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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO INTERTRAVADO
PERMEÁVEL – ESTUDO DE CASO DE ESTACIONAMENTO COMERCIAL
GABRIEL LONDYNSKI VAKS
2018
i
MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO INTERTRAVADO
PERMEÁVEL – ESTUDO DE CASO DE ESTACIONAMENTO COMERCIAL
GABRIEL LONDYNSKI VAKS
Projeto de Graduação apresentado ao curso
de Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro,
como parte dos requisitos necessários à
obtenção do título de Engenheiro.
Profa. Sandra Oda
Profa. Aline Pires Veról
RIO DE JANEIRO
Setembro de 2018
iii
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
Setembro de 2018
Vaks, Gabriel Londynski
Métodos de dimensionamento de pavimentos intertravados
e sua relação com o sistema predial de águas pluviais/
Gabriel Londynski Vaks – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola
Politécnica, 2018.
xiv, 89 p.:il.; 29,7 cm.
Orientadores: Sandra Oda e Aline Pires Veról
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2018.
Referências Bibliográficas: p. 84 - 89
1. Pavimento Intertravado Permeável 2. Dimensionamento
de Pavimentos
I. Oda, Sandra et al; II. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Título
iv
AGRADECIMENTOS
À minha família, pelo seu apoio e amor incondicional por toda minha vida,
principalmente durante desta trajetória acadêmica que por hora chega ao fim. Meus pais,
Eduardo e Silvia, e meu irmão, Luca, sou eternamente grato, sempre.
À minhas orientadoras profas Aline Veról e Sandra Oda, exemplos de profissionais que
levarei comigo ao longo de minha carreira. Sem nossas reuniões, suas riquíssimas
sugestões e seu tempo dedicado, este trabalho não teria sido possível.
Aos profs Giovani Ávila e Osvaldo Rezende, por se disponibilizarem e terem aceito
participar da banca examinadora.
À filial do Rio de Janeiro da Falcão Bauer, por ceder seu laboratório para a realização
de ensaios imprescindíveis a este trabalho. Em especial ao Diogo Massi, por abrir esta
porta, e ao Sidney Guttemberg, quem me acompanhou durante os ensaios e foi um
verdadeiro professor.
À empresa na qual trabalhei e tomei como tema deste trabalho, que me proporcionou
um crescimento profissional imensurável.
Aos meus amigos e colegas de curso, que dividiram os momentos bons e os nem tanto
desta trajetória. Não tenho dúvida que chegar até aqui teria sido impossível sem vocês.
Do básico para a vida.
Enfim, apenas gratidão e a sensação de dever cumprido. Espero num futuro próximo
poder contribuir com os conhecimentos adquiridos para retribuir à sociedade pelos anos
cursados em uma instituição federal.
v
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE PAVIMENTO INTERTRAVADO
PERMEÁVEL – ESTUDO DE CASO DE ESTACIONAMENTO COMERCIAL
Gabriel Londynski Vaks
Setembro de 2018
Orientadora: Sandra Oda
Coorientadora: Aline Pires Veról
O sistema de pavimentos intertravados como é conhecido hoje surgiu na década de
1940, e tem cada vez mais se popularizado no Brasil, nos mais diversos segmentos.
Quando considerado um pavimento permeável, esta tecnologia abriga, portanto,
importantes soluções de drenagem urbana, e mesmo quando se trata de projetos em
áreas privadas, relativamente pequenas, este necessita estar em comum acordo com as
leis e normas vigentes. Este trabalho tem como objetivo estudar alguns dos métodos de
dimensionamento existentes para este tipo de pavimento e então aplicar estes
conhecimentos para elaboração de projeto de drenagem e pavimentação, como forma de
análise do estudo prático utilizado. A construtora A está aplicando a tecnologia de
pavimento intertravado permeável em seu empreendimento sem o auxílio de projetos
específicos de pavimentação e drenagem. Pretende-se realizar os projetos em questão
como solução fundamentada e compará-los com o que está sendo executado em campo.
Dessa forma, espera-se avaliar os devidos procedimentos que deveriam ser adotados por
empreiteiras e construtoras de forma que seja possível identificar possíveis desvios de
execução e o não atendimento aos requisitos mínimos definidos por norma, assim como
potenciais superestimativas e gastos excessivos de recursos.
Palavras-chave: Pavimento Intertravado Permeável; Dimensionamento de Pavimento;
vi
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial
fulfillment of the requirements for the degree of Engineer.
PERMEABLE INTERLOCKING CONCRETE PAVEMENT DESIGN METHODS –
STUDY CASE OF A COMMERCIAL PARKING LOT
Gabriel Londysnki Vaks
September 2018
Adviser: Sandra Oda
Co-adviser: Aline Pires Veról
The interlocking concrete pavement technology, as known nowadays, was created
during the 1940´s and has become very popular in Brazil. This technology holds
important urban drainage solutions when taken as a permeable pavement. Even when it
is applied at private minor projects, it needs to be in accordance with the current laws
and norms. This work intends to study some of the existing design methods for this kind
of pavement and use the acquired knowledge to develop an interlocking pavement
project, as a method of comparison and analysis of the practical study. The construction
company A is utilizing the permeable interlocking concrete pavement technology in its
latest development without the aid of specific pavement and drainage projects. This
work aims to develop the specified projects in order to study the involved theories and
techniques and to compare both procedures. This way, it expects to avaliate the
necessary procedures that should be adopted by construction companies so it is possible
to identify possible deviations within construction methods and minimal requirements
defined by local and international norms, as well as identifying over estimations and
excessive and unnecessary expenses.
Key Words: Permeable Interlocking Concrete Pavement; Pavement Design;
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Municípios atingidos por desastres pluviais (UOL Notícias, 2014) ................ 2
Figura 2 - Evolução da impermeabilização nos solos e seus efeitos no ciclo hidrológico
(Adaptado de RUBY, OEHHA, 2006) ..................................................................... 2
Figura 3 - Detalhe para o pavimento presente no projeto de paisagismo ......................... 7
Figura 4 - Estrada romana no Reino Unido (ROMANOBRITAIN.ORG) ....................... 8
Figura 5 - Seção tipo de um pavimento intertravado (MARCHIONI & SILVA, 2011) 10
Figura 6 - Formatos típicos das peças com intertravamento horizontal (CRUZ, 2003) . 11
Figura 7 - Blocos vazados da pavibloco (PAVIBLOCO) .............................................. 12
Figura 8 - Exemplo para cálculo de percolação com peça de junta alargada (ABNT NBR
16416, 2015) ........................................................................................................... 13
Figura 9 - Configurações de Assentamentos de PPC (CRUZ, 2003) ............................. 14
Figura 10 - Espessura adequada para a camada de assentamento (MASCHIO, 2015) .. 16
Figura 11 - Sistemas de infiltração de pavimentos permeáveis (MARCHIONI, 2011) . 25
Figura 12 - Esquema de ensaio de duplo anel (ZUQUETTE E PALMA, 2006) ........... 27
Figura 13 - Seção de reservatório com declividade (adaptado de ACIOLI, 2005) ........ 31
Figura 14 - Fator de equivalência para veículos de eixos simples (Adaptado de DNIT,
2006) ....................................................................................................................... 35
Figura 15 - Espessura necessária de sub-base (SIURB, 2004) ....................................... 37
Figura 16 - Espessura necessária de base em concreto rolado ou solo-cimento (SIURB,
2004) ....................................................................................................................... 37
Figura 17 - Curva para dimensionamento com base de agregados (ICPI, 2004) ........... 40
viii
Figura 18 - Espessuras mínimas para dimensionamento de pavimentos permeáveis com
sistemas de infiltração total e parcial (Adaptado de INTERPAVE, 2008) ............ 42
Figura 19 - Espessuras mínimas para dimensionamento de pavimentos permeáveis com
sistemas de infiltração de detenção (Adaptado de INTERPAVE, 2008) ............. 43
Figura 20 - Fluxo de dimensionamento empírico para tráfego leve e pedestres
(Adaptado de COOK et al, 1996) ........................................................................... 45
Figura 21 - Fluxo de dimensionamento para tráfego leve poucos veículos pesados
(Adaptado de Cook et al, 1996).............................................................................. 46
Figura 22 - Planta baixa do empreendimento a ser dimensionado ................................. 48
Figura 23 - Teste de infiltração realizado no local de projeto com infiltrômetro de duplo
anel (Foto do Autor, 2018) ..................................................................................... 49
Figura 24 - Gráfico com o resultado do ensaio de infiltração ........................................ 51
Figura 25 - Solo regularizado ainda não trabalhado 24 horas após o fim das chuvas
apresentando água acumulada (Foto do autor, 2018) ............................................. 52
Figura 26 – Coordenadas e resultados no Plúvio 2.1 (GPRH, 2018) ............................. 53
Figura 27 - Corpo de prova sendo compactado em Proctor Normal (Foto do Autor,
2018) ....................................................................................................................... 57
Figura 28 - Corpos de prova submersos a 96 horas (Foto do autor, 2018) .................... 58
Figura 29 - Rompimento do primeiro corpo de prova (Foto do autor, 2018) ................ 58
Figura 30 - Fatores de equivalência para veículos de eixos simples (Adaptado de DNIT,
2006) ....................................................................................................................... 61
Figura 31 - Seção do pavimento projetado, com drenos de 60 mm de diâmetro ........... 64
Figura 32 - Medida do espaçador das PPC drenantes (Foto do autor, 2018) ................. 66
Figura 33 - Feixes cortados para acerto da largura de vagas (Foto do autor, 2018) ....... 67
ix
Figura 34 - Espessura da camada de assentamento em brita 0 (Foto do autor, 2018) .... 68
Figura 35 - Aplicação de brita 0 para rejunte do pavimento (Foto do autor, 2018) ....... 68
Figura 36 - Intertravado de 8 cm apoiado em camada finíssima (±1 cm) de pó de pedra,
com base de 20 cm de bica corrida para a via de veículos de carga (Foto do autor,
2018) ....................................................................................................................... 72
Figura 37 - Bica corrida sendo espalhada no terreno (Foto do autor, 2018) .................. 73
Figura 38 – Dreno tipo Kanaflex microperfurado flexível com 6 cm de diâmetro (Foto
do autor, 2018) ........................................................................................................ 74
Figura 39 - Kanaflex posicionado ao longo da sub-base de bica corrida (Foto do autor,
2018) ....................................................................................................................... 74
Figura 40 - Kanaflex sendo posicionado ao longo da camada de base de brita 1 (Foto do
autor, 2018) ............................................................................................................. 75
Figura 41 - Vala escavada para dreno preenchida com brita 0 (Foto do autor, 2018) ... 75
Figura 42 - Distribuição dos drenos instalados no pavimento permeável ...................... 76
Figura 43 -Resultado de um ponto da sondagem SPT do terreno .................................. 77
Figura 44 - Água acumulada mesmo após 48 horas do fim das chuvas (Foto do autor,
2018) ....................................................................................................................... 77
Figura 45 - Seção de pavimento intertravado permeável executado em obra ................ 78
Figura 46 - Seção de pavimento intertravado convencional executado em obra ........... 79
Figura 47 - Seção do pavimento projetado, com drenos de 60 mm de diâmetro ........... 79
Figura 48 - Pavimento deformado pouco tempo após sua conclusão (Foto do autor,
2018) ....................................................................................................................... 82
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento e
rejunte para pavimentos intertravados convencionais (ABNT, 2011) ................... 17
Tabela 2 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento e
rejunte para pavimentos intertravados permeáveis (ABNT, 2015) ........................ 17
Tabela 3 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento
(INTERPAVE, 2008) ............................................................................................. 18
Tabela 4 - Distribuição Granulométrica Recomendada para o Material de Base
(INTERPAVE 2008) .............................................................................................. 21
Tabela 5 - Distribuição Granulométrica Recomendada para o Material de Base e Sub-
Base (ABNT, 2015) ................................................................................................ 21
Tabela 6 - Condições granulométricas para execução de solo-cimento segundo a
Associação Técnica da Indústria de Cimento (VITALI, 2008) .............................. 38
Tabela 7 - Resultados obtidos do ensaio de condutividade hidráulica ........................... 50
Tabela 8 - Granulometria da brita 0 utilizada em obra ................................................... 69
Tabela 9 - Granulometria do pó de pedra utilizado em obra .......................................... 70
Tabela 10 - Granulometria da brita 1 utilizada em obra ................................................. 71
Tabela 11 - Faixas granulométricas para bica corrida (ET-DE-P00/010) ...................... 72
xi
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Impactos da impermeabilização de superfícies (Adaptado de U.S.
Environmental Protection, 1997) .............................................................................. 3
Quadro 2 - Classificação de soluções sustentáveis segundo abrangência de aplicação
(Adaptado de SANTOS, 2006) ................................................................................. 5
Quadro 3 - Espessuras mínimas para revestimento permeável (ABNT NBR 16416,
2015) ....................................................................................................................... 12
Quadro 4 - Especificação para o material de assentamento (ABNT NBR 16416:2015) 19
Quadro 5 - Guia para seleção do sistema de infiltração (INTERPAVE, 2008) ............. 26
Quadro 6 – Dimensionamento para espessura necessária de base puramente granular
(HBG) em pavimento intertravado (SIURB, 2004) ............................................... 39
Quadro 7 - Espessuras mínimas (mm) para base e sub-base em pavimentos permeáveis
(PICP, 2006) ........................................................................................................... 41
Quadro 8 – Categorias de carregamentos (Adaptado de INTERPAVE, 2008) .............. 44
Quadro 9 - Parâmetros IDF retirados do Plúvio 2.1 para local de projeto (GPRH, 2018)
................................................................................................................................ 53
Quadro 10 - Resultados dos ensaios de compactação e CBR realizados em laboratório 59
Quadro 11 - Determinação de volume semanal do empreendimento ............................. 60
xii
LISTA DE ABREVIAÇÕES
AASHTO – American Association of State Highway and Transportation
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
BCA – British Cement Association
CBR – California Bearing Ratio
DER - Departamento de Estradas de Rodagem
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte
DNER – Departamento Nacional de Estradas e Rodagem
ESAL – Equivalent Single Axle Load
ICPI – Interlocking Concrete Pavement Institute
ICS – Índice de Suporte California
IDF – Intensidade-Duração-Frequência
IF – Índice de Forma
LUOS – Leis Municipais de Uso e Ocupação do Solo
MME – Ministério de Minas e Energia
NBR – Norma Brasileira
PCA – Portland Cement Association
PPC – Peças Pré-Moldadas de Concreto
SIURB – Secretaria Municipal de Infraestrutura Urbana e Obras
xiii
SUMÁRIO
1 Introdução ............................................................................................................... 1
Contextualização .............................................................................................. 1
Objetivo ............................................................................................................ 6
Metodologia ...................................................................................................... 6
Motivação ......................................................................................................... 7
2 Pavimento Intertravado ......................................................................................... 8
Breve Histórico ................................................................................................. 8
Características Gerais dos componentes de projeto ....................................... 10
2.2.1 Revestimento .............................................................................................. 11
2.2.2 Camada de Assentamento e Rejuntamento ................................................ 16
2.2.3 Manta Geotêxtil e Membrana Impermeável ............................................... 19
2.2.4 Base, Sub-base e Subleito ........................................................................... 20
3 Metodologia ........................................................................................................... 23
3.1.1 Dimensionamento Hidráulico ..................................................................... 23
3.1.2 Dimensionamento Estrutural ...................................................................... 32
4 Projeto do Pavimento Intertravado Permeável ................................................. 47
Concepção do Projeto ..................................................................................... 47
Dimensionamento Hidráulico ......................................................................... 49
4.2.1 Características Hidráulicas do Solo ............................................................ 49
4.2.2 Determinação da Chuva de Projeto ............................................................ 52
4.2.3 Cálculos e Resultados do Dimensionamento Hidráulico ........................... 54
Dimensionamento Estrutural .......................................................................... 57
4.3.1 Características Mecânicas do Solo ............................................................. 57
4.3.2 Determinação da Solicitação de Carga ....................................................... 59
4.3.3 Cálculos e Resultados do Dimensionamento Estrutural ............................. 61
Resultado Final ............................................................................................... 63
5 Análise do Estudo de Caso ................................................................................... 64
Materiais e Procedimentos Utilizados em campo .......................................... 64
5.1.1 Peças Pré-Moldadas de Concreto ............................................................... 64
xiv
5.1.2 Camada de Assentamento e Material de Rejunte ....................................... 67
5.1.3 Base e Sub-base .......................................................................................... 70
5.1.4 Drenos ......................................................................................................... 73
5.1.5 Subleito ....................................................................................................... 76
5.1.6 Composição Final ....................................................................................... 78
6 Conclusões ............................................................................................................. 80
7 Referências Bibliográficas ................................................................................... 84
1
1 INTRODUÇÃO
Este capítulo visa apresentar o contexto histórico, social e urbano no qual a
tecnologia de pavimento intertravado permeável se insere, além de definir o objetivo,
metodologia e motivação do presente trabalho.
