Verificação da Capacidade de Carga em Muro-Pet Tendo em
Vista a Aplicação em Obras de Engenharia
Guido Venceslau Barusco Almeida Junior
UniCEUB, Brasília, Brasil, [email protected]
Maruska Tatiana Nascimento da Silva
UniCEUB, Brasília, Brasil, [email protected]
RESUMO: O uso de materiais não convencionais na engenharia civil vem em crescente valorização,
devido principalmente a escassez dos recursos naturais. No entanto, faz-se necessário compreender
tecnicamente o comportamento desses materiais quando se encontram submetidos aos esforços
provenientes dos projetos de engenharia. A utilização de garrafas PET em muros de arrimo já está
sendo difundida no meio acadêmico, porém percebe-se que ainda existe muito desconhecimento
quanto ao comportamento destes materiais mediante a aplicação de cargas. Neste trabalho foram
realizados ensaios de laboratório de compressão simples nas garrafas preenchidas com RCD e ainda
verificado o comportamento destes agregados com vistas à obtenção da densidade e peso do arranjo
garrafas pets e RCD. Esta pesquisa também conta com a elaboração de um processo executivo para
obras desta natureza.
PALAVRAS-CHAVE: Muro-PET, Contenção de Solos, Não convencional, Sustentabilidade,
Reuso de Materiais.
1
INTRODUÇÃO
A escassez dos recursos naturais tem exigido de
todos os profissionais que utilizam estes
recursos, alternativas não convencionais menos
agressivas ao meio ambiente. Sabe-se que para
montar um muro de arrimo tipo gabião
necessita-se de bastante material de enchimento,
e de maneira convencional se utiliza pedra
rachão e outros resíduos, podendo inclusive ser
o próprio material de demolição de obra com
maior peso. Alternativas não convencionais
com garrafa PET ainda necessitam de muitos
estudos, mas percebe-se que são viáveis.
Principalmente se buscar-se compreender a
resistência destes materiais e o tempo que
necessitam para degradarem-se no meio
ambiente que é de mais de 100 anos. E ainda
estes resíduos são um dos principais
responsáveis pelas enchentes, pois jogadas nas
ruas de qualquer forma podem entupir bueiros e
galerias.
Em relação ao resíduo gerado pela
construção civil, dados nacionais apontam que a
quantidade de entulho da construção civil é
superior, em massa, ao lixo doméstico. Bidone
(2001) e Morais (2006) citados por Paschoalin
& Graudenz (2012) informam que a relação que
existe entre a geração de lixo e RCD é de, para
cada tonelada de lixo urbano recolhido são
geradas duas toneladas de resíduo de construção
e demolição (RCD).
Neste trabalho, buscou-se unir a alta
resistência mecânica e durabilidade das garrafas
PET, com uma solução comum em obras de
contenção de solo, os Gabiões. Estes podem ser
de variados tipos, como por exemplo, gabiões
do tipo caixa, gabiões do tipo colchão ou
gabiões do tipo saco. O gabião utilizado nesta
pesquisa foi do tipo caixa. O material granular
foi areia artificial obtida através da britagem de
RCD, e fornecido pelo Areal Bela Vista –
Brasília/DF. Os gabiões do tipo gaiola foram
doados pela Empresa Macafferri Ltda.
A metodologia de avaliação do desempenho
do citado gabião, foi feita por meio da
verificação do peso das garrafas preenchidas
com o RCD, pelo ensaio à compressão uniaxial
e pela avaliação do desempenho do gabião
montado.
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1
Meio ambiente e construção civil
O Brasil por muitos anos gira em torno da
preservação da Amazônia, interligando a
sustentabilidade aos níveis ambientais de
cuidados com a fauna e a flora, porém o
conceito não pode permanecer em uma única
vertente. A sociedade urbana necessita o
entendimento de que ações do dia a dia podem
fornecer bases econômicas sólidas e evitar a
destruição do meio ambiente. A utilização de
materiais reciclados é uma vertente importante
dentro da engenharia civil. Deve-se pensar na
destinação dos diversos resíduos gerados, de
maneira a utilizá-los dentro das obras de
engenharia como elemento estrutural ou de
suporte, dependendo das necessidades de
projeto.
