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1 1. Introdução 1.1. Apresentação do tema O contínuo desenvolvimento de uma cidade, avançando sobre áreas de mata nativa e demolindo antigos casarões para substituírem por grandes empreendimentos comerciais, diminui a permeabilidade do solo. (WATANABE, 2002) Como consequência, menos água de chuva irá infiltrar no subsolo, sobrando mais água para escoar pelas ruas e avenidas. Um dos sintomas de desenvolvimento de uma cidade é a formação de enxurradas cada vez maiores. As galerias de águas pluviais que antes atendiam bem, passam a não atender às novas demandas. (WATANABE, 2002) Dessa forma, nas regiões não-urbanizadas o ciclo hidrológico ocorre de forma harmoniosa. A água da superfície do planeta evapora dos rios, lagos e mares sob a ação do Sol, formando as nuvens. Essas nuvens, por sua vez, precipitam devolvendo a água ao solo, sob a forma de chuva. (WATANABE, 2003) Figura 1 O ciclo hidrológico antes da urbanização (FONTE: Essa água ao cair no solo, na sua maior parte, facilmente infiltra-se nele, abastecendo o lençol freático, que estoca essa água no subsolo, transferindo lentamente para os rios próximos através do fluxo subterrâneo e gerando nascentes de água. Outra parte fica retida na vegetação e evapora. Somente uma pequena parte escoa sobre a superfície em 1

2 direção aos rios próximos, mesmo assim desaceleradamente, graças à vegetação. (WATANABE, 2003) Entretanto, ao ocorrer o desenvolvimento urbano, este quadro se modifica. O processo de urbanização gera uma crescente impermeabilização das superfícies, impedindo assim que a água precipitada através da chuva infiltre no solo, aumentando o percentual de água que escoa em sua superfície. Dependendo do tipo de cobertura que existe sobre o solo, pode-se ter uma maior ou menor taxa de infiltração de água nele (WATANABE, 2003). Estão ilustrados alguns tipos de coberturas existentes, e qual a taxa de infiltração para cada uma delas: (a) Cobertura vegetal (b) Área Rural (c) Área Residencial (d) Área Urbana Figura 2 Fotos de diferentes tipos de ocupação do solo (FONTE: ABCP, 2010) 2

3 Quanto mais intensiva a ocupação do solo pelo homem, uma menor quantidade de água infiltra-se nele. Somado a isso, a urbanização ainda acarreta um segundo problema: a formação de Ilhas de calor urbanas. De acordo com GARCIA (2012), as Ilhas de calor urbanas são fenômenos micro-climáticos que favorecem o aumento da temperatura em uma certa área, podendo chegar até a 10 graus de diferença em relação às áreas no entorno. Elas agravam as ondas de calor e contribuem para o aumento da precipitação convectiva, das tempestades associadas a nuvens do tipo cumulo-nimbos sobre a área urbana. Esse aumento na quantidade de chuva precipitada é devido a uma junção de diversos fatores como a poluição atmosférica, emissões antrópicas de calor (queima de combustíveis fósseis, aparelhos de ar-condicionado), a retenção da radiação solar, diminuição das áreas verdes. (GARCIA, 2012) A figura 3 ilustra esse efeito. Ele mostra que as cidades absorvem e retêm mais calor que as zonas rurais; que na zona rural há maior penetração de água no solo, e uma maior quantidade de transpiração das plantas e evaporação de água do solo que na cidade. Figura 3 Esquema sobre o efeito Ilha de Calor Urbano FONTE:

4 Com a finalidade de não ocorrer inundação local, normalmente cria-se um sistema de drenagem, onde são utilizados bocas-de-lobo, associados à galerias de águas pluviais, para drenar essa água para um rio próximo. De acordo com WATANABE (2002) mesmo com a existência de um sistema de drenagem, podem ocorrer ainda 3 problemas: O sistema de drenagem não dar conta de um volume excessivo de água ou estar obstruído devido ao acúmulo de lixo no local; neste caso ocorrerá inundação apesar da existência do sistema de drenagem; um volume muito grande de água chegar rapidamente ao rio, causando a enchente do rio. Neste caso, o problema foi apenas transferido de lugar; os diversos detritos acumulados nas ruas, calçadas, estacionamentos e garagens são carreados pela água para os rios, gerando poluição neles. A figura 4 ilustra esses problemas: Figura 4 Esquema sobre Enchentes e Inundações (FONTE: ) Perante esse quadro, podemos concluir que não basta eliminar a água das nossas ruas, calçadas e quintais, mas também evitar que ela seja descarregada a uma vazão muito alta no rio, carreando detritos poluidores. (WATANABE, 2002) 4

5 As inundações, enchentes e poluição dos rios são problemas ambientais, que por sua vez acarretam problemas sociais e econômicos, desafiando o ser humano a encontrar soluções sustentáveis para eles. (WATANABE, 2002) Segundo a ABCP (2010), uma medida compensatória para este problema é a utilização de pavimentos permeáveis. Esses pavimentos possuem uma tecnologia que permite: a infiltração da água pela superfície; a filtragem dos detritos contidos na água; o armazenamento temporário desta água infiltrada. Essas propriedades tornam possível a solução dos problemas expostos acima: a infiltração da água resolve o problema da inundação das ruas; a filtragem torna-a livre de detritos; e seu armazenamento temporário evita a enchente do rio para o qual ela seria drenada Objetivo Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo de caso da construção de uma bancada experimental com protótipos de medidas compensatórias em drenagem urbana: pavimentos permeáveis. O projeto dessa bancada está descrito no projeto de graduação: Telhados verdes associados com sistema de aproveitamento de água de chuva: Projeto de dois protótipos para futuros estudos sobre esta técnica compensatória em drenagem urbana e prática sustentável na construção civil do aluno Pedro de Souza Garrido Neto, da UFRJ, defendida em agosto de Para comprovar a eficiência desta técnica, são necessários experimentos que demonstrem a quantidade e a qualidade da água que passa através dele. Esse é o objetivo da criação desta bancada experimental Justificativa Diante do quadro das enchentes e inundações, torna-se necessário propor estudos que nos permitam avaliar novas possibilidades técnicas. O sistema de drenagem urbana tradicional não tem se mostrado suficientemente eficiente, requisitando soluções complementares. 5

6 Os pavimentos permeáveis podem ser uma proposta de medida compensatória na construção civil que propõe realizar essa melhoria, auxiliando na preservação do meio ambiente urbano, restabelecendo o ciclo hidrológico existente antes da urbanização Metodologia empregada Para realizar este trabalho, a metodologia empregada consistiu numa revisão bibliográfica de dois assuntos: drenagem urbana e pavimentos permeáveis. Esses assuntos foram pesquisados através de livros, monografias, dissertações de mestrado, teses de doutorado, artigos publicados e apostilas de especialistas na área. Paralelamente, foi realizado o acompanhamento da construção da bancada experimental do CESA/UFRJ, com um relatório de todo o andamento da construção, incluindo fotografias de cada etapa da construção Estruturação do trabalho Esse trabalho compõe-se de 6 capítulos. No primeiro capítulo, apresentam-se as considerações iniciais, onde se aborda o ciclo hidrológico, a urbanização e a consequente impermeabilização do solo, e o pavimento permeável como uma alternativa para o problema; depois aborda-se os objetivos do trabalho; a justificativa para a realização deste trabalho; a metodologia empregada; e a estruturação do trabalho. No segundo capítulo, é realizado uma revisão bibliográfica sobre drenagem urbana. Nela começamos definindo seu conceito, citando seu histórico, classificando seus diversos sistemas e apresentando medidas de controle e técnicas de drenagem. No terceiro capítulo, temos uma revisão bibliográfica de pavimentos permeáveis, com um breve histórico respeito deles, suas características (definição, funcionamento, camadas), seu dimensionamento, processo executivo e equipamentos, sua operação e manutenção, e suas vantagens e desvantagens. No quarto capítulo, temos o projeto de ensaio do pavimento permeável, onde apresentase as características desse projeto, os materiais que compõem suas camadas, seu 6