CONTEXTUALIZAÇÃO
Tem-se verificado ao longo dos anos a crescente impermeabilização das
superfícies resultante do processo de urbanização das cidades em todo o mundo. Este
processo foi intensificado no Brasil de forma significativa a partir da década de 1930,
com a tardia revolução industrial, ocorrida durante o primeiro governo de Getúlio
Vargas. É inegável que este fenômeno ainda continua acontecendo atualmente e se
tornando um problema grave de gestão pública.
Uma característica marcante de grande parte dos centros metropolitanos
brasileiros é seu crescimento desenfreado e sem planejamento. Esta característica foi
herdada do passado colonial escravocrata, em que as grandes cidades se desenvolveram
rapidamente, muitas vezes com ocupações irregulares em áreas de risco, como por
exemplo, encostas e margens de rios. Este fenômeno, ligado a uma infraestrutura
precária, desencadeia consequências sérias para as cidades e sua população, como
deslizamentos e inundações, fenômenos estes aos quais as cidades brasileiras
infelizmente estão já habituadas.
No Perfil dos Municípios Brasileiros de 2013, realizado pelo IBGE, ilustrado
pela reportagem da UOL, foi observado que entre 2008 e 2012, os estados mais
populosos do país abrigavam as maiores quantidades de cidades afetadas por enchentes
e deslizamentos. A figura 1 mostra a relação entre o tamanho da população da cidade e
sua propensão a estes desastres, não exclusivamente mas muito influenciada pela
questão do escoamento intensificado.
2
Figura 1 - Municípios atingidos por desastres pluviais (UOL Notícias, 2014)
A concentração de áreas construídas, em substituição à cobertura vegetal
original, também acarreta na formação de ilhas de calor, com o aumento das
temperaturas e a diminuição da umidade do ar, fatores que favorecem a formação de
chuvas convectivas de alta intensidade. Vasconcelos (apud BERNDTSSON, 2010)
aponta ainda que, em algumas áreas, o aquecimento global pode causar o aumento da
frequência de eventos de precipitação intensa. Tais precipitações são responsáveis por
grande parte das cheias urbanas, em bacias hidrográficas onde o tempo de concentração
é baixo.
A figura 2 representa de forma esquemática a evolução da impermeabilização
dos solos e suas consequências no ciclo hidrológico nas cidades ao longo de sua
evolução como metrópole.
Figura 2 - Evolução da impermeabilização nos solos e seus efeitos no ciclo hidrológico
(Adaptado de RUBY, OEHHA, 2006)
3
O aumento da impermeabilização do solo é crítico sob o ponto de vista da
drenagem urbana. Enquanto em uma área com cobertura florestal cerca de 95% da água
da chuva infiltra no solo, nas áreas urbanas este percentual pode cair para apenas 5%
(MARCHIONI; SILVA, 2011). As construções irregulares sobre as margens de rio
impedem o espraiamento das cheias, e a grande densidade de edificações diminui
drasticamente as áreas permeáveis da cidade. O aumento de vias pavimentadas e a
diminuição de áreas verdes leva à diminuição da evapotranspiração e da infiltração de
água no solo, elevando, assim, a parcela correspondente ao escoamento superficial e,
consequentemente, as possibilidades de ocorrências de catástrofes, conforme demonstra
o quadro 1 (VASCONCELOS, 2014).
Quadro 1 - Impactos da impermeabilização de superfícies (Adaptado de U.S.
Environmental Protection, 1997)
AUMENTO DA
IMPERMEABILIZAÇÃO
RESULTA EM:
IMPACTOS RESULTANTES
Alagamentos Perdas de
Moradias Erosão
Alteração
do Lençol
D'água
Alagamento
de Canais
Aumento no volume de
escoamento x x x x x
Aumento do escoamento de
pico x x x x x
Aumento na duração do
escoamento de pico x x x x x
Aumento da temperatura de
canais x
Diminuição do escoamento
de base x
Mudanças no carregamento
de sedimentos x x x x x
Cruz et al (2007) relatam que a intensificação dos danos referentes aos
problemas de drenagem se deve muito pela própria concepção dos projetos existentes.
Os projetos no Brasil comumente se baseiam na ideia de que se deve tratar da drenagem
de cidades aumentando as capacidades condutoras dos sistemas de forma a conduzir a
água gerada o mais rápido possível para jusante. Entretanto, observa-se que esta solução
é muitas vezes dispendiosa e apenas transfere o ponto de alagamento, exigindo novos
projetos e obras ainda mais complexas em um curto espaço de tempo (CRUZ et al,
2007).
4
Outro ponto problemático nos sistemas de drenagem das cidades brasileiras é a
existência de grande quantidade de resíduos sólidos que são levados às redes, em grande
parte pela falta de educação ambiental da população. Esta situação provoca a obstrução
do sistema, conseqüentemente agravando os alagamentos localizados.
Como forma de mitigar esta problemática, alguns municípios criaram normas e
leis que visam a captação de chuva e seu retardo antes do lançamento nas redes
públicas. É o caso, por exemplo de São Paulo e Rio de Janeiro, onde foi determinado
que os empreendimentos com mais de 500m2 de área impermeabilizada devem ter
reservatórios para acumulação e retardo de águas pluviais, diminuindo assim os picos
dos escoamentos durantes as chuvas.
Outro aspecto regulatório, um pouco mais amplo, que também acaba por tratar
deste tema são as leis municipais de uso e ocupação do solo (LUOS). Segundo a cartilha
de Instrumentos do Plano Diretor do Rio de Janeiro:
‘Ao planejar a ocupação do território, a Prefeitura define o
que é mais adequado para cada área da cidade, levando em conta a
infraestrutura existente, a infraestrutura planejada, as restrições de
natureza ambiental, a paisagem e o ambiente cultural. São
consideradas as características e as necessidades de cada parte da
cidade, tudo para garantir a adequada utilização do solo, o
desenvolvimento social e econômico, a proteção do meio ambiente e
a melhoria da qualidade de vida da população’ (SECRETARIA
MUNICIPAL DE URBANISMO DO RIO DE JANEIRO, 2013)
Estas leis, ao definirem o zoneamento da cidade e delimitarem para cada região
as possíveis áreas máximas de ocupação e impermeabilização dos solos para novos
empreendimentos, em função das necessidades e infraestrutura presente e planejada,
acabam também por influenciar no desenvolvimento sustentável da cidade.
5
Sob essa ótica, vê-se a necessidade do desenvolvimento e implantação de
tecnologias compensatórias alternativas capazes de atuar em conjunto com os sistemas e
leis já existentes para agir de forma ainda mais incisiva sobre este problema. Estas
tecnologias têm como objetivo compensar os efeitos adversos da urbanização
controlando na fonte a produção excedente de água decorrente da impermeabilização,
atráves da promoção da infiltração e evitando sua rápida transferência a jusante, através
de suas estruturas de armazenamento temporário (BAPTISTA et al, 2007). O quadro 2
apresenta a classificação de algumas soluções sustentáveis segundo sua abrangência de
aplicação.
Quadro 2 - Classificação de soluções sustentáveis segundo abrangência de aplicação
(Adaptado de SANTOS, 2006)
Estas técnicas apresentadas no quadro 2, apesar de bastante difundidas e
utilizadas em outros países, ainda não são amplamente aplicadas no Brasil, uma vez que
não existem políticas públicas que incentivem seu uso de forma universalizada. A
tecnologia de pavimentos permeáveis de concreto, por exemplo, até 2015 não possuía
norma técnica específica que abrangesse seus conceitos básicos e os devidos
procedimentos de execução, controle e manutenção. Com exceção de casos pontuais de
prefeituras e municípios, grande parte destas medidas alternativas partem da iniciativa
6
privada, como por exemplo os pavimentos permeáveis constituindo as áreas externas de
edificações.
OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo geral avaliar os processos e critérios de
dimensionamento e construção do pavimento intertravado como tecnologia alternativa
para projetos de pavimentação, com enfoque nos pavimentos permeáveis.
METODOLOGIA
Será feito um estudo prático na obra da Construtora A, em execução na Barra da
Tijuca, Rio de Janeiro. O empreendimento comercial de alto padrão está utilizando a
tecnologia de pavimento intertravado permeável para sua área externa no nível térreo
correspondente a área de estacionamento. Cabe ressaltar, ainda, que foi acordado que o
nome da empresa, obra e todos os envolvidos diretamente na construção seriam
confidenciais. Para facilitar o entendimento do leitor, a construtora responsável pelo
empreendimento terá o codinome ‘Construtora A’. A empreiteira responsável pela
execução do pavimento será a ‘Empreiteira B’, e a fornecedora dos blocos ‘Fornecedor
C’.
Assim, a metodologia empregada neste trabalho consistirá em:
Apresentação e estudo bibliográfico da tecnologia de pavimentos
intertravados, suas normas e seus principais métodos de dimensionamento,
com enfoque nos intertravados permeáveis;
Definição dos ensaios e cálculos necessários para a realização do projeto de
pavimento intertravado permeável;
Elaboração do projeto proposto e análise crítica de seus resultados;
Comparação final do projeto elaborado com a execução realizada em campo
e suas considerações.
7
MOTIVAÇÃO
O autor do projeto trabalhou, como estagiário de engenharia civil, na construção
do empreendimento comercial mencionado, sendo responsável, entre outras funções,
pela fiscalização e acompanhamento da execução de todos os serviços em campo. Por
esse motivo, teve a possibilidade de obter os dados apresentados neste trabalho, a
respeito do pavimento executado
A motivação para este trabalho vem do fato de a Construtora A não possuir
projetos executivos para execução do pavimento e da drenagem. O único projeto
disponível que comentava algo a respeito do pavimento era o projeto de paisagismo,
mas que não especificava maiores informações, além das características do material e de
seu assentamento para delimitação de vagas, conforme figura 3.
Percebeu-se que algumas das informações obtidas, inclusive, não são
executáveis, ou não são corretas do ponto de vista do dimensionamento
estrutural/hidráulico, o que indica que tais dados são genéricos e não devem ser
seguidos como base para execução.
Figura 3 - Detalhe para o pavimento presente no projeto de paisagismo
Pretende-se avaliar, após os estudos bibliográficos e a elaboração dos projetos,
se o que foi executado empiricamente em campo de fato corresponde com o que é
exigido em norma, ou se houve super/subdimensionamento.
8
2 PAVIMENTO INTERTRAVADO
O capítulo a seguir visa a apresentação da tecnologia de pavimento intertravado
de forma técnica, abrangendo sua história, os principais componentes e suas
características, além de normas e recomendações pertinentes.
BREVE HISTÓRICO
Apesar do pavimento de concreto intertravado ser uma tecnologia relativamente
recente quando comparada à história da pavimentação, amplamente desenvolvida no
século XX, seu conceito data de muito antes do império romano existir.
Os Etruscos dominaram grande parte da Itália entre 800-650 BC, e suas rodovias
foram a base de aprendizado pela qual os romanos desenvolveram suas famosas
estradas, exemplo representado na figura 4. Esta civilização é creditada por ser a
primeira a desenvolver vias pavimentadas para deslocamentos a longas distâncias
(KNAPTON, 1996).
Figura 4 - Estrada romana no Reino Unido (ROMANOBRITAIN.ORG)
Durante séculos, os pavimentos segmentados consistiram em solo compactado,
uma base de agregados e então pedras e blocos talhados encaixados de forma justa.
9
Estes materiais sempre variaram conforme a disponibilidade local e técnicas
construtivas utilizadas. Os primeiros avanços no desenvolvimento da utilização de peças
pré-moldadas de concreto (PPC) como se conhece hoje ocorreram na Holanda durante o
pós-guerra, um período de reconstrução dos países, como uma maneira de substituição
dos blocos de argila (ICPI, 2004). A partir de 1950, foram se desenvolvendo modelos de
fôrmas existentes para a fabricação das PPC. Primeiramente as peças imitavam os
tijolos e pedras aparelhadas utilizadas na época, com o objetivo de promover sua
substituição gradual. Nesta fase, as únicas vantagens de utilização eram os custos mais
baixos e a homogeneidade dimensional (CRUZ, 2003)
Passado este período, foi incorporado um refinamento maior nas formas das
peças, disponibilizando outros modelos de peças com os mais diversos formatos. Foram
rapidamente observados benefícios práticos para o assentamento de peças padronizadas,
permitindo, por exemplo, a utilização de mão de obra pouco especializada, prezando a
repetição e rapidez na execução de uma forma simples.
Além de grande parte dos países europeus, em meados dos anos 1960, o
pavimento de PPC já estava consolidado comercialmente nas Américas Central e Sul e
também África do Sul (CRUZ, 2003). As PPC se desenvolveram amplamente nos
Estados Unidos na década de 1970, e segundo o Interlocking Concrete Pavement
Institute (ICPI), em 2004 esta tecnologia chegava a 300 milhões de metros quadrados
instalados ao ano, somente na Europa. Isso se deveu graças à tradição histórica deste
continente em pavimentação com peças segmentadas, o que tornou a adaptação e sua
utilização cultural e tecnologicamente mais acessível.
Os pavimentos permeáveis passaram a ser estudados com mais afinco a partir da
década de 1970 também, na América do Norte e Europa, devido aos problemas
hidrológicos consequentes da intensificação da urbanização aliados às questões de
segurança na circulação viária (VASCONCELOS, 2014). Segundo Vasconcelos (2014),
o seu uso operacional, entretanto, só foi iniciado a partir da década de 1980, em áreas de
estacionamento, vias de pedestres e vias locais de pequeno porte. Atualmente, há
pavimentos permeáveis sendo utilizados inclusive em vias de tráfego intenso.
