 Ilan Ricardo Nigri Elaine Garrido Vazquez Projeto de graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Engenheira Civil. Aprovada pela banca: Prof. Elaine Garrido Vazquez, D.Sc. UFRJ/POLI Prof. Lais Amaral Alves, M.Sc. CEFET Prof. Theóphilo Benedicto Ottoni Filho, D.Sc. UFRJ/POLI Rio de Janeiro Setembro, 2017 ii

4 Nigri, Ilan Ricardo Pavimento Concreto Permeável/Ilan Ricardo Nigri Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, xii, 45 f: II.; 29,7 cm Orientadora: Elaine Garrido Vazquez Projeto de Graduação UFRJ/Poli/Engenharia Civil, Referências Bibliográficas: p Introdução. 2. Pavimento de Concreto Permeável. 3. Exemplo de Aplicação Prática para revestimento de pavimento de placas de concreto permeável. 4. Considerações Finais. 5. Bibliografia. I. Vazquez, Elaine Garrido. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Título. iii

5 iv

6 RESUMO Com a intensificação do processo de urbanização no Brasil a partir dos anos 1940, o gerenciamento de água das chuvas tornou-se uma questão problemática nas cidades. Devido à modificação dos padrões de uso e ocupação do solo, houve um aumento de área impermeabilizada, tornando espaços que antes possuíam características rurais em centros urbanos. Como consequência, cresceu a probabilidade de ocorrência de danos à população como alagamentos, transmissão de doenças e perdas materiais. Nesse contexto, os projetos de drenagem urbana são concebidos de modo a promover o escoamento adequado das águas nas cidades, de modo a reduzir, ou até mesmo sanar, os problemas ocasionados pelo excesso de água em circulação em áreas urbanizadas. Além dos projetos com sistemas clássicos de macrodrenagem e microdrenagem, existem técnicas compensatórias que tanto ajudam a mitigar os problemas decorrentes de uma drenagem ineficiente quanto surgem também como solução para novos projetos. Dentre elas, pode-se citar o uso de pavimentos permeáveis. O objetivo do presente trabalho é apresentar a tecnologia de placas de concreto permeável, que é uma das opções de técnica compensatória que pode ser utilizada dentro do escopo da drenagem urbana sustentável. O método utilizado será a apresentação teórica da norma de concreto permeável e, em seguida, será feito um estudo comparativo entre a abordagem teórica e um exemplo prático realizado no Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ (CESA/UFRJ). Serão apresentadas as características das peças de concreto, ensaios realizados para verificação de requisitos normativos das mesmas. E assim será possível estabelecer se estas placas de concreto permeável, de fato, possuem as características hidráulicas e mecânicas adequadas para serem empregadas como uma das medidas compensatórias utilizadas nos sistemas de drenagem urbana nos grandes centros urbanos. Palavras-chave: placas de concreto, pavimento permeável, técnica compensatória, peça de concreto, drenagem sustentável. v

7 ABSTRACT growth of the urbanization process of urbanization in Brazil since the 1940s, rainwater management became an issue in the cities. Due to the modification of the patterns of land use and occupation of the ground, there was a increase in the waterproof area, transforming the areas that once had rural characteristics into urban centers. As a consequence, the probability of damages to the population such as floods, disease transmission and material losses increased. In this context, the projects of urban drainage are designed to assure the adequate flow of water in the cities, so as to reduce or even eliminate the problems caused by excess water circulating in urbanized areas. In addition to projects that use classic macro and microdrainage systems, there are compensatory techniques that help to mitigate the problems of inefficient drainage and also arise as a solution for new projects. Among them, there is the use of permeable pavements. The main purpose of the present work is to present the technology of permeable concrete slab, which is one of the compensatory techniques that can be used within the scope of sustainable urban drainage. The methodology used will be the theoretical presentation of the permeable concrete standard and then a comparative study will be made between the theoretical approach and a practical example made in the Experimental Center of Environmental Sanitation of the UFRJ (CESA/UFRJ). The characteristics of the concrete parts pieces, will be presented tests carried out to verify the normative requirements of the same. Palavras-chave: permeable concreto slab, permeable concrete, compensatory techniques. vi

8 Sumário 1 Introdução Contextualização do Tema Objetivo Justificativa Metodologia Descrição dos Capítulos Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos e Procedimento Histórico Escopo Tipologia de Revestimentos Sistema de Infiltração Requisitos Gerais de Projeto Requisitos da camada de sub-base e/ou base Requisitos da camada de assentamento Requisitos do Material de Rejuntamento Requisitos para juntas alargadas ou áreas vazadas Coeficiente de Permeabilidade Resistencia mecânica e espessura mínima Resistencia à tração do concreto permeável moldado no local Massa especifica do concreto moldado no local Inspeção visual e avaliação dimensional das peças ou placas de concreto ANÁLISE DOS REQUISITOS DE PROJETO Descrição do objeto de estudo: Coeficiente de Permeabilidade Resistência mecânica característica Inspeção visual e avaliação dimensional das peças ou placas de concreto vii

9 4 Considerações Finais Bibliografia Lista de Figuras Figura 1: Elementos da Microdrenagem (Sousa, 2011) Figura 2: Canal de Macrodrenagem ( 2017) Figura 3: Infiltração Total ( 11 Figura 4: Infiltração Parcial ( 11 Figura 5: Sem Infiltração ( 12 Figura 6: Seção Tipo de Pavimento ( 2017) Figura 7: Exemplo para a verificação da área de percolação da junta alargada alargada (ABNT, 2015) Figura 8: Corte esquemático na direção longitudinal da bancada dos pavimentos permeáveis com indicação de cada camada (Dearley, 2015) Figura 9: Ilustração da configuração dos materiais usados no ensaio de permeabilidade (Autor, 2017) Figura 10 Ensaio de Permeabilidade. (a) Pré-molhagem na posição central; (b) Detalhe Figura 11 Fotos tiradas durante o ensaio de permeabilidade Lista de Tabelas Tabela 1: Valores típicos de Coeficientes de Permeabilidade Tabela 2: Classificação de Permeabilidade Tabela 3: Resistência mecânica e espessura mínima do revestimento permeável Tabela 4: Especificação para o material de sub-base e/ou base Tabela 5: Distribuição granulométrica recomendada para o material de sub-base e/ou base Tabela 6: Especificação para o material de assentamento viii

