21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
III-122 – RECALQUE SUPERFICIAL E PROFUNDO MEDIDOS EM UM
ATERRO DE RSU
Ana Ghislane Henriques Pereira(1)
Engenheira Civil pela Universidade Federal da Paraíba, CAMPUS II. Mestrado em
Geotecnia pela mesma universidade e Doutorado pela Universidade de Oviedo-Espanha.
Luis Sopeña Mañas
Doutor Engenheiro de Caminos, Canales y Puertos pela Universidade Politécnica de
Madri. Professor de Geotecnia y Cimientos da UPM, Chefe de Área do Laboratório de
Geotecnia do CEDEX.
FOTO
NÃO
DISPONIVEL
Endereço(1): Rua Benjamim Batista, 197/503 - Jardim Botânico -Rio de Janeiro - RJ - CEP: 22461-120 - Brasil Tel: (21) 527-1349 - e-mail: [email protected]
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados de recalques obtidos através de uma campanha de monitoramento
realizada no aterro sanitário de Valdemingómez. Esta campanha tinha a finalidade de avaliar os recalques
provocados por ensaios de carga e os recalques ocasionados pela decomposição dos constituintes orgânicos
dos resíduos sólidos. Consistia da instalação de marcos referenciais e um micrômetro deslizante. Os
primeiros proporcionavam valores de recalques superficiais enquanto que o segundo, valores de recalques em
profundidade. O ensaio de carga foi realizado mediante a construção de um aterro experimental que tinha as
seguintes dimensões: 4 m de altura, 20 m de largura e 40 m de comprimento. O aterro de Valdemingómez
atendia a região metropolitana de Madri e as cidades de Rivas y Arganda del Rey; estas comunidades
geravam aproximadamente 3000t diárias de resíduos. A área concedida para a realização deste trabalho tinha
aproximadamente 2 Ha e uma altura media de resíduos de 33m. Nesta zona, os resíduos começaram a ser
lançados em abril de 1994 e o término foi em abril de 1998, de forma que tratava-se de resíduos frescos.
PALAVRAS-CHAVE: Lixo, Resíduos Sólidos Urbanos, Aterro Sanitário, Recalques, Compressibilidade.
INTRODUÇÃO
O aterro sanitário de Valdemingómez está situado a cerca de 20 Km de distancia do centro urbano da cidade
de Madri, capital da Espanha, estende-se sobre uma área de 100Ha, sendo considerado atualmente um dos
maiores aterros sanitários da Europa. O tempo de funcionamento é de 20 anos; as atividades de recepção de
resíduos foram encerradas no ano de 2000.
Este aterro atendia a região metropolitana de Madri e as cidades de Rivas y Arganda del Rey; estas
comunidades geravam aproximadamente 3000 t diárias de resíduos.. O aterro de Valdemingómez encontra-se
situado sobre materiais de baixa permeabilidade, como argilas e gessos; não tinha sistema de drenagem de
lixiviados, não sofreu nenhum processo de compactação. Os resíduos eram lançados em camadas de 2 m de
altura e cobertas com camadas de 30 cm de solo.
O presente trabalho apresenta resultados de uma campanha de monitoramento que tinha a finalidade de
avaliar os recalques provocados por ensaios de carga e os recalques ocasionados pela decomposição dos
constituintes orgânicos dos resíduos sólidos. Esta campanha consistia da instalação de marcos referenciais e
um micrômetro deslizante. Os primeiros proporcionavam valores de recalques superficiais enquanto que o
segundo, valores de recalques em profundidade. O ensaio de carga foi realizado mediante a construção de
um aterro experimental.
DESCRIÇAO DA ÁREA
A área concedida para a realização deste trabalho tinha aproximadamente 2 Ha. Esta área foi preenchida
durante um período de 4 anos. Em parte desta zona, durante um certo período, os resíduos foram lançados
em forma de blocos prensados, para posteriormente seguir de forma normal. Todo os estudos de
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investigação, com exceção dos ensaios geofísicos, foram realizados na zona onde os resíduos foram lançados
de forma normal, ou seja não prensados.
COMPOSIÇAO DOS RESIDUOS
Os resíduos consistiam basicamente em papel e plástico. Embora predominasse este tipo de material também
encontrou-se uma grande variedade de outros materiais em pequenas quantidades como, latas, arames,
algodão, borracha, vidros, raízes, pregos, matéria orgânica e pneus.
