PP_Soares_Avaliação do Potencial de Recalque Devido a Degradação da Matéria Orgânica no Antigo Lixão de Lucas do Rio Verde - MT.pdf.

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

LAÍS FERNANDA PIMENTA SOARES

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE RECALQUE DEVIDO A

DEGRADAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NO ANTIGO LIXÃO DE

LUCAS DO RIO VERDE - MT

Sinop

2016/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

LAÍS FERNANDA PIMENTA SOARES

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE RECALQUE DEVIDO A

DEGRADAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA NO ANTIGO LIXÃO DE

LUCAS DO RIO VERDE - MT

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof.ª Orientadora: Ana Elza Dalla Roza.

Sinop

2016/1

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Curva teórica de compressibilidade do RSU. Modificado de Grisolia &

Napoleoni, 1996. ... 12

Figura 2 - Surgimento de fissuras, rachaduras, trincas e afundamento do piso. ... 14

Figura 3 - Aparelho de Sondagem Manual. ... 15

Figura 4 Lixão no ano 2000. ... 18

Figura 5 - Local de Estudo (2000). ... 19

Figura 6 - Local de Estudo (2016). ... 19

Figura 7 - Pontos de Estudo. ... 20

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas CPT – Ensaio de Penetração de Cone

DPL – Ensaio de Penetrômetro Leve

– Número de golpes necessários para penetração de 10 cm de haste NBR – Norma Brasileira

PNRS – Política Nacional de Resíduos Sólidos RSU – Resíduo Sólido Urbano

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Avaliação do Potencial de Recalque Devido a Degradação da

Matéria Orgânica no Antigo Lixão em Lucas do Rio Verde – MT.

2. Tema: Engenharia

3. Delimitação do Tema: Geotecnia Ambiental 4. Proponente(s): Laís Fernanda Pimenta Soares 5. Orientadora: Ana Elza Dalla Roza

6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso 7. Público Alvo: Profissionais e população em geral

8. Localização: Avenidas dos Ingás, 3001, Jardim Imperial, Sinop - MT, CEP

78555-000.

SUMÁRIO

5.1.1 Lixões nas Cidades ... 9

5.2 ESTUDO DOS RECALQUES ... 10

5.2.1 Patologias nas Edificações Devido ao Recalque ... 13

6 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ... 15

6.1 ENSAIO DE PENETRÔMETRO DINÂMICO LEVE (DPL) ... 15

7 METODOLOGIA ... 18

7.1 ÁREA DE ESTUDO... 18

7.2 INVESTIGAÇÃO E MONITORAMENTO DE CAMPO ... 19

7.3 LEVANTAMENTO DAS PATOLOGIAS ... 21

8 CRONOGRAMA ... 23

1 INTRODUÇÃO

Os resíduos gerados pela atividade humana são problemas ambientais a serem vencidos desde os tempos primitivos. Com o desenvolvimento das indústrias e expansão das cidades, estes problemas foram se agravando e se tornando cada vez mais preocupantes, que, segundo Melo (2003), estão diretamente relacionados à contaminação do solo, do ar e dos recursos hídricos, principalmente nas regiões mais próximas a esses locais de despejo.

Ainda de acordo com o autor, os resíduos sólidos que são dispostos em lixões são de variáveis tipos, estrutura, origem, composição física e química que combinados com diversos fatores ambientais apontam a velocidade e a magnitude dos recalques.

O uso de áreas destinadas para a disposição final de resíduos sólidos urbanos – RSU para construção de moradia causam grandes riscos de acidentes relacionados às estruturas. Deste modo, as edificações firmadas sobre solo utilizado para aterrar os RSU, acusam problemas estruturais através de suas patologias mais comuns, como, fissuras, rachaduras e afundamento do piso.

Este projeto de pesquisa tem como objeto de estudo o antigo lixão de Lucas do Rio Verde – MT habitado por aproximadamente 90 famílias. Deverão ser feitos estudos para a determinação dos recalques e análise da degradação da matéria orgânica presente no subsolo da referida área.

