Provavelmente em algum momento da sua vida você já ouviu falar em aterro sanitário. Seja nos noticiários, em alguma aula da faculdade, ou até mesmo nas redes sociais do Geoportal UFJF. Mas afinal, como se dá o funcionamento dessa obra? Qual a sua finalidade? Vamos entender melhor nessa postagem.
Resíduos Sólidos Urbanos
Os resíduos sólidos urbanos, popularmente chamados de lixo, são aqueles resultantes das atividades domésticas e comerciais das cidades. Os mesmos possuem composição bastante variada: podemos encontrar restos de comida, papel, plástico, vidro, metais, dentre outros. Vale ressaltar que muitos desses resíduos podem ter destinações mais nobres que o aterro sanitário, como a reciclagem ou a compostagem.
A disposição em aterro sanitário, em teoria, é considerada uma das técnicas mais eficientes e seguras de destinação de rejeitos – tipo específico de resíduo sólido cujo todas as possibilidades de reaproveitamento ou reciclagem já foram esgotadas e não há solução final para o item ou parte dele. As únicas destinações plausíveis para os rejeitos são encaminhá-los para um aterro sanitário licenciado ambientalmente ou incineração.
Aterros sanitários
O aterro sanitário é uma obra de engenharia projetada sob critérios técnicos, cuja finalidade é garantir a disposição ambientalmente correta dos resíduos sólidos urbanos, de modo que os descartes não causem danos à saúde pública ou ao meio ambiente. De acordo com as formas de construção e operação adotadas, eles se dividem em dois grupos: aterros convencionais e aterros em valas.
O aterro convencional é formado por camadas de resíduos compactados, que são sobrepostas acima do nível original do terreno, resultando em configurações típicas de escadas ou pirâmides (Figura 01). Já o aterro em valas é projetado para facilitar o aterramento dos resíduos e a formação de camadas por meio do preenchimento total de trincheiras, de modo a devolver ao terreno a sua topografia inicial (Figura 02).
Independente do tipo, a decomposição dos resíduos depositados nos aterros sanitários gera como subprodutos o chorume e o biogás (metano), que precisam ser tratados para não causar contaminação do meio ambiente. O chorume é um efluente líquido e escuro, rico em matéria orgânica e metais pesados, que na ausência de tratamento adequado pode causar diversos impactos ambientais. O metano, por sua vez, é um potencial gás de efeito estufa, contribuinte para o aquecimento global.
Figura 01: Aterro sanitário convencional. Fonte: Prefeitura de Curitiba [2].
Figura 02: Aterro sanitário em valas. Fonte: MS Informa [3].
Elementos do projeto de um aterro sanitário
O projeto de um aterro sanitário deve prever a instalação de elementos para captação, armazenamento e tratamento do chorume e do biogás, além de sistemas de impermeabilização superior e inferior, sendo todos estes fundamentais para que a obra seja considerada segura e ambientalmente correta. Essas estruturas são ilustradas na Figura 03.
Figura 03: Elementos de um aterro sanitário. Fonte: Diprotec GEO [4].
Um primeiro ponto a se destacar nos elementos constituintes dos aterros sanitários é a presença de uma impermeabilização de fundo e de laterais, a qual possui a função de proteger e impedir a infiltração do chorume no subsolo e nas águas subterrâneas. Essa impermeabilização geralmente é feita com auxílio de geomembranas, todavia, é muito importante que a geologia do local também seja favorável, contando com solos e rochas de baixa permeabilidade, por exemplo.
O sistema de drenagem das águas superficiais no aterro sanitário tem o objetivo de evitar a entrada de água de escoamento superficial (basicamente, a água de chuva) no aterro, pois a infiltração destas pode aumentar o volume de lixiviado e causar instabilidade na massa de resíduos, podendo gerar acidentes.
Com relação ao chorume produzido no aterro, o mesmo deve ser coletado por um sistema de drenagem para evitar sua acumulação dentro do aterro, e, posteriormente, deve passar por um sistema de tratamento, tendo em vista que se trata de um líquido composto por metais pesados e substâncias tóxicas, altamente danoso ao meio ambiente.