10
Este tipo de pavimento pode ser composto por diversos tipos de revestimento,
entre eles: asfalto poroso; blocos de concreto vazados; blocos de concreto poroso;
blocos de juntas alargada, entre outros. Este trabalho terá como foco apenas os
pavimentos permeáveis com PPCs.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS COMPONENTES DE PROJETO
Os pavimentos intertravados são compostos por: uma camada de revestimento,
nas suas mais diversas formas e propriedades de PPC; uma camada de assentamento das
peças e do material para rejuntamento; as camadas de base e sub-base, que fornecem
resistência ao pavimento; e, por fim, o subleito, material que irá compor o terreno. O
mesmo pode possuir mantas geotêxteis entre camadas e/ou tubulações para escoamento
de água, a depender da concepção do dimensionamento e do projeto. A figura 5 mostra
uma seção tipo de um pavimento intertravado, para ilustrar sua composição.
Figura 5 - Seção tipo de um pavimento intertravado (MARCHIONI & SILVA, 2011)
Nos intens a seguir serão apresentados, com mais detalhes, os componentes do
pavimento intertravado e seus requisitos para projetos.
11
2.2.1 Revestimento
Existem diversos tipos de PPC no mercado, das mais diversas cores, geometrias
e condições físicas. É comum que empresas tenham suas próprias fôrmas e modelos
exclusivos, além de formatos mais tradicionais. Estas são as constituintes do
revestimento de rolamento do pavimento, responsáveis pelas condições de conforto,
durabilidade, além de sua característica de intertravamento e contribuição para a função
estrutural do mesmo. Segundo Cruz (2003), são também responsáveis por parte do
suporte de cargas e tensões de contato provocados pelo tráfego, protegendo as camadas
inferiores de desgastes por abrasão.
A figura 6 apresenta peças com os formatos mais comuns de PPC. Para que as
mesmas possam ser consideradas permeáveis, elas devem permitir a infiltração de água
no solo. Para tanto, elas podem ser feitas de concreto poroso; devem possuir juntas
alargadoras ou terem formatos vazados, como as peças representadas na figura 7.
Figura 6 - Formatos típicos das peças com intertravamento horizontal (CRUZ, 2003)
12
Figura 7 - Blocos vazados da pavibloco (PAVIBLOCO)
Segundo a norma NBR 9781:2013 (ABNT, 2013), as PPCs devem ter medida
nominal de comprimento de até 250 mm, espessura mínima de 60 mm, e seu índice de
forma (IF), que corresponde à relação entre seu comprimento e espessura, deve ser
menor ou igual a 4. Suas medidas têm tolerância de ± 3 mm. As espessuras dos blocos
são especificadas de acordo com sua solicitação de carga, com suas dimensões mínimas
de acordo com o quadro 3.
Quadro 3 - Espessuras mínimas para revestimento permeável (ABNT NBR 16416, 2015)
Tipo de
Revestimento
Tipo de
Solicitação
Espessura
Mínima
(mm)
Resistência
Mecânica
Característica
(Mpa)
Método de
Ensaio
Peça de concreto
(juntas alargadas
ou áreas vazadas)
Tráfego de
pedestres 60,0
≥ 35,0 (a)
ABNT NBR
9781 Tráfego leve 80,0
Peça de concreto
permeável
Tráfego de
pedestres 60,0
≥ 20,0 (a)
Tráfego leve 80,0
Placa de concreto
permeável
Tráfego de
pedestres 60,0
≥ 2,0 (b) ABNT NBR
15805 Tráfego leve 80,0
Concreto
permeável
moldado no local
Tráfego de
pedestres 60,0 ≥ 1,0 ( c ) ABNT NBR
12142 Tráfego leve 100,0 ≥ 2,0 ( c )
a - determinação da resistência à compressão, conforme ABNT NBR 9781
b - determinação da resistência à flexão, conforme ABNT NBR 15805
c - determinação da resistência à tração, conforme ABNT NBR 12142
13
A NBR 16416:02015 (ABNT, 2015) especifica os requisitos mínimos para as
juntas alargadas ou áreas vazadas de blocos permeáveis. A área de percolação entre as
peças deve corresponder a uma faixa entre 7% e 15% da área total, incluindo a
espessura da metade dos espaçadores de cada peça, conforme equação 1. A figura 8
ilustra em uma peça de juntas alargadas como obter os valores necessários para este
cálculo.
𝐴𝑝𝑒𝑟𝑐 =𝐴𝑒𝑥𝑡−(𝐴𝑖𝑛𝑡+𝐴𝑠𝑝)
𝐴𝑒𝑥𝑡 Eq. 1
Sendo:
Aperc – Área de percolação, expressa em milímetros (mm);
Aext – Área externa, expressa em milímetros (mm);
Aint – Área interna, expressa em milímetros (mm);
Aesp – Área do espaçador, expressa em milímetros (mm);
Figura 8 - Exemplo para cálculo de percolação com peça de junta alargada (ABNT NBR
16416, 2015)
As peças podem ser configuradas de diversas formas, definindo assim o aspecto
estético do pavimento. Segundo Cruz (2003), não existe um consenso entre
pesquisadores na interferência do formato e arranjo das PPC no desempenho final do
pavimento, apenas que este influi em sua durabilidade.
14
O boletim técnico 4 do Interlocking Concrete Pavement Institute (ICPI) (2004)
explica que, o arranjo do tipo espinha-de-peixe (figura 9), quando comparado à outros
arranjos confere o maior intertravamento horizontal, dispersando as forças de frenagem
e aceleração e oferecendo maior capacidade estrutural e resistência horizontal a
movimentos laterais. Portanto, este é o arranjo mais recomendado para ser utilizado em
áreas sujeitas ao tráfego de veículos. Este fato pode ser aproveitado a favor da
arquitetura e paisagismo do empreendimento. Ao se empregar diferentes arranjos para
diferentes funções, como vias, áreas de manobra, vagas, circulação, etc, as próprias
peças com seus formatos e cores podem naturalmente fazer a delimitação dos espaços,
sem a necessidade de inserir outros elementos no sistema. Além da praticidade, este fato
também é capaz de reduzir custos ao eliminar serviços posteriores à pavimentação.
Figura 9 - Configurações de Assentamentos de PPC (CRUZ, 2003)
Os pavimentos permeáveis contradizem as premissas clássicas de pavimentação
quanto à infiltração de água nas camadas da estrutura. A concepção tradicional da
pavimentação tem por base a total impermeabilização da superfície. Os pavimentos
permeáveis por outro lado visam justamente a infiltração de água no solo, através de
tecnologias de revestimento que permitem a percolação da água através de sua estrutura,
geralmente formada por materiais de granulometria graúda.
15
Uma clara demonstração deste choque pode ser observada na ETS-03/2013,
especificação técnica que define os critérios de dimensionamento e execução de
pavimentos permeáveis de revestimento de concreto asfáltico poroso no Município de
São Paulo. Entre suas definições, o conceito de pavimento permeável trata sua estrutura
sempre estanque, ou seja, a água percola nas camadas do pavimento mas não infiltra no
subleito, o que é de certa forma um limitante de sua total capacidade de controle de
águas na fonte, como será visto posteriormente.
Para tanto, neste tipo de pavimento, deve-se atentar tanto ao acúmulo excessivo
de água em sua estrutura, decorrente de um mal dimensionamento, como à redução da
taxa de infiltração ao longo dos anos consequente do próprio desgaste decorrente do seu
uso (HEIN, 2016).
Atividades de manutenção são, portanto, imprescindíveis para pavimentos
intertravados permeáveis. Ao longo dos anos de serviço, o pavimento pode sofrer
colmatação devido ao acúmulo de sedimentos em seus poros e juntas, comprometendo
assim sua infiltrabilidade. Considera-se que em 10 anos o pavimento perde em torno de
90% de sua capacidade de infiltração (MARCHIONI, 2011). A real velocidade do
acúmulo de sedimentos, entretanto, dependerá de diversas variáveis, como o volume de
tráfego e a existência de fontes de sedimentos próxima.
Recomenda-se a limpeza anual do pavimento para a retirada dos sedimentos
acumulados e da vegetação que pode crescer nas juntas, também obstruindo a passagem
de água. Pavimentos intertravados permeáveis, quando corretamente projetados e
executados, deveriam providenciar de 20 a 25 anos de serviço (SMITH, 2004). Sua vida
útil é avaliada sob o ponto de vista de sua capacidade de reserva do escoamento
superficial (runoff). Em casos mais sérios, onde o acúmulo de sedimentos na base está
comprometendo seu desempenho, eventualmente será necessária a remoção e
substituição da mesma.
16
2.2.2 Camada de Assentamento e Rejuntamento
Para pavimentos intertravados não permeáveis, a camada de assentamento
especificada tradicionalmente é o chamado “colchão de areia”, uma “areia média
grossa” que segundo Cruz (apud BEATY, 1996) define o mesmo como a camada
responsável por fornecer a regularidade final do pavimento, acomodando qualquer tipo
de imperfeições vindas da base ou das peças acima. Esta camada é responsável por
fornecer suporte homogêneo às peças assentadas, evitando concentração de tensões,
além de atuar como uma barreira de proteção à propagação de fissuras às camadas
inferiores do pavimento (SHACKEL, 1990).
De acordo com a NBR 19593:2011 (ABNT, 2011), o material para se executar a
camada de assentamento necessita ser uma areia e apresentar no momento da aplicação
umidade entre 3% e 7%,. Deve estar livre de materiais friáveis, torrões de argila e
impurezas orgânicas, e sua espessura deve ser uniforme e constante em 5 cm, com
variação máxima de ± 2 cm. Esta espessura é de fato importante pois caso ela seja
insuficiente, o revestimento poderá sofrer ruptura devido à má transmissão das cargas às
camadas inferiores. Caso seja excessiva, o pavimento poderá sofrer deformação,
conforme a figura 10.
Figura 10 - Espessura adequada para a camada de assentamento (MASCHIO, 2015)
Sua granulometria (tabela 1), definida na norma NBR 9593:2011 (ABNT, 2011),
levanta uma questão interessante quando comparada às especificações para pavimentos
intertravados permeáveis (tabela 2), descritos na recente norma de NBR 16416:2015
(ABNT, 2015), baseada no manual americano Permeable Interlocking Concrete
17
Pavements: Selection, Design, Construction and Maintenance, publicado pela primeira
vez no anos 2000, produzido pelo ICPI, escrito por David Smith, renomado especialista
em pavimentos intertravados.
Tabela 1 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento e
rejunte para pavimentos intertravados convencionais (ABNT, 2011)
Abertura da Peneira
(NBR NM ISO 3310-1)
Porcentagem Retida,
em Massa
%
6,3 mm 0 a 7
4,75 mm 0 a 10
2,36 mm 0 a 25
1,18 mm 5 a 50
600 µm 15 a 70
300 µm 50 a 95
150 µm 85 a 100
75 µm 90 a 100
Tabela 2 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento e
rejunte para pavimentos intertravados permeáveis (ABNT, 2015)
Abertura da Peneira
(NBR NM ISO 3310-1)
Porcentagem Retida,
em Massa
%
12,5 mm 0
9,5 mm 0 a 15
4,75 mm 70 a 90
2,36 mm 90 a 100
1,18 mm 95 a 100
A granulometria para pavimentos permeáveis é mais aberta, com sua abertura de
peneira máxima e mínima maiores quando comparada a intertravados convencionais.
Segundo a Interpave (2008), associação britânica de pavimentos e blocos pré-moldados
de concreto, o agregado em pavimentos permeáveis deve ser grosseiro o suficiente para
permitir o livre escoamento vertical da água e para prevenir sua contaminação nas
camadas inferiores de base e sub-base, ao mesmo tempo que fino o suficiente de modo
que seja possível o assentamento dos blocos de modo correto (tabela 3).
18
Tabela 3 - Distribuição granulométrica recomendada para o material de assentamento
(INTERPAVE, 2008)
Abertura de Peneira
(British Test Sieve Series BS)
Porcentagem
Retida, em massa
%
14,0 mm 0
10,0 mm 0 a 2
6,3 mm 1 a 20
2,0 mm 80 a 100
1,0 mm 95 a 100
Não foram encontrados estudos que tratam especificamente do desempenho e/ou
durabilidade do sistema quando utilizada a camada de assentamento com as
características especificada para pavimentos permeáveis. De acordo com Cruz (2003), o
endurecimento excessivo (“Hardening”) desta camada pode trazer problemas para o
pavimento como deformações permanentes e a propagação de fissuras a camadas mais
inferiores. Este fato ocorre geralmente devido a presença excessiva de partículas com
diâmetro inferior a 75µm. Talvez uma granulometria mais aberta e grosseira como a de
pavimentos permeáveis seja uma causa para o mesmo efeito adverso. Sugere-se estudos
e pesquisas para confirmação de tais suposições.
Além disso, a norma para pavimentos permeáveis requer propriedades não
comentadas na norma anterior para intertravados. Elas visam, de maneira geral, garantir
que a estrutura irá de fato permitir o escoamento de água para o correto desempenho do
pavimento, além de definir os requisitos mínimos de resistência ao atrito (Abrasão Los
Angeles) devido aos diâmetros de agregado mais grosseiros, conforme visualizado no
quadro 4.
19
Quadro 4 - Especificação para o material de assentamento (ABNT NBR 16416:2015)
A camada de rejuntamento deve possuir características parecidas às da camada
de assentamento (INTERPAVE, 2008). A norma brasileira para pavimentos
permeáveis, de fato, descreve os requisitos da mesma maneira, adicionando apenas a
limitação de Dmax para até 1/3 da largura da junta ou área vazada.
2.2.3 Manta Geotêxtil e Membrana Impermeável
A manta geotêxtil pode ser necessária entre camadas distintas do pavimento em
algumas situações específicas. Sua função é permitir o livre fluxo de água ao mesmo
tempo que evita a migração de partículas sólidas entre as distintas camadas (ABNT
NBR 16416:2015)
Por outro lado, a membrana impermeável visa exatamente o efeito oposto sob o
ponto de vista do fluxo de água. Dependendo do sistema de dimensionamento a ser
utilizado, explicados futuramente neste trabalho, pode-se optar por impermeabilizar
100% o subleito, aplicando esta membrana no solo antes de assentadas as camadas que
irão compor sua estrutura.
Partículas finas suspensas na água em lento escoamento são depositadas nos
poros de materiais adjacentes (SMITH, 2006). Isso pode significar partículas externas
trazidas pelas chuvas, assim como a migração do materials entre camadas. Este
preenchimento de poros, ao longo dos anos, causa a colmatação destas camadas,
comprometendo assim a eficiência hidráulica do pavimento.
20
Sempre que ocorrerem mudanças entre materiais de diferentes camadas, critérios
de filtragem são exigidos para que este fenômeno seja evitado. As mantas geotêxteis são
mais comuns, mas materiais agregados podem também realizar esta função (ICPI,
2006). Segundo a Interpave (2008), caso não seja utilizada manta, os materiais
agregados da camada de assentamento e a base devem seguir a relação proposta na
equação 2
𝐷15 Base
𝐷85 Camada de Assentamento ≤ 5 Eq. 2
Sendo Dx o tamanho da partícula (mm) da qual x% são mais finas, ou seja, não
são retidas. Dessa forma, garante-se que estas camadas serão compostas por materiais
que atenderão os requisitos mínimos de filtragem natural dos solos, impedindo a
contaminação entre as camadas de solo.