O motivador dessa pesquisa é estabelecer uma relação entre a Geotecnia Ambiental e a Engenharia Civil, a fim de compreender os fenômenos dos recalques decorrentes dos resíduos sólidos no solo.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

O uso de áreas destinadas á disposição das RSU para edificações são comuns no Brasil, no entanto, são proibidas pela Lei n° 12.305/10 (Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS).

O principal problema encontrado em locais como esse está diretamente relacionado à segurança estrutural das edificações firmadas sobre o solo que cobre a espessa camada de lixo. Para este projeto de pesquisa deverão ser respondidas as seguintes perguntas:

 Qual o comportamento do solo até que a matéria orgânica tenha sido degrada e os gases e líquidos dissipados?

 Em qual fase de recalque o antigo lixão se encontra?

3 JUSTIFICATIVA

Com base em algumas bibliografias, como: Melo (2003), Manassero e Bouazza (1996) e Sowers (1973) este projeto de pesquisa será desenvolvido para melhor estimativa dos futuros recalques nessas áreas de lixo e avaliação das patologias nas edificações.

É de grande valia o estudo de áreas vulneráveis á edificações, como no caso de antigos lixões, para estimativa de recalque e análise do comportamento dos resíduos presentes no subsolo, informando para a sociedade dos problemas futuros que poderão aparecer durante um longo período de tempo, informar o potencial do recalque e os tipos mais comuns de patologias que podem levar a edificação ao colapso total da estrutura.

Pelo fato do solo conter diversos tipos de resíduos, o esperado que se tenha problemas de recalques e aparecimento de patologias nas edificações. Sabe-se que tanto a matéria orgânica quanto a inorgânica sofrem alterações físicas e químicas durante um período muito longo. Por isso, avaliar o potencial de recalque desse tipo nessas áreas receptoras de lixo é importante, tanto para prever os riscos gerados para a população em relação às construções, quanto para entender melhor o comportamento dos resíduos sólidos presentes no subsolo.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Este projeto de pesquisa tem como objetivo geral estudar um antigo lixão e estimar a fase de recalque da camada de lixo e do aterro, além de analisar a quantidade de matéria orgânica que ainda está presente no subsolo.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Elaborar o perfil do solo através do ensaio do Penetrômetro Dinâmico Leve;

 Quantificar a matéria orgânica presente no subsolo a partir da estimativa do Teor de Sólidos Voláteis;

 Determinar o recalque final devido à decomposição da matéria orgânica presente no subsolo;

 Levantamento das patologias nas edificações construídas sobre o antigo lixão.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 LIXÃO

Em lixões ou vazadouros, os resíduos são simplesmente lançados sobre o solo natural, sem receber qualquer tipo de cobertura ou tratamento mecânico para redução de volume (NASCIMENTO, 2007).

Segundo Fernandes (2001), denomina-se lixão áreas receptoras de lixo tecnicamente inadequadas, caracterizando com o simples descarte do lixo em solo sem tratamento. O lixo é disposto a céu aberto sem medidas de proteção ao meio ambiente e a saúde pública não existindo nenhum controle quanto aos tipos de resíduos.

De acordo com D’Almeida (2002), os lixões recebem todo o tipo de lixo, os comerciais e domiciliares são depositados juntamente aos industriais e hospitalares colaborando para a alta contaminação do solo, trazendo riscos a saúde pública, proliferação de vetores, presença de diversos animais, presença de catadores, além dos riscos de deslizamento devido às pilhas de lixo muito íngremes e riscos de incêndios.