7 dimensionamento mecânico e hidráulico-hidrológico, sua operação e manutenção, e suas etapas de construção. No quinto capítulo, são apresentadas as etapas da construção da bancada experimental do CESA/UFRJ. No sexto e último capítulo temos as conclusões e considerações finais do trabalho, juntamente com as referências bibliográficas e eletrônicas, além de anexos. 7

8 2. Drenagem Urbana 2.1. Introdução O conjunto da infra-estrutura existente em uma cidade para realizar a coleta, o transporte, e o lançamento final das águas superficiais, juntamente com a hidrografia e os talvegues é chamado Sistema de drenagem. Esse sistema minimiza os riscos das populações, visto que diminui os prejuízos causados pelas inundações e possibilita desenvolvimento urbano de forma harmônica, articulada e sustentável. (PINTO; PINHEIRO, 2006) Podemos classificar as inundações urbanas em duas categorias: Inundações em áreas ribeirinhas: é quando a água do rios se eleva de nível e deixa de passar somente através do leito menor, inundando também o leito maior. Esse é um fenômeno que acontece pelo menos uma vez a cada dois anos; Inundações devidas à urbanização: a urbanização gera a impermeabilização de áreas, e consequentemente o aumento da velocidade de escoamento superficial e redução da recarga do lençol freático. (PINTO; PINHEIRO, 2006) A urbanização consome espaço natural, impermeabilizando significativamente o solo, alterando o fluxo e balanço hídrico das águas urbanas, perturbando o funcionamento de zonas ribeirinhas. (SILVEIRA, 2002 apud NETO, 2012) Abaixo, seguem duas figuras que ilustram bem essa realidade. A primeira esquematiza as alterações no ciclo hidrológico devido à urbanização e a segunda mostra o hidrograma típico de uma bacia natural e de uma bacia onde ocorreu o processo de urbanização: Figura 5 Balanço hídrico em uma bacia (em seu estado natural e após urbanização) FONTE:

9 Figura 6 Hidrograma típico que representa o impacto da urbanização sobre o escoamento superficial da água da chuva ( FONTE: SCHUELER,1987 apud TUCCI,2003) Atualmente, a tendência é a obsolescência gradual das redes de drenagem. Isso gerará uma redução nos custos de implantação e nos problemas que elas provocam. Assim, obras estruturantes não serão mais necessárias e, no lugar, haverá a preservação dos cursos d água, sua despoluição e a manutenção das várzeas de inundação, permitindo tirar-se proveito do seu potencial urbanístico como áreas verdes e parques lineares. (PINTO; PINHEIRO, 2006) 2.2. Histórico da drenagem urbana Historicamente, podemos dividir a hidrologia urbana em 3 fases distintas: Higienismo, Período da Racionalização e Período Científico. (PINTO; PINHEIRO, 2006) No Higienismo, a idéia é eliminar rapidamente os focos de água parada ou empoçada que é uma grave ameaça à saúde pública. Como exemplo de cidade feita sob os moldes Higienistas, podemos citar Belo Horizonte. (PINTO; PINHEIRO, 2006) Já na fase Racionalista, houve um avanço nos cálculos hidrológicos, graças à criação do Método Racional em 1889 para dimensionar obras hidráulicas. Foram construídos 9

10 canais urbanos retificados e revestidos com seções gradativamente maiores, para promover a rápida evacuação das águas pluviais. (PINTO; PINHEIRO, 2006) A partir do século 20, melhorou-se o conceito de canalização, devido ao surgimento de métodos computacionais e do avanço técnico-científico, que permitiu a separação das águas de chuva e as de esgoto sanitário. (PINTO; PINHEIRO, 2006) Atualmente, com uma visão ambientalmente correta, busca-se incorporar os cursos d água à paisagem urbana, despoluindo-os e preservando suas margens, valorizando-se os corpos d água. Ao invés de direcionar e acelerar águas de enchentes rio abaixo, procura-se restabelecer a retenção natural. (PINTO; PINHEIRO, 2006) 2.3. Os sistemas de drenagem TUCCI e BERTONI (2003, apud NETO, 2012) esclarecem que os sistemas de drenagem podem ser classificados em 3 tipos: na fonte, microdrenagem e macrodrenagem. Abaixo falaremos a respeito de cada um deles: Drenagem na fonte: São compostas por técnicas compensatórias como telhados verdes, pavimentos permeáveis e valas de infiltração. Elas visam reduzir o volume de água do sistema de drenagem logo na fonte. TUCCI e BERTONI (2003, apud NETO, 2012) Microdrenagem urbana: É definida pelo sistema de condutos pluviais, relacionados aos loteamentos ou a rede primária urbana, propiciando a ocupação do espaço urbano ou periurbano através de uma forma artificial de assentamento, adaptado ao sistema de circulação viária. (MORALES, 2003, apud NETO, 2012) No quadro 1, podemos ver uma lista com os dispositivos de microdrenagem urbana: 10

11 Quadro 1: Dispositivos do sistema de microdrenagem urbana DISPOSITIVO Sarjetas Sarjetões Boca de Lobo FUNÇÃO Elemento de drenagem das vias públicas. A calha formada é a receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e que para elas escoam em direção às bocas de lobo. Calhas localizadas nos cruzamentos das vias públicas, formadas pela sua própria pavimentação e destinadas a orientar. Captar águas pluviais localizadas nas sarjetas Canalizações usadas para conduzir as águas captadas pelas bocas Galerias Poços de Visita Tubos de Ligação Condutos de lobo e das ligações prediais Dispositivos que permitem acesso para a inspeção e manutenção das redes. São posicionados em determinados pontos sempre que se deseja alterar direção, declividade, diâmetro ou material da tubulação. Canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas de lobo para a galeria ou para os poços de visita Obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas (FONTE: NETO, 2012) Macrodrenagem urbana: A macrodrenagem é um conjunto de obras responsáveis pelo escoamento final das águas. Ela pode ser formada por: canais naturais ou artificiais, galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares. Seu objetivo é melhorar condições de escoamento, para atenuar problemas de erosões, assoreamento e inundações ao longo dos principais talvegues. (MORALES, 2003, apud NETO, 2012) Ela pode também retificar ou ampliar as seções de cursos naturais, construir canais artificiais, galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares para proteger contra erosões e assoreamento, travessias e estações de bombeamento. (NETO, 2012) 11

12 2.4. Medidas de controle e técnicas compensatórias em drenagem urbana Medidas de controle em drenagem urbana São medidas que buscam diminuir os danos que a água causa, através de alagamentos, inundações, pelas enchentes e pela falta de recarga dos aquíferos. (CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012) Essas medidas podem ser estruturais ou não-estruturais. Como medidas não-estruturais podemos incluir a criação de normas e regulamentos que disciplinam a ocupação e uso do solo, além da conscientização da população através da educação ambiental para que essas normas e regulamentos sejam cumpridos. (CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012) Como medidas estruturais, pode-se planejar a ocupação e o uso do solo para que tenha um menor custo econômico e socioambiental. Esse planejamento deve ser composto pela ocupação progressiva do solo, acompanhada por obras de infraestrutura básica; pela taxa e o modo de ocupação do solo fixados de forma compatível com a capacidade de suporte do meio ambiente e com a boa qualidade de vida; previsão de áreas verdes naturais, principalmente junto às drenagens; previsão e execução de obras de controle de escoamento superficial das águas pluviais, como: poços; trincheiras e valas de infiltração; bacias de retenção, de detenção e de sedimentação. (CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012) Essas medidas de controle de escoamento podem ser classificadas de acordo com sua ação na bacia hidrográfica, nas seguintes categorias: Quadro 2 Medidas de controle e sua ação na bacia Medida de controle Distribuída ou na fonte Microdrenagem Macrodrenagem Ação na Bacia Lotes, praças e passeios Atua sobre o hidrograma resultante de um ou mais parcelamentos de terra, em função da área Atua sobre áreas acima de 2 Km2 ou dos principais riachos urbanos (FONTE: CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012) 12

