Aplicação de resíduos de construção e demolição reciclados (rcd r) em estruturas de solo reforçado

Eder Carlos Guedes dos Santos

Aplicação de resíduos de construção e demolição

reciclados (RCD-R) em estruturas de solo reforçado.

Dissertação apresentada à Escola de Engenharia
de São Carlos da Universidade de São Paulo, como
parte dos requisitos para a obtenção do Título de
Mestre em Geotecnia.

Orientador: Prof. Tit. Orencio Monje Vilar

São Carlos
2007

iii

Dedico este trabalho a meus pais, Ivone e José

Carlos, pelos seus exemplos; ao meu avô, José

Viana Guedes (em memória), pelo seu

entusiasmo; aos amigos que tenho, pela alegria de

tê-los; e aos professores que tive até hoje, pela

sorte de tê-los tido.

v

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Ivone Viana Guedes e José Carlos Ferreira dos Santos, por

sempre me ensinar o valor da honestidade e da dignidade.

À Shirley Mello, por ter sido minha incentivadora constante, pela sua

cumplicidade, e pelo seu exemplo de mulher batalhadora.

Ao meu irmão, Professor Carlos Santos, pelo seu exemplo de educação,

determinação e coragem, pelo seu exemplo de Professor dedicado, correto e

competente, e pela sua importante influência na minha vida.

Ao meu orientador, Professor Orencio Monje Vilar, pela sua orientação, pela

sua compreensão, pelos seus conselhos, pela sua paciência, e pelos

ensinamentos sempre preenchidos com humor inteligente.

Ao Professor Alexandre Duarte Gusmão, pela confiança depositada em mim,

pelo seu notável exemplo de seriedade, competência e generosidade, e pelos

seus conselhos valiosos para a minha formação profissional e pessoal.

vi

Ao Professor Roberto Coutinho, pela sua admirável generosidade,

demonstrada em todos os momentos em que precisei da sua ajuda, e pelos

seus importantes conselhos.

Ao Professor Nelson Aoki, pela sua extraordinária genialidade humilde, pelo

seu exemplo de professor-cientista-engenheiro, pelo seu entusiasmo

inabalável, pelos seus sábios conselhos, pelos momentos de convívio repletos

de ensinamentos, e por ensinar-me a “dar nó em pingo d’água”.

Aos amigos José Luís e Sílvio Wick, pela incondicional e fundamental ajuda

demonstrada para a realização deste trabalho, pela convivência marcada por

consideração, bom humor, engenhosidade e ensinamentos de vida. Digo que

sempre tive a clara consciência de quando terminava a obrigação do

“Técnico” e começava a atuação do “Amigo”, e por isso também serei

eternamente grato.

Aos amigos da EESC e de São Carlos: Clébio Coimbra Filho, pela sua

sinceridade marcante; Isaura Regadas, pelo seu carinho autêntico; Leonardo

Silveira, pela sua loucura congênita; Márcia Salatiel (Marcinha), pela sua

delicadeza carinhosa; Ana Elisa e Luiz Guilherme, pelas conversas preciosas

e pelos momentos memoráveis vividos em Analândia; Osvaldo Neto, pela

vii

sua honradez exemplar; Simone Furegatti, pela sua franqueza admirável;

Júlio Fialho, pela sua camaradagem baiana.

Aos amigos: Rodrigo Menelau, pela sua personalidade sincera e cheia de

“polêmicas”; Marcos Roberto Dubeux, pelo seu entusiasmo intrépido;

Anderson Kildare, pelo seu senso de humor sagaz; Ricardo Vilaça, pela sua

astúcia descontraída; Marcio Fideles, pelo seu exagero cômico; César Leal,

pelo seu estímulo; Tiago Lamenha, pelas suas importantes palavras de

incentivo; Fábio Lopes, pelo seu exemplo de bravura.

Aos colegas da Geotecnia: Angelita Martins, pela sua simpatia generosa

(desde o Geojovem 2004!); Iván Pehovaz, pela sua chatice e coração

incomensuráveis; Josiele Patias, pela sua bondade despretensiosa; Arindam

Basu, pela sua gentileza natural; Francis Kakuda, pela sua ajuda crucial;

Giulliana Mondelli, pelos “EEERRR !!!”; Cléber de Assis, pelo seu caráter.

Aos Professores da Geotecnia: Benedito Bueno, por disponibilizar todas as

instalações do Laboratório de Geossintéticos para a realização dos ensaios

com geogrelha, e pelas suas observações feitas durante o exame de

qualificação; José Carlos Cintra, pela convivência repleta de ensinamentos;

João Batista Nogueira, pelas conversas sempre esclarecedoras; Edmundo

Esquível, por ser sempre atencioso; Osni Pejon, por disponibilizar

viii

prontamente todo apoio necessário para a execução deste trabalho; Osvaldo

Augusto Filho, por toda ajuda prestada (sempre com atitudes espirituosas).

Ao Engenheiro Samir Fagury, pelas informações fornecidas sobre a Usina de

Reciclagem de Entulho de São Carlos, e pelo total apoio dado para a coleta

das amostras - questões fundamentais para a realização deste trabalho.

Ao Engenheiro Sérgio Angulo, pela sua educação admirável e generosidade

surpreendente.

Aos funcionários da Geotecnia e da EESC: Maristela Batissaco, pela sua

simpatia espontânea; Álvaro Nery, pela sua alegria contagiante; Cléber

Valentim, pela sua competência notável; Benedito Souza (Dito), por toda

ajuda realizada nos momentos difíceis; Herivelton Santos, pela sua educação

exemplar; Antônio Garcia (Sr. Antônio), pela sua demonstração incansável

de força de trabalho; Antônio Carriel (Toninho), pela sua honestidade; Daniel

Pereira e Marcus Campos pela camaradagem e apoio oferecido; Antônio

Gigante, pelo seu profissionalismo marcante; Hélio, pela sua ajuda paciente;

Jorge Brabo (Jorjão), pela seu coleguismo apaziguado.

Enfim, gostaria de agradecer a todos que pensaram e agiram de forma

positiva para a realização desse sonho. Muito obrigado!

ix

“Quando tenho um pouco de dinheiro, compro

livros; se sobra algum, compro roupas e

comida”. Erasmo de Rotterdam

xi

SUMARIO

AGRADECIMENTOS ............................................................................................v

RESUMO ..............................................................................................................xv

ABSTRACT ........................................................................................................xvii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ................................................................................xix

LISTA DE TABELAS ........................................................................................xxv

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS .................................xxvii

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ..........................................................................31

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................35

2.1 Resíduos de Construção e Demolição (RCD) .................................................35

2.1.1 Geração de RCD..................................................................................36

2.1.2 Quantificação dos RCD .......................................................................38

2.1.3 Composição e Variabilidade dos RCD................................................41

2.1.4 Impactos Ambientais gerados pelos RCD ...........................................43

2.1.5 Políticas Públicas sobre os RCD .........................................................46

2.1.5.1 Gerenciamento dos RCD .........................................................46

2.1.5.2 Legislação................................................................................50

2.2 Resíduos de Construção e Demolição Reciclados (RCD-R)...........................52

2.2.1 Reciclagem dos RCD ..........................................................................52

2.2.2 Usinas de Reciclagem de RCD no Brasil ............................................55

2.2.2.1 Usina de Reciclagem de RCD em São Carlos-SP ...................56

2.2.3 Processo de Beneficiamento do RCD..................................................59

2.2.3.1 Equipamentos utilizados..........................................................60

2.2.4 Composição, Características e Propriedades dos RCD-R. ..................62

xii

2.2.5 Aspectos Econômicos dos RCD-R ..................................................... 63

2.2.6 Aplicação dos RCD-R......................................................................... 67

2.3 Estruturas de Solo Reforçado.......................................................................... 69

2.3.1 Especificações Técnicas para os Materiais de Preenchimento em

Estruturas de Solo Reforçado com Geogrelhas............................................ 73

2.3.2 Utilização de Diferentes Materiais como Aterro em Estruturas de Solo

Reforçado com Geogrelhas.......................................................................... 76

2.3.3 Ensaios para Avaliação da Interação Solo-Reforço............................ 80

2.3.4 Fatores que Influenciam o Ensaio de Arrancamento .......................... 82

2.3.4.1 Rigidez do Topo da Caixa....................................................... 82

2.3.4.2 Rigidez da Parede Frontal da Caixa........................................ 83

2.3.4.3 Rugosidade da Parede Frontal da Caixa ................................. 83

2.3.4.4 Proximidade da Parede Frontal da Caixa................................ 85

2.3.4.5 Influência da Escala ................................................................ 86

2.3.4.6 Interferência entre os Elementos Transversais........................ 87

2.3.4.7 Espessura do Solo ................................................................... 91

2.3.4.8 Velocidade do Ensaio.............................................................. 92

2.3.4.9 Densidade do Solo .................................................................. 93

2.3.4.10 Tensão de Confinamento ...................................................... 94

2.3.4.11 Comprimento do Corpo-de-Prova vs. Tensão de Confinamento

............................................................................................................. 95

2.3.4.12 Extremidade Livre do Corpo-de-Prova................................. 96

2.3.4.13 Largura do Corpo-de-Prova .................................................. 97

2.3.5 Resistência dos Geossintéticos à Degradação..................................... 99

2.3.5.1 Danos de Instalação ................................................................ 99

xiii

2.3.5.2 Degradação Biológica .............................................................99

2.3.5.3 Degradação Química .............................................................100

CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS.....................................................103

3.1 MATERIAIS .................................................................................................104

3.1.1 Resíduos de Construção e Demolição Reciclados (RCD-R).............104

3.1.1.2 Coleta dos RCD-R .................................................................106

3.1.2 Outros Materiais Utilizados no Programa Experimental...................108

3.1.3 Geossintético .....................................................................................111

3.2 EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTAÇÃO UTILIZADOS......................112

3.2.1 Equipamento de Cisalhamento Direto...............................................112

3.2.2 Equipamento de Ensaio de Arrancamento.........................................114

3.3 PROCEDIMENTOS DOS ENSAIOS...........................................................117

3.3.1 Cisalhamento Direto ..........................................................................117

3.3.2 Ensaio de Arrancamento....................................................................118

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS, ANÁLISES E DISCUSSÕES.......................121

4.1 Caracterização ...............................................................................................121

4.1.1 Análise Granulométrica.....................................................................121

4.1.2 Limites de Consistência.....................................................................122

4.1.3 Massa Específica dos Sólidos............................................................122

4.2 Análise Visual com Microscópio Eletrônico.................................................123

4.2.1 Material Retido entre as Peneiras de 2,00 mm e 1,19 mm de Abertura

....................................................................................................................123

4.2.2 Material Passante na Peneira de 0,075 mm de Abertura. ..................125

4.3 Compactação .................................................................................................127

4.4 Efeito da Compactação na Granulometria das Amostras Ensaiadas .............128

xiv

4.5 Ensaio de CBR .............................................................................................. 131

4.6 Ensaios de pH................................................................................................ 132

4.7 Ensaio de Cisalhamento Direto..................................................................... 134

4.8 Ensaio de Arrancamento. .............................................................................. 136

4.8.1 Análise das Curvas Força X Deslocamento...................................... 136

4.8.1.1 Ensaios com 25 kPa de Sobrecarga. ..................................... 137

4.8.1.2 Ensaios com 50 kPa de Sobrecarga ...................................... 140

4.8.1.3 Ensaios com 100 kPa de Sobrecarga .................................... 144

4.8.2 Análise dos Coeficientes de Resistência de Interfase ....................... 146

4.8.3 Análise das Curvas dos Deslocamentos ao Longo da Geogrelha ..... 148

4.8.3.1 Ensaios com Areia ................................................................ 148

4.8.3.2 Ensaios com Solo .................................................................. 150

4.8.3.3 Ensaios com RCD ................................................................. 151

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES........................................................................ 155

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................ 157

xv

RESUMO

SANTOS, E. C. G. (2007). Aplicação de resíduos de construção e demolição reciclados

(RCD-R) em estruturas de solo reforçado. São Carlos. Dissertação (Mestrado) – Escola de

Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 173 p.

Resumo. O intenso crescimento populacional traz consigo uma preocupação ambiental, já

que, diante da necessidade de exploração dos recursos naturais, a adoção de políticas de

reciclagem faz-se fundamental para alcançar o desenvolvimento sustentável. Neste cenário,

apesar dos Resíduos de Construção e Demolição (RCD) possuírem alto potencial de

reciclagem, a estes sempre foi dispensado o tratamento de lixo. Além disso, os estudos

realizados visando à reciclagem dos RCD mostram-se bastante concentrados na produção de

agregados para a fabricação de concreto e para a aplicação em pavimentação. Diante disso,

neste trabalho procurou-se definir uma nova aplicação para os Resíduos de Construção e

Demolição Reciclados (RCD-R), buscando caracterizar suas propriedades geotécnicas como

material de construção e verificando o seu desempenho como material de preenchimento de

estruturas de solo reforçado. Ensaios de caracterização, de resistência ao cisalhamento e

ensaios de arrancamento de geogrelha revelaram que o RCD-R apresentou baixos coeficientes

de variação nas suas propriedades e excelente comportamento mecânico, o que justifica a sua

utilização na aplicação proposta.

Palavras-chave: resíduos de construção e demolição, reciclagem, solo reforçado,
geogrelha.

xvii

ABSTRACT

SANTOS, E. C. G. (2007). Use of recycled construction and demolition wastes (RCDW) as

backfill of reinforced soil structures. São Carlos. Dissertação (Mestrado) – Escola de

Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 173 p.

Abstract. The intense population growth brings some environmental concerns due to the need

of exploitation of natural resources, and the adoption of recycling policies is basic principle to

reach sustainable development. In this scenario, however, the high potential of recycling the

construction and demolition wastes (CDW) has been ignored. Moreover, studies focus mainly

on the recycling of CDW for the production of aggregates for use in pavements and concrete.

The present study deals with a new application of the Recycled Construction and Demolition

Waste (RCDW) as backfill of reinforced soil structures. Characterization, direct shear and

pullout tests on geogrids has depicted that RCDW shows low coefficients of variation of its

properties and excellent mechanical behavior that justify its use for proposed application.

Key-words: construction and demolition wastes, recycling, reinforced soil structures,
geogrid.

xix

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Variabilidade de agregados de RCD reciclados na central piloto de Santo André, SP

(JOHN & ANGULO, 2003). ..................................................................................42

Figura 2. Distribuição da composição do resíduo de construção e demolição de São Carlos/SP

(PINTO, 1986) e Recife (SOUZA et al. 2004)....................................................... 43

Figura 3. Flagrante de disposição de resíduos não inertes em caçamba coletora de RCD.......44

Figura 4. Usina de Reciclagem de Entulho de São Carlos-SP ................................................. 56

Figura 5. Deposição irregular de RCD no bairro de Botafogo (São Carlos-SP). ..................... 57

Figura 6. Fluxograma do tratamento dado ao resíduo na URESC. .......................................... 58

Figura 7. Artefatos produzidos com o RCD-R beneficiado na URESC...................................59

Figura 8. Pavimentação realizada com artefatos produzidos com RCD-R beneficiado na

URESC. .................................................................................................................. 59

Figura 9. Proporção aproximada entre agregados graúdos e miúdos de RCD reciclados

(ANGULO & JOHN, 2004). ..................................................................................63

Figura 10. Ganho de valor das cinzas volantes conforme a aplicação do produto foi se

consolidando e descobrindo os seus nichos de aplicações onde ela melhora as

propriedades do concreto (CORNELISSEN, 1997 apud JOHN, 2000). ................66

Figura 11. Interação da geogrelha como solo envolvente (BENJAMIN, 2006). ..................... 71

Figura 12. Estrutura de solo reforçado com vegetação na face. ............................................... 71

Figura 13. Desenho de uma seção transversal de uma estrutura de solo reforçado. ................72

Figura 14. Primeira obra brasileira de porte de solo reforçado com geotêxtil (CARVALHO et

al., 1986 apud PATIAS, 2005). .............................................................................. 73

xx

Figura 15. Visão geral do histórico brasileiro na construção de muros e taludes reforçados: (a)

Altura das estruturas; (b) Tipo de solo usado como aterro; e (c) Tipo de

geossintético (BUENO et al., 2006)....................................................................... 78

Figura 16. Seção do talude reforçado em Bukit Batok, distrito de Singapura (Modificado de

Lim et al., 2006)..................................................................................................... 79

Figura 17. Típico encontro de ponte com aterro de mistura pedregulho-cimento reforçado com

geogrelha (AOKI et al., 2005 apud WATANABE et al.,2006). ............................ 80

Figura 18. Esquema ilustrativo dos ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento

(TEIXEIRA, 2003). ............................................................................................... 81

Figura 19. Efeito da condição do topo da caixa nos resultado do ensaio de arrancamento

(PALMEIRA & MILLIGAN, 1989)...................................................................... 82

Figura 20. Influência da rugosidade da parede frontal nos resultados de ensaio de

arrancamento (PALMEIRA & MILLIGAN, 1989)............................................... 84

Figura 21a. Efeito do comprimento da manga nos resultados do arrancamento: força de

arrancamento (FARRAG et al., 1993). .................................................................. 85

Figura 21b. Efeito do comprimento da manga nos resultados do arrancamento: pressão lateral

de terra na parede frontal (FARRAG et al., 1993)................................................. 86

Figura 22. Influência da escala nos resultados do ensaio de arrancamento (PALMEIRA &

MILLIGAN, 1989). ............................................................................................... 87

Figura 23. Interação entre solo e elementos transversais: (a) interação solo-elemento

transversal, (b) Redução da resistência passiva devido à região de solo fofo

(PALMEIRA, 2004)............................................................................................... 88

Figura 24. Efeito dos elementos transversais durante o ensaio de arrancamento (DYER, 1985

apud PALMEIRA, 2004). ...................................................................................... 88

xxi

Figura 25. Tensões normais localizadas na vizinhança de interface solo-geogrelha: (a) Usando

células de tensão localizadas entre elementos longitudinais; (b) Usando células de

tensão localizadas entre e diretamente sobre elementos longitudinais (Teixeira,

2007)....................................................................................................................... 89

Figura 26. Efeito do espaçamento dos elementos transversais na resistência ao arrancamento

(Teixeira, 2007). ..................................................................................................... 90

Figura 27. Efeito da espessura de solo no resultado do ensaio de arrancamento (FARRAG et

al., 1993)................................................................................................................. 91

Figura 28. Efeito da densidade no resultado do ensaio de arrancamento (FARRAG et al.,

1993)....................................................................................................................... 94

Figura 29. Efeito da tensão de confinamento no resultado do ensaio de arrancamento

(FARRAG et al., 1993). ......................................................................................... 95

Figura 30. Deslocamento ao longo dos corpos-de-prova: (a)LR = 1,15m; (b) LR = 0,40m

(MORACI & RECALCATI, 2006). ....................................................................... 96

Figura 31. Influência do comprimento livre da grelha no resultado do ensaio de arrancamento:

(a) Força de carregamento versus deslocamento, (b) deformação de tração ao

longo do comprimento da grelha para um deslocamento de arrancamento de 41

mm (PALMEIRA, 2004)........................................................................................ 97

Figura 32. Mecanismo de interação desenvolvido no reforço durante o arrancamento: tensão

cisalhante e deformação mobilizadas em (a) reforço largo e (b) reforço estreito;

distribuição da tensão normal em (c) reforço largo, e (d) reforço estreito

(ALFARO et al., 1995)........................................................................................... 98

Figura 33. Resultado de dois anos de monitoramento dos valores de pH entre blocos de

concreto (Koerner et al., 2006)............................................................................. 102

Figura 34. RCD - Material “cinza”......................................................................................... 104

xxii

Figura 35. RCD – Material “misto”. ...................................................................................... 105

Figura 36. RCD-R – “Bica-corrida”. ..................................................................................... 105

Figura 37. Coleta da amostra em lona plástica ...................................................................... 107

Figura 38. Coleta da amostra com pá-carregadeira................................................................ 107

Figura 39. Curva granulométrica do solo............................................................................... 109

Figura 40. Curva granulométrica da areia.............................................................................. 110

Figura 41. Amostra de RCD-R. ............................................................................................. 112

Figura 42. Caixa de cisalhamento instrumentada. ................................................................. 113

Figura 43. Equipamento de ensaio de arrancamento desenvolvido por Teixeira (1999)....... 114

Figura 44. Sistema de aplicação de força de tração: (1) Geogrelha; (2) Garra de fixação da

geogrelha; (3) Célula de carga; (4) Barra de tração)............................................ 115

Figura 45. Pontos de leitura dos deslocamentos ao longo da geogrelha................................ 116

Figura 46. Instrumentação utilizada na medida dos deslocamentos. ..................................... 117

Figura 47. Curvas granulométricas obtidas para as amostras de RCD-R. ............................. 121

Figura 48. Variação dos coeficientes de variação do percentual passante em função das

aberturas das peneiras. ......................................................................................... 122

Figura 49. Material retido entre as peneiras de 2,00 mm e 1,19 mm de abertura: (a) areia, (b)

solo e (c) RCD-R................................................................................................ 125

Figura 50. Material passante na peneira de 0,075 mm: (a) areia, (b) solo e (c) RCD-R. ...... 126

Figura 51. Curvas de compactação das amostras de RCD-R................................................. 127

Figura 52. Efeito do ensaio de compactação (Proctor Normal) na granulometria da amostra

RCD-R03. ............................................................................................................ 129


RCD-R04. ............................................................................................................ 129

xxiii


RCD-R05. .............................................................................................................130

Figura 55. Resultado do ensaio de CBR simultâneo. ............................................................. 131

Figura 56a. Curvas Tensão x Deslocamento do ensaio de cisalhamento direto para RCD-R05.