O aterro sanitário também deve conter um sistema de drenagem de gases adequado, de modo a evitar que os gases gerados pela decomposição dos resíduos escapem através dos meios porosos que constituem o subsolo do aterro sanitário e atinjam fossas, esgotos e até edificações.
O sistema de cobertura diário, realizado ao final de cada jornada de trabalho, tem a função de eliminar a proliferação de animais e vetores de doenças, diminuir as taxas de formação de lixiviado, reduzir a exalação de odores e impedir a saída do biogás. A cobertura intermediária é necessária naqueles locais onde a superfície de disposição ficará inativa por mais tempo, aguardando, por exemplo, a conclusão de um determinado patamar. A cobertura final, por sua vez, tem como objetivo evitar a infiltração de águas pluviais e o vazamento dos gases gerados na degradação da matéria orgânica para a atmosfera [1].
É importante salientar, também, que a compreensão das propriedades geológico-geotécnicas contribuem ativamente no processo de escolha de uma área de implantação de aterro, uma vez que relacionam parâmetros importantes, como o nível de percolação de agentes contaminantes, evitando, portanto, danos ao meio-ambiente e à saúde humana. Sendo necessário ainda, que esta área atenda à legislação vigente e às necessidades da população [8].
Diferença entre aterros sanitários, aterros controlados e lixões
Agora que sabemos o que são aterros sanitários, é importante que fique claro que eles possuem diferenças se comparados aos aterros controlados e, principalmente, aos lixões. Os lixões (Figura 04) são locais totalmente inapropriados para a disposição dos resíduos, pois não possuem nenhum tipo de controle que impeça a contaminação do solo e da atmosfera pelos gases e líquidos liberados pelo processo de decomposição.
Figura 04: Lixão da Estrutural, o maior lixão da América Latina. Fonte: ((o))eco [6].
Já os aterros sanitários, como mencionado anteriormente, contam com vários elementos que visam reduzir ao máximo os impactos negativos causados ao meio ambiente, como a impermeabilização, a drenagem de líquidos e gases e as camadas de cobertura. Em contrapartida, os aterros controlados (Figura 05) não têm o solo impermeabilizado, nem contam com sistema de captação de chorume e gases tóxicos. Logo, não são tão eficientes no controle da poluição, mas ainda são mais vantajosos que os lixões, pois o lixo é depositado de forma controlada, sendo compactado e recoberto por uma camada de terra, o que reduz o impacto tanto dos efluentes líquidos como também da emissão de gases tóxicos [5].
Vale ressaltar que os aterros controlados geralmente são construídos ao lado de lixões como uma forma de amenizar os problemas gerados pelo lixo depositado a céu aberto. Porém, ainda que atenuem alguns impactos ambientais, eles não são a forma ideal de disposição final do lixo [5].
Figura 05: Exemplo de aterro controlado. Fonte: VR [7].
Referências
[1] eCycle. Aterro sanitário: como funciona, impactos e soluções. Disponível em: <https://www.ecycle.com.br/aterro-sanitario/>. Acesso em: 29 jun. 2021.
[2] PREFEITURA DE CURITIBA. Aterro Sanitário de Curitiba. Disponível em: <https://www.curitiba.pr.gov.br/conteudo/aterro-sanitario-de-curitiba/454>. Acesso em: 30 jun. 2021.
[3] MS Informa. Aterro Sanitário recebe novas valas com mais de 1200m2. Disponível em: <https://www.msinforma.net.br/noticia/129/aterro-sanitario-recebe-novas-valas-com-mais-de-1200m-sup2->. Acesso em: 30 jun. 2021.
[4] Diprotec GEO. GEOSSINTÉTICOS NA CONSTRUÇÃO DE ATERROS SANITÁRIOS. 2018. Disponível em: <http://diprotecgeo.com.br/blog/geossinteticos-na-construcao-de-aterros-sanitarios/>. Acesso em: 30 jun. 2021.