10 Tabela 7: Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento 16 Tabela 8: Especificação do material de rejuntamento Tabela 9: Distribuição granulométrica recomendada para o material de rejuntamento. 17 Tabela 10: Determinação do coeficiente de permeabilidade Tabela 11: Quantidade de água para ensaio do coeficiente de permeabilidade Tabela 12: Amostragem mínima para ensaio em campo Tabela 13: Resumo esquemático das variáveis estudadas no experimento Tabela 14: Consumo de concreto, água e agregados utilizados Tabela 15: Quantidade de água para ensaio do coeficiente de permeabilidade Tabela 16: Resultados do ensaio de permeabilidade Tabela 17: Resistência na Flexão Lista de Quadros Quadro 1: Abordagens de Drenagem Urbana... 2 Quadro 2: Normas utilizadas... 9 Quadro 3: Tipologia de Revestimentos ix

11 1 Introdução 1.1 Contextualização do Tema Nas ultimas décadas o acelerado processo de urbanização nas grandes cidades vem se intensificando cada vez mais. Nesse ritmo, a falta de planejamento aliada à ocupação desordenada do solo resultou em altas taxas de impermeabilização comprometendo os sistemas de drenagem durante os picos de cheia. Dentre os principais impactos desse fenômeno para o ciclo hidrológico, Tucci e Tozzi (1998) apontam o aumento do escoamento superficial e de vazão máxima, e, por conseguinte, elevação do número de enchentes, além da degradação da qualidade das águas pluviais (Araújo, 2000). Essas grandes áreas com pavimentação impermeável impossibilitam a passagem da água pelo solo em rumo ao lençol freático, ou a uma possível canalização, fazendo com que essas águas pluviais escorram livremente pela superfície em grandes volumes, causando enchentes e danos. Esse problema também está relacionado aos entupimentos e subdimensionamentos das redes pluviais, que deveriam guiar essa água para um destino propício. No Brasil, as soluções que são dadas para o gerenciamento das águas urbanas são baseadas, ainda na maioria das vezes, em projetos calcados na abordagem clássica da drenagem urbana. Tais projetos podem ser mais eficientes e atingir outros objetivos com a adoção de técnicas compensatórias que, de acordo com Baptista et al (2015), são medidas que visam aumentar a capacidade de infiltração e armazenamento de uma área, com o objetivo de compensar os impactos da urbanização no ciclo hidrológico. O Quadro 1 resume as opções dos sistemas clássicos de drenagem e algumas técnicas compensatórias. 1

12 Quadro 1: Abordagens de Drenagem Urbana Drenagem Urbana Sistema Clássico Técnicas Compensatórias Microdrenagem: meio-fio, boca de lobo, sarjetas, galerias, etc Macrodrenagem: rede de canais Telhado verde Valas de Infiltração Pavimentos permeáveis (Amaral, 2016). O sistema clássico tem foco no rápido escoamento de água e é dividido nos sistemas de microdrenagem e de macrodrenagem. Já as técnicas compensatórias, buscam reduzir os efeitos da urbanização sobre o ciclo hidrológico, preservando o ambiente e aumentando a qualidade de vida local conceito de Drenagem Urbana Sustentável (RECESA, 2007). Conforme ilustrado na Figura 1, na microdrenagem a água da chuva é conduzida pelas ruas e sarjetas até serem captadas em pontos definidos em projeto pelas bocas de lobo bocas coletoras. A partir desse ponto, a água segue para galeria principal através de ramais de ligação. A manutenção se dá por meio de poços de visita localizados estrategicamente (CREA-MG, 2013). Figura 1: Elementos da Microdrenagem (Sousa, 2011). 2

13 Diferente da microdrenagem, que possui traçado em função da arquitetura das ruas locais em ambientes urbanos, a macrodrenagem é constituída em grande parte por uma rede de canais naturais pré-existente à urbanização. A rede possui rios e córregos que podem sofrer alterações por obras que os modificam ou complementam, como, por exemplo, canalizações, barragens e diques ( 2016). Um exemplo de rede de macrodrenagem pode ser visto na Figura 2. Figura 2: Canal de Macrodrenagem ( 2017). De forma mais específica, foi percebido que um tipo melhor de pavimento para esse problema atual seria passível de ser desenvolvido com a utilização de uma composição material que lhe trouxesse o aspecto permeável. Este tipo de material permite que a água escorra através do mesmo, percolando em direção aos lençóis freáticos ou possíveis captações hidráulicas, ao mesmo tempo em que mantém os padrões de qualidade normativos de um piso comum impermeável, normalmente especificado pela norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), Norma Brasileira NBR 9781: Peças de concreto para pavimentação. Esse material pode ser comparado então, com os materiais de pisos impermeáveis, a fim de solucionar problemas relacionados ao crescimento das grandes cidades. Atualmente, entretanto, uma nova norma foi desenvolvida e efetivada a fim de se regularizar todos os processos e requisitos dos pisos permeáveis. Essa norma, recente, é a ABNT NBR 16416: Pavimentos permeáveis de concreto, que será o foco do direcionamento dessa pesquisa. Segundo Pereira e Barbosa (2015), o termo "concreto permeável", é usado para designar concretos com altos índices de vazios interligados entre si, permitindo a passagem de fluidos devido a sua elevada permeabilidade. Um dos métodos para obtenção de tal configuração é a de substituir o agregado miúdo por cimento, água e agregado graúdo, apresentando praticamente nenhuma quantidade de finos na mistura. 3

