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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

MAINARA DOS SANTOS DA SILVA

TAINARA MAY MEURER

AVALIAÇÃO DE MISTURAS SOLO-RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL PARA

APLICAÇÃO EM FUNDAÇÕES

Palhoça

2017

MAINARA DOS SANTOS DA SILVA

TAINARA MAY MEURER

AVALIAÇÃO DE MISTURAS SOLO-RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL PARA

APLICAÇÃO EM FUNDAÇÕES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Engenharia Civil da Universidade

do Sul de Santa Catarina como requisito

parcial à obtenção do título de Engenheiro

Civil.

Orientador: Prof. Cesar Schmidt Godoi, Msc.

Palhoça

2017

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus, por ter me dado sabedoria para seguir a diante.

A minha mãe Marisa, pelas palavras de conforto nos momentos em que pensei em

desistir e por todo amor dedicado.

Ao meu namorado Leonardo, que sempre esteve ao meu lado me dando carinho,

incentivo e por toda paciência durante todo este percurso.

A minha dupla Tainara, amizade que construí nestes cinco anos e que levarei para

o resto da vida. Pelas risadas e lágrimas que derramamos até chegar aqui, amiga enfim

conseguimos.

Ao nosso orientador Cesar Godoi, que foi uma das peças principais para a

conclusão deste trabalho, com muita dedicação, incentivo e por ter acreditado que seriamos

capazes. Professor a você o meu muito obrigado.

Agradeço a laboratorista Franciely, por toda explicação e ajuda durante a

realização dos ensaios.

Aos amigos que contribuíram com os momentos de distração e que sempre me

incentivaram e torceram por mim.

Mainara dos Santos da Silva

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus, pelo dom da vida, por ter colocado em meu caminho pessoas

tão maravilhosas.

Aos meus pais Amélia e Joãozinho que não mediram esforços para a realização

desse sonho, pelo incentivo constante, por acreditarem em mim e não deixarem faltar amor.

A minha irmã Talita por diversas vezes me acompanhar nos estudos, preparar

lanches e recados carinhosos, por todas as noites ao longo desses 5 anos me esperar para

conversar antes de dormir.

A minha companheira de faculdade, trabalho de conclusão de curso e amiga para

vida Mainara. Obrigada por todos os momentos de cumplicidade que vivemos juntas ao longo

desses 5 anos.

Ao professor Cesar Godoi por aceitar nos orientar compartilhando sua sabedoria e

sempre acreditar e nos mostrar o nosso potencial.

A laboratorista Franciely por toda orientação, companheirismo e paciência em

dias de ensaio.

Aos meus amigos, que sentiram minha ausência e sempre me incentivaram.

Tainara May Meurer

“O único passo entre o sonho e a realidade é a atitude.” (Rubem Alves).

RESUMO

O trabalho apresenta a incorporação de resíduos provenientes da construção civil em misturas

com solo, para utilizar como melhoramento de fundações. A reutilização de RCC gera

resultados positivos ambientalmente e economicamente, diminuindo a geração de resíduos,

pois os resíduos ainda são gerados. O intuito do estudo é devido à elevada geração de resíduos

no setor, se baseando na análise de dados obtidos com a realização de ensaios em laboratório.

Foram realizados ensaios de análise granulométrica, determinação da massa específica real

dos grãos, limite de liquidez, limite de plasticidade, compactação, CBR, expansão e

cisalhamento direto, incorporando diferentes porcentagens de resíduo. Com a análise foi

verificado as alterações provocadas em cada mistura, com as respectivas porcentagens de

resíduos. Os resultados obtidos através dos ensaios mostraram que é viável a utilização de

misturas solo-resíduos da construção civil para aplicação em fundações superficiais como

melhoramento da resistência do solo, desde que seja avaliada a mistura adequada para cada

tipo de solo/resíduo, contribuindo com a redução de custos e quantidade de resíduos gerados

sem aproveitamento.

Palavras-chave: Resíduos da construção civil. Ensaios de laboratório. Misturas solo-resíduos.

Fundações.

ABSTRACT

The work presents the incorporation of waste from the civil construction in mixtures with soil,

to be used as foundation improvement. The reuse of RCC generates positive results

environmentally and economically, reducing the generation of waste, because the waste is still

generated. The purpose of the study is due to the high generation of waste in the industry,

based on the analysis of data obtained with laboratory tests. Grain size analyses,

determination of actual grain specific mass, liquidity limit, plasticity limit, compaction, CBR,

expansion and direct shear, incorporating different residue percentages were performed. With

the analysis the changes caused in each mixture were verified, with the respective percentages

of residues. The results obtained through the tests showed that it is feasible to use soil-waste

mixtures from the construction industry for application to surface foundations as soil

resistance improvement, provided that the appropriate mix for each type of soil / residue is

evaluated, contributing to the reduction of costs and quantity of waste generated without use.

Key words: Construction waste. Laboratory tests. Soil-waste mixtures. Foundations.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1- Resíduo gerado na passagem dos eletrodutos nas paredes ....................................... 17

Figura 2 - Exemplo dos principais tipos de blocos ................................................................... 21

Figura 3 - Classificação dos principais tipos de sapatas ........................................................... 22

Figura 4 - Fundação radier em corte ......................................................................................... 22

Figura 5 - Tipos de estacas ....................................................................................................... 23

Figura 6 - Tubulão a céu aberto ................................................................................................ 24

Figura 7 - Tubulão ar comprimido ........................................................................................... 24

Figura 8 - Estimativa do N médio ............................................................................................ 26

Figura 9 - Estimativa do valor médio da resistência de ponta (qc) .......................................... 27

Figura 10 - Superfície de ruptura .............................................................................................. 29

Figura 11- Carga excêntrica, área efetiva ................................................................................. 33

Figura 12 – Prensa conforme NBR 9895.................................................................................. 38

Figura 13 - Fluxograma das etapas da pesquisa ....................................................................... 40

Figura 14 – Área de estudos (Palhoça/SC) ............................................................................... 41

Figura 15 - Local de coleta do solo .......................................................................................... 41

Figura 16 - Início da escavação ................................................................................................ 41

Figura 17 - Amostra coletada ................................................................................................... 41

Figura 18 - Presença de matéria orgânica na parte superficial ................................................. 42

Figura 19 – Britador da Brooks ................................................................................................ 42

Figura 20 - Pilhas de RCC com granulometria diferentes ........................................................ 43

Figura 21 – Componentes identificados após a britagem do RCC ........................................... 44

Figura 22 - Secagem da amostra naturalmente ......................................................................... 45

Figura 23 - Destorroamento do solo ......................................................................................... 45

Figura 24 - Solo destorroado .................................................................................................... 45

Figura 25 - Material separado para o ensaio............................................................................. 46

Figura 26 - Material retido na peneira #10 ............................................................................... 46

Figura 27 - Montagem das peneiras ......................................................................................... 47

Figura 28 - Material com defloculante ..................................................................................... 48

Figura 29 - Dispersor elétrico ................................................................................................... 48

Figura 30 - Ensaio de sedimentação em andamento................................................................. 48

Figura 31 - Amostra imersa na água ......................................................................................... 49

Figura 32 - Bomba de sucção ................................................................................................... 49

Figura 33 - Bolhas de ar sendo retiradas .................................................................................. 49

Figura 34 - Homogeneização da amostra ................................................................................. 50

Figura 35 - Realização da ranhura ............................................................................................ 50

Figura 36 - Moldagem da amostra ............................................................................................ 50

Figura 37 - Fragmentos da amostra .......................................................................................... 50

Figura 38 - Compactação em andamento ................................................................................. 51

Figura 39 - Amostra sendo extraída ......................................................................................... 52

Figura 40 - Divisão da amostra................................................................................................. 52

Figura 41 - Compactação com soquete de 5 kg ........................................................................ 53

Figura 42 - Cilindro pronto ....................................................................................................... 53

Figura 43 - Cilindro imerso em água ........................................................................................ 53

Figura 44 - Amostra pronta para ser ensaiada .......................................................................... 54

Figura 45 - Cravação do molde ................................................................................................ 54

Figura 46 - Molde pronto para o ensaio ................................................................................... 54

Figura 47 - Início de aplicação da tensão ................................................................................. 55

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Fatores de capacidade de carga .............................................................................. 30

Gráfico 2- Fator de capacidade de carga .................................................................................. 32

Gráfico 3 - Curva granulométrica ............................................................................................. 35

Gráfico 4 - Curva de compactação ........................................................................................... 37

Gráfico 5 - Envoltória de Mohr Coulomb ................................................................................ 39

Gráfico 6 - Curva granulométrica do solo natural e misturas solo-resíduos ............................ 56

Gráfico 7 - Curva de compactação após ensaio ........................................................................ 59

Gráfico 8 - Curvas de CBR....................................................................................................... 60

Gráfico 9 - CBR versus porcentagem de solo .......................................................................... 60

Gráfico 10 - Tensão cisalhante versus tensão normal .............................................................. 61

Gráfico 11 - Tensão de ruptura versus porcentagem do solo por Terzaghi .............................. 63

Gráfico 12 - Tensão admissível versus porcentagem do solo por Terzaghi ............................. 63

Gráfico 13 - Tensão de ruptura versus solo por Skempton ...................................................... 64

Gráfico 14 - Tensão admissível versus solo por Skempton ...................................................... 65

Gráfico 15 - Tensão de ruptura versus solo por Brinch Hansen ............................................... 66

Gráfico 16 - Tensão admissível versus solo por Brinch Hansen .............................................. 67

Gráfico 17 - Comparativo das tensões admissíveis das misturas por diferentes métodos ....... 70

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Tensões Básicas segundo NBR 6122/2010 ............................................................. 25

Tabela 2 - Fatores de segurança e coeficientes de minoração para solicitações de compressão