13 Existem várias técnicas para realizar esse tipo de controle. No quadro 3, elas serão apresentadas, cada uma dentro da sua forma de atuação. Quadro 3 Medidas de controle e sua ação na bacia Aumento da infiltração Essa medida de controle é aplicada apenas na fonte. Ela reduz o escoamento superficial de áreas impermeáveis. É obtida através de dispositivos como pavimentos permeáveis, valas de infiltração, planos de infiltração entre outros. (DEP, 2005 apud NETO, 2012) Armazenamento Essa medida consiste em diminuir a vazão de pico, através do amortecimento do escoamento. O reservatório urbano pode ser construído na escala de lote, microdrenagem e macrodrenagem. Para cada escala, existem técnicas adequadas. Quando não é possível controlar na escala da micro e macrodrenagem, utiliza-se os reservatórios de lote. Os reservatórios de micro e macrodrenagem podem ser : de detenção, quando é mantido a seco e controla apenas o volume e é mantido a seco; ou de retenção, quando é mantido com lâmina d água e controla também a qualidade d água, que exige um maior volume. Os reservatórios de detençãotambém contribuem para a melhoria da qualidade da água, se o volume correspondente à primeira parte do hidrograma for mantida pelo menos 24 horas na detenção. Aumento da capacidade de escoamento É uma solução, muito utilizada, que apenas transfere para jusante o aumento da vazão e exigindo o aumento da capacidade ao longo de todo o sistema de drenagem, tornando o custo muito mais alto. Esse aumento da capacidade de escoamento é obtido mudando variáveis como área, rugosidade da seção de escoamento e declividade, possibilitando o aumento da vazão e redução do nível d água. (FONTE: CARVALHO; LELIS, 2000 apud NETO, 2012) 13

14 Técnicas compensatórias em drenagem urbana A visão clássica higienista preconizava a retirada da água o mais rápido possível das ruas, a fim de preservar a saúde pública. Esses sistemas clássicos de drenagem, porém são limitados, pois apenas transferem o problema de inundação para jusante. Serão descritas, brevemente, algumas técnicas compensatórias em drenagem urbana: bioretenção, valas de infiltração, trincheiras de infiltração e telhados verdes, também conhecidos na literatura internacional como medidas LID ( Low Impact Development ). Quanto aos pavimentos permeáveis, eles serão descritos mais amplamente no capítulo seguinte, por ser a técnica utilizada no projeto que abordaremos Bioretenção Em um local onde hajam pequenas depressões, pode ser previsto uma área de bioretenção. Para isso, é feito o preenchimento desse local com solo permeável, onde será feito o plantio de uma camada superficial de vegetação. (NETO, 2012) Ao redor da área de bioretenção, situa-se uma faixa de grama, que tem a dupla função de filtro e freio para água precipitada, reduzindo sua velocidade e diminuindo sua quantidade de resíduos. Essa água se direciona para a parte central, onde existe uma área alagável, onde o solo e a vegetação a acumulam. (NETO, 2012) Dessa forma o solo armazena água e nutrientes para a vegetação, enquanto a vegetação consome a água, retém-a no processo de evapotranspiração e auxilia prevenindo erosões. (NETO, 2012) Abaixo, segue um esquema que ilustra uma área de bioretenção: 14

15 Figura 7 Esquema típico de uma área de bioretenção (FONTE: Adaptado de PRINCE GEORGE S COUNTY, 1999 apud NETO, 2012) Valas de infiltração São estruturas lineares pouco profundas e vegetadas. As valas de infiltração geralmente são utilizadas quando o lençol freático é superficial, ou o manto impermeável é pouco profundo. (CARVALHO, LELIS, 2010) Elas permitem armazenar temporariamente as águas pluviais e favorecer sua infiltração no solo. São construídas ao longo de rodovias, estacionamentos, parques industriais, áreas verdes de casas, integrando-se à paisagem enquanto drenam as enxurradas. (CARVALHO, LELIS, 2010) Nas figura 8 e 9, seguem esquemas e foto de valas de infiltração: 15

16 Figura 8 Esquema de uma vala de infiltração típica, ao longo de uma via de tráfego - (FONTE: CARVALHO, LELIS, 2010) Figura 9 Foto de uma vala de infiltração (FONTE: ) Trincheiras de infiltração São técnicas que permitem a infiltração de água no solo. Compõe-se de estruturas lineares pouco profundas que, nos sistemas convencionais são preenchidas total ou parcialmente com material granular, como britas e seixos, revestidas com manta geotêxtil que funciona como filtro. Seu enchimento também pode ser realizado com materiais alternativos: entulhos de construção, garrafas PET, pneus usados. (CARVALHO, LELIS, 2010) 16

17 São usadas em áreas industriais, junto a pátios de estacionamentos e ao longo de ruas e avenidas para a infiltração de água das áreas urbanas pavimentadas. (CARVALHO, LELIS, 2010) Os locais de implantação das trincheiras, quando fechadas, podem se integrar à paisagem e servir como áreas de parques e jardins. (CARVALHO, LELIS, 2010) Figura 10 Foto de uma trincheira de infiltração (FONTE: ) Telhados Verdes É uma das técnicas ligadas ao conceito de naturação. A naturação é um neologismo, baseado na terminologia latina Natura, que significa natureza, em seu sentido mais amplo. Ela encerra um conceito vasto, e implica em envolver a vida urbana e rural em um meio ambiente onde a natureza recupere o protagonismo, utilizando espécies vegetais que melhorem a vida de uma forma sustentável. A naturação pode ser aplicada em quaisquer áreas construídas (coberturas, fachadas, vias). Transformam o velho sistema de terraços ajardinados, da arquitetura urbanista de Le Corbusier, em um sistema de revegetação do espaço construído com índices de controle e benefícios do meio ambiente. (ROLA et al., 2003 apud ROLA, 2008) Os telhados verdes (ou cobertura verde) são a aplicação da naturação especificamente para a cobertura de uma área construída. 17

18 Figura 11 Foto de uma cobertura verde (FONTE: ) 18

19 3. PAVIMENTOS PERMEÁVEIS 3.1.Breve histórico sobre Pavimentos Permeáveis Segundo Acioli (2005), um dos requisitos que normalmente uma obra de pavimentação costuma ter é que o seu revestimento seja o mais impermeável possível. Essa impermeabilização representa uma proteção contra o aumento de umidade, que gera diminuição da capacidade de carga do solo, e evita-se a rápida degradação do revestimento, que fissuraria quando submetido à pressões devido à água. Ao passar do tempo, as cidades foram crescendo, o solo foi se tornando cada vez mais extensamente impermeabilizado, e aumentou-se a frequência e a intensidade dos eventos de inundação nas cidades. Tornou-se assim evidente a necessidade de técnicas que permitissem ao solo resgatar a capacidade de infiltração anterior à urbanização. (ACIOLI, 2005) Inicialmente, foi aplicado na França o pavimento com estrutura porosa entre Como o betume da época era heterogêneo e de pouca trabalhabilidade, as ligações da estrutura não eram sustentadas devido ao excesso de vazios, a tentativa não obteve muito êxito. O pavimento com estrutura porosa também é utilizado nos anos 1970, em países como a França, os EUA, o Japão e a Suécia (Azzout et al. 1994, apud ACIOLI, 2005). Acioli (2005) afirma que a busca pelo emprego de pavimentos permeáveis foi devido a alguns fatores: No pós-guerra, houve um rápido crescimento populacional, sobrecarregando os sistemas de drenagem existentes na época, consequentemente levando a inundações urbanas; os pavimentos permeáveis evitam a formação de poças, o que aumenta a segurança e o conforto para dirigir durante a chuva; pavimentos permeáveis possuem um reduzido nível de ruído em comparação com o pavimento convencional; dessa forma, ele é também uma alternativa para diminuição da poluição sonora nas cidades. A criação de leis que impõem o uso do pavimento permeável também foi um fator importante. Nos EUA, vários estados criaram leis mudando objetivos e métodos de drenagem urbana, impondo infiltração máxima e armazenamento temporário da água de 19

