APOSTILA TERRAPLENAGEM _PROJETO E EXECUÇÃO

1

��

Prof. Ma�ricio Rena�o Pina Moreira, M. Sc. Sc . Engenheiro Ci�il, Professor das disciplinas discipli nas Es�radas e Transpor�es dos c�rsos de Engenharia Ci�il da Uni�ersidade Federal de Pernamb�co e da Uni�ersidade Ca��lica de Pernamb�co

Recife Janeiro/2013

TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

2

SUM�RIO 1. DEFINI��O 2. ESCAVA��O 3. CARGA 4. TRANSPORTE 5. DESCARGA 6. COMPACTA��O 7. ACABAMENTO 8. CONSIDERA��ES SOBRE OS VOLUMES DA TERRAPLENAGEM TERRAPLENAGEM 9. C�LCULO DE VOLUMES DA TERRAPLENAGEM TERRAPLENAGEM 10. DIAGRAMA DE BRUCKNER 11. CONTROLE DA COMPACTA��O 12. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM QUEST�ES DE CONCURSOS CONCURSOS BIBLIOGRAFIA


3 4 8 8 10 10 15 16 17 18 20 22 30 34

2

SUM�RIO 1. DEFINI��O 2. ESCAVA��O 3. CARGA 4. TRANSPORTE 5. DESCARGA 6. COMPACTA��O 7. ACABAMENTO 8. CONSIDERA��ES SOBRE OS VOLUMES DA TERRAPLENAGEM TERRAPLENAGEM 9. C�LCULO DE VOLUMES DA TERRAPLENAGEM TERRAPLENAGEM 10. DIAGRAMA DE BRUCKNER 11. CONTROLE DA COMPACTA��O 12. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM QUEST�ES DE CONCURSOS CONCURSOS BIBLIOGRAFIA


3 4 8 8 10 10 15 16 17 18 20 22 30 34

3

1. DEFINI��O Define�se �erraplenagem como sendo �m conj�n�o de opera��es, a saber, esca�a��o, carga, �ranspor�e, descarga, espalhamen�o, compac�a��o e acabamen�o, com o obje�i�o de remo�er a �erra de onde ela se encon�ra em e�cesso para onde ela se encon�ra em fal�a. O dicion�rio da l�ng�a por��g�esa de A�r�lio B�arq�e de Holanda Ferreira d� a seg�in�e defini��o de �erraplenagem: �conj�n�o de opera��es de esca�a��o, �ranspor�e, dep�si�o e compac�a��o de �erras, necess�rias � reali�a��o de �ma obra�. O� seja, a �erraplenagem � �ma a�i�idade de Engenharia necess�ria para se passar da si��a��o do �erreno na��ral para as co�as definidas em proje�o. A �erraplenagem �amb�m � chamada mo�imen�o de �erras. Usa�se �amb�m a f�rm�la f �rm�la pop�lar �erraplanagem. Q�an�o � forma de e�ec��o, a �erraplenagem pode ser man�al o� mecani�ada, abrangendo o j� ci�ado conj�n�o de opera��es. A �erraplenagem man�al ��ili�a a energia m�sc�lar do homem, median�e o �so de ferramen�as apropriadas. � �sada desde �empos imemoriais. Na An�ig�idade, regis�ra�se a reali�a��o de grandes obras de �erraplenagem, em especial pelos eg�pcios, babil�nios e romanos.

A �erraplenagem mecani�ada s�rgi� na seg�nda me�ade do s�c�lo XIX, com o ad�en�o da m�q�ina a �apor e foi imp�lsionada com o desen�ol�imen�o dos mo�ores de comb�s��o in�erna, j� no in�cio do s�c�lo XX. Assim, em 1920, foi lan�ado o �ra�or com mo�ido a gasolina, ao q�al foi adap�ada a l�mina. Nas d�cadas de 20 e 30, foi criado o primeiro �scraper� propelido, rebocado por �ra�or. Em 1938, s�rgi� o primeiro �mo�oscraper�. A par�ir da�, foram desen�ol�idos e aperfei�oados cada �e� mais os eq�ipamen�os de �erraplenagem. Hoje em dia, h� eq�ipamen�os sofis�icados com ele�r�nica embarcada, dispondo de cabine clima�i�ada e con�role por meio de �jo�s�icks�, s�bs�i��indo os de embreagem pesada e q�e e�igiam for�a m�sc�lar consider��el para a s�a opera��o. A diferen�a da �erraplenagem man�al para a mecani�ada � �ma q�es��o de escala. Por e�emplo, para se ob�er �ma prod��o de 50 m�/h de esca�a��o, s�o necess�rios 100 oper�rios na �erraplenagem man�al o� apenas �m operador de esca�adeira na �erraplenagem mecani�ada. As m�q�inas �sadas em �erraplenagem podem ser classificadas em mo�ri�es e opera�ri�es. As m�q�inas mo�ri�es s�o aq�elas q�e prod��em a energia mec�nica necess�ria � prod��o de �rabalho, como os o s �ra�ores, compressores de ar e geradores. As m�q�inas opera�ri�es s�o as q�e reali�am efe�i�amen�e os ser�i�os de �erraplenagem, poss�indo �ra��o pr�pria o� sendo �racionadas, rebocadas o� acionadas pelas m�q�inas mo�ri�es. En�re as m�q�inas TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

4

opera�ri�es, pode�se ci�ar os eq�ipamen�os de esca�a��o (�nidades esca�o�emp�rradoras, esca�o��ranspor�adoras e esca�o�carregadoras), as �nidades aplainadoras, as �nidades de �ranspor�e e as �nidades compac�adoras.

2. ESCAVA��O A esca�a��o � a opera��o necess�ria para desmon�ar o� desagregar o ma�erial. A esca�a��o man�al � fei�a com a ��ili�a��o de ferramen�as apropriadas, como p�, en�ada, en�adeco o� picare�a. A esca�a��o mecani�ada � reali�ada com o �so de eq�ipamen�os adeq�ados a essa finalidade, q�e ��ili�am ferramen�as cor�an�es, �ais como a faca da l�mina o� os den�es da ca�amba de �ma carregadeira. Os eq�ipamen�os de esca�a��o podem ser classificados em �nidades esca�o�emp�rradoras, �nidades esca�o��ranspor�adoras e �nidades esca�o� carregadoras. As �nidades esca�o�emp�rradoras s�o aq�elas capa�es de esca�ar e emp�rrar a �erra, �ais como o �ra�or de es�eira o� de pne�s com l�mina (chamado �ra�or de l�mina o� �b�lldo�er�).

TRATOR DE ESTEIRA


5

As �nidades esca�o��ranspor�adoras s�o as q�e esca�am o ma�erial e em seg�ida os carregam e os �ranspor�am, �ais como o �scraper� (forma apor��g�esada: escreiper) rebocado e o �scraper� a��omo�ri� o� �mo�oscraper� (forma apor��g�esada: �mo�oescreiper�).

MOTOESCREIPER

As �nidades esca�o�carregadoras esca�am e em seg�ida carregam o ma�erial sobre �m eq�ipamen�o de �ranspor�e (normalmen�e, �m caminh�o), compreendendo as carregadeiras e as esca�adeiras. As carregadeiras s�o �amb�m denominadas p�s�carregadeiras e normalmen�e ��ili�am ca�amba fron�al, podendo ser mon�adas sobre es�eiras o� sobre pne�s.