.............................................................................................................................. 134

Figura 56b. Curvas Deslocamento Vertical x Deslocamento Horizontal do ensaio de

cisalhamento direto para RCD-R05...................................................................... 135

Figura 57. Obtenção da envoltória de resistência da amostra RCD-R05. .............................. 136

Figura 58. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para a areia aplicando-se

uma sobrecarga de 25 kPa. ................................................................................... 137

Figura 59. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para o solo aplicando-se


Figura 60. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para o RCD-R05

aplicando-se uma sobrecarga de 25 kPa. .............................................................. 139



Figura 62. Exumação da geogrelha submetida ao ensaio de arrancamento para a areia






Figura 65. Ancoramento observado durante exumação da geogrelha submetida ao ensaio de

arrancamento para o RCD-R05 aplicando-se uma sobrecarga de 50 kPa. ........... 143

xxiv


uma sobrecarga de 100 kPa.................................................................................. 144


uma sobrecarga de 100 kPa.................................................................................. 145


aplicando-se uma sobrecarga de 100 kPa. ........................................................... 145

Figura 69. Variação do Coeficiente de Interface em função da Tensão Normal aplicada..... 148

Figura 70a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura na areia, para tensão de 25 kPa. ......... 149

Figura 70b. Curva Deslocamento X Ponto de Leitura na areia, para tensão de 50 kPa......... 149

Figura 70c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura na areia, para tensão de 100 kPa. ....... 150

Figura 71a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 25 kPa. .......... 150

Figura 71b. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 50 kPa........... 151

Figura 71c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 100 kPa. ........ 151

Figura 72a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 25 kPa. .... 152

Figura 72b. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 50 kPa. .... 152

Figura 72c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 100 kPa. .. 153

xxv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Percentual de RCD em relação ao RSU de algumas cidades brasileiras

(Modificado de Vieira, 2003). ................................................................................ 39

Tabela 2 – Provável geração total de RCD de alguns municípios brasileiros e a geração per

capita de entulho (XAVIER & ROCHA, 2001). .................................................... 40

Tabela 3 – Geração de resíduos em alguns países da União Européia (EC, 1999). ................. 40

Tabela 4 – Porcentagem de RCD reutilizado ou reciclado nos países da União Européia (EC,

1999)....................................................................................................................... 54

Tabela 5 – Características dos britadores utilizados na reciclagem de RCD. .......................... 61

Tabela 6 – Volumes de material escavado em alguns países da Comunidade Européia (EC,

1999)....................................................................................................................... 68

Tabela 7 – Principais tipos de geossintéticos e funções (a partir de Bueno e Vilar, 2004)...... 70

Tabela 8 – Categorias de estruturas dependendo da importância da existência de ruptura

(BS 8006 – 1995).................................................................................................... 74

Tabela 9 – Seleção de solos para estruturas de solo reforçado (BS 8006 – 1995). .................. 75

Tabela 10 – Limites granulométricos recomendados para material de aterro em muro de solo

reforçado (FHWA, 2001). ...................................................................................... 75

Tabela 11 – Limites granulométricos recomendados para material de aterro em taludes de solo

reforçado (FHWA, 2001). ...................................................................................... 76

Tabela 12 – Dimensões propostas pela ASTM D6706-01 para o equipamento de

arrancamento. ......................................................................................................... 92

Tabela 13 – Plano de coleta realizado. ................................................................................... 108

Tabela 14 – Principais parâmetros do solo............................................................................. 109

Tabela 15 – Principais parâmetros da areia. ........................................................................... 110

xxvi

Tabela 16 – Propriedades mecânicas da geogrelha................................................................ 111

Tabela 17 – Propriedades físicas da geogrelha. ..................................................................... 111

Tabela 18 – Distâncias dos pontos de leitura em relação à manga. ....................................... 116

Tabela 19 – Critérios adotados para a compactação dos materiais durante o ensaio de

arrancamento........................................................................................................ 119

Tabela 20 – Resultados encontrados no ensaio de massa específica dos sólidos. ................. 123

Tabela 21 – Resultados do ensaio de compactação. .............................................................. 128

Tabela 22 – Resultado do ensaio de CBR.............................................................................. 131

Tabela 23 – Resultados do ensaio de pH em água destilada.................................................. 132

Tabela 24 – Resultados do ensaio de pH em KCl 1M. .......................................................... 133

Tabela 25 – Resultados do ensaio de arrancamento com sobrecarga de 25 kPa. .................. 139

Tabela 26 – Resultados do ensaio de arrancamento com sobrecarga de 50 e 100 kPa.......... 146

Tabela 27 – Coeficientes de Resistência de Interface............................................................ 147

xxvii

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

A área plana de cisalhamento direto

AASHTO American Association of Highway and Transportation Official

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

B diâmetro do elemento transversal

BS British Standard

c coesão do solo obtido em ensaio de cisalhamento direto

CBR California Bearing Ratio

CTT célula de tensão total

Coef. coeficiente

CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente

CU ensaio triaxial adensado não drenado

CV coeficiente de variação

D85 diâmetro das partículas que, na curva granulométrica, corresponde à

porcentagem que passa igual a 85%

D MÁX diâmetro máximo das partículas

EC European Commission

eMÁX espaço de vazios máximos

eMIN espaço de vazios mínimos

EPA U. S. Environmental Protection Agency

EUA Estados Unidos da América

FHWA Federal Haghway Administration

FY força na direção do eixo Y

GC grau de compacidade da areia

xxviii

GC grau de compactação em relação à Energia de Proctor Normal

GG geogrelha

IAC Instituto Agronômico de Campinas

L largura do corpo-de-prova do reforço

Le largura ao longo da extremidade do reforço influenciada pela

dilatância restringida do solo

LL limite de liquidez

l0 comprimento livre de geogrelha

Longit. longitudinal

LP limite de plasticidade

LS solo laterítico

LVDT Linear Variable Differencial Trasformer

NBR Norma Brasileira Registrada

NW-GT geotêxtil não-tecido

ONU Organização das Nações Unidas

P carga aplicada

PDE ponto de descarga de entulho

PET poliéster

pH potencial hidrogeniônico

Prohab Progresso da Habitação de São Carlos

PVC policloreto de vinila

RCD resíduo de construção e demolição

RCD-R resíduo de construção e demolição reciclado

RSU resíduo sólido urbano

S distância entre dois elementos transversais consecutivos

xxix

SS solo saprolítico

T espessura das camadas de solo

Transv. transversal

UN United Nations

URESC Usina de Reciclagem de Entulho de São Carlos

UU ensaio triaxial não adensado não drenado

w teor de umidade

W-GT geotêxtil tecido

wot teor de umidade ótimo

δ ângulo de atrito solo-reforço

ε deformação

δ ângulo de atrito solo-reforço

δH deslocamento horizontal

δt deslocamento total

δV deslocamento vertical

φ ângulo de atrito interno do solo

f coeficiente de resistente de interface

ρs massa específica dos sólidos

ρd máx massa específica seca máxima

σ tensão normal

σn tensão normal

σ'v tensão vertical efetiva

σy tensão vertical

τ tensão cisalhante

xxx

τb tensão cisalhante média entre o solo e o reforço

31

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

Ao longo da história, a atividade humana tem transformado as paisagens naturais na busca

da produção de materiais necessários para a sua sobrevivência, e, eventualmente, junto a essa

transformação, há a geração de resíduos. Porém, após a Revolução Industrial, com o intenso

crescimento populacional, o desenvolvimento econômico, a má administração do uso dos

recursos naturais e a falta de consciência ecológica, os resíduos tornaram-se um sério

problema urbano devido ao seu gerenciamento oneroso e complexo. Esse problema é

caracterizado pela escassez de áreas de disposição, devido ao adensamento do perímetro

urbano; altos custos sociais, provocados pela adoção de medidas ineficientes de

gerenciamento; problemas no saneamento público e contaminação ambiental, gerados pela

disposição irregular. Diante disso, apesar da atividade humana fazer parte do meio ambiente,

a definição de limites torna-se necessária para evitar um entorno inabitável ou a extinção de

outras espécies vivas.

Reuniões de diversos países, como as que ocorreram em Estocolmo em 1972, no Rio de

Janeiro em 1992 e em Johannesburgo em 2002, possibilitaram a institucionalização da

temática ambiental em busca de regular a ação humana, formando uma ordem ambiental

internacional (RIBERIRO, 2002).

Em 1987, a Organização das Nações Unidas (ONU), através da Comissão Mundial de

Meio Ambiente e Desenvolvimento, produziu o relatório Nosso futuro comum (UN, 1987).

Tal documento, mais conhecido como o Relatório de Bruntland, definiu o conceito de

desenvolvimento sustentável como sendo aquele “que satisfaça as necessidades do presente

sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazer suas próprias

necessidades”.

32

Seguindo a recomendação da Comissão Mundial de Meio Ambiente de que fosse

organizada uma reunião internacional para tratar dos problemas ambientais, foi realizada a

Conferência das Nações Unidas para o Meio-Ambiente e Desenvolvimento (mais conhecida

como Rio 92). Segundo Ribeiro (2002), na Rio 92 foi produzida a primeira versão de

convenção sobre acesso e proteção à diversidade biológica.

Porém, dez anos após a Rio 92, em Johannesburgo, a Conferência Mundial para o

Desenvolvimento Sustentável, em seu Plano de Implementação, destacou que “[...] a

biodiversidade está desaparecendo em uma velocidade sem precedentes devido às atividades

humanas” (UN, 2002).

Nesse cenário, dentre as indústrias que degradam o meio ambiente, seja ele urbano ou

natural, a indústria da construção destaca-se por ser responsável por números entre 20 e 50%

do total de recursos naturais consumidos pela sociedade. Porém, não é só como consumidora

de recursos naturais que a construção civil causa impactos ao meio ambiente, ela também é

considerada a principal geradora de resíduos da economia.

Em um levantamento realizado na cidade Santo André - SP, os resíduos de construção e

demolição (RCD) aparecem como 58% do total em massa dos resíduos sólidos urbanos

(RSU), com apenas 33% de participação dos resíduos domiciliares (PINTO, 1999). Existem

ainda estimativas mais abrangentes a respeito da geração de RCD que afirmam que a geração

per capita nacional pode ser estimada em 510 kg/hab/ano, pela mediana de algumas cidades

brasileiras (PINTO, 1999).

Como na maioria das cidades brasileiras não há áreas para a disposição final de RCD

resíduos, aliado ao fato desses serem constituídos por materiais com um alto potencial de

reciclagem (o que evitaria os impactos gerados na exploração de novas jazidas), faz-se

necessário o estudo de soluções para a problemática ambiental, de forma a possibilitar o

cumprimento da legislação vigente.

33

Diante dessa expectativa, apresenta-se como um ponto positivo o fato da Engenharia

oferecer, a cada dia, novos produtos e processos construtivos na busca de obras cada vez mais

econômicas, arrojadas e que não agridam o meio ambiente. Neste contexto, os geossintéticos

apresentam-se como um material possuidor de uma gama de aplicações, o que tem feito com

que cada vez mais sejam estudados em diversas universidades e centros de pesquisa e

aplicados em obras de engenharia, como por exemplo, nas estruturas de solo reforçado.

Porém o benefício econômico das estruturas de solo reforçado, muitas vezes, fica

limitado, principalmente pelas especificações de projeto quanto ao tipo de solo a ser utilizado

na confecção das camadas do aterro reforçado. Nos países do Hemisfério Norte, solos

arenosos são recomendados nas especificações de obras públicas. Como no Brasil não há

especificações próprias, o emprego das recomendações de outros países, como as feitas pela

British Standard (BS) (1995), Federal Highway Administration (FHWA) (2001) e American

Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (2002), pode, em

muitos locais, tornar inviável a execução deste tipo de obra pela falta de material específico

próximo ao local da construção.

Da conjugação dos fatores supracitados, surge uma interessante perspectiva que é a

possibilidade de se utilizar resíduos de construção e demolição reciclados (RCD-R) como

material de aterro em obras de solo reforçado.

Neste contexto, este trabalho tem como objetivo investigar o potencial de utilização de

RCD-R como material de aterro em estruturas de solo reforçado através da realização de

ensaios de caracterização, de resistência ao cisalhamento e de arrancamento de geogrelha com

o RCD-R, e compará-los com os resultados obtidos com outros materiais.

35

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Resíduos de Construção e Demolição (RCD)

A definição de RCD é motivo de discordância, não só em relação à abrangência das

frações presentes, como também quanto às atividades geradoras dessas frações (ANGULO,

2000).

Para a realização deste trabalho, adotou-se a definição da Resolução 307, de 5 de julho de

2002, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que diz: “Resíduos da

construção civil: são os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de

obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais

como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas,

tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico,

vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras,

caliça ou metralha”

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), através da norma brasileira (NBR)

10004, classifica os diversos tipos de resíduos sólidos segundo os riscos potenciais ao meio

ambiente e a saúde pública, visando o manuseio e destinação final dos resíduos sólidos.

Segundo a NBR 10004, os RCD são classificados, na Classe II B – Inertes – e os definem

como “quaisquer resíduos que, quando amostrados de forma representativa, segundo a

ABNT NBR 10007, e submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou

deionizada, à temperatura ambiente, conforme ABNT NBR 10006, não tiverem nenhum de

seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de

água, excetuando-se os padrões de aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor”.

No entanto, um estudo realizado por Oliveira (2002) concluiu que os resíduos de concreto

apresentam-se como “não inertes”, quando submetidos ao ataque de águas de chuva ácida.

Verificou-se que os íons provenientes da decomposição desses resíduos presentes nas águas

36

de chuva ácida contribuem para a mineralização dos cursos d’água que alteram as condições

das águas naturais.

Na Resolução 307 do CONAMA, os RCD são classificados em quatro classes, de acordo

com as possibilidades de reciclagem (A, reutilizáveis ou recicláveis como agregados; B,

recicláveis para outras destinações, tais como os plásticos; e C, sem tecnologia de reciclagem

economicamente viável) ou periculosidade dos resíduos (Classe D). A Classe A é composta

por materiais minerais como concretos, argamassas, tijolos e telhas cerâmicas, rochas

naturais, solos entre outros (CONAMA, 2002), e esta, segundo Angulo et al. (2004)

representa a maior fração dos resíduos gerados.

2.1.1 Geração de RCD

Apesar de antiga, a indústria da construção civil ainda demonstra uma característica

bastante peculiar guardando fortes traços artesanais, o que contribui para uma elevada geração

de resíduos. Em linhas gerais, nesta atividade, os RCD são gerados em três etapas: durante a

construção, a manutenção e a demolição.

Em uma pesquisa realizada por Pinto (1989), comparando a massa estimada com a massa

adquirida para a construção de uma obra de aproximadamente 3.650 m², o autor chegou à

conclusão de que 20% (em massa) do material empregado foram desperdiçados. Segundo o

autor, do material desperdiçado, aproximadamente a metade sai da obra em forma de entulho

e a outra metade fica incorporada à obra. Ainda segundo o autor, este desperdício de materiais

eleva o custo da edificação em aproximadamente 6 %.

Vários trabalhos sobre a mensuração dos resíduos gerados na produção de edificações

foram realizados no país (PINTO, 1989; PICCHI, 1993; SOIBELMAN, 1993; SANTOS,

1995; BOGADO, 1998) e no exterior.

37

Para John e Agopyan (2000), a geração de resíduo na fase de manutenção está associada a

vários fatores:

• Correção de defeitos (patologias);

• Reformas ou modernização do edifício ou de parte do mesmo, que normalmente

exigem demolições parciais;

• Descarte de componentes que tenham atingido o final da vida útil e por isso

necessitam ser substituídos.

John e Agopyan (2000) afirmam também que a redução na geração na geração de resíduos

na fase de manutenção vai exigir:

• Melhoria da qualidade da construção, de forma a reduzir a manutenção causada pela

correção de defeitos;

• Projetos flexíveis que permitam modificações substanciais nos edifícios através da

desmontagem e a reutilização dos componentes não mais necessários;

• Aumento da vida útil física dos diferentes componentes e da estrutura dos edifícios.

Segundo Levy e Helene (2000 apud LEITE, 2001), num passado ainda não muito distante,

muitas estruturas de concreto foram concebidas sem o conhecimento necessário sobre a sua

durabilidade. Isto levou, e leva, ainda hoje, à redução da vida útil das estruturas, causando

sério aumento no volume dos resíduos gerados.

No caso dos resíduos de demolição, recentemente verificou-se um exemplo após a

implosão, na cidade de São Paulo, do antigo complexo penitenciário do Carandiru. Foram

gerados aproximadamente 60.000 m³ de resíduos, cujo tratamento e destinação foram motivos

de intensas e incessantes discussões sobre a viabilidade e impacto ambiental.

Os desastres naturais e as guerras constituem uma outra fonte geradora de RCD. Em 2004,

um maremoto no Oceano Índico gerou uma onda gigantesca (tsunami), que atingiu 12 paises

causando e a destruição de aproximadamente 400.000 casas (ONU, 2005). Mais de um ano

38

após o terremoto que atingiu Los Angeles em janeiro de 1994, a cidade exibia uma quantidade

de escombros que chegava a 3 milhões de toneladas. As autoridades locais, trabalhando com

órgãos do governo e empresários locais, adotaram a reciclagem dos RCD como medida para a

solução do problema. Em 1995, a United States Environmental Protection Agency (EPA),

divulgou um guia para o planejamento de ações para o tratamento de escombros de desastres

naturais (EPA, 1995).

2.1.2 Quantificação dos RCD

Para a tarefa difícil de quantificar os RCD, há, pelo menos, segundo Pinto (1999), três

formas que podem ser utilizadas: por área construída, pela movimentação de cargas em

coletores e por monitoramento de descargas. Este última forma de quantificação é difícil de

ser realizada, por causa da falta de uma fiscalização eficiente nos movimentos de massa dos

RCD e a sua conseqüente “camuflagem” no ambiente urbano.

Nos municípios pequenos, a falta de informações sobre a quantidade de RCD resulta em

uma grande dificuldade no estudo desse material. Isso se deve ao fato dos planos diretores

centralizarem suas ações no gerenciamento dos lixos domésticos, pois consideram esses

predominantes no quadro de composição de resíduos sólidos urbanos (RSU). Dessa forma, os

resíduos domiciliares são considerados críticos e a principal parcela para o esgotamento dos

aterros (BORGES, 2000).

Por outro lado, as cidades de médio e grande porte, costumam dar um tratamento mais

elaborado a essas informações, talvez porque a presença dos RCD seja mais significativa

nesses locais, chegando a representar 67% do total de massa dos RSU, conforme

levantamento realizado por Leite (2001), na cidade de Ribeirão Preto/SP. A Tabela 1

apresenta o percentual de RCD em relação ao RSU de algumas cidades brasileiras.

39

Tabela 1 – Percentual de RCD em relação ao RSU de algumas cidades brasileiras (Modificado de
Vieira, 2003).
População Geração de entulho % de RCD em
Cidade
(106 x habitantes) (ton/dia) relação ao RSU

Salvador (1) 2,2 1700 37

Belo Horizonte (1) 2,01 1200 51

Maceió (2) 0,7 1100 45

Santo André/SP (1) 0,63 1013 58

S. José dos Campos (1) 0,5 733 65

Ribeirão Preto (1) 0,46 1043 67

(fonte: (1) Leite, 2001; (2) Superintendência de Limpeza Urbana de Maceió – SLUM, 1997).

As estimativas a respeito de geração de RCD afirmam que no Brasil a geração per capita

é de 510 kg/hab/ano, pela mediana de algumas cidades brasileiras (PINTO, 1999). Para uma

população de cerca de 140 milhões de pessoas vivendo em meio urbano, pode-se estimar uma

geração de 70 milhões de toneladas por ano. A cidade de São Paulo apresenta uma geração de

16.000 t/dia, correspondendo a 499 kg/hab/ano (SCHNEIDER, 2003). Na Tabela 2,

apresentam-se estimativas para a provável geração total de RCD de algumas cidades

brasileiras e a sua geração per capita.

Em outros países (Tabela 3) como, por exemplo, na Alemanha estima-se que são gerados

cerca de 100 milhões de toneladas por ano; no Reino Unido, cerca de 67 milhões de toneladas

por ano; e, na Bélgica, cerca de 34,6 milhões de toneladas por ano (EC, 1999). Nos Estados

Unidos da América (EUA), segundo a agência ambiental americana, foram gerados

aproximadamente 136 milhões de toneladas de RCD no ano de 1996 (EPA, 1998).

40

Tabela 2 – Provável geração total de RCD de alguns municípios brasileiros e a geração per capita de
entulho (XAVIER & ROCHA, 2001).

Geração per
Provável geração
Municípios População Ano de pesquisa capita de RCD
de RCD (t/dia)
(kg/hab.dia)

Santo André-SP 625.564 1997 1.013 1,61

São José dos
486.467 1995 733 1,51
Campos-SP

Jundiaí-SP 293.373 1997 712 2,43

Vitória da
242.155 1998 310 1,28
Conquista-BA

Campinas-SP 850.000 1993 1.258 1,48

Florianópolis-SC 285.281 2000 636 2,23

Tabela 3 – Geração de resíduos em alguns países da União Européia (EC, 1999).

População em 1997 Geração de RCD
Pais Ano
(x 106 Habitantes) (x 106 Toneladas)

Alemanha 1994-96 82 300

Reino Unido 1996 58,9 67

Holanda 1996 15,6 20,2

Bélgica 1990-92 10,2 34,6

Áustria 1997 8,1 26,4

Dinamarca 1996 5,3 10,7

Suécia 1996 8,8 5,9

Finlândia 1997 5,1 9,4

Irlanda 1995-97 3,7 1,9

41

2.1.3 Composição e Variabilidade dos RCD

Devido ao ritmo acelerado em busca de uma maior produtividade, o canteiro de obra é

caracterizado por ser um ambiente dinâmico, sujeito a constante modificação em função do

cronograma de execução de serviços. Diferentes atividades são realizadas concomitantemente,

utilizando diferentes tecnologias e empregando materiais de diferentes naturezas. Isso

contribui para que os RCD apresentem uma composição marcada por uma alta variabilidade e

heterogeneidade.