As cidades de maior porte arcam seriamente
com essa demanda, pois já são amplamente
habitadas por moradias, comércios, indústrias
ou outros tipos de edificações e em casos
especiais, a exemplo de Nova York, parte-se
para dispor esse imenso volume de material
descartado em cidades vizinhas e essa atitude
encarece ainda mais a destinação do resíduo,
sem contar que o problema é repassado para o
receptor.
Para dirimir tais problemas o Governo em
parceria com a sociedade deve adotar políticas
mais sustentáveis de reutilização dos resíduos.
Esse papel já está sendo adotado pelas
Instituições de Ensino que despertaram, por
meio de pesquisas científicas, para os
problemas de caracterização apropriada das
diversas alternativas não convencionais.
Somente com essas informações a sociedade
aceitará a eficiência técnica das variadas
soluções até então desconhecidas por grande
parte dos profissionais que não despertaram
para tais tecnologias.
2.2
Estabilidade de taludes
Das (2011) define talude não restrito como
sendo "uma superfície de solo exposta,
formando um ângulo com o plano horizontal."
Cruden e Varnes (1996), citados por Das
(2011), classificaram as rupturas em taludes em
cinco
categorias
principais:
Queda,
tombamento,
escorregamentos
(ou
deslizamentos),
expansões
laterais
(ou
espalhamento) e escoamentos.
2.2.1 Contenção convencional
Os tipos mais comuns de estabilização de talude
são os gabiões. A empresa Maccaferri Ltda.
define gabiões como sendo os produtos de
malha hexagonal de dupla torção que são
fabricados com arames com revestimento
Galfan somente, ou com revestimento Galfan e
recobrimento adicional em material plástico
com espessura mínima de 0,40 mm(Figura 2.1),
dividindo-os ainda por tipo: caixa, colchão
Reno ou saco.
Figura 1. Detalhe, arame do gabião - Fonte: Maccaferri,
(2001).
Gabiões do tipo caixa (Figura 2) são
definidos como elementos estruturais em forma
de prisma retangular, subdivididos em celas por
diafragmas colocados a cada metro durante a
fabricação, os quais, além de reforçar a estrutura
facilitam a sua montagem e enchimento. As
arestas dos painéis de tela são reforçadas com
arames de maior diâmetro.
Os gabiões são o tipo mais comum de
estabilização de taludes, e obras de contenção
em geral, pois segundo a Empresa Maccaferri
LTDA,
apresentam:
flexibilidade,
permeabilidade, monoliticidade e durabilidade,
total integração ao meio ambiente, simples e
rápida execução, economia, e ainda uma
vertente social.
2.3
Figura 2. Gabião Caixa - Fonte: Maccaferri, (2001).
Vale
definir
e
justificar
algumas
características: a monoliticidade refere-se à
capacidade de reparo sem prejuízo ao resto do
conjunto; a integração ao meio ambiente devese ao fato de favorecer a rápida recuperação da
fauna e da flora; e devido à sua simples e rápida
execução, apresenta um aspecto social positivo,
onde a mão de obra não precisa de
especialização,
podendo-se
empregar
a
população local, ou mesmo realizar a obra em
mutirão.
2.2.2 Contenção não convencional
Santos (2005) verificou a possibilidade da
utilização de garrafa PET envasadas com solo
como estrutura de contenção em obras de
pequeno porte por meio da análise de dados dos
ensaios realizados.
Nesta análise, Santos (2005) observa que "a
estrutura está submetida à ação de seu peso
próprio, sobrecargas e empuxos de terra. A
avaliação é realizada de forma a verificar a sua
capacidade de resistir aos riscos potenciais de
uma ruptura por tombamento, deslizamento ou
por falta de capacidade de carga do solo de
fundação." Observa ainda que as tensões
suportadas pelo conjunto da estrutura podem
levar a esforços internos excessivos que atuam
diretamente nas junções das garrafas causando
movimentos na interface garrafa-garrafa.