TRATOR ESCAVO�CARREGADOR TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

6

P��CARREGADEIRA

As esca�adeiras, �amb�m chamadas p�s�mec�nicas, s�o eq�ipamen�os q�e �rabalham es�acionados, podendo ser mon�adas sobre es�eiras, pne�s o� �rilhos. As esca�adeiras s�o pro�idas de lan�as, des�inadas a efe��ar cer�os �ipos de esca�a��o.

ESCAVADEIRA HIDR�ULICA SOBRE ESTEIRAS TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

7

E�is�em ��rios �ipos de esca�adeira: as q�e poss�em lan�a com p� fron�al o� �sho�el�, as com ca�amba de arras�o o� �drag�line�, as com ca�amba de mand�b�las o� �clam�shell� e as com lan�a re�roesca�adora, �back�sho�el� o� �hoe�. As esca�adeiras do �ipo �sho�el� s�o des�inadas a esca�ar em �al�des si��ados acima do n��el do �erreno em q�e a m�q�ina es�� ins�alada. As esca�adeiras do �ipo �drag�line� s�o ��ili�adas para esca�ar em n��eis si��ados abai�o do �erreno no q�al es��o apoiadas, sendo aplicadas no cor�e de ma�eriais po�co compac�os o� moles. As esca�adeiras �drag�line� apresen�am ainda d�as carac�er�s�icas impor�an�es: 1) cons�i��em�se no �nico �ipo de eq�ipamen�o con�encional de �erraplenagem q�e e�ec��a esca�a��o den�ro d��g�a, podendo ser ��ili�adas nos ser�i�os de dragagem de canais e rios de peq�ena larg�ra; 2) s�o os eq�ipamen�os q�e poss�em o maior raio de alcance, de a�� cerca de 20 me�ros. Esse raio de alcance m��imo da ca�amba depende de ��rios fa�ores, en�re os q�ais as condi��es locais, a habilidade do operador, o �so de e��ens�o da lan�a e do �ng�lo formado en�re a lan�a e a hori�on�al. As esca�adeiras do �ipo �clam�shell� s�o ��ili�adas na esca�a��o para a aber��ra de �alas de peq�enas dimens�es, em especial q�ando h� obs��c�los como escoramen�os o� ��b�la��es s�b�err�neas. As esca�adeiras com lan�a re�roesca�adora s�o indicadas para esca�a��es abai�o do n��el em q�e se encon�ram e q�ando se deseja precis�o nas dimens�es da �ala. Os ma�eriais de esca�a��o s�o classificados em 1�, 2� o� 3� ca�egoria, em f�n��o da menor o� maior dific�ldade q�e oferecem ao desmon�e. Os ma�eriais de 1� ca�egoria s�o os de f�cil esca�a��o e compreendem os solos de �m modo geral. A s�a esca�a��o pode ser fei�a de forma man�al o� mecani�ada, nes�a empregando eq�ipamen�os como a esca�adeira, o �ra�or de l�mina, a p��carregadeira o� o �mo�o� scraper�. O an�igo DNER (a��al DNIT) define os ma�eriais de 1� ca�egoria da seg�in�e maneira: ��erra em geral, pi�arra o� argila, rocha em adian�ado es�ado de decomposi��o, sei�os rolados o� n�o, com di�me�ro m��imo inferior de 15 cm, q�alq�er q�e seja o �eor de �midade, compa��eis com a ��ili�a��o de �do�er�, �scraper�rebocado o� mo�ori�ado.�

Os ma�eriais de 2� ca�egoria s�o os q�e oferecem m�dia dific�ldade de esca�a��o, o� seja, n�o s�o ��o f�ceis de esca�ar q�an�o os de 1� nem ��o dif�ceis q�an�o os de 3�. Enq�adram� se nessa classifica��o os solos com ele�ado gra� de compacidade e as rochas al�eradas. Os ma�eriais de 2� ca�egoria s�o desagregados com o �so de eq�ipamen�os de esca�a��o, por�m com �m desmon�e pr��io fei�o com escarificador o� emprego descon��n�o de e�plosi�os de bai�a po��ncia. O escarificador o� �ripper� � �m disposi�i�o ��ili�ado nas mo�oni�eladoras o� �m implemen�o adap�ado aos �ra�ores de es�eiras, q�e cons�a de �m o� mais den�es me��licos refor�ados, pro�idos de pon�as cor�an�es, f�ncionando como �m arado. A efici�ncia do escarificador � a�men�ada com a a��o de pis��es hidr��licos q�e for�am os den�es sobre o solo. O an�igo DNER (a��al DNIT) define os ma�eriais de 2� ca�egoria da seg�in�e maneira: �rocha com resis��ncia � pene�ra��o mec�nica inferior ao TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

8

grani�o, blocos de pedra de �ol�me inferior a 1 m�, ma�ac�es e pedras de di�me�ro m�dio s�perior a 15 cm, c�ja e��ra��o se processa com emprego de e�plosi�os o� �so combinado de e�plosi�os, m�q�inas de �erraplenagem e ferramen�as man�ais com�ns.� Os ma�eriais de 3� ca�egoria compreendem as rochas s�s e s�o aq�eles c�jo desmon�e � reali�ado com o emprego con��n�o e e�cl�si�o de e�plosi�os de m�dia e al�a po��ncia. Tra�a� se de ma�eriais q�e n�o s�o pene�rados por escarificador, abrangendo, en�re o��ros �ipos de rocha, os gnaisses, os grani�os, os basal�os, o� seja, rochas compac�as e de grande d�re�a. O an�igo DNER (a��al DNIT) define os ma�eriais de 3� ca�egoria da seg�in�e maneira: �rocha com resis��ncia � pene�ra��o mec�nica s�perior o� ig�al � do grani�o e blocos de rocha de �ol�me ig�al o� s�perior a 1 m�, c�ja e��ra��o e red��o, para �ornar poss��el o carregamen�o, se processa com o emprego con��n�o de e�plosi�o.� Essa classifica��o ��ili�ada em �erraplenagem �em �ma impor��ncia econ�mica, pois infl�encia os pre�os �ni��rios de esca�a��o. A rela��o apro�imada dos c�s�os de esca�a��o dos ma�eriais de 1�, 2� e 3� ca�egorias � de apro�imadamen�e 1:2:6. O� seja, o c�s�o da esca�a��o de 1 m� de ma�erial de 2� ca�egoria � em �orno do dobro do c�s�o da esca�a��o de 1 m� de ma�erial de 1� ca�egoria, enq�an�o a esca�a��o de 1 m� de ma�erial de 3� ca�egoria c�s�a cerca de 6 �e�es mais q�e a esca�a��o de 1 m� de ma�erial de 1� ca�egoria. De�e�se e�i�ar a esca�a��o de ma�eriais de 1� e 2� ca�egorias d�ran�e os per�odos ch��osos.

3. CARGA A opera��o de carga da ca�amba �amb�m pode ser fei�a de forma man�al o� mecani�ada. A carga man�al consis�e na ��ili�a��o de p�, �ornando�se �an�o mais inc�moda o� impra�ic��el q�ando o n��el da ca�amba do eq�ipamen�o de �ranspor�e es�� em co�a m�i�o acima do n��el do �erreno. A carga mecani�ada � fei�a com eq�ipamen�os do �ipo esca�adeira, �ra�or esca�o�carregador o� p��carregadeira.

