ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE … · todos os agregados utilizados, com...

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE DOIS PAVIMENTOS PERMEÁVEIS DE CONCRETO EM FUNÇÃO DE CHUVAS EXTREMAS NO VALE DO TAQUARI/RS Marcelo Bortolini Mallmann Lajeado, junho de 2017

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Transcript of ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE … · todos os agregados utilizados, com...

  • CENTRO UNIVERSITRIO UNIVATES

    CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

    CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

    ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE

    DOIS PAVIMENTOS PERMEVEIS DE CONCRETO EM FUNO DE

    CHUVAS EXTREMAS NO VALE DO TAQUARI/RS

    Marcelo Bortolini Mallmann

    Lajeado, junho de 2017

  • Marcelo Bortolini Mallmann

    ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE

    DOIS PAVIMENTOS PERMEVEIS DE CONCRETO EM FUNO DE

    CHUVAS EXTREMAS NO VALE DO TAQUARI/RS

    Monografia apresentada na disciplina de Trabalho

    de Concluso de Curso Etapa II, na linha de

    formao especfica em Engenharia Civil, do

    Centro Universitrio UNIVATES, como parte da

    exigncia para a obteno do grau de Bacharel em

    Engenharia Civil.

    Orientador: Me. Ivandro Carlos Rosa

    Lajeado, junho de 2017

  • Marcelo Bortolini Mallmann

    ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL DE

    DOIS PAVIMENTOS PERMEVEIS DE CONCRETO EM FUNO DE

    CHUVAS EXTREMAS NO VALE DO TAQUARI/RS

    A Banca examinadora abaixo aprova o Trabalho apresentado na disciplina de

    trabalho de Concluso de Curso - Etapa II, na linha de formao especfica em

    Engenharia Civil, do Centro Universitrio UNIVATES, como parte da exigncia para

    a obteno do grau de Bacharel em Engenharia Civil.

    ______________________________________

    Prof. Me. Ivandro Carlos Rosa (orientador)

    Centro Universitrio UNIVATES

    ______________________________________

    Prof. Me. Mrlon Augusto Longhi (avaliador)

    Centro Universitrio UNIVATES

    ______________________________________

    Prof. Me. Carolina Becker P. Fransozi (avaliadora)

    Centro Universitrio UNIVATES

    Lajeado, junho de 2017

  • RESUMO

    O presente trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade da implantao de dois tipos de pavimentos permeveis de concreto levando em conta o custo de execuo, a qualidade dos materiais e a capacidade do escoamento da superfcie para uma chuva extrema no Vale do Taquari/RS. Foram realizados ensaios de laboratrio em todos os agregados utilizados, com posterior execuo de trs traos de concreto permevel. O que diferenciou os traos foram a utilizao de superplastificante e slica ativa, todos contendo relao cimento/agregado de 1:4,44 e gua/cimento 0,3. Foram feitas anlises nos corpos-de-prova e pavimentos executados de suas respectivas resistncias compresso, trao por compresso diametral e a trao na flexo, com o terceiro trao obtendo uma mdia de 24 a 35% maior que as resistncias dos outros. No pavimento de blocos de concreto com juntas alargadas foram feitos testes de compresso e ndice de absoro de gua. De acordo com a norma os testes de compresso obtiveram mdia dentro do estabelecido que 35 MPa, e o ndice de absoro tambm ficou conforme a norma, abaixo de 6%. O desenvolvimento dos dois experimentos ocorreu com a execuo de duas estruturas para suporte dos pavimentos e montagem dos mesmos dentro delas para a anlise do escoamento da superfcie em cada um dos pavimentos com inclinao de 5%, baseado em uma chuva extrema com tempo de retorno T=50 anos e durao t=20 minutos no Vale do Taquari/RS que resultou em uma precipitao de 131,11 mm/h. Os pavimentos foram montados com uma camada base de 10 cm de brita 1, e aps receberam camadas de assentamento quando necessrio e seus revestimentos (concreto permevel e blocos de concreto com juntas alargadas). A chuva extrema foi projetada atravs de um simulador de chuva construdo e monitorado por um hidrmetro. Os dois pavimentos permeveis analisados no apresentaram coeficiente de escoamento, ou seja, a chuva infiltrou atravs de suas estruturas sem ocorrer escoamento na superfcie. A execuo do pavimento de concreto permevel se mostrou 4,42% mais econmica que o outro e concluiu-se que vivel a implantao de pavimentos permeveis no Vale do Taquari/RS.

    Palavras-chaves: Pavimento permevel, concreto permevel, escoamento superficial.

  • AGRADECIMENTOS

    Agradeo de corao a todos aqueles que de alguma forma estiveram

    presentes ao longo deste trabalho.

    Em especial ao meu pai Mauro Luis Mallmann, minha me Maria Salete

    Bortolini Mallmann, meu irmo Maurcio Bortolini Mallmann, pois sem eles seria tudo

    muito mais difcil.

    A minha esposa Rebeca Zagonel, pois sem ela no haveriam foras o

    suficiente para a concluso.

    Ao meu professor orientador, Me. Ivandro Carlos Rosa, pelo apoio e

    motivao.

    Ao professor Dr. Guilherme Garcia de Oliveira por todo o suporte e ateno.

    A empresa Ferros Castro Ltda. e Ferramentas do Vale pela doao e

    emprstimo de alguns materiais utilizados neste trabalho.

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1 Arranjo tpico para estrutura do pavimento permevel ............................. 22

    Figura 2 Revestimento de peas de concreto com juntas alargadas ..................... 25

    Figura 3 Revestimento de peas de concreto com reas vazadas ........................ 25

    Figura 4 Comparao das peas de concreto ........................................................ 26

    Figura 5 Revestimento de peas pr-moldadas de concreto permevel ................ 27

    Figura 6 Revestimento de placas de concreto permevel ...................................... 27

    Figura 7 Revestimento de concreto permevel moldado in loco ............................ 28

    Figura 8 Concreto permevel e outro pouco permevel ........................................ 28

    Figura 9 Diferentes tipos de estruturas reservatrias dos pavimentos ................... 29

    Figura 10 Esquema dos tipos de pavimentos permeveis ..................................... 30

    Figura 11 Estrutura do pavimento permevel com infiltrao total ......................... 31

    Figura 12 Estrutura do pavimento permevel com infiltrao parcial ..................... 32

    Figura 13 Estrutura do pavimento permevel sem infiltrao................................. 32

    Figura 14 Estrutura permevel sem infiltrao de peas de concreto .................... 35

    Figura 15 Estrutura permevel sem infiltrao de concreto permevel .................. 35

    Figura 16 Modelos de assentamentos ................................................................... 41

    Figura 17 Tipos de formatos de blocos .................................................................. 42

    Figura 18 Exemplo para verificao da rea de percolao................................... 43

    Figura 19 Eventos do ciclo hidrolgico ................................................................... 46

  • Figura 20 Pavimentos simulados por Arajo et al. (2000) ...................................... 48

    Figura 21 Hidrograma I=108 mm/h (Tr=0,5 anos) situao inicial de uso ........... 50

    Figura 22 Hidrograma I=105 mm/h (Tr=0,5 ano) situao de uso (com

    colmatao) .......................................................................................... 51

    Figura 23 Seo transversal dos pavimentos permeveis ..................................... 52

    Figura 24 Sedimentos depositados na camada permevel porosa ........................ 52

    Figura 25 Estrutura base pronta recebida como doao ........................................ 55

    Figura 26 Estrutura que recebeu o pavimento permevel pronta ........................... 56

    Figura 27 Hidrmetro Unimag Itron 3/4 ............................................................... 58

    Figura 28 Simulador de chuva ................................................................................ 59

    Figura 29 Corpos de prova e pavimento de concreto permevel ........................... 72

    Figura 30 Verificao tato visual do concreto permevel ....................................... 73

    Figura 31 Cura do concreto permevel .................................................................. 74

    Figura 32 Obteno do peso seco e submerso do concreto permevel ................ 75

    Figura 33 Saturao e ensaio de compresso das peas de concreto .................. 77

    Figura 34 Determinao da rea de percolao dos blocos de concreto ............... 79

    Figura 35 Assentamento dos blocos de concreto ................................................... 79

    Figura 36 Teste de Resistncia compresso CP cilndrico ................................. 80

    Figura 37 Teste de resistncia trao por compresso diametral ....................... 82

    Figura 38 Esquemtico teste de trao na flexo .................................................. 83

    Figura 39 Teste de resistncia trao na flexo .................................................. 84

    Figura 40 Teste para a determinao do coeficiente de permeabilidade ............... 86

    Figura 41 Experimento dos pavimentos permeveis .............................................. 87

    Figura 42 Corpos-de-prova prismticos com ruptura dentro do tero mdio ......... 94

    Figura 43 Comparao do escoamento superficial dos blocos de concreto com

    juntas alargadas possuindo diferentes granulometrias do material de

    rejunte .................................................................................................. 98

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1 Composio do concreto permevel ....................................................... 40

    Tabela 2 Coeficientes da equao IDF .................................................................. 47

    Tabela 3 Resultados simulaes de chuva de Arajo et al. (2000) ........................ 49

    Tabela 4 Custo de implantao dos pavimentos de Arajo et al. (2000) ............... 49

    Tabela 5 Massa unitria compactada dos agregados ............................................ 60

    Tabela 6 Massa unitria solta dos agregados ........................................................ 61

    Tabela 7 Massas dos agregados ........................................................................... 61

    Tabela 8 Massas especficas e ndice de absoro dos agregados ...................... 62

    Tabela 9 Granulometria brita 1 ............................................................................... 63

    Tabela 10 Granulometria brita 0 ............................................................................. 63

    Tabela 11 ndice de forma dos agregados ............................................................. 64

    Tabela 12 Distribuio granulomtrica para agregados de rejuntamento .............. 65

    Tabela 13 Distribuio granulomtrica do material de rejuntamento sem lavagem.

