Pavimentos Permeáveis e sua Influência sobre a Drenagem

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 
 
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental – PHA 
 
 
PHA2537 – Água em Ambientes Urbanos 
 
 
Seminários 
PAVIMENTOS PERMEÁVEIS 
e sua influência sobre a Drenagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Andre Bertoletti Gonçalves - N. USP 6483268 
Rafael Henrique de Oliveira - N. USP 6852422 
 
 
 
 
Prof. Dr. Kamel Zahed Filho 
Prof. Dr. José Rodolfo Scarati Martins 
Profª. Drª. Monica Ferreira do Amaral Porto 
Profª. Drª. Ana Paula Zubiaurre Brites 
 
2014 
 
Sumário 
1. Introdução ..................................................................................................................... 1 
2. Pavimentos Permeáveis ............................................................................................... 1 
2.1 Definição ................................................................................................................. 1 
2.2 Limitações .............................................................................................................. 1 
2.3 Tipos de Pavimentos Permeáveis .......................................................................... 2 
2.3.1 Classificação segundo composição ................................................................. 2 
2.3.2 Classificação segundo infiltração ..................................................................... 5 
3. Dimensionamento ......................................................................................................... 6 
3.1 Altura do reservatório de agregados....................................................................... 6 
3.2 Condutividade hidráulica ........................................................................................ 7 
3.2.1 Introdução ........................................................................................................ 7 
4. Comparação de desempenhos ..................................................................................... 8 
5. Bibliografia .................................................................................................................. 10 
 
 
 
 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
1. Introdução 
A impermeabilização do solo decorrente da ocupação urbana altera o ciclo hidrológico e resulta em 
aumento de enchentes urbanas e da degradação da qualidade das águas pluviais. A drenagem urbana 
tradicional busca drenar -ou melhor, afastar - as águas derivadas de precipitações o mais rápido possível, o 
que aumenta o risco de inundações a jusante. 
A tendência atual, em uma abordagem sustentável, é buscar a manutenção de condições próximas à de 
pré-ocupação a partir de elementos que permitam a infiltração de água e retardem seu escoamento. Neste 
contexto, os pavimentos permeáveis têm se tornado um elemento de papel fundamental por reduzirem 
volumes de escoamento superficial e o impacto sobre a qualidade da água. Usualmente, os sistemas 
permeáveis de pavimentação são compostos por pavimentos porosos (de concreto ou asfalto) ou por 
blocos de concreto (vazados ou não). 
 