2.2.4 Base, Sub-base e Subleito
Os materiais de base e sub-base devem atender basicamente os mesmos
requisitos que os agregados para assentamento, com exceção na diferença da sua
granulometria, como demonstrado na figura 12, e o controle de sua capacidade de
suporte, definido pelo Índice de Suporte California (CBR). De acordo com a NBR
16416:2015, as camadas em questão devem ser constituídas de materiais pétreos de
granulometria aberta, com um CBR mínimo de 80%. Este suporte mínimo é fruto das
normas americanas de pavimentação da American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO). As tabelas 4 e 5 apresentam granulometrias
recomendadas para o material de base.
21
Tabela 4 - Distribuição Granulométrica Recomendada para o Material de Base
(INTERPAVE 2008)
Abertura de Peneira
(British Test Sieve Series BS)
Porcentagem Retida,
em Massa
%
40,0 mm 0
31,5 mm 0 a 2
20,0 mm 1 a 10
10,0 mm 30 a 75
4,0 mm 85 a 100
2,0 mm 95 a 100
Tabela 5 - Distribuição Granulométrica Recomendada para o Material de Base e Sub-
Base (ABNT, 2015)
Peneira de
Malha
Quadrada
Porcentagem Retida, Em Massa
%
mm Base Subbase
76,2 0 -
63,5 0 a 10 -
50,0 30 a 65 -
31,5 85 a 100 0
25,0 90 a 100 0 a 5
19 95 a 100 0 a 35
12,5 - 40 a 75
4,75 - 90 a 100
2,0 - 95 a 100
Segundo as normas do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
(DNIT), corroborada pelo Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São
Paulo (ET-DE-P00/010) (ET-DE-P00/000), a base ou sub-base de pavimentos
22
executados com materiais agregados devem cumprir os seguintes requisitos em relação
a suas propriedades:
Os agregados utilizados obtidos a partir da britagem e classificação de
rocha sã devem constituir-se por fragmentos duros, limpos e duráveis,
livres do excesso de partículas lamelares ou alongadas, macias ou de
fácil desintegração, assim como de outras substâncias ou contaminações
prejudiciais;
Desgaste no ensaio de abrasão Los Angeles, conforme ABNT NBR
NM51, inferior a 50%;
Equivalente de areia do agregado miúdo, conforme ABNT NBR 12052,
superior a 55%;
Índice de forma superior a 0,5 e porcentagem de partículas lamelares
inferior a 10%, conforme ABNT NBR 6954;
A perda no ensaio de durabilidade, conforme DNER ME 089, em cinco
ciclos, com solução de sulfato de sódio, deve ser inferior a 20%, e com
sulfato de magnésio inferior a 30%.
Quando ensaiada de acordo com a ABNT NBR 9895, na energia
modificada, deve apresentar CBR igual ou superior a 100% e expansão
igual ou inferior a 0,5%;
Percebe-se, quando comparada com as normas específicas para pavimentos
intertravados, que as exigências variam um pouco. Quanto ao CBR, o DNIT é mais
exigente, enquanto que para o ensaio Los Angeles, mais brando. Estas variações devem
ser levadas em consideração, a depender do tipo de empreendimento a ser projetado,
assim como sua localização.
As espessuras da base e sub-base dependerão da concepção a ser definido em
projeto. Quando trabalha-se o dimensionamento de pavimentos permeáveis, estes
possuem dois tipos distintos de análise: a estrutural, que trata da capacidade de suporte e
resistência do pavimento em função de sua solicitação de carga e propriedades do
subleito; e o dimensionamento hidráulico, que diz respeito à capacidade volumétrica
23
suficiente para o correto manejo da água em função da infiltrabilidade do subleito e
chuvas incidentes na região (INTERPAVE, 2008) (SMITH, 2006).
Recomenda-se que o lençol freático esteja a pelo menos 1,5 metros de distância
do greide de terraplenagem, podendo chegar até 0,6m (MARCHIONI, 2011). A
inclinação do pavimento deve ser iniciado no acerto terreno, e a Associação Brasileira
de Cimento Portland (ABCP, PR-1) recomenda que esta tenha no mínimo 2%, enquanto
Smith (2006) por outro lado determina que o caimento mínimo do subleito pode ser de
apenas 0,5%, enquanto o pavimento acabado precisa sim de pelo menos 1%. O subleito
para suas considerações de projeto deve pelo menos atender a um CBR > 2 % e
expansão menor ou igual a 2% (DNIT 137, 2010).
3 METODOLOGIA
Este capítulo tem como objetivo apresentar os principais métodos de
dimensionamento para projetos de pavimento intertravado permeável, assim como
descrever os ensaios experimentais realizados.
São apresentados a seguir o dimensionamento do pavimento para sua função
hidráulica e o dimensionamento estrutural. Vale notar que serão encontrados ao final
destes dimensionamentos dois resultados de espessuras; será considerado para o
resultado final do pavimento o pior caso, que equivale ao mais espesso.
3.1.1 Dimensionamento Hidráulico
Os pavimentos permeáveis, por definição, se utilizam da rápida percolação de
água em sua estrutura para seu armazenamento temporário e escoamento lento. Só então
a água encontra o subleito, e pode então infiltrar no solo. Este sistema pode trazer
diversos benefícios e resolver alguns problemas de seus usuários que também afetam o
meio ambiente.
24
Alguns dos principais requisitos de projeto propostos pelo manual britânico
“Sustainable Drainage Systems (SuDS)”, também citados pela Interpave (2008) em seu
guia de pavimentos intertravados permeáveis, visam solucionar tais questões, como:
Prover o controle de cheias na fonte;
Remover poluentes dos primeiros 10mm a 15mm de runoff;
Fornecer um armazenamento de interceptação para reduzir a frequência e
volume de runoff em até 5 mm por evento;
Providenciar armazenamento temporário para reduzir o volume do
escoamento de água aos rios e canais durante chuvas e momentos críticos
até o ponto que tal fluxo seja similar ao de uma área natural;
Providenciar armazenamento para reduzir os picos de runoff até que
sejam similares a áreas naturais.
As normas e recomendações de projeto com relação aos materiais que irão
compor a estrutura de um pavimento permeável são de suma importância não só para o
cumprimento de sua função hidráulica, mas também para evitar as patologias e
dificuldades geralmente encontradas nos pavimentos tradicionais quando em contato
com a água. Segundo Suzuki et al (2013), os efeitos danosos da água livre na estrutura
de um pavimento qualquer são:
Redução da resistência dos materiais granulares não estabilizados e do
solo do subleito, reduzindo sua capacidade de carga;
Bombeamento nos pavimentos de concreto com consequente formação
de vazios, degraus, trincas e deterioração dos acostamentos;
Bombeamento dos finos da base granular dos pavimentos flexíveis pela
perda de suporte da fundação, devido à elevada pressão hidrodinâmica
gerada pelo movimento do tráfego;
Comportamento e desempenho insatisfatório dos solos expansivos
devido à presença de água. Trincamento dos revestimentos (asfáltico e
concreto de cimento Portland) em função do contato direto com a água;
25
No dimensionamento hidráulico de um pavimento permeável, três sistemas de
infiltração (figura 11) podem ser considerados para a concepção do projeto, de modo a
otimizar sua capacidade e evitar algumas das patologias mencionadas anteriormente,
quais sejam: infiltração total, infiltração parcial e sem infiltração. A definição do
sistema se dá em função de alguns fatores, como: coeficiente de permeabilidade do
solo, características pluviométricas da região, risco de contaminação do lençol freático,
limitações geográficas da região e potenciais aproveitamentos da água retida
Figura 11 - Sistemas de infiltração de pavimentos permeáveis (MARCHIONI, 2011)
O sistema de infiltração total compreende a infiltração absoluta da água
percolada ao subleito do pavimento. Este é o sistema mais simples e barato, uma vez
que não requer a utilização de tubulações para auxiliar na drenagem, mas exige que o
subleito tenha essa capacidade de absorção e que não exista risco de contaminação do
lençol freático.
Quando é verificado que as camadas do pavimento a ser dimensionado não são
capazes de reter, armazenar e infiltrar as chuvas de projeto em sua totalidade, deve-se
utilizar o sistema parcial de infiltração, em que drenos irão auxiliar no escoamento da
água que o subleito não é capaz de suportar.
Já o sistema sem infiltração utiliza uma membrana impermeável sobre o
subleito, formando efetivamente um tanque de armazenamento subterrâneo. Devido ao
risco de contaminação do lençol ou para prevenir que o solo existente perca sua
26
estabilidade em contato com água, este sistema utiliza também drenos para o
escoamento lento da água, possibilitando assim que sua estrutura retenha água suficiente
para o controle de cheias, além de criar possibilidades de coleta e reuso para diferentes
propósitos.
Algumas metodologias possuem em seus guias tabelas com estimativas de taxas
de infiltração de acordo com o tipo de solo, assim como quadros com recomendações do
sistema a ser utilizado em função destas taxas, conforme quadro 5.
Quadro 5 - Guia para seleção do sistema de infiltração (INTERPAVE, 2008)
Para avaliação da capacidade de infiltração do solo, é recomendado o ensaio de
infiltrômetro de duplo anel (EMBRAPA, 1997), aparato muito utilizado para medições
de taxas de infiltração devido à sua praticidade e simplicidade.
Este ensaio consiste na utilização de dois anéis concêntricos, posicionados com
auxílio de uma marreta para que penetrem cerca de 5 cm no solo. Os anéis utilizados
possuem 20 cm de diâmetro (anel interno) e 39 cm (anel externo), com 22 cm de altura
cada.
A leitura da lâmina d’água (h) ao longo do tempo (t) é realizada no anel central
com o auxílio de uma régua. O anel externo tem a função de minimizar as perdas
laterais do anel central de modo que seja possível reproduzir da melhor forma possível
uma infiltração totalmente vertical, conforme ilustrado na figura 12.
27
Figura 12 - Esquema de ensaio de duplo anel (ZUQUETTE E PALMA, 2006)
Rubin et al (1964) apud Oliveira (2018) afirmam que a constante no final da
curva de taxa de infiltração é numericamente igual à condutividade hidráulica saturada
do solo, ou seja, o limite da curva de taxa de infiltração para o tempo tendendo ao
infinito é igual à condutividade hidráulica saturada do solo. A condutividade hidráulica
pode ser calculada de acordo com a equação 3.
K = 60 x 𝐼
𝑡 x ln
ℎ0
ℎ𝑡 Eq. 3
Sendo:
K = condutividade hidráulica do solo saturado (taxa de infiltração), em mm/h;
I = profundidade do anel no solo, em mm;
t = intervalo de tempo do ensaio, em min;
h0 = nível inicial da água, em mm;
ht = nível de água, em mm, no tempo t.
O método apresentado a seguir para o dimensionamento hidráulico foi proposto
por Smith (2006), é recomendado pela ABNT NBR 16416:2015, e se baseia no cálculo
da profundidade mínima necessária para o armazenamento e a infiltração de toda a
chuva de projeto, limitada pelo tempo máximo de armazenagem na estrutura. Não é
levado em consideração, aqui, a presença e a utilização de drenos na base para
escoamento de água. A altura mínima da base granular (hb) é calculada pela equação 4.
28
hb = 𝑄𝑥𝑅+𝑃−𝑓𝑥𝑇
𝑉𝑟 Eq. 4
Onde:
hb= altura de projeto da base granular, em metros;
Q = o volume de runoff excedente da área contribuinte para a dada chuva de
projeto;
R = quociente da área de contribuição e da área do pavimento permeável;
P = altura da chuva de projeto, em metros;
f = coeficiente de permeabilidade do solo, em m/h;
T = tempo de enchimento do reservatório, recomendado de até 2 hrs pelo guia da
ICPI (SMITH, 2006);
Vr = porosidade do agregado.
Para o cálculo da chuva de projeto, recomenda-se a utilização de relações
Intensidade-Duração-Frequência (IDF) para chuvas intensas, a depender da região a ser
estudada. A escolha do tempo de retorno geralmente varia de 1 a 10 anos, definida
conforme tipo de estrutura a ser utilizada. Para estruturas de infiltração total recomenda-
se um tempo de retorno de 10 anos, equivalente ao recomendado pela Rio-Águas para
projetos de microdrenagem no município do Rio de Janeiro, e para sistemas parciais
podem-se utilizar tempos de recorrência menores (ACIOLI, 2005).
A chuva de projeto é um evento idealizado, associado a certo tempo de retorno,
tempo médio para esta ocorrência se repetir ou ser superada pelo menos uma vez. Estas
chuvas geralmente são obtidas através de curvas Intensidade-Duração-Frequência
(IDF), também conhecida como equações de chuvas intensas.
Os estudos do engenheiro Otto Pfafstetter no Brasil é até hoje referência em
estudos hidrológicos. Seu trabalho apresenta a equação para chuvas intensas definida
pela equação 5.
PPT = [Tα +β
tγ] × [a x t + b x log(1 + c x t)] Eq. 5
29
Sendo:
P = altura pluviométrica máxima (mm);
Tr = Tempo de Retorno;
t = duração da chuva;
α e β = valores que dependem da duração da chuva;
γ, a, b e c = valores constantes de cada posto.
Outra forma de expressar as relações IDF é por meio de sua equação geral
(equação 6).
𝑖 =𝐾𝑇𝑎
(𝑡+𝑏)𝑐 Eq. 6
Sendo:
i = intensidade máxima de chuva (mm/h)
T = período de retorno (anos)
t = duração da chuva (min)
a, b, c, K = parâmetros locais
Recomenda-se utilizar como chuva de projetos a máxima altura de precipitação
intensa em 24 horas para o tempo de retorno definido em projeto. Para o cálculo da
estrutura, o método recomendado por Smith (2006) propõe um limite para armazenagem
de água de até 3 dias para evitar uma saturação contínua do solo e seu potencial
enfraquecimento sob o efeito contínuo de veículos. A altura máxima de base permitida
para este limite pode ser checada conforme equação 7.
ℎ𝑚á𝑥 = 𝑓 𝑥 𝑇𝑠
𝑉𝑟 Eq. 7
Em que:
hmáx= altura máxima da base granular permitida para evitar perda de suporte do
pavimento, em metros;
30
f = coeficiente de permeabilidade do solo, em m/h;
Ts= tempo máximo de armazenamento de água;
Vr = porosidade do agregado.
Caso hb > hmáx, será necessário complementar o sistema com a introdução de
tubulações de drenagem para o manejo deste excesso de água. Neste caso, o volume
necessário para escoamento será calculado pela diferença entre os volumes que cada
uma das alturas de base fornecem. O escoamento dependerá do caimento dado ao dreno,
assim como sua seção.
O manual britânico para pavimentos permeáveis (INTERPAVE, 2008)
recomenda a utilização de softwares de drenagem baseados no procedimento de
Wallingford para estes cálculos das espessuras. Para os sistemas de infiltração nula, em
que drenos serão utilizados sobre manta impermeável, a equação 8 pode ser utilizada
para estimar a máxima taxa de runoff que a base plana permeável de um pavimento
pode absorver em conjunto com os drenos:
𝑄 = 𝑘 ( ℎ
𝑏 )2 Eq. 8
Sendo:
Q = velocidade de infiltração de runoff no pavimento (m/s);
k = coeficiente de permeabilidade da base permeável (m/s);
h = espessura da base sobre a sub-base impermeável (m);
b = metade da dístância entre drenos (m).