[5] Translix. Disposição final de lixo: qual a diferença entre aterro sanitário e aterro controlado. Disponível em: <https://www.translix.com.br/aterro-controlado>. Acesso em: 1 jul. 2021.
[6] ((o))eco. Maior lixão do país foi fechado depois de 60 anos de atividades. Disponível em: <https://www.oeco.org.br/noticias/maior-lixao-do-pais-foi-fechado-depois-de-60-anos-de-atividades/>. Acesso em: 1 jul. 2021.
[7] VR. Aterro controlado de lixo. Disponível em: <https://www.vrgestaoresiduos.com.br/aterro-controlado-lixo>. Acesso em: 1 jul. 2021.
[8] PIRES, N. R. et al. IMPORTÂNCIA DOS FATORES GEOLÓGICOS NA ESCOLHA DE UMA ÁREA DE ATERRO SANITÁRIO. In: Congresso de Engenharia Civil, VI, 2019, Juiz de Fora. Anais… Juiz de Fora, 2019.
CONCEPÇÃO DO PROJETO DE BARRAGEM DE REJEITOS
As barragens são estruturas construídas transversalmente aos vales e utilizadas para a acumulação de água, mas também para deposição de rejeitos de processos industriais [1]. A crescente geração de rejeitos tem conduzido a um aumento significativo das estruturas armazenadoras, fazendo com que, atualmente, as barragens de rejeitos encontram-se entre as importantes obras da mineração. Concomitantemente ao aumento das dimensões dessas barragens, os vários acidentes ocorridos com as mesmas despertam a atenção da comunidade técnico-científica e de autoridades governamentais para a questão de segurança destas obras. A facilidade de operação e a inserção segura da obra no meio ambiente, associada à sua viabilidade econômica, são requisitos básicos de um sistema de disposição de rejeitos em barragens [2]. Qualquer obra de engenharia apresenta pelo menos parte de sua estrutura em contato com solos e rochas. No caso da barragem não é diferente. Sendo assim, conhecer as condições geológicas do local no qual será inserida uma barragem de rejeito é extremamente importante. O responsável por fazer os levantamentos e investigação de campo nesses casos é o geólogo, mas a correta execução do projeto é de responsabilidade do engenheiro.
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM
Diversos elementos fazem parte da construção de uma barragem, como pode ser visto na Figura 1.
Figura 1: Elementos de uma barragem [1].
PRINCIPAIS MÉTODOS CONSTRUTIVOS DE BARRAGENS DE CONTENÇÃO DE REJEITOS
Método da Linha de Montante
Neste caso, o eixo da obra se desloca para montante e há o aproveitamento dos rejeitos depositados como parte da estrutura de contenção. Os rejeitos são lançados a montante desde a crista do dique inicial, formando uma praia, a qual servirá como fundação para a construção do novo alteamento. O procedimento sequenciado do alteamento neste método está esquematizado na Figura 2 abaixo [2].
Figura 2: Barramento a montante [1].
As vantagens e desvantagens deste método são destacadas a seguir.
Vantagens:
(i) menor custo de construção;
(ii) maior velocidade de alteamento;
(iii) menores volumes na etapa de alteamento;
(iv) pouco uso de equipamentos de terraplenagem.
Desvantagens:
(i) menor coeficiente de segurança, em função da linha freática, em geral, situada muito próxima ao talude de jusante;
(ii) a superfície crítica de ruptura passa pelos rejeitos sedimentados, porém não devidamente compactados;
(iii) há possibilidade de ocorrer entubamento, resultando no surgimento de água na superfície do talude de jusante, principalmente quando ocorre concentração de fluxo entre dois diques compactados ;
(iv) há risco de ruptura provocado pela liquefação da massa de rejeitos, por efeito de sismos naturais ou vibrações causadas por explosões ou movimentação de equipamentos.