5.1.1 Lixões nas Cidades

Um dos principais problemas encontrados nas cidades brasileiras é referente ao gerenciamento dos resíduos sólidos gerados principalmente nas áreas urbanas. Alguns municípios encontram dificuldades para administrar corretamente esses resíduos e acabam descartando de forma inadequada no meio ambiente. Em 2 de agosto de 2010 foi sancionada a Lei n° 12.305/10 que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos - PNRS a fim de diminuir os impactos ambientais causados pelo descarte inadequado do lixo urbano. Esta lei dispõe de ações que determinam o encerramento das atividades em áreas tecnicamente inadequadas, além de obrigar outras ações como: a substituição dos lixões por aterros sanitários, serviços de coleta seletiva, reciclagem, reuso, tratamento do lixo, do solo e das proibições, a fixação de habitações nessas áreas.

O prazo estipulado para o encerramento dos lixões nas cidades brasileiras foi no ano de 2014, porém os lixões ainda fazem parte da realidade do Brasil, um problema causado devido ao sistema de limpeza urbana mal administrada pelos gestores públicos.

Entre vários problemas causados pela deficiência na gestão pública, a localização geográfica dos antigos lixões também é algo que preocupa, pois alguns ocupavam áreas próximas aos centros urbanos.

Sabendo-se que o crescimento populacional e a expansão das cidades são processos irrefreáveis e irreversíveis, sendo assim, algumas cidades enfrentam grandes problemas socioespaciais, problemas que contribuem para o avanço e ocupação dessas áreas de lixão desativado.

As construções de moradias nesses locais são proibidas por lei. Essas proibições estão descritas na Lei n° 12.305/10 (Política Nacional de Resíduos Sólidos), art.48, inciso IV, onde diz que são proibidas fixações de habitação, sejam elas temporárias ou permanentes. Essa lei é uma alteração na Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, ocorrida no ano de 2010.

Através do cumprimento da lei mencionada, o déficit habitacional brasileiro tende a piorar, já que está proibido edificar sobre essas áreas e em suas proximidades, porém em algumas cidades é feito o uso desse solo para a construção de moradias autorizada pela prefeitura. Um dos problemas enfrentados pela população que constrói sobre esse solo, além dos riscos a saúde, são as patologias na estrutura das edificações, patologias que causam riscos para a população e prejuízo financeiro as mesmas. Esses problemas são decorrentes do recalque do solo devido à decomposição da matéria orgânica.

Com base nos métodos teóricos e empíricos diversas pesquisas e estudos são desenvolvidos para estimar recalques em áreas vulneráveis á construção.

5.2 ESTUDO DOS RECALQUES

Segundo Melo (2003) os recalques decorrentes da presença de lixo no interior do subsolo são complexos e dependem de diversos fatores, como o teor e fluxo de umidade e a composição dos resíduos. O recalque acontece quando ocorre

a diminuição dos vazios do solo ou decomposição de qualquer matéria orgânica presente nele.

De acordo com Sowers (1973), todas as áreas receptoras de lixo, seja ela lixão, aterro controlado ou aterros sanitários sofrem recalques que podem chegar até 30% de sua altura inicial.

Segundo Manassero e Bouazza (1996), a magnitude do recalque é afetada por vários fatores, destacando-se densidade e índices de vazios inicial; grau de compactação; composição; idade; teor da matéria orgânica; altura; nível do chorume; sistema de drenagem de líquidos e gases e fatores ambientais. A magnitude e a velocidade do recalque podem ser ligadas diretamente a idade, podendo assim afirmar que os antigos lixões sofrem um potencial de recalque inferior aos lixões mais recentes. Pode-se levar em consideração além da idade, a composição do lixão.

As principais propriedades mecânicas dos resíduos sólidos são a compressibilidade e a resistência ao cisalhamento. Em geral, estas propriedades são avaliadas utilizando os métodos convencionais desenvolvidos na mecânica dos solos (NASCIMENTO, 2007).

