Aula 2 - Equipamentos de Terraplanagem

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Aula 2 
Equipamentos de Terraplenagem
MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
Classificação baseada no equipamento capaz de realizar 
economicamente o desmonte:
- 1ª categoria: solos escaváveis com auxílio de
equipamentos comuns (trator de lâmina, motoscraper,
pás-carregadeiras).
- 2ª categoria: removidos com equipamentos comuns,
mas pela maior consistência exigem desmonte prévio
(escarificador ou descontínuo explosivo de baixa
potência).
- 3ª categoria: tratados exclusivamente com explosivos.
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Classificação do DNIT 
- 1ª categoria: terra em geral, piçarra ou argila, rocha em
adiantado estado de decomposição, seixos rolados ou
não, com diâmetro máximo inferior a 15 cm, qualquer
que seja o teor de umidade, compatíveis com a
utilização de dozer, scraper rebocado ou motorizado.
- 2ª categoria: rocha com resistência à penetração
mecânica inferior ao granito, blocos de pedra de volume
inferior a 1 m3, matacões e pedras de diâmetro médio
superior a 15 cm, cuja extração se processa com
empregos de explosivos ou uso combinado de
explosivos, máquinas de terraplenagem e ferramentas
manuais.
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Classificação do DNIT 
- 3ª categoria: rocha com resistência à penetração
mecânica superior ou igual à do granito e blocos de
pedra de volume superior ou igual a 1 m3, cuja extração
e redução se processam com emprego contínuo de
explosivo.
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TIPOS DE EQUIPAMENTOS:
- Escavoempurradoras
- Escavotransportadoras
- Escavocarregadoras
- Niveladoras
- Transportadoras
- Compactadoras
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UNIDADES ESCAVOEMPURRADORAS
Trator adaptado p/ promover o desmonte de solos e o 
seu transporte
Escavoempurradora → Trator de esteiras
(trator de lâmina ou bulldozer) + Lâmina
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Equipamento versátil: pode ser usado em praticamente 
todas as fases de uma terraplenagem.
Montado sobre esteiras (placas de aço, vários tipos e 
tamanhos, ligados por articulações para permitir 
acomodação às irregularidades do terreno).
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LÂMINA: - Seção transversal curva (facilitar o desmonte);
- Componentes: lâmina, facas, cantos da lâmina e 
braços laterais (suporte das lâminas);
- Acionamento vertical por sistema hidráulico.
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CLASSIFICAÇÃO DAS LÂMINAS
- Bulldozer
- Angledozer
- Tilt-dozer
- Especiais
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Buldozer
Lâmina precursora das escavotransportadoras.
Movimentos apenas ascendentes/descendentes em 
relação a horizontal.
Indicado para escavação e transporte em linha reta.
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Buldozer
Lâmina (reta, normal, queixo duro)
Praticamente não é mais utilizado (novos equipamentos)
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Angledozer
Lâmina angulável ou oblíqua.
Movimentos ascendente, descendente e em torno do 
eixo vertical.
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Angledozer
Permite que o material escavado flua lateralmente 
(facilita a escavação)
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Tiltdozer
“Lâmina inclinada”
Movimentos anteriores + inclinação com relação ao eixo
Longitudinal
Movimento permite abrir valetas de pequenas
profundidades. Porto Velho / RO 16
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Especiais
Em “U”:
maior altura, arqueada p/ frente nas extremidades, forma de U
Indicada p/ movimentar grandes volumes (cargas soltas e baixo 
peso);
Pouca perda lateral.
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Especiais
Placa para Push:
Lâmina reforçada p/ empurrar o motoscraper durante a 
operação de carga.
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Especiais
Motoscraper com pusher
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Escarificadores
Dentes reforçados com pontas cortantes adaptados aos
tratores de esteiras e utilizados para romper solos
compactos (2ª categoria).
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Emprego do Trator de Lâmina
• Imprescindível em trabalhos de escavação;
• Utilização no início e durante todo o transcurso das 
operações de escavação;
• Utilizados em escavação e transporte de solos até 
100 m de distância de transporte.
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D6 – 145 HP
D8 – 338 HP
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper
Máquina capaz de, simultaneamente, escavar, carregar,
transportar, descarregar e espalhar o material.
