TERRAPLENAGEMCaracterização do Serviço de TerraplenagemO serviço de terraplenagem tem como objetivo a conformação do relev...
Na conformação do relevo terrestre o serviço de terraplenagem sempre contém duas atividadescaracterísticas: escavação de m...
. abertura e melhoria de caminhos de serviço;      . desmatamento, destocamento e limpeza;      . implantação de bueiros d...
Implantação de bueiros de grotaEm rodovias e ferrovias existem dois tipos de bueiros: os de greide e os de grota.Os bueiro...
A classificação dos materiais de terraplenagem não é tarefa fácil, ocorrendo freqüentemente os trêsmateriais em um mesmo c...
Valores típicos de φ, p(%) e ep                         Tipo de solo                      <p            p(%)           ep ...
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A parte principal de um trator de esteira é a lâmina escavadora. Esta é contituída por uma base, e porlâminas de corte e c...
A motoniveladora é projetada para espalhamento do material descarregado e para acabamento, porraspagem, de superfícies.O m...
O moto-scraper (MS) comum não tem tração suficiente para iniciar a escavação, sendo necessário oauxílio de um TE sem lâmin...
Em DT > 2000 m o maior rendimento é obtido por equipes constituídas pelos quatro equipamentos      relacionados acima, com...
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Plataformas típicas de terraplenagemAcima das plataformas de terraplenagem de rodovias e ferrovias são construídas as supe...
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Largura de plataforma de terraplenagem em aterroNo caso de seção transversal mista a plataforma de terraplenagem será assi...
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  1. 1. TERRAPLENAGEMCaracterização do Serviço de TerraplenagemO serviço de terraplenagem tem como objetivo a conformação do relevo terrestre para implantação deobras de engenharia, tais como açudes, canais de navegação, canais de irrigação, rodovias, ferrovias,aeroportos, pátios industriais, edificações, barragens e plataformas diversas.A literatura técnica brasileira de engenharia carece de uniformização normativa, não existindo umadefinição de terraplenagem de consenso, cada autor definindo terraplenagem do modo que julga maisconveniente. Alerta-se, portanto, que a definição aqui adotada não tem validade de norma.Definição:Terraplenagem é a técnica de engenharia de escavação e movimentação de solos e rochas. O termotécnico mais usualmente adotado para terraplenagem em rocha é desmonte de rocha.O serviço de terraplenagem compreende quatro etapas: . escavação; . carregamento; . transporte; . espalhamento.Alguns autores incluem, logo após a etapa de transporte, a etapa de descarga. Consideramos, porém, que aetapa de descarga não é significativa, estando incluída na etapa transporte, visto que todo equipamento detransporte provém a descarga do material. Outros autores e especificações incluem, ainda, a compactaçãode aterros como uma quinta etapa do serviço de terraplenagem. Entendemos, no entanto, que acompactação de aterros é um serviço à pane do serviço de terraplenagem, existindo três fortesjustificativas para apoiar este ponto de vista: . todo serviço de terraplenagem sempre contém as quatro etapas citadas acima; . nem todo material escavado em terraplenagem é destinado à confecção de aterro, podendo ser descartado como bota-fora; . os equipamentos de compactação de aterros são de natureza diferente dos equipamentos de terraplenagem. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  2. 2. Na conformação do relevo terrestre o serviço de terraplenagem sempre contém duas atividadescaracterísticas: escavação de material em um determinado local e espalhamento deste material em localdistinto do primeiro. Pode-se ter duas condições para cada uma destas atividades. Para melhorcompreensão, a análise a seguir terá por base a construção de uma plataforma:. a região a ser escavada está contida na região da plataforma, sendo que as cotas do terreno natural estãoacima das cotas de projeto da plataforma, caracterizando regiões em cortes, ou simplesmente cortes;. a região a ser escavada está fora da região da plataforma, sendo que o material escavado virá de locaisexternos denominados empréstimos;. a região onde o material escavado será espalhado está contida na região da plataforma, sendo que ascotas do terreno natural estão abaixo das cotas de projeto da plataforma, caracterizando regiões de aterro,ou simplesmente