4. TRANSPORTE Na �erraplenagem man�al, a opera��o de �ranspor�e pode ser reali�ada dire�amen�e pelo pr�prio oper�rio o� com a ��ili�a��o de carro�as de �ra��o h�mana o� animal. Na �erraplenagem mecani�ada, s�o �sados os seg�in�es �ipos de eq�ipamen�o: a) �scraper� rebocado o� �mo�oscraper�, q�ando a dis��ncia de �ranspor�e � de a�� em �orno de 600 m. Acima dessa dis��ncia, o �ranspor�e com esses eq�ipamen�os se �orna an�iecon�mico; TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

9

b) �nidades �ranspor�adoras, q�e abrangem: b1) caminh�o basc�lan�e com�m. No �ranspor�e de ma�erial esca�ado, n�o � adeq�ado o �so de caminh�o de ca�amba fi�a, pelo c�s�o decorren�e da opera��o de descarga. Os caminh�es com�ns �sados em �erraplenagem poss�em capacidade para �ranspor�ar de 4,5 a 6,0 m� e a descarga do ma�erial � fei�a por basc�lagem da ca�amba. b2) �ag�o. Os �ag�es s�o �nidades de grande capacidade, carregadas por �nidades esca�o� carregadoras. E�ec��am apenas as opera��es de �ranspor�e e descarga e s�o geralmen�e rebocados por �ra�ores de pne�s. A descarga do ma�erial pode ser fei�a de �r�s maneiras, o q�e diferencia o �ipo de �ag�o: f�ndo m��el (�bo��om�d�mp�), �raseira, por basc�lagem da ca�amba (�rear�d�mp�) o� la�eral (�side�d�mp�). O �ol�me da ca�amba � em �orno de 40 m�. b3) �d�mper�. Os �d�mpers� s�o �nidades �ranspor�adoras assemelhadas aos caminh�es basc�lan�es com�ns, por�m s�o mais rob�s�os e apresen�am �ma carac�er�s�ica para eliminar manobras na carga e na descarga. � q�e eles podem se deslocar �an�o para fren�e q�an�o para �r�s sem e�ec��ar mo�imen�os de r�, pois disp�em de comandos d�plos e o assen�o do mo�oris�a e o �olan�e de dire��o s�o gira��rios, com �ng�lo de 180�. A descarga do ma�erial � fei�a por basc�lagem da ca�amba, q�e poss�i capacidade da ordem de 4 a 6 m�. b4) caminh�o �fora�de�es�rada�. Os caminh�es denominados �fora�de�es�rada� s�o �e�c�los ��ili�ados na e�ec��o de ser�i�os pesados de cons�r��o. As s�as dimens�es s�o m�i�o s�periores �s dos caminh�es con�encionais, o q�e os impede de circ�lar nas es�radas de �r�fego normal. A s�a ��ili�a��o fica, por�an�o, res�ri�a aos can�eiros de obras. Os �ol�mes das ca�ambas dos caminh�es �fora�de�es�rada� s�o s�periores a 10 m 3. Pelo se� ele�ado c�s�o de aq�isi��o, o se� emprego s� � j�s�ificado em �rabalhos de �erraplenagem com grandes �ol�mes.

CAMINH�O FORA�DE�ESTRADA (es�e modelo apresen�a capacidade rasa de 41,28 m 3 e capacidade coroada de 63,43 m3) TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

10

5. DESCARGA Se reali�ada man�almen�e, a opera��o de descarga � reali�ada com a ��ili�a��o de p�, �isando fa�er �ombar o ma�erial �ranspor�ado, do eq�ipamen�o de �ranspor�e ao �erreno no local de des�ino. Nesse caso, � necess�rio incl�ir no or�amen�o o c�s�o da opera��o de descarga. Como j� mencionado, a descarga do ma�erial �ranspor�ado cos��ma ser reali�ada por meio da opera��o de basc�lagem da ca�amba do caminh�o. Assim sendo, a descarga n�o acarre�a c�s�os. � �s�al, nos or�amen�os de �erraplenagem, q�e cons�em i�ens com a seg�in�e descri��o, a ��lo de e�emplo: �Esca�a��o, carga e �ranspor�e de ma�erial de 1� ca�egoria, com DMT a�� 50 m�. Obser�a�se q�e a descarga n�o � e�plici�ada na descri��o por n�o apresen�ar c�s�os, embora fa�a par�e do conj�n�o de opera��es q�e ser�o reali�adas no campo.

6. COMPACTA��O Compac�a��o � a opera��o q�e �isa red��ir os �a�ios do solo e, em conseq��ncia, a�men�ar a s�a resis��ncia. O a�men�o da densidade de �m solo, por efei�o de compac�a��o, depende do �eor de �midade do solo e da energia despendida. Em labora��rio, � reali�ado o ensaio de compac�a��o o� o ensaio AASHTO (American Associa�ion of S�a�e High�a� and Transpor�a�ion Officials) o� Proc�or, assim chamado em homenagem ao engenheiro nor�e� americano q�e o concebe� em 1933. Em f�n��o da energia empregada, s�o ��ili�ados os ensaios AASHTO Normal o� Proc�or Normal, AASHTO In�ermedi�rio e o AASHTO Modificado o� Proc�or Modificado.


11

A energia de compac�a��o empregada no AASHTO o� Proc�or Modificado corresponde a cerca de 4,5 �e�es a energia do AASHTO o� Proc�or Normal. Esses ensaios s�o reali�ados com a ��ili�a��o da seg�in�e aparelhagem: cilindro peq�eno o� cilindro Proc�or, cilindro grande o� cilindro CBR, soq�e�e peq�eno o� soq�e�e Proc�or, soq�e�e grande o� soq�e�e CBR, disco espa�ador de 2� e disco espa�ador de 2��. As carac�er�s�icas desses aparelhos s�o as seg�in�es: CILINDRO ALTURA DI�METRO INTERNO VOLUME VOLUME DO CORPO DE PROVA COM DISCO ESPA�ADOR DE 2� VOLUME DO CORPO DE PROVA COM DISCO ESPA�ADOR DE 2��

PEQUENO OU PROCTOR 12,7 cm o� 5� 10,6 cm o� 4� 1.000 cm� �

GRANDE OU CBR 17,8 cm o� 7� 15,2 cm o� 6� � 2.315 cm�

�

2.085 cm�

SOQUETE ALTURA DE QUEDA PESO

PEQUENO OU PROCTOR 30,5 cm o� 12� 2.495 g o� 5,5 lb

GRANDE OU CBR 45,7 cm o� 18� 4.536 g o� 10 lb


12

Os ensaios de compac�a��o s�o reali�ados de acordo com a �abela q�e se seg�e. ENSAIO CILINDRO SOQUETE DISCO N�MERO DE N�MERO DE ESPA�ADOR CAMADAS GOLPES POR CAMADA AASHTO OU PEQUENO PEQUENO � 3 25 PROCTOR PEQUENO GRANDE � 3 9 NORMAL GRANDE GRANDE 2� 5 13 GRANDE GRANDE 2�� 5 12 AASHTO PEQUENO PEQUENO � 5 34 INTERMEDI�RIO PEQUENO GRANDE � 5 12 GRANDE GRANDE 2� 5 29 GRANDE GRANDE 2�� 5 26 AASHTO OU PEQUENO PEQUENO � 5 68 PROCTOR PEQUENO GRANDE � 5 25 MODIFICADO GRANDE GRANDE 2� 5 58 GRANDE GRANDE 2�� 5 52 Sendo P o peso do soq�e�e, h a al��ra de q�eda, N o n�mero de golpes por camada, n o n�mero de camadas e V o �ol�me do corpo de pro�a, a energia de compac�a��o por �nidade de �ol�me (E) � calc�lada pela seg�in�e e�press�o: E= P.h.N.n/V Seja, por e�emplo, calc�lar a energia de compac�a��o do ensaio AASHTO o� Proc�or Normal, ��ili�ando cilindro e soq�e�e grandes e disco espa�ador de 2��. Sendo P= 4,536 kg; h= 0,457 m; N= 12, n= 5 e V= 2,085 dm�, �em�se: E= 4,536 � 0,457 � 12 � 5/2,085= 59,7 kg.m/dm�. Define�se o Gra� de Compac�a��o (GC) como sendo a rela��o en�re a densidade do ma�erial compac�ado e a densidade m��ima ob�ida em labora��rio para a energia de compac�a��o especificada. O� seja, sendo γ a a densidade do ma�erial no a�erro compac�ado e γ m a densidade m��ima ob�ida em labora��rio, �em�se q�e: GC= Assim como as demais opera��es de �erraplenagem, a compac�a��o �amb�m pode ser reali�ada man�al o� mec�nicamen�e. Na compac�a��o man�al, s�o ��ili�ados pil�es, soq�e�es o� a�� mesmo o compac�ador �ipo �sapo�. Na compac�a��o mecani�ada, s�o ��ili�adas as �nidades compac�adoras, q�e abrangem os rolos lisos �ibra��rios, os rolos �p�� de�carneiro�, os rolos pne�m��icos, os rolos combinados e os rolos especiais. Os rolos lisos �ibra��rios s�o indicados para a compac�a��o de solos arenosos. Poss�em �ambor(es) de a�o liso e �m disposi�i�o �ibra��rio q�e pro�oca a apro�ima��o das par��c�las dos solos n�o�coesi�os. TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

