Dimensionamento de trincheira de infiltração

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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ESCOAMENTO 
SUPERFICIAL: TRINCHEIRA DE INFILTRAÇÃO E PAVIMENTO PERMEÁVEL 
ANDRÉ FILIPE MAFRA DE SOUZA 
EDUARDO FIGUEIREDO ESSIG 
BLUMENAU 
2014 
 
 
 
 
ANDRÉ FILIPE MAFRA DE SOUZA 
EDUARDO FIGUEIREDO ESSIG 
DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CONTROLE DE ESCOAMENTO 
SUPERFICIAL: TRINCHEIRA DE INFILTRAÇÃO E PAVIMENTO PERMEÁVEL 
Trabalho apresentado para avaliação 
na disciplina de Sistemas de Drenagem 
Urbana do Curso de Engenharia Civil 
do Centro de Ciências Tecnológicas da 
Fundação Universidade Regional de 
Blumenau. 
Prof.: Adilson Pinheiro 
 
 
BLUMENAU 
2014 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1 
2 OBJETIVO ............................................................................................................... 2 
3 MEMORIAL DE CÁLCULOS ................................................................................. 3 
3.1 A CIDADE ................................................................................................................ 3 
3.2 ESCOLHA DA ESTAÇÃO PLUVIOMÉTRICA ...................................................... 3 
3.3 DETERMINAÇÃO DO SOLO ................................................................................. 3 
3.4 APRESENTAÇÃO DO TERRENO .......................................................................... 4 
3.5 DIMENSIONAMENTO DA TRINCHEIRA DE INFILTRAÇÃO ........................... 4 
3.5.1 Parâmetros de cálculo utilizados ............................................................... 4 
3.5.2 Cálculo de “β” .................................................................................................. 5 
3.5.3 Cálculo de “γ” .................................................................................................. 5 
3.5.4 Cálculo de “k1” ................................................................................................ 6 
3.5.5 Cálculo de “k2” ................................................................................................ 7 
3.5.6 Cálculo de “H” ................................................................................................. 8 
3.5.7 Cálculo de “He” e “Hs” .................................................................................. 8 
3.5.8 Cálculo de “Vmáx” ............................................................................................. 8 
3.6 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO PERMEÁVEL ...................................... 9 
3.6.1 Cálculo de “β” ................................................................................................. 9 
3.6.2 Cálculo de “Vmáx” ............................................................................................ 9 
3.6.3 Determinação de “H” ................................................................................. 10 
3.7 DISPOSIÇÃO FINAL DO TERRENO .................................................................. 10 
4 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 12 
5 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 13 
 
 
 
 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
Durante as primeiras preocupações do homem para com as 
consequências que o ciclo hídrico poderiam incidir em seu habitat, as soluções 
mais frequentes não resolviam o ônus do problema, mas transferiam os danos 
às regiões jusantes – o que desenquadraria suas ações como “soluções” em si. 
Nos períodos contemporâneos, o homem vem tentado subjugar o 
problema através de técnicas que manejam o escoamento superficial na fonte. 
Ou seja, as soluções mais inteligentes a serem aplicadas hoje em dia estendem-
se entre aquelas que anulam o problema com ações que o próprio município – 
ou região – adota. 
Este trabalho apresentado pelos dois acadêmicos de Engenharia Civil 
da FURB demonstra o dimensionamento para um conjunto das tais soluções 
mencionadas: trincheira de infiltração e pavimento permeável. 
Ambas soluções serão teoricamente aplicadas a um terreno onde 
deverá conter uma edificação construída. O trabalho terá apresentada a planta 
baixa da situação dessa edificação no terreno fictício escolhido. 
Após a escolha do terreno a equipe teve de calcular as dimensões das 
soluções adotadas, de modo que as mesmas sejam alocadas de maneira viável 
de acordo com a localização da edificação dentro do terreno e que respeitem 
os padrões mínimos para dimensionamento citados na literatura revisada. 
Com o dimensionamento realizado, a trincheira e o pavimento 
permeável foram detalhados através de desenho em CAD. 
 
 
2 
 
2 OBJETIVO 
O objetivo deste trabalho é a apresentação do dimensionamento e 
alocação de trincheira de infiltração e de pavimento permeável num terreno 
com edificação de dimensões escolhidas pelo professor orientador do 
trabalho. 
 
