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ANDRÉ MOHALLEM ARAUJO
FLÁVIO HENRIQUE ROSA TATIT JÚNIOR
VITOR CORRÊA SETIN
SISTEMAS DE RETENÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS – ESTUDO EM
PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE
GRUPO – CVD 10
SÃO CAETANO DO SUL
2013
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Eficiência de um telhado verde associado a um reservatório de retenção de água pluvial - P, Teses (TCC) de Engenharia Civil
Um estudo sobre a eficiência de um telhado verde associado a um reservatório de retenção de água pluvial em relação à capacidade de retenção das águas pluviais. O objetivo é avaliar a eficácia do sistema em diferentes intensidades e durações de chuvas, e comparar sua performance com o uso apenas do reservatório de retenção. O estudo mostra que o uso conjunto do telhado verde e do reservatório de retenção de águas pluviais pode aumentar o tempo em que a água ficará retida na edificação, melhorando as condições para que a rede pública de águas pluviais possa receber este volume de água retido.
Tipologia: Teses (TCC)
2012
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ANDRÉ MOHALLEM ARAUJO
FLÁVIO HENRIQUE ROSA TATIT JÚNIOR
VITOR CORRÊA SETIN
SISTEMAS DE RETENÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS – ESTUDO EM
PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE
GRUPO – CVD 10
SÃO CAETANO DO SUL
ANDRÉ MOHALLEM ARAUJO
FLÁVIO HENRIQUE ROSA TATIT JÚNIOR
VITOR CORRÊA SETIN
SISTEMAS DE RETENÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS – ESTUDO EM
PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE
GRUPO – CVD 10
Trabalho de Graduação apresentado à Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia como requisito parcial para conclusão do curso de Engenharia Civil
Orientador: MsC. Helio Narchi
SÃO CAETANO DO SUL
ANDRÉ MOHALLEM ARAUJO
FLÁVIO HENRIQUE ROSA TATIT JÚNIOR
VITOR CORRÊA SETIN
SISTEMAS DE RETENÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS – ESTUDO EM
PROTÓTIPO DE TELHADO VERDE
GRUPO – CVD 10
Trabalho de Graduação apresentado à Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia como requisito parcial para conclusão do curso de Engenharia Civil
Banca examinadora:
MsC. Helio Narchi Orientador Escola de Engenharia Mauá
Dr.a^ Cassia Silveira de Assis Escola de Engenharia Mauá
MsC. Milton Spencer Veras Neto Escola de Engenharia Mauá
São Caetano do Sul, 06 de dezembro de 2013
AGRADECIMENTOS
Agradecemos a Escola de Engenharia Mauá por todo suporte fornecido a nós durante o curso. A todos os professores, em especial ao professor Helio Narchi, pelos ensinamentos, o auxílio, o tempo despendido e as reuniões sempre construtivas. Ao técnico Jorge Maximiliano de Oliveira pela colaboração aos ensaios referentes a Mecânica dos Solos, e aos nossos pais pelo investimento, paciência e apoio nas horas necessárias.
ABSTRACT
The developed project aims at the addition of guidelines and information towards the project of an extensive green roof, associated to a pluvial water retention reservoir, emphasizing the efficiency on the retention of rainwater.
Using the green roof technology, a portion of rain water gets retained at the soil and vegetation, therefore, part of the flood volume doesn’t get to the roof drainage system and to the rainwater public collectors.
Through the construction of a prototype and simulation of many rain intensities that are typical of São Paulo's climate, this work provides the infomation needed to achieve a high efficiency and low cost of the system.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
1 INTRODUÇÃO
Com o crescimento da população, também surge a necessidade do desenvolvimento e expansão de construções em grandes cidades. Esses projetos executados geram um aumento significativo de superfícies impermeáveis e o desenvolvimento da infraestrutura das cidades não tem acompanhado o ritmo das construções, gerando um déficit de redes coletoras de águas pluviais e esgotos. Como resultado da rede mal estruturada, existem grandes enchentes espalhadas por diversas cidades brasileiras, causando a proliferação de doenças e comprometendo o sistema de saúde.
O Brasil, por ser um país tropical, tem um índice pluviométrico alto, se comparado com países da Europa e América do norte. Isso gera a necessidade de haverem sistemas de captação de água pluvial independente do sistema de captação de esgotos. Este alto índice pluviométrico é fator decisivo para o desenvolvimento de sistemas de captação e retenção de águas pluviais em empreendimentos residenciais e comerciais para minimizar as enchentes.
Uma alternativa a ser explorada na redução de tais problemas é a implantação de telhados verdes no topo de edificações comerciais e residenciais que, além de contribuir para a drenagem da chuva, aumenta o conforto térmico, diminui a chance de aparecimento de trincas nas coberturas por efeito do calor, melhora a qualidade do ar, economiza energia e se apresenta como mais uma alternativa paisagística com enfoque sustentável.