14 O grau de permeabilidade deste concreto é capaz de anular o escoamento superficial, pois por ele passa todo o fluxo precipitado de grande parte dos eventos de precipitação. O material, também chamado de poroso ou de concreto sem finos, deve ser pouco adensável para que a pasta de cimento não escorra para o fundo. Também se ressalta que este tipo de concreto possui baixos valores de coesão, e por não ter ensaios específicos de trabalhabilidade, somente é possível avaliar visualmente se a camada de revestimento é adequada. O ponto principal deste material é a grande melhoria para os impactos durante as enxurradas urbanas, que permite a infiltração ao subsolo. O concreto permeável pode ser aplicado em diversos locais, como cita Tennis et. al,2004): Pavimentos de baixo volume, estradas residenciais, becos e calçadas, estacionamentos, placa de conexão para pavimentos de concreto convencionais, estabilização de taludes, fundações e pisos para estufas, piscicultura, centros de diversões aquáticas e zoológicos, estruturas hidráulicas, decks de piscinas de natação. Tendo como sua principal função à absorção da água superficial e a não acumulação da mesma. Um tipo de pavimento apresentado na Norma ABNT NBR 16416: 2015 é o de placas de concreto permeável. Essas placas devem ser impermeáveis, contribuindo para o problema citado anteriormente. Além das placas, outro tipo de pavimento são os bolcos, que se comportam de forma semelhante, porém com intertravamento e com menores dimensões. Tendo em vista o exposto, parte-se para os concretos permeáveis, que se apresentam de forma mais porosa e, devido a isso, requerem um consumo maior de cimento e uma dosagem bem específica, que quase não utilize agregado miúdo e que reduza, significativamente, a água do concreto, evitando a formação de pasta em excesso e, consequentemente, evitando o preenchimento dos vazios, sendo estes altamente necessários para a percolação da água através dos mesmos. Esse aumento do cimento acarreta em um custo certamente mais elevado, porém os benefícios posteriores, como a solução de problemas de alagamentos e os danos a serem evitados, compensam em muito o seu custo. Esse concreto pode ter uma permeabilidade muito elevada, minimizando quase que por completo, os problemas relacionados à impermeabilidade. 4

15 Segundo a American Concrete Pavement Association (2006), devem ser seguidos cinco passos fundamentais quando se fala na concepção de pavimento de concreto permeável, sendo eles: - Pré-tratamento: é parte em que se refere que o próprio pavimento serve como um prétratamento da água para o reservatório de pedra. - Tratamento: este deve ser dimensionado para armazenar a água que precipitada infiltra pelo pavimento. A água fica armazenada nos vazios produzidos pelos agregados graúdos presentes no reservatório. - Encaminhamento: parte em que se refere à condução de água do reservatório, podendo ser para o solo através da infiltração ou para as redes de drenagem. Indica-se o uso de mantas geotêxteis entre o solo e o reservatório para que impeça a exsudação do solo, acarretando a comatação do reservatório. - Redução da manutenção: é a parte que possui grande influência no funcionamento da drenagem do pavimento. Deve-se ter manutenção periodicamente com a aspiração ou lavagem sob pressão para a limpeza dos poros do concreto e continuidade da infiltração. - Paisagismo: em função do paisagismo é que não se deve ter por perto dos pavimentos de concreto permeável materiais que possam vir a se sedimentar sobre o pavimento, fazendo com que o mesmo perca a sua funcionalidade. De acordo com Tennis et. al (2004), a compactação do concreto permeável é feita utilizando um tubo de rolo de aço com pressão de 0,07 MPa, conforme figura 7, e, no acabamento, não se deve usar nenhuma ferramenta que possa vedar a superfície. 1.2 Objetivo O objetivo principal desse trabalho é apresentar a ABNT NBR 16416: 2015, e, adicionalmente atestar a qualidade das placas de concreto permeáveis produzidas por Vidal, Baseado em uma coletânea de estudos prévios elaborados pelo próprio Vidal, 2014 e Amaral, Serão, também, apresentados os ensaios de permeabilidade e inspeção visual das placas, para a verificação da qualidade embasada nos requisitos mínimos delimitados pela norma anteriormente citada. 5

16 1.3 Justificativa O crescimento desordenado da urbanização somado a falta de planejamento dos sistemas de drenagens nos centros urbanos tem gerado um aumento significativo de áreas impermeáveis acarretando a ocorrência de enchentes. De acordo com Canholi (2005), as áreas urbanas rapidamente crescem e no que diz respeito à drenagem urbana, pouco se pensou e se fez a respeito. É necessário implementar medidas não convencionais de drenagem, que divergem do conceito usual. Em busca de uma solução para minimizar esses problemas, a implantação de placas pré-fabricadas de concreto permeável está sendo cada vez mais estudada e testada para inovar no setor de drenagem urbana. Contudo, o uso dessa tecnologia ainda é incipiente no Brasil, no que tem dificultado seu uso em grande escala. Com o crescimento do interesse pelas características do concreto permeável foi publicado em 2015 a NBR 16416, que estabelece requisitos mínimos exigíveis ao projeto, especificação, execução e manutenção de pavimentos permeáveis de concreto, moldados no local ou construídos com revestimentos de peças de concreto intertravadas e placas de concreto. De acordo com essa normativa, esse trabalho tem como princípio aferir a norma da partir de um estudo real com placas de concreto permeável, avaliando se foi atendido os requisitos mínimos exigidos pela mesma. 1.4 Metodologia O trabalho consiste em apresentar a norma ABNT NBR 16416:2015. Em seguida, será feito uma análise experimental com placas de concreto permeáveis realizada no Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ (CESA/UFRJ), avaliando o cumprimento dos requisitos normativos. Serão apresentados dois ensaios realizados pelo autor, o ensaio de permeabilidade e a inspeção visual e avaliação visual das placas de concreto e os resultados de resistência mecânica obtidos pelo Vidal, 2014 e Aamaral,

17 1.5 Descrição dos Capítulos O primeiro capítulo visa apresentar a revisão bibliográfica, abordando assuntos pertinentes relacionados à drenagem urbana, ao concreto permeável, à pavimentação e resumos de alguns trabalhos elaborados anteriormente. O segundo capítulo visa apresentar a norma ABNT NBR 16416: 2015 Pavimentos permeáveis de concreto Requisitos e procedimento. Serão abordadas as características das peças de concreto e os ensaios realizados com as mesmas. O terceiro capítulo consiste em um exemplo de aplicação prática com placas de concreto permeável que relaciona a teoria do capítulo 2 com alguns aspectos observados para esta tecnologia. Serão discutidos os resultados de ensaios das peças de concreto realizados no Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ (CESA/UFRJ). O quarto capítulo apresenta as considerações finais do trabalho e também sugestões para estudos futuros, não deixando de ressaltar as limitações da presente pesquisa. Ao final, encontra-se a bibliografia utilizada para construção do texto. 7

