O trabalho tem por objetivo apresentar procedimentos de projeto e execução de obras de pavimentos permeáveis visando sua aplicação prática como medidas compensatórias de drenagem urbana com a finalidade de retenção e amortecimento de picos de enchentes em cidades densamente urbanizadas. Os procedimentos propostos se baseiam na experiência adquirida para a implementação de dois tipos de pavimentos permeáveis; um com revestimento constituído de blocos intertravados de concreto e outro com revestimento de concreto asfáltico poroso, conhecido como camada porosa de atrito. Para subsidiar o trabalho uma pista experimental foi construída como área de estacionamento nas dependências do Centro Tecnológico de Hidráulica CTH na Universidade de São Paulo onde foi realizado o experimento. O local do estacionamento atua como um reservatório subsuperficial de águas pluviais sendo que sua estrutura, constituída de agregados granulares, abriga no interior de seus vazios a água infiltrada pelas camadas do pavimento. Recomenda-se, após os estudos, que os procedimentos e seqüências de atividades de projeto e execução de obras de pavimentos permeáveis sejam contemplados pelo poder público e privado como solução alternativa em diferentes empreendimentos urbanos como grandes áreas públicas ou particulares, estacionamentos, parques, quadras esportivas, passeios, calçamentos e ruas de pouca solicitação de tráfego entre outros. / The present work intents to show design and built procedures, of porous pavements; by paying attention on its practical appliances as compensatory option in urban drainage with purpose to retaining rainfall water by storage, reducing downstream flooding in cities with great urban density. The procedures here proposed are based in the know how acquired for the construction of two kinds of porous pavements: one built with interlocked concrete blocks and the other built with porous asphalt. In order to aid the present work, an experimental field was built as parking area inside the propriety of CTH Centro Tecnologico de Hidraulica in State University of Sao Paulo where the tests and experiments were made. The parking area is a reservoir structure where rain water is stored inside courses of aggregates. The storage volume is in the void space between particles of material that comes by infiltration trough the pavement layer. The commendation, after the studies, is that procedures and activities of design and build of porous pavements could be observed by government and private sector as alternative solution in many kinds of urban projects such as large public and private lots, parking areas sport fields side walks and streets, with low capacity of traffic loads, and so forth.

Nesta tese de doutorado é utilizada a técnica híbrida analítico-numérica, conhecida internacionalmente por GITT (Generalized Integral Transform Technique), para modelagem e simulação da equação de conservação das espécies químicas, na investigação do escoamento laminar incompressível, newtoniano e permanente em tubos permeáveis. O escoamento é aplicado ao processo de filtração tangencial com membranas e foram realizados dois estudos relacionados à equação convectiva-difusiva elíptica e parabólica, para as quais são utilizadas as mesmas condições de fronteira. Na modelagem a velocidade na parede permeável é considerada uniforme e os perfis de velocidade para a região de entrada do escoamento são obtidos na literatura. O modelo matemático utiliza originalmente uma expressão para a espessura da camada limite de concentração, com uma metodologia que determina a taxa assintótica, com a qual se estabelece a espessura da camada de concentração. Os resultados são apresentados com análise de convergência através de tabelas e com gráficos para o fluxo transmembrana local e médio, a correlação de Sherwood e a espessura da camada limite de concentração e ainda são comparados com outros resultados e metodologias reportadas na literatura. / In this doctoral thesis, the analytical-numerical hybrid technique, internationally known as GITT (Generalized Integral Transform Technique), is used for the modeling and simulation of the equation of chemical species conservation, in the investigation of the incompressible, Newtonian and permanent laminar flow in permeable tubes. The flow is applied to the cross-flow process with membranes and two studies related to the elliptic and parabolic convective-diffusive equation were accomplished, for which the same boundary conditions are used. In the modeling, the velocity on the permeable wall is considered uniform and the velocity profiles for the entrance region flow are obtained from the literature. The mathematical model originally uses an expression for the concentration boundary layer thickness, with a methodology that determines the asymptotic ratio, establishing the concentration boundary layer thickness. The results are presented with convergence analysis through tables and with graphs for the mean local transmembrane flux, Sherwood correlation and the concentration boundary layer thickness, and they are also compared with other results and methodologies reported in the literature.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano.pdf: 1521067 bytes, checksum: 8be179f3b8b51910029f0a61831b2fc6 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Urbanization and the disorderly occupation of cities have created many environmental problems, ranging from floods to climate change in large urban centers. Among the causes of these occurrences is mainly soil sealing in cities, that occurs by interference and man's need to use more space. The more waterproofed the surface of urban areas, higher runoff, and this, in turn, due to the adopted public politics and the lack of planning, are transferred to adjacent watersheds, causing, these problems such as floods and silting of rivers. The impermeabilized surfaces end up affording a smaller charge of watersheds, transferring to other river basins the amount of water that it should be restored in the region, that way impair the recovery of the basins where the percolations occur. This