Os RCD podem ser compostos por componentes orgânicos como madeira, materiais

betuminosos, plásticos, papéis, entre outros, e materiais inorgânicos como concreto, cerâmica,

materiais metálicos, argamassas, e ainda por outros materiais que possam ser utilizados no

canteiro de obra.

Embora os resíduos de demolição sejam caracterizados por concretos e tijolos, com menos

quantidade de aço, plástico e madeira, Angulo (2000) chama a atenção para o fato que esses

resíduos possuem uma larga extensão de materiais, incluindo substâncias tóxicas em sua

composição, tais como fenóis, sulfatos, metais pesados, que não devem passar, no entanto, de

1% da massa. Com relação a esse assunto, é importante lembrar que a ocorrência de desastres

naturais pode contribuir para aumentar significativamente a quantidade de resíduos tóxicos

além dos que são esperados na constituição do RCD.

Materiais como solos argilosos, plásticos, resíduos de pavimentos betuminosos, madeira,

gesso, refratários, vidros, metais, ou substâncias como: cloretos, álcalis e areias industriais

quimicamente contaminadas são considerados impurezas e podem levar à conseqüências

indesejáveis quando incorporadas aos agregados reciclados para produção de novos materiais

(HANSEN,1992 apud LEITE, 2001).

Usualmente, a caracterização dos RCD é realizada indicando a participação de diferentes

fases de solo, rocha, concretos, argamassas, cerâmicas, gesso, madeira, plásticos, metais, entre

42

outros materiais. Angulo (2000) estudou a variação da presença dessas fases nos agregados

gerados pela instalação piloto de reciclagem de RCD de Santo André/SP, retirando amostra

representativa de cada contêiner, que foi homogeneizada e quarteada. Como mostrado na

Figura 1, a participação das diferentes fases varia acentuadamente de contêiner para contêiner,

correspondendo ao que seria esperado para contêineres originados de vários canteiros, com

diversas etapas de construção e com o emprego de diferentes processos de construção e

demolição.

Figura 1. Variabilidade de agregados de RCD reciclados na central piloto de Santo André, SP (JOHN
& ANGULO, 2003).

Segundo Angulo et al. (2005), apesar desta grande variabilidade, o RCD de Classe A

(composto por rochas, solos, cerâmicas, concretos, argamassas, etc. sendo todos os materiais

de origem mineral) representa em torno de 90% da massa do RCD no Brasil (BRITO, 1998),

na Europa (EC, 2000) e em alguns países asiáticos (HUANG et al., 2002).

Características regionais tais como fatores históricos, condições topográficas, panorama

político e nível de desenvolvimento econômico, podem influenciar de forma significativa na

variabilidade de composição dos RCD entre duas cidades. Como exemplo de tal variabilidade

43

dos RCD, a Figura 2 apresenta a caracterização, com a distribuição da composição, dos RCD

de duas cidades brasileiras: São Carlos/SP (PINTO, 1986) e Recife/PE (SOUZA et al., 2004).

100%
2,86
13
11,11
4,38 12
80%
17,98
22 Outros
60% Telhas, Lajotas, etc.
Concreto
%
Areia
26
40% Tijolos maciços
63,67 Argamassa

20%
27

0%
São Carlos/SP Recife/PE
Cidades

Figura 2. Distribuição da composição do resíduo de construção e demolição de São Carlos/SP
(PINTO, 1986) e Recife (SOUZA et al. 2004).

2.1.4 Impactos Ambientais gerados pelos RCD

A definição de Impacto Ambiental segundo a Resolução 01 do CONAMA é: “qualquer

alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por

qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou

indiretamente afetem a saúde, a segurança e o bem estar da população; as atividades sociais

e econômicas; a biota; as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a qualidade

dos recursos naturais” (CONAMA, 1986).

44

Os impactos negativos advindos da extração de matéria-prima para uso da construção civil

são enormes. Vale ressaltar que a mineração e o processamento de minerais geram impactos

com o desmatamento, a erosão do solo e a poluição do ar e da água.

Conforme alerta John (2000), o setor da construção civil brasileiro consome, somente para

a produção de concreto e argamassa, um valor estimado em 210 milhões de toneladas por ano

de agregados naturais. Porém os impactos causados pelo setor da construção civil com a

utilização de agregados naturais incluem a exploração descontrolada de recursos naturais não-

renováveis, a fabricação de cimento e suas emissões de gás carbônico na atmosfera, e a

poluição do ar gerada pelo transporte até os grandes centros.

O RCD disposto inadequadamente polui o solo; deteriora a paisagem urbana; compromete

o tráfego de pedestres e de veículos; danifica a drenagem urbana e constitui uma séria ameaça

à saúde pública. Além disso, o acúmulo de RCD em local inadequado ou a sua disposição

desprotegida atrai resíduos não inertes, oferecendo, simultaneamente, água, alimento e abrigo

(Figura 3) para muitas espécies de vetores de patogênicos, tais como: ratos, baratas, moscas,

vermes, bactérias, fungos e vírus (SCHNEIDER, 2003).

Figura 3. Flagrante de disposição de resíduos não inertes em caçamba coletora de RCD.

45

A pouca preocupação das autoridades e a falta de consciência ambiental da população

com o destino do entulho gera “bota-fora” e aterros clandestinos, degradação de áreas urbanas

e assoreamento de córregos em várias cidades brasileiras. Além disso, a falta de

conhecimentos técnicos e a especulação imobiliária colaboram com o uso inadequado do

RCD como material de aterro na recuperação de terrenos acidentados (SANTOS et al., 2004).

A alta geração de RCD verificada nas cidades de médio e grande porte, e,

conseqüentemente, o grande percentual no volume de RCD no volume total de RSU

contribuem para acelerar da redução de vida útil dos aterros. Outro ponto, que também deve

ser analisado, é a possibilidade dos aterros apresentarem problemas de lixiviação, podendo

contaminar o lençol freático.

Nos EUA, novas descobertas sobre a toxicidade de certos materiais de construção (como a

madeira tratada) têm causado reivindicações de aumento na segurança e melhores salários

para os trabalhadores nos aterros (ZORDAN, 1997).

Uma ferramenta básica para a avaliação de impacto ambiental é a análise do ciclo de vida

do produto utilizando a expressão do “berço ao túmulo” como forma de avaliação do impacto

(SCHUURMANS-STEHMANN, 1994 apud ANGULO, 2000). Busca-se, dessa forma,

analisar todas as etapas e impactos gerados desde a fabricação até o descarte final do produto.

Tendo em vista que a geração de RCD é inevitável, seja devido aos desastres naturais ou à

necessidade de modificação do ambiente, a definição de bases políticas e legais, capazes de

proporcionar subsídios tecnológicos e econômicos para reverter o atual quadro de degradação

ambiental e exploração descontrolada dos recursos naturais, são fatores essenciais para

alcançar o desenvolvimento sustentável.

46

2.1.5 Políticas Públicas sobre os RCD

Os impactos ambientais, sociais e econômicos causados pelos RCD, demonstram, de

forma clara, a necessidade da existência de políticas públicas que possam incentivar a redução

da geração de resíduos, avaliar os impactos gerados e fornecer subsídios ao setor da

construção civil, para que esse possa realizar um gerenciamento eficiente voltado para a uma

postura ambientalmente correta.

2.1.5.1 Gerenciamento dos RCD

Um fator que influencia diretamente a quantidade de resíduos gerados é o nível de

desenvolvimento da cidade, pois esse reflete o grau de atividades econômicas e,

conseqüentemente, os hábitos de consumo de sua população, os quais determinam o volume

de bens adquiridos e serviços prestados, e, dessa forma, o volume de resíduos decorrentes

destes. Sendo assim, como lembra Schneider (2003), é provável que os problemas mais

intensos relacionados com a gestão de resíduos estejam concentrados nas vinte e seis regiões

metropolitanas do país, onde vivem cerca de 40% da população brasileira, sessenta e nove

milhões de habitantes.

Dentre as estratégias possíveis de serem adotadas no enfrentamento dos problemas

decorrentes da disposição irregular dos RCD, a gestão corretiva é marcada por englobar ações

não-preventivas, repetitivas e custosas, que terminam em resultados não adequados (PINTO,

2001). Apesar de apresentar uma profunda ineficiência, a gestão corretiva é a principal

estratégia adotada no tratamento dos problemas gerados pelo acumulo de RCD em áreas de

domínio público (SCHNEIDER, 2003).

Uma das ações utilizadas na gestão corretiva consiste na remoção dos RCD acumulados

irregularmente, apesar desta ser caracterizada por onerar os cofres públicos. O setor de

limpeza pública paulistano, por exemplo, é um mercado que consome uma fatia significativa

47

do orçamento municipal, de 4% à 7%, cerca de quatrocentos milhões de reais por ano e atrai

grandes grupos empresariais internacionais (SCHNEIDER, 2003). De acordo com Pinto

(1999), estima-se que os custos variam entre US$54/ton e US$14,8/ton de RCD recolhido,

para diferentes cidades e técnicas de recolhimento.

Segundo Angulo et al. (2004), muitos países investem num sistema formal de

gerenciamento do RCD, como Holanda, Reino Unido entre outros países europeus

(HENDRIKS, 2000; EC, 2000; HOBBS & HURLEY, 2001). Estes sistemas visam reduzir a

atratividade da disposição ilegal, principalmente viabilizando a redução das distâncias de

transportes do RCD.

Na cidade de Salvador/BA, em um trabalho realizado por Carneiro (2001), a implantação

de Pontos de Descarga de Entulho (PDE) obteve resultados positivos na disposição irregular

dos RCD. Os PDE, com limite de recepção diária de 2 m³ por transportador, mostraram-se

uma importante ferramenta no processo de reciclagem funcionando como um elo entre o

gerador e a usina de reciclagem (BARROS, 2005). Segundo proposta de Pinto (1999), o

sucesso deste sistema exige a definição dos seguintes aspectos: a) constante incentivo à

entrega voluntária dos resíduos, b) formalizar o papel dos pequenos coletores como agentes

de limpeza urbana, c) planejamento da disposição geográfica das áreas de recolhimento, d) a

participação das instituições locais como parceiros na busca da qualidade do ambiente, e e) a

participação de agentes públicos locais, com a finalidade de orientar os processos, monitorar

os resultados e consolidar a alteração de posturas necessária para a solução da gestão dos

RCD.

No entanto, verifica-se que a maioria dos relatos de instrumentos de política pública para a

minimização dos RCD é implantada na etapa de demolição (SCHNEIDER, 2003), talvez por

essa etapa ser a responsável por produzir grandes volumes de resíduos em um curto período

de tempo necessário para tal geração.

48

Em vários países, dentro do conjunto de políticas, os instrumentos econômicos se

destacam com a adoção de taxas de deposição de RCD em aterros e a taxação de matérias

primas provenientes da atividade de mineração.

A taxa de deposição de RCD é amplamente utilizada em vários países europeus; tendo sua

importância em função do grau de desenvolvimento do conjunto de políticas de cada país.

Dessa forma, o valor difere muito entre os países. Por exemplo, enquanto na Inglaterra a taxa

é de aproximadamente 3,2 Euros por tonelada, na Dinamarca alcança por volta de 50 Euros

por tonelada (MURAKAMI et al., 2002 apud SCHNEIDER, 2003). É importante destacar que

a adoção de taxas elevadas, visando desestimular este tipo de tratamento para os resíduos,

pode contribuir para a elevação de deposição irregular, caso não seja instalado um eficiente

sistema de fiscalização.

A taxação de matérias-primas provenientes da atividade de mineração é também usada

como forma de minimizar a exploração de recursos naturais e incentivar a utilização de

produtos decorrentes da reciclagem dos RCD. Países europeus, como a Dinamarca, Finlândia,

Suécia e Inglaterra, impõem taxas sobre a exploração de recursos naturais.

No entanto, segundo Schneider (2003), apenas dois países relataram a existência de

subsídios financeiros para unidades de tratamento de RCD. A Inglaterra subsidia a compra de

equipamentos necessários para a instalação de unidades de tratamento de RCD e a Bélgica

investe em companhias de reciclagem que processam RCD.

Na cidade de Londres são adotadas medidas de incentivo à recuperação, reuso e

reciclagem de materiais utilizados pelo setor da construção (SCHENINI et al., 2004). Essas

medidas demonstram a necessidade da participação do poder público e da iniciativa privada

no gerenciamento dos RCD. Algumas dessas iniciativas que se destacam são relacionadas a

seguir:

49

a. As construtoras pagam uma taxa por todo entulho gerado na obra, o que visa

incentivar a não geração de resíduos e reduzir o desperdício e os impactos que seriam

gerados pelos resíduos;

b. A redução da taxa para as construtoras que realizam coleta seletiva dos RCD em suas

obras;

c. Alguns órgãos públicos pagam até 10% a mais para as construtoras que empreguem

materiais reciclados;

d. O incentivo do estado à máxima utilização de materiais de demolição. Um sistema de

permuta é utilizado pelos construtores com a divulgação prévia de uma determinada

demolição. Um tipo de classificado de materiais de demolição;

e. Os arquitetos e engenheiros são estimulados a projetarem considerando uma vida útil

de 100 ou 150 anos e prever o reaproveitamento das peças demolidas;

f. Incentivo a utilização de agregados reciclados de concreto na produção de concretos

de baixa resistência, sub-base de estradas, etc.

No trabalho realizado por Pinto (1999), o autor propõe uma metodologia para a gestão

diferenciada dos RCD como sendo a solução que objetiva remover os gestores de resíduos da

posição de meros coadjuvantes de um processo perdulário e incontrolável. Segundo o autor,

para a superação dos graves problemas detectados nos municípios brasileiros analisados e o

controle dos resíduos de forma sustentável, algumas diretrizes constituem um útil e eficaz

instrumental, sendo elas: (i) a ampla facilitação do descarte, (ii) a diferenciação integral dos

resíduos captados e (iii) a adoção da reciclagem como forma de valorização de resíduos.

Ainda segundo o autor, a adoção destas diretrizes, em um conjunto de ações, que também

objetivem a minimização dos resíduos, a maior responsabilização dos geradores e a

50

exploração de potencial da reciclagem como atividade econômica, permitirá iniciar o caminho

rumo a um sistema de ciclo fechado para os materiais utilizados na construção civil.

Em um trabalho realizado por Costa (2003) foi apresentado um panorama dos RCD e suas

práticas de gestão. Segundo a autora, de forma geral, a principal forma de gerenciamento do

resíduo continua sendo a disposição em aterros. No entanto, outras iniciativas estão sendo

tomadas por vários países, como é o caso da desconstrução e reciclagem, dentre outras

práticas.

2.1.5.2 Legislação

O Japão adotou, a partir de 2002, um importante instrumento de política regulatória dos

RCD desvinculada da taxação de aterros: as empresas de demolição são obrigadas, não apenas

a separar as diferentes composições (madeiras, concreto, asfalto nas obras, etc.), mas também

entregar esses materiais às unidades de reciclagem (MURAKAMI et al., 2002 apud

SCHNEIDER et al., 2002).

Vários congressos internacionais têm sido realizados tendo como principal tema a

reutilização de resíduos. Entre encontros e congressos, cujo principal tema era a reutilização

de resíduos, foram desenvolvidas as normalizações para a utilização agregados de RCD

reciclados (VIEIRA, 2003).

No Brasil, a legislação sobre os RCD ainda é pouco expressiva se comparada com as

vigentes em outros países (ANGULO et al., 2001). No entanto, a resolução 307, de 05 de

julho de 2002, do CONAMA, representa um marco neste sentido, pois regulamenta e

vislumbra definições nos aspectos que tangem os RCD, atribui responsabilidades aos

geradores, transportadores e gestores públicos sobre os RCD, e estabelece critérios e

procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil, assim como ações necessárias à

minimização dos impactos ambientais. Essa resolução representa um instrumento legal

51

importante para a promoção da reciclagem de RCD, pois, antes de sua publicação, não existia

nenhum instrumento que regulamentasse a disposição dos RCD em âmbito nacional.

Em 2004, foram publicadas as primeiras normas nacionais relacionadas aos RCD contidos

na classe A, segundo a resolução 307 do CONAMA. As quatro especificações da ABNT

tratam desde a disposição correta destes resíduos até a utilização de agregados reciclados de

RCD em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural. Estas normas são:

• NBR 15112 – Resíduos da construção civil e resíduos volumosos – Áreas de

transbordo e triagem – Diretrizes para projeto, implantação e operação;

• NBR 15113 – Resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes – Aterros –

Diretrizes para projeto, implantação e operação;

• NBR 15114 – Resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes – Área de

reciclagem – Diretrizes para projeto, implantação e operação;

• NBR 15115 – Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil –

Execução de camadas de pavimentação – Procedimentos;

• NBR 15116 – Agregados reciclados de resíduos da construção civil – Utilização em

pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural – Requisitos.

Recentemente, uma importante iniciativa foi realizada na cidade de São Paulo, com a

assinatura do decreto n° 4875/2006, que torna obrigatório o uso de material proveniente da

reciclagem de RCD nas obras e serviço de pavimentação de vias públicas da capital paulista.

O decreto prevê que em no máximo 180 dias, contados a partir da data de publicação do

decreto, as contrações de tais serviços deverão contemplar em seus projetos, em caráter

preferencial, o emprego de agregados reciclados. Após esse prazo, esses projetos deverão

obrigatoriamente prever o uso de materiais reciclados.

52

2.2 Resíduos de Construção e Demolição Reciclados (RCD-R)

A indústria da Construção Civil apresenta um grande potencial com relação à reciclagem,

podendo incorporar não só seus resíduos, como também os resíduos provenientes de outros

setores da economia. Por exemplo, Oliveira e Holanda (2004) demonstraram claramente que o

resíduo sólido de indústrias siderúrgicas pode ser perfeitamente reaproveitado como

constituinte de massas cerâmicas para fabricação de produtos de cerâmica vermelha tais como

tijolos maciços, blocos cerâmicos e telhas, empregados na construção civil. Moura et al.

(2002), por sua vez, mostraram que o resíduo de corte de mármore e granito não apresenta

riscos ambientais e que sua utilização, em até 10%, como agregado miúdo para argamassa de

revestimento, é tecnicamente viável, bem como, na produção de lajotas para pisos.

2.2.1 Reciclagem dos RCD

Apesar da reciclagem dos RCD ser considerado um assunto recente, sua prática já era

realizada no império romano (753 a.C. a 476 d.C.) com a utilização de tijolos britados ou

telhas em cacos, e outras pedras trituradas, em uma mistura com cal, água e areia, para a

realização de suas construções (SANTOS, 1975 apud LIMA, 1999).

No entanto, a utilização da reciclagem dos RCD de forma sistemática só se deu após o fim

da Segunda Guerra Mundial (1939 – 1945). Estima-se que as cidades alemãs ficaram cobertas

por um volume entre 400 e 600 milhões de metros cúbicos de escombros como conseqüência

dos bombardeios. Diante do caráter necessário de reconstrução das cidades (com milhares de

edifícios demolidos), e da evidente necessidade de destinação para as “montanhas” de

escombros, junto com a carência de materiais de construção, fez-se fundamental o

desenvolvimento de tecnologias voltadas para reciclagem dos RCD. Assim, no final de 1956,

segundo Levy (2002), cerca de 85% do entulho da Segunda Grande Guerra havia sido

removido e, em 1960, todo entulho proveniente da guerra havia sido reciclado na Alemanha.

53

Pode-se dizer que a partir dessa época, ficou caracterizado o início do desenvolvimento da

tecnologia da reciclagem dos RCD.

No Brasil, conforme Angulo (2000), os primeiros estudos de resíduos aplicados à

construção civil, assim como a sua reciclagem, devem-se a Cincotto (1983) e Pinto (1986).

Diversas pesquisas sobre os RCD vêm sendo realizadas por diversas universidades e centros

de pesquisas, na maior parte abordando sobre a reciclagem para a confecção de concreto e uso

em pavimentação. Recentemente, novas propostas de uso foram realizadas com os trabalhos

de Affonso (2005), investigando a possibilidade de uso em camadas drenantes de aterros de

resíduos sólidos, e de Barros (2005), visando a utilização com material de cobertura.

Comparativamente com os países do primeiro mundo, a reciclagem de RCD no Brasil é

ainda tímida, com a possível exceção da intensa reciclagem praticada pelas indústrias de

cimento e de aço (ANGULO et al., 2001). Segundo o trabalho realizado por Costa (2003), dos

64 municípios brasileiros com mais de 300 mil habitantes, apenas 12 possuem centrais de

reciclagem para RCD; representando um número bem inferior ao apresentado pelos Estados

Unidos, que possui cerca de 3500 unidades de reciclagem (EPA, 1998).

Observando os percentuais de reutilização ou reciclagem nos países da União Européia

(Tabela 4), verifica-se que, mesmo nos países de primeiro mundo, uma grande variação entre

os percentuais. Segundo Dorsthorst e Hendriks (2000 apud ANGULO et al., 2001), esta

variação é função da disponibilidade de recursos naturais, distância de transporte entre

reciclados e materiais naturais, situação econômica e tecnológica do país e densidade

populacional.

Em um trabalho realizado por Costa (2003) foram efetuadas análises com o objetivo de

identificar os fatores regionais presentes em cidades com e sem programas de reciclagem,

com a finalidade de identificar, entre os vários fatores analisados, quais explicariam melhor as

diferenças em os dois grupos de cidades. A autora conclui que os resultados, tanto da

54

aplicação de análise discriminante, como da análise de clustrers, permitiram vislumbrar o

cenário em que se encontram as cidades brasileiras diante de uma futura implantação de

programas de reciclagem de RCD. Como lembra a autora, a possibilidade de ter esse cenário

permitirá às prefeituras, empresas e órgãos ambientais direcionarem de forma mais adequada

na busca de soluções para o problema dos RCD.

Tabela 4 – Porcentagem de RCD reutilizado ou reciclado nos países da União Européia (EC, 1999).