 
 
3 
 
3 MEMORIAL DE CÁLCULOS 
3.1 A CIDADE 
 Cidade escolhida: Blumenau 
 
Figura 1 – Bandeira da cidade 
Os dados a seguir foram obtidos no portal do IBGE: 
 População estimada (2013): 329.082 hab. 
 Área: 518,497 km² 
3.2 ESCOLHA DA ESTAÇÃO PLUVIOMÉTRICA 
A cidade de Blumenau conta com 3 estações pluviométricas. A equipe 
escolheu a estação de código 2649010, de acordo com o website da Agência 
Nacional de Águas. A estação escolhida abrange principalmente a área do 
bairro Itoupava Central. 
3.3 DETERMINAÇÃO DO SOLO 
Com a seleção da área abrangida pela estação pluviométrica, um 
terreno fictício da região foi adotado e o tipo de solo pôde ser determinado a 
partir de estudo. A equipe chegou à conclusão de que o solo mais adequado – 
dentre os apresentados pelo professor orientador – seria o Podzólico 
Vermelho-Amarelo Álico Tb A moderado, de textura argilosa (composição: silte 
= 11 %, argila = 51 %). 
 
 
 
 
4 
 
3.4 APRESENTAÇÃO DO TERRENO 
Os critérios dados pelo professor para determinação do terreno para a 
implantação do projeto foram os seguintes: 
 Área total do terreno: 1500 m²; 
 Área edificada: 500 m². 
Os valores adotados durante a realização do dimensionamento foram: 
 Área do pavimento permeável: 253,92 m²; 
 Área de jardim: 746,08 m². 
3.5 DIMENSIONAMENTO DA TRINCHEIRA DE INFILTRAÇÃO 
Os próximos itens dizem respeito aos cálculos para o 
dimensionamento da trincheira de infiltração do projeto em questão. 
3.5.1 Parâmetros de cálculo utilizados 
Abaixo seguem os parâmetros utilizados nos cálculos de 
dimensionamento da trincheira de infiltração, com base no material visto em 
sala de aula: 
C - área 
de 
jardim 
C - área 
edificada 
Período 
de 
retorno 
(anos) 
Duração 
da 
chuva 
(min) 
Coeficiente 
redutor de 
colmatação 
Largura 
(m) 
Profundidade 
(m) 
Porosidade 
(η) - brita 
0,20 0,80 5 30 
0,5 
(trincheira) 
e 0,1 (pav. 
permeável) 
0,80 1,00 0,35 
Tabela 1 – Valores iniciais utilizados no dimensionamento da trincheira de infiltração 
A partir dos próximos cálculos, deve-se utilizar o método iterativo para 
se determinar o comprimento da trincheira (L). Para isso, é preciso adotar um 
valor para “L” e passar por todos os cálculos para encontrar o valor de “H”. 
Este valor precisa ser igual a 1 m (determinado pelo professor). Se não for, 
deve-se repetir o processo, adotando outro valor de “L”, até se chegar ao 
resultado esperado. Para fins acadêmicos, apenas será apresentado aqui o 
valor de “L” ideal para se chegar ao “H” igual a1 m (L = 47,43 m). 
 
 
5 
 
3.5.2 Cálculo de “β” 
O produto do coeficiente de escoamento pela razão entre a área de 
contribuição e a área do dispositivo é calculado através da fórmula abaixo: 
𝛽 =
𝐶 × 𝐴
𝐵 × 𝐿
 
Onde: 
 C = Coeficiente de escoamento ponderado; 
 A = Área de contribuição (área do terreno); 
 B = Largura da trincheira; 
 L = Comprimento da trincheira. 
O coeficiente de escoamento deve ser obtido através de uma média 
ponderada entre os coeficientes dos dois tipos de zonas contidas no terreno 
que não sejam completamente permeáveis (jardim e edificação). Basta adotar 
as áreas mencionadas anteriormente (746,08 m² para área de jardim e 500 m² 
para área edificada, resultando num total de 1246,08 m²): 
𝐶 =
(𝐶1 × A1) + (𝐶2 × A2)
A𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
=
(0,20 × 746,08) + (0,80 × 500)
1246,08
= 𝟎, 𝟒𝟑 
Aplicando o valor encontrado acima e o valor de “L” igual a 47,43 m, 
temos: 
𝛽 =
0,43 × 1500
0,8 × 47,43
= 17,00 
Com isso, pode se dar procedência no método iterativo para cálculo do 
comprimento da trincheira (L). 
3.5.3 Cálculo de “γ” 
A razão entre área de percolação e o volume do dispositivo é 
encontrada a partir da fórmula: 
γ =
2
𝐵
=
2
800
= 0,0025 
 
 
6 
 
3.5.4 Cálculo de “k1” 
O parâmetro “k1” é calculado conforme a fórmula: 
𝑘1 = √
𝑎
60
× √𝛽 × 𝑇
𝑏
2⁄ 
Primeiramente, a intensidade média máxima da chuva deve ser 
calculada pelo método usual, através da fórmula: 
𝐼 =
𝐾. 𝑇𝑚
(𝑡 + 𝑑)𝑛
 