13

ROLO COMPACTADOR VIBRAT�RIO LISO

Os rolos �p��de�carneiro� (em espanhol, rodillos de pa�a de cabra) poss�em como elemen�os a�i�os �m cilindro me��lico con�ornado de pro��ber�ncias fi�as (em geral, �roncos de pir�mide) chamadas �p�s�de�carneiro�. Seg�ndo Arq�i�, a a��o do compac�ador � semelhan�e �s pegadas de �m rebanho, c�jas in�meras pa�as pene�ram no solo e o compac�am. Di� a lenda q�e a a��o de�ida �s pegadas do gado j� foi ��ili�ada para compac�ar �erraplenos. Os an�igos rolos �p��de�carneiro� eram rebocados por �ra�ores de pne�s, por�m os a��ais modelos s�o a��opropelidos. Os rolos �p��de�carneiro� s�o recomendados para a compac�a��o de solos coesi�os, o� seja, os q�e apresen�am �ma ra�o��el percen�agem de finos (argila e sil�e). N�o s�o indicados para a compac�a��o de solos arenosos, pois apenas re�ol�em o ma�erial sem compac��lo.


14

ROLO COMPACTADOR �P��DE�CARNEIRO�

O �ambor do rolo poss�i di�me�ro de 1,0 a 2,0 m e pode ser enchido com �g�a, areia o� p�� de�pedra, �isando a�men�ar o se� peso e, conseq�en�emen�e, a press�o de con�a�o e a energia de compac�a��o �ransmi�ida. Q�ando se fa� a compac�a��o com rolo �p��de�carneiro�, aparecem inicialmen�e s�lcos prof�ndos e, com as passadas s�cessi�as, a prof�ndidade desses s�lcos �ai dimin�indo. Os rolos pne�m��icos s�o formados por �ma pla�aforma me��lica apoiada em dois ei�os q�e poss�em de �r�s a a�� mais de seis pne�m��icos, cada. No caso, a compac�a��o dos solos depende da press�o de con�a�o en�re os pne�s e o �erreno. Os rolos pne�m��icos s�o m�i�o ��ili�ados, �an�o em ser�i�os de acabamen�o q�an�o na compac�a��o de maci�os �errosos.

ROLOS PNEUM�TICOS TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

15

Os rolos combinados s�o aq�eles ob�idos pela combina��o dos �ipos b�sicos, obje�i�ando os fabrican�es a�ender � maior fai�a poss��el de solos, dos argilosos aos arenosos. Assim, os rolos �p�s�de�carneiro� com disposi�i�o �ibra��rio s�o e�emplos desse �ipo de �nidade compac�adora.

7. ACABAMENTO O acabamen�o final da �erraplenagem � reali�ada pelas �nidades aplainadoras, q�e compreendem as mo�oni�eladoras. Esse �ipo de eq�ipamen�o � pro�ido de l�mina e permi�e conformar o �erreno �s co�as finais do greide de proje�o, sendo �amb�m conhecido ��lgarmen�e pela denomina��o de �pa�rol�. En�re a l�mina e o ei�o dian�eiro da mo�oni�eladora, es�� si��ado o escarificador (�ripper�), j� comen�ado e ��ili�ado para o desmon�e de ma�erial de 2� ca�egoria. As mo�oni�eladoras s�o consideradas a m�q�ina mais �ers��il ��ili�ada em �erraplenagem de rodo�ias e ferro�ias. S�o empregadas na conser�a��o das es�radas de �erra de �m modo geral e dos caminhos de ser�i�o percorridos pelos caminh�es, �scrapers� e �mo�oscrapers� d�ran�e �ma obra de �erraplenagem e ainda na opera��o de acabamen�o de s�perf�cies e no �al�damen�o de cor�es.

MOTONIVELADORA


16

8. CONSIDERA��ES SOBRE OS VOLUMES DA TERRAPLENAGEM O �ol�me do ma�erial depende do se� peso espec�fico. Q�ando ele se encon�ra no se� es�ado na��ral (cor�e o� empr�s�imo), apresen�a �m �ol�me V n e �m peso espec�fico γ n. Ao ser esca�ado, o ma�erial sofre �ma e�pans�o �ol�m��rica, passando a apresen�ar �m �ol�me Vs (�ol�me sol�o) e �m peso espec�fico γ s. Ap�s ser compac�ado, o mesmo ma�erial apresen�ar� �m �ol�me V a (�ol�me no a�erro) e �m peso espec�fico γ a. Pode�se, por�an�o, escre�er q�e o peso P do ma�erial � dado por: P= γnVn= γsVs= γaVa. De �m modo geral, �em�se: V s > Vn > Va e, por conseg�in�e, γ s < γn < γa. Conhecendo�se, por e�emplo, o �ol�me do ma�erial sol�o (V s) e os pesos espec�ficos do ma�erial sol�o (γs) e no se� es�ado na��ral (γ n), pode�se calc�lar o �ol�me do ma�erial no cor�e o� no empr�s�imo, o� seja, no se� es�ado na��ral, por meio da seg�in�e eq�a��o: Vn= V s.γs/γn. A rela��o γ s/γn � denominada fa�or de empolamen�o (ф). O� seja, ф= γ s/γn < 1. Como γs= P/Vs e γn= P/Vn, en��o ф= V n/Vs, o� seja, Vn= ф.Vs. A percen�agem de empolamen�o (f) � ob�ida pela eq�a��o: f= [(1/ф) � 1].100. De �m modo geral, q�an�o mais fino for o solo, maior ser� o empolamen�o. A �abela abai�o, e��ra�da de Ricardo & Ca�alani, mos�ra o empolamen�o para alg�ns �ipos de solos. MATERIAL

PERCENTAGEM DE EMPOLAMENTO f (%)

FATOR DE EMPOLAMENTO (ф)

Solos argilosos

40

0,71

Terra com�m seca (solos argilo�sil�osos com areia)

25

0,80

Terra com�m �mida

25

0,80

Solo arenoso seco

12

0,89

Por s�a �e�, o solo, ao ser compac�ado, sofre �ma red��o �ol�m��rica, dada por: [1 � (γa/γn)].100. E�emplos de aplica��o: De�ermine o �ol�me necess�rio a ser esca�ado em �m empr�s�imo para a e�ec��o de �m a�erro, sabendo�se q�e o �ol�me compac�ado (V a) � de 10.000 m3, q�e o peso espec�fico no ma�erial no empr�s�imo (γ n) � de 1.600 kg/m3, q�e a densidade m��ima de labora��rio ob�ida pelo ensaio Proc�or Normal (γ m) � de 2.000 kg/m3 e q�e o Gra� de Compac�a��o (GC) � de 95%.