.................................................................................................................................................. 28

Tabela 3 - Fatores de forma de Terzaghi-Peck ......................................................................... 31

Tabela 4 - Fatores de capacidade de carga ............................................................................... 34

Tabela 5 - Porcentagem passante da curva granulométrica ...................................................... 57

Tabela 6 - Parâmetros de granulometria dos solos ensaiados .................................................. 57

Tabela 7 - Massa específica dos grãos do solo obtida nos ensaios........................................... 58

Tabela 8 - Valores de expansão das amostras .......................................................................... 59

Tabela 9 - Valores utilizados para obtenção da tensão de ruptura e tensão admissível por

Terzaghi .................................................................................................................................... 62


Skempton .................................................................................................................................. 64


Brinch Hansen .......................................................................................................................... 66

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

ASTM - American Society for Testing and Materials

CBR - California Bearing Ratio

cm - Centímetro

cm³ - centímetro cúbico

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente

D10 - Diâmetro efetivo

D30 - Diâmetro correspondente a 30 % passante

D60 - Diâmetro correspondente a 60 % passante

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

kg - Quilograma

kN - Kilonewton

kPa - Kilopascal

LEC - Laboratório de Engenharia Civil

m - Metro

min - Minuto

mm - Milimetro

MPa - Megapascal

N - Newton

NBR - Norma Brasileira Regulamentadora

PNSB - Pesquisa Nacional de Saneamento Básico

RCC – Resíduo da Construção Civil

SPT - Standard Penetration Test

t - Tonelada

UNISUL - Universidade do Sul de Santa Catarina

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 16

1.1 PROBLEMA DE PESQUISA ......................................................................................... 16

1.2 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................ 17

1.3 OBJETIVOS .................................................................................................................... 17

1.3.1 Objetivo geral .............................................................................................................. 18

1.3.2 Objetivos específicos ................................................................................................... 18

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................ 19

2.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL ....................................................................... 19

2.1.1 Classificação dos resíduos da construção civil .......................................................... 20

2.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES ............................................................................................... 20

2.2.1 Fundação superficial ou direta................................................................................... 21

2.2.2 Fundação profunda ..................................................................................................... 23

2.3 MÉTODOS PARA DETERMINAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL DE

FUNDAÇÕES DIRETAS ........................................................................................................ 24

2.3.1 Métodos Empíricos / Semi-Empíricos ....................................................................... 25

2.3.1.1 Método Terzaghi Peck ................................................................................................ 25

2.3.1.2 Ensaio Penetração Estática do Cone ........................................................................... 26

2.3.2 Métodos Teóricos......................................................................................................... 27

2.3.2.1 Método Terzaghi ........................................................................................................ 28

2.3.2.2 Método Skempton ...................................................................................................... 31

2.3.2.3 Método Meyerhof ....................................................................................................... 32

2.3.2.4 Método Brinch Hansen ............................................................................................... 33

2.4 ENSAIOS DE LABORATÓRIO ..................................................................................... 35

2.4.1 Ensaio de análise granulométrica .............................................................................. 35

2.4.2 Ensaio de determinação da massa específica real dos grãos ................................... 36

2.4.3 Ensaio de limite de liquidez e limite de plasticidade ................................................ 36

2.4.4 Ensaio de compactação ............................................................................................... 36

2.4.5 Ensaio de California Bearing Ratio (CBR) ............................................................... 37

2.4.6 Ensaio de cisalhamento direto .................................................................................... 38

3 METODOLOGIA ............................................................................................................. 40

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS ........................................................................................... 40

3.1.1 Amostra de solo ........................................................................................................... 40

3.1.2 Amostra de resíduos de construção civil (RCC) ....................................................... 42

3.1.3 Misturas de solo-resíduos ........................................................................................... 44

3.2 REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS ..................................................................................... 44

3.2.1 Preparação da amostra ............................................................................................... 44

3.2.2 Análise granulométrica ............................................................................................... 45

3.2.2.1 Peneiramento grosso ................................................................................................... 46

3.2.2.2 Peneiramento fino ....................................................................................................... 47

3.2.2.3 Sedimentação .............................................................................................................. 47

3.2.3 Densidade real dos grãos ............................................................................................ 48

3.2.4 Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade ............................................................. 49

3.2.5 Compactação................................................................................................................ 51

3.2.6 Expansão e CBR .......................................................................................................... 52

3.2.6.1 Expansão ..................................................................................................................... 52

3.2.6.2 CBR ............................................................................................................................ 53

3.2.7 Cisalhamento direto .................................................................................................... 54

4 RESULTADOS ................................................................................................................. 56

4.1 RESULTADOS DA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA ................................................ 56

4.2 RESULTADOS DA DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS ... 57

4.3 RESULTADOS DO LIMITE DE LIQUIDEZ E LIMITE DE PLASTICIDADE .......... 58

4.4 RESULTADOS DA COMPACTAÇÃO ......................................................................... 58

4.5 RESULTADOS DA EXPANSÃO E CBR ...................................................................... 59

4.6 RESULTADOS DO CISALHAMENTO DIRETO ......................................................... 61

4.7 RESULTADOS DA AVALIAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL DE UMA

FUNDAÇÃO POR DIFERENTES MÉTODOS ...................................................................... 61

4.7.1 Resultados do método de Terzaghi ............................................................................ 62

4.7.2 Resultados do método de Skempton .......................................................................... 64

4.7.3 Resultados do método de Brinch Hansen .................................................................. 65

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 68

6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .......................................................... 71

REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 72

APÊNDICES ........................................................................................................................... 75

APÊNDICE A - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo) 76

APÊNDICE B - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

5% de RCC) ............................................................................................................................ 77

APÊNDICE C - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

10% de RCC) .......................................................................................................................... 78

APÊNDICE D - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

15% de RCC) .......................................................................................................................... 79

APÊNDICE E – Planilha ensaio de compactação (solo) ..................................................... 80

APÊNDICE F – Planilha ensaio de compactação (solo + 5% de RCC) ............................ 81

APÊNDICE G – Planilha ensaio de compactação (solo + 10% de RCC) .......................... 82

APÊNDICE H – Planilha ensaio de compactação (solo + 15% de RCC) .......................... 83

APÊNDICE I – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo)................................................. 84

APÊNDICE J – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 5% de RCC) ....................... 85

APÊNDICE K – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 10% de RCC) .................... 86

APÊNDICE L – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 15% de RCC) .................... 87

APÊNDICE M – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo) ......................................... 88

APÊNDICE N – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 5% de RCC) ................. 89

APÊNDICE O – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 10% de RCC) .............. 90

APÊNDICE P – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 15% de RCC) ............... 91

16

1 INTRODUÇÃO

Os resíduos gerados pela construção civil são em grande volume, o que acaba

gerando preocupações quanto a sua destinação e ao esgotamento das fontes não renováveis. É

de conhecimento que a maneira mais eficaz de se evitar o esgotamento e a degradação do

meio ambiente é investindo na prevenção e métodos de reaproveitamento dos resíduos.

“Desde o início da década de 1990, o setor da construção civil empenha-se em

desenvolver mecanismos para minimizar os impactos ambientais, por meio de posturas

proativas, com estudos mais sistemáticos e resultados mensuráveis, como reciclagem de

resíduos [...]” (OLIVEIRA, 2002 apud CUNHA, 2007, p. 8).

Segundo Santos Junior (2015), uma das formas de reaproveitar os resíduos é

transformá-los em agregados, com o intuito de gerar um novo material ao mercado,

contribuindo economicamente para reduzir custos na construção, além de impactar

positivamente sobre o ponto de vista ambiental.

O agregado obtido da reciclagem dos resíduos de construção pode ter diferentes

granulometrias e aplicações, tendo em vista a contribuição para o melhoramento de algumas

propriedades físicas ou mecânicas do solo. Assim, neste trabalho iremos abordar a mistura de

solo-resíduo, avaliando as propriedades do agregado como melhoramento do solo para

aplicação em fundações.

1.1 PROBLEMA DE PESQUISA

O setor da construção civil é um dos maiores consumidores de recursos naturais e

consequentemente o maior gerador de resíduos sólidos. A problemática se dá em virtude de

que os recursos, uma vez esgotados, não podem ser recuperados e também ao grande volume

de resíduo que é gerado e por fim descartado em local impróprio.

Segundo dados divulgados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

(IBGE), 50,8% dos munícipios brasileiros possuem a destinação dos resíduos sólidos em

lixões a céu aberto, conforme relatado por meio da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico

(PNSB, 2008). Apesar da melhoria nos últimos 20 anos, o setor requer soluções devido à

destinação ainda ser inadequada.

A Figura 1 retrata a quantidade de resíduo gerado durante a execução dos cortes

de parede para a passagem de eletrodutos, sendo uma das atividades do montante da obra. Em

apenas um cômodo foi gerada grande quantidade de materiais que podem ser reutilizados.

17

Com o exemplo mencionado, é possível compreender o porquê de o setor da construção ser

considerado o maior gerador de resíduos.

Figura 1- Resíduo gerado na passagem dos

eletrodutos nas paredes

Fonte: Das autoras, 2017.

A Brooks Ambiental, empresa em que foram coletados os resíduos, possui um

constante processo de idealizar soluções de reutilização para cada tipo de resíduo que é

coletado, realizando simultaneamente o gerenciamento dos resíduos.

1.2 JUSTIFICATIVA

O reaproveitamento de resíduos da construção civil (RCC) geralmente é destinado

a aterros sem fins de engenharia ou descartado em locais inapropriados, sem o devido

tratamento ambiental.

Desta forma a reutilização de RCC pode gerar resultados positivos

ambientalmente e economicamente para a sociedade e para as empresas do setor, com a

implementação do uso de misturas solo-resíduos contribuindo para baratear custos e suas

propriedades físicas ou mecânicas para melhoramento do solo.