    ............................................................................................................. 65

    Tabela 14 Distribuio granulomtrica do material de rejuntamento com lavagem

    ............................................................................................................ .66

    Tabela 15 Caractersticas do cimento utilizado ...................................................... 66

    Tabela 16 Traos utilizados no concreto permevel .............................................. 70

    Tabela 17 Consumos para execuo de pavimentao permevel para 1 m .... 88

  • Tabela 18 Consumos para execuo de pavimentao intertravada de blocos de

    concreto para 1 m ............................................................................ 88

    Tabela 19 Preos Medianos ................................................................................... 89

    Tabela 20 ndice de vazios e massa especfica aparente seca.............................. 90

    Tabela 21 ndice de absoro dos blocos de concreto intertravados ..................... 92

    Tabela 22 Resistncia compresso dos corpos de prova cilndricos .................. 92

    Tabela 23 Resistncia trao por compresso dos corpos de prova cilndricos . 93

    Tabela 24 Resistncia trao na flexo de corpos-de-prova prismticos ........... 95

    Tabela 25 Coeficiente de permeabilidade concreto permevel ........................... 95

    Tabela 26 Coeficiente de permeabilidade blocos de concreto com juntas

    alargadas ............................................................................................. 96

    Tabela 27 Coeficiente de escoamento na superfcie blocos de concreto com

    juntas alargadas com material rejunte sem lavagem ........................... 97

    Tabela 28 Coeficiente de escoamento na superfcie blocos de concreto com

    juntas alargadas com material rejunte com lavagem ........................... 97

    Tabela 29 Coeficiente de escoamento na superfcie concreto permevel .......... 97

    Tabela 30 Custo para execuo de pavimentao de concreto permevel ........... 99

    Tabela 31 Custo para execuo de pavimentao de blocos de concreto com junta

    alargada ............................................................................................... 99

  • LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    % Por cento

    ABCP Associao Brasileira de Cimento Portland

    ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

    cm Centmetros

    h Horas

    Kg Quilogramas

    kPa Quilopascal

    m Metros

    m Metro quadrado

    mm Milmetros

    MPa Megapascal

    NBR Norma Brasileira

    RS Rio Grande do Sul

    IDF Intensidade Durao Frequncia

    LATEC Laboratrio de Tecnologia da Construo

  • s Segundos

    SI Sistema Internacional de Unidades

    m Micrometro

    CP Corpo-de-prova

  • SUMRIO

    1 INTRODUO ....................................................................................................... 14

    1.1 Justificativa ........................................................................................................ 17

    1.2 Tema ................................................................................................................... 17

    1.2.1 Delimitao do tema....................................................................................... 18

    1.3 Problema ............................................................................................................ 18

    1.4 Questes de pesquisa ...................................................................................... 18

    1.5 Objetivos ............................................................................................................ 19

    1.5.1 Objetivo principal ........................................................................................... 19

    1.5.2 Objetivos especficos ..................................................................................... 19

    1.6 Estrutura do trabalho ........................................................................................ 20

    2 REFERENCIAL TERICO ..................................................................................... 21

    2.1 Pavimentos permeveis.................................................................................... 21

    2.1.1 Tipos de pavimentos permeveis de concreto ............................................ 24

    2.1.2 Sistemas de infiltrao .................................................................................. 29

    2.1.3 Camadas da estrutura do pavimento permevel ......................................... 33

    2.1.4 Vantagens e desvantagens dos pavimentos permeveis ........................... 36

    2.1.5 Breve Histrico dos pavimentos permeveis .............................................. 38

    2.2 Concreto permevel - caractersticas .............................................................. 39

    2.3 Blocos Intertravados de Concreto com juntas alargadas - caractersticas . 41

    2.4 Relao com o ciclo hidrolgico ..................................................................... 44

    2.5 Chuvas extremas ............................................................................................... 46

    2.6 Experimentos desenvolvidos com pavimentos permeveis ......................... 48

  • 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 53

    3.1 Introduo .......................................................................................................... 53

    3.2 Materiais ............................................................................................................. 54

    3.2.1 Estrutura construda para o experimento .................................................... 54

    3.2.2 Simulador de chuva ....................................................................................... 56

    3.2.3 Agregados ....................................................................................................... 59

    3.2.4 Aglomerantes ................................................................................................. 66

    3.2.5 Aditivos ........................................................................................................... 67

    3.2.6 Blocos de concreto ........................................................................................ 68

    3.3 Mtodos .............................................................................................................. 68

    3.3.1 Determinao das camadas bases das estruturas ..................................... 68

    3.3.2 Determinao da espessura do pavimento permevel ............................... 69

    3.3.3 Determinao do trao do concreto permevel .......................................... 70

    3.3.4 Execuo do concreto permevel ................................................................ 71

    3.3.5 Determinao do ndice de vazios do concreto permevel ........................ 74

    3.3.6 Resistncia compresso das peas de concreto ..................................... 75

    3.3.7 ndice de absoro das peas de concreto ................................................. 77

    3.3.8 Assentamento dos blocos de concreto ........................................................ 78

    3.3.9 Resistncia compresso de corpos de prova cilndricos ........................ 80

    3.3.10 Resistncia trao por compresso diametral ....................................... 81

    3.3.11 Resistncia trao na flexo do concreto permevel ............................ 83

    3.3.12 Coeficiente de permeabilidade dos pavimentos permeveis ................... 84

    3.3.13 Coeficiente de escoamento superficial dos pavimentos permeveis ..... 86

    3.3.14 Custo de implantao dos pavimentos permeveis ................................. 87

    4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS ........................................... 90

    4.1 Determinao do ndice de vazios ................................................................... 90

    4.2 Resistncias compresso das peas de concreto ...................................... 91

    4.3 ndices de absoro das peas de concreto .................................................. 91

    4.4 Resistncias compresso dos corpos de prova cilndricos ...................... 92

    4.5 Resistncia trao por compresso diametral ............................................ 93

    4.6 Resistncia trao na flexo do concreto permevel ................................. 94

    4.7 Coeficientes de permeabilidade dos pavimentos permeveis ...................... 95

  • 4.8 Coeficiente de escoamento superficial dos pavimentos permeveis .......... 96

    4.9 Custos de implantao dos pavimentos permeveis .................................... 99

    5 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................. 101

    REFERNCIAS ....................................................................................................... 103

    ANEXOS ................................................................................................................. 107

  • 14

    1 INTRODUO

    Dentre as aes humanas que geram maior impacto ambiental, destaca-se

    sem dvidas a urbanizao, que como consequncia gera a mudana de ocupao

    do uso do solo. Devido ao rpido crescimento da populao, as cidades foram se

    desenvolvendo e assim no apenas removendo a cobertura vegetal original e sim

    aumentando a impermeabilizao urbana com os tipos de pavimentos utilizados.

    Resultou, assim, inmeras perdas econmicas e sociais para toda a populao com

    o agravamento das cheias e outros danos como: danos em infraestrutura e nas

    habitaes, degradao do ambiente natural, desvalorizao do ambiente

    construdo, propagao de doenas de veiculao hdrica, empobrecimento da

    populao com perdas sucessivas, entre outras (MIGUEZ et al., 2016).

    Durante toda a histria da humanidade, a ligao com recursos hidrolgicos

    sempre possuiu uma profunda importncia, pois foi assim que os povos deixaram de

    ser nmades e adquiriram um vnculo nas regies prximas aos cursos dgua,

    assim desenvolvendo o processo de sedentarizaro e formando os povoados. A

    abundncia e disponibilidade da gua favorecia o suprimento para todas as

    necessidades e ainda um importante insumo para as atividades agrcolas,

    artesanais, de comunicao, comrcio, navegao e tambm a evacuao de

    dejetos (BAPTISTA et al., 2005).

    A ocupao inicial nas bacias hidrogrficas pelo homem era realizada com

    pouco planejamento, sempre visando o mnimo de custo e o mximo aproveitamento

    de seus usurios, no havendo preocupaes com futuros efeitos agravantes e com

    a preservao do meio ambiente. Com o passar dos tempos e o crescimento da

  • 15

    populao e a alta demanda por gua, aumentou-se a explorao e assim os

    recursos naturais acabaram se deteriorando. Havia uma maior preocupao com a

    quantificao dos impactos do que os efeitos que a explorao humana provocava

    na bacia, o que era visto apenas pela populao local foi se tornando cada vez

    maior e agora se encontra em escala global. Como resultado, projetos com mltiplas

    finalidades e sistemas hdricos possuem agora uma grande complexidade devido

    indisponibilidade dos recursos hdricos, grande impacto ambiental causado por

    cheias e pssima qualidade das guas (TUCCI, 2013).

    O correto planejamento de ocupao de uma bacia hidrogrfica de total

    importncia para uma sociedade com usos crescentes da gua e que se arrisca a

    ocupar espaos com riscos de inundaes. A tendncia atual engloba a

    sustentabilidade das edificaes e construes, a fim de ter o mximo de

    aproveitamento racional dos recursos e com o mnimo de dano ao ambiente, ou

    seja, o que a humanidade deveria ter feito desde o incio (TUCCI, 2013).

    Os sistemas de drenagem so necessrios nas reas urbanas desenvolvidas

    devido interao entre a atividade humana e o ciclo hidrolgico natural. Esta

    interao ocorre de duas principais formas: a captao de gua do ciclo hidrolgico

    natural para o abastecimento humano e reas com superfcies impermeveis que

    desviam a gua da chuva pelo elevado escoamento da superfcie para longe do seu

    local natural, assim interferindo no ciclo hidrolgico. Esses dois tipos de interao

    do origem a dois tipos de gua residuais. A primeira, gerada pela populao, pode

    conter materiais dissolvidos que podem aumentar a sua poluio. A segunda a

    unio de todas essas guas residuais juntamente com as pluviais, que no drenadas

    adequadamente geram danos com as inundaes e riscos para a sade por conter

    acmulo de poluentes e a alta proliferao de doenas (BUTLER, 2004).

    O resultado desta interao entre a atividade humana e o ciclo hidrolgico

    natural o adiantamento e o aumento do pico de uma cheia, tendo em vista que a

    diminuio de retenes superficiais e vegetao natural foram substitudas por

    superfcies impermeveis, gerando assim o aumento do volume de guas que tende

    a escoar mais rapidamente e no permitindo infiltrao da gua no solo (MIGUEZ et

    al., 2016).

  • 16

    No final do sculo passado foi iniciada uma abordagem para tratar o

    problema, inicialmente na Europa e na Amrica do Norte, inserindo novos

    dispositivos e tecnologias alternativas a fim de compensar e neutralizar os efeitos da

    urbanizao inconsciente sobre os processos hidrolgicos, para assim trazer

    benefcios populao gerando qualidade de vida e a preservao do meio

    ambiente. Os resultados podem ser obtidos atravs da unio de solues

    tecnolgicas que interrompam o elevado escoamento da superfcie e aumentem a

    infiltrao de guas pluviais e at mesmo o seu armazenamento temporrio

    (BAPTISTA et. al, 2005).

    No Brasil infelizmente a soluo desses problemas de drenagem urbana so

    simplesmente transferir as inundaes de um ponto para outro a jusante na bacia,

    atuando assim sobre o efeito e no a causa, contrariando a tendncia moderna de

    drenagem urbana, que atua na fonte da gerao do problema (ARAJO et al.,

    2000).