aterros;. a região onde o material (ou par:te do material) escavado será espalhado é externa à região daplataforma, caracterizando região de bota-fora, ou simplesmente bota-fora.Em uma obra pode-se ter as quatro condições citadas acima. Casos típicos são os de terraplenagens emrodovias e ferrovias, cujos projetos de terraplenagem são constituídos por uma sucessão de cortes eaterros; o aproveitamento de eventuais sobras de cortes para aterros distantes com falta de material podeser anti-econômico, devido às grandes distâncias de transporte do material escavado, havendo anecessidade de definir bota-foras e empréstimos laterais.Atividades Preliminares à Execução da TerraplenagemA técnica de execução da terraplenagem é a mesma, independente do tipo de obra de engenharia a serexecutada. O desenvolvimento destas notas de aula terá como base a terraplenagem em rodovias eferrovias.Para a execução do serviço de terraplenagem é necessário que algumas etapas anteriores sejamcumpridas: Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  3. 3. . abertura e melhoria de caminhos de serviço; . desmatamento, destocamento e limpeza; . implantação de bueiros de grota.As atividades preliminares são executadas em seqüência ao longo do trecho, vindo em seguida a execuçãoda terraplenagem. Tem-se, portanto, várias frentes de serviço simultâneas, cada uma executando umatarefa especifica.Abertura e melhoria de caminhos de serviçoNo caso de terraplenagem para implantação de obras rodoviárias e ferroviárias é necessária a abertura emelhoria de caminhos de serviços, visando garantir o acesso seguro dos equipamentos aos diversos cortese aterros. Utiliza-se, normalmente, os caminhos rurais existentes, executando melhorias nestes caminhos,tais como reforços e reformas mata-burros e pontilhões, e melhorias na plataforma. A partir dos caminhosrurais existentes implantam-se trechos de acesso direto aos locais de obra.Desmatamento, destocamento e limpezaEstando definido o traçado de uma rodovia ou ferrovia haverá a desapropriação de uma área em torno doeixo do traçado, denominada faixa de domínio, com largura de acordo com as normas. Como exemplo,em rodovias de classe I ou especial, em região montanhosa, a largura total da faixa de domínio será de 80m, sendo 40 m à direita e à esquerda do eixo.Após a locação do eixo e a marcação dos limites da faixa de domínio, o primeiro serviço a ser executadoserá o de desmatamento, destoca e limpeza.O serviço de desmatamento consiste na retirada de toda a vegetação existente na faixa de domínio,utilizando-se tratores de esteira e moto-serras. Após o desmatamento, é necessário o arrancamento dostocos de árvores. A última etapa, a de limpeza, consiste na retirada de toda a camada de terra vegetal, emmédia de 50 em de espessura, a qual é depositada em leiras nas extremidades da faixa de domínio, a cercade 3 m da cerca. Os serviços de desmatamento e de limpeza são pagos por m2, cabendo ao empreiteirofazer o orçamento de acordo com a natureza da vegetação e a dificuldade oferecida para o desmatamento.O serviço de destoca é pago por unidade, em função do diâmetro do toco. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  4. 4. Implantação de bueiros de grotaEm rodovias e ferrovias existem dois tipos de bueiros: os de greide e os de grota.Os bueiros de greide são executados em trechos longos de seção transversal em corte ou mista, parapermitir o esgotamento de águas de trechos das sarjetas, as quais não podem ser muito longas. O bueirode greide é sempre executado após o serviço de terraplenagem estar concluído.Os bueiros de grota são executados nos talvegues sob os aterros, visando permitir o esgotamento deáguas. São bueiros que devem ser construídos antes da execução dos aterros.Classificação dos Materiais EscavadosOs materiais escavados em terraplenagem são classificados em função da dificuldade de escavação. Nãoexiste uma uniformização de classificação, sendo que na mais usual os materiais são classificados em trêscategorias. • Material de 1º categoria (nesta categoria tem-se dois tipos de materiais): - Materiais escaváveis pela lâmina de um trator de esteira. Estão nesta categoria os solos normais, de predominância argilosa, siltosa ou arenosa, e pedregulhos e pedras; - Os matacões (blocos de rocha) de até 1m3, que possam ser facilmente carregados e transportados. • Material de 2º categoria (nesta categoria tem-se três tipos de materiais) - Materiais que necessitam do uso do escarificador de um trator de esteira para sua escavação,podendo, eventualmente, ser necessário o uso de explosivos. Estão nesta categoria os solos sedimentaresem processo adiantado de rochificação e as rochas em processo adiantado de deteriorização. - blocos de rocha com volume superior aI m3, que necessitam de fragmentação com explosivospara permitir o carregamento e o transporte. - rochas brandas ou rochas alteradas, que necessitam do uso esporádico de explosivo para o seudesmonte. • Material de 3º categoria - Rochas sãs e duras, que necessitam do uso contínuo de explosivos para serem escavadas. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  5. 5. A classificação dos materiais de terraplenagem não é tarefa fácil, ocorrendo freqüentemente os trêsmateriais em um mesmo corte, com horizontes que não são muito bem definidos. Os materiais de 2ºcategoria são o de maior dificuldade de classificação. Por exemplo: porcentagem do volume de blocos derocha, pois os mesmos estarão contidos em material de 1º categoria; localização do horizonte entre rochaalterada, que necessitam do uso esporádico de explosivos, e rocha sã, que necessita do uso contínuo deexplosivo.Empolamento do Material EscavadoSe considerarmos uma determinada massa de solo natural, de volume natural Vn, esta massa de soloapresentará um aumento de volume, ou empolamento, após o solo ser escavado, com um volume solto Vsmaior do que Vn. A mesma massa de solo apresentará, após compactada, um volume compactado Vcmenor do que Vn. Em média, o volume solto é 25% maior do que o volume no terreno natural, e ovolume compactado é 15% menor. A massa específica aparente seca natural (γn) será, portanto, maior doque a massa específica aparente seca solta (γs) e menor do que a massa específica aparente secacompactada (γc). No estudo do empolamento de solos trabalha-se com três relações. • A primeira das relações, denominada empolamento (ep), traduz a relação entre o volume solto e o volume natural, sendo dado por: γn e p = V s / Vn ou ep = γs • A segunda das relações, denominada porcentagem (ou taxa) de empolamento [p(%)], nos dá a taxa de aumento, em porcentagem, do volume solto em relação ao volume natural, sendo dada por: p(%) = (ep - 1) 100 • A terceira delas, denominada fator de empolamento (φ), traduz a relação de redução da massa específica aparente seca ao se escavar o material, com valor sempre menor do que 1, (φ) sendo dado por: 1 ϕ = Vn / V s ou ϕ= ep Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  6. 6. Valores típicos de φ, p(%) e ep Tipo de solo <p p(%) ep Solos argilosos secos 0,71 40 1,40 Solos comuns secos ou úmidos 0,80 25 1,25 Solos arenosos secos 0,89 12 1,12Exercício: O custo de escavação de um solo comum seco é de R$10,00/m3 no corte. Se em um pequeno serviço foi contratado prevendo-se o pagamento do mesmo através do controle de volume por número de viagens de caminhões, qual será o valor referente ao custo de escavação por viagem na composição de preço, sabendo-se que: ep= 1,25 Capacidade do caminhão: 6,0 m3Resolução: o custo de escavação é obtido no corte, logo: Vs = 6,0 m3 ep= Vs/Vn => Vn = 6,0/1,25 = 4,8 m³ Custo = 4,8 m3 x R$10,00/m3 = R$ 48,00 por viagemForma de PagamentoO serviço de terraplenagem é pago em duas parcelas distintas: 1ª parcela: escavação, carregamento e espalhamento (m³) 2ª parcela: transporte (momento de transporte em m³ x km)A primeira parcela é fixa para cada tipode material escavado, cobrindo as etapas de escavação,carregamento e espalhamemo. Como os volumes natural, solto e compactado são diferentes, é necessáriodefinir em que local será pago o volume de escavação e de transporte. A medição do volume solto, noveículo de transporte, não é uma medição confiável, pois depende de anotações, nem sempre confiáveis, Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  7. 