18 2 Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos e Procedimento 2.1 Histórico Com o crescimento urbano e a necessidade de reduzir o escoamento superficial, aumentando a infiltração da chuva no solo, foram realizadas experiências com concreto permeável na França na década de Devido à qualidade do ligante asfáltico, que era heterogêneo e apresentava pouca trabalhabilidade, o material não se sustentava por causa do excesso de vazios. Com a intensificação dos efeitos do aumento populacional das cidades no período pós-guerra, França, Japão, Suécia e Estados Unidos voltaram a investir em pesquisas de concreto permeável na década de Em 1978, por exemplo, o Ministère de l Équipement na França iniciou um programa de pesquisas para explorar novas soluções que diminuíssem as inundações. Com a tecnologia do concreto permeável seria possível aliviar os sistemas de drenagem existentes que foram sobrecarregados, reduzir a poluição sonora e aumentar a segurança e conforto em dias chuvosos devido à diminuição de poças na rua. Sendo assim, no final da década de 1980 o mesmo passou a ser produzido industrialmente em alguns países (Acioli, 2005). Os primeiros tipos de pavimentos permeáveis usaram como revestimento concreto poroso, asfalto poroso e peças intertravadas de concreto permeável. O asfalto e o concreto poroso foram introduzidos anteriormente, na década de 1970 e o pavimento intertravado de concreto permeável foi introduzido na Europa no fim da década de 1980 e na América do Norte em (Wiebbelling, 2015). Pesquisas sobre pavimentos permeáveis vêm sendo coordenadas pela engenheira civil Mariana Marchioni desde 2007 na Associação Brasileira de Cimento Portland. O resultado foi a elaboração de um manual de melhores práticas para pavimentos permeáveis. (Santos, 2011). Em 2015, foi dado mais um passo no Brasil para o sistema construtivo: a criação da ABNT NBR 16416:2015 com título Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos e Procedimentos. Esta, por sua vez, é resultado do projeto 18: , 8

19 elaborado pelo Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e Agregados (CB-18) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) para a criação do novo texto. As normas relacionadas com pavimentos permeáveis que foram utilizadas para realização desse trabalho podem ser vistas no Quadro 2. Quadro 2: Normas utilizadas Norma NBR 9781:2013 NBR 16416:2015 Título Peças de concreto para pavimentação - Especificação e métodos de ensaio Pavimentos permeáveis de concreto - Requisitos e procedimentos (ABNT, 2013; ABNT, 2011; ABNT, 2015). 2.2 Escopo A Norma NBR com título Pavimentos Permeáveis de Concreto Requisitos e Procedimentos têm como escopo estabelecer os requisitos mínimos exigíveis ao projeto, especificação, execução e manutenção de pavimentos permeáveis de concreto, construídos com revestimentos de peças de concerto intertravadas, placas de concreto ou pavimentos de concreto moldado em Local (ABNT, 2015). 2.3 Tipologia de Revestimentos Os pavimentos permeáveis de concreto podem ser executados com as seguintes tipologias: Revestimento de pavimento intertravado permeável, revestimento de pavimento de placas de concreto permeável e revestimento de pavimento de concreto permeável. O revestimento de pavimento intertravado pode ser constituído por revestimento de peças de concreto com juntas alargadas, revestimento de peças de concreto com áreas vazadas, e revestimento de peças de concreto permeável. As placas de concreto permeáveis são componentes pré-moldados de concreto permeável, utilizados como material de revestimento em pavimentos permeáveis e cujo índice de forma, ou seja, a relação entre o comprimento e a espessura da placa de concreto, descontando a espessura do espaçador, é superior a quatro e se difere das peças de concreto por não apresentar intertravamento, ou seja, a água deve infiltrar pela própria placa e não pelas juntas. 9

20 Quadro 3: Tipologia de Revestimentos (Autor, 2017) 2.4 Sistema de Infiltração O pavimento permeável pode ser concebido de três diferentes formas em relação de água precipitada, como será detalhado à diante. A escolha do sistema de infiltração depende das características do solo ou das condicionantes de projeto. A primeira forma apresentada na ABNT NBR é a infiltração total, na qual, toda a água precipitada alcança o subleito e se infiltra, como ilustrada na Figura 3. 10

21 Figura 3: Infiltração Total ( A segunda forma é mediante a infiltração parcial, na qual, parte da água precipitada alcança o subleito e se infiltra, enquanto parte da água fica temporariamente armazenada na estrutura permeável, sendo depois removida pelo dreno, demonstrada na Figura 4. Figura 4: Infiltração Parcial ( 11

22 A terceira forma é mediante um sistema sem infiltração, no qual, a água precipitada fica temporariamente armazenada na estrutura permeável e não infiltra no subleito, sendo depois removida pelo dreno, como exibida na Figura 5. Figura 5: Sem Infiltração ( Os locais revestidos com pavimentos permeáveis devem permitir a percolação de 100% de água precipitada incidente sobre estra área, bem como 100% da precipitação incidente sobre as áreas de contribuição consideradas no projeto, desde que cumpridas às especificações da ABNT NBR 16416: As áreas pavimentadas permeáveis devem ter toda a sua superfície considerada como 100% permeável, ou seja, a soma da área permeável e da área de contribuição. Na Tabela 1 estão alguns valores típicos do coeficiente de permeabilidade: Tabela 1: Valores típicos de Coeficientes de Permeabilidade Solo Argilas Siltes Areias argilosas Areias finas Coeficiente de Permeabilidade < 10-8 m/s 10-6 a 10-8 m/s 10-7 m/s 10-5 m/s 12