1.3 OBJETIVOS

Os objetivos são apresentados em seções distintas como objetivo geral e objetivos

específicos.

18

1.3.1 Objetivo geral

O objetivo geral deste trabalho consiste em avaliar misturas de solo com resíduos

da construção civil, para possibilitar a aplicação em fundações como forma de tratamento

(reforço) de fundação direta.

1.3.2 Objetivos específicos

a) Identificar informações e pesquisas de autores com trabalhos similares ao

desenvolvido;

b) Investigar ensaios de caracterização de misturas de solo com resíduos da

construção civil;

c) Investigar ensaios de resistência das misturas solo-resíduo, California Bearing

Ratio (CBR) e cisalhamento direto;

d) Analisar a tensão admissível para uma fundação hipotética, típica de

residências unifamiliar de um pavimento;

e) Avaliar a possível aplicação prática para fundações diretas.

19

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A revisão bibliográfica apresenta embasamentos a respeito dos conceitos que

serão abordados no decorrer do trabalho, assim como a descrição dos ensaios que serão

utilizados.

2.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Os resíduos provenientes da construção civil vêm causando grande preocupação

em relação aos impactos gerados ao meio ambiente e, consequentemente, a saúde da

população. A geração de resíduos é acumulativa desde os insumos até posteriormente as

etapas construtivas da obra, assim, cada vez mais as construtoras estão tendo que se adequar

as novas exigências do mercado.

Segundo a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (2002, p. 805) nº

307/02:

Art. 2º: I - 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;

[...]

Para Rocha e Cheriaf (2003, p. 73) a partir do momento que as empresas tomam

conhecimento da importância ambiental que os resíduos de construção representam, acabam

tornando-se conscientes mediante a necessidade de desenvolver destinação adequada. O

aproveitamento dos resíduos resulta na reutilização desses materiais como uma solução de

amenizar os impactos gerados, assim como a contribuição na preservação de recursos

naturais.

Os RCC são quase que inevitáveis dentro do setor, podem ser gerados a partir de

erros de projeto, execução, ou mesmo durante o transporte até a armazenagem dos materiais.

“A deposição de resíduos da construção civil está se tornando cada vez mais inviável devido o

aumento nos custos de eliminação desses resíduos e o aumento com as preocupações

ambientais.” (QUEIROZ; MELO, 2010, p. 3).

O gerenciamento desses materiais envolvem agentes que se encarregam de

responsabilidades como o manejo, destinação e o controle do cumprimento das determinações

20

normativas, desde os processos dentro do canteiro de obras até as operações nos aterros. Cabe

ao poder público orientar e fiscalizar os agentes para que os resíduos de construção civil

sejam tratados de forma adequada para não acarretar em problemas à saúde pública e ao meio

ambiente.

2.1.1 Classificação dos resíduos da construção civil

A destinação adequada dos resíduos se torna mais eficiente a partir da

classificação de cada material. Os RCC são classificados a partir da resolução nº 307/2002 do

Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) e são divididos em quatro classes:

a) classe A: são considerados os materiais que podem ser utilizados como

agregados (cerâmica, tijolo, azulejo, bloco, telha, argamassa, concreto e

solos);

b) classe B: os resíduos são destinados para diversos fins além da reutilização na

obra (papelão, plásticos, metais, vidros, madeiras e gesso);

c) classe C: são classificados os materiais que não possuem técnicas de

reciclagem e não são perigosos;

d) classe D: os resíduos desta classe são considerados perigosos e prejudiciais à

saúde e ao meio ambiente (tintas, solventes, impermeabilizantes, ferramentas).

O resíduo utilizado nesta pesquisa se enquadra na classe A, pois os materiais que

constituem a amostra podem ser aproveitados como agregados.

2.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES

A fundação pode ser descrita como o elemento responsável pela transmissão de

esforços para o solo. No âmbito da construção civil nos deparamos com uma diversidade de

tipos de fundações, desse modo há uma classificação que as divide em dois grupos:

superficiais e profundas. O que as difere é a forma em que se dá a transmissão de tensões e o

formato construtivo.

21

2.2.1 Fundação superficial ou direta

A fundação superficial ou direta pode ser definida de acordo com NBR 6122/

2010:

Elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões

distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao

terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.

(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2010, p.2).

Velloso e Lopes (2012) descrevem como os principais tipos de fundações

superficiais:

a) blocos: elemento de apoio de concreto maciço, onde o concreto resiste aos

esforços de tração dispensando o uso de armaduras de aço. O bloco

caracteriza-se pela sua grande altura, conforme demonstrado na Figura 2,

sendo fundamental para que o bloco trabalhe a compressão;

Figura 2 - Exemplo dos principais tipos de

blocos

Fonte: Teixeira e Godoy (2012, p.227).

b) sapatas: elemento de apoio de concreto armado, onde o aço resiste às tensões

de tração. A sapata caracteriza-se pela economia e pouca altura se comparada

ao bloco. As sapatas podem ser construídas de diversas formas (quadrada,

redonda, retangular), segundo Figura 3, variando de acordo com a necessidade

22

de projeto. São classificadas como: sapata isolada, corrida, associada e de

divisa;

Figura 3 - Classificação dos principais tipos

de sapatas

Fonte: Teixeira e Godoy (2012, p.228).

c) radier: o elemento de apoio de concreto armado recebe toda a carga da

edificação e distribui ao solo, abrange todos ou parte dos pilares da estrutura,

conforme apresentado na Figura 4. Para a execução do radier é necessário

grande volume de concreto e aço, para economia é possível emprego de

concreto de protensão.

Figura 4 - Fundação radier em corte

Fonte: Souza (2016).

23

2.2.2 Fundação profunda

A fundação profunda é definida de acordo com NBR 6122/2010:

Elemento de fundação que transmite a carga pela base (resistência de ponta) ou por

sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas,

devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua

menor dimensão em planta, e no mínimo 3,0 m. Neste tipo de fundação incluem-se

as estacas e os tubulões. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS

TÉCNICAS, 2010, p.3).

Velloso e Lopes (2012) descrevem como os principais tipos de fundações

profundas:

a) estaca: elemento de fundação submetido a um carregamento vertical destaca-

se pelo grande comprimento. Executado com auxílio de equipamentos e

ferramentas de grande porte. Os tipos de estacas variam de acordo com a sua

matéria prima e sua forma de execução. O tipo de estaca deve ser escolhido de

acordo com a necessidade do projeto e tipo de solo. Os diferentes tipos de

estacas são apresentados na Figura 5.

Figura 5 - Tipos de estacas

Fonte: Elaboração das autoras, 2017.

24

b) tubulão: elemento com formato cilíndrico, sua execução necessita da descida

de um operário para realizar o alargamento da base e retirada de material, pois

nesse tipo de fundação o esforço ocorre principalmente pela ponta. Pode ser a

céu aberto no caso em que não há encontro com o lençol freático, conforme

demonstrado na Figura 6, realizando uma escavação para abrir um poço de

modo que não ocorra desmoronamento, ou, pode ser por ar comprimido caso

haja encontro com lençol freático, conforme Figura 7, há necessidade de

comprimir o ar com a utilização de equipamentos.

Figura 6 - Tubulão a céu aberto

Fonte: Tubulões... (2012).

Figura 7 - Tubulão ar comprimido

Fonte: Fogaça (2012).

c) caixão: elemento com formato prismático onde a superfície é concretada e a

base é instalada por escavação interna.

2.3 MÉTODOS PARA DETERMINAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL DE

FUNDAÇÕES DIRETAS

A tensão admissível é o valor máximo de tensão que o solo pode suportar

respeitando os limites de recalque ou deformação impostos pela NBR 6122/2010. A norma

descreve que a tensão admissível pode ser estimada de acordo com diferentes métodos:

empíricos, semi-empíricos, teóricos. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS

TÉCNICAS, 2010).

25

2.3.1 Métodos Empíricos / Semi-Empíricos

O método empírico é baseado em tabelas recomendadas por norma, para fins de

orientação. A capacidade de carga é obtida com base nas descrições do terreno e nas tabelas

de tensões básicas disponibilizadas pela NBR 6122/2010 da Associação Brasileira de Normas

Técnicas (ABNT).

A Tabela 1 apresenta os valores de tensões básicas para diversos tipos de solos,

deve-se levar em conta que os valores básicos são validos para sapatas de 2m de largura

apoiadas a 1 m de profundidade.

A NBR 6122/2010 da ABNT é considerada conservadora, pois cobre toda a

variação de solo existente do país. Logo, os valores mais adequados podem ser obtidos

através de investigações de campo.

Tabela 1 - Tensões Básicas segundo NBR 6122/2010

Classe Descrição Valores (MPa)

1 Rocha sã, maciça, sem laminações ou sinal de decomposição 3,0

2 Rochas laminadas, com pequenas fissuras, estratificadas 1,5

3 Rochas alteradas ou em decomposição Ver nota (c)

4 Solos granulares concrecionados, conglomerados 1,0

5 Solos pedregulhosos compactos a muito compactos 0,6

6 Solos pedregulhosos fofos 0,3

7 Areias muito compactas 0,5

8 Areias compactas 0,4

9 Areias medianamente compactas 0,2

10 Argilas duras 0,3

11 Argilas rijas 0,2

12 Argilas médias 0,1

13 Siltes duros (muito compactos) 0,3

14 Siltes rijos (compactos) 0,2

15 Siltes médios (medianamente compactos) 0,1 Notas:

a) Para a descrição dos diferentes tipos de solo, deve-se seguir as definições da NBR 6502.

b) No caso de calcário ou qualquer outra rocha cárstica, devem ser feitos estudos especiais.

c) Para rochas alteradas, ou em decomposição, tem que se levar em conta a natureza da rocha de atriz e o grau de

decomposição ou alteração.