20 escoamento superficial. A água armazenada, inclusive é conduzida para usos como a irrigação. (ACIOLI, 2005) Revistas importantes, como a Engineering News Record Magazine, tratam do pavimento permeável, propondo uma mudança de paradigma: ao invés de um pavimento projetado para ser impermeável, o pavimento deve permitir a água infiltrar ao invés de escoar. Esse pavimento deve ser utilizado principalmente para executar estacionamentos, vias urbanas e ruas de loteamento, com tráfego leve e de baixa intensidade. (DINIZ apud ACIOLI, 2005). Mais tarde, em 1978, o governo francês cria um programa de pesquisas visando encontrar novas soluções para diminuir as inundações. Nessas pesquisas, o pavimento permeável surge como uma das soluções mais atraentes, por ser facilmente integrável ao ambiente urbano. Ele então passa por pesquisas e experimentações, sendo alcançado o domínio da técnica e suas vantagens. Ele passa por um importante desenvolvimento industrial, a partir de 1987, e na atualidade ele é amplamente utilizado em vias, calçadas, praças, etc... (AZZOUT et al. apud ACIOLI, 2005). No Japão, existem técnicas utilizadas principalmente nos quarteirões das grandes cidades, em lugares disponíveis e que podem ser inundados como quadras de esporte de universidades e pátios de escolas. O pavimento permeável está incluso nesses programas. (WATANABE apud ACIOLI, 2005) A Suécia, segundo Acioli (2005), também incentivou o uso deste tipo de pavimento, a fim de solucionar os seguintes problemas: o problema do adensamento do solo argiloso local, que é consequência da diminuição da umidade do solo decorrente da redução do nível do lençol freático; os danos causados pelo gelo no norte da Suécia. Nessa região, as rodovias e canalizações sofrem danos consideráveis, cujos reparos tem altos custos. Esses pavimentos foram amplamente implantados, permitindo ao lençol freático a retornar a níveis normais, e a redução da necessidade de redes pluviais. A Austrália, mais recentemente, tem realizado pesquisas de técnicas de controle na fonte através do UWRC (Urban Water Resources Centre), que tem incorporado técnicas de diversos projetos de loteamentos urbanos, terrenos industriais e estacionamentos. Um desses projetos, o St. Elizabeth Church Environment-friendly carpark, em Marion, 20

21 inclui a utilização de pavimentos permeáveis e trincheiras de infiltração em estacionamentos e quadras de tênis (UWRC apud ACIOLI, 2005). 3.2.Características do Pavimento Permeável Definição Segundo Pinto (apud Asce, 1992), pavimentos permeáveis são técnicas compensatórias em drenagem urbana que podem ser utilizadas principalmente em estacionamentos e ruas de tráfego leve (condomínios residenciais), bem como armazéns e arenas de esportes, por exemplo. Em virtude de resultados muito satisfatórios obtidos de experimentos realizados na França desde a década de 80, é possível encontrar esse tipo de pavimento também em vias de tráfego médio a alto. Essas estruturas, quando analisadas sob a ótica da engenharia hidráulica, têm por finalidade principal a redução do escoamento superficial agindo diretamente sobre o hidrograma da bacia onde se encontram instaladas, além de diminuir a área impermeável diretamente conectada, e geralmente apresentam maior eficiência durante as chuvas de pequena intensidade (PINTO apud ASCE,1992). Pode se afirmar ainda que os pavimentos permeáveis podem promover a recarga do lençol freático e a melhora significativa da qualidade da água que infiltra pelo subsolo, apesar de apresentar a possibilidade de contaminação do lençol freático provavelmente desprezível (PINTO apud SCHUELER, 1987) As camadas do pavimento permeável A seção tipo do pavimento permeável está ilustrada na figura 12: Figura 12 Seção tipo do pavimento permeável (FONTE: ABCP, 2010) 21

22 Ela é composta da camada de revestimento, da camada de assentamento, da camada de base granular aberta e da camada de sub-base. Pode ser necessário utilizar uma camada de geotêxtil não-tecido isolando a camada de base para evitar sua contaminação e perda de capacidade de infiltração de água. Pode existir também um tubo de drenagem na camada de sub-base. (ABCP, 2010) Figura 13 Camadas do pavimento permeável (FONTE: ABCP, 2010) A figura 6 mostra a composição de cada uma das camadas do pavimento, em perspectiva além de uma possível tubulação de drenagem, na camada de sub-base. Apesar das figuras 5 e 6 ilustrarem mais especificamente, como camada de revestimento, as peças de concreto intertravado, essa camada de revestimento pode ser de diversos tipos (como veremos mais adiante nesse trabalho). Ela deve ser capaz de deixar a água infiltrar-se facilmente, para atingir as camadas inferiores do pavimento. De acordo com a ABCP (2010), as camadas de assentamento, base e sub-base são compostas de agregados graúdos: a camada de assentamento é composta de pedrisco (dimensão máxima= 9,5 mm); a camada de base é composta de brita 3 (dimensão máxima= 50 mm); a camada de sub-base, quando necessária, é composta de rachão (que são pedras que não passam pelo processo de rebritagem, e que costumam a ter de 4 a 7 polegadas de tamanho). As fotos abaixo ilustram a granulometria de cada camada, para dar uma noção das suas dimensões. O revestimento está ilustrado como peças de concreto, porém veremos adiante que existem outras opções de revestimento: 22

23 Figura 14 Granulometria das camadas do pavimento permeável (FONTE: ABCP, 2010) Funcionamento do pavimento permeável De acordo com ABCP (2010), quando a água entra no pavimento e atravessa suas camadas granulares, boa parte de seus detritos ficam retidos, realizando-se assim a filtragem da água. A base e a sub-base possuem granulometria aberta (possui o volume de vazios de, no mínimo, 32%). Assim, elas possuem um grande número de vazios que as permitem armazenar a água. Somente aos poucos essa água vai sendo liberada. (ABCP, 2010) Dependendo do caso, a água infiltrada no pavimento permeável vai para destinos diferentes. Para isso, existem 3 sistemas diferentes de infiltração: Figura 15 Diferentes sistemas de infiltração em pavimentos permeáveis (FONTE: ABCP, 2010) 23

24 De acordo com ABCP (2010), a escolha do sistema vai depender do grau de permeabilidade do solo e do risco de contaminação deste: no sistema de infiltração total, toda a água infiltrada é direcionada ao solo, que deve ter a capacidade de receber esta água; no sistema de infiltração parcial, existe um tubo de drenagem para complementar a drenagem do excesso de água; já o sistema sem infiltração é utilizado quando há risco de contaminação ou a permeabilidade é muito baixa. Nesses casos, é utilizada uma membrana impermeável e toda a água infiltrada é direcionada a um sistema de drenagem através do tubo de drenagem Tipos de Revestimento Conforme ilustrado na figura da seção tipo, mostrada no tópico anterior, a primeira camada de um pavimento permeável é a camada de revestimento. Esse revestimento é variável, podendo ser de tipos diversos. Mais adiante, serão abordados brevemente os principais tipos de revestimentos para pavimentos permeáveis Pavimento intertravado Um dos revestimentos mais comuns, para pavimentos permeáveis, são as peças prémoldadas de concreto. Para essa finalidade, a ABCP (2010) afirma que são utilizadas aquelas que possuem relação comprimento/espessura menor que 4. A infiltração da água no pavimento ocorre através de aberturas específicas para esse fim, através das juntas de assentamento, ou através das próprias peças (quando estas são confeccionadas com concreto poroso). Eles travam-se uns aos outros por contenção lateral, e pelo atrito com a camada de areia entre as peças. Figura 16 Camadas de revestimento do pavimento permeável com peças de concreto intertravado (FONTE: ABCP, 2010) 24