17

Resol��o: γa= GC.γm, o� seja, γa= 0,95 � 2.000 kg/m3= 1.900 kg/m3 Vn= Va.γa/γn. Por�an�o, Vn= 10.000 m3 � 1.900/1.600= 11.875 m3.

9. C�LCULO DE VOLUMES DA TERRAPLENAGEM O c�lc�lo de �ol�mes da �erraplenagem �amb�m � denominado c�ba��o o� c�bagem. O m��odo �s�al de c�lc�lo consis�e em assimilar o �ol�me (�an�o de cor�e como de a�erro) a �ma s�rie de prism�ides. Assim, sendo conhecidas as �reas S i e Si�1 de d�as se��es �rans�ersais consec��i�as e sendo d a dis��ncia q�e as separa, ��ili�a�se o m��odo da semi� soma das �reas para fins da de�ermina��o do �ol�me. Sendo V i, i�1 o �ol�me en�re as d�as se��es �rans�ersais, pode�se escre�er: V i,i�1= d.(Si + Si�1)/2 (�ide fig�ra abai�o).

Fig�ra e��ra�da de Sen�o, 1975

Um m��odo �m po�co mais preciso consis�iria em calc�lar o �ol�me en�re as d�as se��es �rans�ersais pela eq�a��o: Vi, i�1= d.(Si + 4S m + S i�1)/6, onde Sm seria a �rea da se��o �rans�ersal eq�idis�an�e das se��es i e i�1. Por�m, se Sm= (Si + Si�1)/2, as d�as eq�a��es le�am e�a�amen�e ao mesmo res�l�ado. Al�m disso, o peq�eno ganho de precis�o n�o � compensado pelo �rabalho adicional de calc�lar a �rea de mais �ma se��o �rans�ersal (S m). Por �ais mo�i�os, ��ili�a�se na pr��ica o m��odo da semi�soma das �reas acima descri�o.


18

E�emplo de c�lc�lo de �ma planilha de c�ba��o: De�ermine os �ol�mes de cor�e e de a�erro de �m �recho de rodo�ia compreendido en�re as es�acas 0 e 15 + 18,40, sendo conhecidas as corresponden�es �reas de cor�e e de a�erro.

ESTACA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 + 18,40

10.

�REA (m�) CORTE 0 88 192 327 549 295 132 57 0 0 0 0 0 0 58 149 311

DIST�NCIA (m)

ATERRO 0 � 0 20 0 20 0 20 0 20 0 20 0 20 33 20 247 20 479 20 598 20 395 20 111 20 42 20 0 20 0 20 0 18,40 TOTAL

SOMA DAS �REAS (m�) CORTE ATERRO � � 88 0 280 0 519 0 876 0 844 0 427 0 189 33 57 280 0 726 0 1.077 0 993 0 506 0 153 58 42 207 0 460 0

VOLUME (m�) CORTE � 880 2.800 5.190 8.760 8.440 4.270 1.890 570 0 0 0 0 0 580 2.070 4.232 39.682

ATERRO � 0 0 0 0 0 0 330 2.800 7.260 10.770 9.930 5.060 1.530 420 0 0 38.100

DIAGRAMA DE BRUCKNER

O diagrama de Br�ckner � m�i�o ��ili�ado no Brasil para a dis�rib�i��o do ma�erial esca�ado. Encon�ra similar na E�ropa, principalmen�e na Fran�a, no diagrama de Lalanne, ��ili�ado com o mesmo obje�i�o. Pode�se definir q�e, em �ma es�aca i q�alq�er, a ordenada B i do Br�ckner � ob�ida pela seg�in�e e�press�o: B i= . Nessa e�press�o, represen�a o soma��rio ac�m�lado dos �ol�mes dos cor�es a�� a es�aca i e

represen�a o soma��rio ac�m�lado

dos �ol�mes dos a�erros corrigidos a�� a mesma es�aca i, o� seja, o soma��rio ac�m�lado dos �ol�mes dos a�erros considerando�os com a densidade dos cor�es. Para e�emplificar inicialmen�e o processo de c�lc�lo das ordenadas do diagrama de Br�ckner, considere�se o mesmo problema da planilha de c�ba��o apresen�ado no cap��lo TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

19

an�erior. Admi�a�se q�e a densidade do ma�erial no cor�e e a densidade m��ima ob�ida em labora��rio sejam respec�i�amen�e γ n= 1,6 e γm= 2,0 e ainda q�e o Gra� de Compac�a��o (GC) e�igido seja de, no m�nimo, 95%. Assim, a densidade m�nima do ma�erial compac�ado � γa= 95% de 2,0= 1,9 e a rela��o γ a/γn= 1,9/1,6= 1,1875. Essa rela��o, m�l�iplicada pelo �ol�me do a�erro, fornece o �ol�me do a�erro corrigido. A ordenada inicial do Br�ckner � arbi�r�ria, sendo nes�e e�emplo considerada ig�al a 0 (�ero).

ESTACA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 + 18,40 TOTAL

CORTE

ATERRO

� 880 2.800 5.190 8.760 8.440 4.270 1.890 570 0 0 0 0 0 580 2.070 4.232 39.682

� 0 0 0 0 0 0 330 2.800 7.260 10.770 9.930 5.060 1.530 420 0 0 38.100

VOLUME (m�) ATERRO BRUCKNER CORRIGIDO � 0 0 880 0 3.680 0 8.870 0 17.630 0 26.070 0 30.340 392 31.838 3.325 29.083 8.621 20.462 12.789 7.673 11.792 � 4.119 6.009 � 10.128 1.817 � 11.945 499 � 11.864 0 � 9.794 0 � 5.562 45.244

COMPENSA��O LATERAL � � � � � � � 392 570 � � � � � 499 � �

O diagrama de Br�ckner apresen�a as seg�in�es propriedades: a) Ordenadas crescen�es significam cor�e. Ordenadas decrescen�es significam a�erro. b) Pon�os de m��imo significam passagem de cor�e para a�erro. Pon�os de m�nimo significam passagem de a�erro para cor�e. c) Q�alq�er hori�on�al �ra�ada no diagrama e q�e in�ercep�e a c�r�a de Br�ckner indica �recho de compensa��o de �ol�mes. Essa hori�on�al � chamada linha de compensa��o o� linha de �erra. d) As ordenadas m��imas de cada ramo (ascenden�e o� descenden�e) represen�am os �ol�mes �o�ais de cor�e o� a�erro, respec�i�amen�e. As ordenadas m��imas de cada segmen�o compensado represen�am os �ol�mes �o�ais da respec�i�a compensa��o. e) As in�erse��es da linha de compensa��o o� linha de �erra com o diagrama de�erminam as dis��ncias m��imas de �ranspor�e para cada segmen�o compensado.


