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Cristian Chacn Quispe

Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resduo slido urbano sob carregamento esttico

Dissertao de Mestrado

Dissertao apresentada como requisito parcial para obteno do grau de Mestre pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Tcnico Cientfico da PUC-Rio.

Orientadora: Michle Dal To Casagrande

Rio de Janeiro Maro de 2013

DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 1112019/CA

Cristian Chacn Quispe

Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resduo slido urbano sob carregamento esttico

Dissertao apresentada como requisito parcial para obteno do grau de Mestre pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Tcnico Cientfico da PUC-Rio. Aprovada pela Comisso Examinadora abaixo assinada.

Prof. Michle Dal To Casagrande Orientador

Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Prof. Celso Romanel Departamento de Engenharia Civil - PUC-Rio

Prof. Karla Salvagni Heineck Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Prof. Maria Esther Soares Marques Instituto Militar de Engenharia

Prof. Jos Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro

Tcnico Cientfico PUC-Rio

Rio de Janeiro, 22 de Maro de 2013

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Todos os direitos reservados. proibida a reproduo total

ou parcial do trabalho sem autorizao da universidade, do

autor e da orientadora.

Cristian Chacn Quispe

Graduou-se em Engenharia Civil pela Universidade

Nacional de Engenharia do Per (LimaPeru) em 2009.

Trabalhou em projetos e obras geotcnicas no Peru no

perodo 20072010. Ingressou no mestrado na Pontifcia

Universidade Catlica do Rio de Janeiro em 2011,

desenvolvendo Dissertao na linha de pesquisa de

Geotecnia Experimental aplicada a solos reforados.

Ficha Catalogrfica

Quispe, Cristian Chacn Comportamento de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resduo slido urbano sob carregamento esttico / Cristian Chacn Quispe ; orientadora Michle Dal To Casagrande 2013. 150 f. il. (color.) ; 30 cm

Dissertao (mestrado) Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2013.

Inclui bibliografia

1. Engenharia civil Teses. 2. Cinzas de resduo slido

urbano. 3. Estabilizao de solos. 4. Cinza volante. 5. Cinza de fundo. 6. Ensaios triaxiais. I. Casagrande, Michle Dal Ta I. Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. III. Ttulo.

CDD: 624

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Dedico esta Dissertao ao meu pai

Daro L. Chacn Iporre que est no cu,

minha me Marcelina M. Quispe Loayza

e meu irmo Edwin F. Ccente Quispe .

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Agradecimentos

A Deus, por ser sempre meu guia em tudo o que eu fao.

Ao meu pai, Dario L. Chacn Iporre, que agora est no cu, mas sempre acreditou

em mim, em minha capacidade e confiou em mim, sendo seu ltimo filho, para

cumprir a promessa de ter ingressado a melhor universidade do Per, a UNI, e

agora acabar um passo mais e ser um futuro mestre numa das melhores

universidades do Brasil, PUC-Rio.

A minha me, Marcelina M. Quispe Loayza, por ser o melhor exemplo que eu

tenho na vida, exemplo de esforo e perseverana para conseguir qualquer

objetivo proposto.

A meu irmo, Edwin Fernando Ccente Quispe, por ser mais que um irmo, um

exemplo de vida e com que vou ficar agradecido a minha vida toda.

A minha namorada, Leydi Del Rocio Silva Callpa, pela compreenso, carinho e

amor em todo momento.

A Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro PUC-Rio, e ao Programa

de Ps-Graduao em Engenharia Civil, pela oportunidade de estudar nesta

prestigiosa instituio.

A minha orientadora, Professora Michle Dal To Casagrande, com quem sempre

me senti vontade. Obrigado por ter me aceitado como seu orientado, foi a

melhor escolha que eu fiz no ano passado depois de no poder trabalhar com o

professor Sayo por seu problema de sade. Obrigado por me ajudar em todo

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momento desta pesquisa e por ser mais que uma orientadora, ser uma amiga com

quem espero contar a vida toda.

A meus amigos do Peru Jhon, Hans, Diego, Joao, Marco, Abraham, Luis, Hugo,

Alfonso por suas mensagens de apoio e me cumprimentar com muito afeto cada

vez que voltei para Peru nestes dois anos.

A todos meus amigos da PUC-Rio, comeando por meus amigos da sala 607D,

Frank, Nilthson, Phillip, Julio, Fredy, Juliana, Rafael e aos meus amigos da Ps-

graduao Alexander, Elvis, Luis Fernando, Eliot Jorge, Gary, Lidia, Manuella,

Ingrid, Alena, Joo e mais pelos momentos de conversa e amizade que vai ficar

para a vida toda.