Porcentagem reutilizada
País
ou reciclada [%]

Holanda 90

Bélgica 87

Dinamarca 81

Finlândia 45

Reino Unido 45

Áustria 41

Suécia 21

Alemanha 17

França 15

Itália 9

Espanha <5

Grécia <5

Irlanda <5

Portugal <5

Luxemburgo Não Disponível

55

Ainda de acordo com Costa (2003), o método de análise revelou que as cidades mais

propensas à reciclagem são as que apresentam melhores condições sócio-econômicas e

administrativas. Assim, as cidades menos propensas são aquelas que apresentam condições

precárias nos seus sistemas de saneamento básico, educação e no programa de coleta seletiva.

Só após a solução desses problemas básicos, elas poderiam oferecer a infra-estrutura

necessária para a implementação de programas de reciclagem de RCD.

Finalmente, para Zordan (1997), “a reciclagem representa muito mais que uma maneira de

diversificar e aumentar a oferta de materiais de construção, viabilizando eventualmente

reduções de preço”. Segundo John (1996, apud ZORDAN, 1997), “ela pode gerar benefícios

sociais adicionais, através de uma política habitacional, favorecida pela adoção de medidas de

incentivo específicas para a produção de habitações de baixa renda, utilizando-se produtos

reciclados de desempenho comprovado”.

2.2.2 Usinas de Reciclagem de RCD no Brasil

Em novembro de 1991, foi inaugurada a primeira usina de reciclagem de entulho do

Hemisfério Sul, localizada no bairro de Santo Amaro, zona sul de São Paulo: a Usina de

Reciclagem de Entulho de Itatinga (ZORDAN, 1997).

Erros de planejamento fizeram com que as primeiras usinas implantadas no Brasil, como a

de Itatinga, na cidade de São Paulo, e a de Londrina, no Paraná, não tivessem os efeitos

esperados, tornando-se ociosas em determinados momentos. Porém existem exemplos de

sucesso, como o da cidade de Belo Horizonte, em Minas Gerais, que, partindo de um

planejamento minucioso, iniciou um programa de reciclagem de RCD, incluindo a instalação

de 4 usinas de reciclagem e mais de 17 pontos de recepção, sempre próximos dos depósitos

clandestinos (ZORDAN, 1997).

No Brasil, atualmente, existem em torno de 12 instalações de reciclagem de RCD classe

“A” públicas e algumas privadas com escala de produção pequena (menor que 100 toneladas

56

de RCD processado/dia) (ANGULO et al., 2003). Não há reciclagem massiva no Brasil. O

produto principal desta reciclagem é o agregado reciclado, destinado para usos como taludes,

concretos magros de fundações, atividades de pavimentação entre outros (ANGULO et al.,

2004).

2.2.2.1 Usina de Reciclagem de RCD em São Carlos-SP

Instalada em outubro de 2005, a Usina de Reciclagem de Entulho de São Carlos

(URESC), projeto desenvolvido pela Secretaria Municipal de Desenvolvimento Sustentável,

Ciência e Tecnologia e Progresso da Habitação de São Carlos (Prohab), foi o local de coleta

das amostras que foram utilizadas neste trabalho (Figura 4).

Figura 4. Usina de Reciclagem de Entulho de São Carlos-SP

A usina foi instalada com a principal finalidade de acabar com a aglomeração RCD que

ficavam depositados em córregos, nascentes e áreas verdes, além desta operação permitir a

transformação de um enorme concentrado de RCD em agregados, que são utilizados na

Fábrica de Artefatos de Cimento da Prohab.

57

Na tentativa de evitar a clandestinidade, quando, na maioria das vezes, o RCD é retirado

das construções civis e jogado em terrenos baldios, margens de rios ou locais periféricos,

como os bairros Cidade Aracy II, Antenor Garcia e Botafogo (Figura 5), a Prohab formulou

parcerias com várias empresas deste segmento, recebendo uma média de 20 caçambas por dia.

Figura 5. Deposição irregular de RCD no bairro de Botafogo (São Carlos-SP).

O material chega à usina e logo passa por um processo de triagem inicial, onde apenas os

resíduos provenientes de construções demolidas são classificados conforme a sua composição

(material cimentício ou material misto), para, posteriormente sofrer os processos de britagem

e peneiramento. A Figura 6 apresenta o fluxograma do tratamento dado ao resíduo na

URESC, desde a sua recepção até o produto final gerado. A usina possui capacidade de

produção de triagem/britagem de 160 toneladas por dia.

58

Figura 6. Fluxograma do tratamento dado ao resíduo na URESC.

Através de um programa de sustentabilidade ambiental e social, o material após o

beneficiamento é transferido para a fábrica da Prohab, que produz blocos, canaletas, pisos de

concreto e sub-base para pavimentação (Figura 7). Além de preservar os rios e as áreas verdes

do município, este projeto também apresenta características voltadas para o bem-estar social,

pois os artefatos produzidos são destinados para as obras de conjuntos habitacionais e

pavimentação dos loteamentos que envolvem a Prohab. Como principal exemplo, o bairro

Santa Angelina foi pavimentado com pisos intertravados, proporcionando maior segurança,

menos sujeira e um visual bem mais agradável aos moradores (Figura 8).

59

Figura 7. Artefatos produzidos com o RCD-R beneficiado na URESC.

Figura 8. Pavimentação realizada com artefatos produzidos com RCD-R beneficiado na URESC.

2.2.3 Processo de Beneficiamento do RCD.

O processo de beneficiamento dos RCD envolve várias atividades. Inicia-se com a coleta

do resíduo, seguindo-se o transporte até as centrais de reciclagem, a triagem, a britagem, o

peneiramento, e termina com a estocagem.

60

Na reciclagem da fração mineral dos RCD, deve-se atentar para a presença de materiais

indesejados, podendo comprometer o uso do RCD-R em determinadas aplicações que exijam

uma maior qualidade do material reciclado, tais com a produção de concretos e argamassa.

Como exemplo, os teores de sulfato, oriundos dos componentes do gesso, devem ser

controlados em diferentes estágios da britagem dos agregados.

Apesar dos benefícios gerados pela reciclagem dos RCD, deve-se sempre atentar para o

processo, pois a quantidade de materiais e energia necessários ao processo de reciclagem pode

representar um grande impacto para o meio ambiente (ANGULO et al., 2001).

2.2.3.1 Equipamentos utilizados.

De acordo com Angulo e John (2004), as centrais de reciclagem de resíduos de construção

e demolição brasileiras são plantas simples, se comparadas com as centrais do exterior,

possuindo apenas alimentador, britador, transportador de correia e eletroímã.

Os procedimentos e equipamentos utilizados no beneficiamento afetam as principais

características do RCD-R: classificação e composição; teor de impurezas; granulometria;

forma e resistência (LIMA, 1999). A Tabela 5 apresenta as características dos britadores

normalmente utilizados na reciclagem de RCD.

Para eliminação dos materiais indesejados como materiais ferrosos, madeiras e plásticos,

entre outros, podem ser utilizados os seguintes equipamentos:

- Separador magnético, na remoção dos materiais ferrosos;

- Tanques de depuração por flutuação, na separação dos plásticos e madeiras através da

densidade;

- Classificador por ar, separando densidades diferentes pelo escoamento de ar horizontal e

vertical.

61

Tabela 5 – Características dos britadores utilizados na reciclagem de RCD.
Britador Características

1. Equipamento robusto, capaz de processar peças de concreto;

2. Alta redução das peças britadas, com boa geração de porcentagem de

finos;

De 3. Geração de grãos de forma cúbica, com boas características mecânicas;

Impacto 4. Baixa emissão de ruídos;

5. Alto custo de manutenção (trocas periódicas de martelos e placas de

impacto);

6. Fragmentação feita por colisão do material em placas fixas de impacto.

1. Alta geração de material graúdo, não reduz muito as dimensões dos grãos;

2. Geração de grãos lamelares, com tendência à baixa qualidade;

3. Dificuldade de britagem de peças armadas e peças de grandes dimensões;
De
4. Alta emissão de ruídos;
Mandíbula
5. Baixo custo de manutenção;

6. Ideal para britagem de rocha;

7. Fragmentação do material por compressão

1. Usado como britador secundário, por apresentar pouco espaço para

entrada;

De Martelo 2. Produz alta porcentagem de material miúdo;

3. Geralmente utilizado em conjunto com britadores de mandíbula;

4. Fragmentação do material parte por impacto e parte por atrito.

62

2.2.4 Composição, Características e Propriedades dos RCD-R.

Usualmente a caracterização da composição dos RCD é realizada pela triagem na fonte,

seguido de um processo simplificado de catação visual das partículas. Porém, apesar do

método ser barato e simples, este processo apresenta alguns problemas, tais como: a) a

dificuldade de reprodução da técnica, b) a complexidade para diferenciação entre partículas

cimentícias de argamassa e de concretos, c) a variabilidade de propriedades físicas de

determinada espécies minerais, e d) a impossibilidade de se caracterizar agregados miúdos

(ANGULO et al., 2004).

Nas centrais de reciclagem, geralmente, os RCD-R são classificados em três tipos: a)

cinza (com presença dominante de materiais cimentícios), b) vermelho (com presença

dominante de materiais cerâmicos vermelhos), e c) mistos (com presença de diversas fases,

tais como argamassa, cerâmica, cerâmica polida, materiais betuminosos, concreto, rochas,

entre outros).

A variabilidade verificada nos RCD-R é diferente da variabilidade apresentada pelos

RCD, pois as composições apresentam-se diferentes antes e pós-benficiamento dos resíduos.

Foi comprovado por Pinto (1986) que frações cerâmicas, anteriormente retidas em sua

maioria em frações de malha de 25 mm, podem migrar em maior quantidade para as frações

finas pós-britagem dependendo do equipamento.

Como conseqüência da variabilidade apresentada na composição dos RCD-R, verifica-se

uma alta variabilidade das suas características e propriedades, sendo estas influenciadas por

vários fatores. Um exemplo é dado em Angulo (2000), segundo o autor, mesmo mantendo-se

um mesmo equipamento com mesma regulagem, as curvas granulométricas dos agregados são

influenciadas pela concentração das diferentes fases.

63

Em um estudo realizado por Angulo e John (2004), com amostras coletadas de uma

central de reciclagem piloto da cidade de Santo André/SP, durante 12 dias, espaçados dentro

de um período de um mês, verificou-se que a geração de agregado miúdo chegou a ser duas a

três vezes maior que a geração de agregados graúdos e apresentou valores variáveis ao longo

dos dias, conforme apresenta a Figura 9. Segundo os autores, estes elevados teores de

agregados miúdos podem estar relacionados com a natureza de resíduo (de demolição) e

regulagem e tipo do equipamento de britagem utilizado no beneficiamento.

Figura 9. Proporção aproximada entre agregados graúdos e miúdos de RCD reciclados (ANGULO &
JOHN, 2004).

2.2.5 Aspectos Econômicos dos RCD-R

Analisando o aspecto econômico, a reciclagem dos RCD apresenta-se como uma

alternativa vantajosa por representar uma possibilidade de converter uma fonte de despesa

para o setor público e para os construtores (gerenciamento dos resíduos, custos de transporte,

taxas e multas) em uma fonte de faturamento e economia.

64

No entanto, existem necessidades básicas para que um sistema de reciclagem seja

realizado com sucesso, como, por exemplo, a existência de um mercado capaz de absorver o

novo produto gerado. Como lembra Zordan (2003), pouco adiantaria o desenvolvimento de

uma tecnologia ou uma simples idéia capaz de recuperar um resíduo ou encontrar para ele

uma utilização, se ele não for absorvido pelo mercado e utilizado de forma eficiente.

Uma demonstração da necessidade da criação de um mercado capaz de absorver a

reciclagem dos RCD é comprovada através de dados de Pinto (1999) que mostram que o

consumo de agregados pelas Prefeituras pode atingir cerca de 45% da massa total de RCD

gerada na malha urbana. Dessa forma, uma reciclagem excedente de 45% do total dos RCD

gerados somente seria viável se novos mercados fossem viabilizados. A abertura desses novos

mercados é condição essencial para o surgimento de centrais de reciclagem privadas, pois a

situação de ter os órgãos públicos como os únicos consumidores de agregado para base de

pavimentação certamente eleva significativamente o risco de negócios privados nesta área

(ANGULO & JOHN, 2002).

Em vários países, a reciclagem é vista como um mercado altamente rentável pela

iniciativa privada. Muitas empresas possuem equipamentos sofisticados para a separação dos

materiais, o que acaba contribuindo com a qualidade do produto reciclado e a eficiência do

sistema.

Porém, é importante lembrar que os negócios privados de tratamento e reciclagem de

resíduos funcionam nos países desenvolvidos, também porque eles estão amparados por

legislações, fiscalizações e um poder judiciário eficiente (ZORDAN, 1997)

Faz-se necessário, ainda, atentar para um ponto fundamental: a mera adoção de

alternativas viáveis e interessantes em outros países podem não ser a solução para a situação

nacional, tendo em vista que há diferenças importantes na tecnologia e nos processos

construtivos utilizados, na resistência dos materiais especificados, e em dois pontos

65

fundamentais: a economia e as condições de mercado. Sob este ponto de vista, de acordo com

Angulo et al. (2002), é fundamental que essas diferenças sejam consideradas e que sejam

exploradas sistematicamente as alternativas que o resíduo brasileiro oferece.

O desenvolvimento de novos mercados exige ação multidisciplinar, desde as ciências

ambientais até as ciências econômicas. A viabilidade de um determinado produto depende

também da viabilidade econômica do processo de produção, da estratégia de marketing

adotada, da adequação do produto às restrições técnicas e legais locais e da sua aceitação pela

sociedade (JOHN & ANGULO, 2003).

Um exemplo de ação técnica necessária é dado pelos estudos realizados buscando a

utilização de agregados reciclados em concretos, a qual exige uma grande confiabilidade nas

características dos agregados. Segundo Angulo et al. (2003), certamente o desenvolvimento

deste mercado vai requerer melhorias na gestão do processo de reciclagem, nas ferramentas

de controle de qualidade e na tecnologia de beneficiamento.

No fato dos RCD serem gerados dentro das cidades pode existir uma grande vantagem

competitiva dos agregados reciclados com relação aos naturais, os quais possuem suas jazidas

cada vez mais distantes dos grandes centros. Estima-se que 2/3 dos custos dos agregados

naturais são relativos às despesas de transporte (KULAIF, 2001 apud ANGULO et al. 2003).

Mesmo assim, uma produção dos agregados de RCD em larga escala é necessária para que a

operação seja lucrativa (ANGULO et al., 2003), exigindo assim uma análise criteriosa da

viabilidade econômica.

As pesquisas sobre o potencial de utilização dos RCD contribuem de forma crucial na

consolidação de um novo produto no mercado a partir do momento que várias aplicações são

descobertas. O baixo grau de valorização dos RCD reciclados verificado atualmente, segundo

a literatura, é um fenômeno normal e aconteceu com outros materiais. Um exemplo é

apresentado na Figura 10, que esquematiza a evolução de preço das cinzas volantes. À medida

66

que novas aplicações foram desenvolvidas a valorização se deu desde um primeiro momento

onde gerador pagava para os consumidores retirarem o produto, até atualmente, quando o

produto é vendido. (JOHN & ANGULO, 2003).

Figura 10. Ganho de valor das cinzas volantes conforme a aplicação do produto foi se consolidando e
descobrindo os seus nichos de aplicações onde ela melhora as propriedades do concreto
(CORNELISSEN, 1997 apud JOHN, 2000).

Outra vantagem, que pode ser apresentada pelos RCD reciclados, consiste na utilização da

sua contribuição ambiental como ferramenta de marketing, com os chamados “selos verdes”.

Este aspecto deve ser explorado tendo em vista que há um consenso que o consumidor prefere

produtos que causem menor impacto ambiental, desde que sejam mantidos o preço e

qualidade. Em alguns países, os “selos verdes” para edificações incluem o uso de materiais

reciclados em seus critérios e, em outros há também “selos verdes” para materiais de

construção e produtos feitos com materiais reciclados (SCHNEIDER, 2003).

Conclui-se que, apesar de todo potencial de apresentados pelos RCD para a reciclagem,

este potencial não tem sido explorado no Brasil e que uma metodologia criteriosa e cautelosa

é essencial para o desenvolvimento de um mercado efetivo para os RCD reciclados (JOHN et

al., 2003).

67

2.2.6 Aplicação dos RCD-R

A aplicação de RCD-R como base de pavimentação é caracterizada por ser uma

alternativa tecnologicamente consolidada. Porém dados nacionais demonstram que o setor de

pavimentação sozinho seria incapaz de consumir integralmente o RCD-R produzido

(ANGULO et al., 2002; PINTO, 1999).

Por outro lado, a ênfase dada à reciclagem de RCD para produção de agregados para a

fabricação de concreto não parece ser a mais adequada à realidade nacional, principalmente se

adotados os critérios semelhantes aos propostos na normalização internacional (ANGULO &

JOHN, 2002) e considerando os processos de produção de agregados utilizados nas centrais

de reciclagem brasileiras.

Verifica-se na literatura, apesar da grande quantidade de finos gerados nos processos de

beneficiamento dos RCD, um destaque para a investigação do material graúdo através das

suas propriedades para o uso como agregado. Esquece-se, no entanto, do potencial da fração

fina para utilização em aplicações onde as exigências com relação aos materiais não são muito

rígidas, tais como as exigências para os materiais de aterro.

Uma primeira análise da aplicação de RCD-R em estruturas de contenção foi realizada por

Lima (1999) baseando-se na possibilidade dos resíduos apresentarem resistência e dimensões

necessárias para aplicação em rip-rap e gabião. Segundo o autor, para que o seu uso seja

implementado, pesquisas e aplicações-piloto devem ser realizadas tendo em vista as sérias

conseqüências que seriam geradas em eventuais falhas das construções.

Atualmente, diversas universidades e centros de pesquisa têm realizado trabalhos

buscando a utilização de RCD na fabricação de concreto e em pavimentação. Entretanto,

apesar das importantes contribuições produzidas em tais pesquisas, deve-se atentar para o um

ponto “chave”: o fato de que os resíduos “[...] resultantes da preparação e escavação de

terrenos [...]” também são definidos como RCD, segundo a Resolução 307 do Conselho

68

Nacional do Meio Ambiente (CONAMA, 2002). Dessa forma, a quantidade de solo que

compõem o montante de RCD gerados pode alcançar números bastante expressivos. A Tabela

6 apresenta os volumes de material escavado (solo, pedra, etc.) e suas participações na

composição dos RCD de diferentes países da Comunidade Européia. Observa-se que, para os

países analisados, a participação de tais materiais é expressiva e varia de 25 a 85%.

Tabela 6 – Volumes de material escavado em alguns países da Comunidade Européia (EC, 1999).

% de Materiais de
Quantidade de Solo, Pedra, etc
País Ano Escavação no RCD

(106 x toneladas) (%)

Alemanha 1994-96 215 72

Reino Unido 1996 29,5 44

Holanda 1996 6,3 31

Bélgica 1990-92 27 78

Áustria 1997 20 76

Dinamarca 1996 7,7 72

Suécia 1996 1,5 25

Finlândia 1997 8 85

Irlanda 1995-97 1,3 68

Portanto, diante da necessidade de desenvolvimento de aplicações que contribuam com o

escoamento dos RCD-R, conjugado com o fato dos volumes de solos tratados nas usinas de

reciclagem poderem atingir valores bastante expressivos, fica justificado, assim, o

direcionamento de esforços em busca da aplicação dos RCD-R em obras geotécnicas.

69

2.3 Estruturas de Solo Reforçado

Desde os tempos mais remotos, o solo é, sem dúvida, o material mais utilizado pelo

homem em suas construções. Porém, as características de resistência dos solos próximos às

obras, nem sempre atendiam às necessárias para o suporte das construções a serem

construídas. Dessa forma, desde a antiguidade, o homem tem utilizado a técnica de reforço de

solo através da correção das características de resistência destes através da inclusão de

materiais (raízes de árvores, telas de bambu, fibras de coco, etc.) com a função de elementos

de reforço.

Porém, pode-se dizer que a técnica de reforço de solo só alcançou uma condição industrial

no início da década de 70, com a concepção da técnica “Terra Armada”, patenteada pelo

arquiteto francês Henry Vidal. A técnica patenteada por Vidal consiste na execução de um

maciço, com camadas de solo de boa qualidade, intercaladas por tiras metálicas estendidas

entre as camadas do material e presas a painéis de concreto. O peso do solo contribui gerando

uma resistência de atrito na superfície solo-tira, conferindo ao maciço um comportamento de

um bloco monolítico.

O desenvolvimento de materiais poliméricos, verificado nas últimas décadas, veio

contribuir com a utilização desses como matéria-prima na fabricação elemento de reforço, os

chamados “geossintéticos”. O termo “geossintético” resulta da junção do termo “geo” (termo

grego que significa “terra”) com o termo “sintético” (referindo-se a utilização de material

produzido artificialmente).

Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), na NBR 12553,

geossintéticos são “produtos poliméricos (sintéticos ou naturais), industrializados,

desenvolvidos para utilização em obras geotécnicas, desempenhando uma ou mais funções,

dentre as quais destacam-se: reforço, filtração, drenagem, proteção, separação,

70

impermeabilização e controle de erosão superficial”. A Tabela 7 apresenta vários tipos de

geossintéticos e suas funções.

Tabela 7 – Principais tipos de geossintéticos e funções (a partir de Bueno e Vilar, 2004).
Função
Geossintético
Separação Proteção Drenagem Erosão Reforço Imperme-
abilização
Geotêxtil X X X X X X*

Geogrelha X - - - X -

Geomembrana X - - - - X

Georrede - X X - - -

Geocomposto - - - - - X
argiloso
Geocélula - X - X X -

Geotubo - - X - - -

Geofibras - - - - X -

Legenda: Aplicável (X); Não se aplica (-); (*) Quando impregnado com material asfáltico.