20 f) A diferen�a de ordenadas en�re dois pon�os da c�r�a de Br�ckner represen�a o �ol�me de �erra en�re esses mesmos pon�os. g) Q�ando mais inclinada a c�r�a de Br�ckner, maior � o �ol�me da �erraplenagem (cor�e o� a�erro, conforme o caso). h) Ondas posi�i�as de Br�ckner significam compensa��o para fren�e, o� seja, o cor�e precede o a�erro no sen�ido crescen�e do es�aq�eamen�o. Ondas nega�i�as de Br�ckner significam compensa��o para �r�s, o� seja, o a�erro precede o cor�e no sen�ido crescen�e do es�aq�eamen�o. i) A �rea compreendida en�re a c�r�a de Br�ckner e a linha de compensa��o represen�a o momen�o de �ranspor�e daq�ela dis�rib�i��o.

Fig�ra e��ra�da de Sen�o, 1975

11. CONTROLE DA COMPACTA��O E�ec��ada a compac�a��o, de�er� ser de�erminada a densidade ob�ida. Para esse fim, o procedimen�o mais com�men�e empregado consis�e em: 1) fa�er �m f�ro na camada compac�ada; 2) pesar o ma�erial e��ra�do do f�ro (P h); 3) ob�er a �midade do ma�erial (h); 4) ob�er o peso do ma�erial seco por meio da eq�a��o P s= 100.Ph/(100 + h); 5) ob�er o �ol�me do f�ro.


21 A maior dific�ldade reside na de�ermina��o do �ol�me do f�ro. Seg�ndo o Road Research Labora��, o m��odo mais preciso para a de�ermina��o desse �ol�me � o conhecido como o do frasco de areia. Esse m��odo consis�e no preenchimen�o do f�ro por �ma areia bem seca e de densidade conhecida . De�ermina�se o peso da areia q�e preenche� o f�ro pesando�se o frasco an�es e depois da opera��o. O �ol�me do f�ro corresponde ao �ol�me da areia q�e o preenche�, es�e �l�imo sendo a rela��o en�re o peso e a densidade da areia. A �an�agem desse m��odo � q�e a areia se amolda bem �s paredes do f�ro.

UTILIZA��O DO FRASCO DE AREIA PARA DETERMINA��O DA DENSIDADE �IN SITU�

O��ros m��odos podem ser ��ili�ados com a mesma finalidade, �ais como o m��odo do �leo, q�e consis�e em s�bs�i��ir a areia por �m l�q�ido q�e se adap�e � forma do f�ro. Nesse caso, de�e�se considerar q�e o mesmo seja bas�an�e �iscoso para q�e n�o se infil�re pelos �a�ios do solo ao longo das paredes do f�ro. U�ili�a�se, en��o, �m �leo de �iscosidade adeq�ada.


22 Ainda podem ser ��ili�ados os m��odos do cilindro biselado e o do densi��me�ro de membrana. Mais recen�emen�e, �em sido �sado o eq�ipamen�o FWD (Falling Weigh� Deflec�ome�er) para fins do con�role da compac�a��o.

12. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM A de�ermina��o da q�an�idade necess�ria de eq�ipamen�os para a reali�a��o de �m ser�i�o de �erraplenagem depende de alg�ns fa�ores, �ais como a prod��i�idade de cada eq�ipamen�o e o cronograma de e�ec��o.

Como j� �is�o, a �erraplenagem en�ol�e �m conj�n�o de opera��es, a saber, esca�a��o, carga, �ranspor�e, descarga, espalhamen�o, compac�a��o e acabamen�o. Essas opera��es podem ser reali�adas em seq��ncia o� com sim�l�aneidade. Uma �nidade esca�o�carregadora (carregadeira o� esca�adeira), como o pr�prio nome s�gere, e�ec��a as d�as primeiras opera��es (esca�a��o e carga), e�igindo, em seq��ncia, �ma �nidade �ranspor�adora (por e�emplo, �m caminh�o basc�lan�e com�m o� �m caminh�o �fora�de�es�rada�). J� �m �ra�or de es�eiras � capa� de e�ec��ar as cinco primeiras opera��es. Q�alq�er q�e seja o �ipo de eq�ipamen�o e o conj�n�o de opera��es q�e ele seja capa� de e�ec��ar, o �rabalho � repe�ido ao longo do �empo de forma c�clica, o� seja, ao ser �erminada �ma seq��ncia de opera��es, inicia�se a seg�in�e na mesma ordem an�erior. Ricardo & Ca�alani definem ciclo como sendo o conj�n�o das opera��es q�e �m eq�ipamen�o e�ec��a n�m cer�o lapso de �empo, �ol�ando, em seg�ida, � posi��o inicial para recome��las. Os mesmos a��ores definem �empo de ciclo como sendo o in�er�alo de �empo decorrido en�re d�as passagens consec��i�as da m�q�ina por q�alq�er pon�o do ciclo. Por s�a �e�, o �empo de ciclo m�nimo o� �e�rico (� c m�n) � o soma��rio de �odos os �empos elemen�ares em q�e o ciclo pode ser decompos�o. Esses �empos elemen�ares podem ser di�ididos em �empos fi�os (� f ) e �empos �ari��eis (� �). Os �empos fi�os s�o aq�eles q�e se man��m apro�imadamen�e cons�an�es para �m de�erminado �ipo de eq�ipamen�o e os �empos �ari��eis s�o os q�e dependem dire�amen�e das dis��ncias percorridas. Imagine�se, por e�emplo, o �ranspor�e reali�ado por �m caminh�o basc�lan�e com�m. O ciclo desse ser�i�o compreende, na ordem seq�encial, as seg�in�es opera��es elemen�ares: a carga da �nidade (o� seja, o carregamen�o do caminh�o), o �ranspor�e propriamen�e di�o TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

23

(o� seja, o deslocamen�o com o caminh�o carregado desde a origem a�� o des�ino do ma�erial), a manobra e a descarga, o re�orno �a�io do caminh�o para a origem e o posicionamen�o do �e�c�lo para a carga seg�in�e. Essas opera��es elemen�ares se repe�em na mesma seq��ncia nos ciclos seg�in�es. O �empo de ciclo m�nimo (� c m�n) � dado por: � c m�n= Σ�f + Σ��. No caso e�emplificado, os �empos fi�os correspondem ao �empo de carga da �nidade, ao �empo de manobra e descarga e ao �empo de posicionamen�o para a carga. S�o considerados �empos �ari��eis os referen�es ao �ranspor�e com o caminh�o carregado e o re�orno �a�io, pos�o q�e dependem das dis��ncias percorridas. Define�se �empo de ciclo efe�i�o (� c ef ) como sendo aq�ele gas�o pelo eq�ipamen�o para e�ec��ar o ciclo de opera��o, incl��dos os �empos de parada (� p) q�e cos��mam ocorrer no �ranscorrer de alg�ns ciclos. De�e�se proc�rar eliminar o� minimi�ar esses �empos de parada, �endo em �is�a q�e os mesmos a�men�am o �empo de ciclo efe�i�o e red��em, em conseq��ncia, a prod��i�idade. Tem�se, pois: �c ef = �c m�n + Σ�p= Σ�f + Σ�� + Σ�p. E�emplos de aplica��o 1) (Adap�ado de Sen�o, 1970) Foi reali�ado �m ensaio de compac�a��o com a energia do Proc�or Normal de �m solo a ser ��ili�ado na e�ec��o de �m a�erro c�jo �ol�me compac�ado (V) � de 200.000 m 3, �endo sido ob�idos os seg�in�es res�l�ados: Umidade (%) Densidade (kg/m3) 3,0 1.600 7,0 1.830 10,0 2.000 14,0 1.980 19,0 1.730 Sabendo�se q�e a �midade na��ral (h n) desse solo � de 4,0%, dimensione a q�an�idade necess�ria de irrigadeiras de 8.000 li�ros cada, de modo q�e esse a�erro seja e�ec��ado em �m pra�o de 90 dias corridos. Considere a jornada di�ria de �rabalho de 8 horas, o �empo de ciclo efe�i�o da irrigadeira de 1 hora e 20 min��os e admi�a �ma perda de �g�a por e�apora��o (he) de 2,0%. Sol��o: a) De�ermina��o da �midade ��ima (h o) e da densidade m��ima do solo seco (γ m) Pelo gr�fico abai�o, ob�em�se: h o= 12,0% e γm= 2.030 kg/m3.