23 Areias medias Areias grossas 10-4 m/s 10-3 m/s (Marchioni; Silva, 2011). Esses solos podem ser classificados com permeabilidade baixa, alta ou muito alta de acordo com a Tabela 2. Por exemplo, a areia grossa possui alta permeabilidade enquanto a areia fina e a argilosa possuem baixa permeabilidade. Tabela 2: Classificação de Permeabilidade Valores típicos de coeficiente de permeabilidade para solos Permeabilidade k (m/s) Muito alta > 10-3 Pavimentos Alta 10-3 a 10-5 permeáveis Baixa 10-5 a 10-7 Pavimentos impermeáveis Muito baixa 10-7 a 10-9 Baixíssima < 10-9 (ABNT, 2015). 2.5 Requisitos Gerais de Projeto O projeto de um pavimento permeável deve considerar o tipo de uso e o local de implementação, sendo que a definição dos materiais e espessuras das camadas a serem executadas deve atender concomitantemente aos dimensionamentos mecânico e hidráulico. O dimensionamento mecânico do pavimento deve utilizar métodos reconhecidos e apropriados a cada tipo de revestimento, considerando-se a condição de saturação do solo, no caso de escolha dos sistemas de infiltração total ou parcial. O dimensionamento hidráulico pode ser realizado com base no Anexo B da Norma ou outro método de dimensionamento compatível. No dimensionamento da camada de revestimento, o projeto deve atender no mínimo aos valores especificados na Tabela 3, cabendo ao projetista avaliar se estes 13

24 valores são suficientes para atender as condições de abrasão e suporte de carga apropriado ao tipo de tráfego previsto em projeto. Tabela 3: Resistência mecânica e espessura mínima do revestimento permeável (ABNT, 2015) 2.6 Requisitos da camada de sub-base e/ou base A camada de sub-base e/ou de base deve ser constituída de materiais pétreos de granulometria aberta, devendo cumprir as especificações da Tabela 4 da ABNT NBR 16416: Tabela 4: Especificação para o material de sub-base e/ou base (ABNT, 2015). 14

25 Recomenda-se a distribuição granulométrica da Tabela 5 da ABNT NBR 16416: 2015 da Norma para o material de sub-base e/ou base. Tabela 5: Distribuição granulométrica recomendada para o material de sub-base e/ou base (ABNT, 2015). Vale ressaltar que as camadas constituintes do pavimento feita com placas de concreto permeável são similares ao convencional, com exceção das placas em si e das especificações das camadas. Figura 6: Seção Tipo de Pavimento ( 2017). 2.7 Requisitos da camada de assentamento A camada de assentamento se aplica apenas aos projetos de pavimento intertravado permeável ou pavimento com placas de concreto permeáveis. A camada 15

26 deve ser uniforme e constante não compactada. A variação máxima permitida da camada é ± 5 mm em relação à espessura especificada. Deve-se utilizar na camada materiais pétreos de granulometria aberta, devendo cumprir as especificação de Tabela 6 da ABNT NBR 16416: Tabela 6: Especificação para o material de assentamento Propriedades Método Especificação Abrasão "Los Angeles" ABNT NBR NM 51 < 40 % Índice de vazios ABNT NBR NM % Material passante na peneira com abertura de malha de 0,075 mm ABNT NBR NM 46 2 % Dimensão máxima característica (Dmáx) ABNT NBR mm (ABNT, 2015). Recomenda-se a distribuição granulométrica da Tabela 7 para o material de assentamento. Tabela 7: Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento Peneira com abertura de malha Porcentagem retida, em massa % 12.5 mm mm 0 a mm 70 a mm 90 a mm 95 a 100 (ABNT, 2015). 2.8 Requisitos do Material de Rejuntamento O material de rejuntamento se aplica apenas aos projetos de pavimento intertravados permeável, cuja a percolação de água ocorre pelas juntas alargadas ou pelas áreas vazadas entre as peças. O material de rejuntamento deve ser constituído de materiais pétreos de granulometria aberta, devendo cumprir as especificações da Tabela 8 da ABNT NBR 16416:

27 Tabela 8: Especificação do material de rejuntamento Propriedades Método Especificação Abrasão "Los Angeles" ABNT NBR NM 51 < 40 % Índice de vazios ABNT NBR NM % Material passante na peneira com abertura de malha de 0,075 mm ABNT NBR NM 46 2 % Dimensão máxima característica (Dmáx) ABNT NBR 7212 (ABNT, 2015). 1/3 da menor largura da junta ou da área vazada O material de rejuntamento deve preencher as juntas ou áreas vazadas até 5 mm abaixo do topo das peças após a compactação. No caso de uso de material de rejuntamento com adição de polímeros, com o objetivo de estabilização para evitar o carreamento do material, não pode haver o comprometimento do coeficiente de permeabilidade específico da Norma. Recomenda-se a distribuição granulométrica da Tabela 9 da ABNT NBR 16416: 2015 para o material de rejuntamento. Tabela 9: Distribuição granulométrica recomendada para o material de rejuntamento Peneira com abertura de malha Porcentagem retida, em massa % 12.5 mm mm 0 a mm 70 a mm 90 a mm 95 a 100 (ABNT, 2015). 2.9 Requisitos para juntas alargadas ou áreas vazadas A área de percolação das juntas alargadas ou das áreas vazadas entre as peças de concreto deve corresponder a uma área compreendida no intervalo entre 7% a 15% em relação à área total. Incluindo a área correspondente à metade da espessura dos espaçadores de cada peça. Conforme apresentado na Figura 9 da ABNT NBR 16416: 2015 e as considerações a seguir: A deve ser calculada conforme a expressão: 17

28 (1) Onde: é a área de percolação, expressa em milímetros (mm); é a área externa, expressa em milímetros (mm); é a área interna, expressa em milímetros (mm); é a área do espassado, expressa em milímetros (mm). A deve ser calculada somando-se ao comprimento e á largura das peças, a metada da espessura dos espaçadores ( ) em cada uma das direções e a deve ser calculada considerandose toda a largura e espessura (e) dos mesmos. Figura 7: Exemplo para a verificação da área de percolação da junta alargada alargada (ABNT, 2015). O mesmo procedimento deve ser utilizado para calcular a área de percolação em peças com áreas vazadas. As juntas alargadas e/ou as áreas vazadas entre as peças devem ser preenchidas com material de rejuntamento que atenda ás especificações do material de rejuntamento Coeficiente de Permeabilidade O pavimento permeável deve apresentar, quando recém-construído, coeficiente de permeabilidade maior que. Este requisito deve ser avaliado em campo após a execução do pavimento pelo método descrito no Anexo A da ABNT NBR