Onde: 
 I = Intensidade média máxima da chuva; 
 T = Período de retorno (anos); 
 t = Duração da chuva (min); 
 K, m, d, n = Parâmetros da equação determinados para o local. 
A estação pluviométrica escolhida corresponde à estação de número 
16 na tabela 21 de Back. A tabela 22 nos traz os parâmetros necessários para 
o cálculo da intensidade média máxima pelo método usual. 
Duração da 
chuva (min) 
K m b = d n R² 
30 (<120) 660 0,1764 8,1 0,6648 0,9909 
Tabela 2 – Parâmetros da equação do método usual 
A partir desses dados, o “I” pode ser determinado: 
𝐼 =
660 × 50,1764
(30 + 8,1)0,6648
= 𝟕𝟕, 𝟗𝟓𝟒𝟗 𝒎𝒎/𝒉 
Em seguida, o método de Talbot (fórmula expressa abaixo) deve ser 
utilizado para o cálculo da intensidade média máxima da chuva. Para isso, os 
índices “a”, “b” e “c” devem ser determinados previamente: 
𝑎 = 0,68. 𝑘. 𝑒(0,06𝑛
−0,26𝑑1,13) = 𝟗𝟏𝟐, 𝟐𝟑𝟏𝟎 
𝑏 = 𝑚 = 𝟎, 𝟏𝟕𝟔𝟒 
 
 
7 
 
𝑐 = 1,32𝑛−2,28𝑑0,89 = 𝟐𝟏, 𝟓𝟒𝟕𝟐 
𝐼 =
𝑎 × 𝑇𝑏
𝑡 + 𝑐
= 𝟐𝟑, 𝟓𝟎𝟕𝟏 𝒎𝒎/𝒉 
Com os valores encontrados, deve-se corrigir o valor de “a”, através da 
seguinte relação: 
𝑎𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 =
𝐼𝑢𝑠𝑢𝑎𝑙
𝐼𝑇𝑎𝑙𝑏𝑜𝑡
× 𝑎 
𝑎𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑜 =
77,9549
23,5071
. 912,2310 = 𝟑𝟎𝟐𝟓, 𝟏𝟔𝟓𝟗 
O “I” corrigido através de Talbot e o novo valor de “a" fica idêntico ao 
“I” encontrado através do método usual. 
Teremos, então, “k1” como: 
𝑘1 = 33,7413 
3.5.5 Cálculo de “k2” 
O parâmetro “k2” é calculado conforme a fórmula: 
𝑘2 = √
𝑐
60
× √γ × √𝑞𝑠 
O valor faltante (qs) é calculado com a fórmula: 
q𝑠 = 0,5 × 𝑘𝑠 
Para tanto, é necessário o “ks”, obtido através da determinação do tipo 
de solo estudado: 
𝑘𝑠 = 2𝑥10
−3 × (−4,26(𝑚𝑠 + 𝑚𝑎))
𝑒
× 0,981 
Onde: 
 ms = fração de silte; 
 mc = fração de argila. 
Calculando e convertendo as unidades, temos: 
𝑘𝑠 = 2𝑥10
−3 × (−4,26(𝑚𝑠 + 𝑚𝑎))
𝑒
× 0,981 = 503,43 𝑚𝑚/ℎ 
 
 
8 
 
Com isso, “qs” fica: 
q𝑠 = 0,5 × 1,398 × 10
−4 = 251,72 𝑚𝑚/ℎ 
E, finalmente, temos o “k2”: 
𝑘2 = 𝟎, 𝟒𝟕𝟓𝟒 
3.5.6 Cálculo de “H” 
Finalmente, chegamos à fórmula para o cálculo da profundidade da 
trincheira: 
𝐻 = [
𝑘1 × (𝑘2 − √𝑛)
𝑛 − 𝑘2
2 ]
2
 
Sendo que “H” deve possuir o valor fixo de 1 m, os demais valores são 
encontrados e assim – pelo método iterativo citado anteriormente – se chega 
ao comprimento da trincheira de infiltração: 
𝐿 = 𝟒𝟕, 𝟒𝟑 𝐦 
3.5.7 Cálculo de “He” e “Hs” 
O cálculo das lâminas de água afluente (He) e efluente (Hs) se dão pelas 
fórmulas, respectivamente: 
𝐻𝑒 = 𝛽 ×
𝑎 × 𝑇𝑏
𝑡 + 𝑐
×
1
60
= 22,0861 𝑚𝑚 
𝐻𝑠 = 𝛾 × 𝐻 × 𝑞𝑠 ×
𝑡
60
= 314,6465 𝑚𝑚 
3.5.8 Cálculo de “Vmáx” 
O volume máximo foi calculado pela fórmula: 
𝑉𝑚𝑎𝑥 = [√
𝑎
60
× √𝛽 × 𝑇
𝑏
2⁄ − √
𝑐
60
× √𝐻 × √𝛾 × √𝑞𝑠 ]
2
= 350 𝑚𝑚 
 