Hoje já existem arquitetos renomados trabalhando com este nível de sustentabilidade em casas, como no projeto de Marcio Kogan, em Paraty; prédios públicos, como a Academia de Ciências da Califórnia, com projeto de Renzo Piano; e prédios residenciais, como o Mountain Dwellings, projetado pela empresa BIG Architects em Copenhague. Pode se observar então que a construção de telhados verdes já é bem difundida nas sociedades, mas há pouco tempo.
As alternativas para o problema hidráulico de inundações em regiões habitadas são muitas e podem ser trabalhadas em conjunto. Vale ressaltar que são divididas em duas vertentes: as públicas e as privadas. As públicas podem abranger maiores populações e também se trata de obras maiores, porém as particulares devem ser a saída para a amenização do problema, como o projeto de Portland no estado de Oregon nos Estados Unidos (JONES, 2008). As iniciativas no Brasil podem partir por exigência de lei, como a LEI-ESTADUAL-SP n^0 12.526 de 2007; por incentivo de governos, como no Estado de Santa Catarina que abate em impostos
porcentagem gasta com telhados verdes; e por iniciativa privada, apenas utilizada em grandes empreendimentos, como o Shopping Center JK Iguatemi em São Paulo.
O presente trabalho traz uma avaliação da eficiência do telhado verde associado ao reservatório de retenção de águas pluviais na redução dos picos de enchentes em uma região de clima tropical.
O reservatório de retenção de água foi projetado para atender as necessidades da LEI- ESTADUAL-SP no^ 12.526 de 2007. Esta lei visa amortecer picos de escoamento na fonte, exigindo de todos os empreendimentos que possuam área impermeabilizada maior que 500m^2 , a implantação e construção de reservatório de retenção conforme fórmula descrita na lei.
Para a boa funcionalidade de um telhado verde são necessárias análises prévias de diversos fatores, ligados à região em que será instalado. Há que se considerar as propriedades do solo e sua capacidade de retenção, o tipo de vegetação e sua resistência às variações climáticas e o índice pluviométrico local para que seja garantida a eficiência da instalação.
3 JUSTIFICATIVA
O principal propósito de uma cobertura, é de proteger a construção de intervenções naturais. O uso do telhado verde foi desenvolvido para obter melhores performances do que materiais tradicionais, como telhas e mantas asfálticas sobre lajes de concreto. (SAMANGOOEI, 2006, p. 16 e 17)
O telhado verde é feito de camadas criadas com o intuito de copiar um solo natural, conforme FIGURA 1. Este processo é conhecido como biomimetismo, que consiste em abstrair o design da natureza e utilizá-lo em obras construídas pelo homem.
FIGURA 1 - COMPARAÇÃO DO SOLO NATURAL COM TELHADO VERDE
(FONTE: SAMANGOOEI, 2006 p. 75)
A tecnologia do telhado verde reduz o impacto do efeito das chuvas nas cidades, fazendo com que parte da água fique retida no substrato e na vegetação e outra percole por todas as camadas, diminuindo o volume e retardando o tempo em que a água atingirá a rede pública.
Assim, parte do volume de cheia deixa de entrar nos sistemas de drenagem da cobertura e consequentemente nos coletores públicos de águas pluviais no momento mais crítico. (UNIVERSIDADE DO PORTO p. 8)
O telhado verde é um método construtivo simples, que traz benefícios à saúde dos moradores de grandes centros urbanos e colabora para a atenuação de alguns problemas típicos de cidades que tiveram crescimento desordenado e acelerado, como é o caso de São Paulo.
Sua eficácia já foi comprovada em diversos países da América do Norte, Europa e Ásia, locais onde o telhado verde está bem difundido e chega a cobrir grandes áreas em centros urbanos residenciais e industriais, graças ao auxilio de incentivos fiscais governamentais para sua implantação.
No Brasil, seu uso ainda se mostra incipiente com construções concentradas no Sul e Sudeste do país. No Rio de Janeiro foi aprovada a LEI-ESTADUAL-RJ no^ 6.349 de 2012 em que fundações, autarquias e prédios públicos novos devem adotar o uso de telhado verde. Em São Paulo há um projeto de lei (115/2009, de autoria de Sandra Tadeu) que prevê a obrigatoriedade da implantação do telhado verde para construções com mais de três andares em determinados pontos da capital, porém não há previsão de isenção ou desconto em qualquer taxa ou imposto. Atualmente o estado de Santa Catarina dispõe de um projeto de lei de incentivo à adoção de telhados verdes em espaços urbanos muito densos através de redução no valor do Imposto Predial e Territorial Urbano, o IPTU. Este Projeto de Lei (005.00139.2009) foi elaborado por Galdino foi aprovado em março de 2013 pela Comissão de Legislação, Justiça e Redação e agora aguarda análise da Comissão de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável.