Indicado transporte de material a distâncias médias
(<3 km).
Revolução nas técnicas de movimento de terra:
1 máquina pode-se executar todas as operações da
terraplenagem
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper
Vantagens:
- Economia de tempo
- Baixa manutenção
- Baixo custo de operação
- Operação simples
- Elevada produção
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper
Componentes:
Grande caixa apoiada em 1 eixo c/ rodas pneumáticas e
tracionado por trator (esteiras ou de pneu).
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper
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Caçamba
(15 m3)
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper: fases da operação
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UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADOS
Scraper:
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UNIDADES ESCAVOCARREGADORAS
• Escavam e carregam o material sobre um outro
equipamento que o transporta até o local da descarga
• Ciclo executado por 2 máquinas distintas
Tipos:
- Carregadeiras
- Escavadeiras
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Carregadeiras:
• Pá carregadeiras ou pás mecânicas;
• Trator de esteiras, ou de rodas, ao qual é adaptado 
(dianteira) uma caçamba (ou concha).
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Carregadeiras:
Caçamba com movimentos ascendente e descendente
Podem deslocar-se para carga e descarga das unidades
de transporte
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No carregamento, as carregadeiras é que se
deslocam, movimentando-se entre o talude e o veículo
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Classificação das Pás Carregadeiras
- Quanto ao material rodante Esteiras
Pneus
- Quanto tipo de tração Tração em 2 rodas
Tração em 4 rodas
- Quanto ao funcionamento e direcionamento Rígida
Articuldas
Dupla articulação
- Quanto ao sistema de descarga Descarga frontal
- Por movimento vertical
Por braço articulado
Descarga lateral
Para trás
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Carregadeira Esteira x Pneus
Esteira: pode atuar em terrenos deformáveis,
↑ aderência, ↑ escavação, manobras lentas, ↑ tempo de carga (tc)
Pneus;
2 rodas: agrícola adaptado, rodas traseiras (motoras)
grande porte, ágil e fácil operação, carga de materiais
soltos apenas, concha c/ pequena capacidade.
4 rodas: específica para terraplenagem, uso em condições mais
severas, rodas = tamanho, tração 4 rodas
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Rígida:
Rodas traseiras mudam a direção, 
maiores velocidades
Articulada:2 partes, ligadas sistema pivotante,
facilita as operações, ↓ tc
Dupla Articulação: 3 partes, juntas
articuláveis, maior porte, manobras 
no mesmo espaço de uma rígida
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Manobras
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Descarga
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Escavadeiras:
• Escavação e descarga sem deslocamento
• Deslocamento apenas para posições favoráveis de trabalho
Partes:
• Infraestrutura rodante:
➢ Sobre esteiras: v < 4 km/h
➢ Pneus: menor porte, trabalhos menores, v até 32 km/h, não 
trabalha em qualquer terreno;
➢ Trilhos: Apoiada em pontos fixos no solo, serviços de grande 
porte, mineração.
• Superestrutura giratória: parte superior que apoia na
infraestrutura, sobre a qual ela gira.
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Escavadeira montada sobre pneus
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Escavadeiras:
De Caçamba Frontal (Shovel)
• Concha com dentes e abertura para cima
• Movimento ascendente
• Executa serviços apenas em níveis acima do terreno de apoio
• Execução p/ frente
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Escavadeiras:
De Caçamba Invertida (Escavadeira hidráulica)
• Escavação apenas abaixo do Nível do Terreno de apoio;
• Deslocamento para trás;
• Concha de pequena capacidade.
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• Podem escavar valas de paredes verticais a grande 
profundidades
• Muito rápida
• Operações: escavação, giro carregada, descarga e 
retorno vazia
• Aplicações:
- Valas c/ largura e profund.
constantes
- Valas com taludes inclinado
p/ escoamento das águas.
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Retroescavadeiras:
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UNIDADES NIVELADORAS
Motoniveladoras (Patrol)
- Equipamentos de aplicações múltiplas
Destinam-se especialmente ao acabamento final da
terraplenagem, isto é, as operações para conformar o
terreno aos greides finais de projeto.