 
 
9 
 
3.6 DIMENSIONAMENTO DO PAVIMENTO PERMEÁVEL 
Abaixo seguem os cálculos para dimensionamento do pavimento 
permeável. Para o terreno estudado, foi escolhido o concregrama. 
Vale ressaltar que a altura do material drenante do pavimento 
permeável não pode ultrapassar 300 mm. Logo, os cálculos seguintes foram 
feitos de maneira iterativa para se conseguir uma área suficiente para entrar 
nesse parâmetro. Obs.: a área utilizada foi calculada conforme sendo múltiplo 
da área de uma vaga de garagem (11,04 m²). 
3.6.1 Cálculo de “β” 
O “β” deve ser calculado novamente, porém com uma pequena 
alteração em sua fórmula: 
𝛽 =
𝐴𝑝𝑎𝑣 + 𝐶 × 𝐴
𝐴𝑝𝑎𝑣
 
Onde: 
 Apav = Área do pavimento permeável; 
 A = Área restante do terreno. 
Utilizando a área calculada ao longo do método iterativo, temos: 
𝛽 =
253,92 + 0,43 × 1246,08
253,92
= 3,1102 
3.6.2 Cálculo de “Vmáx” 
O volume máximo do pavimento permeável (expresso em mm) é 
calculado através da fórmula: 
𝑉𝑚𝑎𝑥 = [√
𝑎
60
× √𝛽 × 𝑇
𝑏
2⁄ − √
𝑐
60
× √𝑞𝑠 ]
2
 
Neste passo, podemos aproveitar os valores obtidos durante o 
dimensionamento da trincheira de infiltração. Logo, temos: 
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 𝟏𝟎𝟑, 𝟔𝟒 𝒎𝒎 
 
 
10 
 
3.6.3 Determinação de “H” 
A espessura da camada reservatório sob o pavimento permeável é 
calculada pela fórmula: 
𝐻 =
𝑉𝑚á𝑥
𝜂
=
103,64
0,35
= 𝟐𝟗𝟔, 𝟏𝟐 𝒎𝒎 
3.7 DISPOSIÇÃO FINAL DO TERRENO 
Com os resultados dos dimensionamentos, o layout do terreno pôde 
ser finalizado em CAD. O comprimento total da trincheira foi dividido em dois, 
como representado na Figura 1. A soma dos comprimentos da trincheiras 
supera o valor do comprimento encontrado no método iterativo. Isso ocorre 
pois, por questões de layout, os comprimentos devem ser múltiplos de 2,4 m 
– largura de uma vaga de garagem –, o que resultou de um total de 23 vagas. 
Abaixo seguem a planta baixa do terreno e os cortes dos dispositivos 
dimensionados. 
 
Figura 1 – Layout em planta baixa do terreno estudado 
 
 
 
11 
 
 
Figura 2 – Corte genérico da trincheira 
 
Figura 3 – Corte genérico do pavimento permeável 
 
 
12 
 
4 CONCLUSÃO 
Os dimensionamentos aqui estudados têm fins acadêmicos. Porém, são 
exemplos que poderiam ser aplicados a áreas urbanas no período atual, no 
qual sofremos com o escoamento superficial nessas áreas. 
Pode-se concluir que a trincheira de infiltração, aliada ao pavimento 
permeável, reduz ou até anula o efeito do escoamento superficial que assolaria 
a área na qual a mesma seria aplicada. 
No caso estudado, prova-se que soluções de baixo custo de 
implementação podem ser facilmente cultivadas, desde que haja empenho por 
conta do empreendedor. 
 
 
13 
 
5 REFERÊNCIAS 
 AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS. Estações com dados de chuva, 
Estação de Blumenau: Código: 2649010; 1941-2012. Disponível em: 
http://www.ana.gov.br/PortalSuporte/frmDadosEstacao.aspx?estacao=
2649010&Ano=2013&tipo=Chuvas. Acesso em 05/05/2014. 
 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 
15527:2007 – Água de chuva – Aproveitamento de coberturas em 
áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos. Rio de Janeiro,2007. 
 INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Dados gerais 
do município de Blumenau. Disponível em: 
http://cidades.ibge.gov.br/xtras/perfil.php?lang=&codmun=420240&se
arch=santa-catarina|blumenau. Acesso em 05/05/2014. 
 PINHEIRO, Adilson. Apostila: Drenagem Urbana Sustentável. Curso de 
Engenharia Civil, 9° semestre. FURB: Blumenau, 2014. 
 DA SILVEIRA, André Luiz Lopes. GOLDNFUM, Joel Avruch. Metodologia 
Generalizada para Pré-Dimensionamento de Dispositivos de Controle 
Pluvial na Fonte.