As geogrelhas são geossintéticos com estruturas planas em forma de grelha, em cujas

aberturas se promovem o embricamento do solo, conforme ilustra a Figura 11. As geogrelhas

são geralmente mais rígidas que os geotêxteis e, portanto, seu emprego é quase que

exclusivamente para reforço, embora possam ser utilizadas em casos específicos como

elemento de separação (BENJAMIN, 2006).

As vantagens técnicas associadas ao emprego de estruturas de solo reforçado são

muitas, podendo ser citadas, entre outras: é um método de construção simples e rápido,

possibilita a construção de estruturas com inclinações acentuadas, não exige mão-de-obra

especializada e equipamentos caros, necessita de pouco espaço em frente à estrutura para a

71

operação de construção, permite maior tolerância com a deformação do solo de fundação, e

possui diversas possibilidades para o acabamento da face.

Figura 11. Interação da geogrelha como solo envolvente (BENJAMIN, 2006).

A possibilidade de executar o plantio de vegetação na face da estrutura (Figura 12)

permite a concepção de projetos em equilíbrio com a natureza, proporcionando, assim, um

visual bem mais agradável. A Figura 13 apresenta uma seção transversal típica de estrutura de

solo reforçado.

Figura 12. Estrutura de solo reforçado com vegetação na face.

72

Figura 13. Desenho de uma seção transversal de uma estrutura de solo reforçado.

Além das vantagens técnicas, a determinação do custo completo para a sociedade de uma

estrutura, segundo Jones (1994), pode ser identificada pelo estudo dos parâmetros ecológicos

representados no ciclo de vida necessário para esta produção, incluindo a mineração da

matéria-prima, processos, construção, parâmetros de uso e de manutenção, produção de

resíduos e reciclagem. Em termos práticos, os parâmetros ecológicos associados com uma

estrutura de solo reforçado são:

i. Baixo teor de energia dos materiais que constituem a estrutura;

ii. Pouca quantidade de água processada exigida para fabricar os materiais da

estrutura;

iii. O descarte de terra necessária para executar a obra;

iv. Ausência de poluição durante a fabricação e construção;

v. Baixos custos de fabricação dos materiais, transporte, construção e manutenção;

vi. Simplificada demolição.

73

2.3.1 Especificações Técnicas para os Materiais de Preenchimento em Estruturas de

Solo Reforçado com Geogrelhas

Os geossintéticos são utilizados no Brasil desde o início da década de 70 em sistemas de

drenagem, e desde a década de 80 em estruturas de contenção. A Figura 14 apresenta a

primeira obra de porte de solo reforçado com geotêxtil, executada em 1986, no km 35 da

SP-123, rodovia que liga Taubaté a Campos do Jordão.

Figura 14. Primeira obra brasileira de porte de solo reforçado com geotêxtil (CARVALHO et al., 1986
apud PATIAS, 2005).

Em 2004, um importante avanço na divulgação das técnicas de uso dos geossintéticos foi

realizado com a edição do Manual Brasileiro de Geossintéticos, a primeira obra dedicada

exclusivamente ao tema no país. A obra aborda suas principais utilizações e especificações

em obras de reforço de solos, filtração, drenagem, separação de materiais, proteção mecânica,

adensamento de solos, filtração, restauração de pavimentos, erosão e impermeabilização.

Porém, apesar desta consolidada experiência, não há no Brasil, até a presente data, uma

diretriz normativa para projeto com o uso de geossintéticos em obras de solo reforçado.

Diante disso, uma opção é consultar, atentando nas características dos solos brasileiros, as

recomendações de outros países, como a British Standard (BS) (1995), Federal Highway

Administration (FHWA) (2001) e American Association of State Highway and

Transportation Officials (AASHTO) (2002).

74

As recomendações dadas pela Norma Britânica BS 8006 (1995), atentam para os critérios

mecânicos, químicos e eletroquímicos dos materiais a serem utilizados como materiais de

preenchimento das estruturas de solo reforçado. Diante da resistência oferecida pelo solo, a

sua utilização é categorizada conforme os diferentes tipos de obras, conforme apresentado na

Tabela 8. Os critérios mecânicos são avaliados através do tipo de resistência apresentada pelo

material a ser utilizado, classificando-a em dois tipos: (i) resistência de atrito e (ii) resistência

coesiva. A Tabela 9 apresenta a seleção de solos para estruturas de solo reforçado.

Para a execução de obras públicas, nos EUA são adotadas normalmente as recomendações

dadas pela FHWA e AASHTO. A experiência americana na construção de estruturas de solo

estabilizado mecanicamente tem levado a seleção de solos não coesivos como material de

aterro. Tal especificação é fundamentada na exigência de um material que permita a livre

drenagem, excelente interação com os elementos de reforço e possua comportamento de

deformabilidade que garanta os critérios estabelecidos para os limites de utilização.

Tabela 8 – Categorias de estruturas dependendo da importância da existência de ruptura
(BS 8006 – 1995).
Categoria Exemplo de estruturas

Muros de contenção e taludes menores que 1,5 m, onde a ruptura
1 (Baixa)
resultaria em danos mínimos e perda de acesso.

Aterros e estruturas onde a ruptura resultaria em moderados e perda
2 (Média)
de serviços

Encontros de ponte, estruturas diretamente suportando auto-estradas,

troco e principais estradas ou ferrovias ou construções habitáveis,
3 (Alta)
barragens, muros e aterros em contatos com o mar, muros e aterros

de contenção fluvial.

75

Tabela 9 – Seleção de solos para estruturas de solo reforçado (BS 8006 – 1995).
Categoria da estrutura
Tipo de resistência do solo
1 2 3

Resistência de atrito X X X

Resistência de atrito e coesão X X X

Aterro de argila X - -

Legenda: Aplicável (X); Não se aplica (-).

Para a FHWA o material de aterro da zona reforçada deve estar livre de materiais

orgânicos ou qualquer outro material deletério e deve atender aos limites granulométricos

(Tabela 10) determinados pela AASHTO T-27.

Tabela 10 – Limites granulométricos recomendados para material de aterro em muro de solo reforçado
(FHWA, 2001).

Tamanho da peneira % Passante

102 mm 100

0,42 mm (40) 0 a 60

0,075 mm (200) 0 a 15

O índice de plasticidade (IP) não deve exceder 6.

Para a construção de taludes de solo reforçado, um material de aterro com maior

percentual de finos pode ser usado, tendo em vista que esse tipo de construção possui face

flexível e pode tolerar algumas distorções durante a construção. Mesmo assim, um material de

boa qualidade, atendendo os requisitos apresentados na Tabela 11, é recomendado para

facilitar a compactação e minimizar as exigências para o reforço.

76

Tabela 11 – Limites granulométricos recomendados para material de aterro em taludes de solo
reforçado (FHWA, 2001).

Tamanho da peneira % Passante

20 mm* 100

4,76 mm 20 a 100

0,42 mm (40) 0 a 60

0,075 mm (200) 0 a 50

O índice de plasticidade (IP) não deve exceder 20.
* O tamanho máximo pode ser aumentado (até 100 mm) desde que ensaios tenham sido ou sejam feitos para
avaliar o potencial de redução de resistência devido danos de construção

Segundo o manual da AASHTO (2002), os materiais de aterro devem ter capacidade de

livre drenagem, não serem expansivos e/ou apresentarem potencial corrosivo. Siltes e argilas

devem ser evitados na execução de aterros, a menos que procedimentos satisfatórios de

projetos sejam seguidos e medidas mais rigorosas de controle da construção sejam

incorporadas aos documentos do projeto e da execução (PATIAS, 2005).

Diante destas recomendações, a execução de estruturas de solo reforçado pode tornar-se

inviável pela falta de materiais específicos próximos ao local da construção.

2.3.2 Utilização de Diferentes Materiais como Aterro em Estruturas de Solo

Reforçado com Geogrelhas.

Embora as principais diretrizes para da execução de estruturas de solo reforçado

recomendem a utilização de materiais granulares com alta capacidade de drenagem, é possível

verificar ao redor do mundo a utilização de diferentes materiais como aterro em tais

estruturas.

A experiência brasileira com a execução de estruturas de solo reforçado, desde a década

de 80, com a utilização de solos com um grande percentual de finos, tem demonstrado que

77

tais estruturas apresentam um excelente comportamento. Uma avaliação do efeito de

inclusões permeáveis e impermeáveis no desempenho de solos não convencionais reforçados,

através da realização de ensaios de compressão triaxial rápidos (UU) e adensados rápidos

(CU), foi realizada por Patias (2005). Tal estudo revelou que a combinação de solos finos com

reforços permeáveis resultou em um ganho de resistência ora em termos de ângulo de atrito

interno, ora em relação à coesão.

Uma visão geral dos casos históricos brasileiros envolvendo a construção de muros e

taludes reforçados usando solos de baixa permeabilidade é possível no trabalho de Bueno et

al., (2006). Os autores organizaram as informações coletadas de trabalhos publicados em

congressos brasileiros desde a década de 80; a Figura 15 apresenta tais informações

organizadas em termos de: (a) altura da estrutura; (b) tipo de solo utilizado como aterro; e (c)

tipo de geossintético utilizado.

Verifica-se, na Figura 15, que as maiores ocorrências acontecem para construções com

alturas inferiores a 5 metros, reforçadas com geotêxtil tecido, e, quanto ao tipo de solo, há um

empate entre os solos lateríticos, saprolíticos e outros.

Em Singapura, um aterro de solo reforçado com geossintético foi utilizado para recuperar

uma ruptura de talude. A altura total do talude recuperado é de aproximadamente 21,5m e um

solo local residual de baixa permeabilidade (teor de silte e argila de aproximadamente 45%)

foi utilizado como material de aterro. Foi utilizado na obra um geossintético de alta resistência

e alta permissividade, buscando fornecer, além da função de reforço, uma função de elemento

drenante. Devido ao fato do talude localizar-se próximo a edifícios altos, uma extensa

instrumentação foi instalada para monitorar não só o período de construção, como também a

performance da obra a longo prazo. A Figura 16 apresenta a seção do talude reforçado.

78

60

(a)

% de ocorrência
40

20

0
<5 5 a 10 10 a 15 > 15
Altura (m )

60

(b)
% de ocorrência

40

20

0
LS SS Outros
Tipo de solo: LS (Laterítico); SS (Saprolítico)

60

(c)
% de ocorrência

40

20

0
NW-GT W-GT GG
Tipo de Reforço: NW-GT (Geotêxtil Não-Tecido); W-GT
(Geotêxtil Tecido); GG (Geogrelha)

Figura 15. Visão geral do histórico brasileiro na construção de muros e taludes reforçados: (a) Altura
das estruturas; (b) Tipo de solo usado como aterro; e (c) Tipo de geossintético (BUENO et al., 2006).

79

Figura 16. Seção do talude reforçado em Bukit Batok, distrito de Singapura (Modificado de Lim et al.,
2006).

Os dados registrados nos dois últimos anos revelaram apenas a ocorrência de pequenas

deformações. Mais informações sobre a obra e ensaios realizados em grande escala, buscando

simular várias condições do material utilizado com aterro, podem ser encontrados em Lim et.

al. (2006).

No Japão, a mistura pedregulho-cimento é freqüentemente usada como material de aterro

em importantes estruturas permanentes, tais como encontro de ponte para ferrovias. Exige-se

dessas estruturas uma estabilidade suficientemente alta enquanto permitindo uma deformação

limitada. A Figura 17 apresenta um desenho esquemático do primeiro encontro de ponte deste

tipo para uma ferrovia do trem-bala construída em Kyushu.

Uma grande vantagem desse tipo de encontro de ponte é o fato de ser muito estável contra

carregamentos sísmicos (WATANABE et al. 2006).

80

Figura 17. Típico encontro de ponte com aterro de mistura pedregulho-cimento reforçado com
geogrelha (AOKI et al., 2005 apud WATANABE et al.,2006).

2.3.3 Ensaios para Avaliação da Interação Solo-Reforço

Um dos maiores fatores que controlam o desempenho de uma estrutura de solo-reforçado

é a interação entre o solo e o reforço. Dessa forma, o crescente uso de geossintéticos em solo

reforçado leva a necessidade de desenvolver e padronizar métodos na avaliação das

características mecânicas no solo e propriedades de interface desses materiais (FARRAG et

al., 1993). Sendo assim, fica evidenciada a necessidade de: (i) projetar equipamentos de

ensaios adequados, (ii) estabelecer diretrizes confiáveis e (iii) desenvolver planos de

interpretação apropriados.

Os dois ensaios mais comuns usados para medir a interação entre o solo e o reforço são os

ensaios de cisalhamento direto e o de arrancamento (PALMEIRA & MILLIGAN, 1989;

FARRAG et al., 1993). A Figura 18 apresenta os esquemas dos ensaios de cisalhamento

direto e de arrancamento.

Ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento são ligados a diferentes procedimentos

de ensaio, trajetórias de carregamento, mecanismos de ruptura, e condições de contorno.

Conseqüentemente, os parâmetros de atrito de interface, normalmente expressados em termos

81

de um relação de atrito, tan δ / tan φ (também chamado de fator de eficiência) onde δ é o

ângulo de atrito de interface solo-reforço e φ é o ângulo de atrito do solo, obtidos de ambos os

ensaios pode variar e freqüentemente fornecer resultados conflitantes (FARRAG et al., 1993).

Figura 18. Esquema ilustrativo dos ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento (TEIXEIRA,
2003).

Há vários trabalhos publicados sobre a utilização de ensaio de cisalhamento direto no

estudo de parâmetros da interface solo/geossintético (JEWELL & WROTH, 1987; LEE &

MANJUNATH, 2000) e da interface geossintético/geossintético (TUPA & PALMEIRA,

1995). Em um recente trabalho, foi verificado por Silvano e Lopes (2006) que a aplicação de

tensão vertical antes do início do deslocamento horizontal tem um importante papel no

comportamento de interface do solo/geossintético em ensaios de cisalhamento direto.

De acordo com Ochiai et al. (1996), em uma estrutura de solo reforçado, o efeito do

reforço é mobilizar tensão de cisalhamento adicional no solo pelo surgimento de força de

tensão na geogrelha. Sendo assim, o ensaio de arrancamento apresenta-se como o ensaio mais

realístico em relação ao comportamento apresentado pelo reforço submetido a esforços de

tração.

Outro ponto importante é o fato de que comparando os resultados de ensaios de

arrancamento de campo e de laboratório, a mobilização da resistência de arrancamento é

semelhante para os dois. Diante disso, o ensaio de arrancamento de laboratório pode ser usado

82

para os propósitos de não apenas tornar claro o mecanismo de resistência, mas também

determinar os parâmetros para projeto e análises. (OCHIAI et al., 1996).

No entanto, a complexidade de análise de resultados de ensaios de arrancamento, o

tamanho do equipamento e as condições de contorno podem influenciar significativamente os

resultados dos ensaios (PALMEIRA & MILLIGAN, 1989; PALMEIRA, 2004).

2.3.4 Fatores que Influenciam o Ensaio de Arrancamento

2.3.4.1 Rigidez do Topo da Caixa

Para avaliar a influência da rigidez do topo da caixa de arrancamento, Palmeira e Milligan

(1989) realizaram ensaios utilizando duas configurações para a aplicação da tensão vertical na

caixa de arrancamento: (i) uma placa rugosa rígida; (ii) uma bolsa flexível cheia com água. Os

resultados revelaram que uma leve diminuição no coeficiente de atrito foi obtida com a

utilização da bolsa de flexível (Figura 19).

Figura 19. Efeito da condição do topo da caixa nos resultado do ensaio de arrancamento (PALMEIRA
& MILLIGAN, 1989).

83

Tal resultado pode ser explicado pelo fato da bolsa flexível proporcionar uma distribuição

mais homogênea e constante das sobrecargas aplicadas, o que contribui para evitar o

surgimento de densificação localizada na camada de solo e, conseqüentemente, no aumento

da tensão cisalhante em algumas regiões na interface solo-reforço.

2.3.4.2 Rigidez da Parede Frontal da Caixa

Sugimoto et al., 2001, usando técnicas de raio-x, estudaram a influência da rigidez da

parede frontal da caixa de arrancamento. Os autores encontraram que, para ambas as

condições de contorno (flexível e rígida) na parede frontal, a rigidez da parede frontal

influência a distribuição de deslocamento ao longo do comprimento do reforço e, portanto, a

mobilização do mecanismo de interação. Com uma parede frontal flexível há uma distribuição

uniforme dos mecanismos de interação ao longo do reforço, enquanto que com uma parede

frontal rígida os mecanismos de interação (atrito de superfície entre o solo e a superfície

sólida do reforço, e a resistência passiva, que se desenvolve contra os elementos transversais)

ao longo do reforço não são uniformes.

Este efeito é explicado por Sugimoto et al. (2001) como uma conseqüência do aumento

local de densidade relativa do solo próximo à parede, causando uma descontinuidade imposta

na área de deslocamento (parede rígida frontal), que no caso de paredes frontal flexíveis não é

significante (MORACI & RECALCATI, 2006).

2.3.4.3 Rugosidade da Parede Frontal da Caixa

Para esclarecer o grau de influência da rugosidade da parede frontal da caixa de

arrancamento, Palmeira e Milligan (1989) realizaram ensaios utilizando quatro condições de

rugosidade; da mais rugosa para a menos rugosa, foram elas:

84

(i) Parede frontal com areia colada (parede rugosa);

(ii) Parede frontal com lixa colada;

(iii) Parede frontal sem modificações (metal plano);

(iv) Parede frontal com duas camadas de polietileno intercaladas com graxa (parede

lubrificada);

Para cada uma destas condições, o ângulo de atrito foi determinado com a carga de pico

em ensaio de cisalhamento com areia na parte superior da caixa, um bloco rígido na parte

inferior da caixa, e com a interface coincidindo com o plano central de cisalhamento. Na

Figura 20 a variação da tensão de aderência normalizada com o deslocamento de

arrancamento é apresentada para cada ensaio.

Figura 20. Influência da rugosidade da parede frontal nos resultados de ensaio de arrancamento
(PALMEIRA & MILLIGAN, 1989).

Diante da influência da parede frontal nos resultados do ensaio, algumas medidas são

recomendadas (PALMEIRA & MILLIGAN, 1989; FARRAG et al., 1993): (i) lubrificar a

parede frontal; (ii) transferir o ponto de aplicação da força de arrancamento para um ponto

distante da parede frontal.

85

2.3.4.4 Proximidade da Parede Frontal da Caixa

A interação entre o sistema solo-inclusão e a parede frontal rígida da caixa de

arrancamento pode afetar a resistência de arrancamento medida. Isso se deve ao fato do

reforço, ao ser arrancado da caixa, gerar uma pressão de terra contra a face frontal rígida e

resulta em um aparente aumento na resistência de arrancamento da geogrelha (FARRAG et

al., 1993).

Este efeito pode ser minimizado através da instalação de uma manga ao redor da ranhura

da caixa (destinada à passagem do geossintético), a qual tem a função de transferir o ponto de

aplicação da força de arrancamento para um ponto distante da parede rígida frontal.

Farrag et al. (1993), utilizando diferentes comprimentos de manga e realizando as medidas

das tensões de desenvolvidas através de células de carga fixadas na parede frontal da caixa,

chegaram aos resultados apresentados nas Figuras 21a e 21b.

Figura 21a. Efeito do comprimento da manga nos resultados do arrancamento: força de arrancamento
(FARRAG et al., 1993).

86

Figura 21b. Efeito do comprimento da manga nos resultados do arrancamento: pressão lateral de terra
na parede frontal (FARRAG et al., 1993).

A conclusão de Farrag et al., (1993) é que o efeito da parede frontal rígida é mínimo

quando uma manga de pelo menos 30 cm é usada.

2.3.4.5 Influência da Escala

Ensaiando o arrancamento de geogrelhas em areia, Palmeira e Milligan (1989) verificaram

a influência da relação entre a distância (S) e o diâmetro (B) dos elementos transversais. Na

Figura 22 pode-se verificar que para baixos valores de S/B reduções mais severas na tensão de

cisalhamento ocorrem após o pico, enquanto que para grelha nº 8 nenhum pico é observado

devido a sua alta relação espaço/diâmetro (S/B=31).

87

Figura 22. Influência da escala nos resultados do ensaio de arrancamento (PALMEIRA &
MILLIGAN, 1989).

2.3.4.6 Interferência entre os Elementos Transversais

Palmeira (2004) assinala que a interferência entre os elementos transversais ocorre

principalmente devido a dois principais mecanismos: (i) o aumento na magnitude das tensões

e a rotação das tensões principais à frente dos membros devido à mobilização da resistência

passiva do solo; e (ii) a formação de uma região de baixa tensão atrás de cada membro que é

movido por uma força de arrancamento, o que vai afetar a resposta e resistência passiva final

dos elementos transversais seguinte. A Figura 23 mostra o esquema deste mecanismo.

Um estudo fotoelástico de interação entre geogrelhas e vidro esmagado, conduzido por

Dyer (1985 apud PALMEIRA, 2004), mostrou que um elemento transversal de geogrelha

individual altera o estado de tensão atrás dele e, dessa forma, altera a distribuição de tensão

causada pelos membros seguintes (Figura 24).

88

Figura 23. Interação entre solo e elementos transversais: (a) interação solo-elemento transversal, (b)
Redução da resistência passiva devido à região de solo fofo (PALMEIRA, 2004).

Elemento
transversal

Figura 24. Efeito dos elementos transversais durante o ensaio de arrancamento (DYER, 1985 apud
PALMEIRA, 2004).

Teixeira et al. (2007), através da instalação de células de tensão total no meio e sobre

elementos transversais de uma geogrelha, mediram a oscilação dos valores tensões normais

89

desenvolvidas durante o ensaio de arrancamento (Figura 25a). Ainda no mesmo trabalho, o

autor, ao dispor células de tensão total entre e alinhada com elementos longitudinais, observou

um decréscimo relativo nas tensões normais localizadas ao longo do elemento longitudinal

(Figura 25b). Tal constatação sugere que a presença dos elementos transversais não só induz o

surgimento de regiões de variação de tensões, mas também é responsável por um efeito

prejudicial na componente da resistência de interface que se desenvolve ao longo dos

elementos longitudinais.