2. Pavimentos Permeáveis 
2.1 Definição 
Pavimentos permeáveis são definidos como sendo aqueles que possuem espaços livres em sua estrutura 
por onde a água pode escoar, podendo infiltrar no solo ou ser transportada através de sistema auxiliar de 
drenagem. Este tipo de pavimento busca reduzir o volume de água referente ao escoamento superficial e, 
por consequência, reduzir a solicitação do sistema de drenagem urbana e a probabilidade de enchentes. 
Como efeitos complementares, tem-se a melhora da qualidade de água infiltrada por carrear menor 
quantidade de poluição difusa e a contribuição para a recarga (Ferguson, 2005). 
Em uma estrutura de pavimento permeável genérica, o escoamento infiltra rapidamente na camada de 
revestimento poroso de asfalto ou concreto (espessura de 5 a 10 cm, que serve como um "conduto" rápido 
para o escoamento), atravessa um filtro de agregados de 1,25 cm de diâmetro e espessura de 2,5 cm e 
segue para uma câmara ou um reservatório de pedras mais profundo com agregados de 3,8 a 7,6 cm de 
diâmetro. A partir desse reservatório,o escoamento pode ser infiltrado para o subsolo ou coletado por 
tubos de drenagem e conduzido até uma saída (Araújo et. al., 2000). Desta forma, a capacidade de 
armazenamento dos pavimentos porosos é determinada pela profundidade desse reservatório e pelo 
escoamento perdido por infiltração para o subsolo. 
2.2 Limitações 
Importantes limitações para o emprego de pavimentos permeáveis são: 
- quando o solo do subleito apresenta baixa permeabilidade ou o nível do lençol freático for alto. Nesses 
cenários, o sistema permeável tem a função de um poço de detenção e deve ser previsto sistema de 
drenagem com tubos perfurados e espaçados de 3 a 8 m para a condução da água à rede de drenagem. O 
sistema deve prever o esgotamento do" poço" em período de 6 a 12 horas; 
- quando a água drenada é contaminada, haverá impacto sobre o lençol freático; 
- a falta de controle na construção (erros na compactação de camadas que diminuam permeabilidade, por 
exemplo) e na manutenção (entupimento dos caminhos de condução da água na estrutura); 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
2.3 Tipos de Pavimentos Permeáveis 
2.3.1 Classificação segundo composição 
Os pavimentos permeáveis são usualmente classificados, de acordo com sua composição, em: 
a) Pavimentos de asfalto poroso 
A camada superior (o revestimento asfáltico) é composta de forma similar às convencionais, mas com 
retirada de fração de areia fina (graduação aberta) da mistura dos agregados do pavimento. É conhecida 
como "camada porosa de asfalto (ou atrito)" (CPA). Essa graduação resulta em uma mistura asfáltica que 
pode conter de 18% a 25% de vazios, permitindo rápida percolação da água. Além de sua função na 
estrutura permeável, o CPA apresenta outras vantagens como o aumento da aderência pneu-pavimento e a 
redução de ruído (Bernucci et. al., 2008). 
 
Figura 1 - Estrutura de pavimento com camada porosa de asfalto. Fonte: <flowstobay.org> 
 
 
Figura 2 - Demonstração da permeabilidade da CPA. 
 
 b) Pavimentos de concreto poroso 
A camada superior de concreto poroso é composta a partir de conceito similar ao do CPA, com retirada de 
fração de areia fina da mistura dos agregados do pavimento. Como resultado consegue-se de 15% a 25% de 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
vazios. Como consequência, também apresenta menor resistência em relação ao concreto comum e é 
indicado apenas para locais de tráfego leve ou pouco intenso. 
 
Figura 3 - Estrutura de pavimento com concreto poroso. Fonte: <flowstobay.org> 
 
 
Figura 4 - Demonstração da permeabilidade do concreto poroso. 
 
c) Pavimento de blocos de concreto vazado 
Os blocos de concreto vazado são assentados sobre material granular, como areia, e preenchidos com 
vegetação rasteira, como grama. Filtros geotêxteis, as serem colocados sob a camada de areia, são 
importantes para prevenir o carreamento de areia fina para as camadas granulares inferiores. 
 
Figura 5 - Estrutura de pavimento com blocos vazados. Fonte: <flowstobay.org> 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
 
 
Figura 6 - Blocos vazados preenchidos com grama. 
 
 d) Pavimento de blocos de concreto e paralelepípedos 
Os blocos intertravados de concreto também possuem permeabilidade, cuja magnitude depende da 
permeabilidade do concreto do bloco em si e da granulometria do material de assentamento e das juntas 
(granulometriasmais abertas favorecendo a infiltração). Contudo, a permeabilidade desse tipo de 
pavimento, que já é menor que a dos demais tipos de pavimento permeável, diminui com o tempo (ou seja, 
com a passagem de tráfego) e chega a metade do valor original após apenas cinco anos de vida em média 
(Madrid, 2010). 
 
Figura 7 - Estrutura de pavimento com blocos de concreto. Fonte: <flowstobay.org> 
 
 Outro revestimento semirrígido e modular é o composto por paralelepípedos. As considerações em relação 
à permeabilidade e o material granular de assentamento são similares às apresentadas para os blocos de 
concreto. A principal diferença é que para os paralelepípedos a permeabilidade do material em si não pode 
ser condicionada (natureza da rocha), enquanto que para os blocos é possível utilizar concreto poroso 
como forma de melhorar o desempenho do sistema. 
 