    Assim, para o assunto em questo, h inmeras alternativas a se adotar para

    que ocorra a remodelao do ambiente urbano e revitalizao do ciclo hidrolgico

    natural. Um tipo de dispositivo em especial a ser utilizado para agir na causa do

    problema analisado seria o pavimento permevel, que capaz de reduzir o volume

    de escoamento da superfcie e vazes de pico a nveis iguais ou at inferiores aos

    observados antes da impermeabilizao das superfcies urbanas. Tambm tem o

    papel de intervir na degradao da qualidade da gua para que no ocorra uma

    maior poluio e proliferaes de doenas contagiosas, retendo e armazenando

    sedimentos responsveis por estes fatores patolgicos (ARAJO et al., 2000).

  • 17

    1.1 Justificativa

    Tendo em vista a necessidade de cada vez mais ser explorado assuntos

    sustentveis que esto presentes no dia-a-dia, este tema de grande importncia,

    pois aprofundar as pesquisas e apresentar de um modo pertinente e simples foi o

    grande objetivo deste trabalho.

    A populao vive cercada de reformas e obras executadas sem a devida

    percia, onde o propsito no de atacar o problema na fonte e sim postergar para

    mais tarde acabar na mesma. Ou seja, grandes obras de infraestrutura e drenagem

    urbana que acabam descarregando o volume das guas no mesmo contexto de

    antes das obras, apenas ocultando os problemas, deixando de evitar com que

    ocorram os alagamentos, danos materiais e proliferao de doenas.

    Desde os primrdios este assunto no possua importncia alguma, o

    desenvolvimento das cidades ocorria sem planejamento algum. Porm, agora,

    qualquer instituio que possui o mnimo de bom senso, considera alternativas

    sustentveis em primeiro lugar antes de planejar e executar uma obra.

    A sociedade precisa adotar novas prticas construtivas, as quais no venham

    a interferir no meio ambiente e faam com que o ciclo hidrolgico natural no se

    altere. Desta forma o estudo apresentado neste trabalho, destaca a importncia dos

    pavimentos permeveis no desenvolvimento urbano a fim de reduzir

    significativamente o escoamento superficial das guas pluviais e, at mesmo,

    servindo como reservatrios para a reutilizao das guas para diversos fins.

    1.2 Tema

    Estudo experimental do escoamento superficial de dois pavimentos

    permeveis de concreto (pavimento de concreto permevel e pavimento de peas

    de concreto com junta alargada) em funo de chuvas extremas no Vale do Taquari

    - Rio Grande do Sul (RS).

  • 18

    1.2.1 Delimitao do tema

    Este trabalho limitado projeo de custos de implantao, vantagens e

    desvantagens, anlise da cobertura de dois pavimentos permeveis (pavimento de

    concreto permevel e pavimento de peas de concreto com junta alargada) para

    reas de estacionamento ou trfego leve quanto a seus respectivos escoamentos

    superficiais se tratando de chuvas extremas no Vale do Taquari/RS.

    1.3 Problema

    Em uma chuva extrema no Vale do Taquari, na cidade de Lajeado/RS, seria

    vivel a implantao de um pavimento de concreto permevel ou de um pavimento

    de peas de concreto com junta alargada para reas de estacionamento ou trfego

    leve? Atenderia ao escoamento superficial dos dados buscados em bibliografias,

    normas e pesquisas j existentes?

    1.4 Questes de pesquisa

    a) vivel a implantao de dois tipos de pavimentos permeveis (pavimento

    de concreto permevel e pavimento de peas de concreto com junta alargada) no

    Vale do Taquari, sob o ponto de vista de custos e a qualidade dos materiais locais?

    b) vivel a implantao de dois tipos de pavimentos permeveis (pavimento

    de concreto permevel e pavimento de peas de concreto com junta alargada) no

    Vale do Taquari, sob o ponto de vista de atender ao coeficiente de escoamento

    superficial da gua pluvial de uma chuva extrema projetada?

  • 19

    1.5 Objetivos

    1.5.1 Objetivo principal

    Este trabalho tem como objetivo principal avaliar a viabilidade da implantao

    de dois tipos de pavimentos permeveis de concreto (pavimento de concreto

    permevel e pavimento de peas de concreto com junta alargada), levando em

    conta o custo de execuo, a qualidade dos materiais e a capacidade do

    escoamento superficial para uma chuva extrema.

    1.5.2 Objetivos especficos

    O objetivo geral foi alcanado atravs do desenvolvimento dos objetivos

    especficos mencionados a seguir:

    a) verificar se a implantao de dois pavimentos permeveis de concreto

    (pavimento de concreto permevel e pavimento de peas de concreto com junta

    alargada) na cidade de Lajeado/RS, utilizando materiais locais, correspondem aos

    requisitos de permeabilidade solicitados pela NBR 16416/2015;

    b) verificar se a implantao de dois pavimentos permeveis de concreto

    (pavimento de concreto permevel e pavimento de peas de concreto com junta

    alargada) na cidade de Lajeado/RS, utilizando materiais locais, correspondem aos

    requisitos de resistncia solicitados pela NBR 16416/2015;

    c) verificar o escoamento superficial do pavimento de concreto permevel e

    do pavimento de peas de concreto com junta alargada, aplicando uma chuva

    extrema artificial em um experimento de 1 m (metro quadrado) fabricado.

  • 20

    1.6 Estrutura do trabalho

    O primeiro captulo composto pela introduo que apresenta o tema,

    posteriormente so apresentadas as delimitaes da pesquisa, os objetivos e

    justificativas.

    O segundo captulo apresenta a reviso bibliogrfica que engloba todos os

    fatores pertinentes que levaram ao desenvolvimento do principal assunto, tais como

    a funo dos pavimentos permeveis, as chuvas e equaes de Intensidade -

    Durao - Frequncia (IDF), os tipos de pavimentos permeveis e suas

    caractersticas, e por fim a relao do ciclo hidrolgico com os pavimentos

    permeveis.

    O terceiro captulo composto pela metodologia, assim apresentando como

    foi desenvolvido o experimento em estudo, os materiais utilizados, testes e ensaios

    realizados, quantificao dos materiais, espessuras das camadas e a parte

    oramentria.

    O quarto captulo contempla a apresentao e anlise dos resultados obtidos

    atravs do experimento e dos testes realizados.

    Por fim, no quinto captulo so apresentadas as consideraes finais,

    concluses e sugestes para futuros trabalhos nesta rea.

  • 21

    2 REFERENCIAL TERICO

    2.1 Pavimentos permeveis

    De acordo com a NBR 16416/2015, pavimento permevel no a mesma

    coisa que estrutura permevel. O pavimento consiste em uma camada que atende

    simultaneamente s solicitaes de esforos mecnicos e condies de rolamento,

    cuja estrutura permite a percolao e/ou acmulo temporrio de gua, diminuindo

    assim o escoamento superficial de guas pluviais sem causar dano a sua estrutura.

    Entretanto, a estrutura permevel a combinao das camadas de sub-base

    permevel, base permevel, camada de assentamento permevel (quando existir) e

    revestimento permevel (toda a estrutura dimensionada para suportar o

    carregamento do trfego, distribuir os esforos no subleito e permitir a percolao de

    gua).

    O pavimento permevel uma superfcie que permite a infiltrao das guas

    pluviais ou outro lquido, devido ser uma camada constituda por um material poroso

    ou por aberturas especficas que se formam na colocao do material que constitui o

    pavimento (por exemplo, os espaos entre as peas de concreto de pavimentao).

    As aplicaes mais comuns so para estacionamentos de estabelecimentos

    diversos, ptios e reas residenciais, estradas com baixo trfego e caladas (JHA et

    al., 2012).

    Butler (2004) relata que h algumas alternativas para a camada de superfcie

    do pavimento, podendo consistir de uma variedade de tipos de blocos ou ser de uma

  • 22

    camada de material poroso (concreto / asfalto). Os blocos podem ser permeveis

    permitindo que a gua se infiltre atravs deles por meio de poros do material. Ou

    impermeveis, porm dispostos de tal maneira, permitindo que a gua passe nas

    juntas formadas entre cada bloco preenchidas com pedriscos. Um arranjo tpico para

    estrutura do pavimento pode ser visto na Figura 1.

    Figura 1 Arranjo tpico para estrutura do pavimento permevel

    Fonte: Butler (2004, p. 467).

    As reas destinadas a sistemas virios e estacionamentos em regies

    urbanas atingem 30% da rea da bacia de drenagem. Assim, a utilizao dos

    pavimentos permeveis possui uma grande importncia para a diminuio do

    escoamento da superfcie e para a resoluo de problemas como as inundaes

    urbanas (ABCP, 2010).

    Conforme a ABCP (2010) estas medidas atuam sobre trs diferentes nveis

    como:

    a) pavimento com revestimento superficial permevel: reduz o escoamento

    superficial, retm temporariamente pequenos volumes na prpria superfcie e infiltra

    parte das guas pluviais;

    b) pavimento com a estrutura porosa: ocorre o armazenamento temporrio

    das guas pluviais, provocando o amortecimento das vazes de pico, alterao no

    desenvolvimento temporal dos hidrogramas e reduo dos volumes escoados;

  • 23

    c) pavimento com a estrutura porosa e dispositivo de infiltrao: onde ocorre o

    armazenamento temporrio das guas pluviais e a infiltrao de parte delas no solo,

    acarretando tambm no amortecimento das vazes de pico, alterao no

    desenvolvimento temporal dos hidrogramas e reduo dos volumes escoados.

    A cobertura do revestimento permevel do pavimento caracterizada por ter

    uma alta porosidade e elevada drenabilidade, dependendo de sua composio. Com

    tamanha capacidade de permitir a gua se infiltrar atravs de sua estrutura, a sua

    utilizao quando corretamente projetada e executada, pode influenciar

    significativamente nas vazes de pico que ocorrem durante grandes chuvas em

    determinados locais (BATEZINI, 2013).