Fonte: Teixeira e Godoy (2012, p. 239).

2.3.1.1 Método Terzaghi Peck

Terzaghi e Peck (1948) criaram um método para estimar a tensão admissível

( ) com base nos valores do ensaio de sondagem (Standard Penetration Test) do solo.

Válido para qualquer solo natural no intervalo de 5 ≤ N ≤ 20:

26

(1)

Onde:

N = valores de SPT.

O valor de N é o valor médio representativo da camada de apoio estimado dentro

da profundidade do bulbo de tensões da sapata, conforme pode ser visto na Figura 8:

Figura 8 - Estimativa do N médio


2.3.1.2 Ensaio Penetração Estática do Cone

A tensão admissível para sapatas pode ser estimada com base no ensaio de

penetração de cone, sendo obtida a resistência de ponta (qc), conforme segue na Figura 9:

27

Figura 9 - Estimativa do valor médio da resistência de ponta (qc)


Para obter a tensão admissível ( ), a expressão muda de acordo com cada

tipo de solo:

a) sapatas apoiadas sobre argilas:

(2)

b) sapatas apoiadas sobre areias:

(3)

2.3.2 Métodos Teóricos

Consiste na aplicação de métodos analíticos, considerando a natureza do projeto.

Devem ser analisados alguns fatores como: características geomecânicas do solo e subsolo,

nível do lençol freático, dimensões e profundidade dos elementos de fundação.

A tensão admissível ( ) é obtida através de uma equação, aplicando a tensão

de ruptura do solo ( ) determinado e o coeficiente de segurança. Esse coeficiente é

determinado de acordo com a Tabela 2 da NBR 6122/2010 da ABNT.

28

(4)

Onde:

– Tensão de ruptura;

F - Coeficiente de segurança.

Após obter valor da tensão admissível é necessária uma análise de recalques para

confirmar se o critério satisfaz a recomendações da norma.

Tabela 2 - Fatores de segurança e coeficientes de minoração para solicitações de compressão

Métodos para determinação

da resistência última

Coeficiente de minoração

da resistência última Fator de segurança global

Semi-empíricos a Valores propostos no próprio

processo e no mínimo 2,15 Valores propostos no próprio

processo e no mínimo 3,00

Analíticos b

2,15 3,00 Semi-empíricos a ou analíticos

b

acrescidos de duas ou mais

provas de carga, necessariamente

executadas na fase de projeto,

conforme 7.3.1

1,40 2,00

a Atendendo ao domínio de validade para o terreno local.

b Sem aplicação de coeficientes de minoração aos parâmetros de resistência do terreno.

Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2010, p.16)

Segundo Teixeira e Godoy (2012, p. 235) “a aplicação dessa metodologia esbarra

em dificuldades de ordem prática na avaliação da resistência ao cisalhamento dos solos

envolvidos, bastando citar como exemplos os casos de sapatas apoiadas em areias ou solos

residuais submersos ou não.”

Pertencendo aos métodos teóricos: método de Terzaghi, de Skempton, de

Meyerhof e de Hansen, dentre outros.

2.3.2.1 Método Terzaghi

Segundo Cintra (2011), Terzaghi desenvolveu a teoria da capacidade de carga de

um sistema sapata-solo considerando três hipóteses:

a) sapata corrida:

(L ≥ 5B)

29

Onde:

L – comprimento da sapata;

B – largura da sapata.

b) profundidade de embutimento da sapata:

(h ≤ B)

Onde:

h – profundidade de embutimento;

B – largura da sapata.

Assim, é possível substituir por uma sobrecarga:

(5)

Onde:

q – Sobrecarga;

γ – Peso específico;

h – Espessura da camada.

c) ruptura geral: ocorre devido a rigidez da base da sapata.

Seguindo as suas hipóteses, é possível esquematizar a superfície de ruptura

conforme demonstrado na Figura 10:

Figura 10 - Superfície de ruptura

Fonte: Terzaghi, (1943 apud CINTRA, 2011, p. 27).

30

Segundo Cintra (2011, p.26), “[...] três zonas distintas (I, II, III) no maciço de solo

com coesão (c), ângulo de atrito (ϕ) e peso especifico (γ). Por simetria é possível desenvolver

para esquerda (a partir do ponto O') a superfície potencial de ruptura.”

Terzaghi concluiu que é possível calcular a capacidade de carga considerando

uma sapata através da equação geral: (CINTRA, 2011).

(6)

Onde:

σr- Capacidade de carga (tensão de ruptura);

Nc, Nq e Nγ - Fatores de capacidade de carga (Gráfico 1);

C - Coesão;

Sc, Sq, Sγ - Fatores de forma (Tabela 3);

B - Tamanho da base da estrutura;

q - Pressão efetiva;

γ – Peso específico.

Gráfico 1 - Fatores de capacidade de carga

Fonte: Terzaghi e Peck (1967 apud CINTRA, 2011, p. 30).

31

Tabela 3 - Fatores de forma de Terzaghi-Peck

Sapata Sc Sq Sγ

Corrida (lado B) 1 1 1

Quadrada (B = L) 1,2 1 0,8

Circular (B = diâmetro) 1,2 1 0,6

Fonte: Cintra (2011, p. 31).

Com o resultado da capacidade de carga encontrado é necessário determinar a

tensão admissível (σadm) no solo, Terzaghi calcula relacionando a capacidade de carga e o

fator de segurança: (CINTRA, 2011).

(7)

Onde:

σr - Capacidade de carga (tensão de ruptura);

Fs - Fator de segurança.

2.3.2.2 Método Skempton

Segundo Cintra (2011), Skempton verificou que utilizando argilas saturadas na

condição não drenada se obtém: ϕ (ângulo de atrito) = 0, Nq (fator de capacidade de carga) =

1, Nγ (fator de capacidade de carga) = 0, simplificando a equação de Terzaghi para:

(8)

Onde:

σr - Capacidade de carga (Gráfico 2);

C – Coesão;

Nc – Fator de capacidade de carga;

Sc - Fator de forma;

q - Pressão efetiva.

Com essa nova condição, Skempton estabelece que o fator de forma seja dado

pela seguinte expressão: (CINTRA, 2011).

32

(9)

Onde:

Sc - Fator de forma;

B - Menor dimensão da sapata;

L - Maior dimensão da sapata.

Gráfico 2- Fator de capacidade de carga

Fonte: Skempton (1951 apud CINTRA, 2011, p. 35).

2.3.2.3 Método Meyerhof

Segundo Cintra (2011), Meyerhof elaborou um método considerando que a

superfície de ruptura se prolonga na camada superficial do terreno, logo, a resistência ao

cisalhamento do solo também contribui na camada.

O método propõe em casos de carga vertical excêntrica (Figura 11), que as

dimensões reais da base da sapata (B, L) sejam substituídas em cálculos de capacidade de

carga, por valores fictícios (B', L'), formando as expressões:

(10)

(11)

Onde:

33

eB – Excentricidade de carga;

eL – Excentricidade de carga.

Figura 11- Carga excêntrica, área efetiva

Fonte: Meyerhof (1953 apud CINTRA, 2011, p. 36).

2.3.2.4 Método Brinch Hansen

Cintra (2011) descreve que para Hansen a capacidade de carga ocorre devido o

acréscimo relacionado a maior profundidade de assentamento da sapata e pela diminuição

quando a carga for inclinada.

Com as considerações de Hansen em relação a capacidade de carga, há

necessidade da utilização de fatores de profundidade e inclinação de carga.

(12)

Onde:

σr - Capacidade de carga;

C – Coesão;

Nc, Nq e Nγ - Fatores de capacidade de carga (Tabela 4);

C - Coesão;

Sc, Sq, Sγ - Fatores de forma;

(13)

(14)

(15)

34

B - Tamanho da base da estrutura;

q - Pressão efetiva;

ic, iq, iγ - Inclinação de carga;

(16)

[

]

(17)

[

]

(18)

H – Força perpendicular a V;

V – Força normal;

Af – Àrea efetiva;

Ca – Adesão da base;

dc, dq, dγ - Fatores de profundidade;

(19)

D – Profundidade;

(20)

γ – Peso específico.

Tabela 4 - Fatores de capacidade de carga

ϕ Nc Nq Nγ Nq/Nc 2tanФ(1-sinФ)²

0 5.14 * 1.0 0.0 0.195 0.000

5 6.49 1.6 0.1 0.242 0.146

10 8.34 2.5 0.4 0.296 0.241

15 10.97 3.9 1.2 0.359 0.294

20 14.83 6.4 2.9 0.431 0.315

25 20.71 10.7 6.8 0.514 0.311

26 22.25 11.8 7.9 0.533 0.308

28 25.79 14.7 10.9 0.570 0.299

30 30.13 18.4 15.1 0.610 0.289

32 35.47 23.2 20.8 0.653 0.276

34 42.14 29.4 28.7 0.698 0.262

36 50.55 37.7 40.0 0.746 0.247

38 61.31 48.9 56.1 0.797 0.231

40 75.25 64.1 79.4 0.852 0.214

45 133.73 134.7 200.5 1.007 0.172

50 266.50 318.5 567.4 1.195 0.131

* = π + 2 como limite quando ϕ → 0°.

Fonte: Alterado e traduzido de Bowles (1996, p.223).

35

2.4 ENSAIOS DE LABORATÓRIO

A realização dos ensaios ensaios em laboratório permitem a determinação de

parâmetros geotécnicos, para que sequencialmente sejam aplicados na determinação da

mistura de solo-resíduo.