Através destas observações criou-se para esta
pesquisa a metodologia com gaiolas do tipo
gabião tendo em vista eliminar o deslocamento
garrafa-garrafa. Outro procedimento adotado foi
amassar as garrafas, para não se ter mais os
constituintes uniformes e lisos.
Definições sobre polímeros
Santos (2005) informa que do ponto de vista de
reutilização a garrafa PET apresenta alta
resistência à tração, em média de 1000 kPa, e
elevada durabilidade, em torno de 450 anos,
estes fatores influenciam os centros de pesquisa
a desenvolverem estudos voltados para a sua
aplicação como material alternativo de
engenharia. No trabalho o autor ainda cita que a
aplicação destes elementos alternativos baseado
em critérios técnicos podem ser indicados com
segurança nos projetos de engenharia sem
grandes necessidades de mão de obra
especializada.
2.3
Resíduos de Construção e Demolição
O Resíduo da Construção Civil (RCD),
popularmente conhecido como entulho, é uma
importante parcela na poluição ambiental.
Muitas empresas têm buscado a reciclagem e o
reaproveitamento do mesmo para diversos fins,
especialmente para o reuso em obras de
engenharia civil, devido as suas excelentes
propriedades físicas advindas do material de
origem.
Existem
empresas
especializadas
na
reutilização do RCD, como exemplo o Areal
Bela Vista, situado em Sobradinho - DF, onde
primeiramente é feita uma triagem dos
materiais, tendo em vista seus destinos corretos.
A parte mineral dos resíduos (argamassas,
concretos, tijolos, etc.) é britada a fim de se
obter
materiais
finais
de
diferentes
granulometrias,
e
com
propriedades
semelhantes as das areias ou até mesmo das
britas. As outras partes dos resíduos, como
plástico, metais e madeiras são destinados a
diferentes empresas que fazem a reciclagem
destes.
De acordo com a resolução número 307 do
Conselho Nacional do Meio Ambiente
(Conama), os Resíduos da Construção Civil
(RCD), podem ser classificados em três classes
de acordo com seu uso/origem: Classe A, que
são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis
como agregados (subdivide-se em 3 classes
devido às origens do resíduo); Classe B, que são
os resíduos recicláveis para outras destinações,
tais como os plásticos, papel/papelão, metais,
vidros, madeiras e outros; Classe C que são os
resíduos para os quais não foram desenvolvidas
tecnologias ou aplicações economicamente
viáveis
que
permitam
a
sua
reciclagem/recuperação, tais como os produtos
oriundos do gesso; e por último a Classe D que
são os resíduos perigosos oriundos do processo
de construção, tais como: tintas, solventes,
óleos e outros, ou aqueles contaminados
oriundos de demolições, reformas e reparos de
clínicas radiológicas, instalações industriais e
outros.
3
MATERIAIS E MÉTODOS
3.1
Metodologia
Embasado em pesquisas anteriores e em
processos estatísticos de amostragem, realizouse ensaios em laboratório para qualificação dos
materiais utilizados na pesquisa, como por
exemplo a geração da curva que relaciona o
número de golpes deferidos em uma garrafa
preenchida com RCD, e o seu acréscimo de
massa.
A curva gerada fez-se necessária, pois
juntamente com o atrito, o peso é um fator
fundamental para a estabilização do talude
contido pelos gabiões.
Também em laboratório, tentou-se ensaiar o
arranjo garrafa/RCD, e calcular assim a
resistência à compressão, que consiste na forma
a qual os arranjos (gabiões com garrafa
PET/RCD) poderão ser solicitados.
3.2
Materiais e equipamentos
Foram utilizados os seguintes materiais: Garrafa
PET de 1,5 litros a 3 litros; Gabiões de 2x1x1
(medidas em metros, sendo: comprimento x
profundidade x altura) com malha de 5x7 (cm²),
que não permitem a passagem do material de
enchimento do gabião (as garrafas de PET);
Material granular proveniente da britagem de
RCD.
Quanto aos equipamentos utilizados foram
os seguintes: funil, pá, enxada, carrinho de mão,
caixote, máscaras específicas para trabalhos
com partículas finas, luvas, balança e prensa
para ensaio de compressão uniaxial.