    Aps o escoamento da superfcie, o processo de percolao inicia com a

    rpida infiltrao da precipitao no pavimento permevel com espessura de 5 a 10

    centmetros (cm). Em seguida passa por um filtro de agregado de 1,25 cm de

    dimetro e 2,5 cm de espessura, seguindo para um reservatrio de pedras mais

    profundo com agregados de 3,8 a 7,6 cm de dimetro. A capa do revestimento

    permevel serve para que a penetrao da gua ocorra ligeiramente e passe para o

    reservatrio e em alguns casos acaba por filtrar tambm. Encontra-se mais de um

    tipo de reservatrio, aqueles que possuem um conduto que logo destina a gua para

    o pluvial da rua, o reservatrio de pedras que acumula a gua e no permite a

    penetrao no solo com o auxlio de uma manta impermevel e o reservatrio de

    pedras que permite a absoro da gua pelo solo. Nos casos em que ocorre o

    acmulo de gua por meio de reservatrio de pedras a capacidade de

    armazenamento dos pavimentos porosos determinada pela espessura deste

    reservatrio subterrneo (ARAJO et al., 2000).

    Segundo Urbonas e Stahre (1993, apud ARAJO et al., 2000) os pavimentos

    permeveis possuem basicamente trs tipos:

    a) pavimento de concreto poroso;

    b) pavimento de asfalto poroso;

    c) pavimento de blocos de concreto vazados preenchidos com material

    granular (areia ou vegetao rasteira tipo grama).

  • 24

    Quando a estrutura da camada superior porosa, constituda de asfalto ou

    concreto, sua execuo muito similar aos pavimentos convencionais, porm ocorre

    a retirada dos materiais finos (areia) da mistura de todos os agregados. J para a

    correta execuo com blocos de concreto vazados, adicionada um filtro geotxtil

    abaixo da camada de assentamento para que a areia no passe para a camada de

    pedras com maior granulometria (ARAJO et al., 2000).

    2.1.1 Tipos de pavimentos permeveis de concreto

    Conforme a NBR 16416/2015 pode-se diferenciar os revestimentos de

    concreto permevel em basicamente cinco tipos, dos quais dois deles so

    constitudos por peas de concreto e o restante por concreto permevel aplicado em

    trs diferentes formas.

    Os dois pavimentos de blocos de peas de concreto so diferenciados pelo

    tipo de junta entre as peas e pela rea de percolao da gua (NBR 16416/2015).

    Nas peas de concreto com juntas alargadas (FIGURA 2) a percolao

    ocorre pelas juntas entre as peas de concreto. J no revestimento de peas de

    concreto com reas vazadas (FIGURA 3), a percolao ocorre nas reas vazadas

    que so preenchidas com pedriscos, ou seja, dois sistemas muito similares, porm o

    que muda o conforto ao transitar nas superfcies e a rea que permite a

    percolao de gua, como se verifica na Figura 4 (NBR 16416/2015).

  • 25

    Figura 2 Revestimento de peas de concreto com juntas alargadas

    Fonte: Do autor (2017).

    Figura 3 Revestimento de peas de concreto com reas vazadas

    Fonte: Do autor (2016).

  • 26

    Figura 4 Comparao das peas de concreto

    Fonte: Do autor (2017).

    Nos pavimentos de concreto permevel a diferena entre os trs tipos so

    que o primeiro composto por peas de concreto permevel (FIGURA 5), o segundo

    fabricado em placas (FIGURA 6) e o terceiro executado e moldado in loco, como

    pode-se ver na Figura 7, uma tpica execuo deste modelo. A percolao da gua

    dos trs tipos ocorre pela prpria camada de concreto. Os modelos so muito

    similares, so compostos pelo mesmo material, o que os diferencia so seus tipos

    de produo e execuo (NBR 16416/2015).

  • 27

    Figura 5 Revestimento de peas pr-moldadas de concreto permevel

    Fonte: Infraestrutura Urbana Pini (texto digital).

    Figura 6 Revestimento de placas de concreto permevel

    Fonte: ABCP (2013, p. 15).

  • 28

    Figura 7 Revestimento de concreto permevel moldado in loco

    Fonte: Ballock (2007, p. 9).

    Balbo (2009) descreve que um pavimento de concreto permevel (FIGURA 8)

    permite a entrada de gua na estrutura do prprio pavimento bem como nas demais

    camadas inferiores. So aconselhados desde que devidamente tratada drenagem

    local com base granular tambm permevel e com reservatrio de guas pluviais.

    Figura 8 Concreto permevel e outro pouco permevel

    Fonte: Holland (2005, p. 27).

  • 29

    2.1.2 Sistemas de infiltrao

    Segundo Rimbauld et al. (2002, apud VIRGILIIS, 2009), pavimentos

    permeveis tambm podem ser denominados de estruturas reservatrio devido as

    funes exercidas por toda a sua estrutura, constitudas de:

    a) funo mecnica, ligada diretamente a composio da estrutura que

    permite esforos derivados do fluxo de veculos;

    b) funo hidrulica, ligada diretamente capacidade de percolao e

    armazenamento temporrio (estruturas reservatrio) das guas, devido porosidade

    dos materiais e vazios que constituem a estrutura da camada, seguida pela

    drenagem a rede ou diversas utilidades, ou direcionada infiltrao no solo.

    Azzout et al. (1994, apud ACIOLI, 2005), definem em quatro os sistemas de

    funcionamento hidrulico dos pavimentos permeveis (FIGURA 9), os quais podem

    possuir revestimento permevel ou impermevel, funo de armazenamento ou

    infiltrao.

    Figura 9 Diferentes tipos de estruturas reservatrias dos pavimentos

    Fonte: Azzout et al. (1994, apud ACIOLI, 2005 p. 11).

  • 30

    Schueler (1987, apud ACIOLI, 2005), descreve que a estrutura dos

    pavimentos permeveis a ser adotada depende da capacidade de infiltrao do solo

    e se ser uma unidade de armazenamento de gua, assim definindo em trs

    categorias (FIGURA 10):

    a) sistema de infiltrao total (solo com boa capacidade): atravs de um

    reservatrio corretamente dimensionado para uma chuva de projeto, permite que

    toda a chuva precipitada se infiltre no solo tendo total controle da descarga de pico;

    b) sistema de infiltrao parcial (solo no possui boa qualidade): um sistema

    de drenagem com tubos coletores que auxiliam a retirada de uma parte da gua do

    reservatrio e outra parte infiltra no solo;

    c) sistema de infiltrao para controle da qualidade da gua: esta categoria

    armazena apenas o incio da precipitao, que possui maior concentrao de

    poluentes. Todo o fluxo restante coletado por drenos e direcionado ao coletor de

    gua pluvial.

    Figura 10 Esquema dos tipos de pavimentos permeveis

    Fonte: Schueler (1987, apud adaptado VIRGILIIS, 2009 p. 29).

  • 31

    Entretanto a NBR 16416/2015 estabelece trs sistemas estruturais diferentes

    de pavimentos permeveis em relao infiltrao, os quais dependem das

    caractersticas do solo ou de condicionantes de projeto:

    a) infiltrao total: similar categoria determinada por Schueler (1987), onde

    toda a gua precipitada infiltra no solo (FIGURA 11).

    Figura 11 Estrutura do pavimento permevel com infiltrao total

    Fonte: NBR 16416 (2015, p. 8).

    b) infiltrao parcial: ocorre em solos com menor capacidade de infiltrao da

    gua, e ento o sistema necessita o auxlio de drenos que retiram parte da gua

    armazenada devido saturao do solo (FIGURA 12).

  • 32

    Figura 12 Estrutura do pavimento permevel com infiltrao parcial

    Fonte: NBR 16416 (2015, p. 8).

    c) sem infiltrao: devido a preocupaes com contaminao do lenol

    fretico, ou opo de armazenamento no sistema para fins diversos, esta estrutura

    retm a gua precipitada e remove atravs de drenos, impedindo o contato e

    infiltrao no solo (FIGURA 13).

    Figura 13 Estrutura do pavimento permevel sem infiltrao

    Fonte: NBR 16416 (2015, p. 9).

  • 33

    2.1.3 Camadas da estrutura do pavimento permevel

    De acordo com a NBR 16416/2015 uma estrutura permevel possui as

    seguintes camadas:

    a) subleito

    Quando a estrutura possui um sistema de drenagem total, a gua percola por

    todas as camadas e infiltra no solo. Ento ela passa pela camada de subleito que

    seria a camada base de toda estrutura, a fundao do pavimento. Nos casos em que

    no ocorre a infiltrao no solo, tambm h a camada de subleito, porm apenas

    exercendo a funo de fundao do pavimento e no de uma camada permevel;

    b) manta impermevel (opcional)

    Presente nas estruturas permeveis que no pretendem ter infiltrao no

    subleito. Assim com a utilizao desta manta, a gua que passou pelas demais

    camadas fica retida nos reservatrios e no penetra na camada base;

    c) sistema de drenagem

    So estruturas localizadas logo acima da manta impermevel (ou de acordo

    com o projeto em diferentes regies) geralmente composta por canos furados, que

    so responsveis pela remoo da gua acumulada na estrutura do pavimento;

    d) base permevel

    Esta camada tem a funo de distribuir os esforos que sero aplicados ao

    pavimento sem que ocorra sua degradao. Pelo fato de ser uma camada composta

    por materiais de granulometria aberta que variam de 2,36 mm a 25 mm, permite a

    percolao da gua e serve tambm como reservatrio temporrio. Esta camada

    recebe o revestimento permevel ou a manta geotxtil acompanhada de material de

    assentamento e blocos de concreto;

  • 34

    e) sub-base permevel

    Esta camada utilizada quando h necessidade de reforo no subleito ou

    uma espcie de complemento base. composta por materiais de granulometria

    aberta que variam de 19 mm a 63 mm, permeveis, permitindo com que a gua

    infiltre na terra ou fique armazenada quando for utilizada a manta impermeabilizante;

    f) manta geotxtil (opcional)

    Esta manta geralmente usada entre a base permevel e a camada de

    assentamento de pavimento de peas de concreto com junta alargada, pois permite

    a passagem da gua e impede a migrao de partculas slidas para as camadas

    inferiores, impedindo o acmulo destes finos nas outras camadas e at mesmo

    causando o entupimento.

    g) camada de assentamento (aplicada apenas em pavimentos de peas

    de concreto)

    Esta camada se aplica apenas onde executado um pavimento com peas

    de concreto, pois atravs dela que ocorre a locao e nivelamento dos blocos.

    Material composto por diferentes granulometrias abertas que variam de 1,16 mm a

    9,5 mm;

    h) rejunte (aplicada apenas em pavimento de peas de concreto com

    junta alargada)

    Aplicado somente nos pavimentos de peas de concreto com junta alargada,

    para que ocorra a percolao da gua entre as peas para as demais camadas.