Figura 25. Tensões normais localizadas na vizinhança de interface solo-geogrelha: (a) Usando células
de tensão localizadas entre elementos longitudinais; (b) Usando células de tensão localizadas entre e
diretamente sobre elementos longitudinais (Teixeira, 2007).

Após realizarem uma série de testes em que os tamanhos das partículas de solo e as

dimensões da geogrelha foram variados, Palmeira e Milligan (1989) chegaram à conclusão

90

que os principais fatores que controlam a interferência entre elementos transversais de uma

geogrelha provavelmente são as propriedades do solo (incluindo forma das partículas e

características de superfície) e o diâmetro, espaço e número dos elementos transversais.

Buscando investigar o efeito do espaço entre os elementos transversais de geogrelhas,

Teixeira et al. (2007) sugerem a existência de um espaçamento ótimo, que maximiza o valor

da resistência ao arrancamento. Dessa forma, quando o valor do espaçamento é inferior ao

valor ótimo, a força de arrancamento seria prejudicialmente afetada pelo efeito que os

elementos transversais causam na componente de resistência de interface. Por outro lado,

quando o valor do espaçamento é superior ao valor ótimo, a resistência é reduzida

comparativamente devido ao pequeno número de elementos transversais, os quais são

responsáveis pela contribuição da componente de resistência passiva ao valor total da

resistência ao arrancamento. A Figura 26 apresenta o efeito do espaçamento dos elementos

transversais na resistência ao arrancamento encontrado por Teixeira (2007), para as suas

condições de ensaio.

Figura 26. Efeito do espaçamento dos elementos transversais na resistência ao arrancamento (Teixeira,
2007).

Em Palmeira (2004), um modelo teórico incorporando a influência da interferência entre

os elementos transversais foi apresentado e provou ser uma útil ferramenta para a

91

interpretação de resultados de ensaios de arrancamento. O uso do modelo para uma grelha

hipotética mostrou a influência de fatores tais como comprimento livre da grelha e a

velocidade de ensaio na resposta ao arrancamento de grelhas extensíveis.

2.3.4.7 Espessura do Solo

De acordo com Farrag et al. (1993), durante o ensaio de arrancamento, os contornos

rígidos sobre e abaixo do reforço podem afetar o mecanismo de interação entre o solo e a

geogrelha. Um aumento das tensões normais nas regiões envolta da superfície da grelha pode

ser gerado, especialmente quando a espessura do solo é pequena e a dilatância do solo é

contida. Além disso, algum atrito pode se desenvolver entre o solo e o fundo rígido inferior da

caixa, o que pode afetar a tensão de cisalhamento mobilizada na interface solo-reforço.

Resultados de Farrag et al. (1993), apresentados na Figura 27, sugerem que uma espessura

de solo de pelo menos 30 cm acima e abaixo do reforço (uma altura total de 60 cm de solo)

seja necessária para areias uniformes a fim de eliminar o efeito de borda e confinamento na

resposta do arrancamento.

Figura 27. Efeito da espessura de solo no resultado do ensaio de arrancamento (FARRAG et al., 1993).

A American Society for Testing and Materials, através da ASTM D6706-01, propõe que

as dimensões do equipamento para a realização do ensaio de arrancamento devam atender aos

92

valores mínimos apresentados na Tabela 12; se necessário, essas devem ser aumentadas para

atender as relações com os materiais a serem ensaiados (Tabela 12).

Tabela 12 – Dimensões propostas pela ASTM D6706-01 para o equipamento de arrancamento.

Valor Mínimo
Dimensão Dimensão vs. Material
(mm)

≥ 20 × D85 do solo
Comprimento 610
≥ 6 × DMáx do solo

5 × Máxima abertura do
Largura 460
geossintético

≥ 6 × D85 do solo
Profundidade 305
≥ 3 × DMáx do solo

2.3.4.8 Velocidade do Ensaio

Buscando investigar a influência da velocidade do ensaio na resposta ao arrancamento de

geogrelhas, Farrag et al. (1993) realizaram ensaios sob quatro diferentes velocidade de

deslocamento no arrancamento (2mm/min, 6 mm/min, 10 mm/min, e 20 mm/min), utilizando

uma areia mal graduada. Verificou-se que um aumento na velocidade de ensaio de 2 mm/min

para 20 mm/min resulta em uma redução de 25% na resistência de arrancamento de pico.

Segundo os autores, velocidades de deslocamento mais altas afetam tanto a força de

arrancamento quanto a distribuição de deslocamento ao longo do reforço. Segundo os autores,

os efeitos da velocidade de ensaio são minimizados se velocidades inferiores a 6 mm/min são

usadas.

93

O resultado obtido por Lopes e Ladeira (1996), utilizando uma areia bem graduada,

revelou um acréscimo de 30% na resistência, ao aumentar a velocidade de arrancamento de

1,8 mm/min para 22 mm/min. Segundo os autores, o aumento na resistência ao arrancamento

com o aumento da velocidade do ensaio é devido à redução da capacidade de rearranjo dos

grãos de solo.

Confirmando o comportamento verificado por Lopes e Ladeira (1996), porém, utilizando

um equipamento de ensaio de arrancamento de pequena dimensão, Kakuda (2005) realizou

uma série de ensaios com diferentes velocidades de arrancamento (2 mm/min, 4,6 mm/min, 8

mm/min, e 100 mm/min), também utilizando um solo bem graduado. Os resultados revelaram

que a força de arrancamento manteve-se praticamente constante para as três primeiras

velocidades de ensaio. No entanto, observou-se um acréscimo superior a 10% quando a

velocidade passou de 8 mm/min para 100 mm/min.

Supõe-se, a partir destes resultados, que as respostas de resistência ao arrancamento de

geogrelhas, diante da variação da velocidade do ensaio, podem ser bastante influenciadas,

entre outros fatores, pela distribuição granulométrica do solo ensaiado.

Utilizando um modelo teórico, Palmeira (2004) obteve para ensaios de arrancamento com

velocidades entre 0,1 e 50 mm/min em uma grelha hipotética, resultados que mostraram a

influência da velocidade na resposta ao arrancamento de grelhas extensivas.

2.3.4.9 Densidade do Solo

Farrag et al. (1993) verificaram que o aumento na densidade leva à mobilização do

mecanismo de entrosamento e, conseqüentemente, resulta em uma maior contribuição na

resistência passiva exercida nos elementos transversais, o que contribui com o aumento da

resistência ao arrancamento (Figura 28). No trabalho apresentado por Lopes e Ladeira (1996),

94

verifica-se que os deslocamentos movem-se para mais próximo do ponto de aplicação da

carga de arrancamento.

Figura 28. Efeito da densidade no resultado do ensaio de arrancamento (FARRAG et al., 1993).

De acordo com Lopes e Ladeira (1996), quando a densidade do solo aumenta o módulo de

rigidez de interface e a resistência de arrancamento também aumentam e o comprimento de

aderência reduz.

2.3.4.10 Tensão de Confinamento

Semelhantemente ao efeito causado pela densidade do solo, um aumento na tensão de

confinamento, embora reduza a tendência do solo a dilatar, resulta em aumentos significantes

na resistência de arrancamento de geogrelhas. Esse aumento é devido a um aumento na

resistência passiva do solo nos elementos transversais (FARRAG et al., 1993). A Figura 29

demonstra a influência da tensão de confinamento na resistência ao arrancamento de

geogrelhas.

95

De acordo com o estudo de Lopes e Ladeira (1996), o aumento da tensão de confinamento

no ensaio de arrancamento:

- é responsável pelo aumento na resistência de arrancamento;

- diminui o fator de aderência;

- reduz o deslocamento da geogrelha levando à mobilização de mais alta tensão tangencial

próximo ao final da geogrelha.

Figura 29. Efeito da tensão de confinamento no resultado do ensaio de arrancamento (FARRAG et al.,
1993).

2.3.4.11 Comprimento do Corpo-de-Prova vs. Tensão de Confinamento

Segundo Moraci e Recalcati (2006), para as suas condições de ensaio, corpos-de-prova de

reforços longos (1,15m) sob tensões de confinamento altas (>25 kPa) mostram deformações

longitudinais altas; este fato induz a uma mobilização progressiva dos mecanismos de

interação que determinam a resistência a tração (Figura 30a). Por outro lado, corpos-de-prova

curtos (0,40m) ou corpos-de-prova longos sob tensões de confinamento baixas (< 25 kPa)

mostram deformações longitudinais baixas (Figura 30b) e então um quase imediato

desenvolvimento de mecanismos de interação.

96

Figura 30. Deslocamento ao longo dos corpos-de-prova: (a)LR = 1,15m; (b) LR = 0,40m (MORACI &
RECALCATI, 2006).

2.3.4.12 Extremidade Livre do Corpo-de-Prova

No trabalho apresentado por Palmeira (2004), usando um modelo teórico em uma grelha

hipotética, observou-se que comprimento livre do reforço (l0) tem também uma influência

marcante na deformação mobilizada ao longo do comprimento do reforço, dependendo do

deslocamento da extremidade livre da grelha considerada, como pode ser visualizado na

Figura 31.

Esta constatação será relevante para o caso de equipamentos de ensaio que possuam o

sistema de fixação do reforço longe da borda do solo e/ou equipamentos com mangas de

comprimentos extensos para aumentar a distância entre o comprimento de reforço a ser

testado e a parede frontal da caixa de ensaio.

Palmeira (2004) ainda chama a atenção para o fato que uma resposta não-linear observada

nas curvas carga-deslocamento e distribuições de deformações em ensaios de arrancamento

podem, em alguns casos, serem mais uma conseqüência das condições de ensaio (velocidade e

comprimento livre do reforço) que do mecanismo não-linear de interação solo-grelha.

97

Figura 31. Influência do comprimento livre da grelha no resultado do ensaio de arrancamento: (a)
Força de carregamento versus deslocamento, (b) deformação de tração ao longo do comprimento da
grelha para um deslocamento de arrancamento de 41 mm (PALMEIRA, 2004).

2.3.4.13 Largura do Corpo-de-Prova

Alfaro et al. (1995) verificaram a existência de um mecanismo de interação

bi-dimensional (2-D) e tri-dimensional (3-D) combinado no arrancamento de solos granulares

densos (Figura 32). Segundo o autor, este mecanismo de interação é causado por um

confinamento da zona de dilatação do solo ao redor do reforço conforme descrito por

Schlosser e Elias (1978).

As Figuras 32a e 32b mostram a zona não-dilatante do solo ao redor do reforço

funcionando como uma contenção contra a dilatância do solo na zona dilatante. Isto, portanto,

98

gera tensões de cisalhamento na fronteira entre as duas zonas e resulta, conseqüentemente, em

um aumento da tensão normal nas duas extremidades da largura do reforço, caracterizando o

mecanismo de interação 3-D. Por outro lado, no meio do reforço desenvolve-se um

mecanismo de atrito de interface, o mecanismo de interação 2-D.

Figura 32. Mecanismo de interação desenvolvido no reforço durante o arrancamento: tensão cisalhante
e deformação mobilizadas em (a) reforço largo e (b) reforço estreito; distribuição da tensão normal em
(c) reforço largo, e (d) reforço estreito (ALFARO et al., 1995).

Dessa forma, no ensaio de arrancamento, à medida que a largura do corpo-de-prova vai

tornando-se mais estreita, a influência da dilatância restringida resulta no desenvolvimento do

que pode ser considerado um mecanismo de interação puramente 3-D. Enquanto que, ao

aumentar a largura do corpo-de-prova, tal efeito e, como conseqüência, as tensões de

cisalhamento entre as zonas são reduzidas.

99

2.3.5 Resistência dos Geossintéticos à Degradação

As causas da degradação dos geossintéticos são normalmente divididas em: a) Danos de

instalação; b) Ataque biológico; e c) Ataque químico. Apesar dos processos específicos

atuantes em cada uma dessas causas, todas elas podem ser potencializadas pelos seguintes

fatores: (i) projetos mal formulados, com a escolha de inadequada do geossintético; e (ii) o

sinergismo dos diferentes processos de degradação.

2.3.5.1 Danos de Instalação

Os danos de instalação são decorrentes de vários fatores, tais como: utilização de

ferramentas perfurocortantes, trânsito de equipamentos sobre o geossintético, utilização de

materiais de aterro com partículas angulares, compactação de camadas pouco espessa, etc.

Vale ressaltar que esse dano é o mais difícil de ser estimado. A razão está no alto

envolvimento do fator humano, o que acarreta a introdução de fatores difíceis de serem

quantificados, como por exemplo: a desatenção de um funcionário com o manuseio de

ferramentas durante a execução da instalação. Ainda vale ressaltar que aos danos de

instalação propriamente ditos podem ser somados os danos gerados durante o transporte e o

armazenamento inadequados.

Mais informações sobre as causas e o efeitos dos danos de instalação podem ser

encontradas em Koerner e Koerner (1990); Billing et al. (1990, 1992); Troost e Ploeg, (1990);

Watts e Brady (1990); Azambuja (1999).

2.3.5.2 Degradação Biológica

Vários estudos têm mostrado que polímeros (polietileno, poliproprileno, poliamida e

poliéster) são resistentes à degradação por microorganismos. Em um trabalho realizado por

100

Albertson et al. (1980 apud COOKE & REBENFIELD, 1988), os autores expuseram

filamentos de polietilenos de alta densidade (HDPDE) por dois anos à aeração contínua em

recipientes contendo um meio nutriente inoculado com solo cultivado ou com fungos,

Fusarium redolens. O único efeito encontrado foi o consumo muito baixo de componentes do

peso molecular os quais podem ser considerados com elementos não-estruturais do polímero.

A fração consumida foi de 0,36% por peso no período de dois anos, e uma diminuição de

0,16% por peso depois da pré-extração de alguns materiais de peso molecular baixo com

cicloexano. Os autores concluíram que as moléculas de HDPE com um peso molecular acima

de 1000 são inertes a degradação microbiológica .

Em um outro estudo, Ionescu et al. (1982 apud COOKE & REBENFIELD, 1988)

expuseram geotexteis de poliéster e polipropileno a várias culturas de bactérias puras e

observaram nenhum sinal de biodegradação e nenhuma mudança nas propriedades após expor

por um período de 5 a 7 meses.

2.3.5.3 Degradação Química

A resistência dos geossintéticos à degradação química é um fator importante para a sua

durabilidade. Segundo Cooke e Rebenfield (1988), as condições ambientais que contribuem

para a degradação química incluem: (i) gases e vapores em contato com o geossintético, tais

como oxigênio e vapores de água, (ii) condições de acidez/alcalinidade do solo e outras

substâncias químicas presentes no solo, e (iii) fontes de energia às quais os geossintéticos são

expostos, incluindo raios ultra-violetas dos raios solares e elevadas temperaturas.

Dependendo do tipo de composto químico, mudanças na estrutura do polímero podem ser

geradas por oxidação, quebra de cadeia, ligações cruzadas, inchamento ou dissolução dos

polímeros, volatização ou extração dos componentes do composto polimérico, ou um aumento

na cristalinidade do polímero. No trabalho de Cooke e Rebenfield (1988) é apresentado um

101

estudo para cada tipo de polímero, assim como, para diferentes estruturas e propriedades

físicas.

Uma metodologia para a determinação da degradação de materiais poliméricos utilizados

em aplicações de longo prazo é o focado no trabalho de Koerner et al. (1992). Um estudo

sobre a previsão de vida útil de geogrelhas para aterros e taludes reforçados foi realizado por

Koo e Kim (2004).

Considerando o efeito químico do solo em qualquer material enterrado a primeira

consideração mais importante é sua acidez ou alcalinidade (BILLING et al., 1990).

Quando o reforço de geogrelha ou geotêxtil é feito de resina de poliéster (PET), uma

preocupação sobre a durabilidade com relação à alta alcalinidade é manifestada. A

durabilidade dos filamentos de poliéster usados nos geossintéticos é governada pela sua

resistência à hidrólise que é a principal reação de degradação para este tipo de polímero

(ANDERSON et al., 1992). A hidrólise ocorre quando íons de H+ , da água, reagem com as

moléculas de poliéster; resultando quebra na cadeia, peso molecular reduzido e perda de

resistência (KOERNER et al., 1992).

Em um estudo realizado por Koerner et al. (2006), em um muro construído utilizando-se

três tipos de blocos (Keystone, Mesa e Anchor), foram coletados 25 conjuntos de leituras e

avaliadas as suas alcalinidades com a medida dos valores de pH. As informações para os dois

primeiros anos de monitoramento (Figura.33) mostram uma tendência de diminuição gradual

do valor do pH, sendo verificado atualmente próximos de pH= 8,5, com unidade de 1 pH

separando o resultados dos diferentes tipos de blocos. Tal valor estaria dentro da faixa de

valores sugeridos pelos fabricantes da geogrelha ensaiada para a sua aplicação em muros,

barragem e taludes, que é de pH entre 4 e 9 (KOERNER et al., 2006). O que também

atenderia à recomendação feita por Anderson et al., (1992), onde dizem que não seria

aconselhável o uso de poliéster em aplicações onde o ambiente tem um pH maior que 10.

102

Figura 33. Resultado de dois anos de monitoramento dos valores de pH entre blocos de concreto
(Koerner et al., 2006).

Como o estudo realizado por Koerner et al. (2006) descreve um estudo em andamento, os

autores afirmam que uma conclusão ainda não é possível, no entanto, afirmam que o estudo

representa o primeiro deste tipo e que o monitoramento de muros com 10, 20, e 30 anos

poderão ser realizados para a investigação da resistência conservada pelas geogrelhas.

103

CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS

Como o presente trabalho trata-se de uma proposta de aplicação de RCD-R em uma obra

geotécnica, as amostras foram submetidas aos ensaios de caracterização de solos. Para isso,

foram consultados os procedimentos prescritos nas seguintes normas:

• NBR 6457 (1986). Amostras de solo – Preparação para ensaios de compactação e

ensaios de caracterização;

• NBR 7181/84 – Solo – Análise granulométrica;

• NBR 6508/84 – Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm – Determinação da

massa específica;

• NBR 7182/86 – Solo – Ensaio de compactação;

• NBR 9895/87 – Solo – Índice de suporte Califórnia.

Nos ensaios de compactação e de CBR foi empregada a energia de Proctor Normal, e não

houve reuso das amostras ensaiadas.

Com o objetivo de analisar o comportamento mecânico do RCD-R, foram realizados

ensaios de cisalhamento direto e ensaios de arrancamento de greogrelha. Para este último,

foram consultadas as recomendações da ASTM D6706-01 – Standart Test Method for

Measuring Geosynthetic Pullout Resistence in Soil.

Para a realização do ensaio de pH do RCD-R, foram empregados os procedimentos

prescritos pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC, 1986). Foram determinados o pH em

água destilada e o pH em KCl 1M.

104

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Resíduos de Construção e Demolição Reciclados (RCD-R)

Os RCD-R utilizados neste trabalho foram coletados na Usina de Reciclagem de

Entulhos da Prefeitura de São Carlos-SP (URESC).

Para o processo de reciclagem, todo resíduo que chega à URESC é separado em dois

grupos:

a) material “cinza”: composto por blocos de concreto e argamassa (Figura 34);

b) material “misto”: composto por solos, cerâmicas e materiais “cinza” de pequenas

dimensões (Figura 35).

A denominação de “bica-corrida” é dada ao produto do beneficiamento (britagem e

peneiramento) do RCD classificado como material “misto”. A Figura 36 apresenta a “bica-

corrida”.

Figura 34. RCD - Material “cinza”.

105

Figura 35. RCD – Material “misto”.

Figura 36. RCD-R – “Bica-corrida”.

Atualmente, a “bica-corrida” produzida pela URESC é utilizada na recuperação de vias

rurais da cidade de São Carlos/SP. Os RCD-R utilizados neste trabalho são amostras de tal

material.

106

3.1.1.2 Coleta dos RCD-R

Tendo em vista a heterogeneidade do material, pensou-se em algumas estratégias de

amostragem que pudessem fornecer amostras representativas.

Nesse sentido, foram consultadas as seguintes normas da ABNT:

• NBR NM26 – Amostragem de agregados;

• NBR10007 – Amostragem de resíduos sólidos.

Porém, devido ao fato da “bica-corrida” de RCD-R não ser um material tão homogêneo

quanto os agregados, nem tão heterogêneo quanto os RSU, a simples adoção de uma ou outra

norma supracitada mostrou-se como uma opção inapropriada.

Apesar dos RCD-R serem estocados em forma de pilhas (semelhantemente aos agregados

naturais), o que poderia induzir a adoção da norma NBRNM26, a grande variação da

dimensão das partículas ao longo da altura da pilha (Figura 36, mostrada anteriormente) torna

inadequada a adoção de tal norma.

Dentro dessa perspectiva, procurou-se tratar os RCD-R como um “material novo”. Assim,

na falta de normas específicas para o seu tratamento, as normas que tratam de outros materiais

foram utilizadas apenas como norteadoras, cabendo sempre uma avaliação criteriosa antes da

adoção de procedimentos prescritos em tais normas. Optou-se então pela a amostragem, de

todo o material necessário, na saída da esteira. Buscou-se não permitir a perda de material ou

a mistura destes com materiais procedentes de outras jornadas de trabalho. Nesta etapa do

trabalho, foram adotados os dois procedimentos seguintes:

A. Coleta do material lançado sobre uma lona plástica estendida abaixo da saída da

esteira, conforme ilustrado na Figura 37;

B. Coleta do material com o auxílio uma pá-carregadeira, conforme ilustrado na Figura

38.

107

Figura 37. Coleta da amostra em lona plástica

Figura 38. Coleta da amostra com pá-carregadeira.