Método da Linha de Jusante
No método de jusante, a linha do centro (eixo da barragem), se desloca a jusante durante os processos de alteamentos. Também neste método se faz necessária a construção de um dique inicial, impermeável, empregando-se normalmente material argiloso compactado. Este dique inicial deve ser dotado de drenagem interna (filtro vertical e tapete drenante), além de ter seu talude de montante impermeabilizado com argila compactada ou mantas plásticas específicas para impermeabilização. Neste método somente os rejeitos grossos são utilizados no alteamento, e a barragem pode ser projetada para grandes alturas, incorporando sempre, neste alteamento, o sistema de impermeabilização e drenagem. Os rejeitos são hidrociclonados, e o underflow é lançado no talude de jusante sobre compactação e controle construtivo. Um diagrama esquemático com os principais elementos deste método de construção, além da sequência de alteamento, pode ser visualizado nas Figuras 3.1 e 3.2 [2].
Figura 3.1 - Estrutura inicial de uma barragem a jusante [1].
Figura 3.2 - Barramento a Jusante [1].
Como vantagens deste método podem ser assinaladas:
(i) maior segurança por alteamento controlado;
(ii) menor probabilidade de entubamento e de rupturas horizontais, em consequência da maior resistência ao cisalhamento;
(iii) maior resistência a vibrações provocadas por sismos naturais e vibrações em razão do emprego de explosivos nas frentes de lavra;
(iv) instalação de sistema de drenagem e impermeabilização, à medida que se processa o alteamento.
As principais desvantagens do método são:
(i) custo mais elevado;
(ii) maior volume de material a ser movimentado e compactado;
(iii) menor velocidade de alteamento da barragem;
(iv) não possibilita a proteção com cobertura vegetal e tampouco drenagem superficial durante a fase construtiva, devido à superposição dos rejeitos no talude de jusante;
(v) requer o emprego de hidrociclones e a construção de enrocamento de pé para conter o avanço do underflow;
(vi) requer a construção de dique a jusante para contenção dos materiais do underflow.
Método da Linha de Centro
Trata-se de um método intermediário entre o método da linha de montante e o da linha de jusante, inclusive em termos de custo. O comportamento estrutural das barragens construídas por este método aproxima-se mais ao método de jusante. Inicialmente é construído um dique de partida (dique inicial), e os rejeitos são lançados perifericamente a montante do mesmo, formando uma praia. O alteamento subsequente é realizado lançando-se os rejeitos sobre a praia anteriormente formada e sobre o talude de jusante do dique de partida. Neste processo, o eixo da crista do dique inicial e dos diques resultantes dos sucessivos alteamentos são coincidentes. Na Figura 4, ilustra-se a sequência construtiva deste método [2].
Figura 4 - Barramento pelo método de linha de centro [1].
Como vantagens deste método podem ser assinaladas:
(i) facilidade construtiva;
(ii) o material para o alteamento pode vir de áreas de empréstimo, estéril ou do underflow dos hidrociclones;
(iii) permite o controle da linha freática no talude de jusante.
As principais desvantagens do método são:
(i) a área a montante é passível de escorregamentos;
(ii) há necessidade do o uso de hidrociclones;
(iii) este método, além do dique inicial, requer um enrocamento de pé para conter o avanço do underflow;
(iv) não permite tratamentos da superfície do talude de jusante.
Para elucidar o texto, segue um vídeo sobre barragem de rejeitos disponível no youtube.
Referências
[1] RIGHI, J. GEOTECNIA DE BARRAGENS, PARTE 2- Aula 9.
[2] SOARES, L. Barragem de rejeitos. In: Tratamento de minérios, 5.ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010. Cap.19. p. 831-888.