    Material similar camada de assentamento, composto por diferentes granulometrias

    abertas, que variam de 1,16 mm a 9,5 mm;

    i) pavimento ou revestimento permevel

    Consiste na ltima camada a ser executada na estrutura permevel. No caso

    de estruturas de concreto composta por concreto permevel ou blocos de

    concreto. Essa camada deve resistir s cargas estabelecidas pelos diversos usos,

    juntamente absorver (pequeno reservatrio) e permitir a percolao da gua,

  • 35

    reduzindo o escoamento da superfcie sem causar dano para as demais camadas da

    estrutura permevel. As espessuras do pavimento variam de 60 mm a 100 mm

    (dependendo a solicitao) e devem responder aos ndices de permeabilidade

    estipulados em norma.

    A seguir nas Figuras 14 e 15, possvel observar as camadas de uma

    estrutura permevel, citadas e definidas anteriormente.

    Figura 14 Estrutura permevel sem infiltrao de peas de concreto

    Fonte: ABCP (2013, modificado pelo autor, p. 9).

    Figura 15 Estrutura permevel sem infiltrao de concreto permevel

    Fonte: ABCP (2013, modificado pelo autor, p. 18).

  • 36

    2.1.4 Vantagens e desvantagens dos pavimentos permeveis

    Conforme o manual CRIA (1996, apud ACIOLI, 2005), as estruturas de

    infiltrao possuem certas vantagens em relao aos demais sistemas:

    a) o pavimento faz com que o volume total precipitado que entraria na rede de

    drenagem seja consideravelmente reduzido, assim evitando os riscos de inundaes

    nos sistemas a jusante;

    b) os sistemas de infiltrao podem ser utilizados em reas que no possuem

    rede de drenagem que absorva o escoamento, pois o sistema permite a gua

    percole e se infiltre no solo;

    c) quando este sistema utilizado, est sendo controlado o escoamento da

    superfcie na fonte, assim reduzindo impactos hidrolgicos da urbanizao;

    d) como a maior parte do escoamento no direcionado a rede de drenagem,

    no ocorre a sobrecarga da rede, assim evitando gastos com a sua ampliao;

    e) a gua percola pelo pavimento e infiltra no solo, assim aumentando a

    recarga do aqufero, porm deve-se observar a qualidade da gua ecoada para no

    comprometer a qualidade da gua subterrnea;

    f) normalmente possui construo e sistema de infiltrao simples e ligeiro;

    g) no geral os custos em toda a vida til podem ser inferiores que outros

    sistemas de drenagem e um retorno muito maior para a populao ou o morador que

    adquire uma estrutura permevel.

    Por outro lado, EPA (1999, apud ACIOLI, 2005) considera outras vantagens e

    desvantagens, que podem ser:

    a) quando a gua passa pelas camadas da estrutura do pavimento ocorre o

    tratamento da gua da chuva, removendo poluentes;

    b) a necessidade de canais de drenagem e meio-fio na via

    consideravelmente reduzida;

  • 37

    c) devido a no formao de poas dgua ocorre a diminuio de

    derrapagens e rudos, consecutivamente uma maior segurana e conforto ao utilizar

    a via;

    d) um sistema de drenagem que no necessita maiores reas, sendo

    utilizada apenas a rea de rodagem da via, assim tento total integrao estrutura

    do pavimento;

    e) desqualificao da mo de obra, contratantes e engenheiros em relao ao

    projeto, execuo e tecnologia em si;

    f) se no for corretamente executado e mantido, a permeabilidade do

    pavimento acaba por entupir;

    g) no caso do concreto permevel o risco de falha considervel, pois pode

    ocorrer erro na construo e assim a colmatao dos elementos que constituem o

    pavimento;

    h) ao permitir que ocorra a passagem e infiltrao da gua atravs do

    pavimento ao solo, o risco de contaminao do aqufero devido m qualidade da

    gua ou a presena de poluentes, muito alto.

    Conforme estudos e pesquisas realizados por Acioli (2005), a estrutura

    permevel um eficiente dispositivo de controle na fonte do escoamento da

    superfcie e em uma boa filtragem dos poluentes, com o seu desempenho

    comprovado em diversos locais. Porm deve-se tomar cuidado em regies onde o

    clima muito frio (entupimento e fissura ocasionado pela neve), regies ridas (alta

    temperatura), regies com altas taxas de eroso devido ao vento e assim um grande

    acmulo de sedimentos na superfcie. Seu uso pode ser restrito se no houver solos

    com boa taxa de infiltrao, trfego leve e boa qualidade da gua escoada.

  • 38

    2.1.5 Breve Histrico dos pavimentos permeveis

    Com a elevada urbanizao e a grande crescente da malha viria em todo o

    mundo, as reas impermeveis tornam-se cada vez maiores originando maiores

    frequncias e intensidades dos eventos de inundaes urbanas, ocorrendo assim a

    procura de tcnicas alternativas de drenagem para que a capacidade de infiltrao

    da gua escoada voltasse a ser como antes (SUZUKI et al., 2013).

    Relatos afirmam que o primeiro pavimento de concreto (no poroso) havia

    sido construdo na cidade de Grenoble, prxima aos Alpes franceses, no ano de

    1876, porm no h nenhum documento que comprove. Ento os Estados Unidos

    possui este marco, como primeiro pavimento de concreto construdo, uma avenida,

    no ano de 1891 na Main Street, em Bellafontaine, Ohio (BALBO, 2009).

    Segundo Suzuki et al. (2013), o pavimento permevel poroso teve sua

    primeira apario na Frana nos anos de 1945-1950. Porm, devido baixa

    qualidade dos materiais aplicados e da tecnologia existente na poca, os vazios do

    pavimento no permaneciam e assim o experimento no teve muito sucesso. Vinte

    anos mais tarde, no final dos anos 1970, alguns pases voltaram a ter interesse pelo

    pavimento poroso (Frana, Estados Unidos, Japo e Sucia). Dentre os principais

    motivos que levaram a utilizao das estruturas permeveis um deles foi que aps a

    guerra, a aumento populacional foi muito elevado, ainda mais unindo fatores como o

    aumento das superfcies impermeveis assim sobrecarregando os sistemas de

    drenagem inundando as cidades.

    Nos Estados Unidos foram criadas leis impondo maior infiltrao ou

    armazenamento temporrio (utilizado em diversos casos) da gua de escoamento

    da superfcie. Na Frana, em 1978, foi lanado um programa de pesquisas para

    explorar novas solues para a diminuio das inundaes. Assim o pavimento

    permevel teve grande destaque pois, alm de reduzir o escoamento serviria como

    reservatrio. No Japo e Sucia tambm desenvolveram muito bem esta rea, assim

    como os demais sempre em busca de alternativas para evitar danos maiores com as

    inundaes urbanas cada vez mais frequentes. Recentemente outros pases tm

    adotado esta tecnologia, pois vendo os grandes resultados e desempenho aplicado

  • 39

    nos pases pioneiros a adotar essa tcnica, comprova que realmente funcional

    (SUZUKI et al., 2013).

    Batezini (2013) destaca a importncia de realizar estudos mais detalhados no

    Brasil pois, considerando as vantagens ambientais e econmicas que os pavimentos

    permeveis proporcionam como revestimento de pavimentos, na atualidade

    brasileira pouco se desenvolveu, encontrando-se um nmero escasso de

    publicaes nesta rea.

    No cenrio nacional poucas empresas se aprimoram e destacam nesta rea,

    concentradas mais nas grandes cidades. No entanto, com a publicao da NBR

    16416/2015, que estabelece requisitos mnimos desde os materiais necessrios

    para a estrutura do pavimento, resistncias mnimas, modo de execuo e testes de

    permeabilidade para os pavimentos permeveis, espera-se uma mudana no

    cenrio.

    2.2 Concreto permevel - caractersticas

    A NBR 16416/2015 estabelece que revestimentos de concreto permevel

    para trfego de pedestres devem possuir uma espessura mnima de 60 mm e que a

    resistncia mecnica aos 28 dias seja maior ou igual a 1,0 MPa. J para trfego leve

    a espessura aumenta para 100 mm e resistncia mecnica caracterstica deve ser

    maior ou igual a 2,0 MPa.

    As principais caractersticas dos concretos permeveis so a elevada

    porosidade e boa drenabilidade, o que depende da sua composio. Possuindo essa

    capacidade de permitir que a gua percole atravs de sua estrutura porosa, somado

    a um correto projeto e adequada implantao, este pavimento pode influenciar

    diretamente na reduo das vazes de pico durante eventos extremos de chuvas

    (BATEZINI, 2013).

    Segundo Batezini (2013) o principal ligante hidrulico usado como

    aglomerante em concretos permeveis o cimento Portland. Mas existem outros

    materiais complementares que podem ser utilizados para aumentar as suas

  • 40

    propriedades mecnicas, tais como a cinza volante, escria granulada de alto forno

    moda e a slica ativa. Porm, deve-se ter muito cuidado quanto dosagem dos

    mesmos para que no ocorra total aglomerao dos materiais e agregados fechando

    os vazios do concreto permevel, pois este parmetro a principal caracterstica

    deste tipo de concreto.

    O coeficiente de permeabilidade do revestimento de concreto permevel

    recm construdo deve ser caracterizado por testes estabelecidos em norma, se

    mantendo em valores superiores a 0,001 m/s (NBR 16416/2015).

    Os agregados que compe o concreto permevel segundo Batezini (2013)

    devem pertencer granulometria na faixa de 9,5 a 6,3 mm para estabelecer um bom

    resultado nos testes de resistncia mecnica e permeabilidade.

    Tambm conforme Batezini (2013) o tipo de cimento empregado de deve ser

    o CP III 40 RS produzido pela Holcim Brasil S.A. que um ligante hidrulico

    derivado da moagem de clnquer Portland e adio de escria granulada de alto

    forno. As composies de agregados e materiais devem ser conforme as

    estabelecidas pela Tabela 1.

    Tabela 1 Composio do concreto permevel

    Materiais Unidades Valores

    Consumo de cimento (kg/m) 374

    Consumo de agregado (kg/m) 1.660

    Relao a/c em massa 0,3

    Relao cimento/agregado em massa 1:4,44

    Fonte: Batezini (2013, p. 67).

  • 41

    2.3 Blocos Intertravados de Concreto com juntas alargadas - caractersticas

    A NBR 16416/2015 estabelece que revestimentos de peas de concreto para

    trfego de pedestres devem possuir uma espessura mnima de 60 mm e resistncia

    mecnica aos 28 dias seja maior ou igual a 35,0 MPa. J para trfego leve a

    espessura aumenta para 80 mm e resistncia mecnica caracterstica se mantm a

    mesma.