7. de operários apontadores de viagem. A medição no aterro também não é confiável, pois nem todo omaterial de corte será utilizado em um aterro, sendo que o material de bota-fora não é compactado, nãoapresentando, portanto, uma massa específica aparente seca uniforme em todo o bota-fora. A únicamedição de volume escavado confiável ao longo do tempo é a medição no corte, pois as seçõestransversais do terreno natural e dos cortes ficam arquivadas, podendo o cálculo de volume ser realizado aqualquer tempo. Portanto, o volume de terraplenagem é sempre computado no corte.O pagamento da segunda parcela independe do tipo de material escavado, mas é variável em função dadistância à qual o material é transportado. A unidade de pagamento do transporte é denominada momentode transporte (Mt), sendo dada em m³ x km. O preço unitário de transporte é composto para o momentode transporte unitário, ou seja, 1 m³ transportado a 1 km. Para o pagamento do transporte calcula-se omomento de transporte total. O estudo da distância média de transporte será visto em seção posterior.Como o volume é sempre computado no corte, cabe ao executor do serviço compor seu preçoadequadamente, levando em conta o fato de que o material escavado, quando solto, terá um volume maiordo que o volume no corte. Portanto, o volume real carregado, transportado, espalhado e a ser computadoserá sempre maior que o volume efetivamente pago no corte.Equipamentos e equipes de terraplenagem em soloEquipamentos de terraplenagemComo vimos anteriormente, o serviço de terraplenagem compreende quatro etapas. Para cada uma dasetapas existe um equipamento projetado para executá-la. . escavação - trator de esteira (TE); . carregamento - pá carregadeira (PC); . transporte - caminhão basculante (CB); . espalhamento - motonivelador (MN). Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  8. 8. A parte principal de um trator de esteira é a lâmina escavadora. Esta é contituída por uma base, e porlâminas de corte e cantos de lâmina trocáveis. A esteira metálica permite o uso do TE em quase todos ostipos de terrenos.A pá carregadeira é projetada única e exclusivamente para o carregamento, não sendo aconselhado o seuuso para outros fins. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  9. 9. A motoniveladora é projetada para espalhamento do material descarregado e para acabamento, porraspagem, de superfícies.O motoscraper (MS) é projetado para executar as quatro etapas do serviço de terraplenagem. O MS éconstituído basicamente por um cavalo-mecânico tracionador e por uma caçamba (scraper) capaz deexecutar a escavação, o auto-carregamento, o transporte e o espalhamento do material escavado. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  10. 10. O moto-scraper (MS) comum não tem tração suficiente para iniciar a escavação, sendo necessário oauxílio de um TE sem lâmina, denominado pusher (empurrador), empurrando o MS no início daescavação. Rapidamente o MS atinge sua velocidade normal de escavação, ficando o pusher liberado paraauxiliar no início de escavação do próximo MS. O MS faz o empalhamento em movimento, simplesmentedeixando o material cair. Como a superfície formada é muito irregular, é necessário o auxílio de umamotoniveladora (MN) executando o acabameto superficial do material espalhado, garantindo umasuperfície regular para o tráfego dos MS.Equipes de terraplenagemOs equipamentos de terraplenagem são agrupados em equipes detrabalho de acordo com a distância de transporte (DT). • DT ≤ 50 m Equipe: Tator de Esteiras – TE Em DT ≤ 50 m, caso típico de terraplenagem em seção mista, a praça de trabalho é muito pequena. O trator de esteira trabalha sozinho, executando todas as quatro etapas da terraplenagem. O TE trabalha com a esteira inclinada. A escavação é executada longitudinalmente, deixando uma leira lateral. O TE faz marcha-ré e passa a escavar mais à direita. Desse modo, o transporte é feito por arrasto lateral • 50 m < DT ≤ 2000 m Equipe: MSs TE (pusher) MN (acabamento do material espalhado) Os moto-scrapers têm melhor rendimento até distâncias máximas de 2.000 m (DT ~ 2000 m). Deve ser previsto um número adequado de pushers, de modo que não haja paralisação de nenhum MS por falta de empurrador. • DT > 2000 m Equipe: TE (escavação) PC (carregamento) CB (transporte) MN (espalhamento) Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  11. 11. Em DT > 2000 m o maior rendimento é obtido por equipes constituídas pelos quatro equipamentos relacionados acima, com cada um desses equipamentos executando suas tarefas especializadas.Seções transversais típicasEm terraplenagem pode-se ter três tipos de seções transversais após a execução do serviço: . seção em corte pleno, ou em corte; . seção em aterro pleno, ou em aterro; . seção mista, com parte da seção em corte e parte em aterro.Uma seção transversal em rodovias e ferrovias é caracterizada pela sua plataforma, elemento principal, epelas linhas de talude, ou simplesmente taludes, de corte ou de aterro.Seção transversal em corteSeção transversal em aterroSeção transversal mista Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  12. 