De acordo com Melo (2003), os recalques que ocorrem no lixo podem ser divididos em imediatos, primários e secundários. O recalque imediato ocorre pelo acomodamento do lixo devido de cada camada ou de equipamentos de compactação logo após o descarte em solo, na compressão primária o recalque ocorre devido ao peso próprio dos resíduos e a compressão secundária ocorre pela degradação biológica do lixo e ocorre por toda a vida do aterro se tornando a mais importante e a mais longa dos recalques.

Sowers (1973) é uma das principais literaturas utilizadas no estudo de compressibilidade dos resíduos sólidos.

Segundo Mariano e Jucá (2000), os resíduos dispostos em um aterro sofrem grandes recalques, com os quais seu volume diminui e sua capacidade de armazenamento aumenta, estando aí uma das principais causas de se quantificar os recalques.

De acordo com Sowers (1973), os mecanismos causadores de recalques em aterros sanitários seriam os seguintes: solicitação mecânica; erosão; alterações físico-químicas; biodegradabilidade; interações entre mecanismos; e dissipação de pressões neutras de líquidos e gases. O autor começou utilizando um modelo base

da mecânica dos sólidos para estimar a consolidação dos resíduos sólidos, como mostra a Figura 1.

Figura 1 Curva teórica de compressibilidade do RSU. Modificado de Grisolia & Napoleoni, 1996.

Fase I: Deformação inicial, grande redução na microporosidade pelo arranjo dos materiais deformáveis;

Fase II: Liquidação residual de elementos altamente deformáveis;

Fase III: Deformação lenta devido à deformação e decomposição da matéria orgânica;

Fase IV: Deformação concluída; Fase V: Deformação residual.

O modelo completo pode ser expresso pela Equação 1.

(

)

= Recalque, devido à compressão primária e secundária; = Altura inicial da camada de resíduos;

= Coeficiente de compressão inicial; = Tensão inicial;

= Acréscimo de tensão;

= Coeficiente de compressão secundária; = Tempo inicial da compressão secundária; = Tempo estimado do recalque.

De acordo com Lange et al (2002), os valores dos índices de compressão e para os resíduos sólidos municipais podem variar de acordo com de 0,163 a 0,205 e 0,015 a 0,350 respectivamente.

Para os lixões mais antigos o coeficiente de compressão inicial não pode ser estimado, pois o recalque imediato já ocorreu, no entanto o coeficiente de compressão secundária deve ser estimado através do ensaio de Teor de Sólidos Voláteis. Este ensaio é uma forma de acompanhar a degradação dos resíduos sólidos, submetendo-os a elevadas temperaturas, resultando em informações sobre o teor de sólidos, que é dado pela diferença de massa que ocorre durante o processo.

Baseado na literatura de (EGREJA FILHO, F. B., 1996) a queima total de resíduos sólidos frescos inicia aos 480°C e em aproximadamente 660°C pode-se garantir que todas as substâncias foram calcinadas.

Segundo Lange et al (2002) os valores estudados para temperaturas (440°C, 550°C e 640°C) e quantidade de resíduos (1,0; 5,0 e 10,0 g) podem ser encontrados em literaturas referentes ao ensaio de calcinação.

5.2.1 Patologias nas Edificações Devido ao Recalque

O surgimento de diversos tipos de patologias ocorre nas edificações justamente em função do assentamento do solo, causando rachaduras, fissuras, afundamento do piso e da fundação. As edificações firmadas em áreas de antigo lixão sofrem outros agravantes, além dos riscos ambientais e a saúde pública.

Nessas áreas o solo se comporta de forma mais crítica devido à decomposição da matéria orgânica e do acúmulo de gases e líquidos presentes no interior dos vazios.

Esse deslocamento do solo é presente em todas as edificações, porém, em alguns casos não provoca danos aparentes na estrutura. No processo de recalque é possível identificar as etapas das manifestações patológicas através da observação das aberturas das fissuras e sua localização na estrutura. Caso as causas do recalque não sejam sanadas essas patologias podem tomar dimensões maiores. Em outros casos se observa o afundamento do piso, funcionamento das portas e janelas comprometidas, janelas de vidro que se quebram, entre outros.