Disponível em: <http://mineralis.cetem.gov.br/handle/cetem/769>
Um dos materiais de estudo da Geologia são os solos e sua formação. Em obras de construção e pavimentação, conhecimento sobre o solo local é de extrema importância. Negligenciar o estudo geotécnico e/ou utilizar um tipo incompatível de fundação pode afetar diretamente na obra, seu uso e duração, assim como a qualidade de vida de seus usuários. Portanto, é dever do engenheiro decidir, fundamentado em dados locais, qual fundação será mais segura e eficiente para transmitir as solicitações da estrutura ao terreno. E a forma mais comum de se obter esses dados é a sondagem a percussão, também chamada de sondagem SPT (Standart Penetration Test). Outros ensaios laboratoriais e de campo e outros tipos de sondagem podem ser realizados para conhecimento mais aprofundado do solo e suas características e resistência, que serão apresentados nas disciplinas relativas a mecânica dos solos. Neste texto, vamos nos ater à sondagem SPT, a partir da qual já é possível obter dados dos solos a partir de correlações utilizando o Nspt.
Sondagem a Percussão
De modo geral, a sondagem SPT mede o número de golpes necessários para à penetração de um amostrador padrão de 50,2 mm de Ø externo sob a ação de um martelo padronizado de 65 kg em queda livre de uma altura padronizada de 75 cm [1]. A sondagem deve ser realizada metro a metro, até que se atinja um ponto impenetrável. Através desse ensaio é obtido o Nspt (número de golpes necessários para à penetração dos últimos 30 cm), e retiradas amostras do solo a cada metro para caracterização do solo, esses dados são sintetizados no boletim de sondagem. As boas práticas indicam que a sondagem deve ser executada até que se atinja um nível impenetrável. Abaixo a Figura 1 apresenta o equipamento utilizado para a realização da sondagem e um exemplo do boletim de sondagem, a partir do qual é possível gerar um perfil estratigráfico do terreno.
Figura 1. Equipamento para Sondagens SPT e exemplo de boletim de sondagem. Fontes: Escola Engenharia e SPT Equipamentos de Sondagem
Fundações Diretas
São chamadas fundações diretas ou superficiais aquelas que são assentadas em até 3m de profundidade no terreno e transmite as solicitações para o terreno a partir de sua base. A Figura 2 apresenta os tipos de fundações diretas, no caso: as sapatas, blocos, radier, sapatas associadas e sapatas corridas. Esse tipo de fundação é utilizada quando o solo apresenta boa capacidade de suporte já em camadas próximas a superfície.
Sapatas são elementos de concreto armado que podem possuir altura constante ou variável, com sua base assumindo formas quadrada, retangular ou trapezoidal; sua dimensão menor não pode ser inferior a 60cm. Uma sapata que é comum a dois pilares é chamada de sapata associada. Uma sapata comum a mais de dois pilares em um mesmo alinhamento é chamada de sapata corrida.
Blocos são elementos de concreto simples, alvenaria ou pedra que pode possuir altura constante ou escalonada e cuja dimensão menor não pode ser inferior a 60cm.
Radier é um elemento de concreto armado ou protendido que normalmente se assemelha a uma laje em contato direto com o terreno e dessa forma distribui as solicitações para o terreno.
Figura 2. Fundações Superficiais. Fonte: modificado de Utilizando BIM
Fundações Profundas
São chamadas fundações profundas aquelas de profundidade de assentamento superior a 3m. Esse tipo de fundação pode tanto transmitir as cargas da estrutura ao terreno por meio da base (resistência de ponta) quanto pela superfície lateral (resistência de fuste) ou mesmo pela combinação das duas. As fundações profundas são utilizadas em obras de grande porte ou quando o solo não apresenta capacidade de suporte boa nas camadas mais próximas às superfícies, como no caso de solos com camadas turfosas ou argilosas e de baixo Nspt (ou seja, são necessários poucos golpes do amostrador da sondagem para atingir os últimos 30cm de profundidade do metro analisado).
De maneira geral existem dois tipos de fundações profundas, que se subdividem: as estacas e os tubulões.
As estacas são executadas inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que haja descida de operários em nenhuma das fases e podem apresentar tanto resistência de ponta como também resistência de fuste [2]. Estacas podem ser assentadas em terrenos tanto acima quanto abaixo do nível d’água e podem assumir profundidades que variam desde 8m até superiores a 50m. As estacas podem ser cravadas ou escavadas são subdividas em:
Estacas cravadas de grande deslocamento: são introduzidas sem retirada do solo e provocam grande deslocamento e vibrações no solo e até mesmo terrenos adjacentes [2]. Como exemplo pode-se citar as estacas pré-moldadas de concreto ou madeira, estacas Vibrex, estacas Franki, etc.