25 Geralmente são utilizados como via para pedestres, estacionamento e vias de tráfego leve de veículos Concregrama ou Pisograma É um tipo de revestimento composto por peças de concreto com orifícios. Nesses orifícios são colocados pedaços de solo gramado, que permitem a absorção da água da superfície e dão um belo aspecto visual. A figura 6 expõe alguns modelos de peças que compõem o piso concregrama: Figura 17 Tipos diferentes de concregrama (FONTE: acesso em 03 de Julho de 2013) O concregrama tem seus principais usos em estacionamentos e entradas de garagem Concreto permeável O concreto usado como pavimento permeável resulta de uma combinação de cimento Portland, agregado graúdo, pouco ou nenhum agregado miúdo, aditivos e pouca água. (ABESC, 2011) Esse concreto possui uma quantidade de vazios (entre 2 e 8 mm) que permite que a água passe com facilidade; essa quantidade de vazios pode variar entre 18 e 35%, com resistência a compressão que varia entre 2,5 e 28 MPa. (ABESC, 2011) 25

26 Sua permeabilidade varia em função do tamanho do agregado graúdo e da massa específica do concreto, e geralmente está entre 80 e 730 litros de água/minuto/m2. (ABESC, 2011) Figura 18 Fotos de aplicações de concreto poroso como pavimento permeável ( FONTE: ) Geralmente, o concreto permeável é aplicado em estacionamentos, ruas e acostamentos, calçadas, quadras de tênis, deck de piscinas, áreas de zoológicos e celeiros. (ABESC, 2011) Figura 19 Fotos de aplicações de concreto poroso como pavimento permeável (FONTES: ) 26

27 3.4. Dimensionamento dos pavimentos permeáveis Segundo Marchioni e Silva (2010), são necessários dois dimensionamentos nos pavimentos intertravados permeáveis: o dimensionamento mecânico e o hidráulico. O dimensionamento mecânico trata a carga a qual o pavimento será submetido. Já o dimensionamento hidráulico-hidrológico considera o volume de água que o pavimento deverá ser capaz de armazenar Dimensionamento Mecânico Cada camada do pavimento permeável tem uma maneira de se dimensionar. As peças de concreto para pavimentação devem atender aos requisitos da NBR 9781, seja de concreto convencional ou de concreto poroso. Ele é feito de forma similar ao pavimento intertravado convencional, e não será abordado a fundo neste trabalho. (MARCHIONI e SILVA, 2010) Dimensionamento hidráulico-hidrológico Segundo Acioli (2005), através desse dimensionamento é possível determinar a espessura do reservatório necessária para armazenar o volume de água precipitada sobre a área onde foi empregado o pavimento permeável, menos o volume que infiltra no solo ou é drenado para a rede. O dimensionamento hidráulico-hidrológico é composto por algumas etapas descritas abaixo: Determinar o período de retorno da chuva De acordo com Zahed e Marcellini (apud Acioli, 2005) esse dimensionamento é feito para uma chuva com determinado tempo de retorno. A natureza das obras a serem projetadas é que irão determinar a escolha do tempo de retorno da chuva. Fatores como riscos envolvidos para a segurança da população e as possíveis perdas materiais devem ser considerados. Para ilustrar, a inundação em uma zona comercial pode trazer consequências graves do ponto de vista econômico, porém a inundação em um estacionamento provavelmente causaria apenas um desconforto temporário aos usuários. Assim, cada obra exige um nível de segurança específico, que por sua vez resultará num custo proporcional.(acioli, 2005) Azzout (apud Acioli, 2005) afirma que, para projetos de pavimentos com infiltração total, costuma-se adotar a chuva decenal (período de retorno de 10 anos). Já para 27

28 infiltração parcial, podem ser utilizados períodos de retorno menores, como 6 meses de recorrência e 24 horas de duração. (EPA apud ACIOLI, 2005) Determinação do volume de armazenamento e da espessura do reservatório Um método geralmente utilizado para dimensionar o volume máximo de armazenamento é o método da curva envelope. Esse método determina o armazenamento máximo (Vmáx) através da diferença entre as curvas de volumes acumulados de entrada (He) e de saída de água (Hs) da estrutura de controle, conforme URBONAS e STAHRE apud ACIOLI, 2005). Figura 20 Gráfico do método da curva envelope (FONTE: ae54b48730b9b14, 2013) SILVEIRA (apud ACIOLI, 2005) utilizou esse método para estabelecer equações de pré-dimensionamento hidrológico das estruturas de controle, visando calcular os volumes de armazenamento necessários e consequentemente as dimensões mínimas do pavimento permeável Verificação do tempo de esvaziamento do reservatório Segundo SCHUELER (apud ACIOLI, 2005), o tempo de permanência da água no reservatório deve ser de no máximo 72 horas, para permitir a secagem do solo e a manutenção das condições aeróbias do solo subjacente. Dessa forma, também garantese que o reservatório e o solo subjacente estejam prontos para receber novos eventos chuvosos. 28

29 O tempo de esvaziamento é calculado pela fórmula abaixo: Eq. 1 Onde: t esv = tempo de esvaziamento do reservatório (em horas) H = profundidade média do volume de acumulação do dispositivo (em mm) q s = vazão de saída constante do dispositivo (em mm/h) Se for encontrado um valor para o tempo de esvaziamento maior que 72 horas, podemos aumentar a área do reservatório para diminuir sua altura. Outra opção é a instalação de drenos com registro no fundo do reservatório, permitindo seu extravasamento, caso necessário. (SCHUELER apud ACIOLI, 2005) 3.5. Processos executivos e equipamentos Para ilustrar o processo executivo dos pavimentos permeáveis, apresentaremos o processo de execução do pavimento permeável com peças pré-moldadas de concreto. De acordo com a ABCP (2010), ele é composto das seguintes etapas: Preparação do subleito O primeiro passo é preparar o subleito. Este deve ser constituído pelo solo natural do local ou proveniente de empréstimo. Segundo a ABCP (2010), alguns requisitos devem ser atendidos por este solo: 29

30 Quadro 4 Requisitos a serem atendidos pelo leito, para que possa receber o pavimento permeável Seu Índice de Suporte Califórnia (CBR) deve ser maior que 2%; Sua expansão volumétrica deve ser menor ou igual a 2%; - A camada do subleito deve estar limpa, sem plantas, raízes ou qualquer tipo de matéria orgânica; O subleito deve atender a cota e os caimentos que foram definidos no projeto; A tubulação de drenagem (caso exista) deve ser feita de acordo com o projeto e direcionada para caixa de detenção ou sistema de drenagem. (FONTE: Virgiilis, 2009) Virgiliis (2009) faz outros apontamentos relativos ao preparo do subleito: Quadro 5 Recomendações quanto às características do leito para que possa receber o pavimento permeável Caso a obra esteja sendo executada dentro do perímetro urbano, deve-se verificar a disponibilidade de solo de boa qualidade para reforço dentro das proximidades; se for o caso, devemos procurar jazidas próximas para baratear os custos de transporte. Verificar a procedência do material, procurando saber se a jazida possui documentação e licenças necessárias obtidas dos órgão competentes O acabamento final, na cota de projeto, deve ser feito com rolo liso ou de pneus, obedecendo as declividades impostas no projeto geométrico ou de terraplanagem Utilizar as especificações técnicas de materiais e serviços preconizadas pelas normas 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. (FONTE: Virgilis, 2009) A figura 10 mostra o subleito sendo preparado para receber o pavimento permeável. 30