As diversas fissuras e rachaduras possibilitam a percolação da água e a lixiviação do hidróxido de ácido trazendo danos significativos para estrutura e por fim trazer o colapso total da estrutura.

Logo, é de grande importância o controle do recalque desde a sua identificação até a estabilização, para que as patologias não cheguem a casos extremos, conforme Figura 2.

Figura 2 - Surgimento de fissuras, rachaduras, trincas e afundamento do piso. Fonte: Acervo pessoal, 2016.

6 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

6.1 ENSAIO DE PENETRÔMETRO DINÂMICO LEVE (DPL)

Este ensaio é responsável por determinar o perfil do solo investigado e determinar os parâmetros de resistência e deformação do mesmo.

Segundo Pinto (2012) o ensaio consiste em verificar a resistência do solo por penetração utilizando tubo ou ponteira maciço ligado à haste que podem ser cravados no solo através da pressão de um macaco hidráulico (penetração estática) ou por sucessivos golpes de um peso de cravação (penetração dinâmica).

O aparelho utilizado neste ensaio é constituído de um cone de aço, com área de 10 cm², com ângulo de vértice igual a 60°, fixado em uma haste de aço, conforme mostra a Figura 3.

Figura 3 - Aparelho de Sondagem Manual. Fonte: Aoki ( 1973 apud TSUHA, 2003).

De acordo com Nilsson (2011), as características geométricas do equipamento e peso são especificadas em normas, entre outras a norma alemã DIN 4094 (Deutsche Industrienorm 4094).

Ainda segundo Nilsson (2011), para a execução do ensaio é necessário posicionar o aparelho corretamente em terreno nivelado e cravar o penetrômetro de forma contínua com velocidade de 15 a 30 golpes por minuto, anotando o número de golpes a cada 100 mm de penetração e registrando a medida do torque a cada 1 metro cravado. De acordo com o autor pode-se obter o perfil da resistência do solo entre as cotas ensaiadas e fazer a leitura do nível de água através do furo executado.

No procedimento de ensaio a plataforma e a haste são niveladas, o martelo é inserido na guia e encostado no coxim. O martelo é levantado e solto em queda livre por 50 cm, esse procedimento é repetido enquanto as hastes descem, até que a parte inferior do batente esteja a 10 cm da plataforma niveladora cilíndrica, (NILSSON, 2011).

Os resultados dos ensaios são interpretados pelas Equações 2.

Sendo;

= energia teoricamente transmitida ao cone; = massa do martelo, em Kg;

= aceleração da gravidade, em m/s²; = altura de queda do martelo, em metros. Ou,

Utiliza-se das Equações 3 e 4 para determinação de resistência de trabalho para penetrar no terreno.

Equação 3 Ou, Equação 4 Onde,

= valores de resistência de trabalho para penetração no terreno; = área da base da ponta, em m²;

= a penetração média, em metros por golpe. Resistência de Ponta é dada pela Equação 5.

(

)

Sendo:

= valores de resistência de ponta para o penetrômetro (números de golpes necessários para penetração determinado para o ensaio);

= massa do martelo, em Kg;

= massa total das hastes de prolongação, da cabeça de impacto e das barras guias até a cota considerada, em kg.

A grande vantagem apresentada por este método é o baixo custo operacional e dos equipamentos, já que são necessárias apenas duas pessoas na execução do ensaio e o equipamento pode ser facilmente produzido e transportado.

7 METODOLOGIA

7.1 ÁREA DE ESTUDO

A área em estudo está localizada em Lucas do Rio Verde - MT que dista da capital Cuiabá aproximadamente 340 km e seu acesso é dado principalmente pela rodovia BR 163.

O antigo lixão está localizado na parte sul de Lucas do Rio Verde, a área ocupada no ano 2000 era aproximadamente 30.000 m² e recebia diversos tipos de resíduos.