Para pavimentos executados sobre planos inclinados (figura 13), a altura máxima
do reservatório dependerá da inclinação do mesmo. Deve-se, portanto, acrescer ao valor
da altura hb calculado anteriormente uma parcela de compensação proporcional a
declividade praticada. Com isso, obtém-se a altura média (h’) do reservatório, que
segundo Acioli (2005) deve ser calculada conforme equação 9.
ℎ′ = ℎ𝑏 +𝐼𝑥𝐿
2 Eq. 9
31
Sendo:
hb= altura de projeto da base granular, em metros;
I = declividade do terreno;
L = comprimento do reservatório na direção da declividade
Figura 13 - Seção de reservatório com declividade (adaptado de ACIOLI, 2005)
Pode-se calcular o escoamento dos drenos segundo o método racional,
apresentado pela primeira vez em 1851 por Mulvaney, em que é estabelecida uma
relação entre a chuva e o deflúvio consequente, sendo utilizado para o cálculo da vazão
de pico em uma determinada seção de estudo, conforme equação 10. O método é
considerado simples, portanto deve ser aplicado apenas em áreas relativamente
pequenas, de até 3 km2 (TOMAZ, 2013).
𝑄 =( 𝐶 𝑥 𝑖 𝑥 𝐴)
360 Eq. 10
Onde:
Q = vazão de pico, em m3/s;
C = coeficiente de escoamento superficial (runoff);
i = intensidade média de chuva, em mm/h;
A = área da seção, em ha (1 ha = 10.000m2).
Após o cálculo da vazão total, deve-se distribuí-la entre os drenos instalados no
subleito. Para o dimensionamento do número de drenos necessários, as equações de
Manning (NETTO et al, 1998) para escoamento livre são uma alternativa prática para
32
definir o fluxo de água em função de sua declividade e diâmetro, conforme demonstrada
na equação 11 para seções circulares plenas. O coeficiente de Manning dependerá do
material do utilizado, sendo geralmente pvc ou plástico.
𝑞 =(0,312 𝑥 𝐷
83 𝑥 𝑖
12)
𝑛 Eq. 11
Sendo:
q = vazão do dreno, em m3/s;
D = diâmetro do dreno, em metros;
i = declividade (m/m);
n = coeficiente de rugosidade de Manning.
3.1.2 Dimensionamento Estrutural
Os pavimentos intertravados apresentam comportamento estrutural semelhante a
pavimentos flexíveis. Constatação esta confirmada pela maioria dos métodos de
dimensionamento existentes “oficiais”, ou seja, métodos de alguma forma indicados ou
recomendados por entidade/órgão governamental, nacional ou internacional, como já
mencionados, os requisitos e especificações de qualidade e execução das camadas de
base e sub-base dos intertravadossão praticamente os mesmos de pavimentos asfálticos
flexíveis (CRUZ, 2003).
Dois importantes polos mundiais do estudo de pavimentos PPC, os Estados
Unidos da América e Reino Unido, trabalham com este método adaptado. As
metodologias inglesas de dimensionamento de pavimentos estão descritas na norma BS
7533 - Pavements Constructed with Clay, Natural Stone or Concrete Pavers, que os
tratam como flexíveis. A associação britânica de PPCs para pavimento, a Interpave,
publica todas suas cartilhas, manuais e guias basadas, entre outras, na norma BS 7533.
Já a norma americana para PPC adapta seus métodos dos procedimentos e técnicas de
dimensionamento da AASHTO. Assim como no Reino Unido, as cartilhas, guias e
33
manuais técnicos escritos pelo instituto americano de PPCs o ICPI, também tratam o
pavimento como flexível.
Nos EUA, por exemplo, existem metodologias específicas para o
dimensionamento de cada tipo de uso do pavimento intertravado. Para rodovias e
estacionamentos, os procedimentos estão descritos na especificação técnica Tech Spec 4
(ICPI, 2004) , elaborada pela primeira vez em 1995, como será explicado adiante. Caso
se deseje elaborar projetos para cargas mais extremas como para aeroportos e portos
marítimos, outros manuais deverão ser utilizados.
Segundo extenso estudo realizado por Cruz (2003), para o dimensionamento
estrutural de pavimentos intertravados convencionais, deve-se levar em consideração os
seguintes pontos:
As PPC desenvolvem intertravamento, impedindo que as peças se
movimentem livremente. O resultado do intertravamento é um
comportamento estrutural similar ao do pavimento flexível.
As PPC têm uma espessura equivalente à da camada de revestimento
asfáltico, usualmente empregada em trechos rodoviários.
Em áreas de tráfego comercial, as PPC necessitam de uma espessura
maior que 65 mm e menor ou igual a 80 mm.
O formato da PPC não interfere no desempenho do pavimento.
As PPC tradicionais são suficientemente permeáveis para saturar as
camadas inferiores.
O colchão de areia deverá ser o menos espesso possível, obedecendo as
tolerâncias requeridas.
O material utilizado no colchão não deverá perder estabilidade quando
estiver saturado de água.
Na grande maioria dos métodos, as duas informações cruciais necessárias para o
dimensionamento são: o tráfego estimado para o pavimento, avaliado pelo número (N)
de solicitações equivalentes ao eixo de carga padrão de 8,2 tf; e o Índice de Suporte
California (ISC), ou California Bearing Ratio (CBR), resultado do ensaio que determina
34
a capacidade de suporte do solo compactado. O ensaio CBR deve ser realizado em
laboratório apropriado, com o acompanhamento de técnico especializado e em
conformidade com a norma NBR 9895:2016 (ABNT, 2016).
Para estimar o tráfego, o método mais recomendado no Brasil é proposto pelo
DNIT em seu guia para pavimentos flexíveis (DNIT , 2006). O volume total de veículos
se dá pela equação 12. Caso não se tenha informações do tráfego, o manual do DNIT
(DNIT , 2006) determina um crescimento anual de 5% para o mesmo.
𝑉𝑡 =365 𝑥 𝑉1 𝑥 ((1+
𝑡
100)
𝑃−1)
𝑡
100
Eq. 12
Sendo:
Vt = volume total de tráfego de veículos estimado;
V1 = volume médio diário de tráfego estimado;
t = taxa de crescimento anual, fixa em 5% (DNIT, 2006);
P = vida útil do pavimento.
O DNIT (DNIT, 2006) classifica os veículos nas seguintes categorias:
Automóveis, sem eixos de cargas;
Caminhões leves: 2 eixos simples, com rodas simples;
Caminhões médios: 2 eixos simples, rodas traseiras duplas;
Ônibus: equivalente a caminhões médios;
Caminhões pesados: 2 eixos, traseiro em tandem;
Reboques e semi-reboques: outras combinações (articulações)
O cálculo das solicitações (N) é resolvido através da equação 13. Para tanto, deve-se
solucionar também o fator de veículos (FV= FC x FE) com auxílio de ábacos, como o
representado na figura 13 para veículos de eixos simples.
35
Figura 14 - Fator de equivalência para veículos de eixos simples (Adaptado de DNIT,
2006)
𝑁 = 𝑉𝑡 𝑥 𝐹𝐸 𝑥 𝐹𝐶 eq.13
Em que:
FE (Fator de Eixos) = 𝑛 𝑉𝑡⁄ , sendo n o número total de eixos dos veículos;
FC (Fator de Carga)= ∑ (% 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑖 𝑥 𝑖 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖 )
Existem diversos ábacos e tabelas capazes de relacionar tais informações e então
determinar as espessuras mínimas necessárias de base e sub-base para sua correta
função estrutural. Segundo o Tech Spec-4 (ICPI, 2004), são quatro os fatores que
determinarão o dimensionamento da estrutura. Além do tráfego e da capacidade do solo,
também definem o resultado final do pavimento os materiais disponíveis na região, o
ambiente (geografia e clima) em que estará inserido, e suas interações.
Na Instrução de Projetos do Município de São Paulo (SIURB, 2004), são
recomendados dois métodos para o dimensionamento de pavimentos intertravados. O
primeiro, adaptado pela ABCP de um estudo originalmente proposto pela British
36
Cement Association (BCA) para utilização de bases cimentadas, é recomendado para
vias de tráfego leve, com N típico até 105. Ele faz uso de dois ábacos de leitura direta
para o dimensionamento (figuras 15 e 16), fornecendo assim as espessuras necessárias
da estrutura. Segundo Smith (2006) e Interpave (2008), a vida útil de projeto padrão a
ser utilizada é de 20 anos. Este período compreende apenas atividades de manutenção
preventiva.
Como considerações gerais de projeto, de acordo com a instrução de projeto IP-
06/2004 (SIURB, 2004), tem-se:
Para tráfego com N < 1,5 x 106, a camada de base não é necessária;
Para tráfego com 1,5 x 106 ≤ N < 1,0 x 107, a espessura mínima da
camada de base cimentada será de 10 cm;
Para tráfego N ≥ 107, a espessura de base cimentada será determinada
através da figura 15;
Quando o N < 5 x 105, o material de sub-base deve apresentar um valor
de CBR ≥ 20%;
Se o subleito natural apresentar CBR ≥ 20%, fica dispensada a utilização
da camada de sub-base;
Quando o N ≥ 5 x 105, o material da sub-base deve apresentar um valor
de CBR ≥ 30%;
Se o subleito apresentar CBR ≥ 30%, fica dispensada a utilização de
camada de sub-base.
37
Figura 15 - Espessura necessária de sub-base (SIURB, 2004)
Figura 16 - Espessura necessária de base em concreto rolado ou solo-cimento (SIURB,
2004)
38
Este método, entretanto, não pode ser utilizado para o dimensionamento de
pavimentos intertravados permeáveis caso seja necessária a utilização da base de solo-
cimento. A granulometria deste material, conforme tabela 6, não é compatível com o
que é exigido em norma para a esse tipo de pavimento. Isso decorre do fato de que o
solo-cimento, para ser produzido, necessita de solo com as condições granulométricas
que não permitiriam a devida percolação de água mínima exigida por pavimentos
permeáveis.
Tabela 6 - Condições granulométricas para execução de solo-cimento segundo a
Associação Técnica da Indústria de Cimento (VITALI, 2008)
Peneira de
Malha
Quadrada
mm
Porcentagem
Retida, Em
Massa
%
76,2 0
4,75 0 a 50
0,425 0 a 85
0,075 50 a 100
Já o segundo método recomendado pela SIURB, utilizado pela Portland Cement
Association (PCA), é mais recomendado para pavimentos permeáveis. Ele é uma
evolução do método que foi desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros do Exército
Americano (USACE), levando em conta o intertravamento dos PPCs. Seu conceito trata
da crescente resistência entre camadas a partir do subleito, de modo que as deformações
por cisalhamento e consolidação de materiais sejam mínimas, consequentemente as
deformações permanentes verticais também.
Este método considera para seu dimensionamento bases compostas de materiais
exclusivamente granulares, compatível com pavimentos permeáveis. Sua utilização se
baseia na simples interpretação do quadro 6, capaz de relacionar valores de CBR e
solicitação N às espessuras necessárias.
39
Quadro 6 – Dimensionamento para espessura necessária de base puramente granular
(HBG) em pavimento intertravado (SIURB, 2004)
Entre as diversas limitações impostas pela especificação técnica americana para
dimensionamento de pavimentos intertravados, a Tech Spec-4 (ICPI, 2004) traz outro
ábaco, apresentado pela figura 17, capaz de relacionar a carga solicitante (EALs) com a
capacidade de suporte do subleito (CBR) para ter a espessura mínima de base
necessária. Este guia resolve o problema para bases tratadas com cimento, bases tratadas
com asfalto e bases compostas de agregados grosseiros. As duas primeiras opções,
entretanto, não são interessantes no dimensionamento de pavimentos permeáveis devido
à sua granulometria e à baixa taxa de infiltração, por conta de seu tratamento
40
Figura 17 - Curva para dimensionamento com base de agregados (ICPI, 2004)
O guia americano para pavimentos permeáveis publicado pelo ICPI (Smith,
2006) recomenda espessuras mínimas para a base e sub-base, conforme ilustrado no
quadro 7. Seus valores são baseados em uma metodologia adaptada do Manual de
Águas de Chuva de Maryland (MARYLAND, 1985).
Este guia ICPI (Smith, 2006) estabelece como pressuposto que:
Os solos possuem no mínimo CBR>5%;
As espessuras determinadas são após compactação e se aplicam nos 3
sistemas de infiltração de solos para pavimentos permeáveis
Os tamanhos de peneiras estão definidas conforme especificações da
AASHTO
Equivalent Single Axel Load (ESAL), ou Cargas de Eixo Padrão = 18
kip = 80 kN
41
Quadro 7 - Espessuras mínimas (mm) para base e sub-base em pavimentos permeáveis
(PICP, 2006)
Já o modelo seguido pela Interpave (2008) para pavimentos permeáveis faz
distinção de sua espessura mínima em função da solicitação dependendo do sistema de
infiltração que está sendo utilizado. De acordo com a categoria de carregamento,
definida pelo uso do pavimento e seu N estimado, as espessuras mínimas deverão ser
dimensionadas conforme quadro 8.
Para os sistemas de infiltração total e parcial (figura 18), será introduzida uma
camada com granulometria grosseira, e caso necessário, acima desta uma nova com
material misturado com ligante hidráulico. Caso se esteja utilizando o sistema de
infiltração de detenção (infiltração nula), além das possíveis camadas mencionadas
anteriormente, poderá ser utilizada uma manta impermeabilizante sobre o material a ser
utilizado como reforço de subleito, representada pela linha contínua na figura 19. Esta
membrana entre outras funções irá dessa forma proteger esta camada da deteriorização
por conta da água infiltrada.
42
Figura 18 - Espessuras mínimas para dimensionamento de pavimentos permeáveis com
sistemas de infiltração total e parcial (Adaptado de INTERPAVE, 2008)
43
Figura 19 - Espessuras mínimas para dimensionamento de pavimentos permeáveis com
sistemas de infiltração de detenção (Adaptado de INTERPAVE, 2008)
44
Quadro 8 – Categorias de carregamentos (Adaptado de INTERPAVE, 2008)
Os métodos de dimensionamento existentes no mundo focam, em sua maioria,
em um design para carregamentos maiores e mais complexos. Enquanto isso, métodos
para pavimentos sujeitos a cargas leves geralmente não são contemplados, o que é um
problema grave pois estes projetos, geralmente pensados para uso exclusivo de
pedestres e/ou estacionamentos privados, são muitas vezes realizados a baixo custo,
pouco supervisionados durante sua execução e sem a devida manutenção ao longo dos
anos (COOK et al, 1996).
45
De fato uma questão contraditória, uma vez que os pavimentos intertravados são
majoritariamente utilizados em áreas para tráfego leve, não existem muitos métodos
reconhecidos no mundo para tal função. Espaços preferidos por arquitetos e paisagistas,
que podem utilizar do potencial arquitetônico proporcionado pelos formatos e cores das
PPCs, estes projetos costumam necessitar da experiência do projetista e de seu executor,
uma vez que na maioria das vezes não são realizados os devidos estudos técnicos da
região e dos materiais a serem utilizados (COOK et al, 1996).