HISTÓRICO DAS MEDIDAS
A fase inicial deste trabalho iniciou-se em junho de 1998, quando a área foi coberta com uma camada de solo
de 0,80m de espessura e delimitada com um cordão de terra de 0,80m de altura e, posteriormente realizados
os ensaios de reconhecimento do material. Traçados os perfis da zona escolheu-se, para desenvolver este
trabalho um lugar cuja altura de resíduos era de 33m.
A primeira leitura foi efetuada no dia 07 de julho de 1998 (esta leitura correspondia a leitura zero). Depois de
tomar a referida leitura, começou-se a construção do aterro experimental, este foi construído em quatro dias.
As leituras significativas dos recalques medidos com os equipamentos iniciaram-se no dia 15 de julho de
1998, ou seja aproximadamente 6 dias depois da construção do aterro experimental. No primeiro mês,
efetuaram-se medidas a cada 10 dias; os demais meses, em intervalos de 30 e 60 dias. O período total de
medidas foi de 19 meses.
Na zona escolhida do aterro sanitário, os resíduos começaram a ser lançados em abril de 1994 e o término foi
em abril de 1998. De forma que se tratavam de resíduos frescos. É natural pensar que durante e depois da
operação de lançamento de resíduos houve compressão, no entanto como este terreno não havia sido
submetido a uma carga tão alta considerou se como leitura zero a leitura efetuada depois da construção do
aterro experimental.
Assim, no caso dos marcos referenciais que estavam situados próximos a carga calcularam-se os recalques
imediatos e primários. Já para o micrômetro deslizante situado a 15 m da carga, considerou-se o tempo zero
correspondente ao término de lançamento dos resíduos ou seja em abril de 1998. Para este caso calcula-se
unicamente os recalques secundários devidos a peso próprio e decomposição da matéria orgânica, pois
considera-se que os recalques imediatos e primários já tinham ocorridos durante a etapa de operação do
aterro
METODOLOGIA
Posteriormente a realização da campanha de reconhecimento da área escolhida do aterro de Valdemingómez
iniciou-se a campanha de monitoramento da referida área, que consistia na instalação dos seguintes
equipamentos:
•
•
•
•
18 marcos de referenciais
1 ponto fixo para poder dar cotas absolutas as distintas referencias topográficas
1 micrômetro deslizante
Construção do aterro experimental
Depois de instalar os referidos equipamentos, iniciou-se a construção do aterro experimental que consistia na
terceira fase da campanha de ensaios idealizada para a realização deste trabalho. O aterro experimental foi
construído em camadas de terra, espalhadas por uma motoniveladora sem aplicar nenhum processo de
compactação. As dimensões do aterro eram de 4 m de altura, 20 m de largura e 40 m de comprimento e
supunha um incremento de carga de 64 kN/m2.
Os marcos referenciais foram situados em ambos lados do aterro experimental, sendo 9 no lado sul e nove no
lado norte. Estes, tinham a finalidade de investigar os movimentos verticais provocados pelo referido aterro,
enquanto que o micrômetro deslizante tinha o objetivo de medir os recalques em profundidade, ocasionados
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por fenômenos de creep e decomposição da matéria orgânica presente na massa de resíduos. O micrômetro
estava situado a 15 m do pé do aterro experimental, em um ponto onde não havia influencia do processo de
carga.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
MARCOS DE REFERENCIA
Os gráficos das figuras 2 e 3 mostram os valores de recalques com relação ao tempo, observados através dos
marcos referenciais.
P-1
P-6
P-2
P-7
P-3
P-8
P-4
P-9
P-5
0
Recalques (mm)
-200
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600
0
100
200
300
400
500
600
700
Tempo ( dias)
Figura 1 – Movimentos verticais – Lado Norte
P-10
P-15
P-11
P-16
P-12
P-17
P-13
P-18
P-14
0
Recalques (mm)
-200
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600
0
100
200
300
400
500
600
700
Tempo ( días)
Figura 2 – Movimentos verticais – Lado Sul
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Uma primeira observação é que no lado sul os recalques são maiores do que os recalques no lado norte; este
fato pode estar relacionado com a grande heterogeneidade do material que em determinadas zonas,
relativamente próximas, podem apresentar distintas deformações. Os marcos 1,2 e 3 (lado Norte) e 10,11 e
12 (lado Sul) próximos ao aterro experimental, sofrem maiores recalques que os marcos mais distantes, o que
evidencia a influencia da carga nos referidos marcos, como é muito bem conhecido.