    No assentamento dos blocos, o tipo de arranjo influencia na aparncia e no

    desempenho mecnico do pavimento. Porm em relao durabilidade do bloco e

    permeabilidade da estrutura, no existem dados referentes interferncia pela parte

    do tipo de arranjo. A Figura 16 mostra os principais tipos de arranjos existentes

    (HALLACK, 1999, apud MLLER, 2005).

    Figura 16 Modelos de assentamentos

    Fonte: Hallack (1998 apud MLLER, 2005, p. 25).

    Em comparao entre o assentamento dos blocos no tipo espinha-de-peixe

    e tipo fileira, conclui-se que o primeiro tipo possui resultados melhores quanto

    deformao permanente (HALLACK, 1999, apud MLLER, 2005).

  • 42

    Em quesitos de formato dos blocos, no existe consenso entre pesquisadores

    referente qual o melhor desenho do bloco. Porm muito importante que o bloco

    permita a combinao bidirecional no momento do assentamento, permitindo o

    encaixe de todas as peas. Na Figura 17 encontram-se alguns tipos de formatos de

    blocos (HALLACK, 1999, apud MLLER, 2005).

    Figura 17 Tipos de formatos de blocos

    Fonte: Hallack (1998 apud MLLER, 2005, p. 24).

    De acordo com a NBR 16416/2015 a rea de percolao das juntas ou reas

    vazadas entre as peas de concreto devem corresponder entre 7% e 15% em

    relao rea total do bloco. A rea de percolao se calcula pela seguinte equao

    (1):

    =(+)

    (1)

    = rea de percolao em milmetros (mm);

    = rea externa em milmetros (mm);

  • 43

    = rea interna em milmetros (mm);

    = rea do espaador em milmetros (mm);

    - A calcula-se somando o comprimento e a largura das peas incluindo a

    metade da espessura dos espaadores (e/2) em cada uma das direes;

    - A calcula-se considerando toda a largura e espessura (e) do espaador;

    Na Figura 18 pode-se observar um exemplo para a verificao da rea de

    percolao da junta alargada (NBR 16416/2015).

    Figura 18 Exemplo para verificao da rea de percolao

    Fonte: NBR 16416 (2015, p. 13).

    O coeficiente de permeabilidade do revestimento de peas de concreto recm

    construdo deve ser caracterizado por testes estabelecidos em norma, se mantendo

    em valores superiores a 0,001 m/s (NBR 16416/2015).

  • 44

    2.4 Relao com o ciclo hidrolgico

    Os sistemas de drenagem so necessrios nas reas urbanas desenvolvidas

    devido interao entre a atividade humana e o ciclo hidrolgico natural. Esta

    interao ocorre de duas principais formas: a captao de gua do ciclo hidrolgico

    natural para o abastecimento humano e reas com superfcies impermeveis que

    desviam a gua da chuva pelo elevado escoamento da superfcie para longe do seu

    local natural, assim interferindo no ciclo hidrolgico. Esses dois tipos de interao

    do origem a dois tipos de gua residuais, a primeira gerada pela populao pode

    conter materiais dissolvidos que podem aumentar a sua poluio e a segunda a

    unio de todas essas guas residuais juntamente com as pluviais que no drenadas

    adequadamente geram danos com as inundaes e riscos para a sade por conter

    acmulo de poluentes e a alta proliferao de doenas (BUTLER, 2004).

    O resultado desta interao entre a atividade humana e o ciclo hidrolgico

    natural o adiantamento e o aumento do pico de uma cheia, tendo em vista que a

    diminuio de retenes superficiais e vegetao natural foram substitudas por

    superfcies impermeveis, gerando assim o aumento do volume de guas que tende

    a escoar mais rapidamente e no permitindo infiltrao da gua no solo (MIGUEZ et

    al., 2016).

    O ciclo hidrolgico um fenmeno de circulao da gua entre a superfcie

    terrestre e a atmosfera que pode ser analisado de duas diferentes formas, de forma

    global ele visto como fechado, e de forma local um ciclo aberto. O que

    basicamente faz com que este ciclo ocorra a energia solar associada gravidade

    e ao movimento de rotao terrestre. E encontra-se no presente trabalho um dos

    fatores que fortemente influenciam na variabilidade das manifestaes do ciclo, que

    a grande modificao espacial das reas terrestres, solos e coberturas vegetais

    (TUCCI, 2013).

    Ainda de acordo com Tucci (2013), na superfcie terrestre encontra-se uma

    parcela do ciclo correspondente ao deslocamento e armazenamento de gua na

    cobertura terrestre, no solo, nas rochas e no oceano. J na atmosfera h a parcela

    do ciclo que envolve a circulao do ar, com a presena da gua nos trs estados

  • 45

    (slido, lquido, gasoso). Esses fenmenos ocorrem na troposfera (camada de 8 a

    16 km de espessura) com 90% da umidade atmosfrica. Tucci (2013) descreve o

    ciclo em sete principais eventos, os quais so:

    a) condensao do vapor de gua: na atmosfera ocorre a presena de

    microgotculas suspensas que adicionadas a partculas de gelo e poeira formam as

    nuvens ou nevoeiros;

    b) precipitao: a chuva (forma mais comum, mas tambm h a neve e o

    granizo) ocorre quando h a aglutinao e crescimento de microgotculas nas

    nuvens, tudo isso acompanhado de muita umidade e ncleos de condensao

    (poeira ou gelo), formando as gotas com massa suficiente para que ocorra a atrao

    pela gravidade;

    c) evaporao: a chuva em seu percurso de queda j sofre o processo de

    evaporao nas menores partculas;

    d) interceptao: em reas com cobertura vegetal a gua ou neve so

    retidas em caules e folhas, parte das mesmas tambm evapora ou podem ser

    precipitadas novamente pela ao dos ventos;

    e) infiltrao e escoamento superficial: medida que a gua atinge o solo

    ela se infiltra atravs dos vazios (tendo em vista que o solo um meio poroso) e

    percola para o lenol fretico, porm quando o solo comea a ficar saturado ou a

    gua se depara com superfcies impermeveis ocorre o escoamento da gua para

    regies mais baixas;

    f) transpirao: este processo se da atravs da flora que aproveita a

    umidade do solo e devolve para a atmosfera em formado de vapor de gua;

    g) escoamento de base: ocorre atravs da gua que percola para o lenol

    fretico, parte dela faz a recarga das guas subterrneas e outra faz a descarga nos

    rios e lagos;

    Estes eventos esto a toda hora acontecendo, sempre est ocorrendo a

    evaporao e transpirao por vegetais da gua, seja em superfcies terrestres ou

    rios, oceano e lagos. Onde ocorre a presena de geleiras, h pouca precipitao

  • 46

    ocorrendo ento h evaporao diretamente do gelo par a atmosfera. A seguir pode-

    se observar na Figura 19 um esquema dos diferentes eventos do ciclo hidrolgico

    (TUCCI, 2013).

    Figura 19 Eventos do ciclo hidrolgico

    Fonte: Tucci (2013, p.38).

    2.5 Chuvas extremas

    Sampaio (2011) afirma que a maioria dos problemas entre a engenharia e

    hidrologia esto relacionados grande intensidade ou volume das chuvas e da

    ausncia da mesma em longos perodos de estiagem, pois notvel devido a

    interveno humana, como estes eventos aparecem de formas extremas e

    descontroladas cada vez com mais frequncia.

    Atravs de equaes ou curvas IDF (intensidade, durao e frequncia) que

    so geradas com a coleta de dados das chuvas (volume precipitado ou intensidade,

    durao e frequncia, tempo de retorno) chuvas intensas so representadas. Estes

    dados so fundamentais para a determinao do escoamento da superfcie, porm a

    precariedade das instituies e rgos, muitas vezes ocasiona a falta ou at mesmo

    a inexistncias dos mesmos, dificultando a execuo do clculo eficiente das vazes

    de enchentes ou vazes mximas. E quando existem dados de medies, na

    maioria das vezes so dados de durao de 24 horas (chuvas de um dia), e no da

  • 47

    informao exata do tempo da precipitao, isso dificulta a aplicao e determinao

    da relao intensidade-durao-frequncia (SAMPAIO, 2011).

    A NBR 16416/2015 determina que para o dimensionamento do pavimento

    sejam adotadas equaes IDF, as quais se baseiam em valores de precipitaes em

    intervalos de tempo menores do que a durao total da chuva. Para o projeto deve-

    se adotar perodo de retorno da precipitao no inferior a dez anos e durao

    mnima da precipitao de uma hora.

    Segundo Villela e Mattos (1977, apud SAMPAIO, 2011) um modelo

    matemtico para determinar as chuvas de intensidades mximas pode ser

    representado pela equao analtica (2):

    I =a

    (t+c) (2)

    Onde I a intensidade resultante da precipitao (mm/h), T o tempo de

    recorrncia (em anos), t o tempo da chuva (em minutos), e os valores de a, b, c, d

    so os coeficientes determinados pela coleta de dados de cada estao

    pluviomtrica e analisados por Sampaio (2011).

    Como dados da equao IDF da regio do Vale do Taquari, localizada na

    bacia hidrogrfica Taquari Antas, RS, Sampaio (2011) descreve os valores conforme

    Tabela 2.

    Tabela 2 Coeficientes da equao IDF

    BH CD UF a b c d

    TAQUARI ANTAS

    G 040 RS 998,57 0,1331 8,97 0,7578

    Fonte: Sampaio (2011, modificado pelo autor, p. 111).

  • 48

    2.6 Experimentos desenvolvidos com pavimentos permeveis

    Ao longo dos ltimos anos inmeros trabalhos e discusses referentes a

    controles de cheias na fonte foram desenvolvidos, e entre eles pode-se destacar

    alguns dos quais foram relevantes.

    Arajo et al. (2000) comparou seis pavimentos em relao ao escoamento da

    superfcie utilizando ensaios de simulao de chuva (FIGURA 20): solo compactado

    com declividade de 1 a 3%; pavimento impermevel de concreto com declividade de

    4%; pavimento semi-permevel de pedras regulares de granito com juntas de areia;

    pavimento permevel de blocos de concreto intertravados com declividade de 2%;

    pavimento permevel de blocos de concreto com reas vazadas com declividade de

    2%; pavimento permevel de concreto poroso com declividade de 2%.

    Figura 20 Pavimentos simulados por Arajo et al. (2000)

    Fonte: Arajo et al. (2000, p. 25).

    Os pavimentos possuam 1 m destinados coleta da simulao de uma

    precipitao e uma calha coletora para receber o escoamento da superfcie. Apenas

    os pavimentos determinados como permeveis receberam uma camada de brita que

    serviria de reservatrio. A precipitao do experimento foi baseada em uma equao

    IDF do Posto Redeno, na cidade de Porto Alegre.