108

Apesar de não ser o objetivo deste trabalho explicar a variabilidade apresentada pelos

RCD-R, ao caracterizá-los, procurou-se avaliar tal variabilidade com coletas em diferentes

datas. Para isso, foi realizado o plano de coleta apresentado na Tabela 13.

Tabela 13 – Plano de coleta realizado.

Quantidade
Amostra Data de Coleta
(kg)

RCD-R01 12/04/2006 137

RCD-R02 20/04/2006 160

RCD-R03 10/05/2006 166

RCD-R04 18/05/2006 154

RCD-R05 17/08/2006 4.000

Dentre as amostras coletadas, a amostra RCD-R05, devido a sua maior quantidade de

material, foi escolhida como a amostra de referência.

3.1.2 Outros Materiais Utilizados no Programa Experimental

Com o objetivo de fazer uma comparação dos resultados dos ensaios de arrancamento de

geogrelha para o RCD-R com os resultados obtidos para outros materiais, foram utilizados

dois materiais de referência:

1) Solo arenoso típico da região de São Carlos-SP, denominado neste trabalho como

“solo”;

2) Areia grossa de construção, proveniente do Rio Mojiguaçu, denominada neste trabalho

como “areia”.

109

O solo da região de São Carlos é característico de uma vasta área da região central do

Estado de São Paulo tendo sido, por isso, selecionado para os ensaios. Um ensaio de

granulometria conjunta revela ser o solo uma areia-argilosa, com aproximadamente 62% de

areia média e fina, 35% de argila, e 3% de silte, conforme pode ser verificado na curva

granulométrica apresentada na Figura 39. A Tabela 14 apresenta os principais parâmetros do

solo e os valores de coesão e ângulo de atrito interno obtidos em ensaio de cisalhamento

direto, empregando-se um GC de 96%, na umidade ótima.

PENEIRAS ABNT ( NBR 5734/80 )

100

90

80
PORCENTAGEM QUE PASSA (%)

70

60

50

40

30

20

10

0
0,001 0,01 0,1 1 10

DIÂMETRO DOS GRÃOS (mm)

Figura 39. Curva granulométrica do solo.

Tabela 14 – Principais parâmetros do solo.

Parâmetros do Solo

ρs (g/cm³) 2,68
LL (%) 39
LP (%) 21
ρd,máx (g/cm³) 1,80
wot (%) 16,0
φ (°) 33
c (kPa) 20

110

A areia foi escolhida por atender às recomendações da FHWA para material de aterro para

obras públicas com solo reforçado (Tabela 10, apresentada anteriormente no item 2.3.1). A

Figura 40 apresenta a curva granulométrica obtida para a areia utilizada no programa

experimental. Os principais parâmetros da areia utilizada, assim como, o valor do ângulo de

atrito interno obtido em ensaio de cisalhamento direto com GC de 96%, são apresentados na

Tabela 15.

PENEIRAS ABNT ( NBR 5734/80 )

100 200 100 50 10 4 3/ 4"

90

80
PORCENTAGEM QUE PASSA (%

70

60

50

40

30

20

10

0
0,001 0,01 0,1 1 10 100


Figura 40. Curva granulométrica da areia.

Tabela 15 – Principais parâmetros da areia.

Parâmetros da Areia

ρs (g/cm³) 2,826

ρd,máx (g/cm³) 1,823

emáx 0,81

emin 0,55

φ (°) 32

111

3.1.3 Geossintético

O geossintético utilizado no programa experimental foi uma geogrelha produzida a partir

de multifilamentos de poliéster, organizados em forma de grelha e revestidos por PVC. Esta

geogrelha é indicada para estabilização de estruturas de contenção em solo reforçado e reforço

de aterro sobre solos moles.

As Tabelas 16 e 17 resumem as propriedades mecânicas divulgadas pelo fabricante da

geogrelha e as propriedades físicas ensaiadas, respectivamente.

Tabela 16 – Propriedades mecânicas da geogrelha.

Propriedades mecânicas

Resistência longitudinal à tração (kN/m) 61

Resistência transversal à tração (kN/m) 30

Deformação na ruptura (%) 13

Tabela 17 – Propriedades físicas da geogrelha.

Propriedades físicas

Abertura nominal malha longit. (mm) 30

Abertura nominal malha transv. (mm) 20

Largura dos elementos longit. (mm) 6,5

Largura dos elementos transv. (mm) 4,5

Espessura dos elementos (mm) 1,2

112

3.2 EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTAÇÃO UTILIZADOS

Além dos equipamentos e acessórios normalmente utilizados em laboratórios de

geotecnia para os ensaios de caracterização dos materiais, devido ao fato das amostras de

RCD-R conterem partículas de até 60 mm (Figura 41), para o ensaio de cisalhamento direto e

de arrancamento, foi necessária a utilização de equipamentos de grande porte. Diante disso,

por possuir a maior quantidade de material, a amostra RCD-R05 foi utilizada na realização

desses ensaios.

Figura 41. Amostra de RCD-R.

3.2.1 Equipamento de Cisalhamento Direto

Para a realização do ensaio de cisalhamento direto foram utilizadas as instalações e

instrumental do Laboratório de Mecânica das Rochas da Escola de Engenharia de São Carlos.

O equipamento utilizado consiste de um pórtico em estrutura metálica com suporte para

dois atuadores MTS de 50kN de carga máxima de serviço, servos controlados para forças e

deslocamentos, atuando na direção normal e tangencial à caixa de cisalhamento.

113

O sistema de aplicação dos esforços foi montado de modo que a caixa superior se

deslocasse em relação à caixa inferior (mantida fixa no pórtico de reação e no piso através de

parafusos). O sistema também possui articulação (rótulas) nos pontos de ancoragem dos

atuadores de carga, permitido a rotulagem do dispositivo, evitando, assim, o surgimento de

esforços adicionais na interface de cisalhamento.

O equipamento possui a capacidade de aplicar e monitorar várias trajetórias de

carregamento, o que confere ao mesmo, grande versatilidade para o estudo de mecanismos de

ruptura por cisalhamento direto.

Utilizou-se como caixa de cisalhamento uma caixa de aço bipartida, de dimensões internas

em planta de 500 mm x 500 mm e externas de 600 mm x 600 mm. As alturas interna e externa

das partes inferior e superior da caixa são iguais, sendo ambas de 240 mm. O espaçamento

entre as partes da caixa foi de 20 mm. Desse modo, a dimensão resultante do corpo-de-prova

foi a de um quadrado de aresta igual à 500mm, resultando numa área de contato A = 0,25 m².

A instrumentação do ensaio foi realizada com a utilização de seis transdutores de

deslocamento do tipo LVDT. Quatro foram utilizados para a medição dos deslocamentos

verticais, e dois para a medição dos deslocamentos horizontais (Figura 42).

Figura 42. Caixa de cisalhamento instrumentada.

114

3.2.2 Equipamento de Ensaio de Arrancamento

Assim como para o ensaio de cisalhamento direto, para a realização do ensaio de

arrancamento de geogrelha foi necessário utilizar um equipamento de grande porte

(Figura 43). Dessa forma, os ensaios foram realizados no Laboratório de Geossintéticos da

Escola de Engenharia de São Carlos.

O equipamento utilizado nos ensaios foi desenvolvido por Teixeira (1999). No entanto,

foram realizadas algumas modificações no sistema de aplicação de força de arrancamento e na

instrumentação do ensaio. O equipamento é constituído, em linhas gerais, por uma estrutura

metálica, desmontável, composta de quatro partes básicas:

a) caixa de ensaios;

b) sistema de aplicação da força de arrancamento;

c) sistema de aplicação da sobrecarga;

d) instrumentação.

Figura 43. Equipamento de ensaio de arrancamento desenvolvido por Teixeira (1999).

A caixa de ensaios consiste de uma estrutura de aço, rígida, com seção transversal

retangular, com dimensões internas de 480 mm de altura, 700 mm de largura e 1500 mm de

comprimento e constituída de chapas de aço com espessura de 3/16”. A caixa é reforçada

externamente por perfis do tipo U 4 x 2 x 3/16 ” soldados às paredes. Ainda com a intenção de

115

diminuir os efeitos da proximidade da parede frontal rígida, existe uma manga de aço com

200 mm de comprimento, 600 mm de largura e 20 mm de abertura, que se instala no interior

da caixa de ensaios e por onde passa a inclusão a ser ensaiada. Todo o detalhamento da caixa

pode ser encontrado em Teixeira (1999).

Foram realizados dois tipos de instrumentação no ensaio:

a) Medida da força de tração: Foi utilizada uma célula de carga com capacidade nominal

de 50kN, posicionada entre a garra (utilizada para fixar a geogrelha ao sistema de

arrancamento) e a barra de tração (Figura 44);

2

3
1

4

Figura 44. Sistema de aplicação de força de tração: (1) Geogrelha; (2) Garra de fixação da geogrelha;
(3) Célula de carga; (4) Barra de tração).

b) Medida dos deslocamentos: Foram utilizados fios inextensíveis (para as cargas

aplicadas aos mesmos) de aço inoxidável de 0,60 mm de diâmetro. Os fios tiveram uma das

pontas fixadas nos pontos definidos para a leitura de deslocamento distribuídos ao longo da

geogrelha (Figura 45 e Tabela 18), e, à outra ponta do fio, foram conectados pesos de 500g. A

leitura dos deslocamentos dos pesos foi realizada com a utilização de transdutores de

116

deslocamentos do tipo LVDT. Buscando-se minimizar o atrito entre o material de

preenchimento da caixa de ensaio e os fios de aço, foram utilizadas mangueiras de nylon de

1,30 mm de diâmetro. Dessa forma, todo o comprimento dos fios de aço, entre os pontos de

leitura e os pesos, ficou encapsulado pela mangueira de nylon. A Figura 46 ilustra a

instrumentação utilizada para a medida dos deslocamentos da geogrelha.

Figura 45. Pontos de leitura dos deslocamentos ao longo da geogrelha.

Tabela 18 – Distâncias dos pontos de leitura em relação à manga.

Distância com relação à manga
Ponto de Leitura
(mm)

01 50

02 215

03 360

04 530

117

Figura 46. Instrumentação utilizada na medida dos deslocamentos.

3.3 PROCEDIMENTOS DOS ENSAIOS

3.3.1 Cisalhamento Direto

O procedimento de ensaio obedeceu a seguinte seqüência:

a) Preparação do RCD-R e correção do teor de umidade:

O RCD-R foi seco à sombra e posteriormente homogeneizado. Em seguida, determinou-se

a sua umidade higroscópica e fez-se a correção de umidade, com o auxílio de uma betoneira,

para adequá-la à umidade especificada no trabalho.

b) Compactação do RCD-R

A compactação foi controlada através do conhecimento da massa de RCD-R a ser

compactada no interior da caixa de ensaio. A compactação foi executada em seis camadas de

8,33 cm.

118

O grau de compactação no ensaio foi de 98%, considerando ensaio de Proctor Normal

como referência. A umidade adotada no ensaio foi de 11,5 % (w = wot – 1,5).

c) Execução do ensaio

O ensaio foi realizado com múltiplos estágios, com a aplicação da menor tensão normal

prevista no programa experimental, o deslocamento horizontal da caixa de cisalhamento até o

limite do equipamento, o retorno da caixa de cisalhamento para a posição inicial, e o reinício

do ensaio para a próxima tensão aplicada. No ensaio foram aplicadas sobre o corpo-de-prova

tensões constantes normais de 50 kPa, 150 kPa e 300 kPa, seguindo esta ordem de aplicação

durante o ensaio.

3.3.2 Ensaio de Arrancamento

Foram realizados ensaios de arrancamento de geogrelha com três materiais de

preenchimento: a) Areia; b) Solo; e c) RCD-R.

O procedimento de ensaio obedeceu a seguinte seqüência:

a) Preparação do material de preenchimento e correção do teor de umidade:

Os materiais de preenchimento foram secos à sombra. A areia foi ensaiada após a

secagem. Para o solo e para o RCD, posteriormente à secagem, foram determinadas as

umidades higroscópica e fez-se a correção de umidade, com o auxílio de uma betoneira, para

adequá-la à umidade especificada no trabalho para cada material. No entanto, antes da

correção de umidade, o solo foi peneirado na peneira #4.

b) Preparação da caixa de teste

Com o objetivo de evitar o efeito de atrito de interface que se desenvolve entre o material

de preenchimento e as paredes internas da caixa de teste, um revestimento das paredes

119

internas foi realizado com duas membranas, intercaladas com material lubrificante, conforme

recomendado por Palmeira e Milligan (1989) e por Ochiai et al. (1996). Neste trabalho foram

utilizadas membranas de PVC com 0,8mm de espessura, intercaladas com graxa.

c) Compactação dos materiais

A compactação foi controlada através do conhecimento da massa dos diferentes materiais

de preenchimento a serem compactados no interior da caixa de ensaio. A Tabela 19 resume os

graus de compactação e espessuras de cada camada para os materiais ensaiados.

Tabela 19 – Critérios adotados para a compactação dos materiais durante o ensaio de arrancamento.

Material GC Espessura

(%) (cm)

RCD-R 96 7,5

Solo 96 4,5

Areia 96 11,25

d) Montagem do ensaio

As camadas foram compactadas sucessivamente até que a superfície acabada coincidisse

com a altura de 22,5 cm em relação ao fundo da caixa de ensaio. Em seguida foi instalada a

manga; estendida a geogrelha, com 49,5 cm de largura, e 60 cm de comprimento a partir da

manga; fixados os fios de aço nos diferentes pontos de leitura de deslocamento; e, depois de

conferido os esquadros, era então reiniciada a compactação das camadas até atingir a altura de

45 cm em relação ao fundo da caixa de ensaios. Nos 3 cm restantes da altura da caixa, com o

objetivo de aplicar uma sobrecarga sobre o material compactado, dispunha-se um colchão

inflável.

120

e) Execução do ensaio

Buscando-se reproduzir as estruturas físicas do maciço reforçado, foram aplicados níveis

de tensões próximos dos valores de campo. Para os três materiais testados, foram realizadas

séries de ensaios com a aplicação de sobrecargas de 25, 50 e 100 kPa. Tais valores,

considerando-se um peso específico de 20 kN/m³, equivaleriam às tensões existentes em um

muro de 5 metros de altura, o que corresponde a altura de construção de 60% dos muros

construídos no Brasil, segundo Bueno et al. (2006).

Com o intuito de manter as mesmas condições de ensaio para os três materiais de

preenchimento, dentre os fatores que influenciam o ensaio de arrancamento apresentados

neste trabalho (item 2.3.4), foram mantidos iguais e constantes os seguintes:

i) Rigidez do topo: emprego um colchão inflável;

ii) Rigidez da parede frontal: parede frontal rígida;

iii) Rugosidade da parede frontal: parede lubrificada;

iv) Proximidade da parede frontal: uso uma manga de 20 cm;

v) Escala: emprego de apenas um tipo de geogrelha;

vi) Espessura do solo: camadas acima e abaixo do reforço iguais a 22,5 cm de solo;

vii) Velocidade de ensaio: emprego de velocidade de 6,8 mm/min, devido à restrição do

equipamento;

viii) Tensão de confinamento: aplicação de tensões de 25 kPa, 50 kPa e 100 kPa;

ix) Comprimento do corpo-de-prova enterrado: comprimento de 60 cm;

x) Extremidade livre (não confinada) do corpo-de-prova: comprimento livre de 31 cm de

geogrelha, devido à limitação do equipamento;

xi) Largura do corpo-de-prova: largura igual a 49,5 cm;

121

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS, ANÁLISES E DISCUSSÕES.

4.1 Caracterização

4.1.1 Análise Granulométrica

A Figura 47 mostra as curvas de distribuição granulométricas das diferentes amostras de

RCD-R e verifica-se que elas apresentaram uma pequena variabilidade, mostrando que o

processo de beneficiamento segue um padrão de produção. Segundo a ABNT o RCD-R pode

ser classificado como um pedregulho arenoso.

100

90
RCD-R01
PORCENTAGEM QUE PASSA (%)

80 RCD-R02
RCD-R03
70 RCD-R04
RCD-R05
60

50

40

30

20

10

0
0,001 0,01 0,1 1 10 100


Figura 47. Curvas granulométricas obtidas para as amostras de RCD-R.

Analisando os valores dos coeficientes de variação (CV) do percentual passante de

material em função das aberturas das peneiras (Figura 48), é possível verificar uma

diminuição dos valores de CV à medida que aumentam as dimensões das aberturas da

peneiras. Tal ocorrência evidencia uma maior influência na quantidade de finos gerados

abaixo da peneira de 0,075 mm de abertura pelos fatores já apresentados no item 2.2.4.

122

50

45

40

35
Coef. Variação (%)

30

25

20

15

10

5

0
0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
Abertura das Peneiras (mm)

Figura 48. Variação dos coeficientes de variação do percentual passante em função das aberturas das
peneiras.

4.1.2 Limites de Consistência

Todas as amostras ensaiadas apresentaram comportamento não-plástico. Esse é um ponto

positivo para os RCD-R se se levar em consideração as recomendações das normas BS 8006 e

FHWA 2001, as quais sugerem o uso de materiais que não apresentam parcela de resistência

coesiva.

4.1.3 Massa Específica dos Sólidos

Para a determinação da massa específica dos sólidos foi adotado o procedimento

utilizado para solos com mais de 5% das partículas menores que 0,075 mm. A Tabela 20

apresenta os resultados encontrados no ensaio.

123

Tabela 20 – Resultados encontrados no ensaio de massa específica dos sólidos.

Massa Específica dos Sólidos
Amostra
(g/cm³)

RCD-R01 2,734

RCD-R02 2,716

RCD-R03 2,889

RCD-R04 2,882

RCD-R05 2,875

O resultado dos ensaios de massa específica dos sólidos fornece um valor médio de

2,819 g/cm³, com um coeficiente de variação de apenas 3,1%.

4.2 Análise Visual com Microscópio Eletrônico

Foi realizada uma investigação visual, com o emprego de um microscópio eletrônico, dos

três materiais ensaiados com o intuito de inquirir as características de: (i) composição do

material, (ii) forma das partículas e (iii) aspectos de superfície.

As análises foram realizadas com os materiais pertencentes a duas faixas granulométricas:

(a) materiais retidos entre as peneiras de 2,00mm e 1,19mm de abertura; e (b) materiais

passantes na peneira de abertura 0,075 mm.

4.2.1 Material Retido entre as Peneiras de 2,00 mm e 1,19 mm de Abertura

Observando-se a Figura 49, é possível verificar as seguintes características para os

materiais retidos entre as peneiras de 2,00 mm e 1,19 mm de abertura:

124

(a) Areia: Composta por grãos de quartzo, com formas angulares e superfícies

bastante rugosas (Figura 49a);

(b) Solo: Composto por grãos de diversos minerais, com formas sub-angulares

e superfícies rugosas (Figura 49b);

(c) RCD-R: Composto por partículas de material cimentício, com formas

arredondadas e superfícies desde muito rugosas a pouco rugosas (Figura

49c).

(a)

(b)

125

(c)

Figura 49. Material retido entre as peneiras de 2,00 mm e 1,19 mm de abertura: (a) areia, (b) solo e
(c) RCD-R.

4.2.2 Material Passante na Peneira de 0,075 mm de Abertura.

Verificando-se a Figura 50, é possível observar as seguintes características para os

materiais passante na peneira de 0,075 mm:

(a) Areia: Composta por grãos de quartzo, com formas sub-angulares e

superfícies rugosas (Figura 50a);

(b) Solo: Composto por aglomerações de material argiloso, sem formas e

superfície definidas (Figura 50b);

(c) RCD-R: Composto por partículas de material cimentício, com diferentes

formas e superfícies (Figura 50c).

126

(a)

(b)

(c)

Figura 50. Material passante na peneira de 0,075 mm: (a) areia, (b) solo e (c) RCD-R.

127

4.3 Compactação

Devido ao fato do ensaio de compactação com a utilização do cilindro grande exigir uma

quantidade muito maior que para a realização do ensaio com o cilindro pequeno, o que

comprometeria a realização dos demais ensaios previstos no programa experimental, optou-se

pelo o uso do cilindro pequeno.

A Figura 51 apresenta as curvas de compactação encontradas nos ensaios aplicando-se a

energia de Proctor Normal. A Tabela 21 apresenta um resumo dos resultados obtidos no

ensaio de compactação.

1,90
RCD-R01
RCD-R02
1,85 RCD-R03
RCD-R04
RCD-R05
ρ d (g/cm )

1,80
3

1,75

1,70

1,65
10 12 14 16 18 20

w (%)

Figura 51. Curvas de compactação das amostras de RCD-R.

128

Tabela 21 – Resultados do ensaio de compactação.

wot ρdmáx
Amostra
(%) (g/cm³)

RCD-R01 16,2 1,82

RCD-R02 17,8 1,79

RCD-R03 14,2 1,85

RCD-R04 13,6 1,87

RCD-R05 13,0 1,89

O resultado dos ensaios de compactação fornece um valor médio de ρdmáx igual à

1,844 g/cm³, com um coeficiente de variação de apenas 2,1%. O valor médio das wot foi de

14,9 %, com um coeficiente de variação de 13,3 %.

4.4 Efeito da Compactação na Granulometria das Amostras Ensaiadas

O uso de RCD-R em obras de engenharia deve ser acompanhado da preocupação com a

quebra destes materiais durante o processo de construção e/ou durante as solicitações

impostas pela obra.

Diante disso, foram realizadas análises granulométricas de amostras virgens (“não

compactadas”) e amostras que já tinham sido submetidas ao ensaio de compactação (amostras

“compactadas”). Como já dito no Capítulo 3, os ensaios de compactação foram realizados

com energia de Proctor Normal e sem reuso. As Figuras 52, 53 e 54 apresentam os resultados

obtidos para análise do efeito da compactação na granulometria das amostras RCD-R03,

RCD-R04 e RCD-R05, respectivamente.