3.3 Procedimentos
garrafas
de
enchimento
das
Baseado em alguns procedimentos iniciais para
uma melhor eficiência no enchimento das
garrafas
com
RCD elaborou-se uma
padronização para o processo, o qual se
apresenta:
1) Escolher um local arejado, pois o
processo envolve muito percolado fino em
suspensão, quando o RCD encontra-se seco.
Prover-se de Equipamentos de Proteção
Individual (EPIs): luvas, máscara e óculos;
2) O peneiramento do RCD é opcional. A
peneira não é especificada, porém os grãos
devem passar na boca da garrafa com eficiência;
3) Não é necessário umedecer o RCD para
inserção na garrafa, pois diferente dos ensaios
de compactação que se busca uma umidade
ótima, a curva realizada para este tipo de
compactação comprova a eficiência do material
seco, sem falar na dificuldade do manuseio;
4) O RCD a ser utilizado deve ser estocado
em abrigo, ou então coberto, de modo a evitar a
umidade de origem natural e a dispersão pela
ação do vento;
5) Amassar a garrafa, pois essa rugosidade
será responsável pelo atrito entre as garrafas.
Atentar para não danificar a boca da garrafa;
6) Encher a garrafa com o RCD através de
funil ou qualquer outra forma mais eficiente;
7) Para uma compactação inicial, golpear a
garrafa cheia, na vertical de uma altura de
aproximadamente 10+-2 cm por 10 vezes,
conforme Figura 3;
8) Completar a garrafa com RCD, golpear
novamente a garrafa da mesma altura citada no
item 7, por 4 vezes;
9) Encher novamente o espaço vazio,
tampar a garrafa e repetir o processo para todas.
Figura 3. Ensaio para definir o número de golpes
A Figura 4 apresenta todas as garrafas
utilizadas nesta pesquisa preenchidas pelo
RCD. Foram necessárias em torno de 700
garrafas e foram gastos em média 2
min./garrafa, totalizando em aproximadamente
24 horas de serviço. Naturalmente isto não
representa o tempo demandado, pois empenhouse um maior número de pessoas nesta etapa.
a série com uma aplicação de um certo número
de golpes nas garrafas e, por conseguinte suas
pesagens. Para a compactação é necessário
tampar as garrafas, evitando que material seja
projetado para fora, prejudicando o ensaio.
O procedimento de preenchimento, pesagem
e aplicação de golpes repetiu-se, variando
apenas o número de golpes. No começo não
houve golpes, no segundo ciclo houve 5 golpes,
no terceiro ciclo houve apenas 2 golpes. Para o
restante, o número de golpes deferidos foi a
diferença entre números consecutivos da serie
apresentada a seguir: 0, 5, 7, 9, 12, 15 golpes.
Percebeu-se que com menos de 5 golpes não
haveria um resultado satisfatório, e que a partir
de 15 golpes a variação de vazios seria muito
pequena.
3.5 Procedimentos para obter a resistência à
compressão das garrafas preenchidas com RCD
A prensa (Figura 5) do laboratório de solos do
UniCEUB tem capacidade máxima de 500KN,
e deslocamento máximo de 2,5cm na vertical.
Este ensaio não foi possível ser concluído, pois
se atentou apenas para a carga limite, e não para
o deslocamento. Ela atingiu cerca de 470KN na
garrafa, porém o deslocamento excedeu o
limite, o que danificou a prensa e impossibilitou
a geração de dados para estudo. Há a
possibilidade de a força de pico ser maior do
que 470KN, pois a garrafa não havia sido
rompida, aparentemente.
Figura 4. Aglomerado de garrafas preenchidas com RCD
3.4 Procedimentos para elaboração da curva
golpes x massa
Por questões estatísticas foram escolhidas 6
garrafas do mesmo modelo, sendo 3 para
ensaiar o RCD seco e 3 para o RCD molhado.
Neste ensaio as garrafas não foram amassadas.
As garrafas foram identificadas, e então
preenchidas com o RCD, tomando-se cuidado
para evitar qualquer compactação inicial, pois
esta primeira pesagem refere-se à quantidade
zero para o número de golpes.
