Desenvolvimento de modelo hiperbólico com processo de biodegradação acoplado para previsão do comportamento mecânico de resíduos sólidos urbanos

Abstract

Resumo: O presente trabalho visa o entendimento do comportamento mecânico dos resíduos sólidos urbanos. Além disso, um novo modelo matemático de previsão deste comportamento foi desenvolvido, com base na função hiperbólica amplamente utilizada para representar deformações em solos, mas também utilizada para os próprios resíduos. A função hiperbólica foi modificada de tal modo que o processo de decaimento da massa orgânica pudesse ser acoplado aos parâmetros de resistência do material. A variação da massa por sua vez foi relacionada com as gerações de gases e líquidos a partir da função esenvolvida por Pinto (2008). Finalmente, as gerações de gases e de líquidos serão representadas pelo Modelo Unificado de Geração de Gás (MUG2) desenvolvido por Habitzreuter (2005), que originalmente teve o objetivo de representar a geração dos gases, mas posteriormente foi adaptado por Pinto (2008), para a geração dos líquidos provenientes da biodegradação. Um dos objetivos do presente estudo é verificar a influência na resposta mecânica, da mudança do estado sólido do material orgânico para o estado líquido-gasoso. Neste cenário, torna-se imprescindível entender o comportamento do material em duas situações distintas: (a) a resposta mecânica quando a taxa de solicitação ao cisalhamento do material é maior que a taxa de degradação da matéria orgânica (ensaios rápidos) e (b) a resposta mecânica quando a taxa de solicitação ao cisalhamento do material é menor que a taxa de degradação da matéria orgânica (ensaios lentos). O entendimento destes cenários possibilitará o desenvolvimento de modelos constitutivos de revisão do comportamento mecânico de sistemas não conservativos de massa, com possibilidades de aplicação na previsão do comportamento reológico de resíduos sólidos urbanos. Visando o entendimento de sistemas não conservativos de massa, desenvolveu-se um material constituído pela mistura de areia e colóide gelatinoso. O material desenvolvido permite a avaliação do comportamento mecânico das misturas nas duas situações anteriormente citadas em Serão apresentados os resultados de ensaios triaxiais drenados em corpos de prova moldados com proporções em volume de mistura solo-colóide iguais a 30, 35 e 40%, sendo utilizado para isso um equipamento triaxial Bishop- Wesley. Os resultados mostram que o comportamento tensão x deformação dos ensaios rápidos em geral não apresentam resistência de pico efinida, e também, apresentam geração abrupta de poropressão positiva para deformações axiais na ordem de 15%. Os resultados dos ensaios lentos indicam geração de poropressões negativas contribuindo para esistências ao cisalhamento consideravelmente superiores. Os ângulos de atrito interno, calculados para os ensaios rápidos, variaram entre 13° e 30°, enquanto que os interceptos coesivos variaram entre 0 e 5 kPa, dependendo da porcentagem de colóide. A partir dos resultados para carregamento lento, também se verificou a possibilidade de simulação do fenômeno de fluência do material, através da aplicação de cargas constantes de longa duração.