  • 49

    Aps as simulaes foi concludo que, para o pavimento impermevel

    praticamente toda a precipitao gera escoamento na superfcie, os pavimentos

    semi-permeveis apresentam escoamento superior ao pavimento de concreto

    poroso e aos blocos vazados, os quais praticamente no tiveram escoamento

    (TABELA 3). Tambm foram levantados os custos em relao implantao de

    cada pavimento, tendo os blocos de concreto intertravados com custo por rea mais

    barato e o concreto poroso com maior custo por rea, conforme exposto na Tabela

    4.

    Tabela 3 Resultados simulaes de chuva de Arajo et al. (2000)

    Solo Compactado

    Concreto Bloco de Concreto

    Paraleleppedo Concreto poroso

    Blocos Vazados

    Intensidade simulada (mm/h)

    112 110 116 110 120 110

    Chuva total (mm)

    18,66 18,33 19,33 18,33 20,00 18,33

    Coeficiente de escoamento

    0,66 0,95 0,78 0,60 0,005 0,03

    Fonte: Arajo et al. (2000, modificado pelo autor, p. 27).

    Tabela 4 Custo de implantao dos pavimentos de Arajo et al. (2000)

    Tipo de pavimento Custo unitrio (R$/m)

    Blocos de concreto 10,10

    Paraleleppedo 16,74

    Concreto impermevel 13,14

    Blocos vazados 18,22

    Concreto poroso 19,06

    Fonte: Arajo et al. (2000, p. 29).

    Da Silva (2006), realizou testes de simulao de chuva e avaliou quatro tipos

    de superfcies permeveis com rea de 1 m: superfcie com grama, solo exposto,

  • 50

    revestimento de blocos de concreto, revestimento com blocos de concreto com

    reas vazadas. Experimento parecido com o de Arajo et al. (2000), que por

    diferena dos valores de chuva precipitados e os coletados por uma calha

    estabeleceu a taxa de infiltrao na parcela e o escoamento da superfcie.

    Como resultado de seus experimentos obteve que o pavimento de blocos

    vazados foi a alternativa mais eficiente sendo menor at que a prpria condio

    natural do escoamento. Porm atentou pelo fato deste tipo de pavimento requerer

    constante manuteno peridica a fim de que no entre em estado de colmatao

    pelo uso, impedindo que a gua penetre pelas reas vazadas dos blocos. Podem-se

    comparar alguns resultados na situao inicial de uso (FIGURA 21) e depois com a

    colmatao do pavimento (FIGURA 22), verificando como expressiva a diferena

    das duas situaes.

    Figura 21 Hidrograma I=108 mm/h (Tr=0,5 anos) situao inicial de uso

    Fonte: Da Silva (2006, p. 149).

  • 51

    Figura 22 Hidrograma I=105 mm/h (Tr=0,5 ano) situao de uso (com

    colmatao)

    Fonte: Da Silva (2006, p. 151).

    Outro estudo experimental de Acioli (2005) comparou o processo por inteiro

    de projeto e execuo de uma rea de 264 m de estacionamento dividida ao meio

    por dois pavimentos permeveis, um composto por asfalto poroso de granulometria

    aberta e outra por blocos vazados intertravados de concreto (FIGURA 23). A autora

    submeteu os pavimentos a 22 eventos de precipitaes com diversos dispositivos de

    medies, e obteve uma mdia de 2,27% de escoamento na superfcie para os

    blocos vazados e 5,08% para o asfalto poroso. A diferena foi justificada pelo fato

    que o bloco possui reas vazadas maiores do que a do asfalto e na execuo do

    mesmo acabou por se depositar sedimentos (areia) dos blocos no pavimento poroso

    (FIGURA 24) o que requer ateno especial, pois pode comprometer totalmente o

    desempenho de toda a estrutura. Como resultados destaca tambm que a camada

    executada para servir como reservatrio da estrutura dos pavimentos no atingiu

  • 52

    nem 25% de sua capacidade, o que deve ser mais bem dimensionado para evitar

    custos desnecessrios.

    Figura 23 Seo transversal dos pavimentos permeveis

    Fonte: Acioli (2005, p. 40).

    Figura 24 Sedimentos depositados na camada permevel porosa

    Fonte: Acioli (2005, p. 102).

  • 53

    3 METODOLOGIA

    3.1 Introduo

    Neste estudo foi desenvolvido um experimento onde foi comparado o

    escoamento da superfcie de dois tipos de pavimentos permeveis de concreto sem

    infiltrao no solo (pavimento de concreto permevel e pavimento de peas de

    concreto com junta alargada), sujeitos a uma precipitao extrema na cidade de

    Lajeado RS, seguindo as especificaes estabelecidas pela NBR 16416/2015.

    Os pavimentos foram escolhidos de acordo com a NBR 16416/2015 visando

    apenas o desempenho de permeabilidade e escoamento na superfcie, descartando

    parmetros de resistncia mecnica para fins de projeto das camadas que compe a

    estrutura do pavimento permevel. Porm, foram efetuados testes de resistncia no

    Laboratrio de Tecnologia da Construo da UNIVATES (LATEC), nas duas

    superfcies permeveis, para estabelecer dados do experimento.

    Por tanto, foram executas as seguintes etapas para a concluso do

    experimento:

    a) determinao da altura das camadas dos pavimentos e testes dos

    materiais correspondendo ao estabelecido pela NBR 16416/2015;

    b) determinao da resistncia mecnica caracterstica (MPa) e coeficiente de

    permeabilidade dos dois revestimentos permeveis escolhidos de acordo com as

    normas NBR 12142/1991 para concreto permevel, NBR 9781/2013 para as peas

  • 54

    de concreto para pavimentao e NBR 16416/2015 para o coeficiente de

    permeabilidade para ambos os revestimentos;

    c) execuo da estrutura (chapas de metal com reforo de vergalhes de ao)

    que suportou as duas estruturas permeveis comparadas estabelecendo declividade

    de 5% nos pavimentos e impermeabilidade para a total coleta dos dados

    (precipitao escoada e infiltrada no pavimento);

    d) determinao da precipitao de projeto com base nos estudos de

    Sampaio (2011) apresentados na reviso bibliogrfica deste trabalho;

    e) desenvolvimento de um infiltrmetro, ou seja, um simulador de chuva

    artificial, para precipitar a chuva nos dois pavimentos permeveis, obtendo assim

    uma vazo constante em toda a rea do pavimento;

    f) montagem de todo o experimento e aplicao da chuva artificial, efetuando

    a coleta dos dados do escoamento superficial e aplicao do teste de

    permeabilidade dos pavimentos de acordo com a NBR 16416/2015;

    g) execuo de oramento baseado na metragem quadrada (m) para cada

    pavimento permevel analisado, a fim de estabelecer uma comparao de custo de

    implantao dos pavimentos juntamente com a utilizao do sistema nacional de

    pesquisa de custos e ndices da construo civil (SINAPI, 2017) e a Tabela de

    composio de preos para oramentos (TCPO, 2017);

    3.2 Materiais

    3.2.1 Estrutura construda para o experimento

    Para o desenvolvimento deste trabalho foi necessria a execuo de duas

    estruturas resistentes e impermeveis, com funo de suporte para a montagem dos

    dois pavimentos permeveis, e desenvolver os ensaios de escoamento na superfcie

    dos mesmos, coletando os dados de forma segura. Porm, para economia de custos

  • 55

    e aproveitamento de materiais, foram recebidos como doaes duas caixas

    metlicas j executadas com tamanhos internos de 87x107cm (chegando prximo a

    1 m) e 50 cm de altura, revestidas com chapa expandida (FIGURA 25).

    Figura 25 Estrutura base pronta recebida como doao

    Fonte: Do autor (2017).

    Para suportar a aplicao dos pavimentos permeveis a estrutura foi

    revestida com chapas de ao dobradas e vedadas para no ocorrer vazamentos, a

    fim de estabelecer impermeabilidade, maior leveza ao experimento, ajudar o suporte

    dos materiais a serem empregados nas camadas do pavimento e das respectivas

    coberturas permeveis. Para o reforo da estrutura foram soldados vergalhes de

    ao na bitola 20 mm em forma de malha espaados em 30 cm na parte de baixo e

    soldadas quatro barras em cada canto como pilares, encaixados em rodas

    articuladas, deixando o experimento a uma altura e 60 cm elevada do cho (FIGURA

    26). Para evitar ao mximo os vazamentos, foi adicionada uma lona revestindo o

  • 56

    experimento onde foram posteriormente assentados os materiais de camada de

    base e o pavimento permevel.

    Para coletar toda a precipitao, cada estrutura possui duas sadas para a

    captao da gua. Uma rente superfcie do pavimento a fim de captar o

    escoamento, constituda de uma calha na altura do revestimento permevel que

    destina a gua a um reservatrio. A outra sada um dreno na parte inferior onde a

    gua que penetra no experimento drenada para outro reservatrio (FIGURA 26).

    Figura 26 Estrutura que recebeu o pavimento permevel pronta

    Fonte: Do autor (2017).

    3.2.2 Simulador de chuva

    A chuva a ser precipitada sobre os pavimentos foi obtida atravs do trabalho

    de pesquisa de Sampaio (2011), que utiliza a equao IDF (3) para obter resultados

    de chuvas intensas.

    I =a

    (t+c) (3)

  • 57

    Onde I a intensidade resultante da precipitao (mm/h), T o tempo de

    recorrncia (em anos), t o tempo da chuva (em minutos), e os valores de a, b, c, d

    so os coeficientes determinados pela coleta de dados de cada estao

    pluviomtrica e analisados por Sampaio (2011).

    Obtendo ento uma intensidade de 131,11 mm/h para uma chuva de durao

    t=20 minutos e um tempo de recorrncia T=50 anos.

    I =998,57 . 500,1331

    (20+8,97)0,7578= 131,11 mm/h (4)

    O tempo de durao da chuva t=20 minutos foi escolhido por ser considerado

    o perodo de uma chuva de longa durao e tambm devido a no ser um tempo

    muito extenso para o experimento ficar sob observao durante a execuo do

    teste. J o tempo de recorrncia T=50 anos foi escolhido por ser um tempo

    determinante para diversos tipos de projetos dentro da engenharia.

    Como a chuva adotada para os testes de escoamento na superfcie se

    referem a uma durao de 20 minutos, logo 131,11 mm/h divididos por trs,

    resultando em 43,70 mm a cada 20 minutos que se refere tera parte de uma hora.