O recalque inicial seis dias após a colocação da carga nos pontos 1, 2 e 3 (lado Norte) e 10, 11 e 12 (lado Sul)
foi de 9,20 cm em media. Enquanto que os pontos 7, 8 e 9 (lado Norte) e 16, 17 e 18 (lado Sul), mas distantes
da carga, foi de 4,12 cm em média.
De igual forma que os recalques imediatos, os recalques por compressão primária são dependentes do
incremento de tensão. Este processo segundo Sowers (1973), produz-se em um tempo relativamente maior
que o recalque imediato, em um espaço de um a dois meses, depois da aplicação de carga. A transição da
compressão primária para a compressão secundária observa-se nos gráficos de velocidades de recalques.
Através destas curvas pode-se determinar o tempo em que ocorreu esta transição e obviamente determinar o
valor da compressão primária.
O gráfico da figura 3 mostra a variação de velocidade media de recalque com relação ao tempo nos marcos
onde se registraram os maiores movimentos verticais (1,2,3,10,11 e12).
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Velocidad media (mm/día)
10
8
6
4
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Tiempo (días)
Figura 3 – Variação de velocidade media de recalque com relação ao tempo
Como se pode observar, a transição da compressão primária para a secundária produziu-se em um espaço de
90 a 100 dias e não entre 30 e 60 dias como foi sugerido por Sowers (1973). Esta tendência está confirmada
por autores como Sulgis et al (1995), Bjamgard & Edgers (1992) e Fasset et al (1994).
Considerando este tempo (leitura 07/10/98), os recalques ocorridos por compressão primaria, nos pontos
próximos a carga, foram de 36,5 cm de média. Nos pontos mais distantes, a media de recalques foi de 26,3
cm. Considerando a altura media do aterro sanitário de 33m, estes valores correspondem respectivamente a
uma deformação de 1,10 % e 0,80 % da altura do aterro.
Ainda no gráfico da figura 3 observa-se que a velocidade media de recalque foi em media de 11,42 mm/dia,
enquanto que na etapa final a velocidade media de recalque foi de 2,18 mm/dia. A diminuição de velocidade
com relação ao tempo esta comentada na literatura técnica e a grande maioria dos autores estão de acordo
com esta tendência, (Sowers, 1973; Frantzis, 1991; Konig & Jessberg, 1994 e Carvalho,1999).
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MICRÔMETRO DESLIZANTE
O gráfico da figura 4 apresenta os valores de recalques diferenciais com relação a profundidade, como se
comentou anteriormente estes recalques se referem a recalques secundários.
É interessante observar que os recalques sofridos em cada camada de um metro são muito variáveis; existem
camadas que sofrem maiores recalques e outras menores recalques, ou seja a compressão não é linear com a
profundidade. No entanto existe uma certa coerência com os resultados: as camadas que apresentam maiores
ou menores recalques nas distintas datas são as mesmas em todo o período de medidas.
Recalque (mm)
0
10
20
Profundidade (m)
0
30
40
50
60
15/07/98
2
27/07/98
4
08/09/98
6
11/08/98
07/10/98
30/10/98
8
27/11/98
10
03/03/99
12
20/01/99
26/05/99
12/07/99
14
25/08/99
16
02/12/99
18
24/09/99
10/02/00
20
Figura 4 – Recalques diferenciais obtidos com o micrômetro
Com relação a este aspecto pode-se comentar que entre as camadas de lixo existe camadas de solo que
naturalmente deformam-se menos que os resíduos; outra observação é que os constituintes do lixo são
bastantes heterogêneos e entre eles tem alguns que se deformam mais que outros.
Outro aspecto que pode justificar a oscilação dos valores de recalques nas distintas camadas de lixo é a
relação destes recalques com os valores de umidade. Como foi apresentado em Pereira & Sopeña (2000), os
valores de umidade do aterro de Valdemingómez foram medidos em profundidade, o que possibilitou
relacionar as deformações obtidas com o micrômetro e os respectivos valores de umidade. Por exemplo,
através do gráfico da figura 4 observa-se que na profundidade de 2 a 3 m existe um considerável aumento de
recalque e neste intervalo ( mais precisamente a 2,50 m) a umidade era de 42,9%. O valor de umidade mais
baixo foi de 13,3% a 11,50 m de profundidade, na camada de 10 a 12 m houve uma diminuição dos valores
de recalques.