Para tanto, Cook et al (1996) propõe uma metodologia empírica para este tipo de
dimensionamento para tráfegos leves, classificando os mesmos em duas categorias:
Tráfego de pedestres e veículos leves
Tráfegos de veículos leves e eventuais veículos pesados
Em função de cada uma das categorias apresentadas, são propostos fluxogramas
de dimensionamento, descritos nas figuras 20 e 21. Para os pavimentos da primeira
categoria, na ausência de ensaios disponíveis do solo, o que geralmente é costume neste
tipo de empreendimento, procede-se com um teste prático, notando-se a impressão de
marcas deixada no subleito ao caminhar sobre o mesmo e assim classificando-o.
Figura 20 - Fluxo de dimensionamento empírico para tráfego leve e pedestres (Adaptado
de COOK et al, 1996)
46
Figura 21 - Fluxo de dimensionamento para tráfego leve poucos veículos pesados
(Adaptado de Cook et al, 1996)
47
4 PROJETO DO PAVIMENTO INTERTRAVADO PERMEÁVEL
A seguir será apresentado o desenvolvimento do projeto proposto neste trabalho
para o pavimento da obra realizada pela Construtora A. O projeto será realizado
conforme as normas brasileiras e recomendações e guias específicos para pavimentos
permeáveis. Ele será, portanto, dividido em duas etapas, iniciando-se pelo
dimensionamento hidráulico e em seguida pelo dimensionamento estrutural.
CONCEPÇÃO DO PROJETO
O caso de estudo selecionado se refere ao estacionamento de um
empreendimento comercial, localizado no bairro da Barra da Tijuca, próximo ao
Hospital Rio Mar, no município do Rio de Janeiro. O projeto prevê 20 lojas com média
de 43 m2 considerando o jirau, 4 quiosques no pavimento térreo com 10 m2 também
considerando o jirau, e 29 salas comerciais no segundo pavimento. O terreno em que se
localizada o empreendimento possui aproximadamente 3100m2, dos quais 46% são
compostos pelo estacionamento a céu aberto (1426 m²), em que será utilizada a
tecnologia de pavimento intertravado permeável do tipo de juntas alargadas.
As vagas são demarcadas pelo arranjo em trama, enquanto as áreas de circulação
de veículos e pedestres são em espinha-de-peixe, com as quatro cores de peças variando
ao longo da extensão do pavimento.
As áreas adjacentes ao pavimento são a calçada do lado de fora do terreno, feita
em concreto vassourado com declividade negativa para a rua, e as vias de pedestres em
cerâmica, que são cobertas no entorno das lojas, e cercadas, na área externa, pelos
jardins do empreendimento.
O estacionamento compreende uma entrada e uma saída de veículos leves para a
área comum, na parte mais ao sul do edifício, e uma entrada e saída única de veículos de
carga pelos fundos do edifício, com acesso direto à lixeira e administração do
empreendimento, conforme ilustrado na figura 22.
48
Figura 22 - Planta baixa do empreendimento a ser dimensionado
49
DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO
4.2.1 Características Hidráulicas do Solo
Com a realização do ensaio de infiltrômetro de duplo anel (EMBRAPA, 1997)
foi possível obter a taxa de infiltração do solo. O ensaio foi realizado no terreno já
regularizado para sua cota de subleito (figura 23). Inicialmente as leituras das lâminas
infiltradas foram em intervalos de 1 minuto, passando para 2, 3, 5 e 10 minutos,
obtendo-se assim a velocidade de infiltração nesses intervalos, conforme tabela 7.
Quando a diferença entre as velocidades passaram a ser mínimas, considerou-se atingida
a velocidade de infiltração básica.
Figura 23 - Teste de infiltração realizado no local de projeto com infiltrômetro de duplo
anel (Foto do Autor, 2018)
50
Tabela 7 - Resultados obtidos do ensaio de condutividade hidráulica
T tacum h0 ht h hacum K K
Min min mm mm mm mm m/s mm/h
1 1 152 148 4 4 6.67E-05 240
1 2 148 144 4 8 6.67E-05 240
1 3 144 141 3 11 5.00E-05 180
1 4 141 139 2 13 3.33E-05 120
1 5 139 137 2 15 3.33E-05 120
1 6 137 135 2 17 3.33E-05 120
1 7 135 133 2 19 3.33E-05 120
1 8 133 130 3 22 5.00E-05 180
1 9 130 128 2 24 3.33E-05 120
1 10 128 127 1 25 1.67E-05 60
2 12 127 124 3 28 2.50E-05 90
2 14 124 121 3 31 2.50E-05 90
2 16 121 119 2 33 1.67E-05 60
2 18 119 116 3 36 2.50E-05 90
2 20 116 114 2 38 1.67E-05 60
2 22 114 112 2 40 1.67E-05 60
3 25 149 145 4 44 2.22E-05 80
5 30 145 140 5 49 1.67E-05 60
5 35 140 135 5 54 1.67E-05 60
5 40 135 130 5 59 1.67E-05 60
10 50 130 121 9 68 1.50E-05 54
10 60 121 111 10 78 1.67E-05 60
A partir dos dados apresentados na tabela 7, pode-se observar que atingida a
saturação do solo, a taxa de infiltração torna-se constante. Esta taxa se estabilizou
aproximadamente em 1,67 x 10-5 m/s, valor este considerado suficientemente alto para
ser aplicado em um sistema de infiltração total segundo os guias da Interpave e ICPI
para pavimentos intertravados permeáveis. O gráfico da curva de infiltração obtida por
meio dos dados do ensaio está representado na figura 24.
51
Figura 24 - Gráfico com o resultado do ensaio de infiltração
Este ensaio, contudo, não contempla o solo como subleito em sua forma final,
compactado. Através de análises visuais do solo regularizado, como mostra a figura 25,
percebe-se que mesmo após alguns dias do fim das chuvas, ainda era possível encontrar
água empoçada no terreno, o que leva a crer que este resultado não é representativo. O
guia da ICPI (SMITH, 2006) sugere que se utilize no dimensionamento um fator de
segurança de no mínimo 2 para a taxa média encontrada, de forma a compensar as
diminuições de infiltração durante a construção e uso do pavimento. Para este caso, será
utilizado um fator de segurança igual a 5 (ACIOLI, 2005), para tentar uma maior
aproximação ao solo compactado.
Conclui-se para o dimensionamento uma taxa de infiltração de 3,33 x 10-6 m/s,
em que será, portanto, considerado um sistema de infiltração parcial, auxiliado por
drenos microperfurados para o escoamento adequado.
R² = 0.78580.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
0 10 20 30 40 50 60 70
Taxa
de
Infi
ltra
ção
(m
m/h
)
Tempo de Ensaio (min)
Curva de Infiltração
52
Figura 25 - Solo regularizado ainda não trabalhado 24 horas após o fim das chuvas
apresentando água acumulada (Foto do autor, 2018)
4.2.2 Determinação da Chuva de Projeto
Para o cálculo dos parâmetros locais deste projeto, foi optada a utilização do
programa Pluvio 2.1, disponibilizado gratuitamente pelo Grupo de Pesquisa em
Recursos Hídricos da Universidade Federal de Viçosa (GPRH, 2018). Através da
inserção das coordenadas da obra no programa, foi possível obter automaticamente os
valores de a, b, c e K, obtidos através da interpolação dos dados dos postos
pluviométricos mais próximos, conforme demonstrado na figura 26 e quadro 9.
Vale notar que para projetos a serem aprovados pelas prefeituras de suas
respectivas cidades, será necessário a utilização de parâmetros e históricos de postos
pluviométricos apropriados e reconhecidos de cada região. Como exemplo, pode-se
mencionar o órgão Fundação Rio-Águas, no Rio de Janeiro, responsável pelo
licensiamento de obras de drenagem no município.
53
Quadro 9 - Parâmetros IDF retirados do Plúvio 2.1 para local de projeto (GPRH, 2018)
Parâmetros IDF
a 0,204
b 66,337
c 0,97
K 4855,627
Figura 26 – Coordenadas e resultados no Plúvio 2.1 (GPRH, 2018)
Resolvendo-se a equação 6 apresentada anteriormente, para estes dados obtem-
se:
𝑖 =4855,627 𝑥 100,2014
(1440+66,337)0,97 = 6,37 mm/h
Considerando-se o tempo de retorno recomendado para pavimentos permeáveis
de T=10 anos (ACIOLI, 2005) que é coincidente com o recomendado pela Rio Águas
para a microdrenagem do Rio de Janeiro, para uma chuva de 24 horas, obtém-se i = 6,37
54
mm/h. Considerando a pior situação, de uma chuva com precipitação máxima durante
toda sua duração, calcula-se uma precipitação total de 152,88 mm.
4.2.3 Cálculos e Resultados do Dimensionamento Hidráulico
- Revestimento e Camada de Assentamento
Será utilizado, conforme atendimento à norma NBR16416:2015 (ABNT, 2015),
PPC permeáveis de juntas alargadas, com espessura de 80mm e resistência mecânica
maior ou igual a 35 MPa, assegurada pelo fabricante a ser escolhido. Preferencialmente
no formato de bloquetes com dimensão 9 cm x 19 cm, com juntas de 1 cm, de forma a
evitar problemas de execução, conforme mencionado anteriormente.
Sua camada de assentamento será composta de brita 0, granulometria definida
conforme determinado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), com 5 cm de
espessura medida antes de compactado (MME, 2009)
- Base e Sub-base
Para o cálculo destas camadas, será utilizado o método proposto por Smith
(2006) e recomendo no Brasil pela ABCP (MARCHIONNI, 2011), com os dados a
seguir:
A área correspondente ao pavimento intertravado é de 1426 m2;
Considera-se que o subleito possui pelo menos CBR>5%;
Será considerado um runoff de 0,03 para blocos vazados
(MARCHIONNI, PR3);
Será proposto uma declividade média de 1%;
Não será considerada nenhuma contribuição de runoff externo, pois todas
as áreas anexas ao pavimento intertravado são cobertas ou não possuem
caimento para o mesmo;
55
A altura de chuva de projeto será de 0,153 m, correspondente a uma
precipitação intensa de 24 horas de duração conforme curvas de IDF;
Coeficiente de permeabilidade do solo de 0,012 m/h (3,33x10-6 m/s);
Tempo de enchimento do reservatório de 2 h (SMITH, 2006);
Porosidade do agregado projetado considerada a 40%;
Tempo máximo de armazenagem da água no reservatório de 24 h;
Resolvendo-se a equação 4, já apresentada:
hb = 0,153 − 0,012𝑥2
0,4 ≅ 0,32 𝑚
Obtém-se, portanto, uma base e sub-base com hb = 0,32 m de espessura mínima.
Vale frisar que este valor corresponde à espessura necessária para um sistema de
infiltração total, ou seja, para que toda a chuva seja armazenada e então removida do
tanque de retenção, por meio de sua infiltração natural no subleito.
Para avaliar a altura máxima desse reservatório em função do tempo máximo,
resolve-se equação 7, apresentada anteriormente:
ℎ𝑚á𝑥 = 0,012 𝑥 24
0,4
Ou seja, a altura máxima que o reservatório poderia ter é hmáx = 0,72 m, o que
está de acordo com os valores calculados anteriormente.
Para o cálculo da compensação da declividade, a equação 9 será resolvida. Em
função do projeto, já existente, de paisagismo, propõe-se caimento médio de 1%. . Para
o comprimento do pavimento na direção da declividade, de forma a não encarecer muito
o projeto, será proposta uma média das distâncias entre as vias com declividade, sendo,
portanto, L = 10,2 m.
ℎ′ = 0,32 +0,01 𝑥 10,2
2 0,37 𝑚
56
Conclui-se, então, que a base do pavimento deverá, segundo o dimensionamento
hidráulico para um sistema de infiltração total, ter altura mínima de 37 cm.
- Drenos Extravasores
Devido às suspeitas da baixa infiltrabilidade do solo ao ser compactado, serão
dimensionados drenos extravasores sob a hipótese extrema de se esgotar a capacidade
do reservatório, considerando-se então que os mesmos irão drenar toda a água da chuva
de intensidade e duração de projeto, apenas subtraindo-se a fração que escoaria
superficialmente. Para o runoff considerado igual a 0,03, os drenos deverão coletar 97%
do escoamento da água de chuva. Resolve-se, então, a equação 10, apresentada no item
anterior:
𝑄 =0,97 𝑥 6,37 𝑥 0,1426
360= 2, 44 𝑥 10−3 𝑚3/𝑠
A vazão total encontrada, de 2,44 x 10-3 m3/s, deverá ser então distribuída em
drenos microperfurados tipo Kanaflex, com 60mm de diâmetro, disponível em mercado.
O coeficiente de rugosidade para este tubo será de 0,012, para plástico (ABTC, 2004).
Calcula-se então o escoamento indivual de cada um dos drenos, conforme equação 11.
𝑞 =0,312 𝑥 0,06
83 𝑥 0,01
12
0,012= 1,43 𝑥 10−3 𝑚3/𝑠
Percebe-se, após esses resultados, que apenas dois drenos de 60mm seriam
capazes de escoar toda a água de chuva prevista em projeto. Uma vez que este cálculo
simplificou o escoamento total de 2,44 x 10-3 m3/s a um ponto apenas, ao distribuir estes
drenos de forma homogênea ao longo do pavimento de forma a cobrir toda sua
extensão, será garantido o total manejo da água de chuva considerada no projeto.
57
DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL
4.3.1 Características Mecânicas do Solo
Para a definição das características mecânicas do solo, foi realizado o ensaio de
CBR no Laboratório de Solos da Falcão Bauer do Rio de Janeiro, uma empresa
reconhecida internacionalmente em controles tecnológicos nas mais diversas áreas de
atuação, sendo referência, no Brasil, no setor de construção civil. Seu laboratório foi
gentilmente cedido para a execução e acompanhamento, pelo autor, de todas as etapas
do ensaio em questão.
O material utilizado nos ensaios foi coletado no canteiro de obras e armazenado,
pelo autor, segundo a NBR 9604:2016 (ABNT, 2016), no dia 11 de Julho de 2018. O
ensaio de compactação foi feito no dia 14 de Agosto e a retirada dos corpos submersos
para o rompimento no CBR no dia 18 de Agosto de 2018, seguindo a NBR 9895:2017
(ABNT, 2017). O ensaio foi realizado pelo técnico laboratorista com acompanhamento
e auxílio do autor. As figuras 27 e 28 e 29 apresentam imagens dos experimentos.
Figura 27 - Corpo de prova sendo compactado em Proctor Normal (Foto do Autor, 2018)
58
Figura 28 - Corpos de prova submersos a 96 horas (Foto do autor, 2018)
Figura 29 - Rompimento do primeiro corpo de prova (Foto do autor, 2018)
59
Foram obtidos os resultados apresentados no quadro 10. De acordo com as
normas vigentes, os valores de CBR e Expansão obtidos estão compatíveis com as
premissas para os cálculos de dimensionamento estrutural.