2.4.1 Ensaio de análise granulométrica

“A análise granulométrica consiste na determinação dos diâmetros das diversas

partículas existentes no solo.” (KORMANN, 1997, p.15, grifo do autor). O ensaio é realizado

com peneiras de diferentes aberturas conhecidas, sua granulometria é determinada a partir da

análise do material passante e retido no peneiramento.

O ensaio de granulometria tem como objetivo por meio da determinação das

dimensões dos agregados, a obtensão da curva granulométrica que permite a caracterização

física dos agregados.

O resultado final (curva granulométrica) é obtido através dos valores do

peneiramento grosso, sedimentação e peneiramento fino, sendo que estes são obtidos

seguindo as prescrições da NBR 7181/2016, responsável por regulamentar o ensaio.

(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016).

No Gráfico 3 tem-se um exemplo de uma curva granulométrica:

Gráfico 3 - Curva granulométrica

Fonte: Kormann (1997, p.21).

36

2.4.2 Ensaio de determinação da massa específica real dos grãos

O ensaio tem por objetivo determinar a massa específica real dos grãos de solos,

seguindo as recomendações da NBR 6508/2016 da ABNT.

“A massa específica de um solo é a relação entre a sua massa total e o seu volume

total, incluindo-se aí o peso da água existente em seus vazios e o volume de vazios do solo.”

SILVA (2013, p.1).

Devem ser realizados ao menos dois ensaios para cada tipo de solo, com materiais

passantes na peneira de 4,8 mm e utilização de um picnômetro.

2.4.3 Ensaio de limite de liquidez e limite de plasticidade

O ensaio de limite de liquidez realizado conforme a NBR 6459/2016, representa o

teor de umidade do solo transitando do estado plástico para o líquido. Os resultados são

expressos em porcentagem e classificados como líquido ou não líquido.

Os dados são obtidos com a utilização do aparelho de Casagrande, onde a amostra

é colocada na concha e uma ranhura é realizada no solo, esta deve se fechar com até 25

golpes.

O ensaio de limite de plasticidade realizado conforme NBR 7180/2016, tem por

objetivo determinar o teor de umidade do solo transitando do estado semissólido para o

plástico e posteriormente determinar o índice de plasticidade.

O resultado do ensaio consiste na obtenção do valor da umidade da amostra

expressa em procentagem e se durante a realização do ensaio não for possível obter um

cilindro com 3 mm de diâmetro, o solo é classificado como não plástico.

2.4.4 Ensaio de compactação

O ensaio de compactação tem como objetivo determinar a relação entre o teor de

umidade e a massa específica aparente seca (Gráfico 4) de solos quando compactados.

Segundo NBR 7182/2016 o material deve sofrer secagem prévia até a umidade higroscópica.

(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016).

Deve ser adicionado água à amostra até obter certa consistência (a mistura deve

apresentar perfeita homogeneização).

37

A amostra deve ser compactada no molde cilíndrico, recebendo golpes

distribuídos uniformemente sobre a superfície. O colarinho e a base devem ser removidos e

pesado o conjunto cilíndro somado com o solo úmido compactado.

Uma pequena quantidade do material deve ser retirado do molde para a

determinação da umidade. O material deve ser desmanchado até que possa passar pela peneira

4,8 mm, em caso de reuso do material deve ser misturado ao restante da amostra inicial.

Deve-se adicionar água a amostra para homogeinizar. O processo deve ser repetido por mais

quatro vezes.

Gráfico 4 - Curva de compactação

Fonte: May e Silva (2016, p. 93).

2.4.5 Ensaio de California Bearing Ratio (CBR)

O ensaio de California Bearing Ratio (CBR) tem por objetivo determinar o valor

de resistência a penetração do solo. Segundo NBR 9895/2017 as amostras não podem ser

reutilizadas. O material deve passar na peneira 19 mm e devem ser realizados no mínimo 5

corpos de prova com teor de umidade diferentes. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE

NORMAS TÉCNICAS, 2017).

Sequencialmente realiza-se a compactação com energia mecânica padrão

(proctor), respeitando o número de golpes e camadas correspondente à energia desejada,

intermediária.

Após a moldagem dos corpos de prova é possível obter os valores de expansão,

logo, o conjunto é preparado para o ensaio, imergido em água por no mínimo 4 dias. Durante

esse tempo devem ser realizadas leituras no extensômetro a cada 24 horas.

38

Para obter a resistência à penetração, o corpo de prova deve passar pelo período

de imersão e deve sofrer uma drenagem natural (por 15 minutos), logo, o corpo de prova deve

ser rompido através da prensa (Figura 12), onde será rompido através da penetração de um

pistão cilíndrico, sob uma velocidade de penetração 1,27 mm/min. Utilizando um anel

dinamômetro na prensa, registra-se os valores necessários para o cálculo das pressões de cada

penetração.

Com os valores da leitura é possivel traçar a curva pressão-penetração, sendo

possível visualizar o ponto de inflexão e obter as pressões.

Figura 12 – Prensa conforme NBR 9895

Fonte: Associação Brasileira de Normas

Técnicas (1987, p.12).

2.4.6 Ensaio de cisalhamento direto

O ensaio de cisalhamento direto tem como objetivo determinar os parâmetros de

resistência ao cisalhamento do solo, coesão (c) e ângulo de atrito (φ), através da análise da

envoltória de Mohr Coulomb. A realização do ensaio segue as prescrições da norma

americana ASTM D3080/2004, devido a não existência de norma regulamentadora brasileira.

O resultado do ensaio consiste na relação dos parâmetros tensão cisalhante versus

tensão normal (Gráfico 5), obtidos através da aplicação de uma força vertical com velocidade

controlada, medindo também a força e o deslocamento horizontal da caixa de cisalhamento.

39

Gráfico 5 - Envoltória de Mohr Coulomb

Fonte: Batista e Leite (2010, p.21).

40

3 METODOLOGIA

Com o objetivo de avaliar a mistura de solo-resíduo, foi traçado um fluxograma

das atividades desenvolvidas, conforme demonstrado na Figura 13.

Figura 13 - Fluxograma das etapas da pesquisa

Fonte: Elaboração das autoras, 2017.

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS

Realizada a coleta da amostra de solo, deu-se continuidade aos ensaios com as

adições das porcentagens do resíduo da construção civil.

3.1.1 Amostra de solo

A amostra do solo foi coletada em uma área pertencente à Universidade do Sul de

Santa Catarina (Unisul), situada no município de Palhoça/SC (Figura 14 e Figura 15). O local

foi escolhido devido à proximidade com Laboratório de Engenharia Civil (LEC) e também

por estar contribuindo com pesquisas dentro do campus da universidade.

Revisão Bibliográfica

Definição dos Materiais

RCC

Ensaios

Análise Granulométrica

Massa Específica

Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade

Compactação CBR Cisalhamento

Direto

Análise de Resultados

Conclusão

41

Visando não interferir no funcionamento do estacionamento do campus, o local

escolhido era uma área de pouco acesso, assegurando a integridade do local em estudo.

Figura 14 – Área de estudos (Palhoça/SC)

Fonte: Google Maps.

Figura 15 - Local de coleta do solo


A coleta de amostras teve início em meados de julho de 2017 e para a realização

da mesma foram utilizadas ferramentas como o trado helicoidal, pá e escavadeira (Figura 16)

para auxiliar na remoção do solo. No local em estudo foi escavado aproximadamente 1m para

retirada da amostra (Figura 17) devido à presença de matéria orgânica nas camadas

superficiais (Figura 18).

Figura 16 - Início da escavação


Figura 17 - Amostra coletada


42

Figura 18 - Presença de matéria orgânica na parte

superficial


3.1.2 Amostra de resíduos de construção civil (RCC)

A amostra de RCC foi concedida pela empresa Brooks Ambiental, localizada na

Avenida Ivo Luchi, Palhoça/SC. A empresa recebe diariamente variados tipos de resíduos

provenientes de obras da região e realiza a separação dos materiais com seus respectivos

destinos.

A empresa foi escolhida por ser próxima a universidade e também por contribuir

com técnicas sustentáveis para a destinação dos materiais, seguindo as normas e leis

ambientais.

Realizada a separação dos resíduos, os classificados para a britagem (concreto,

cerâmica, mármore, argamassa, cimento, telha e tijolos) são postos no britador (Figura 19) por

uma retroescavadeira e seguem pela esteira até as pilhas da granulometria correspondente,

conforme demonstrado na Figura 20.

Figura 19 – Britador da Brooks


43

Figura 20 - Pilhas de RCC com granulometria

diferentes


Os resíduos oriundos da construção civil utilizados nos ensaios possuem

variabilidade de componentes, (Figura 21), tais como:

a) concreto: pedaços de concreto de cimento Portland com valor característico a

compressão variados. O concreto de cimento Portland é resultante do

endurecimento da mistura entre: cimento Portland, agregado miúdo e/ou

graúdo e água. Após endurecido o concreto deve apresentar resistência

mecânica e durabilidade;

b) cerâmica: Pedaços restantes provenientes de cortes para colocação das

cerâmicas, peças que foram descartadas devido a falhas;

c) mármore: Peças restantes provenientes de cortes para encaixe das peças. Peças

descartadas devido às quebras. O mármore é uma rocha metamórfica,

originada do calcário, formada principalmente por minerais, tem com

característica dureza;

d) telha: Resto de telhas provenientes de demolições, peças quebradas, peças

com algum defeito em geral;

e) tijolo: Resto de tijolos provenientes de demolições, peças quebradas, peças

com algum defeito em geral.

44

Figura 21 – Componentes identificados após a

britagem do RCC


3.1.3 Misturas de solo-resíduos

Para os ensaios foram utilizadas misturas como simulação do reforço de fundação

e para correlação dos resultados foram realizados ensaios com o solo natural. As misturas

foram designadas como:

a) 15% RCC + solo;

b) 10% RCC + solo;

c) 5% RCC + solo;

d) solo natural.