24

b) De�ermina��o da q�an�idade de �g�a necess�ria (Δh) para se ob�er a �midade ��ima Δh= ho � hn + he= (12,0 � 4,0 + 2,0)%= 10,0% c) De�ermina��o do peso do solo seco a ser compac�ado (P) P= V � γm= 200.000 m3 � 2.030 kg/m3= 406.000 � d) De�ermina��o do �ol�me necess�rio de �g�a (V a) Pa (peso necess�rio de �g�a)= Δh � P= 0,10 � 406.000 �= 40.600 � Va= 40.600.000 li�ros (densidade da �g�a=1) e) De�ermina��o do n�mero di�rio de �iagens por irrigadeira n�= 8 � 60 min��os / 80 min��os= 6 �iagens/dia f) Q�an�idade necess�ria de irrigadeiras de 8.000 li�ros (Q i) Q i= Va / (8.000 � 6 � 90)≈ 9,4, o� seja, 10 irrigadeiras.

2) (Adap�ado de Sen�o, 1970) Para o mesmo a�erro indicado no e�emplo an�erior, foram medidas as densidades de campo em �m peq�eno �recho e�perimen�al ap�s as passagens de �m rolo p��de�carneiro , �endo sido ob�idos os seg�in�es res�l�ados:


25

N�mero de passagens (n) 0 5 10 15 20 25 30

Densidade (kg/m3) 1.550 1.730 1.810 1.875 1.910 1.950 1.970

Sabendo�se q�e o Gra� de Compac�a��o e�igido � de, no m�nimo, 95%, pede�se de�erminar o n�mero de passagens desse rolo para se a�ingir a corresponden�e densidade m�nima. Sol��o: a) De�ermina��o da densidade m�nima e�igida γa= GC � γm= 0,95 � 2.030 kg/m3= 1.928,5 kg/m3 b) De�ermina��o do n�mero de passagens do rolo para se ob�er a densidade m�nima e�igida In�erpolando linearmen�e no gr�fico abai�o, �em�se: (1.950 � 1.910) / (25 � 20) = (1.928,5 � 1.910) / (� � 20) O� seja, �≈ 22,3, o� seja, 23 passagens.


26

3) (Adap�ado de Melo, 1977) Para a e�ec��o de �m a�erro com al��ra �niforme e e��ens�o de 4 km, s�o conhecidas as seg�in�es informa��es: a) Vol�me compac�ado do a�erro a e�ec��ar= 250.000 m3; b) Posi��o do empr�s�imo (E1) e da fon�e de �g�a (FA) E1 FA

1 km

0 km 1

2

3

4

km

c) Carac�er�s�icas do ma�erial do empr�s�imo: γ m= 2.000 kg/m3; ho�= 15,0%; γe= 1.500 kg/m3; hn= 5,0% (γm � a densidade m��ima de labora��rio, ob�ida pelo ensaio Proc�or Normal; h o� � a �midade ��ima; γ e � a densidade do ma�erial no empr�s�imo; h n � a �midade na��ral); d) Acr�scimo de �midade para compensar as perdas por e�apora��o= 3,0%; e) Gra� de compac�a��o m�nimo e�igido= 90%; f) Rendimen�o do eq�ipamen�o, �endo em �is�a as ch��as= 0,8; g) Horas de �rabalho por m�s= 200 h; h) Tipo e prod��i�idade do eq�ipamen�o para e�ec��o de cada fase do ser�i�o: �ide Q�adro I; i) C�s�o hor�rio do eq�ipamen�o: �ide Q�adro I; j) Cronograma para e�ec��o: �ide Q�adro I.


27

QUADRO I CRONOGRAMA (M�S)

SERVI�O F

M

A

M

EQUIPAMENTOS

J

TIPO

Esca�a��o de solo no empr�s�imo

1 �ra�or sobre pne�s e 1 carregadeira fron�al

Transpor�e de solo

1 caminh�o de 145 HP com capacidade de 4 m3

Transpor�e de �g�a

1 caminh�o de 6.000 li�ros

Compac�a��o

1 mo�oni�eladora de 115 HP e 1 rolo �ibra��rio liso

PRODU��O HOR�RIA 3

120 m P= 200 /(8� + 4) �= DMT em km P= prod��o em m3/h

P= 300 /(8� + 4) �= DMT em km P= prod��o em m3/h

3

125 m

CUSTO (R$/h)

300,00

15,00

20,00

150,00

De�ermine o c�s�o �o�al da e�ec��o do a�erro e o c�s�o por m 3 compac�ado. Sol��o: 

Vol�me do solo a ser esca�ado: Ve= 250.000 m3� (0,90 � 2.000)/1.500= 300.000 m3



DMT para o solo: DMT= c + [(a 2 + b2)/2(a + b)]= 1 + [(2 2 + 22)/2 � 4]= 2 km o� DMT= c + (a + b)/4 (pois o empr�s�imo es�� locali�ado no pon�o m�dio da e��ens�o do a�erro, c�ja espess�ra � �niforme)= 1 + 4/4= 2 km



Q�an�idade de �g�a a �ranspor�ar: Pa= 250.000 m3 � 0,9 � 2.000 kg/m3 � (15 � 5 + 3)/100= 58.500.000 kg= 58.500 � Va= 58.500 m3 (densidade da �g�a= 1)



DMT para a �g�a: DMT= c + (a + b)/2= 0 + 4/2= 2 km



Prod��o do eq�ipamen�o de �ranspor�e de solo: P= 200/(8� + 4)= 200/(8 � 2 + 4)= 10 m 3/h



Prod��o do eq�ipamen�o de �ranspor�e de �g�a:


28



P= 300/(8� + 4)= 300/(8 � 2 + 4)= 15 m 3/h Q�an�idade de eq�ipamen�os de esca�a��o de solo: Pra�o= 4 meses (fe�ereiro a maio)= 4 meses � 200 h/m�s= 800 h Rendimen�o efe�i�o= 120 m 3/h � 0,8= 96 m3/h Tempo de e�ec��o= 300.000 m3/96 m3/h= 3.125 h Q�an�idade de eq�ipamen�os (�ra�or e carregadeira h/800h/conj�n�o≈ 3,9 conj�n�os Ado�ar 4 conj�n�os (4 �ra�ores e 4 carregadeiras fron�ais).

fron�al)=

3.125



Q�an�idade de eq�ipamen�os de �ranspor�e de solo: Pra�o= 4 meses (fe�ereiro a maio)= 4 meses � 200 h/m�s= 800 h Rendimen�o efe�i�o= 10 m 3/h � 0,8= 8 m3/h Tempo de e�ec��o= 300.000 m3/8 m3/h= 37.500 h Q�an�idade de eq�ipamen�os (caminh�o de 4 m 3)= 37.500 h/800h/caminh�o≈ 46,9 caminh�es Ado�ar 47 caminh�es.



Q�an�idade de eq�ipamen�os de �ranspor�e de �g�a: Pra�o= 3,5 meses (in�cio de fe�ereiro a meados de maio)= 3,5 meses � 200 h/m�s= 700 h Rendimen�o efe�i�o= 15 m 3/h � 0,8= 12 m3/h Tempo de e�ec��o= 58.500 m3/12 m3/h= 4.875 h Q�an�idade de eq�ipamen�os (caminh�o de 6.000 li�ros)= 4.875 h/700h/caminh�o≈ 6,96 caminh�es Ado�ar 7 caminh�es.