A partir do primeiro preenchimento das
garrafas, pesou-se cada uma, e então se iniciou
Figura 5. Ensaio de compressão Uniaxial
3.6
Estimativa do número de garrafas
Para estimar o peso do conjunto e adquirir as
garrafas, estimou-se a quantidade de garrafas.
Com o auxílio do Programa AutoCAD, e com
as dimensões de uma garrafa PET de 2L, que é
apresentada em maior quantidade nos pontos de
coleta de materiais recicláveis, foi possível
estimar
o
número de garrafas
em
aproximadamente 700 por gabião do tipo
utilizado, de 2m³ em volume.
Figura 7. Gabião sendo enchido em forma de mutirão.
4
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS
RESULTADOS
4.1 Processo de montagem do gabião em
campo experimental do UniCEUB Asa Norte.
Foi confeccionado o gabarito de sustentação do
gabião do tipo caixa, e na sequência ocorreu o
preenchimento da estrutura com as garrafas
PET/RCD em sistema de mutirão, conforme
Figuras 6, 7 e 8.
Este procedimento de montagem do gabião
contou com uma equipe de 15 pessoas,
aproximadamente, e levou cerca de 1 hora. É
recomendado um número mínimo de 2 pessoas
tendo em vista proporcionar a sustentação do
gabião e posteriormente a colocação das
garrafas preenchidas com solo.
Figura 8. Gabião finalizado.
4.2
Curva golpes x massa
As Tabelas 1 e 2 apresentam os dados coletados
do procedimento 3.4 apresentado na
metodologia. As siglas ao início das linhas
fazem referência ao estado do RCD, seco ou
molhado.
Tabela 1. Massa (g) x Número de golpes
Massa (g) e número de golpes
Sigla
0
5
7
9
12
1 S 2757,8 3167,9 3268,2 3321,4 3362,5
2 S 2932,8 3264,8 3343,8 3377,1 3408,4
3 S 3085,8 3347,2 3411,6 3443,0 3466,3
1 M 2423,4 2967,8 3206,3 3352,3 3436,9
2 M 2209,9 2833,9 3125,5 3255,9 3350,4
3 M 2174,5 2826,0 3062,6 3205,3 3286,4
15
3386,1
3432,5
3486,1
3512,9
3414,8
3367,5
Tabela 2. Massa média por grupo (g) x Número de golpes
Figura 6. Montagem do gabião
Condição
Seco
Molhado
Massa média (g) e número de golpes
0
5
7
9
12
15
2925,5
3260 3341,2 3380,5 3412,4 3434,9
2269,3 2875,9 3131,5 3271,2 3357,9 3431,7
Com as médias das massas foi possível gerar
um gráfico (Gráfico 1) de dispersão,
relacionando o número de golpes e a massa
média das garrafas.
Gráfico 1. Massa média por grupo (g) x Número de
golpes
próximo estão de seu limite, e, portanto mais
difícil colocar uma maior porcentagem, o que
mostra que a linha seca tem uma massa maior
inicial, visto no Gráfico 1. No Gráfico 2
apresentado, o resultado esperado era encontrar
um ponto aonde o resultado tendesse a zero.
Para o material seco esse ponto acontece por
volta de 10 golpes, onde a linha que segue
aproxima-se cada vez mais de 0%. Para o
material molhado, que tem comportamento
diferente, percebe-se um ganho de massa mais
sutil e lento, chegando em 15 golpes sem se
estabilizar.
4.3 Resistência à compressão das garrafas
preenchidas com RCD
Pelo gráfico 1 é possível notar que a massa
tende a ser constante ao final dos gráficos e que
as garrafas preenchidas com RCD seco ganham
massa mais facilmente do que as preenchidas
com RCD molhado, sendo esta uma das
justificativas para a metodologia de enchimento
das garrafas utilizar o material seco.
Para o um melhor entendimento dos dados
apresentados no gráfico 1, formatou-se mais
uma tabela, e o seu respectivo gráfico (Gráfico
2), apresentando o acréscimo de massa entre o
número de golpes e o seu anterior, conforme a
Tabela 3.