3.2 REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS

As misturas foram realizadas com proporções diferentes com o objetivo de

analisar os resultados a partir dos ensaios de caracterização física (granulometria, densidade

real dos grãos, limite de liquides e limite de plasticidade) e caracterização mecânica

(compactação, CBR e cisalhamento direto), conforme normas vigentes.

3.2.1 Preparação da amostra

Os ensaios são iniciados com o armazenamento da amostra em padiolas

devidamente identificadas. A NBR 6457/2016 descreve que para a realização dos ensaios de

45

compactação e caracterização física, a amostra deve estar com sua umidade próxima à

higroscópica. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016).

A umidade próxima à higroscópica é obtida através da secagem ao ar livre,

demonstrados na Figura 22.

Figura 22 - Secagem da amostra naturalmente


Depois de realizada a secagem da amostra, o material seco é destorroado com o

auxílio das ferramentas almofariz e mão de gral (Figura 23) e passado na peneira de 4,8mm

(Figura 24).

Figura 23 - Destorroamento do solo


Figura 24 - Solo destorroado


3.2.2 Análise granulométrica

O ensaio de análise granulométrica é realizado com a determinação da umidade de

1500g de material (Figura 25). Posteriormente o material é peneirado e o que fica retido na

46

peneira #10 (2 mm) é utilizado para o peneiramento grosso e o passante para o peneiramento

fino e sedimentação.

As etapas realizadas seguem as recomendações estabelecidas pela NBR

7181/2016.

Figura 25 - Material separado para o ensaio


3.2.2.1 Peneiramento grosso

Para a realização do peneiramento grosso, o material retido na peneira #10 (Figura

26) é lavado e colocado na estufa para secagem. Posteriormente é realizada a montagem das

peneiras de aberturas compreendidas entre 50 e 2 mm. O material é agitado manualmente e o

que fica retido em cada uma é pesado individualmente.

Figura 26 - Material retido na peneira #10

(2 mm)


47

3.2.2.2 Peneiramento fino

Para a realização do peneiramento fino, o material passante da peneira #10 é

colocado na peneira #200 (0,075 mm) para ser lavado e na sequência levado para a estufa.

Posteriormente é realizada a montagem das peneiras (Figura 27) de aberturas compreendidas

entre 2,0 e 0,075 mm. O material é agitado manualmente e o que fica retido em cada uma é

pesado individualmente.

Figura 27 - Montagem das peneiras


3.2.2.3 Sedimentação

Para a realização do ensaio de sedimentação são utilizadas aproximadamente 120g

do material passante da peneira #10. O material fica imerso com defloculante (Figura 28) por

um período de 12 a 24 horas. Após o período de imersão o material é agitado por 15 minutos

no dispersor elétrico, conforme demonstrado na Figura 29 e na sequência o material é

colocado em uma proveta com adição de 1000 ml de água (Figura 30) e é agitado novamente.

As leituras são realizadas por um período de tempo, este com ajuste caso

necessário e também verificada a temperatura.

48

Figura 28 - Material com defloculante


Figura 29 - Dispersor elétrico


Figura 30 - Ensaio de sedimentação em

andamento


3.2.3 Densidade real dos grãos

Para a realização do ensaio de densidade real dos grãos são utilizadas

aproximadamente 120g do material passante da peneira #10. O material fica imerso na água

por 24 horas (Figura 31). Após o período de imersão o material é agitado por 15 minutos no

dispersor elétrico e posteriormente a amostra é repassada para um picnômetro, com adição de

um terço de água do recipiente e colocado em uma bomba de sucção (Figura 32) para que

sejam retiradas todas as bolhas de ar do picnômetro (Figura 33) durante um período de 30

minutos. Passado o período na bomba, o picnômetro é completado com água e pesado na

sequência.

49

Para determinar a densidade real dos grãos, são seguidas as recomendações da

NBR 6508/2016.

Figura 31 - Amostra imersa na água


Figura 32 - Bomba de sucção


Figura 33 - Bolhas de ar sendo retiradas


3.2.4 Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade

Para a realização do ensaio de limite de liquidez e limite de plasticidade são

utilizadas aproximadamente 200g de material passante na peneira #40 (0,42 mm), com

umidade próxima à higroscópica,

Os limites são determinados com base nas prescrições da NBR 6459/2016 e NBR

7180/2016.

A determinação do limite de liquidez inicia com a homogeneização da amostra

com adição de água (Figura 34). Na sequência o material já homogeneizado é colocado na

50

concha com uma espessura de aproximadamente 1 cm e com o cinzel é realizada uma ranhura

(Figura 35) e dado início aos golpes. Os golpes devem ser controlados de modo que a

manivela gire duas vezes a cada segundo, este movimento é repetido até o fechamento da

ranhura. No local onde ocorreu o encontro das ranhuras é retirada uma quantidade pequena de

material para determinação da umidade. Na sequência o material retorna para a cápsula de

porcelana e é repetido por mais quaro vezes.

Figura 34 - Homogeneização da amostra


Figura 35 - Realização da ranhura


A determinação do limite de plasticidade inicia com a homogeneização da

amostra com adição de água. Parte da amostra deve ser moldada e rolada sobre a placa de

vidro (Figura 36) com a pressão da palma da mão até atingir 3 mm de diâmetro e 100mm de

comprimento. Após alcançar as dimensões desejadas, é necessário coletar fragmentos

fissurados (Figura 37) para determinação da umidade, o processo é repetido por no mínimo

quatro vezes.

Figura 36 - Moldagem da amostra


Figura 37 - Fragmentos da amostra


51

3.2.5 Compactação

Segundo a NBR 7182/2016, o ensaio tem o objetivo de “[...] determinar a relação

entre o teor de umidade e a massa específica aparente seca de solos quando compactados [...]"

(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016, p. 1).

Realizada a preparação da amostra inicia-se o ensaio acrescentando água

gradativamente, mantendo a homogeneização da mistura. A amostra deve ser compactada em

um molde cilíndrico em 3 camadas similares (cada uma preenchendo cerca de um terço do

molde) e cada camada deve receber 26 golpes uniformemente distribuídos com o soquete de

aproximadamente 2,5 kg a 30 cm de queda, conforme Figura 38.

Figura 38 - Compactação em andamento


Após a compactação o colarinho é removido e a base é rasada para remoção do

excesso, sequencialmente é realizada a pesagem do conjunto de cilindro e solo úmido

compactado. Posteriormente a amostra é retirada do cilindro com o auxílio do extrator (Figura

39), dividida em três partes iguais, conforme Figura 40 e é retirada uma pequena parte da

porção do meio para determinação da umidade. Destorroa-se a amostra compactada para

passar na peneira #4 (4,8 mm), adicionando água e volta-se a repetir o processo por pelo

menos 4 vezes.

52

Figura 39 - Amostra sendo extraída


Figura 40 - Divisão da amostra


3.2.6 Expansão e CBR

Segundo a NBR 9895/2017, o ensaio tem como objetivo:

“[...] determinar o valor do índice de Suporte Califórnia e da expansão de solos em

laboratório, utilizando amostras deformadas, não reusadas, de material que passa na

peneira de 19 mm [...]” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,

2017, p. 1).

3.2.6.1 Expansão

O corpo de prova é moldado na umidade ótima (obtido no ensaio de

compactação). O molde cilíndrico deve ser fixado na base junto a um espaçador, a amostra

deve ser compactada em 5 camadas, cada camada recebe 8 golpes nas bordas e 4 golpes ao

centro do cilindro, cada golpe com um soquete de 5 kg e 45 cm de queda, conforme

apresentado na Figura 41.

53

Figura 41 - Compactação com

soquete de 5 kg


O cilindro deve ser invertido, removido o espaçador e pesado. Deve-se acrescentar

o prato perfurado com haste de expansão e sobrecargas (Figura 42) e imergir o cilindro com o

corpo de prova em água por 96 horas (Figura 43), realizando leituras de variação de expansão

a cada 24h.

Figura 42 - Cilindro pronto


Figura 43 - Cilindro imerso em água


3.2.6.2 CBR

Após a retirada do cilindro da imersão devem ser aguardados 15 minutos para

início da penetração. O conjunto de molde e corpo de prova são instalados na prensa,

conforme Figura 44, iniciando o processo de assentamento do pistão de penetração no solo

54

com uma carga aproximada de 45 N. Deve-se aplicar carregamento com velocidade de 1,27

mm/min, anotando a carga e penetração a cada 0,30 segundos até atingir o período de 8

minutos.

Figura 44 - Amostra pronta para

ser ensaiada


3.2.7 Cisalhamento direto

O ensaio inicia com a compactação da amostra com a umidade próxima da ótima,

após o processo de compactação a amostra é retirada do cilindro. Um molde quadrado é

cravado no corpo de prova (Figura 45) e o solo em excesso é retirado do entorno (Figura 46).

A amostra é colocada dentro da caixa bipartida e sequencialmente aplica-se o

cabeçote com ajuste do transdutor, iniciando a aplicação da tensão vertical com velocidade

controlada (Figura 47).

Figura 45 - Cravação do molde


Figura 46 - Molde pronto para o ensaio


55

Figura 47 - Início de aplicação da tensão


Ao atingir a estabilização das deformações da amostra, inicia-se o cisalhamento

com o ajuste do transdutor horizontal e do sensor. Durante o ensaio são realizados 3 estágios

de carregamento vertical.

56

4 RESULTADOS

Os resultados dos ensaios realizados com o solo natural e as misturas solo-

resíduos estão expostos no decorrer deste capítulo.

4.1 RESULTADOS DA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA

O resultado final do ensaio é a obtenção da curva granulométrica (Gráfico 6) que

permite definir as características físicas do agregado. Na curva é possível identificar a

classificação do solo como areno argiloso siltoso.