Outro valor significativo de umidade foi registrado a 16,5 m de profundidade; na referida profundidade a
umidade era de quase 70%, a deformação na profundidade de 16 m a 17m foi consideravelmente maior de
que na profundidade de 15 m onde a umidade era significativamente mais baixa, 25%. Estas relações são
indicativas de que a umidade é um fator de grande influência nos valores individuais de recalques.
No gráfico da figura 5 mostra-se os valores de recalques acumulados com relação a profundidade em todo o
período de medidas.
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Como pode-se observar, o recalque secundário acumulado no período final de medidas foi de 600mm. Este
valor é bastante significativo, no entanto tendo em conta as condições em que encontra-se o aterro e a própria
composição do lixo, é natural encontrar um valor de tal ordem de magnitude.
Recalques Acumulados (mm)
0
100
200
300
0
2
Profundidade (m)
4
6
8
10
12
400
500
600
15/07/98
27/07/98
11/08/98
08/09/98
07/10/98
30/10/98
27/11/98
20/01/99
03/03/99
26/05/99
12/07/99
25/08/99
24/09/99
02/12/99
10/02/00
14
16
18
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Figura 5 – Recalques acumulados
ANÁLISE GLOBAL
Na tabela 1 apresentam-se os valores de recalques imediatos, primários e secundários obtidos com os marcos
referenciais e micrômetro deslizante.
Tabela 1: Valores de Recalques
RECALQUES
MARCOS DE REFERENCIA1 (mm)
MICRÔMETRO2 (mm)
Imediato
67
Primário
314
Secundário
860
600
1. media de recalques entre os marcos próximos e distantes da carga
2. 2 - recalque acumulado a 18 m de profundidade
O recalque medido com o micrômetro foi bastante significativo, já que refere-se a recalques secundários
provocados por processos de creep e processos de degradação dos constituintes orgânicos dos resíduos. É
interessante evidenciar que mediu-se os recalque até a aproximadamente a metade da espessura de resíduos e
mesmo assim os valores obtidos aproximam-se bastante aos valores de recalque secundário obtidos com os
marcos referenciais.
CONCLUSÕES
O presente trabalho mostra um estudo da compressibilidade dos materiais existentes no aterro de
Valdemingómez. Trata-se pois, de um material altamente deformável, formado basicamente de papel e
plástico. Esta deformabilidade pode ser ocasionada por aplicação de uma sobrecarga ou por processos de
decomposição da matéria orgânica presente na massa de resíduos.
Com respeito aos resultados obtidos com os marcos referenciais observa-se que a influência da carregamento
é muito localizada e que a grande heterogeneidade do material proporciona distintos valores de recalques em
zonas relativamente próximas. Através da curva de recalque-tempo observa-se que existe duas componentes:
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a primeira em que a velocidade de recalque é grande e a segunda que tende a alcançar um valor constante.
Estas duas componentes são características dos processos de compressão primária, relacionados com
incrementos de carga, e de compressão secundária, relacionados com degradação e decomposição dos
resíduos. Pode-se dizer que os primeiros são independentes do tempo, enquanto os segundos variam
temporariamente a medida que se produz a decomposição dos RSU e estão, relacionados com a geração de
gases e lixiviados que escapam ou são extraídos do aterro favorecendo sua consolidação e redução de volume.
A transição da compressão primária para a compressão secundária se completa em um tempo
aproximadamente de 100 dias; este tempo é superior ao tempo sugerido por Sowers (1973), no entanto esta
de acordo com autores mais recentes como Stulgis et al (1995), Bjarngard &Edgers, (1992) e Fasset et al
(1994).
Do micrômetro cabe deduzir a existência de camadas de distintas deformabilidades ao longo da profundidade
observada. As oscilações de deformações manteve-se durante todo o período de medidas e estão relacionadas
com as variações do perfil de umidade e das camadas de cobertura de solo intercalada entre os resíduos. O
recalque acumulado registrado com o micrômetro aproxima-se bastante do recalque secundário medido com
os marcos referenciais. Os valores significativos de recalques secundários estão associados as condições em
que encontra-se o aterro, ausência de compactação e de sistema drenagem e, também a própria composição e
idade do lixo.
Outra observação é que os recalques secundários, no tempo durante o qual foram efetuadas as medições
descritas neste trabalho, não se estabilizaram e seguem aumentando sem alcançar um valor assintótico e que
estes recalques representam a maior proporção de deformação com relação ao recalque total ocorrido na
zona.
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