- Outros serviços: pequenas escavações e pequenos 
transportes de solos
- Principais características:
- Mobilidade da lâmina de corte
- Precisão de movimentos
- Permite posicionamento nas situações mais diversas
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• A lâmina pode ser angulada em relação ao eixo vertical e 
também inclinada lateralmente buscando alcançar a posição 
vertical.
• Para compensar as forças excêntricas surgidas por estes 
movimentos, as rodas dianteiras podem ser inclinadas de 
maneira a contrabalançar aqueles esforços.
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Inclinação das rodas
Motor
Eixo
Lâminas
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Emprego das motoniveladoras:
1. Raspagem;
2. Espalhamento e regularização;
3. Acabamento de taludes;
4. Manutenção de pistas (caminhos de serviço);
5. Valetas;
6. Escarificação;
7. Limpeza.
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Processos p/ o espalhamento e a regularização:
Passagem da lâmina (ida) várias
vezes sobre a camada até a
regularização
Passagem da lâmina c/ giro na
extremidade e retorno em sentido
oposto
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UNIDADES COMPACTADORAS
• Reduzem mecanicamente os vazios do solo;
• Vibratórios ou não vibratórios;
• Compactação: f (velocidade, número de passadas do
rolo, amplitude e frequência de vibração);
- Principais tipos:
a) Rolo pé de carneiro (solos coesivos);
b) Rolo liso (solos arenosos);
c) Rolo pneumático (asfalto).
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UNIDADES COMPACTADORAS
- Rolo pé de carneiro:
Compactação pela ação do peso próprio transmitido às 
sapatas (saliências) do tambor oco.
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UNIDADES COMPACTADORAS
- Rolo pé de carneiro:
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Operação dos rolos pé de carneiro:
As patas penetram na camada de solo solto, executando
a compactação por passadas sucessivas do rolo do
fundo para o topo da camada (20 cm) até que,
praticamente, não haja mais penetração das patas.
Em geral, considera-se a
compactação com o rolo
terminada quando os sulcos
(penetrações) tem de 4 a 1
cm de profundidade.
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UNIDADES COMPACTADORAS
- Rolo liso:
• Indicado para solos arenosos;
• Presença de vibração aumenta o rendimento da 
compactação;
• Velocidades mais reduzidas
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UNIDADES COMPACTADORAS
- Rolo pneumático:
• Plataforma metálica apoiada em dois eixos com pneus 
(3 até 6 ou mais por eixos);
• Pneus dianteiros e traseiros desalinhados;
• Compactação:
f (pressão de contato pneu-
terreno)
f (pressão do pneu)
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Aplicação dos Rolos Compactadores
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UNIDADES TRANSPORTADORAS
• Utiliza-se quando os scrapers são antieconômicos
(grandes distâncias);
• Rapidez, custo e maior produção;
- Principais categorias:
a) Caminhões basculantes;
b) Vagões;
c) Dumpers;
d) Caminhões “fora de estrada”.
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UNIDADES TRANSPORTADORAS
Caminhões basculantes
Caçamba basculante (báscula) adaptada sobre um
“chassis” de um caminhão convencional.
➢ Báculas (caçambas) de
4,5 a 18 m3;
➢ Acionamento hidráulico;
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Caminhões basculantes
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UNIDADES TRANSPORTADORAS
Vagões
• Unidades de grande capacidade rebocadas por
tratores de pneus (60 a 100 m3);
• Carregados por unidades escavocarregadoras;
• Descargas:
a) Fundo móvel (“bottom-dump”);
b) Traseira (“rear-dump”);
c) Lateral (“side-dump”).
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Vagão “bottom-dump”
Fundo móvel
Detalhe da descarga
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UNIDADES TRANSPORTADORAS
Dumpers
• De 2 a 6 m3, caçamba frontal;
• Serviços de limpeza;
• Vmáx = 30 Km/h quando vazios.
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UNIDADES TRANSPORTADORAS
Caminhões Fora-de-estrada
Veículos construídos e dimensionados para resistir aos 
serviços pesados de construção
• De 10 a 34 m3, transportam até 50 toneladas;
• Dimensões incompatíveis para rodovias (off-roads);
• Ideais para grandes volumes e mineração;
• Vmáx = 80 Km/h, até 350 t com motor de 2500 HP.