31 Figura 21 Preparação do subleito (FONTE: ABCP, 2010) Posicionamento da manta geotêxtil não-tecido De acordo com a ABCP (2010), alguns projetos preveem uma manta de geotêxtil acima do subleito com a finalidade de evitar que parte dos finos dessa camada seja carreada para a sub-base. Se o solo do subleito tiver CBR maior que 5, deve ser deixada uma sobra nas laterais de 0,3 m; caso o CBR do solo seja menor ou igual a 5 a sobra deve ser de 0,6 m (devido ao fato do solo ser mais fraco). A gramatura do geotêxtil deve ser observada 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. (Virgiliis, 2009) 31

32 Figura 22 Posicionamento da manta geotêxtil não-tecido (FONTE: ABCP, 2010) Execução das camadas de sub-base e base Para garantir a integridade da geomembrana, no caso de reservatórios voltados para o armazenamento, uma camada de areia fina de 5 cm deve ser executada, 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 da camada de póde-pedra. (VIRGIILIS, 2009) As primeiras camadas devem ser espalhadas manualmente, pois a tração de pneus poderá romper a manta impermeável. (VIRGIILIS, 2009) A partir da camada de pó-de-pedra, proceder o espalhamento do macadame hidráulico de pedra 3 deve ser lançada com o cuidado para não ocorrer a penetração da pedra pelas camadas inferiores atimgindo o PEAD. (VIRGIILIS, 2009) Utilizaram-se também as especificações técnicas de materiais e serviços preconizados pelas normas da PMSP como: PMSP ES-06/1992 Sub bases e bases de brita graduada. (VIRGIILIS, 2009) 32

33 Sobre o macadame hidráulico e BGS podem ser compactadas com rolo liso vibratório de até 1,5 toneladas de peso e com vibração intermediária. (VIRGIILIS, 2009) Na figura 12, podemos ver a execução das camadas de base e sub-base sendo executadas. Figura 23 Execução das camadas de sub-base e base (FONTE: ABCP, 2010) Execução do revestimento permeável Será descrita brevemente a execução de dois tipos de revestimento permeável: o concreto asfáltico poroso tipo CPA e o revestimento de blocos intertravados de concreto (PPC) 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 DER/SP ET-DE-P00/028 (2006) concreto asfáltico ligante modificado por polímero camada porosa de atrito. (VIRGIILIS, 2009) 33

34 Executar sobre camada de macadame betuminoso conforme especificações da Prefeitura do Município de São Paulo, PMSP ES-07/1992 camadas de Macadame Betuminoso. (VIRGIILIS, 2009) Atentar para o fato de que a camada inferior ao CPA deverá possuir graduação aberta, porém ser suficientemente resistente aos esforços impostos pelo tráfego local, além de conferir boa resistência ao cisalhamento. (VIRGIILIS, 2009) Não executar imprimidura impermeabilizante do tipo RR (ruptura rápida), pois estes materiais possuem baixo teor de viscosidade na temperatura da aplicação, permitindo assim sua penetração na camada de base, impermeabilizando-a. (VIRGIILIS, 2009) Deve-se fazer o uso de imprimidura ligante e executada com ADP, asfalto diluído de petróleo do tipo CM-30 apenas no Macadame Betuminoso e na interface entre ele e o concreto asfáltico tipo CPA com a finalidade de ligação do material pétreo entre si e ligação com a camada superior de revestimento. (VIRGIILIS, 2009) Blocos intertravados de concreto (PPC) Assentar os blocos sobre o 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. (VIRGIILIS, 2009) De acordo com as normas ABNT 9780/87, os blocos convencionais devem ter resistência a ruptura de 35 MPa. No entanto as normas referem-se às PPC peças prémoldadas de concreto maciço, utilizadas usualmente em calçadas e passeios públicos ou outras áreas, que não apresentam taxa de infiltração ou permeabilidade da própria peça. (VIRGIILIS, 2009) No presente estudo, porém, foram desenvolvidas peças de concreto poroso cuja taxa de infiltração média resultou em 0,5 cm/s dentro do admitido pela literatura conforme Haselbach et al, 2006 que estabelece como valores aceitáveis a infiltração do concreto permeável entre 0,2 cm/s até 1,0 cm/s. (VIRGIILIS, 2009) 34

35 Uma vez que os blocos de concreto poroso possuem índice de vazios significativamente maiores que os preconizados pela norma, entende-se que a resistência a compressão dos blocos porosos deva ser bem menor. Os valores de resistência a compressão obtidos pela ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) para os blocos desenvolvidos para o experimento chegaram a média de 25 MPa a 28 dias de idade. Assim, conforme estudos da ABCP esse valor pode ser aceito para aplicação em locais com pouca solicitação de tráfego, no caso, tráfego leve. (VIRGIILIS, 2009) Verificar se a padronização é a mesma para toda a superfície e que as peças não apresentem fissuras ou arestas quebradas. As peças devem ser verificadas quanto a possuírem espaçadores não permitindo o contato face a face, que impede a infiltração. (VIRGIILIS, 2009) Na figura 13, podemos ver as peças pré-moldadas de concreto serem assentadas sobre a camada de base. Figura 24 Assentamento das peças pré-moldadas de concreto (FONTE: ABCP, 2010) 35

36 Rejuntamento Após o assentamento das peças, o material de rejuntamento seco deve ser espalhado sobre a camada de revestimento executada, até que as juntas entre as peças e entre as peças e a contenção lateral sejam preenchidas a 5 mm do topo das peças. (ABCP, 2010) Na figura 25, podemos ver as peças pré-moldadas de concreto com o material de rejuntamento seco. Figura 25 Rejuntamento (FONTE: ABCP, 2010) Compactação De acordo com a ABCP (2010), é necessário acomodar as peças na camada de assentamento, mantendo a regularidade da camada de revestimento, sem danificar as peças. Para isso, utilizar-se-ão placas vibratórias. Devemos seguir os seguintes critérios: a execução da compactação deve ser alternada com o espalhamento do material de rejuntamento, até que as juntas sejam preenchidas abaixo do topo do pavimento; cada passada da compactação deve ser realizada com sobreposição entre 15 a 20 cm sobre a anterior; a compactação deve ser executada até 1,5 m de qualquer frente de trabalho do assentamento que não contenha algum tipo de contenção. (ABCP, 2010) A figura 26 ilustra a compactação do pavimento permeável. 36

37 Figura 26 Compactação (FONTE: ABCP, 2010) 3.2. Operação e Manutenção O pavimento permeável necessita de operação e manutenção adequados para ter um bom funcionamento. Nos casos onde o revestimento é estanque, a manutenção é semelhante ao do pavimento convencional. As estruturas de coleta e ligação da água com a estrutura reservatório devem ser preservadas, mantidas limpas, livres de folhas, sedimentos e demais resíduos. (AZZOUT et al. apud ACIOLI 2005) Já para pavimentos com revestimento poroso, é necessária uma rotina de manutenção mais específica, que inclua a sucção a vácuo dos poros, num mínimo de 4 vezes ao ano, eliminando o material sugado. Após sucção, deve ser feita uma injeção de água com mangueira de alta pressão, para manter os poros abertos e limpos. (EPA apud ACIOLI 2005) AZZOUT et al., apud ACIOLI 2005) afirma que para pavimentos porosos deve ser evitado o uso de vassoura para a limpeza da superfície, pois estas empurram os finos para dentro dos poros do revestimento. 37