    Sabendo que 1 m contm 1000 litros de gua e a precipitao do teste possui uma

    lmina de gua de 43,70 mm precipitados ao longo de 20 minutos, o volume

    resultante de 0,0437 m ou 43,7 litros para 1 m de pavimento.

    Pelo fato dos experimentos no possurem exatamente 1 m, foi feita uma

    breve converso, levando em conta a mesma lmina de gua, para ento 0,87 m x

    1,07 m x 0,0437 m, resultando assim em 0,04068 m ou 40,68 litros de gua.

    Adotou-se para os testes um arredondamento para 42 litros de gua precipitados

    sobre os pavimentos em 20 minutos.

    O simulador de chuva foi desenvolvido a fim de produzir uma precipitao

    uniforme de 42 litros em uma rea de um 0,93 m do experimento e atingir a

    intensidade requerida no dimensionamento da chuva de projeto (mm/h). Foi tomado

    como base um modelo de simulador dimensionado por Da Silva (2006), utilizando

    um hidrmetro Unimag Itron 3/4 (FIGURA 27) para a medio do volume de gua

    projetado sobre a superfcie, a qual sai direto da rede de gua. Mangueiras de

  • 58

    silicone transparentes foram utilizadas para a ligao de seis joelhos internos de

    plstico 3/8, cinco conexes internas tipo TE de plstico 3/8, um conector de

    linha com registro e seis crivos (bicos) de regador Metasul.

    Figura 27 Hidrmetro Unimag Itron 3/4

    Fonte: Do autor (2017).

    Todos esses itens foram conectados e fixados a uma estrutura de ferro a qual

    permite projetar a gua no experimento a uma altura de aproximadamente 1 m da

    superfcie, servindo para os dois pavimentos em estudo (FIGURA 28). Antes dos

    testes foram feitas conferncias das vazes a fim de estabelecer o quanto de

    abertura no registro necessrio para atingir a vazo de 2,1 litros por minuto. As

    conferncias foram feitas da seguinte forma:

    a) o registro aberto para que haja a vazo e preenchimento de todos os

    vazios do simulador por gua (ateno para que seja feito fora da

    superfcie do pavimento a ser testado);

    b) o hidrmetro zerado, todas as suas indicaes devem estar

    posicionadas no zero, e atentar para o simulador permanecer completo

    por gua;

  • 59

    c) o registro aberto novamente na posio calibrada para que ocorra a

    vazo de 2,1 litros por minuto e juntamente cronometra-se o tempo para a

    conferncia (esta etapa deve ser feita em um local que permita a coleta da

    gua precipitada para a conferncia exata, um exemplo colocar uma

    lona sobre o experimento e coletar o escoamento na calha);

    d) aps chegada correta regulagem inicia-se o teste sobre o experimento

    com o acionamento do registro na abertura regulada, tomando conta da

    vazo descrita no hidrmetro e do tempo da precipitao no cronmetro

    para a devida conferncia.

    Figura 28 Simulador de chuva

    Fonte: Do autor (2017).

    3.2.3 Agregados

    Os agregados utilizados foram a brita 1, brita 0 e p de brita (pedrisco), todos

    eles do tipo basalto. A brita 1 foi adquirida pelo LATEC da empresa Simonaggio &

  • 60

    Cia Ltda de Garibaldi/RS. J a brita 0 e o p de brita foram adquiridos da empresa

    Kappes Comercio de Areia e Brita de Lajeado/RS, a qual adquiri seus materiais da

    regio de Para/RS.

    Como a quantidade de agregados utilizados significativamente grande, no

    haviam peneiras desse porte para a reteno os finos e do p no laboratrio. Ento

    todo o material foi lavado com o auxlio de uma betoneira e ensacado em sacos de

    rfia a fim de retirar a maior quantidade de finos. Posteriormente ocorreu a execuo

    dos testes nos mesmos.

    Executaram-se os seguintes testes nos agregados:

    a) massa unitria compactada conforme a ABNT NBR NM 45/2006;

    Iniciou-se o ensaio registrando a massa de um recipiente cilndrico de

    dimenses de 15x30 cm, que possui massa igual a 5,368 Kg. Posteriormente o

    recipiente foi completado em 3 camadas iguais, e aps o enchimento de cada uma

    foi executado a compactao do agregado mediante a 25 golpes com a haste de

    adensamento. Aps o trmino do enchimento e compactao foi registrada a massa

    do recipiente mais a do agregado. Foram realizados dois ensaios de cada agregado

    e feita a mdia deles, na Tabela 5 encontra-se os resultados que so obtidos da

    diviso da massa do agregado obtida pelo volume do recipiente.

    Tabela 5 Massa unitria compactada dos agregados

    Agregado Massa unitria compactada (Kg/m)

    Brita 0 1.291,594

    Brita 1 1.440,157

    Fonte: Do autor (2017).

    b) massa unitria solta conforme a ABNT NBR NM 45/2006;

    Iniciou-se o ensaio registrando a massa de um recipiente quadrado de

    dimenses de 31,5x31,5x15 cm, que possui massa igual a 3,211 Kg. Posteriormente

    o recipiente foi completado com os agregados utilizando uma concha, sempre

    despejando de uma altura padro e de mesma intensidade. Aps o trmino do

  • 61

    enchimento foi registrada a massa do recipiente mais a do agregado. Foram

    realizados dois ensaios de cada agregado e feita a mdia deles, na Tabela 6

    encontra-se os resultados que so obtidos da diviso da massa do agregado obtida

    pelo volume do recipiente.

    Tabela 6 Massa unitria solta dos agregados

    Agregado Massa unitria solta (Kg/m)

    Brita 0 1.245,054

    Brita 1 1.429,374

    Fonte: Do autor (2017).

    c) massa especfica, massa especfica aparente e ndice de absoro,

    conforme a ABNT NBR NM 53/2009;

    Foram coletadas amostras dentro de recipientes dos dois agregados e

    submergidos em gua durante 24 horas. Aps esse perodo o material foi envolvido

    em panos para a absoro de gua aparente e pesados (ms agregado saturado).

    Logo aps os agregados foram colocados em um cesto de arame os quais foram

    submersos em gua e pesados (ma massa em gua). E, por final, os agregados

    forma colocados em estufa para aps a secagem, pesar a amostra (m massa

    seca). Na Tabela 7 encontram-se os seguintes resultados:

    Tabela 7 Massas dos agregados

    Agregado ms (g) ma (g) m (g)

    Brita 0 781,3 475,4 760,6

    Brita 1 1464,8 902,7 1421,4

    Fonte: Do autor (2017).

    Para calcular a massa especfica do agregado seco (d) foi utilizada a seguinte

    equao:

    d =m

    (5)

  • 62

    Para calcular a massa especfica do agregado na condio saturado

    superfcie seca (ds) foi utilizada a seguinte equao:

    ds =ms

    (6)

    Para calcular a massa especfica aparente do agregado (da) foi utilizada a

    seguinte equao:

    da =m

    (7)

    Para calcular absoro (A) do agregado, foi utilizada a seguinte equao:

    A =msm

    (8)

    Na Tabela 8 encontram-se os resultados para cada agregado:

    Tabela 8 Massas especficas e ndice de absoro dos agregados

    Agregado d (g/cm) ds (g/cm) da (g/cm) A (%)

    Brita 0 2,666 2,554 2,486 2,721

    Brita 1 2,740 2,605 2,528 3,053

    Fonte: Do autor (2017).

    d) granulometria, conforme a ABNT NBR 7211/2009 e ABNT NBR NM

    248/2003;

    Foram coletadas amostras dos dois agregados suficientes para executar duas

    vezes os testes em cada um deles. O material foi secado em estufa para evitar a

    segregao de pequenas partculas e tornar o peneiramento eficaz. Aps foram

    separadas as peneiras das bitolas de 4,75 mm, 6,3 mm, 9,5 mm, 12,5 mm,

    19 mm, 25 mm. E ento para o peneiramento mecnico em mquina, foram

    adicionados as quantias de 1 kg e 1,5 kg em processos separados para cada

    agregado.

  • 63

    Como resultados da granulometria para a brita 1 e brita 0 encontra-se abaixo

    as mdias dos testes na Tabela 9 e Tabela 10:

    Tabela 9 Granulometria brita 1

    BRITA 1

    Peneira (mm) % de Material Limite inf. (%) % Acumulada Limite sup. (%)

    25 0 0 0 5

    19 2,63 2 2,63 15

    12,5 65,82 40 68,44 65

    9,5 20,56 80 89,01 100

    6,3 10,76 92 99,76 100

    4,75 0,24 95 100 100

    TOTAL 100

    Fonte: Do autor (2017).

    Tabela 10 Granulometria brita 0

    BRITA 0

    Peneira (mm) % de Material Limite inf. (%) % Acumulada Limite sup. (%)

    25 0 0 0 5

    19 0,83 2 0,83 15

    12,5 5,52 40 6,34 65

    9,5 63,84 80 70,19 100

    6,3 22,59 92 92,78 100

    4,75 7,22 95 100 100

    TOTAL 100

    Fonte: Do autor (2017).

  • 64

    e) ndice de forma, conforme a ABNT NBR 7809/2008;

    Foram coletados 5kg de cada agregado e peneirados nas peneiras de bitola

    9,5 mm, 12,5 mm, 19 mm, 25 mm. Todo o material passante na peneira 9,5

    mm foi desconsiderado para o teste. Aps isso o material foi quarteado para a

    diviso das propores e ento foi efetuada a medio de 200 amostras de cada

    agregado com um paqumetro das medidas de comprimento c (maior dimenso

    possvel a ser medida em qualquer direo do gro) e espessura e (menor

    distncia entre planos paralelos entre si em qualquer direo do gro).

    O resultado do ndice de forma obtido atravs da mdia das relaes entre

    o comprimento e espessura (c/e) de todas as medies (TABELA 11), no podendo

    ser maior que 3, o que determinaria um agregado fora dos padres para o uso.

    Tabela 11 ndice de forma dos agregados

    Agregado N de gros Mdia c/e Limite

    Brita 0 200 2,86 3

    Brita 1 200 2,07 3

    Fonte: Do autor (2017).

    f) granulometria para o p de brita (pedrisco), conforme solicitado pela

    NBR 16416/2015;

    O material de rejuntamento foi adquirido na mesma empresa da brita 0. Para

    o uso do material como rejuntamento em condies reais, ou seja, como usado na

    pratica nas obras da regio, o material foi usado primeiramente sem a lavagem para

    retirada dos finos. E aps a coleta dos resultados o material foi