Quadro 10 - Resultados dos ensaios de compactação e CBR realizados em laboratório
Resultados do Ensaio
Densidade Seca Máx (g/cm2) 1,927
Umidade Ótima (%) 12,9
I.S.C (%) 7,8
Expansão (%) 0,7
4.3.2 Determinação da Solicitação de Carga
O estacionamento comum projetado será exclusivo para veículos de passeio e
pedestres. O acesso previsto para veículos de carga está nos fundos do edifício, com
uma via de entrada e saída única com 15 m x 4,5 m de dimensão. Portanto, não é
esperado solicitações de eixo padrão para a parte de livre acesso do pavimento
destinado aos clientes, sendo assim utilizados os métodos empíricos apresentados neste
trabalho para seu dimensionamento.
Para o dimensionamento da via de acesso de serviço, será considerado um
tráfego para uma vida útil de projeto de 20 anos. Não estão disponíveis muitas
informações a respeito de quais tipos de empresas pretendem abrir negócio no local.
Sabe-se apenas de uma padaria/delicatessen, que irá ocupar 4 lojas adjacentes. Para as
outras unidades, existem suposições tais como: pequeno restaurante; pet-shop com
veterinária; papelaria; drogaria; lanchonetes, bar e sorveteria nos 4 quiosques; e loja de
informática.
Os cálculos e conceitos apresentados e aplicados a seguir, para estimar o tráfego
solicitante, estão de acordo com o método proposto pelo DNIT (2006) para pavimentos
flexíveis. Será considerado um volume semanal conforme quadro 11, supondo uma
média de 2 entregas por mês para cada empresa, com exceção da padaria e restaurante,
60
que ocuparão respectivamente 4 e 3 lotes e terão entregas semanais. Portanto, o volume
diário da via será de 2 veículos. Os caminhões médios correspondem a 21,4% dos
veículos, enquanto os leves são 78,6% do total. Serão desconsiderados os automóveis
para este cálculo, e será acatado o crescimento de 5% (DNIT, 2006).
Quadro 11 - Determinação de volume semanal do empreendimento
Tráfego semanal
Fonte Volume Categoria
Comlurb 3 Caminhão Médio
Padaria 1 Caminhão Leve
Restaurante 1 Caminhão Leve
Demais 9 Caminhão Leve
Resolvendo-se a equação 12:
𝑉𝑡 =
365 𝑥 2 𝑥 ((1 +5
100)20
− 1)
5100
= 24138,15
Com isso, o volume total de veículos obtido é de 24.138,15 para 20 anos de uso,
com crescimento constante. Será considerado em cada eixo simples de roda simples
uma carga de 6t, enquanto para os eixo simples de roda dupla serão consideradas 10t
(DNIT, 2006). A estimativa aponta para dois tipos de veículos, sendo 78,6% caminhões
leves com um total de 12t e um fator de equivalência igual a 0,25; e 21,4% caminhões
médios com 16t e fator de equivalência igual a 2,8. A figura 30 ilustra a utilização do
ábaco para a definição dos fatores de equivalência de operação.
61
Figura 30 - Fatores de equivalência para veículos de eixos simples (Adaptado de DNIT,
2006)
Obtem-se após análise do ábaco FE = 2 e FC = 0,796. Portanto, a estimativa do
número de solicitações (N) para eixos padrões nesta via de acesso será igual a 3,84x104.
4.3.3 Cálculos e Resultados do Dimensionamento Estrutural
Para o estacionamento aberto ao público, dedicado exclusivamente ao tráfego de
veículos de passeio e pedestres, como não serão previstas solicitações de eixo padrão,
deverão ser utilizados os métodos empíricos demonstrados anteriormente.
Segundo Smith (2006), um pavimento com estas características necessitaria no
mínimo de 15 cm de brita 3 para a sub-base e 10 cm de brita 1 como base. Já o manual
Britânico (INTERPAVE, 2008) na situação de um sistema parcial de infiltração
recomenda 25 cm de apenas um tipo de agregado para a base. O método empírico de
Cook (1996) diz, apesar de considerar para a camada de assentamento o uso de areia,
para este caso em questão em que o subleito deixa marcas “normais” ao ser pisado, que
a base deverá ser composta por no mínimo 20 cm de material granular. No guia de
pavimentos flexíveis do DNIT (DNIT, 2006), fonte de grande parte dos estudos de
62
pavimentos intertravados, é delimitada uma espessura mínima de 15cm para camadas
puramente granulares.
Será definida, a princípio para o pavimento permeável uma base composta de
material granular, com granulometria adequada a esta camada com 25 cm de espessura.
Este deverá ser instalado com PPCs de 8 cm de altura, como já comentado
anteriormente, assentado em uma camada de material granular conforme especificado
em norma com aproximadamente 5 cm de espessura. É recomendada a utilização de
manta geotêxtil, com a finalidade de separar as camadas granulares e evitar assim a
contaminação das mesmas.
Para a via para veículos de carga, com uma solicitação de eixos de carga N =
3,84x104 em um subleito com CBR = 7,8%, serão testadas algumas das metodologias
apresentadas para seu dimensionamento. Utilizando-se o primeiro método,
recomendado pelo Município de São Paulo (SIURB, 2004), uma vez que N < 106 e não
há necessidade de base de solo-cimento, a sub-base seria composta de material com
CBR > 20%; através do ábaco (figura 15) obtém-se espessura de pelo menos 10cm.
Enquanto isso, a análise do quadro do segundo método (quadro 6) define que
necessitaria-se de 15cm de base puramente granular.
De acordo com os métodos estrangeiros, como a especificação técnica número 4
da ICPI (ICPI, 2004), a análise do ábaco também resulta em aproximadamente 10 cm de
base granular. Seguindo o fluxograma do método proposto por Cook (1996), um tanto
mais conservador devido à sua natureza empírica, define-se uma sub-base de 20 cm e
uma base de 17,5 cm de material granular, medidas que realmente destoam do que foi
antes calculado, e que resultariam em um elevado custo de execução.
Apesar deste trecho não ser permeável, vale notar que, caso fossem usadas as
recomendações da ICPI e da Interpave, os resultados seriam muito mais dispendiosos
quando comparados às soluções tradicionais. Smith (2004) delimita 20 cm de base
composta de brita 3 e 10 cm de base de brita 1. Já a Interpave (2008), para um sistema
de infiltração total ou parcial, recomendaria aproximadamente 15 cm de sub-base com
material agregado e mais 15 cm de base granular tratada hidraulicamente.
63
É interessante notar que os valores das espessuras propostas para o pavimento
sem solicitação de eixo são maiores quando comparado aos resultados de ábacos do
dimensionamento da via de acesso de veículos de carga. Isso se dá devido ao fato de
que os números propostos para trechos sem solicitação, assim como os métodos dos
guias internacionais de pavimentos intertravados permeáveis, são baseados em métodos
empíricos, que acabam resultando em soluções muito mais conservadoras.
Outra consideração importante é que estes resultados são baseados em um CBR
medido em laboratório com umidade ótima. Caso o pavimento seja executado sem a
devida supervisão adequada, com o subleito mal compactado e trabalhado fora da
umidade adequada, seu valor de CBR tenderá a diminuir, sendo portanto de extrema
importância este estudo prévio e acompanhamento especializado durante a execução.
Conclui-se, então, para o pavimento convencional e permeável, a utilização de
uma base granular com espessura de 20 cm, de forma a compensar possíveis desvios de
execução e unificar os dimensionamentos de ambos os pavimentos, mantendo, assim,
uma margem de segurança contra erros de execução e facilitando sua execução. Da
mesma forma, um material granular fino deverá compor a camada de assentamento de 5
cm, conforme norma apropriada, e as PPCs serão de 8 cm com resistência de 35 Mpa.
RESULTADO FINAL
Comparando os resultados dos dois dimensionamentos, deve-se optar pelo pior
caso, de forma que ambos sejam contemplados. Os cálculos mostram uma diferença de
17 cm de espessura de base para o caso de infiltração total. Entretanto, ao se utilizar
drenos distribuídos ao longo do pavimento, consegue-se tratar por completo a água de
chuva prevista em projeto. Assim, torna-se necessário apenas o devido cuidado com a
capacidade de suporte do pavimento contra a solicitação de carga. Dessa forma, o
projeto de pavimento deverá ter a configuração apresentada na figura 31.
64
Figura 31 - Seção do pavimento projetado, com drenos de 60 mm de diâmetro
5 ANÁLISE DO ESTUDO DE CASO
Este item visa avaliar a utilização da tecnologia de pavimentos intertravados
permeáveis de juntas alargadas na obra acompanhada na Barra da Tijuca, Rio de
Janeiro.
MATERIAIS E PROCEDIMENTOS UTILIZADOS EM CAMPO
5.1.1 Peças Pré-Moldadas de Concreto
A PPC utilizada na execução do pavimento permeável foi a do tipo junta
alargada. Em projeto o material era especificado apenas como “intertravado drenante”,
com dimensões de 10 x 20 x 8 cm, sem nenhum tipo de detalhe ou exigência maior.
Optou-se por alterar as peças de concreto drenante para juntas alargadas, e utilizou-se
peças de 6 cm de espessura nas áreas comuns, mantendo-se a espessura de 8 cm apenas
na via de veículos de carga, sendo que estas peças são de formato convencional não
drenante. Não foi feito nenhum tipo de estudo ou avaliação entre as diferenças de
permeabilidade e runoff, ou resistência mínima para as alterações realizadas.
Segundo as normas brasileiras (ABNT, 2011) e americanas (ICPI, 2004), os
blocos utilizados em vias com tráfego de veículos devem ter no mínimo 8 cm de
65
espessura, o que contradiz a decisão tomada em obra pela Construtora A, com a
diminuição da espessura para 6 cm em busca de redução de custos de material.
Entretanto, o Fornecedor C garante, com laudos técnicos, que os seus blocos são
fabricados para resistirem a compressões de no mínimo 35 Mpa, conforme exigido em
norma (ABNT, 2011).
Eram especificadas em projeto, para delimitação de vagas e fins paisagísticos,
quatro cores distintas de blocos: grafite, marrom, terracota e cinza, todos fornecidos
pelo Fornecedor C. A alteração de PPCs drenante para juntas alargadas foi uma decisão
conjunta entre a Construtora A e a Empreiteira B, puramente por motivos estéticos.
Os blocos foram moldados com a largura e comprimento padrão conforme
solicitado. As juntas possuem aproximadamente 1,0 cm x 1,0 cm, ilustrado na figura 32.
De acordo com a norma NBR 16416:2015 (ABNT, 2015), foi utilizada a equação 1 para
validar sua área de percolação, conforme exemplificada na figura 8:
Aint = 10x20 cm = 200 cm2
Aext = 11x21 cm = 231 cm2
Aesp = 1x1 cm = 1 cm2
𝐴𝑝𝑒𝑟𝑐 = 231−(200+1)
231 = 13% < 15%, portanto está em concordância com o
mínimo estabelecido em norma.
Um fato observado durante a execução foi de que, aparentemente, o Fornecedor
C não levou em consideração nas fôrmas que foram utilizadas para fabricação das peças
para juntas alargadas o tamanho padrão de vagas. Segundo o projeto de lei
complementar nº 31/2013, que institui o código de obras e edificações da cidade do Rio
de Janeiro (CÂMARA MUNICIPAL RJ, 2013), as vagas de estacionamento para
veículos de passeios deverão ocupar um retângulo desenhado em planta com dimensões
de 2,5m x 5,0m. Entretanto, por causa do espaçador separando os blocos em 1 cm, as
peças arranjadas em trama, conforme projeto, não correspondiam aos 2,5 m de largura;
acabavam tendo aproximadamente 2,54 cm, pois a medida efetiva de cada peça é de 11
cm x 21 cm.
66
Figura 32 - Medida do espaçador das PPC drenantes (Foto do autor, 2018)
Ao posicionar várias vagas lado a lado, esta inconsistência levava a um
encurtamento do último vão. Isso obrigou a Empreiteira B a realizar diversos feixes em
cortes nos blocos, de modo a encurtar algumas medidas para que tudo encaixasse de
acordo com as normas e projetos, como apresentado pela figura 33. Esta situação custou
tempo e dinheiro à obra, além de prejudicar o aspecto visual do pavimento. Estes feixes
também não possuem mais os fatores de forma e porcentagens de área permeável
exigidos por norma, possivelmente comprometendo o intertravamento de peças, a
estabilidade e a permeabilidade do revestimento nestes pontos.
67
Figura 33 - Feixes cortados para acerto da largura de vagas (Foto do autor, 2018)
Uma sugestão para solucionar este problema seria confeccionar as peças com
dimensões internas de 9 cm x 19 cm, mantendo o espaçador de 1 cm x 1 cm. Dessa
forma, as PPC intertravadas teriam medidas efetivas pares, possibilitando o arranjo
apropriado. Além disso, sua área de permeabilidade ainda estaria de acordo com as
normas vigentes, conforme equação 1 apresentada anteriormente:
Aint = 9x19 cm = 171 cm2
Aext = 10x20 cm = 200 cm2
Aesp = 1x1 cm = 1 cm2
Logo, 𝐴𝑝𝑒𝑟𝑐 = 200−(171+1)
200 = 14% < 15%, resultado também de acordo com o
mínimo estabelecido.
5.1.2 Camada de Assentamento e Material de Rejunte
Para execução da camada de assentamento e material de rejunte do pavimento
intertravado permeável foi utilizado brita 0. Conforme determina o MME, sua faixa
granulométrica deve ir de 4,8 mm a 9,5 mm, o que está de acordo com as normas de
pavimentos permeáveis (ABNT, 2015).
68
A camada foi aplicada com um espessura média de 5 cm (figura 34), variando
entre 4 cm até 8 cm após compactado, conforme aplicação, sobre manta geotêxtil,
separando-a do material que compôs a base. Após finalização do assentamento das
peças, foi espalhada brita sobre o pavimento para seu rejuntamento (figura 35). A
superfície será então vibrada para que o material possa assentar e preencher as juntas.
Os procedimentos estão de acordo com as recomendações revisadas (ABNT, 2011).
Figura 34 - Espessura da camada de assentamento em brita 0 (Foto do autor, 2018)
Figura 35 - Aplicação de brita 0 para rejunte do pavimento (Foto do autor, 2018)
69
Já a via de acesso de veículos de carga foi construída com pó de pedra como
material de assentamento e preenchimento de juntas. A camada de assentamento
aplicada foi pequena, com cerca de 1 cm após compactada, o que não corresponde com
as práticas recomendadas, como apresentado neste trabalho.
As tabelas 8 e 9 mostram a granulometria fornecida pela pedreira responsável
para os agregados que compõem esta camada. Observa-se que estão de acordo com as
normas vigentes para este tipo de material, apresentadas em itens anteriores, assim
como sua utilização como camada de assentamento.
Tabela 8 - Granulometria da brita 0 utilizada em obra
Abertura da Peneira
(NBR NM ISO 3310-1)
Porcentagem
Retida, Em Massa
%
12,5 mm 0,00
9,5 mm 12,16
6,3 mm 66,85
4,75 mm 90,25
2,36 mm 98,51
2,0 mm 98,59
1,18 mm 98,69
0,6 mm 98,80
0,42 mm 98,87
0,3 mm 98,93
0,18 mm 98,77
0,15 mm 99,15
0,074 mm 99,40
70
Tabela 9 - Granulometria do pó de pedra utilizado em obra
Abertura da Peneira
(NBR NM ISO 3310-1)
Porcentagem
Retida, Em Massa
%
4,75 mm 0,97
2,36 mm 21,15
2,0 mm 25,71
1,18 mm 38,39
0,6 mm 43,42
0,42 mm 60,47
0,3 mm 68,27
0,18 mm 78,58
0,15 mm 81,12
0,074 mm 90,49
5.1.3 Base e Sub-base
A base foi feita com brita 1, material amplamente utilizado na estrutura de
pavimentos, que possui também outras finalidades na construção civil, como agregado
para misturas de concreto. Segundo o MME (2009), sua faixa granulométrica deve
variar entre 9,5 mm e 19 mm. Além disso, possui CBR > 100% e índice de vazios >
32%, o que corresponde com as recomendações de bases para o projeto em questão. Sua
espessura sofreu variações ao longo da extensão do pavimento da área comum, entre 5
cm e 15 cm após compactado, devido a erros de execução e regularização do subleito.