Tabela 3. Acréscimo de massa e número de golpes
Gráfico 2. Número de golpes x acréscimo de massa
A prensa disponível para este trabalho foi um
fator limitador para esse ensaio, e não foi
possível obter resultados apropriados, conforme
justificado no item 3.5.
4.4
Com uma quantidade média de 700 garrafas,
conforme o item 3.5, e uma massa média para 9
golpes (utilizou-se 10 golpes no procedimento,
porém arredonda-se para baixo), de 3380,5 g
para material seco e 3271,2 g para material
molhado, foi possível estimar a massa do
conjunto conforme a Tabela 5.
Primeiro foi feita a média entre a massa do
material seco e o material molhado para 9
golpes, conforme a Tabela 5.
Tabela 5. Cálculo da Massa final do conjunto
Massa média com 9 golpes (g)
Unds. Seca
Molhada Média Total
700 3380,5
3271,2 3325,85 2328095
Total em (Kg):
2328,095
5
A linha que se refere ao material seco
apresenta um ganho de massa em porcentagem
mais baixo do que a outra linha, pois conforme
as garrafas apresentam maior massa, mais
Estimativa de massa do GabPET
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A execução de todo o processo pode até ser dito
trabalhoso, porém uma vez que para métodos
até então convencionais de execução de gabiões
com rocha não se acompanha: a extração do
material nobre do seu local de origem, seu
processamento, transporte, distribuição e
comercialização, logo todos os conceitos que
envolvem uma solução como a apresentada
neste trabalho devem ser consideradas
principalmente no que diz respeito ao conceito
de sustentabilidade.
Além de a alternativa estudada contribuir
para o entendimento de uma solução
sustentável, não convencional, na qual agrega
diversos valores os quais cita-se:1) técnicos, no
qual conseguiu-se atrito e peso para o gabião
montado; 2) econômico, no qual a utilização do
RCD e das garrafas de PET podem ser
adquiridas em processos de descarte, sendo
assim um material de enchimento mais
econômico do que a rocha utilizada nas
soluções convencionais; 3) ecologicamente
viável, pois retira-se do meio ambiente as
garrafas de PET descartadas no meio ambiente e
o RCD gerado em grande escala na construção
civil. Cabe salientar o processo executivo como
sendo produtivo e eficiente visto que pode ser
em formato de mutirão, realizado por
cooperativas ou associações de moradores.
Baseado no pressuposto conclui-se que este
trabalho muito contribui com uma solução
sustentável e inovadora. E ainda, eleva a
necessidade dos profissionais buscarem
entender o comportamento dos materiais não
convencionais de maneira que possam com
eficiência
poderem
indicar
soluções
sustentáveis de projetos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, Fátima e Guido, à
minha namorada Rebecca, aos meus irmãos,
Ana e Phellipe, à Deus, à Prof. Maruska, ao
UniCEUB, à Maccaferri e todos que
contribuíram para esta pesquisa.
REFERÊNCIAS
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construção civil. Volume 5. São Paulo: Blucher.
CREtatec Tecnologia, Resíduos de Construção e
Demolição. Disponível em: <http://www.cretatec.
com.br/index.php?Itemid=78&catid=29:wikiresiduos&id=56:residuos-de-construcao-edemolicao&option=com_content&view=article>.
Acesso em: 01 abr. 2013.
DAS, Braja M. (2011) Fundamentos de engenharia
geotécnica. 7 ed. São Paulo: Cengage Learning.
DERMAJAROVICK, J. (1995) Da política habitacional
de tratamento do lixo a política de gestão de resíduo
sólido as novas prioridades. Revista de administração
de empresa. São Paulo. Volume 35.
MACCAFERRI.
Disponível
em:
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6714>. Acesso em: 01 abr. 2013.
PASCHOALIN FILHO, J. A., GRAUDENZ, G.S. (2012)
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Revista de gestão social e ambiental – RGSA, São
Paulo, v.6, n.1, p. 127-142, jan./abril.
SANTOS, Deilton Braga dos (2005). Fundamentos de
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Universidade Federal de Ouro Preto, Minas Gerais.