Gráfico 6 - Curva granulométrica do solo natural e misturas solo-resíduos


A Tabela 5 apresenta as porcentagens passantes do solo e das misturas realizadas

em relação ao diâmetro dos grãos (Tabela 6).

57

Tabela 5 - Porcentagem passante da curva granulométrica

Porcentagem passante (%)

Solo Solo + 5% RCC Solo + 10% RCC Solo + 15% RCC

Argila 28 % 16 % 18 % 16 %

Silte 39 % 33 % 35 % 29 %

Areia Fina 17 % 20 % 19 % 19 %

Areia Média 34% 33 % 31 % 34 %

Areia Grossa 10 % 12 % 10 % 9 %

Pedregulho 0 % 1 % 3 % 9 %


Tabela 6 - Parâmetros de granulometria dos solos ensaiados

Solo

Solo + 5%

RCC

Solo + 10%

RCC

Solo + 15%

RCC

Diâmetro Efetivo <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

D 10 0,0001 0,00010 0,00010 0,00010

D 30 0,0041 0,05 0,04 0,055

D 60 0,3 0,96 0,98 0,3

Coeficiente de Uniformidade 3000 9600 9800 3000

Coeficiente de Curvatura 0,56 26,04 16,33 100,83


4.2 RESULTADOS DA DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DOS GRÃOS

Com a determinação da massa específica dos grãos do solo de cada amostra

(Tabela 7), são realizados ao menos dois ensaios para cada tipo de solo, recomendações

prescritas na NBR 6508/2016.

O resultado é considerado satisfatório quando comparando os ensaios, a massa

específica dos grãos do solo não ultrapassa a margem de 0,2 g/cm³. O valor é calculado

através da seguinte fórmula:

[

]

(21)

58

Onde:

– Massa específica dos grãos do solo;

M1 – Massa do solo úmido;

M2 - Massa do picnômetro + solo + água;

M3 - Massa do picnômetro cheio de água;

h – Umidade inicial da amostra;

Tabela 7 - Massa específica dos grãos do solo obtida nos ensaios

Massa específica dos grãos do solo (g/cm³)

Amostra 1 Amostra 2 Resultado

Solo 2,409 2,413 2,411

Solo + 5% RCC 2,454 2,660 2,557

Solo + 10% RCC 2,558 2,372 2,465

Solo + 15% RCC 2,655 2,660 2,657


4.3 RESULTADOS DO LIMITE DE LIQUIDEZ E LIMITE DE PLASTICIDADE

O resultado obtido através dos ensaios de limite de liquidez e plasticidade

caracteriza o solo e as misturas como não líquido e não plástico, devido o material ser

classificado como arenoso em sua maior proporção.

4.4 RESULTADOS DA COMPACTAÇÃO

Na realização do ensaio de compactação a análise do resultado é baseada na curva

de compactação (Gráfico 7). Os valores obtidos no ensaio com as misturas são muito

próximos, significando que a adição de resíduos na amostra não influencia na massa

especifica seca máxima e no teor de umidade ótima. Em contrapartida esse resultado

influencia nos demais, tais como: expansão, CBR, coesão e ângulo de atrito.

59

Gráfico 7 - Curva de compactação após ensaio


4.5 RESULTADOS DA EXPANSÃO E CBR

Durante o ensaio de expansão do solo e misturas, ou seja, quando imersos, foi

verificado um pequeno aumento de volume, conforme demonstrado na Tabela 8.

Tabela 8 - Valores de expansão das amostras

Expansão (%)

Solo 0

Solo + 5% RCC 0,4

Solo + 10% RCC 0,074

Solo + 15% RCC 0


Na Gráfico 8 é possível observar que o a mistura ideal para um bom CBR é RCC

+ 10%, pois o acréscimo de resíduo a partir de 10% na mistura faz com que o valor do CBR

reduza, ou seja, diminui a resistência.

15,00

15,50

16,00

16,50

17,00

17,50

14,0% 15,0% 16,0% 17,0% 18,0% 19,0% 20,0% 21,0% 22,0% 23,0%

Mass

a E

spec

ífic

a A

pare

nte

Sec

a (

kN

/m³)

Teor de Umidade (%)

Compactação Solo

Compactação Solo + 5%



60

Gráfico 8 - Curvas de CBR


Após chegar ao máximo valor de CBR (com 10% de resíduo) a mistura começa a

perder resistência no ensaio CBR, conforme indicado na Gráfico 9.

Gráfico 9 - CBR versus porcentagem de solo


0

1

2

3

4

5

6

0 2,54 5,08 7,62 10,16 12,7

Carg

a

(Kg

f/cm

²)

Penetração (mm)

CBR Solo

CBR Solo + 5%

CBR Solo+ 10%

CBR Solo + 15%

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

3,0%

3,5%

4,0%

4,5%

100,0 95,0 90,0 85,0

CB

R %

Solo %

61

4.6 RESULTADOS DO CISALHAMENTO DIRETO

O resultado do ensaio de cisalhamento direto se dá através da obtenção dos

valores de coesão e ângulo de atrito através da envoltória de Mohr Coulomb. Nesse ensaio

também é possível determinar as tensões cisalhante e normal da amostra.

O Gráfico 10 demonstra o comportamento do solo e das misturas, analisando, é

possível observar que a mistura de solo +5% RCC têm o melhor desempenho que as demais,

até atingir a tensão normal de 50 kN/m². Após, a amostra de solo começa a ter o melhor

desempenho.

Gráfico 10 - Tensão cisalhante versus tensão normal


4.7 RESULTADOS DA AVALIAÇÃO DA TENSÃO ADMISSÍVEL DE UMA

FUNDAÇÃO POR DIFERENTES MÉTODOS

Os métodos teóricos mencionados nas seções anteriores deste trabalho são

aplicados para a determinação da tensão de ruptura e tensão admissível de cada amostra.

Primeiramente adotou-se um pilar hipotético com uma sobrecarga de 10t, com

dimensões de 1m de base por 1,20m de embutimento. Para ambos os métodos (Terzaghi,

y = 0,5504x + 21,653

R² = 0,999 y = 0,6655x + 21,504

R² = 0,9991 y = 0,4728x + 32,545

R² = 0,8913

y = 0,5544x + 17,002

R² = 0,9421

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Ten

são

Cis

alh

an

te (

kN

/m²)

Tensão Normal (kN/m²)

Solo + 10 %

Solo

Solo + 5 %

Solo + 15 %

62

Skempton e Hansen) é necessário à obtenção dos valores da tensão de ruptura e do fator de

segurança, para determinar a tensão admissível do solo.

4.7.1 Resultados do método de Terzaghi

O resultado da aplicação do método de Terzaghi consiste na obtenção da tensão de

ruptura e posteriormente da tensão admissível, de tal forma que possibilite a análise do

comportamento do solo e das misturas quando aplicada a sobrecarga.

A Tabela 9 demonstra os dados que foram utilizados para a realização dos

cálculos.

Tabela 9 - Valores utilizados para obtenção da tensão de ruptura e tensão

admissível por Terzaghi

Solo RCC 5% RCC 10% RCC 15%

q [kN/m²] 19,82 20,09 20,11 19,52

C [kN/m²] 21,50 32,55 21,65 17

ϕ 33,64 25,30 28,86 33,6

Sc 1,2 1,2 1,2 1,2

Sq 1 1 1 1

Sγ 0,8 0,8 0,8 0,8

Nc 38 20 25 40

Nq 28 10 14 26

Nγ 26 10 13 29

B [m] 1 1 1 1

L [m] 1,2 1,2 1,2 1,2

γ [kN/m³] 19,82 20,09 20,11 19,52

σr [kN/m²] 1741,67 1062,34 1035,70 1549,95

σadm [kN/m²] 580,56 354,11 345,23 516,65 Fonte: Das autoras, 2017.

O solo foi quem apresentou o maior valor para σr e σadm, no entanto a mistura de

RCC 15% foi a que apresentou resultado mais próximo ao do solo, o Gráfico 11 e o Gráfico

12 permitem uma melhor visualização do comportamento das misturas.

63

Gráfico 11 - Tensão de ruptura versus porcentagem do solo por Terzaghi


No Gráfico 11 percebe-se que a mistura que apresentou o menor valor da tensão

de ruptura foi a de RCC 10%, sendo uma diferença relevante ao comportamento do RCC

15%.

Gráfico 12 - Tensão admissível versus porcentagem do solo por Terzaghi


No Gráfico 12 percebe-se também que a mistura que apresentou o menor valor da

tensão admissível foi a de RCC 10%, sendo uma diferença relevante ao comportamento do

RCC 15% que obteve o melhor resultado se comparada às outras misturas de RCC.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000


Ten

são

Ru

p [

Kn

/m²]

Solo

0

100

200

300

400

500

600

700


Ten

são

Ad

m [

Kn

/m²]

Solo

64

4.7.2 Resultados do método de Skempton

O resultado da aplicação do método de Skempton consiste na obtenção da tensão

de ruptura e posteriormente da tensão admissível, de tal forma que possibilite a análise do

comportamento do solo e das misturas quando aplicada a sobrecarga.


cálculos.

Tabela 10 - Valores utilizados para obtenção da tensão de ruptura e

tensão admissível por Skempton


q [kN/m²] 19,82 20,09 20,11 19,52

C [kN/m²] 21,50 32,55 21,65 17

Sc 1,167 1,167 1,167 1,167

Nc 7,7 7,7 7,7 7,7

B [m] 1 1 1 1

L [m] 1,2 1,2 1,2 1,2

γ [kN/m³] 19,82 20,09 20,11 19,52

σr [kN/m²] 213,00 312,45 214,63 172,24

σadm [kN/m²] 71,00 104,15 71,54 57,41 Das autoras, 2017.