29 Este ensaio é de extrema importância, pois um pavimento com menos água em sua superfície reduz as chances dos veículos aquaplanarem, fenômeno ocasionado pela falta de atrito entre o pneu e o pavimento ocasionado pela presença de água, garantindo assim maior segurança para os usuários dos veículos. Além disso, este ensaio determina o fator mais importante do pavimento de concreto permeável, que é a vazão que o mesmo consegue infiltrar. (Altermann, 2015) O coeficiente de permeabilidade pode ser previamente avaliado em laboratório, podendo-se ensaias apenas a camada de revestimento ou o revestimento juntamente com toda a estrutura do pavimento. A Tabela 10 resume as considerações para a determinação do coeficiente de permeabilidade em campo e em laboratório. Tabela 10: Determinação do coeficiente de permeabilidade (ABNT, 2015). Todos os tipos de revestimento podem utilizar o método descrito no Anexo A da ABNT NBR 16416: 2015 para a avaliação prévia do coeficiente de permeabilidade. Neste caso, o ensaio deve ser realizado em um segmento de pavimento com no mínimo de área. Este seguimento de pavimento pode ser ensaiado juntamente com as camadas que estão previstas para compor a estrutura do pavimento, reproduzindo as mesmas espessuras do projeto, ou apenas, com a camada de revestimento. As camadas de assentamento e rejuntamento, conforme o caso, devem ser reproduzidas na avaliação prévia dos revestimentos de pavimento intertravado permeável e pavimentos de placas de concreto permeável. 19

30 A avaliação prévia do coeficiente de permeabilidade em laboratório, na qula foi feita neste trabalho, serve apenas para a aprovação preliminar dos materiais de revestimento e simulação das condições de permeabilidade do pavimento. A aprovação final do pavimento, em relação ao coeficiente de permeabilidade, deve ser realizada em campo, após a execução do pavimento. Para a realização do método sugerido pela norma no Anexo A, são indicados os seguintes equipamentos para a execução do ensaio: a) Anel de infiltração cilíndrico vazado com diâmetro de (300 ± 10) mm e altura mínima de 50 mm. Internamente o cilindro deve ter duas linhas de referência com distancias de 10 mm e 15 mm em relação à face inferior do anel. O material deve ser resistente á água, com rigidez suficiente para não deformar quando cheio; b) Balança com resolução de 0,1 g; c) Recipiente com volume mínimo de 20L, que permita o derramamento controlado do volume de água; d) Cronômetro com resolução de 0,1 s; e)massa de calafetar. Os ensaios devem ser realizados em três diferentes pontos de ensaio para áreas até 2500 e um ponto adicional para cada 1000 adicionais. Os locais de ensaio devem ser encolhidos de forma aleatória e ser localizados a representar o lote. O ensaio deve ser executado com intervalo superior a 24 h após a última precipitação ocorrida no local. Não é permitida a execução do ensaio caso haja água na superfície do pavimento. Como procedimento, o pavimento deve ser limpo apenas varrendo o lixo, sedimentos e outros materiais que não estejam aderidos ao pavimento. O anel de infiltração deve ser posicionado no local de ensaio e vedado na parte em contato com o pavimento com massa de calafetar, para não permitir vazamentos. O ensaio de determinação do coeficiente de permeabilidade deve ser realizado conforme a seguir: Iniciar o ensaio em até 2 min depois da execução da pré-molhagem, depois despejar a água no anel de infiltração com velocidade suficiente para manter o nível de água entre as duas marcações do anel (10 mm a 15 mm), em seguida, marcar o intervalo de tempo acionando o cronômetro assim que a água atingir a superfície do pavimento permeável e parar o cronometro quando não houver mais água livre na superfície do mesmo. Registrar o tempo com exatidão de 0,1 s. O volume de água a ser despejado é determinado em função do tempo de pré-molhagem conforme a Tabela

31 Tabela 11: Quantidade de água para ensaio do coeficiente de permeabilidade Tempo de prémolhagem (s) Massa de água para o ensaio (kg) 30 18,00 ± 0,05 > 30 3,60 ± 0,05 (ABNT, 2015). Se o pavimento tiver inclinação, manter o nível de água entre as duas marcas no cilindro na parte mais baixa do aclive. Se o ensaio for repetido no mesmo ponto, a segunda determinação não requer a realização do procedimento de pré-molhagem, se for iniciada em até 5 min após o primeiro. Neste caso, deve-se considerar a média das duas determinações como resultado do ensaio. Não se pode repetir o ensaio mais que duas vezes no mesmo local no mesmo dia. O coeficiente de permeabilidade (k) é realizado utilizado a seguinte equação: (2) Onde k é o coeficiente de permeabilidade expresso em milímetros por hora ( ; m é a massa de água infiltrada expressa em quilogramas ( ; d é o diâmetro interno do cilindro de infiltração expresso em milímetros ( ; t é o tempo necessário para toda a água percolar expresso em segundos ( ; C fator de conversão de unidade do sistema SI, com valor igual a Resistencia mecânica e espessura mínima O revestimento permeável deve atender as especificações da Tabela 3. Os lotes de peças ou placas de concreto, quando entregues na obra com idade inferior a 28 dias, devem apresentar no mínimo 80% da resistência no momento de sua instalação, sendo que, aos 28 dias ou mais de idade de cura, a resistência característica do concreto deve ser igual ou superior ao especificado em projeto, devendo cumprir os valores mínimos da Tabela 3. 21