 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
 
Figura 8 - pavimentação com paralelepípedos. 
 
2.3.2 Classificação segundo infiltração 
Segundo a destinação da água, os pavimentos permeáveis podem ser classificados em: 
 
a') Pavimento com infiltração total 
Todo o volume coletado infiltra no solo. Pavimento implantado quando o solo do subleito apresenta alta 
permeabilidade ou o nível do lençol freático for suficientemente baixo. 
 
Figura 9 - Infiltração total (CIRIA, 2007) 
 
b') Pavimento sem infiltração 
Todo o volume coletado é coletado por sistema de drenagem com drenos (tubos) perfurados e espaçados 
de 3 a 8 m para a condução da água à rede de drenagem. Condição quando solo da subleito apresenta 
baixa permeabilidade ou o nível do lençol freático encontra-se elevado. 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
 
Figura 10 - Sem infiltração (CIRIA, 2007) 
c') Pavimento com infiltração parcial 
Situação intermediária das condições de solo ou do lençol freático, permitindo infiltração parcial (apesar da 
necessidade de sistema de coleta por dreno). 
 
Figura 11 - Infiltração Parcial (CIRIA, 2007) 
 
3. Dimensionamento 
3.1 Altura do reservatório de agregados 
O dimensionamento da estrutura do pavimento permeável (Araújo et. al., XXXX) envolve a determinação 
do volume drenado pela superfície ou por outra área contribuinte cujo volume escoe para a área do 
pavimento. A precipitação de projeto é obtida com base no tempo de retorno de projeto e da equação IDF 
(intensidade, duração e frequência) do local. 
Para uma estrutura permeável de infiltração total (sem tubos de drenagem internos), o reservatório de 
pedras interno deve garantir a acomodação do volume de água da chuva de projeto menos o volume 
infiltrado durante a chuva. O volume retido pelo pavimento poroso pode ser estimado por: 
 VR = (ip + c - ie) . td (Eq. 1) 
sendo: 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
VR = o volume de chuva a ser retido pelo reservatório (em mm); 
ip = a intensidade máxima da chuva de projeto (em mm/h); 
ie = taxa de infiltração no solo (em mm/h); 
td = tempo de duração da chuva (em horas); 
c = fator de contribuição de áreas externas ao pavimento permeável, determinado pela equação 2: 
 
 c = 
�� 		.		��
	��
 (Eq. 2) 
 
onde Ac é a área externa de contribuição para o pavimento permeável e Ap é a área de pavimento 
permeável. 
Por fim, a profundidade do reservatório interno de pedras do pavimento é dada por: 
 H = 
�	
 (Eq. 3) 
onde: 
H = profundidade do reservatório de pedras (em mm); 
f = porosidade do material, que pode ser determinada pela equação: 
 f = 
��		.		��
	�
 (Eq. 4) 
onde VL é o volume de líquidos, VG é o volume de vazios e VT é o volume total da amostra. Para o material 
recomendado para o reservatório (britas 3 e 4), a porosidade está na da ordem de 40 a 50%. 
Os pavimentos permeáveis, considerando a relação entre a intensidade de chuva de projeto e a 
condutividade hidráulica da estrutura ( a segunda sempre maior que a primeira), só são viáveis para taxas 
de infiltração superior a 7 mm/h. Uma amostragem representativa do solo do subleito seria a realização de 
sondagens a profundidades de 0,6 a 1,2 m abaixo do reservatório de pedras britadas (agregados). A camada 
impermeável ou o nível do lençol freático deve estar pelo menos 1,2 m abaixo da estrutura do pavimento. 
Por questões construtivas, recomenda-se que o reservatório tenha profundidade mínima de 15 cm. 
 