12. Elemento principal:. plataforma.Elementos secundários:. taludes de corte ou de aterro;A plataforma de terraplenagem é caracterizada por: . cota do eixo; . largura total da plataforma; . largura de cada semi-plataforma, à direita e à esquerda do eixo; . declividade de cada semi-plataforma (valor típico = 3%).Os taludes de corte são caracterizados por: . declividade do talude (dado como relação entre cateto vertical e cateto horizontal - valor típico = 1: 1) . topo do talude (interseção do talude com o terreno natural); . pé do talude (interseção do talude com a plataforma).Os taludes de aterro são caracterizados por: . declividade do talude (dado como relação entre cateto verticale cateto horizontal - valor típico = 2:3); . topo do talude (interseção do talude com a plataforma); . pé do talude (interseção do talude com o terreno natural). Elementos de uma seção transversal Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  13. 13. Plataformas típicas de terraplenagemAcima das plataformas de terraplenagem de rodovias e ferrovias são construídas as superestruturasrodoviárias e ferroviárias, respectivamente. A espessura destas superestruturas são variáveis em função docarregamento e da resistência do solo. A seguir, serão dados exemplos de plataformas típicas deterraplenagem rodoviárias, com espessura de superestrutura de 0,80 m.A platafonna de projeto, ou plataforma acabada, de uma rodovia pavimentada típica apresenta, como nafigura 4, os seguintes elementos: . duas faixas de tráfego, uma para cada sentido, com largura de 3,50m; . duas faixas de acostamento, com largura de 2,0 m; . duas sarjetas, com largura de 1,0 m. Platafonna rodoviária típica acabadaAs larguras das plataformas de terraplenagem são diferentes para corte e aterro. Veremos, a seguir, que adiferença nas larguras das plataformas é devido a diferenças nas sarjetas de corte e de aterro, e àinfluência da espessura do pavimento.Plataformas típicas de terraplenagem em corteNa seção transversal em corte, parte da sarjeta está apoiada diretamente no talude ele corte. Sendo assim,para o cálculo da largura da plataforma de terraplenagem tem-se de subtrair a largura correspondente aesta parte da sarjeta: na figura 5 foi considerado que esta parte da sarjeta tem 0,40 m e que o pavimentotem a espessura de 0,80 m. Estando o pavimento apoiado lateralmente no talude de corte, pela figura vê- Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  14. 14. se que deverá ser subtraído de cada semi-plataforma 0,40 m de parte da sarjeta e 0,80 m para acomodar opavimento. A largura total da plataforma de terraplenagem em corte pelo exemplo será:13,0 m - (2 x 0,40 m) - (2 x 0,80 m) = 10,60 mPortanto a largura da plataforma de terraplenagem em corte é sempre menor que a largura que a largurada plataforma de projeto. Largura de plataforma de terraplenagem em cortePlataformas típicas de terraplenagem em aterroNa seção transversal em aterro, parte da sarjeta é constituída de meio-fio, sem apoio direto, devendo sercolocada uma leira de solo socado para prover este apoio. Para o cálculo da largura da plataforma deterraplenagem do exemplo da figura 6, será considerado que a leira tem 0,30 m em sua base, comespessura de pavimento de 0,80 m, sendo a declividade do talude de aterro de 2:3.Estando o pavimento apoiado sobre o aterro, e considerando que a declividade do talude é de 2:3, pelafigura vê-se que deverá ser acrescentado 1,20 m a cada semi-plataforma para prover o apoio do talude dopavimento.A largura total da plataforma de terraplenagem em aterro do exemplo será:13,0 m +(2 x 0,30 m) + (2 x 1,20 m) = 16,0 mPortanto, a largura da plataforma de terraplenagem em aterro é sempre maior que a largura da plataformade projeto. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br
  15. 15. Largura de plataforma de terraplenagem em aterroNo caso de seção transversal mista a plataforma de terraplenagem será assimétrica. No exemplo estudado,a largura da semi-plataforma de corte será de 5,30 m e a largura da semi-plataforma de aterro de 8,0 m,com largura total da plataforma de terraplenagem de 13,30 m. Alerta-se que o eixo da plataforma deterraplenagem estará deslocado para o lado do corte. Como exercício, recomenda-se determinargraficamente as características da plataforma mista. Notas de Aula - “CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E VIAS URBANAS” Prof. Bruno Almeida Cunha de Castro – bruno@pattrol.com.br

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