32 Conforme a NBR 16416:2015, pode ser visto na Tabela 12, o valor mínimo de resistência à compressão para placas de concreto permeável é de 2,0 MPa Resistencia à tração do concreto permeável moldado no local O concreto permeável moldado no local deve ter sua resistência à tração na flexão ensaiada previamente à execução do pavimento, devendo ser moldado corpos de prova prismáticos de 10cm x 10cm x 40cm para serem ensaiados a ABNT NBR O adensamento do concreto nos moldes deve reproduzir o adensamento previsto em campo, de modo a resultar em massa específica próxima entre os valores obtidos em laboratório e a massa específica do concreto após o adensamento em campo, conforme especificado em projeto. A correlação entre os valores de resistência à tração na flexão e a massa específica do concreto deve ser realizada com no mínimo seis corpos de prova, devendo apresentar coeficiente de determinação ( ) igual ou maior que 80% para que a correlação tenha validade. O valor da resistência à tração na flexão deve ser especificado em projeto, devendo cumprir os valores mínimos da Tabela 3, porém esta propriedade não é utilizada no controle de aceitação do pavimento conforme especificado na Tabela

33 Tabela 12: Amostragem mínima para ensaio em campo (ABNT, 2015) Massa especifica do concreto moldado no local A massa especifica do concreto no local deve ser avaliada por método de ensaio conforme a ABNT NBR 9833, durante o recebimento do concreto fresco e conforme a ABNT NBR 9778, no caso de necessidade de sua comprovação, no estado endurecido. Para o concreto fresco, o ensaio deve ser realizado utilizando um recipiente com capacidade de 5, com as características especificadas na ABNT NBR NM 47. A moldagem deve ser realizada em duas camadas, sendo aplicadas 20 golpes por camada, por soquete de 4,5 kg e altura de 45 cm. A massa específica do concreto deve ser considerada aceita, caso o valor obtido, tendo por estado fresco quanto no estado endurecido, seja igual ao valor especificado em projeto, com tolerância de ± 80. O valor mínimo a ser especificado em projeto deve ser de

34 2.14 Inspeção visual e avaliação dimensional das peças ou placas de concreto As peças ou placas de concreto devem ser fabricadas por processos que assegurem atender às seguintes características: a) Aspecto homogêneo, arestas regulares e ângulos retos, livres de rebarbas, defeitos, delaminação ou descamação do concreto; b) Arestas regulares nas duas faces a nas paredes laterais; c) Espessura com medida nominal mínima igual ou maior ao especificado na Tabela 11 podendo ser especificadas em projeto medidas superiores com múltiplos de 20 mm; d) Tolerância dimensional para comprimento, largura e espessura de mais ou menos 3 mm em relação às respectivas medidas nominais. 24

35 3 ANÁLISE DOS REQUISITOS DE PROJETO 3.1 Descrição do objeto de estudo: Este trabalho foi desenvolvido no Centro Experimental de Saneamento Ambiental da UFRJ (CESA/UFRJ), foi utilizado um protótipo experimental com proposta de pavimento permeável com placas de concreto reciclado e foram moldados no Laboratório de Estrutura da COPPE/UFRJ, em oito formas quadradas de PVC, com 45 cm por 45 cm e 5 cm de espessura, para cada uma das cinco misturas de concreto reciclado estabelecidas, em processo de cura por 28 dias, em câmara úmida. Todo este procedimento, e dos dados obtidos, encontram-se em Vidal,2014. As placas foram produzidas e classificadas baseadas em suas composições: (I) 100% de agregado graúdo natural - AGN, (II) 100% agregado graúdo de resíduo de demolição AGD, (III) 100% de agregado graúdo de resíduo de construção AGC, (IV) 50% de AGN e 50% de AGD, (V) REF - agregado miúdo e graúdo natural de acordo com nomenclatura adotada por VIDAL (2014). Podemos observar as dosagens correspondentes na Tabela 13 e as respectivas composições na Tabela 14. Mistura Tabela 13: Resumo esquemático das variáveis estudadas no experimento Fator água/ cimento Agregado Graúdo CONST. (%) Agregado Graúdo DEM. (%) Agregado Graúdo NAT (%) Agregado Miúdo NAT (%) Convencional 0, Agregado Graúdo Natural Brita 1 Permeável 0, Agregado Graúdo de Demolição (100%) 0, Agregado Graúdo de Construção (100%) 0, Agregado graúdo de Construção (50%) e de Demolição (50%) 0, Mistura Tabela 14: Consumo de concreto, água e agregados utilizados. Cimento (kg/m³) Água (kg/m³) Agregado Graúdo CONST. (kg/m³) Agregado Graúdo DEM. (kg/m³) Agregado Graúdo NAT (kg/m³) Agregado Miúdo NAT (kg/m³) Convencional Agregado Graúdo Natural Brita

36 Permeável Agregado Graúdo de Demolição (100%) Agregado Graúdo de Construção (100%) Agregado graúdo de Construção (50%) e de Demolição (50%) De acordo com a Figura 8 pode-se visualizar a composição do pavimento que foi constituído em Liberato, Este pavimento se encontra no CESA/UFRJ e possui areia como material da base e sub-base, e pó de pedra como matéria de assentamento e rejuntamento. Figura 8: Corte esquemático na direção longitudinal da bancada dos pavimentos permeáveis com indicação de cada camada (Dearley, 2015). O estudo experimental desse trabalho constituiu na realização de dois ensaios, coeficiente de permeabilidade e inspeção visual e avaliação visual nas placas (1) 100% de agregado graúdo natural - AGN, (I2) 100% agregado graúdo de resíduo de demolição 26

37 AGD, (3) 100% de agregado graúdo de resíduo de construção AGC, (4) 50% de AGN e 50% de AGD. Serão apresentados também resultados de trabalhos anteriores em relação à resistência mecânica e de tração. Cabe destacar que o ensaio de massa especifica ainda não foi realizado. 3.2 Coeficiente de Permeabilidade A NBR (2015) permite uma avaliação prévia do coeficiente de permeabilidade no laboratório, através de dois métodos de ensaio, segundo a NBR (1995) ou conforme o anexo A da referida norma, para num segmento de pavimento com área mínima de 0,5m 2. Optou-se pelo segundo método por ser o método apresentado como anexo à Norma ABNT NBR 16416: Para o ensaio foram utilizadas placas com dimensões de 600 x 600 x 10mm (área de 0,36m 2 ), apesar de não obedecer a área mínima estipulada devido à pré existência das placas de concreto. O anel de infiltração foi feito de chapa de aço com 305 mm de altura e 50mm de altura, como a norma indica e for feito duas linhas internas de referência a 10 mm e 15 mm em relação à face inferior do anel. A água foi medida uma vez na balança como resolução de 0,1g e foi comparada com as medidas do medidor de 10 L que foi utilizado para o ensaio, e foi constatado que o medidor estava com uma resolução adequada. Foi optado por usar os medidores, pois no local do ensaio era longe do laboratório utilizado para pesar o líquido e as placas eram muito pesadas para levar ao laboratório. Como recipiente com volume mínimo de 20L foi utilizada uma lixeira com capacidade de 22L. Também utilizamos um cronômetro com a resolução adequada e a massa de calafetar de filete. Conforme ilustrado na Figura 9. 27