A mistura RCC 5% foi quem apresentou o maior valor para σr e σadm, o Gráfico

13 e o Gráfico 14 permitem uma melhor visualização do comportamento das misturas.

Gráfico 13 - Tensão de ruptura versus solo por Skempton

Das autoras, 2017.

0

50

100

150

200

250

300

350


Ten

são

Ru

p [

Kn

/m²]

Solo

65


de ruptura foi a de RCC 15%. Este resultado é contrário ao apresentado por Terzagui, onde

esta mistura apresentou o melhor resultado entre as misturas de RCC.

Gráfico 14 - Tensão admissível versus solo por Skempton

Das autoras, 2017.


tensão admissível foi a de RCC 15%, sendo uma diferença relevante ao comportamento do

solo e do RCC 10%.

4.7.3 Resultados do método de Brinch Hansen

O resultado da aplicação do método de Brinch Hansen consiste na obtenção da

tensão de ruptura e posteriormente da tensão admissível, de tal forma que possibilite a análise

do comportamento do solo e das misturas quando aplicada a sobrecarga.


cálculos.

0

20

40

60

80

100

120


Ten

são

Ad

m [

Kn

/m²]

Solo

66

Tabela 11 - Valores utilizados para obtenção da tensão de ruptura e

tensão admissível por Brinch Hansen


q [kN/m²] 19,82 20,09 20,11 19,52

C [kN/m²] 21,50 32,55 21,65 17

Sc 1,000 1,000 1,000 1,000

Sq 1,61 1,61 1,61 1,61

Sγ 0,67 0,67 0,67 0,67

Nc 40,94 21,17 27,66 40,81

Nq 28,28 11,03 16,29 28,16

Nγ 27,28 7,13 12,71 27,12

B [m] 1 1 1 1

L [m] 1,2 1,2 1,2 1,2

γ [kN/m³] 19,82 20,09 20,11 19,52

dc 1,48 1,48 1,48 1,48

dq 1 1 1 1

dγ 1 1 1 1

ic 1 1 1 1

iq 1 1 1 1

iγ 1 1 1 1

σr [kN/m²] 2386,50 1424,44 1499,45 2089,11

σadm [kN/m²] 795,50 474,81 499,82 696,37 Das autoras, 2017.

O solo foi quem apresentou o maior valor para σr e σadm, no entanto a mistura de

RCC 15% foi a que apresentou resultado mais próximo ao do solo, o Gráfico 15 e o Gráfico

16 permitem uma melhor visualização do comportamento das misturas.

Gráfico 15 - Tensão de ruptura versus solo por Brinch Hansen

Das autoras, 2017.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000


Ten

são

Ru

p [

Kn

/m²]

Solo

67


de ruptura foi a de RCC 5%, comparando com os resultados dos métodos de Terzaghi (RCC

10%) e Skempton (RCC 15%) percebe-se que as misturas que tiveram o pior desempenho são

de porcentagens diferentes.

Gráfico 16 - Tensão admissível versus solo por Brinch Hansen

Das autoras, 2017.


tensão admissível foi a de RCC 5%. Este resultado é contrário ao apresentado por Skempton,

onde esta mistura apresentou o melhor resultado entre as misturas de RCC.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900


Ten

são

Ad

m [

Kn

/m²]

Solo

68

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A incorporação do resíduo da construção civil no solo desencadeou em um novo

material com características próprias. Com a aplicação da metodologia e a obtenção dos

resultados através dos ensaios, pode-se chegar as seguintes conclusões:

I. Caracterização física

O solo e as misturas apresentaram predominância arenosa e uma média de 34% de

silte.

Quanto à graduação, ambas são mal graduadas e desuniformes no tamanho das

partículas.

A massa específica dos grãos do solo obteve um resultado satisfatório para todas

as misturas, não ultrapassando a margem de diferença entre elas de 0,2 g/cm³.

Os ensaios de limite de liquidez e plasticidade resultaram na caracterização do

solo e misturas como não líquido e não plástico, devido o material ser classificado como

arenoso em sua maior proporção.

Portanto, conclui-se que o solo e as misturas com suas devidas porcentagens de

RCC possuem variação no diâmetro e má distribuição dos grãos e quase em sua totalidade são

areia.

II. Compactação

Os ensaios resultaram que a adição de resíduos na amostra não influência na

massa específica aparente seca máxima e também no teor de umidade ótima, isto é devido à

proximidade dos valores resultantes.

III. Parâmetros de resistência

Os ensaios utilizados para analisar o desempenho da resistência das misturas

foram o CBR e o cisalhamento direto.

No CBR a mistura de 10% de RCC sofreu um pequeno aumento de volume

durante a expansão. Com o traçado das curvas, conclui-se que a mistura de 10% de RCC é a

ideal entre as misturas que receberam a porcentagem de resíduo, pois após os 10% a mistura

acaba perdendo resistência.

No ensaio de cisalhamento direto percebeu-se que o resíduo melhora a resistência

do solo com a mistura de 5% de RCC, que apresentou melhor desempenho que as demais, até

69

atingir a tensão normal de 50 kN/m². Após, a amostra de solo começa a ter o melhor

desempenho.

Conclui-se que a mistura solo-resíduo pode ser aplicada em aterros, também como

melhoramento da resistência do solo para aplicação de fundações superficiais e reforço de

subleito

IV. Métodos teóricos

Com a aplicação dos métodos teóricos de Terzaghi, Skempton e Brinch Hansen,

percebe-se que há divergência da mistura que apresentou o melhor comportamento quanto à

tensão de ruptura e a tensão admissível.

Para Terzaghi e Hansen a mistura que apresentou o melhor comportamento foi a

de 15% de RCC e a mistura com pior comportamento, apresentou resultado divergente, sendo

as misturas de 10% de RCC (Terzaghi) e 5% de RCC (Hansen).

No método de Skempton a mistura com melhor comportamento foi a de 5% de

RCC e a pior foi à mistura de 15% de RCC.

Os métodos teóricos apresentam resultados através da análise dos parâmetros.

Terzaghi analisa o ângulo de atrito e todos os componentes dos fatores de forma e capacidade

de carga. Skempton é mais breve, analisa os fatores de forma e capacidade de carga de

maneira mais sucinta. Brinch Hansen por sua vez, leva em consideração fatores de inclinação

e profundidade de carga.

Portanto conclui-se que a aplicação dos métodos teóricos é vista com relevância

para a análise de tensões. O método de Skempton foi o método que apresentou os menores

valores, pois é visto como o mais conservador por considerar a resistência não drenada, ou

seja, tempo igual a zero e ganho de resistência em curto prazo. Já os métodos de Terzaghi e

Brinch Hansen consideram a resistência drenada e a longo prazo.

Considerando a maior e menor tensão admissível obtida através dos métodos

teóricos aplicados nas misturas, um pilar hipotético com dimensões de 1,0m de base por 1,20

de embutimento, pode suportar uma força variando de 6,89t a 83,56t. Esses valores são

obtidos através da equação:

F = σ*A (22)

No Gráfico 17 são demonstrados o comportamento das tensões em cada método.

70

Gráfico 17 - Comparativo das tensões admissíveis das misturas por diferentes métodos

Das autoras, 2017.

Em resumo, os ensaios realizados neste trabalho apresentaram resultados que

permitem a utilização de misturas solo-resíduos da construção civil para aplicação em

fundações, com o intuito de melhoramento do solo e contribuindo para o ganho de resistência.

Esta aplicação também contribui economicamente para a redução de custos, diminuição na

quantidade de resíduos descartados sem aproveitamento e positivamente no meio ambiente.

Logo, o trabalho alcançou os objetivos estipulados.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900


Ten

são

Ad

m [

Kn

/m²]

Solo

σadm por Terzaghi

σadm por Skempton

σadm por Brinch Hansen

71

6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como seguimento desta análise, sugere-se:

a) Análise com outros tipos de solos para avaliar o comportamento dos mesmos;

b) Ensaios com proporções maiores de resíduos na mistura, com o intuito de

melhorar a precisão dos resultados;

c) Verificar se há contaminação do solo com a incorporação do resíduo;

d) Análise econômica da utilização do RCC como agregado;

e) Estudo para aplicação de misturas solo-resíduos em fundações profundas.

72

REFERÊNCIAS

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D 3080: Standard test

method for direct shear test of soils under consolidated drained conditions. Philadelphia,

2004.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução

de fundações. Rio de Janeiro, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Amostras de Solo –

Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 2016.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo – Determinação

do limite de liquidez. Rio de Janeiro, 2016.

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http://blog.mepassaai.com.br/2016/12/06/tipos-de-fundacoes-e-terminologia/

75

APÊNDICES

76

APÊNDICE A - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo)

77

APÊNDICE B - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

5% de RCC)

78

APÊNDICE C - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

10% de RCC)

79

APÊNDICE D - Planilha de ensaio de análise granulométrica com sedimentação (solo +

15% de RCC)

80

APÊNDICE E – Planilha ensaio de compactação (solo)

81

APÊNDICE F – Planilha ensaio de compactação (solo + 5% de RCC)

82

APÊNDICE G – Planilha ensaio de compactação (solo + 10% de RCC)

83

APÊNDICE H – Planilha ensaio de compactação (solo + 15% de RCC)

84

APÊNDICE I – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo)

85

APÊNDICE J – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 5% de RCC)

86

APÊNDICE K – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 10% de RCC)

87

APÊNDICE L – Planilha ensaio de expansão e CBR (solo + 15% de RCC)

88

APÊNDICE M – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo)

89

APÊNDICE N – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 5% de RCC)

90

APÊNDICE O – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 10% de RCC)

91

APÊNDICE P – Planilha ensaio de cisalhamento direto (solo + 15% de RCC)

universidade do sul de santa catarina mainara dos …

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