Figura 4 Lixão no ano 2000. Fonte: Google Earth, 2016.

A Figura 5 mostra a área de estudo no ano de 2000, ano no qual o lixão ainda não tinha sido desativado.

Figura 5 - Local de Estudo (2000). Fonte: Google Earth, 2016.

A Figura 6 ilustra a mesma área no ano de 2016, desta vez ocupada pelo loteamento.

Figura 6 - Local de Estudo (2016). Fonte: Google Earth, 2016.

7.2 INVESTIGAÇÃO E MONITORAMENTO DE CAMPO

Para esta pesquisa serão investigados pontos em todas as casas, a Figura 7 apresenta as marcações, totalizando 7 amostras.

Figura 7 - Pontos de Estudo. Fonte: Google Earth, 2016.

Os pontos possuem as seguintes localizações:

 P1 – Latitude 13°5’18,92’’S; Longitude 55°54’38,01’’ O  P2 – Latitude 13°5’20,24’’S; Longitude 55°54’39,5’’ O  P3 – Latitude 13°5’21,86’’S; Longitude 55°54’40,99’’ O  P4 – Latitude 13°5’23,34’’S; Longitude 55°54’42,59’’ O  P5 – Latitude 13°5’24,80’’S; Longitude 55°54’44,06’’ O  P6 – Latitude 13°5’26,24’’S; Longitude 55°54’45,62’’ O  P7 – Latitude 13°5’27,93’’S; Longitude 55°54’47,19’’ O

A partir da determinação dos pontos será utilizado o método de Penetrômetro Dinâmico Leve – DPL para elaboração do perfil do solo. As características do equipamento estão representadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Características do Aparelho.

Fonte: Pinto 2012

O DPL passará pelos pontos e o ensaio será realizado seguindo a literatura Pinto (2012), cuidando para obter melhor representatividade do perfil do terreno.

Junto à execução do ensaio de DPL serão recolhidas amostras de aproximadamente 100 gramas para quantificar a matéria orgânica presente no

subsolo a partir da estimativa do Teor de Sólidos Voláteis. O ensaio consiste em submeter uma quantidade de resíduos sólidos á elevadas temperaturas de no mínimo 480°, segundo Lange et al (2002). Também conhecido como ensaio de calcinação em mufla o valor do teor de sólidos voláteis é dado pela diferença de massa após o ensaio.

Logo após o término do ensaio de calcinação será utilizado a Equação 13 em função do teor de sólidos voláteis a correlação para calcular , com isso o recalque pode ser estimado para tempos futuros. Por motivo de insuficiência de dados iniciais do comportamento do solo a equação do recalque será reduzida. Essa redução se dá por motivos que o recalque imediato já ocorreu, impossibilitando o cálculo do recalque inicial ou imediato. A Equação 6 dispõe das alterações.

Onde,

– recalque;

– altura inicial da camada de lixo e aterro;

– coeficiente de recompressão secundária;

– tempo inicial;

– tempo final.

7.3 LEVANTAMENTO DAS PATOLOGIAS

Para o levantamento das patologias nas edificações serão escolhidas aleatoriamente através de planilha eletrônica 2 casas por quadra, sendo pelo menos duas casas em cada rua, conforme mostra a Figura 08.

Figura 8 - Escolha das residências Fonte: Acervo próprio (2016)

A análise das patologias será realizada através de verificação visual in loco, assim como a elaboração de um formulário contendo as seguintes informações:

 Ano da construção;

 Tipo de fundação utilizada;

 Frequência das aberturas das fissuras e rachaduras;  Espessura das fissuras e rachaduras;

8 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2016

JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN Revisão bibliográfica

Definição dos pontos em estudo

Definição das casas para análise de patologias Realização dos ensaios de DPL Realização dos ensaios de Teor de Sólido

Análise dos resultados Redação da monografia Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca

9 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

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