Estacas cravadas de pequeno deslocamento: são introduzidas sem retirada e provocam pequeno deslocamento e vibrações no solo e terreno adjacentes [2]. Como exemplo temos: estacas Mega, estacas de perfil metálico, etc.
Estacas escavadas sem deslocamento: executadas por perfuração e retirada de material do local onde será implantada a estaca, que é posteriormente preenchida por concreto [2]. Como exemplo temos: barretes, estacas raíz, etc.
A Figura 3 apresenta o procedimento executivo de alguns tipos de estacas.
Figura 3. Procedimento de assentamento de alguns tipos de estacas: a) Estaca Franki; b) Estaca pré-moldada; c) Estaca Escavada; d) Estaca Raíz. Fonte: Compilado de Brasfond, Clique Arquitetura, ResearchGate e Serki.
Os tubulões ou “tubulões a céu aberto” são escavados por operários e se diferem das estacas por apenas possuir resistência de ponta. Esse tipo de fundação é executado através de um poço com largura suficiente para permitir entrada e saída de operários e uma base mais alargada. Tubulões possuem limitação de não poderem vencer profundidades superiores àquela onde se encontra o nível d’água no terreno, estando restrito apenas a camadas acima do nível d’água [2]. Devido ao fato de não necessitar de muitos equipamentos para sua execução, tubulões são uma opção para locais de difícil acesso, onde equipamentos utilizados para assentamento das estacas não conseguem alcançar.
A Figura 4 apresenta o procedimento de execução dos tubulões além de mostrar as diferenças entre os tubulões e estacas.
Figura 4. Algumas imagens relativas a execução de tubulões: a) Procedimento executivo do tubulão a céu aberto; b) Diferenças de geometria entre um tubulão e uma estaca escavada; c) Operário escavando tubulão; d) Concretagem do tubulão. Fonte: Compilado de Drilling, Guia da Engenharia, MOM (Morar de Outras Maneiras) e Prefeitura de São Paulo.
Fundações de obras de pavimentação
Na construção de condomínios, por exemplo, é necessário se preocupar não somente com a sustentação dos edifícios como também das ruas de acesso. Obras de pavimentação também possuem fundações, que podem ser tanto camadas com diferentes tipos de agregados simples visando melhorar a capacidade de suporte do solo como podem até mesmos ser empregadas fundações profundas como as vistas anteriormente.
Fundações profundas em obras de pavimentação são comuns em casos de solos muito moles como os turfosos e que possuem baixa capacidade de suporte e também em solos cujo nível d’água está muito próximo das camadas superficiais [3]. Nesse caso são utilizadas as estacas, para reforçar o solo e impedir que o pavimento ceda posteriormente. Nesses casos é comum o uso de estacas do tipo raíz e estacas pré-moldadas e da criação de um aterro reforçado. Esse tipo de solução ganha o nome de aterro estaqueado [4].
Para ajudar na visualização, a Figura 5 apresenta um esquema de rodovia cuja fundação é feita com o uso de estacas.
Figura 5. Aterro estaqueado como solução para fundação de obra rodoviária. Fonte: Huesker
Referências
[1] MARANGON, M. Investigação Geotécnica e Parâmetros para Fundações. Geotecnia de Fundações e Obras de Terra: Notas de Aula, 2018.
[2] MARANGON, M. Fundações Profundas. Geotecnia de Fundações e Obras de Terra: Notas de Aula, 2018.
[3] https://www.jz.eng.br/as-fundacoes-de-pavimentos/. Acesso em 01 jul. 2021
[4] BORBA, A. M. Análise de Desempenho de Aterro Experimental na Vila Panamericana. Tese de Mestrado. Rio de Janeiro, 2007.