Q�an�idade de eq�ipamen�os de compac�a��o: Pra�o= 3,5 meses (in�cio de fe�ereiro a meados de maio)= 3,5 meses � 200 h/m�s= 700 h Rendimen�o efe�i�o= 125 m 3/h � 0,8= 100 m3/h Tempo de e�ec��o= 250.000 m3/100 m3/h= 2.500 h Q�an�idade de eq�ipamen�os (mo�oni�eladora e rolo �ibra��rio liso)= 2.500 h/700h/conj�n�o≈ 3,6 conj�n�os Ado�ar 4 conj�n�os (4 mo�oni�eladoras e 4 rolos �ibra��rios lisos).



C�s�o da esca�a��o: 800 h/conj�n�o � 4 conj�n�os � R$ 300,00/h= R$ 960.000,00



C�s�o do �ranspor�e de solo: 800 h/caminh�o � 47 caminh�es � R$ 15,00/h= R$ 564.000,00 TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

29



C�s�o do �ranspor�e de �g�a: 700 h/caminh�o � 7 caminh�es � R$ 20,00/h= R$ 98.000,00



C�s�o da compac�a��o: 700 h/conj�n�o � 4 conj�n�os � R$ 150,00/h= R$ 420.000,00



C�s�o �o�al: R$ (960.000,00 + 564.000,00 + 98.000,00 + 420.000,00)= R$ 2.042.000,00



C�s�o por m3 compac�ado: R$ 2.042.000,00/250.000 m3≈ R$ 8,17/m3


30

QUESTÕES DE CONCURSOS Prof. Mauricio Pina

1. (CONCURSO DNER) Num corte feito em material argiloso, foram obtidas três seções transversais, distantes uma da outra 20 metros. Calculadas as áreas, obteve-se, respectivamente, S1= 125 m², S2= 257 m² e S3= 80 m². O volume de material escavado nestas seções é: a) 4.799,33 m³; b) 7.190 m³; c) 9.240 m³; d) 14.380 m³ 2. (CONCURSO DNER) Ao invés de recuperar uma camada de base da rodovia DF-025, o engenheiro fiscal, depois de consultar o projetista, decidiu substituir toda a camada, usando o cascalho laterítico. Após a estabilização desse cascalho, mediu-se um volume de 2.000 m³. O transporte do cascalho foi feito por caminhão basculante com capacidade de 5 m³. Sabendo-se que a densidade do cascalho compactado é de 2,035 t/m³, a densidade natural é de 1,430 t/m³ e a densidade solta é e 1,10 t/m³, calcular o total de viagens necessárias para transportar todo o volume de cascalho. 3. (CONCURSO DNIT/2006) O scraper rebocado e o scraper automotriz são considerados unidades: a) de tração (tratores); b) escavo-empurradoras; c) escavo-transportadoras; d) escavo-carregadoras; e) aplainadoras. 4. (CONCURSO ELETROBRÁS/CONESUL) No serviço de terraplenagem para a implantação de um canteiro de obras, define-seciclo como a) o tempo necessário para descarregar o material e voltar ao lugar original. b) o tempo necessário para carregar, transportar e voltar ao lugar inicial. c) o tempo necessário para carregar e descarregar o material. d) o tempo consumido pela máquina nas vias públicas. e) o número de viagens que é feito no período de um dia. 5. (EXAME NACIONAL DE CURSOS – 1997) Para a realização do projeto detalhado de terraplenagem no intervalo entre as estacas 0 e 75 de um trecho da rodovia BR-101,lançou-se mão do Diagrama de Brückner abaixo esquematizado. Com base nesse diagrama, indique: a) o volume do empréstimo, em m³; b) o volume do bota-fora, em m³; c) o volume do maior corte, em m³; TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

31

d) o volume do maior aterro, em m³; e) as estacas de cota vermelha nula.

6. (CONCURSO BRDES/2001-FDRH) O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem classifica os materiais escavados, para fins de pagamento, em três categorias. Os materiais que se enquadram na 2ª categoria dessa classificação estão constituídos por: a) pedras soltas, rochas fraturadas com blocos maciços de volume inferior a 0,5 m³; b) rocha com resistência à penetração mecânica inferior ao granito, blocos de pedra com diâmetro inferior a 1 m³, matacões e pedras de diâmetro médio superior a 15 cm, cuja extração se processa com emprego de explosivo ou uso combinado de explosivos, máquinas de terraplenagem e ferramentas manuais comuns; c) solos consolidados contendo blocos de pedra com diâmetro inferior a 15 cm; d) rochas brandas, rochas em decomposição compactas e muito compactas, rochas fraturadas com blocos de volume inferior a 0,5 m³, matacões isolados, pedras soltas cuja extração se faz pelo uso combinado de escarificadores (rippers) e explosivo; e) alterações de rocha fendilhada e/ou alterada, cuja extração se processa pelo emprego de explosivos combinado com escarificadores pesados (rippers). 7. (CONCURSO PROGUARU-2001-FGV) Assinale a alternativa que melhor responde à seguinte questão. TERRAPLENAGEM: PROJETO E CONSTRU��O Prof. MAURICIO PINA

32

Para a compactação do solo no campo, utiliza(m)-se o(s) seguinte(s) meio(s): a) Só por pressão ou rolagem; b) Só por impacto ou percussão; c) Só por vibração; d) Por pressão ou rolagem, por impacto ou percussão, por vibração. 8. No ensaio Proctor Normal de uma amostra representativa de um solo, foram obtidos os seguintes resultados: UMIDADE (%) 3 7 10 14 19

DENSIDADE (g/cm³) 1,550 1,830 2,000 1,980 1,730

Foi obtida uma umidade ótima de 12% e uma densidade máxima 1,5% superior àquela obtida com a umidade de 10%. Sabendo-se que o solo natural a ser compactado apresenta umidade natural de 4%, determine o consumo de água para atingir a umidade ótima de compactação para um volume de aterro de 200.000 m³ e o número de viagens de um comboio de 3 irrigadores de 8.000 litros cada. Considere 2% de perdas de água por evaporação. 9. Medindo-se a densidade de campo, após as passagens do rolo pé-de-carneiro, foram obtidos os seguintes resultados: NÚMERO DE PASSADAS (n) 0 5 10 15 20 25 30

DENSIDADE (g/cm³) 1,550 1,730 1,810 1,875 1,910 1,950 1,970

A densidade mínima exigida no caso pelas especificações é de 95% da densidade máxima. Determine o número mínimo de passadas do rolo para se atingir aquele valor mínimo, sabendo-se que a densidade máxima obtida em laboratório é de 2,030 g/cm³. 10. Admitindo-se que as massas específicas de um determinado solo sejam de 1,50 g/cm³, 1,125 g/cm³ e 1,80 g/cm³ respectivamente no seu estado natural, no transporte e após a compactação, determine os volumes correspondentes no caminhão e no aterro, sabendo-se que o volume medido no corte é de 300.000 m³.


33

GABARITO DE RESPOSTAS QUESTÃO 1 2 3 4 5a 5b 5c 5d 5e 6 7 8 9 10

RESPOSTA b 740 c b 20.000 15.000 20.000 35.000 10, 20, 30, 45, 60 e 70 b d 1.692 23 400.000 e 250.000


APOSTILA TERRAPLENAGEM _PROJETO E EXECUÇÃO

Recommend Documents