38 O pavimento também deve ser inspecionado várias vezes nos primeiros meses após instalado, e depois disso a inspeção deve ser anual. Essa inspeção anual deve ser realizada após uma tempestade, pois as poças colocarão em evidência os pontos de entupimento. Se houver alguma área impermeável contribuinte, a condição dos dispositivos de pré-tratamento também devem ser inspecionadas. EPA (apud ACIOLI 2005) A durabilidade dos pavimentos permeáveis depende principalmente de alguns cuidados que podem ser tomados: a rotina de limpeza acima mencionada; a restrição à passagem de veículos pesados sobre o pavimento; o controle de sedimentos aplicado na fase de construção; o pré-tratamento do escoamento de outros locais; a inspeção na execução e após sua construção. (SCHUELER et al. apud ACIOLI 2005): Estudos comprovam que, quando bem projetado e conservado, o pavimento permeável tem durabilidade semelhante à de um pavimento comum. (KEATING apud ACIOLI 2005) 3.3. Vantagens e Desvantagens do pavimento permeável Em relação aos pavimentos comuns, o pavimento permeável tem vantagens e desvantagens. Serão citadas as principais vantagens e desvantagens dessa tecnologia Vantagens Segundo a ABESC (2011) as vantagens podem ser classificadas em 2 grupos: ambientais e econômicas. Dentre as vantagens ambientais estão: a redução de enxurradas causadas pelas chuvas, visto que a água infiltra, desaparecendo da superfície do pavimento; proteção de riachos e lagos, que não receberão um excessivo influxo de água nos momentos de chuvas intensas, nem receberão os poluentes carreados por ela, visto que estes serão filtrados pelo pavimento; restabelecimento do fluxo de água subterrâneo; os pavimentos permeáveis permitem a chegada de água e ar às raízes da vegetação. Dentre as vantagens econômicas, podemos citar: elimina ou diminui a necessidade de sistemas de estancamento de águas de chuva, como os piscinões; permite um melhor aproveitamento dos terrenos, visto que as legislações das prefeituras costumam exigir que uma parcela do terreno fique livre de impermeabilização (pelo menos 15 a 30%). 38

39 Desvantagens EPA (apud Acioli 2005) cita algumas desvantagens relacionadas aos pavimentos permeáveis: existe o risco do aquífero ser contaminado, dependendo da utilização que for dada ao solo e da suscetibilidade do aquífero; se o pavimento for poroso, ele pode tornar-se obstruído, se não for adequadamente instalado ou mantido; a pouca perícia dos engenheiros e dos contratantes com relação à esta tecnologia; existe um risco considerável de falha, devido à má construção ou colmatagem. 39

40 4. PROJETO DE ENSAIO DO PAVIMENTO PERMEÁVEL 4.1. INTRODUÇÃO Neste trabalho relata-se o caso da construção, cujo projeto está plenamente descrito em Neto (2012), de uma bancada experimental com protótipos de pavimentos permeáveis, a fim de que esses pavimentos sejam ensaiados, permitindo a avaliação da sua eficiência. Ele consiste na criação de uma bancada de blocos de concreto, cujo interior será preenchido por protótipos de técnicas compensatórias, como mostra a figura a seguir: Figura 27 Protótipos da bancada Abaixo, serão dadas as características específicas dos protótipos de pavimentos permeáveis, baseado nos conhecimentos levantados na revisão bibliográfica realizada Sistema de drenagem / medida de controle Os pavimentos permeáveis são exemplos de sistemas de drenagem na fonte. Ele é uma técnica compensatória, que atua promovendo o aumento da infiltração e reduzindo o escoamento superficial Camadas do pavimento permeável e seu processo executivo As camadas do pavimento permeável serão aquelas expostas na figura 12, cabendo aqui especificar qual o material que irá compor cada uma delas. 40

41 O Subleito será formado aterrando o protótipo. Esse aterro ficará isolado da subbase através de uma camada de concreto magro impermeabilizado. A base e a sub-base, serão, de fato uma única camada com 30 cm de altura formada por brita 3. Esse material foi escolhido pelo fato de ser de tamanho regular e por haver um espaço vazio considerável entre as bolas, que servirá assim como um bom reservatório para água. Acima da base, haverá o revestimento, que será variável. Para fazer os revestimentos dos pavimentos, utilizaremos formas de 45 cm x 45 cm x 5 cm, semelhantes ao que está na figura 28: Figura 28 Forma utilizada para o revestimento do pavimento permeável Os revestimentos a serem colocados na forma serão de RC, RCD, RC+RCD e concreto permeável. Os RC serão sobras de materiais que foram restos de materiais cerâmicos de uma obra. Já os RCD são compostos por um bloco de concreto resultado da demolição de uma parte do LAMAC (Laboratório de materiais de construção da Poli/UFRJ). A camada de assentamento será de pedrisco, com 5 cm de espessura, pois areia seria muito fina para a base abaixo dela. 41

42 4.4. Comprimento e largura dos espaços para os protótipos Abaixo, segue um croqui com a planta da bancada, indicando as medidas de comprimento e largura dos protótipos (em centímetros), sem considerar o revestimento de argamassa nas faces internas das paredes (que terá 1 cm de espessura). Figura 29 Planta da bancada experimental (cotas em cm) 4.5. Cálculo do volume necessário de areia e brita 3 Dos 5 protótipos, apenas os pavimentos permeáveis (1, 2 e 3) serão preenchidos com brita 3 e areia. A espessura da camada será de 10 cm de areia e 30 cm de brita 3. Dessa forma, os volumes para cada protótipo serão: Quadro 6 : Volumes de areia e brita 3 nos protótipos de pavimentos permeáveis Material Protótipo Areia Brita 3 Pav. Permeável 1 0,10 x 1,915 x 0,905 = 0,173 m3 0,30 x 1,915 x 0,905 = 0,52 m3 Pav. Permeável 2 0,10 x 1,895 x 0,905 = 0,172 m3 0,30 x 1,895 x 0,905 = 0,52 m3 Pav. Permeável 3 0,10 x 1,903 x 0,905 = 0,173 m3 0,30 x 1,903 x 0,905 = 0,52 m3 Total 0, , ,173 = 0,518 m3 0,52 + 0,52 + 0,52 = 1,56 m Operação e manutenção Por todos se tratarem de pavimentos permeáveis com porosidade, deve-se evitar a limpeza com vassoura e utilizar-se sucção a vácuo dos poros e injeção de água com mangueira de alta pressão, para manter os poros bem limpos e abertos. 42

43 4. ETAPAS DA CONSTRUÇÃO DA BANCADA EXPERIMENTAL O local escolhido para construção dessa bancada com protótipos foi na Ilha do Fundão, no CESA/UFRJ. Figura 30 Foto aérea do CESA/UFRJ, com indicação do local da bancada Todas as etapas da construção foram realizadas tendo como mão-de-obra um pedreiro e um ajudante (quando este foi necessário). A primeira etapa do processo construtivo teve início no dia 21/03/2013. Ela consistiu da desobstrução do interior da bancada do CESA. Esta bancada se encontrava preenchida com terra, vegetação, pedras e entulhos. Para esta tarefa, foi utilizado como ferramentas enxada e pá. Esse material foi removido para um espaço próximo à bancada, para que depois parte dele pudesse ser utilizado como aterro. Os desenhos da bancada no seu estado original estão no anexo 1. 43

44 (a) (b) Figura 30 Fotos da bancada do CESA antes e durante a desobstrução (FONTE: Autor) Figura 31 Fotos da bancada do CESA após ser desobstruída (FONTE: Autor) Na 2ª etapa, foi realizado um aterro compactado a uma altura de 0,60 m da laje inferior, utilizando a terra retirada do interior da bancada. Esse aterramento foi realizado com o auxílio de pá, enxada e soquete. 44

45 Figura 32 Fotos da bancada do CESA após receber o aterramento (FONTE: Autor) Após isso, foram derrubados 0,40 m de altura do topo das alvenarias intermediárias, as quais dividiam em módulos a bancada, acima do aterro compactado. Para isso, foi utilizado marreta e pés-de cabra. (a) (b) Figuras 33 Fotos da bancada do CESA durante e após a demolição das alvenarias (FONTE: Autor) 45

46 Essa primeira etapa foi concluída no dia 03/04/2013. A segunda etapa teve início no dia 10/04/2013, com o levantamento da primeira parede de alvenaria paralela à da extremidade, no sentido longitudinal. Como a parede tem 40 cm de altura, foram 2 fiadas de blocos de concreto (cada bloco tem 20 cm de altura). (a) (b) Figuras 34 Fotos da construção da primeira parede longitudinal de alvenaria (FONTE: Autor) Em seguida, utilizando os mesmos procedimentos, ergueu-se as demais paredes paralelas à primeira e todas as paredes transversais, que irão delimitar o espaço para cada protótipo. (a) (b) Figura 35 Fotos da construção das paredes transversais e longitudinais de alvenaria (FONTE: Autor) 46