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Caminhões Fora-de-estrada
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ENSAIO DE UMIDADE
Um outro meio, aliás muito simples e rápido,
para determinar a umidade , consiste no emprego do
aparelho Speedy. Ele é constituído por um
reservatóriometálico fechado que se comunica com
um manômetro destinado a medir a pressão interna.
Dentro deste reservatório são colocados, em contato,
uma certa quantidade de solo úmido e uma
determinada porção de carbureto de cálcio (CaC2). A
água contida no solo combinando-se com o carbureto
de cálcio, gera acetileno, tal como expressa a
equação : CaC2 + 2 H2O = Ca (OH)2 + C2H2
e daí, pela variação da pressão interna obtém-se a
quantidade de água existente no solo. 82
Aparelho Speedy
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ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO
O Ensaio de Proctor Normal de Compactação foi
padronizado no Brasil pela NBR 7182/86. Em sua última
edição, esta Norma apresenta diversas alternativas para a
realização do ensaio. Descreveremos agora aquela que
corresponde ao ensaio original e que ainda é o mais
empregado.
A amostra de solo deve ser previamente seca ao ar livre
e destorroada. Inicia-se o ensaio acrescentando água até que
o solo fique cerca de 5% de umidade abaixo da umidade
ótima. Não é difícil perceber isto, pois como foi visto em
Mecânica dos Solos I, percebe-se uma umidade relativa que
depende dos limites de liquidez e de plasticidade. Portanto,
com um pouco de experiência do laboratorista, ele poderá
perceber se o solo está acima ou abaixo da umidade ótima,
que geralmente é muito próxima e um pouco abaixo do Limite
de Plasticidade.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
Uniformizando-se bem a umidade, uma porção do
solo é colocada num cilindro padrão (10 cm de diâmetro e
12,73 cm de altura, volume de 1.000 cm3) e submetida a
26 golpes de um soquete de massa de 2,5 Kg e caindo
de uma altura de 30,5 cm. A porção de solo compactado
deve ocupar cerca de um terço da altura do cilindro. O
processo é repetido mais duas vezes, atingindo-se uma
altura um pouco superior à do cilindro, o que é
possibilitado por um anel complementar. Acerta-se o
volume raspando o excesso.
Determina-se a massa específica do corpo de prova
obtido. Com uma amostra de seu interior, determina-se a
umidade. Com estes dois valores, calcula-se a densidade
seca. A amostra é destorroada, a umidade é aumentada
(cerca de 2%) e nova compactação é feita, obtendo-se um
novo par de valores umidade-densidade seca.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
A operação é repetida até que se perceba que a
densidade seca, depois de ter subido, já tenha caído em
duas ou três operações sucessivas. Nota-se que, quando
a densidade úmida se mantém constante em duas
tentativas sucessivas, a densidade seca já caiu. Se o
ensaio começou de fato com umidade 5% abaixo da
ótima, e com acréscimos de 2% a cada tentativa, com 5
determinações o ensaio estará concluído.