Além da falta de incentivo, há uma escassez de conhecimento técnico sobre o assunto, sendo essencial a utilização de plantas com o crescimento, capacidade de absorção de água e manutenção mais indicadas para cada situação, assim como solos que tenham a melhor relação entre peso, volume de vazios, granulometria e velocidade de percolação para cada clima.
O estudo e correta aplicação em grande escala na retenção de água da chuva, mesmo que por curtos períodos de tempo, tornaria o telhado verde uma alternativa construtiva simples e economicamente viável no combate aos picos de enchente de grandes cidades como São Paulo. Após a drenagem da água da chuva pelo telhado verde, há ainda a possibilidade de
4 ASPECTOS TEÓRICOS
4.1 O que é telhado verde?
O telhado verde é uma opção construtiva voltada para a melhor utilização de espaços urbanos e com o intuito de trazer de volta a biodiversidade nos centros urbanos e consequentemente ajudar na preservação do planeta. Consiste na utilização dos telhados das edificações para implantação de diversos modelos de jardins.
O telhado verde é construído sobre a laje de cobertura da edificação em substituição ao telhado convencional. Tendo em vista que durante boa parte de sua vida útil haverá umidade em contato com a laje, esta deverá ser projetada com inclinação suficiente para permitir o escoamento da água. O trabalho de impermeabilização deve ser executado com resina polimérica ou manta asfáltica, cobrindo as superfícies de contato horizontal e vertical, além de cantos arredondados para evitar que o acúmulo de água nestes pontos cause infiltração pelas paredes laterais.
Sobre a impermeabilização pode ser utilizada uma camada de poliestireno extrudado, que é um material semelhante ao plástico e muito leve, como opção de isolamento para conforto térmico, aumentando a amplitude de variação térmica no interior da edificação. Nos dias frios o interior se manterá aquecido e durante os dias quentes o interior ficará mais fresco.
A camada seguinte deve ser drenante, com a função de garantir o bom funcionamento de captação da água pelos condutores evitando transbordamentos, sobrecarga, e danos à vegetação. Os materiais usados podem ser brita (densidade de 1450 kg/m³), argila expandida (densidade de 550 kg/m³), elementos descartados de demolições, construções novas ou da indústria como forma de colaborar com o meio ambiente. Outra opção é o poliestireno, que teria função drenante e isolante térmico. A espessura desta camada pode variar entre 5 e 10 cm em função da área, sendo importante a especificação do material para o projeto de cálculo estrutural.
O próximo constituinte do perfil do telhado verde é uma camada filtrante, responsável por impedir a passagem de partículas de solo ou outras impurezas do jardim para a camada drenante. Esta retenção é de extrema importância para impedir que partículas se acumulem entre os vazios da camada drenante, que detritos fiquem aglomerados no ralo ou em seu entorno tornando ineficaz o escoamento da água ou danificando a instalação hidráulica da
edificação. O material destinado para esta função é a manta geotêxtil, que é uma malha de alta resistência ao puncionamento, suporta a ação de agentes químicos e orgânicos, conferindo-lhe alta durabilidade.
A camada filtrante também é responsável por impedir que as raízes das plantas cresçam além da camada vegetal para a camada drenante. Esta restrição condiciona a planta a se desenvolver até certo tamanho, porque além de determinado porte, a raiz carece de espaço para se desenvolver. Este efeito pode ser observado na FIGURA 3, em que o vaso à esquerda da foto possui um filtro localizado na metade da camada vegetal que obstrui a passagem das raízes. No vaso à direita não há nenhuma camada retentora, que restrinja a ocupação das raízes no substrato.
FIGURA 3 - IMPORTÂNCIA DA CAMADA RETENTORA
(FONTE: Revista Green Biulding, edição n° 03, 2013)
Sobre a camada filtrante está localizado o solo. Sua espessura varia de acordo com o tipo de telhado verde, as espécies de plantas que serão utilizadas e o tempo que se deseja reter a água desde o momento em que a chuva cai até o momento em que a água chega à camada drenante. Cada região climática e cada espécie vegetal demanda uma composição específica do solo, com a proporção correta entre nutrientes, água, argila e areia.
Por último, é colocada a camada vegetal, que também deve ser especificada conforme o local de implantação da obra utilizando parâmetros de temperatura, índice pluviométrico e insolação. A espessura da camada de solo e a disponibilidade para a manutenção são fatores decisivos críticos nesta escolha.