study is a comparison between two existing technologies in commercially known market as "paver" and "draining floor", and point which of these can help in the recovery of watersheds and, consequently, reduce the problems caused by surface runoff in urban areas. To reach the result precipitations were simulated using a sprinkler infiltrometer in intensities corresponding to 45mm.h-1, 60mm.h-1 and 90mm.h-1, and occurred in lysimeters where the coverages match the public walks characteristics using the technologies to be analyzed as ground cover. This experiment showed that the permeable concrete parts (draining floor) and concrete parts gaskets extended (paver) has percolation rate likened to grass cover and thus can be used as technologies for water infiltration into the soil aiding in the recovery of watersheds in urban areas / A urbanização e a ocupação desordenada das cidades criaram diversos problemas ambientais, que vão desde enchentes até alterações climáticas nos grandes centros urbanos. Entre as causas destas ocorrências está, principalmente, a impermeabilização dos solos nas cidades, que ocorre pela interferência e necessidade do homem em utilizar mais espaço. Quanto mais impermeabilizada a superfície das regiões urbanas, maior o escoamento superficial, e este, por sua vez, devido às políticas públicas adotadas e à falta de planejamento, são transferidos para bacias adjacentes, trazendo problemas a estas, como enchentes e assoreamentos dos rios. As superfícies impermeabilizadas acabam proporcionando uma menor recarga das bacias hidrográficas, transferindo para outras bacias a quantidade de água que deveria ser reposta naquela região, desta forma prejudicam a recuperação das bacias onde ocorrem as percolações. O presente estudo faz um comparativo entre duas tecnologias existentes no mercado comercialmente conhecidos como paver e o piso drenante , e apontará qual destas pode auxiliar na recuperação das bacias hidrográficas e, consequentemente, reduzir os problemas causados pelo escoamento superficial nas regiões urbanas. Para chegar ao resultado foram simuladas precipitações utilizando um infiltrômetro de aspersão em intensidades correspondentes à 45 mm.h-1, 60 mm.h-1 e 90 mm.h-1, e ocorreram em lisímetros onde as coberturas correspondem as características de passeios públicos utilizando as tecnologias a serem analisadas como cobertura de solo. Este experimento apontou que as peças de concreto permeável (piso drenante) e as peças de concreto com juntas alargadas (paver) têm taxa de percolação assemelhada a cobertura de grama e desta forma podem ser utilizadas como tecnologias para infiltração de água no solo auxiliando na recuperação das bacias hidrográficas das zonas urbanas.

A presente pesquisa teve como objetivo principal a realização de estudos laboratoriais, de campo e numéricos, buscando viabilizar duas misturas de concreto permeável que foram utilizadas na construção de duas calçadas experimentais localizadas no campus da USP em São Paulo. Nas pistas experimentais foi realizado o acompanhamento da capacidade permeável ao longo do tempo, além da avaliação das suas respostas estruturais frente à aplicação de carregamentos dinâmicos por meio de equipamento FWD, considerando a variação do teor de umidade no interior das estruturas. Por fim, foram realizadas retroanálises com uso de diferentes softwares procurando entender qual das camadas da estrutura apresenta maior vulnerabilidade estrutural frente à presença de volumes excessivos de água. Os resultados da etapa laboratorial indicaram que há uma sensibilidade muito grande no comportamento das misturas em função do teor de aditivo superplastificante, uma vez que houve segregação severa da pasta de cimento no fundo dos corpos de prova quando esse teor ultrapassou determinado limite. Os resultados dos ensaios de taxa de infiltração em campo possibilitaram a proposição um modelo empírico para estimativa do desempenho da capacidade hidráulica para calçadas em concreto permeável executadas na região de São Paulo. Os resultados dos levantamentos deflectométricos e das retroanálises indicaram variação considerável na capacidade de suporte do conjunto base+subleito entre as calçadas, além de evidenciar considerável perda da capacidade de suporte dessas estruturas quanto submetidas à presença de elevados volumes de água no seu interior. Palavras chave: concreto permeável, calçada, pavimento, taxa de infiltração, levantamento deflectométrico, análise estrutural, retroanálise. / The main goal of this research was to carry out laboratorial, field and numerical studies with the purpose of defining two feasible pervious concrete mixtures to be used as the surface layer of two experimental sidewalks in the campus of the University of São Paulo. The permeability capacity of the sidewalks was monitored along time, as well as its structural responses in terms of deflections due to application of FWD dynamic loadings, assessing how the structural behavior was impacted by the presence of high volumes of water into the permeable structure. A backcalculation procedure was used in order to assess the elastic behavior of the structure layers, as well as find out which layer of the structure is the most vulnerable in terms of mechanical behavior under the presence of excessive volumes of water. The results in the laboratory indicates that pervious concrete mixtures are considerable sensitives to the amount of superplasticizer additive, since a severe mortar segregation was observed on the bottom of the specimens casted using some of the mixtures produced. The results of infiltration tests in field made it possible to develop an empirical model capable of estimating the hydraulic performance of pervious concrete permeable sidewalks in São Paulo region. The results of the deflection measurements and the backcalculations indicated a considerable variation on the bearing capacity of the infrastructure (base+subgrade) between the two sidewalks. In addition, it is evident the loss of bearing capacity of the structure under the presence of excessive amount of water into the sidewalk.