47 Após, foi acrescida uma fiada de tijolos na estrutura existente, aumentando sua altura em 20 cm, necessários para que a calha de coleta tenha caimento adequado para que a água chegue de maneira adequada à caixa pluviômetra. Foi criada mais uma parede longitudinal que servirá para suporte de um dos trilhos por onde o simulador irá percorrer. Também foi feita a extensão das paredes longitudinais (40 cm para a esquerda e 40 cm para a direita) por onde correrão os trilhos do simulador. Esta etapa foi terminada no dia 25/04/2013. (a) (b) Figuras 36 Fotos da construção com a parede nova e com acréscimos às paredes existentes (FONTE: Autor) Os desenhos do projeto da bancada reformulada estão no anexo 2. A terceira etapa iniciou-se no dia 02/05/2013. Foi feito o nivelamento das bases dos protótipos, aplicando-se uma camada de concreto magro sobre o aterro nos protótipos. Para isso, foi utilizada uma mangueira de nível e uma colher de pedreiro. O nivelamento foi concluído no dia 07/05/

48 (a) (b) Figuras 37 Fotos das bases dos protótipos sendo niveladas (FONTE: Autor) Após concluído o nivelamento das bases de todos os protótipos, nos demos conta de que não deveríamos ter nivelado a base do protótipo dos telhados verdes na mesma altura que os outros protótipos. Isso porque, pelo projeto, há uma camada de aterro compactado mais alta que nos outros protótipos. Dessa forma, houve uma falha na execução nesse ponto, gerando um consumo de material e mão-de-obra desnecessários. Porém, não há necessidade de demolição dessa base nivelada, visto que ela não interfere em nada. Ela será coberta pela camada de aterro restante e será nivelada novamente sobre essa nova camada de aterro. Essa etapa terminou dia 07/05/2013. A quarta etapa começou aproximadamente a partir do dia 14/05/2013. Seu objetivo foi realizar o nivelamento das paredes dos protótipos, tanto para dar um melhor acabamento quanto para permitir que as marcações dos furos das torneiras possam ser feitos a partir de referenciais com a mesma altura. Para isso, primeiramente foram preenchidos com argamassa os furos da última fiada de tijolos, deixando alguns buracos nesses preenchimentos, ao longo das paredes por onde correrão os trilhos. Esses buracos foram feitos onde serão colocados os pedaços de perfil T (tipo pés-de-galinha ), que servirão para permitir a soldagem dos trilhos, que permitirá o deslocamento do simulador de chuva. 48

49 (a) (b) Figuras 38 Fotos do topo das paredes dos protótipos sendo preenchido com argamassa (FONTE: Autor) A face interna das paredes dos protótipos foi revestida com argamassa (exceto as paredes do protótipo do telhado verde, cujo revestimento foi deixado para depois, porque ainda não foi colocada a camada de aterro extra (conforme foi mencionado acima). Em seguida, as paredes da bancada foram niveladas (exceto aquelas que separam os protótipos entre si). É importante observar que nivelamento no topo das paredes que contornam os protótipos são inclinadas de forma a fazer a água escoar para fora do protótipo, visto que é indesejável que essa água faça parte do experimento. Já as paredes sobre as quais ficarão os trilhos foram niveladas horizontalmente. (a) (b) Figuras 39 Foto da bancada nivelada e detalhe da inclinação do topo da parede do protótipo (FONTE: Autor) 49

50 Paralelamente, foi realizada a montagem do simulador de chuva a ser utilizado nos experimentos, próximo à bancada: (a) (b) Figuras 40 Fotos do simulador de chuva (nas proximidades da bancada) (FONTE: Autor) Esta etapa foi até dia 07/06, aproximadamente. A quinta etapa iniciou-se em 10/06. Nela, fizemos as marcações dos furos das torneiras e tubulações nas paredes da bancada. Com as medidas indicadas na planta, foi utilizado um metro de bambu para localizar os a posição dos furos, tomando como referencial vertical o topo nivelado das paredes da bancada, e como referencial horizontal as paredes transversais dos protótipos. Marcamos, com auxílio de um giz de cêra vermelho, uma cruz, indicando os pontos centrais das seções transversais da tubulação, para que posteriormente possa ser feito ali o furo onde serão colocadas as torneiras e as tubulações. Na figura 41, podemos ver a foto de uma dessas marcações na parede externa da bancada. 50

51 Figura 41 Uma das marcações do furo na parede externa da bancada (FONTE: Autor) Após a realização das marcações, iniciamos a etapa de perfurar as paredes da bancada e instalar as tubulações de água. Essas atividades começaram no dia 22/07/2013. Primeiramente, foram serradas tubulações de diâmetros diferentes, com comprimentos distintos, de acordo com os valores indicados em projeto, utilizando serra de mão. Algumas dessas tubulações foram coladas com adesivo plástico para PVC a joelhos e luvas de redução, formando arranjos descritos nos desenhos do projeto. Logo após, a bancada foi perfurada em cada um dos pontos marcados, com auxílio de marreta e ponteira, para que pudessem ser instaladas as tubulações de drenagem, que foram posicionadas, em seguida. Na figura 42, podemos ver algumas das ferramentas e materiais utilizados na obra: serra, marreta, ponteiras, tubulações cortadas e arranjos feitos com essas tubulações. 51

52 Figura 42 Ferramentas e materiais utilizados nas instalações hidráulicas da bancada experimental (FONTE: Autor) A figura 43 mostra essas tubulações já posicionadas no interior de uma das divisões da bancada destinada ao uso do protótipo de pavimentos permeáveis. Figura 44 Tubulações já instaladas nos furos e no interior de uma das divisões da bancada (FONTE: Autor) O projeto de drenagem se encontra no anexo 3. 52

53 A seguir, foi feita simultaneamente a instalação das calhas e trilhos. As calhas, como vimos está representada nos desenhos de drenagem acima. Os trilhos se encontram representados nos desenhos do anexo 4. Os trilhos totalizam 22 metros e foram instalados nos dois lados da bancada. Foram 4 barras de 2 metros, mais 2 barras de 6 metros de cada lado da bancada, rosqueáveis entre si, afixadas com furadeira e parafusos. Essas barras estão afixadas nas paredes externas da bancada, por onde deslizará o simulador de chuva. A figura seguinte mostra os trilhos e calhas instalados na bancada. Figura 45 Bancada experimental com calhas e trilhos instalados (FONTE: Autor) As etapas de construção que serão descritas nos parágrafos seguintes não foram terminadas a tempo antes da conclusão dessa monografia. No final da bancada, será construída uma caixa de transição, que irá receber a água das calhas, e a levará para a caixa pluviométrica. Essas caixas estão representadas na figura a seguir: 53

54 Figura 46 Desenho da caixa pluviométrica e caixa de transição Não foi possível instalar a tempo essas caixas na bancada, antes da conclusão deste trabalho. Esses desenhos estão no anexo 5. As etapas posteriores são o preenchimento dos compartimentos dos protótipos com pavimentos permeáveis (além da cobertura verde), que estão representados nos desenhos dos anexos 6 e 7 e a instalação do simulador de chuva sobre os trilhos. Após essas etapas, será possível a realização dos ensaios que permitirão avaliar a qualidade e quantidade de água da chuva que passa através dos protótipos, permitindo a conclusão sobre a eficiência dessas técnicas compensatórias. Todos os serviços realizados e materiais utilizados estão listados no anexo 8. No anexo 9, consta um fluxograma das diversas etapas da obra. As etapas em azul, foram as realizadas até a conclusão deste trabalho. As etapas em vermelho referem-se às etapas que ainda serão realizadas. 54