Foi possível o acesso aos documentos de testes de agregados da pedreira da qual
a Empreiteira B obteve o material para execução do pavimento. Os resultados para a
brita 1 utilizada na base são:
Índice de forma igual a 0,75, sendo a porcentagem de partículas
lamelares apenas 4,5%;
Perda no ensaio de durabilidade em porcentagem:
0,09 para sulfato de sódio;
0,03 para sulfato de magnésio;
71
Desgaste no ensaio de abrasão Los Angeles igual a 48%;
Granulometria conforme tabela 10;
Tabela 10 - Granulometria da brita 1 utilizada em obra
Abertura da Peneira
(NBR NM ISO 3310-1)
Porcentagem
Retida, Em
Massa
%
25,4 mm 0
19,0 mm 17.81
12,5 mm 85.00
9,5 mm 98.87
6,3 mm 99.28
4,75 mm 99.35
2,36 mm 99.42
2,0 mm 99.42
1,18 mm 99.46
0,6 mm 99.50
0,42 mm 99.51
0,3 mm 99.55
0,18 mm 99.62
0,15 mm 99.66
0,074 mm 99.78
Todos os dados estão de acordo com as normas vigentes apresentadas nos itens
anteriores (ABNT, 2015). A única observação importante a ser mencionada seria em
relação ao desgaste Los Angeles, que está cumprindo apenas as normas rodoviárias para
pavimentos do DNIT (DNIT, 2010), e não as específicas para pavimentos intertravados,
o que pode ser um fator para futuras patologias, a depender de seu uso.
A sub-base foi feita com bica corrida. Este material é composto por produtos
resultantes da britagem primária de rocha sã, que em uma condição granulométrica
mínima (tabela 11) é capaz de assegurar estabilidade à camada (ET-DE-P00/010, 2005).
Sua espessura variou ao longo de sua aplicação de 7 cm a 15 cm após compactado no
piso drenante. A via para veículos de carga se utilizou exclusivamente deste material
como estrutura do pavimento, sendo disposto na média 20 cm do mesmo, conforme
figura 36.
72
Figura 36 - Intertravado de 8 cm apoiado em camada finíssima (±1 cm) de pó de pedra,
com base de 20 cm de bica corrida para a via de veículos de carga (Foto do autor, 2018)
Tabela 11 - Faixas granulométricas para bica corrida (ET-DE-P00/010)
Peneira de Malha
Quadrada
Porcentagem
Retida, Em Massa
%
Porcentagem
Retida, Em Massa
%
mm A B
76,2 0 0
63,5 0 a 10 -
50,0 - 0 a 10
25,0 10 a 35 0 a 30
4,75 30 a 65 -
2,0 - 45 a 75
0,075 80 a 100 90 a 100
De acordo com a Especificação Técnica do DNIT (DNIT, 2010), para sub-base
e/ou bases em bica corrida, a granulometria deste material deve ser composta por uma
das duas faixas apresentadas no tabela 11. Pode-se observar que o mesmo não está de
acordo com as normas para pavimentos permeáveis, em relação a sua granulometria e
também ao índice de vazios. Apenas a exigência CBR > 100 % corresponde com o
mínimo esperado. Percebe-se em sua utilização como sub-base (figura 37) que foi
73
apenas levado em consideração o aspecto estrutural que este material tem no pavimento,
desconsiderando suas implicações hidráulicas.
Figura 37 - Bica corrida sendo espalhada no terreno (Foto do autor, 2018)
5.1.4 Drenos
Apoiados na sub-base, foram instalados tubos Kanaflex flexíveis
microperfurados (figura 38) para auxiliar na drenagem do pavimento, conduzidos às
caixas de areia de águas pluviais. Eles foram envoltos em bidim para auxiliar na
retenção e na penetração da água no seu interior. Pode-se observar nas figuras 39, 40 e
41 que, em alguns pontos, os drenos não foram posicionados com a devida atenção em
relação à sua profundidade e camada certa de instalação, a depender da espessura que a
base possuía, conforme variações já mencionadas devido a erros na execução.
74
Figura 38 – Dreno tipo Kanaflex microperfurado flexível com 6 cm de diâmetro (Foto do
autor, 2018)
Figura 39 - Kanaflex posicionado ao longo da sub-base de bica corrida (Foto do autor,
2018)
75
Figura 40 - Kanaflex sendo posicionado ao longo da camada de base de brita 1 (Foto do
autor, 2018)
Figura 41 - Vala escavada para dreno preenchida com brita 0 (Foto do autor, 2018)
Na figura 39, o tubo drenante foi posicionado ao longo da sub-base, próximo ao
subleito do pavimento, enquanto na figura 40, o tubo drenante foi posicionado ao longo
da base de brita. Já a figura 41 mostra a vala escavada corretamente na altura da sub-
base; entretanto, ela foi coberta com bidim e totalmente preenchida com material de
assentamento, o que poderá futuramente comprometer a resistência estrutural deste
trecho e provocar deformações.
Sua disposição no terreno foi realizada conforme figura 42. As caixas de areia
conectadas pelas linhas tracejadas são de águas pluviais. Estas conexões foram
76
realizadas nos pés das mesmas, a profundidades maiores que a estrutura do pavimento.
O caimento dos drenos não necessariamente acompanha o declive do pavimento
especificado em projeto. Em alguns pontos, o mesmo teve sua declividade
simplesmente direcionada para a caixa mais próxima, de forma a cobrir a maior área
possível. Percebe-se que a distribuição foi bastante generosa, cobrindo o pavimento
quase como um todo, de maneira bastante eficiente.
Figura 42 - Distribuição dos drenos instalados no pavimento permeável
5.1.5 Subleito
Foi realizado o ensaio SPT no terreno (figura 43), que fica próximo à Lagoa de
Jacarepaguá, na Barra da Tijuca. A região costumava ser pantanosa, e foi então
totalmente aterrada para dar mais espaço a construções e empreendimentos ao longo do
desenvolvimento e crescimento da região. O subleito presente na região é composto
portanto, basicamente de material de aterro silto argiloso arenoso, com espessura
aproximada de 2 m. Após o nível d’água, a uma profundidade média de 2 m, o material
encontrado é areia média compacta marrom escura. Em alguns pontos esta chega a ser
muito compacta, com seu número de golpes (Nspt) chegando a valores maiores que 50.
77
Figura 43 -Resultado de um ponto da sondagem SPT do terreno
Para a execução do pavimento, o subleito foi simplesmente compactado com
compactador do tipo placa vibratória. Pode-se observar na figura 44 que o solo, mesmo
após 48 horas do fim da chuva, em um dia ensolarado, ainda apresentava grandes poças
de água, o que mostra a princípio uma baixa taxa de infiltração do solo. Entretanto, não
foi realizado nenhum tipo de ensaio com tal finalidade para a concepção do projeto
original.
Figura 44 - Água acumulada mesmo após 48 horas do fim das chuvas (Foto do autor,
2018)
78
O subleito foi regularizado de acordo com o projeto para a cota especificada em
projeto, com caimentos variando entre 0,64% até 3,37% entre trechos. Este caimento foi
replicado até o nível acabado final, o que vai de encontro com as recomendações da
ICPI de caimento mínimo final de 1%.
5.1.6 Composição Final
Após a análise dos componentes presentes no pavimento executado, o
dimensionamento do mesmo está representado na figura 45 para a área comum
permeável e na figura 46 para a via de serviço. Resumidamente, foram utilizadas PPCs
de 6 cm drenantes e 8 cm convencionais, apoiadas em uma camada de assentamento de
5 cm de brita 0 sobre manta geotêxtil e 2 cm de pó de pedra, respectivamente. O
pavimento drenante é composto de brita 1, com espessura de 10 cm de base e na sub-
base foi utilizada bica corrida com 10 cm de espessura, sendo que ao longo desta
camada foram instalados tubos drenantes de 60 mm de diâmetro. Já o pavimento
intertravado convencional tem sua base exclusivamente composta por 20 cm de bica
corrida.
Figura 45 - Seção de pavimento intertravado permeável executado em obra
79
Figura 46 - Seção de pavimento intertravado convencional executado em obra
Foi observado que as camadas sofreram algumas variações em sua espessura e
posicionamento devido a falhas nos procedimentos de execução. A representação
corresponde portanto a uma média do que foi realizado. Tentou-se relevar os desvios e
ilustrar de fato o que foi almejado pela Empreiteira B.
Com o objetivo de facilitar a comparação entre os resultados apresentados, segue
novamente (figura 47) a seção de pavimento dimensionado após os devidos cálculos.
Vale notar que o trecho de via comercial não tem a necessidade de se utilizar drenos em
sua estrutura, uma vez que seu revestimento não é permeável, e portanto não terá que
lidar com o escoamento interno de água.
Figura 47 - Seção do pavimento projetado, com drenos de 60 mm de diâmetro
80
6 CONCLUSÕES
Este trabalho apresenta os resultados do dimensionamento hidráulico e estrutural
de um pavimento intertravado permeável destinado a uso privado, com tráfego
majoritariamente de veículos de passeio. Assim, buscou-se apresentar a tecnologia
referente a este tipo de pavimento, envolvendo as características gerais e normas de
todas as camadas de sua estrutura, assim como os seus diferentes métodos de
dimensionamento.
Foram analisadas as normas referentes a procedimentos, execução e controle de
qualidade e desempenho do pavimento, observando-se o quanto das recomendações
brasileiras são baseadas em estudos norte-americanos, sendo a contribuição nacional à
respeito do tema quase nula.
Quando comparados os resultados do dimensionamento hidráulico ao pavimento
existente, observa-se que sua espessura, em conjunto com os drenos, é suficiente para o
total manejo das águas pluviais, mesmo no caso mais desfavorável, em que o subleito
torne-se praticamente impermeável no decorrer do seu uso. Apesar da execução ter sido
realizada com bica corrida como sub-base, material este que não possui permeabilidade
e vazios mínimos solicitados em norma, os drenos instalados são capazes de compensar
este fato.
Sob o aspecto estrutural, o pavimento também está de acordo com a solicitação e
as normas vigentes. A bica corrida, como já apresentado, deve ter CBR > 100%, o que
faz com que em ambas situações da obra a estrutura do pavimento seja a princípio
suficiente para suportar as cargas estimadas para sua utilização sem ocorrência de
maiores problemas.
Quanto aos modelos de dimensionamento estrutural, nota-se que a grande
maioria dos métodos utilizados são adaptações de metodologias já existentes para
pavimentos flexíveis. É aplicado um módulo para o colchão de areia e PPC de forma a
substituir a camada de revestimento. Como não há um consenso entre o valor deste
81
módulo, as metodologias são semi-empíricas, podendo, em alguns casos, resultar em ,
espessuras bastante variáveis.
O fato de o autor ser responsável pelo acompanhamento da obra foi essencial
para o acesso a todas as informações necessárias sobretudo em relação à execução. Vale
notar que todos os dados técnicos dos agregados aplicados, assim como os resultados do
ensaio de compactação e CBR do subleito, foram adquiridos em consequência deste
trabalho de forma independente pelo autor. Nenhuma destas informações foi solicitada e
utilizada pela Contrutora A ou Empreiteira B durante a obra.
Como nenhuma informação técnica dos materiais que compuseram o pavimento
foi requisitada oficialmente, foram encontradas dificuldades na obtenção da totalidade
destes dados necessários para a completa verificação do resultado final do pavimento.
Não foi possível acesso aos resultados de ensaio CBR de nenhum dos agregados
utilizados na estrutura, assim como seu índice de vazios. Além disso, o autor não teve
tempo hábil para aplicar durante a execução do pavimento os ensaios de Speedy (DNER
ME 052, 1994) e Frasco de Areia (DNER ME 092, 1994) no solo compactado, para a
determinação da umidade e massa específica, respectivamente.
É possível concluir que as construtoras, no geral, não possuem conhecimento
técnico suficiente com relação às teorias de pavimentos intertravados permeáveis. Além
disso, estudos mais aprofundados do solo e dos materiais envolvidos na estrutura são
negligenciados, chegando ao caso, em questão, de não solicitarem a confecção de
projeto específico de pavimentação para a execução da obra. Com o objetivo de cortar
custos e fazer economias, as construtoras acabam dependendo, exclusivamente, da
experiência da empreiteira contratada para execução do serviço.
Dessa forma, propostas como a utilização de peças de 6 cm em zona de tráfego
de veículos, contrariando as normas e recomendações internacionais, podem acabar por
gerar futuras patologias facilmente evitáveis. Depositar o resultado do pavimento no
conhecimento empírico das empreiteiras acaba limitando as possibilidades de
confêrencia dos serviços prestados pela construtora, consequentemente prejudicando a
82
qualidade final e possibilitando desvios de execução e erros conceituais, uma vez que
não há um embasamento em projeto regrado pelas normas vigentes.
Este fato ocorre com pavimentos intertravados em grande parte devido à sua
simplicidade e facilidade de execução. Para baixas cargas de solicitação como na
situação estudada, de fato não são necessárias estruturas excepcionalmente espessas
para que o pavimento não apresente patologias futuras. Nestes casos, os maiores
problemas relativos ao pavimento se dão devido à sua má execução. Erros nos
procedimentos, como compactação indevida das camadas e o trabalhar no solo em
umidades não adequadas, além de uma manutenção precária ao longo de seu uso, são as
causas mais frequentes destes problemas. A figura 48, por exemplo, ilustra o pavimento
finalizado a menos de um mês sofrendo com deformações. Isso reforça ainda mais a
necessidade de projeto e referências de procedimento em campo para a sua fiscalização
e desempenho apropriado.
Figura 48 - Pavimento deformado pouco tempo após sua conclusão (Foto do autor, 2018)
Entre os requisitos para o dimensionamento de pavimentos intertravados
permeáveis que diferem do intertravado convencional, encontram-se a granulometria da
camada de assentamento, que permite maiores vazios para a devida percolação de água,
como alternativa à areia, material amplamente estudado para esta função. Não foram
encontrados estudos que tratam especificamente das consequências desta granulometria
83
no desempenho do pavimento e seu comportamente quanto aos problemas mais comuns
relativos a este sistema, sendo, portanto, sugestão para trabalhos futuros.
Além disso, foram encontrados diversos estudos com a utilização do método da
“curva envelope” (DAEE/CETESB, 1980) para dimensionamento de bacias de
detenção, que poderiam ser aplicadas no caso de pavimentos permeáveis,
diferentemente do método presente na norma de pavimentos intertravados permeáveis,
como apresentado neste trabalho. A comparação entre estes procedimentos, seus
resultados e implicações são uma segunda sugestão para futuros estudos.
84
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