Com os dados obtidos, desenha-se a curva de
compactação, que consiste na representação da
densidade seca em função da umidade, como se mostra
no gráfico a seguir. Geralmente, associa-se uma reta aos
pontos ascendentes do ramo seco, outra aos pontos
descendentes do ramo úmido e une-se as duas retas por
uma curva parabólica.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
A curva define uma densidade seca máxima, à qual
corresponde uma umidade ótima.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
No próprio gráfico do ensaio pode-se traçar a curva de
saturação, que corresponde ao lugar geométrico dos valores de
umidade e densidade seca, estando o solo saturado. Da mesma
forma, pode-se traçar curvas correspondentes a igual grau de
saturação.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
A densidade seca máxima e a umidade ótima
determinadas no ensaio descrito como Ensaio Normal de
Compactação ou Ensaio de proctor normal não são índices
físicos do solo. Estes valores, na realidade, dependem da energia
aplicada. Quando se faz referência à energia do ensaio,
subentende-se que a energia acima descrita foi adotada com a
intenção de corresponder a um certo efeito de compactação com
os equipamentos convencionais de campo. Evidentemente,
ensaios semelhantes podem ser feitos com outras energias em
laboratório, como equipamentos mais pesados podem ser
utilizados na compactação de aterros.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
Um ensaio padronizado é o Ensaio Modificado de
Compactação ou Ensaio de Proctor Modificado, que se realiza
geralmente no cilindro grande, com o soquete grande, aplicando-
se 55 golpes do soquete em cada uma das 5 camadas. Este
ensaio é geralmente tomado como referência para a
compactação das camadas mais importantes dos pavimentos,
para os quais a melhoria das propriedades do solo, sob o ponto
de vista de seu comportamento nas solicitações pelo tráfego,
justifica o emprego de maior energia de compactação, e,
consequentemente, o maior custo.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
Quando o solo se encontra com umidade abaixo da ótima,
a aplicação de maior energia de compactação provoca aumento
de densidade seca, mas quando a umidade é maior do que a
ótima, maior esforço de compactação pouco ou nada provoca de
aumento da densidade, pois não consegue expelir o ar dos
vazios. Isso ocorre também no campo, a insistência da
passagem de equipamento compactador quando o solo
encontra-se muito úmido resulta no fenômeno chamado de
borrachudo pelos engenheiros
Pelo comportamento descrito acima, conclui-se que uma maior
energia de compactação conduz a uma maior densidade seca
máxima e uma menor umidade ótima, deslocando-se a curva
para a esquerda e para o alto, conforme mostra o gráfico a
seguir.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
Na figura está indicada também, para o mesmo solo, o
resultado denominado Ensaio Intermediário de Compactação,
que se difere do Modificado só pelo número de golpes por
camada, que é reduzido. Este ensaio, criado pelo DNIT, é
aplicado em camadas intermediárias de pavimentos, onde
aplicam-se 26 golpes em cada uma das 5 camadas, no cilindro
grande.
Os pontos de máxima densidade seca e umidade ótima
para várias energias de compactação, com o mesmo solo, ficam
ao longo de uma curva que tem aspecto semelhante ao de uma
curva de igual grau de saturação, como se verifica no gráfico
anterior.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
A COMPACTAÇÃO NO CAMPO
A compactação de campo consiste em:
a) Escolha da área de empréstimo, o que é um problema técnico-
econômico. Nesta escolha, devem ser consideradas distância de
transporte e características geotécnicas do material. Especial
atenção deve dada à umidade natural do solo da área de
empréstimo em relação à umidade ótima, para evitar gastos
muito altos com o acerto da umidade.
b) Transporte e espalhamento do solo. A espessura da camada
solta a espalhar deve ser compatível com a espessura final, que
geralmente é estabelecida entre 15 e 20 cm, pois o efeito dos
equipamentos de compactação não atingem profundidades
maiores que estas.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
A COMPACTAÇÃO NO CAMPO
c) Acerto da umidade, o que é conseguido por irrigação, seguida
de revolvimento mecânico do solo de maneira à homogeneizá-lo.
d) Compactação propriamente dita. Os equipamentos devem ser
escolhidos de acordo com o tipo de solo.
Rolos pé-de-carneiro são adequados para solos argilosos,
por penetrar na camada nas primeiras passadas, atingindo a
parte inferior da camada e evitando que uma placa superficial se
forme e reduza a ação do equipamento.
Rolos pneumáticos são eficientes para uma grande
variedade de solos, devendo seu peso ser e a pressão dos pneus
serem adaptados para cada caso.
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
A COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Rolos vibratórios são especialmente aplicados à solos
granulares.
O próprio equipamento de transporte dos solos provoca
sua compactação. Em aterros pequenos de pouca
responsabilidade, um caminhão de transporte carregado pode
substituir um equipamento específico de compactação
e) Controle de compactação. As especificações não fixam
intervalos de umidadee de densidade seca a serem obtidos,
mas um desvio de umidade em relação à ótima (por exemplo,
entre wót– 1 % e wót + 1%) e um grau mínimo de compactação,
relação entre a densidade seca a atingir no campo e a densidade
seca máxima (por exemplo, 95% do grau de compactação).
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MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 1: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 2: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 3: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 4: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 5: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
	Slide 6: MECÂNICA DOS PAVIMENTOS
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