3.2 Condutividade hidráulica 
3.2.1 Introdução 
Para os revestimentos dos pavimentos permeáveis, o parâmetro que permite avaliar corretamente seu 
desempenho - tanto para o dimensionamento quanto para acompanhamento durante a vida útil - é o 
coeficiente de permeabilidade (K). O mesmo é facilmente calculado a partir da Lei de Darcy (relação entre 
taxa de infiltração e o coeficiente de permeabilidade), utilizando um permeâmetro de carga variável a 
partir de procedimento proposto pelo American Concrete Institute: 
 K = 
��	.			�
	��	.		�
 log ( 
��
	��
 ) (eq. 5) 
onde: 
K = coeficiente de permeabilidade; 
A1 = área da seção da amostra (em m²); 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
A2 = área do tubo (em m²); 
L = comprimento da amostra (m) 
t = tempo para variação de hi para hf (em s); 
hi e hf = alturas inicial e final do permeâmetro. 
Revestimentos permeáveis devem possuir um coeficiente de permeabilidade superior a 10-5m/s 
(permeabilidade alta segundo critérios para solos - Pinto, 2008) 
 
4. Comparação de desempenhos 
Um experimento realizado por (Araújo et. al., 2000) buscou simular chuvas sobre diferentes tipos de 
superfície a fim de determinar as leis de infiltração e o escoamento superficial. As superfícies escolhidas 
foram: 
-solo compactado com declividade de 1 a 3%; 
-pavimento impermeável de concreto convencional, declividade de 4%; 
-pavimento semipermeável - paralelepípedos com declividade de 4%; 
-pavimento semipermeável - blocos de concreto com declividade de 2%; 
-pavimento permeável: blocos vazados de concreto, preenchidos com material granular (areia) e com 
declividade de 2%; 
- pavimento permeável: concreto poroso, com declividade de 2%. 
 
Como resultado das simulações, observou-se os seguintes resultados para o escoamento superficial (gráfico 
escoamento vs. tempo e valores de coeficiente de escoamento "c"): 
 
 
 
Gráfico 1 - Escoamento superficial vs. tempo, para seis superfícies (Araújo et. al., 2000) 
 
 
 
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Tabela 1 - Coeficientes de escoamento resultantes para cada superfície (Marchiori et. al., 2012, adaptado de 
Araújo et. al., 2000) 
 
Os resultados mostram a contribuição positiva de sistemas permeáveis mesmo em comparação com uma 
superfície sem intervenção urbana (solo compactado). Lembrando que, pelo método racional (Q = c. i . A), 
quanto menor o coeficiente de escoamento c, menor o escoamento superficial direto. 
Azzout et al. (1994) e Fach et. al.(2002) também realizaram uma comparação segundo diversos aspectos 
dos pavimentos (desta vez também incluindo o asfalto poroso). A seguir, é apresentada uma tabela que 
sintetiza esses resultados para os critérios mais relevantes para o escopo do presente relatório. 
 
Tabela 2 - Comparação entre superfícies (adaptado de Marchiori et. al., 2012) 
 
 
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Pavimentos Permeáveis e sua influência sobre a Drenagem 
 
 
5. Bibliografia 
ARAÚJO, P. R., TUCCI, C. E. M., GOLDEFUM J. A. Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na 
redução do escoamento superficial. Instituto de Pesquisas Hidráulicasda UFRG. Porto Alegre, 2000. 
BERNUCCI at. al. Pavimentação Asfáltica: formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro, Petrobras, 
2008. 
CIRIA-Construction Industry Research and Information Association. The SUDS manual. London, 2007, CIRIA. 
MADRID, Germano. Pavimento intertravado: mais ou menos permeável? Revista Pisma, ed. 14, 2010 
MARCHIORI et. al., 2012. Pavimento Intertravado Permeável - Melhores Práticas. São Paulo, Associação 
Brasileira de Cimento Portland (ABCP), 2011. 
PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos. Oficina de textos. 2ª edição. São Paulo, 2008 
SICEPOT -MG. Apresentação: Pavimentos permeáveis. Workshop Pavimentos Drenantes com Revestimento 
Asfáltico. 2011