38 Figura 9: Ilustração da configuração dos materiais usados no ensaio de permeabilidade (Autor, 2017). As placas foram varridas com uma vassoura as placas de concreto permeável, posicionamos o anel de infiltração no centro da placa e vedamos na parte em contato com o pavimento com massa de calafetar, de forma que não permitiu vazamentos. Em seguida foi realizada uma pré-molhagem na placa, posta em cima da lixeira e despejamos a água no pavimento, de forma constante, tentando que a água ficasse a todo tempo entre as marcações do anel de infiltração enquanto o tempo foi cronometrado. O volume de água despejado foi determinado em função do tempo de pré-molhagem conforme a Tabela 15. Logo foi despejado sobre cada placa 18 litros e água. Como nossos marcadores eram de 10L, era despejado 9L e logo em seguida de forma contínua era despejado mais 9L. Tabela 15: Quantidade de água para ensaio do coeficiente de permeabilidade Tempo de prémolhagem (s) Massa de água para o ensaio (kg) 30 18,00 ± 0,05 > 30 3,60 ± 0,05 (ABNT, 2015). Nas figuras 10 e 11 são exibidas as placas no ensaio de permeabilidade, acima da placa de concreto está o anel de infiltração e abaixo o balde. Na figura 10 b é visualizado a localização do anel de infiltração no centro da placa e a massa de calafetar vedando o anel na placa. Na figura 11 a pode ser observado que a água se mantém 28

39 constante entre as marcas e na figura 10 b a água sendo despejada e se infiltrando na placa. (a) (b) Figura 10 Ensaio de Permeabilidade. (a) Pré-molhagem na posição central; (b) Detalhe. (a) (b) Figura 11 Fotos tiradas durante o ensaio de permeabilidade. 29

40 Após o registro dos tempos é obtido os resultados apresentados na Tabela 16. Tabela 16: Resultados do ensaio de permeabilidade Pavimento Massa de Água (kg) Tempo (s) Coeficiente de Permeabilidade k (m/s) Relação ao requisito mínimo exigido pela norma NBR A 18 7,3 0,0337 Maior B 18 24,6 0,0100 Maior C 18 20,5 0,0120 Maior D 18 20,8 0,0118 Maior (ABNT, 2015). Nota-se através da Tabela 16 que as placas satisfazem as exigências mínimas da Norma ABNT NBR 16416: 2015 e todas podem ser consideradas como permeáveis. Fazendo a análise dos resultados obtidos nos ensaios, pode ser feita a verificação de que quanto mais compactado menor é o coeficiente de permeabilidade. Porém, todos os resultados foram maiores do que o valor mínimo determinado em norma, assim todos os traços passaram no teste. 3.3 Resistência mecânica característica Segundo a Norma ABNT NBR 16416: 2015 a resistência mecânica das placas de concreto permeável deve ser superior a 2,0 MPa, conforme a ABNT NBR Encontra-se os valores de acordo com a Tabela 17, retiradas da dissertação de Vidal, Tabela 17: Resistência na Flexão Misturas de Concreto Permeável Resistência à tração na flexão (MPA) Agregado Graúdo Natural - brita 1. 2,4 Agregado Graúdo de Demolição (100%) 2,44 Agregado Graúdo de Construção (100%) 1,86 Agregado Graúdo de Construção (50%) e Demolição (50%). (Almir, 2014) 1,79 Conclui-se que as especificações mínimas quanto suas características mecânicas são atendidas pelas misturas de concreto permeável de agregado graúdo natural e de demolição (100%) enquanto não são atendidas as misturas de concreto permeável de 30

41 agregado graúdo de construção (100%) e de agregado graúdo de construção (50%) e demolição (50%). 3.4 Inspeção visual e avaliação dimensional das peças ou placas de concreto Em todas as placas inspecionadas foram verificadas de forma visual um aspecto homogêneo, com a utilização de um par de esquadros foram verificadas que as arestas são regulares e os ângulos são retos, livres de rebarbas. Algumas placas possuíam quebras nos vértice e outras foram quebradas no meio, dessa forma as mesmas não fizeram parte do ensaio de permeabilidade. As placas nãos possuem delaminação ou descamação do concreto. Todas as arestas são regulares nas duas faces a nas paredes laterais. As espessuras foram medidas com um paquímetro digital e foram encontrados valores entre 32,5 e 52,5 mm nas placas. Considerando a na Tabela 12 da norma ABNT NBR 16416: 2015 podemos verificar que as placas estudadas não apresentam as espessuras mínimas referidas pela norma, que são de 60 mm para um tráfego de pedestres e 80 mm para um tráfego leve. 4 Considerações Finais Analisando os resultados, tendo em vista que o objetivo do trabalho foi atestar a qualidade das placas de concreto permeável, verificou-se que, quanto à resistência mecânica parte das misturas superaram os valores mínimos exigidos em norma e quanto a permeabilidade todos as placas superaram os valores exigidos pela norma. Porém, todo pavimento quando for executado deve seguir as normas vigentes, para que assim continue tendo sua função de resistir aos esforços nele solicitados e ainda permitindo a infiltração de água. Visivelmente, com a instituição da norma NBR 16416:2015, a indústria a construção civil tem um grande auxilio, dado que ela estabelece os requisitos mínimos e instrui como projetar e executar obras com concreto permeável. Assim, a engenharia do Brasil ganha, pois existe uma uniformização na área, facilitação em promover obras com pavimento permeável e o aumento de segurança para os construtores e a sociedade com um todo. Também, com a elaboração dessa norma, entende-se a preocupação da 31