Aos professores da Engenharia Civil da PUC-Rio pelas aulas ditadas e os

conhecimentos transmitidos durante estes dois anos de mestrado.

A Usina Verde S.A. na pessoa do Eng. Jorge Pesce, pelo fornecimento das cinzas

utilizadas neste estudo.

A pessoal de Iniciao Cientfica, Phillipe, Tatiana, Paula e Marina, pela ajuda e

realizao de parte dos ensaios de caracterizao desta dissertao.

A Monica Moncada pela ajuda, auxlio e disposio fornecida no Laboratrio de

Geotecnia e Meio Ambiente. Aos tcnicos do laboratrio Amaury, meu grande

amigo, e Josu pelo apoio para realizar os ensaios.

A CAPES pela oportunidade e financiamento desta pesquisa.

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Resumo

Quispe, Cristian Chacn; Casagrande, Michle Dal To. Comportamento

de um solo argiloso estabilizado com cinzas de resduo slido urbano

sob carregamento esttico. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. Dissertao de

Mestrado. Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade

Catlica do Rio de Janeiro.

A gesto dos Resduos Slidos Urbanos (RSU) e seu consequente

reaproveitamento ou no um problema existente no Brasil e no mundo. No

Brasil, a produo de energia mediante incinerao de RSU ainda est na sua

etapa inicial, como por exemplo, com a implantao da Usina Verde no campus

da UFRJ, com a consequente produo de subprodutos, como as cinzas volante e

de fundo. Este estudo apresenta o comportamento de um solo coluvionar argiloso

estabilizado com cinzas de RSU sob carregamento esttico, tendo como principal

objetivo avaliar a influncia destas cinzas misturadas com o solo para possveis

aplicaes em obras geotcnicas. Para isso foram realizados ensaios de

caracterizao fsica, qumica e mecnica, como ensaios de compactao Proctor

Normal e ensaios triaxiais consolidados isotropicamente drenados (CID), para o

solo puro e misturas solo-cinza. Foram avaliadas as influncias do teor de cinzas

(20%, 30% e 40% de cinza volante e de cinza de fundo), bem como do tempo de

cura (30 e 60 dias). Os resultados mostram que todas as misturas solo-cinza

apresentam melhores parmetros de resistncia, em comparao do solo puro,

onde as misturas solo-cinza volante apresentaram melhores resultados quando

comparadas s misturas solo-cinza de fundo. A variao de teor de cinza

adicionado ao solo, sem cura, mostra que para maiores teores de cinza volante a

coeso diminui e ocorre o contrrio com a cinza de fundo. Com relao ao tempo

de cura, na maioria dos casos houve melhora do comportamento das misturas

solo-cinza em comparao ao obtido sem cura. O teor de cinza (volante ou de

fundo), tempo de cura e a tenso de confinamento influenciam na deformao

volumtrica das misturas solo-cinza, apresentando menores deformaes

volumtricas para maiores teores de cinza e maiores tempos de cura. As misturas

com 40% de cinza volante e 30% de cinza de fundo apresentaram as melhores

caractersticas de resistncia e poderiam ser utilizadas como estabilizante no solo

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estudado, cumprindo exigncias geotcnicas e ambientais, alm de rebaixar os

custos de obra e dar um destino mais nobre para as cinzas de RSU.

Palavras-chave

Cinzas de resduo slido urbano; estabilizao de solos; cinza volante;

cinza de fundo; ensaios triaxiais.

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Abstract

Quispe, Cristian Chacn; Casagrande, Michle Dal To (Advisor).

Behavior of clayey soil stabilized with municipal solid waste ashes

under static load. Rio de Janeiro, 2013. 150 p. MSc. Dissertation

Departamento de Engenharia Civil, Pontifcia Universidade Catlica do Rio

de Janeiro.

Management of Municipal Solid Waste (MSW) and its subsequent reuse or

not is an existing problem in Brazil and the world. In Brazil, the production of

energy through incineration of MSW is still in its initial stage, for example, with

the implementation of Usina Verde on campus at UFRJ, with the consequent

production of byproducts, such as fly and bottom ashes. This study presents the

behavior of a colluvial clayey soil stabilized with ashes from MSW under static

load, with the main objective to evaluate the influence of these ashes mixed with

the soil for possible