129

100

Não Compactado
90
Compactado

80
70

60

50

40

30

20

10

0
0,001 0,01 0,1 1 10 100


Figura 52. Efeito do ensaio de compactação (Proctor Normal) na granulometria da amostra RCD-R03.

100

Não Compactação
90
Compactado
80

70

60

50

40

30

20

10

0
0,01 0,1 1 10 100



130

100

90 Não Compactado
Compactado
80

70

60

50

40

30

20

10

0
0,01 0,1 1 10 100



Verifica-se que, para o RCD-R03, que, para ambas as condições (não-compactadado e

compactado), as curvas coincidiram. Para as demais amostras ensaiadas, a compactação não

alterou significativamente a sua granulometria. Supõe-se que isso se deve ao fato do RCD-R,

ao longo da sua produção, ser submetido há várias etapas (geração, transporte para a usina de

beneficiamento, disposição em áreas de triagem, transporte para o processo de

beneficiamento, o beneficiamento em si, e transporte para disposição em área de

armazenamento) que contribuem para o processo de cominuição do material. Dessa forma, ao

final de beneficiamento, o RCD-R apresenta-se como um material resistente à energia

aplicada no ensaio.

131

4.5 Ensaio de CBR

Utilizando-se a amostra RCD-R05, foi realizado o ensaio de CBR, cujos resultados são

apresentados na Figura 55. Os resultados são resumidos na Tabela 22.

Figura 55. Resultado do ensaio de CBR simultâneo.

Tabela 22 – Resultado do ensaio de CBR.

Parâmetros Valores

ρd MÁX (g/cm³) 1,83

wot (%) 9,0

CBR (%) 60

Expansão 0,05

132

O resultado do ensaio revela que o material não é expansivo e que, para a umidade ótima,

apresenta um valor de CBR igual a 60%. Tais valores justificam a, já praticada, utilização de

RCD-R como material para pavimentação.

4.6 Ensaios de pH

Embora os solos empregados em estruturas de solo-reforçado normalmente não passem

por uma prévia análise química, tal análise é interessante para o uso de RCD-R, como uma

medida de precaução. A análise química poderia eventualmente ser aprofundada, caso os

resultados de pH apontassem tal necessidade. As Tabelas 23 e 24 apresentam os resultados de

pH obtidos.

Tabela 23 – Resultados do ensaio de pH em água destilada.

Temperatura
Amostra pH
(°C)

RCD-R01 8,6 23,2

RCD-R02 8,8 23,2

RCD-R03 9,5 23,2

RCD-R04 9,3 23,2

RCD-R05 9,4 25,0

O resultado dos ensaios de pH em água destilada fornece um valor médio de 9,1, com um

coeficiente de variação de apenas 4,3%.

133

Tabela 24 – Resultados do ensaio de pH em KCl 1M.

Temperatura
Amostra pH
(°C)

RCD-R01 8,7 22,9

RCD-R02 8,9 22,8

RCD-R03 9,5 22,7

RCD-R04 9,3 22,8

RCD-R05 9,9 25,0

O resultado dos ensaios de pH em KCl 1M fornece um valor médio de 9,3, com um

coeficiente de variação de apenas 5 %.

Observa-se que o extrato aquoso do RCD-R é alcalino. Tal verificação pode ser atribuída

à presença do cimento e da cal. No entanto, devido ao fato da geogrelha possuir um

revestimento de PVC, essa constatação deve ser tratada com atenção, já que álcalis diluídos

exibem efeitos discretos sobre o PVC em temperaturas baixas, porém, em temperaturas

elevadas, pode ocorrer hidrólise ou extração do plastificante. No caso de álcalis concentrados,

estes provocam hidrólise do plastificante mesmo em temperaturas baixas (RODOLFO JR et

al., 2002).

A ocorrência de danos mecânicos durante a instalação de geogrelha também deve ser

analisado com cautela, tendo em vista que isso poderia potencializar a degradação química ao

expor materiais abaixo do revestimento de proteção. Para o caso da geogrelha ensaiada (uma

geogrelha produzida a partir de multifilamentos de poliéster, organizados em forma de grelha

e revestidos por PVC), observa-se que o valor obtido encontra-se próximo ao valor máximo

de pH recomendado para o emprego de geossintéticos de poliéster, que seria de pH = 10

(conforme apresentado no item 2.3.5.3 anteriormente).

134

A análise da diferença positiva entre o pH em KCl lM e o pH em água destilada,

verificada no RCDR-01, RCD-R2 e RCD-R05, indica a predominância de cargas positivas.

Enquanto que, a diferença nula, verificada no RCD-R3 e RCD-R04, indica que o número de

cargas positivas e negativas são iguais.

4.7 Ensaio de Cisalhamento Direto

A Figura 56a mostra as curvas Tensão x Deslocamento para o RCD-R05. Na Figura 56b

têm-se as curvas Deslocamento Vertical x Deslocamento Horizontal para o RCD-R05.

τ (kPa)
300

250

200
300 kPa
150 kPa
150
50 kPa

100

50

0
0 10 20 30 40 50 60

δ (mm)

Figura 56a. Curvas Tensão x Deslocamento do ensaio de cisalhamento direto para RCD-R05.

135

δH (mm)
-10

-9

-8

-7
300 kPa
-6 150 kPa
50 kPa
-5

-4

-3

-2

-1

0
0 10 20 30 40 50 60
δV (mm)

Figura 56b. Curvas Deslocamento Vertical x Deslocamento Horizontal do ensaio de cisalhamento
direto para RCD-R05.

Verificou-se que o RCD-R05 apresentou comportamento da Tensão vs. Deslocamento

do tipo plástico (“por deformação excessiva”), isto é, a tensão é crescente até um determinado

valor e a partir daí as deformações começam a crescer, praticamente sem variações de

tensões. Num caso como este, a tensão de cedência poderia caracterizar a ruptura, pois uma

vez atingida as deformações poderiam crescer de tal monta de sorte a inviabilizar qualquer

obra construída com esse material ou sobre ele.

As variações dos deslocamentos verticais revelaram que houve uma redução no

volume do corpo-de-prova durante o ensaio.

A Figura 57 apresenta a obtenção da envoltória de resistência da amostra RCD-R05,

que tem por equação:

τ = 13 + σ tg 41 º (kPa) (01)

136

τ (kPa)
300

250

41o
200

150

100

50

0
0 50 100 150 200 250 300 350
σ (kPa)

Figura 57. Obtenção da envoltória de resistência da amostra RCD-R05.

Nota-se que o ângulo de atrito do RCD-R (φ = 41°) é maior que os dos outros dois

materiais utilizados como referência (solo φ = 33º; areia φ = 32°). No entanto, vale salientar

que os ensaios de cisalhamento direto do RCD-R e dos materiais de referência foram

realizados em equipamentos diferentes, o que pode afetar os valores encontrados. No entanto,

o resultado obtido para o RCD-R revela que o material possui um excelente comportamento

mecânico, o que pode sugerir o seu uso como material de construção em várias outras

aplicações geotécnicas.

4.8 Ensaio de Arrancamento.

4.8.1 Análise das Curvas Força X Deslocamento.

A fim de analisar o comportamento de cada material, as figuras seguintes estão

apresentadas em função das sobrecargas aplicadas e dos materiais utilizados. Os valores

137

exibidos nas legendas indicam a distância inicial do ponto de leitura do deslocamento em

relação à manga da caixa de ensaios.

4.8.1.1 Ensaios com 25 kPa de Sobrecarga.

Todos os materiais ensaiados com a aplicação de uma sobrecarga de 25 kPa

proporcionaram o arrancamento da geogrelha. Verificou-se também o comportamento de

mobilização dos elementos seguindo do ponto mais próximo da aplicação da força para o

mais afastado, o que está de acordo com Farrag et al. (1993).

Para a areia (Figura 58), observam-se curvas apresentando um incremento de

deslocamento com o acréscimo de aplicação de força, até alcançar um valor máximo;

seguindo-se de um incremento de deslocamento mesmo com o decréscimo do valor da força

aplicada.

20

18

16

14
Carregamento (kN/m)

12
Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
10 Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm
8

6

4

2

0
0 10 20 30 40 50 60
Deslocamento Horizontal (mm)

Figura 58. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para a areia aplicando-se uma
sobrecarga de 25 kPa.

138

Para o solo (Figura 59) e o RCD-R (Figura 60), verifica-se que houve o crescimento da

tensão até um determinado valor máximo FY e, a partir daí, os deslocamentos continuam a

crescer, praticamente sem variação de força. Observa-se que o solo apresentou uma maior

resistência ao arrancamento, seguido pelo RCD-R, e, por último, pela areia. A Tabela 25

apresenta um resumo do ensaio de arrancamento com sobrecarga de 25 kPa.

50

45

40

35
Carregamento (kN/m)

30
Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
25 Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm
20

15

10

5

0
0 5 10 15 20 25 30 35 40

Figura 59. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para o solo aplicando-se uma

139

35

30

25
Carregamento (kN/m)

20 Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
Ponto 3 360 mm
15 Ponto 4 530 mm

10

5

0
0 10 20 30 40 50 60

Figura 60. Curvas Força x Deslocamento do ensaio de arrancamento para o RCD-R05 aplicando-se
uma sobrecarga de 25 kPa.

Tabela 25 – Resultados do ensaio de arrancamento com sobrecarga de 25 kPa.

Sobrecarga Força de Arrancamento
Material
(kPa) (kN/m)

Areia 17,60

25 Solo 43,90

RCD-R 31,46

140

4.8.1.2 Ensaios com 50 kPa de Sobrecarga

Analisando a Figura 61, verifica-se para a areia o mesmo comportamento observado para

a tensão de 25 kPa. Porém verifica-se, para os pontos de leituras posicionados inicialmente a

350 e 515 mm da manga, um estacionamento do deslocamento após atingida a força máxima,

seguido de um repentino reinício de deslocamento mesmo com a decréscimo da força

aplicada. Buscando esclarecer tal comportamento, foi realizado uma cuidadosa exumação da

geogrelha, com o auxílio de jato de ar (Figura 62). A exumação revelou que acontecera a

ruptura da junção entre o elemento transversal e o longitudinal da geogrelha, o que deu

origem, assim, ao comportamento observado.

35

30

25
Carregamento (kN/m)

20

15
Ponto 1 50 mm
10 Ponto 2 215 mm
Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm
5

0
0 10 20 30 40 50 60


141

Figura 62. Exumação da geogrelha submetida ao ensaio de arrancamento para a areia aplicando-se

Durante os ensaios com o solo e com o RCD-R houve a ruptura da geogrelha na região

não confinada. Dessa forma, a força de arrancamento para esses materiais, na realidade, é

superior aos valores obtidos durante o ensaio.

No entanto, analisando as curvas do ensaio com solo (Figura 63), verifica-se que a força

de ruptura (57,68 kN/m) aproxima-se bastante do valor de resistência nominal (60 kN/m)

divulgada pelo fabricante da geogrelha. Este resultado demonstra que o solo comportou-se

com uma “garra” no ensaio de tração.

142

70

60

50
Carregamento (kN/m)

40 Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
Ponto 3 360 mm
30 Potno 4 530 mm

20

10

0
0 5 10 15 20 25


O valor da força de ruptura obtido para o RCD-R (Figura 64), apresentando-se abaixo do

valor de resistência nominal divulgada pelo fabricante, é explicado pela ocorrência do

ancoramento da geogrelha por partículas de RCD-R à frente de alguns elementos transversais,

conforme verificado durante a exumação da geogrelha (Figura 65). O ancoramento gerou a

concentração de tensão em determinadas regiões da geogrelha, causando, assim, a precoce

ruptura em tais regiões.

143

45

40

35
Carregamento (kN/m)

30

Ponto 1 50 mm
25
Ponto 2 215 mm
Ponto 3 360 mm
20 Ponto 4 530 mm

15

10

5

0
0 2 4 6 8 10 12 14


Figura 65. Ancoramento observado durante exumação da geogrelha submetida ao ensaio de
arrancamento para o RCD-R05 aplicando-se uma sobrecarga de 50 kPa.

144

4.8.1.3 Ensaios com 100 kPa de Sobrecarga

Os resultados dos ensaios realizados aplicando-se uma sobrecarga de 100 kPa (Figuras

66, 67 e 68) confirmaram as análises feitas para os ensaios realizados aplicando-se uma

sobrecarga de 50kPa. A Tabela 26 apresenta um resumo dos ensaios de arrancamento com

sobrecargas de 50 e 100 kPa.

40

35

30
Carregamento (kN/m)

25
Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
20
Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm
15

10

5

0
0 10 20 30 40 50 60


145

60

50
Carregamento (kN/m)

40

Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
30 Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm

20

10

0
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00


60

50
Carregamento (kN/m)

40

Ponto 1 50 mm
Ponto 2 215 mm
30 Ponto 3 360 mm
Ponto 4 530 mm

20

10

0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


146

Tabela 26 – Resultados do ensaio de arrancamento com sobrecarga de 50 e 100 kPa.

Sobrecarga Força de Arrancamento¹
Material
(kPa) (kN/m)

Areia 30,36

50 Solo 57,68

RCD-R 40,97

Areia 37,23

100 Solo 56,50

RCD-R 49,92

¹ Para o solo e o RCD-R, verificou-se a ruptura da geogrelha na região não-confinada.

Tendo em vista que a ruptura da geogrelha aconteceu na região não confinada da

geogrelha, a diferença de apenas 2% entre os valores de força de arrancamento, ao variar a

aplicação de sobrecargas de 50 kPa para 100 kPa, evidencia a distribuição uniforme das

tensões durante o ensaio com o solo; enquanto que a diferença de aproximadamente 18%

verificada para o RCD-R demonstra a concentração de tensão durante a realização do ensaio.

4.8.2 Análise dos Coeficientes de Resistência de Interfase

Apesar da ruptura da geogrelha, verificada nos ensaios com o solo e o RCD-R (para

sobrecargas de 50 kPa e 100 kPa), observou-se que o aumento das sobrecargas aplicadas

proporcionou o decréscimo do coeficiente de resistência de interface (Tabela 27 e Figura 69).

Este resultado está de acordo com os resultados obtidos por Lopes e Ladeira (1996) e Teixeira

(1999).

Analisando apenas os valores dos coeficientes de resistência de interface obtidos com a

sobrecarga aplicada de 25 kPa, na qual ocorreu efetivamente o arrancamento da geogrelha,

147

verifica-se que o solo apresentou o melhor valor de coeficiente de resistência de interface.

Contudo, verifica-se que o RCD-R apresentou um valor superior ao da areia, mesmo esta

atendendo às recomendações dadas pela FHWA para execução de obras públicas nos EUA.

Tabela 27 – Coeficientes de Resistência de Interface.

Sobrecarga
Material Coef. de Resist. de Interface²
(kPa)

25 0,94

Areia 50 0,81

100 0,50

25 2,29

Solo 50 1,50

100 0,74

25 1,30

RCD-R 50 0,85

100 0,52

² Coef. de Resistência na Interface ƒ = τ / (σ tgφ). Onde: τ é a tensão cisalhante em uma face da
geogrelha, no instante da ruptura; σ é a tensão normal; φ é o ângulo de atrito do material de
preenchimento da caixa.

148

Envoltórias f x σ

f 3

2 RCD-R05
Solo
1 Areia

0
0 20 40 60 80 100 120
σ

Figura 69. Variação do Coeficiente de Interface em função da Tensão Normal aplicada.

4.8.3 Análise das Curvas dos Deslocamentos ao Longo da Geogrelha

Os seguintes gráficos possuem, no eixo das ordenadas, os valores de deslocamento da

geogrelha e, no eixo das abscissas, as distâncias a partir da manga. A construção das curvas

em função dos valores percentuais de força aplicada (50%, 60%, 70%, 80%, 90% e 100%) em

relação à resistência de ruptura permite acompanhar a evolução dos descolamentos nos

diferentes pontos de leitura (50 mm, 215 mm, 360 mm e 530 mm).

Com o incremento da tensão normal aplicada, esta análise revelou a existência de

comportamentos bastante distintos para cada tipo de material ensaiado.

4.8.3.1 Ensaios com Areia

Para a areia verifica-se um aumento do alongamento da geogrelha com o incremento de

tensão confinante, e, para cada tensão aplicada, observa-se um aumento do alongamento à

medida que a força de arrancamento aproxima-se da força de ruptura (100%). Tal resultado

149

está de acordo com os resultados obtidos por Moraci e Recalcati (2006) ao ensaiar geogrelhas

extensíveis. As curvas de deslocamento da geogrelha na areia são apresentadas na Figura 70.

25

20
Deslocamento (mm)

100% F. Max
15 90% F. Max
80% F. Max
70% F. Max
10 60% F. Max
50% F. Max

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 70a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura na areia, para tensão de 25 kPa.

30

25
Deslocamento (mm)

20 100% F. Max
90% F. Max
80% F. Max
15 70% F. Max
60% F. Max
10 50% F. Max

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 70b. Curva Deslocamento X Ponto de Leitura na areia, para tensão de 50 kPa.

150

35

30
Deslocamento (mm)

25
100% F. Max
90% F. Max
20
80% F. Max
70% F. Max
15 60% F. Max
50% F. Max
10

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 70c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura na areia, para tensão de 100 kPa.

4.8.3.2 Ensaios com Solo

Para o solo, assim como para a areia, verifica-se um aumento do alongamento da

geogrelha com o incremento de tensão confinante, e, para cada tensão aplicada, observa-se

um aumento do alongamento à medida que a força de arrancamento aproxima-se da força de

ruptura (100%). No entanto verifica-se um alongamento mais acentuado, provavelmente

causado pela resistência coesiva conferida pelo o solo. As curvas de deslocamento da

geogrelha no solo são apresentadas na Figura 71.
25

20
Deslocamento (mm)

100% F. Max
15 90% F. Max
80% F. Max
70% F. Max
10 60% F. Max
50% F. Max

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 71a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 25 kPa.

151

25

20

Deslocamento (mm) 100% F. Max
15 90% F. Max
80% F. Max
70% F. Max
10 60% F. Max
50% F. Max

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 71b. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 50 kPa.
6

5
Deslocamento (mm)

4 100% F. Max
90% F. Max
80% F. Max
3
70% F. Max
60% F. Max
2 50% F. Max

1

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 71c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no solo, para tensão de 100 kPa.

4.8.3.3 Ensaios com RCD

Para o RCD-R, os resultados apresentados na Figura 72 confirmam claramente a

ocorrência de ancoramento da geogrelha. Observando a Figura 72c, verifica-se um

estacionamento do ponto de leitura localizado a 360 mm da manga, enquanto há

deslocamento no ponto de leitura localizado a 530 mm, apesar de ser mais afastado.

152

40

35

30
Deslocamento (mm)

100% F. Max
25
90% F. Max
80% F. Max
20
70% F. Max
60% F. Max
15
50% F. Max
10

5

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 72a. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 25 kPa.

10

9
8
Deslocamento (mm)

7
100% F. Max
6 90% F. Max
80% F. Max
5 70% F. Max
4 60% F. Max
50% F. Max
3
2
1
0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 72b. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 50 kPa.

153

9

8

7

Deslocamento (mm) 6 100% F. Max
90% F. Max
5 80% F. Max
70% F. Max
4
60% F. Max
3 50% F. Max

2

1

0
0 100 200 300 400 500 600
Posição (mm)

Figura 72c. Curva Deslocamento X Ponto de leitura no RCD-R, para tensão de 100 kPa.

155

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES

Diante dos resultados obtidos neste trabalho, é possível delinear as seguintes conclusões:

• Os resultados da análise granulométrica revelaram que, para as amostras

ensaiadas, o RCD-R pode ser classificado, segundo a ABNT, como um pedregulho

arenoso; verificou-se que, para as cinco amostras ensaiadas, houve uma pequena

variação da granulometria, o que sugere que o material foi submetido a um

processo de produção padronizado; observou-se que os coeficientes de variação do

percentual passante nas peneiras aumentaram com a diminuição das aberturas da

peneiras;

• A análise visual do RCD-R revelou que, para as frações ensaiadas, suas partículas

são compostas predominantemente por material cimentício, de formas e

rugosidades variadas;

• Os ensaios de limites de consistência revelaram que todas as amostras ensaiadas

possuem o comportamento não-plástico; tal resultado pode ser justificado pela

análise microscópica realizada com a fração passante na peneira de abertura 0,075

mm, onde se verificou a presença de partículas de material cimentício;

• Observou-se que o ensaio de compactação não provocou significativamente a

quebra de partículas; resultado confirmado pela análise das curvas granulométricas

das amostras de RCD-R;

• O ensaio de CBR revelou que o RCD-R ensaiado trata-se de um material não

expansivo, com o valor de CBR igual a 60% para a umidade ótima de 9%;

• Os ensaios de pH em água destilada forneceram um valor médio de 9,1, com um

coeficiente de variação de apenas 4,3 %; tal valor encontra-se bastante próximo do

156

valor máximo de pH recomendado para utilização de geossintéticos produzidos

com poliéster;

• No ensaio de cisalhamento, verificou-se que o RCD-R05 apresentou ruptura do

tipo plástica, e um valor de φ = 41°, o que justificaria a utilização a sua utilização

em várias aplicações geotécnicas;

• O resultado dos ensaios de arrancamento de geogrelha revelou, por meio da análise

dos coeficientes de interface, que o RCD-R apresentou resultado superior ao

obtidos pelo material recomendado pela FHWA para execução de obras públicas

nos EUA;

• As curvas de Deslocamento X Posição do ponto de leitura evidenciaram a

ocorrência do fenômeno de ancoramento dos elementos transversais do RCD-R; o

que resultou na concentração de tensões em determinadas regiões da geogrelha e,

conseqüentemente, na precoce ruptura da geogrelha com um valor de força

aplicada bastante inferior ao valor divulgado pelo fabricante.

Conclui-se, portanto, que o RCD-R apresentou baixos coeficientes de variação nos

resultados de caracterização, excelentes propriedades de resistência, e comportamento

mecânico que justificam a sua utilização na aplicação proposta.

157

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