Terraplanagem e Pavimentação

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<p>Prof. M.Sc Francisco Brandão</p><p>Novo Hamburgo, 2024.</p><p>ESTRADAS E</p><p>PAVIMENTAÇÕES II</p><p>Unidade: Novo Hamburgo</p><p>Curso: Engenharia Civil</p><p>TÓPICOS ABORDADOS</p><p>✓Elementos de terraplanagem</p><p>✓Cálculo dos volumes</p><p>✓Diagramas de volume</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>Terraplenagem: é a operação destinada a conformar o terreno existente aos</p><p>gabaritos definidos em projeto. De maneira geral ela engloba os serviços de</p><p>corte (escavação de materiais) e de aterro (deposição e compactação de</p><p>materiais escavados). A conjugação desses dois serviços tem por finalidade</p><p>proporcionar condições geométricas compatíveis com o volume e tipo dos</p><p>veículos que irão utilizar a rodovia.</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>Na execução de uma obra de terraplenagem, além dos serviços básicos (cortes</p><p>e aterros), tornam-se necessárias outras operações:</p><p>✓ Serviços preliminares: constituem o conjunto de operações destinadas a</p><p>liberar as áreas a serem terraplenadas da vegetação eventualmente</p><p>existente e da camada superior do solo com materiais orgânicos e resíduos</p><p>vegetais. Os serviços preliminares compreendem o desmatamento, o</p><p>destocamento e a limpeza.</p><p>✓ Caminhos de serviços: são vias construídas para permitir o trânsito de</p><p>equipamentos e veículos vinculados à obra ou para permitir o desvio</p><p>temporário do tráfego, na fase de obra.</p><p>✓ Empréstimos: áreas indicadas no projeto, ou áreas localizadas e</p><p>selecionadas na obra, onde são escavados materiais para utilização na</p><p>execução de aterros constituintes da plataforma da rodovia.</p><p>✓ Bota-foras: Termo usado para designar, na construção de estradas, o</p><p>volume de terras não utilizável na terraplenagem</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>Nos Projetos de Engenharia, a geometria definida para a rodovia é</p><p>representada pela planta, perfil longitudinal, complementados pelas</p><p>seções transversais.</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>SEÇÕES DE CORTES: são segmentos que requerem escavação no terreno</p><p>natural para se alcançar a linha do greide projetado, definindo assim</p><p>transversal e longitudinalmente o corpo estradal.</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>SEÇÕES DE ATERROS: constituem segmentos cuja implementação requer o</p><p>depósito de materiais, para a composição do corpo estradal segundo os</p><p>gabaritos de projeto. Os materiais de aterro se originam dos cortes e dos</p><p>empréstimos.</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>SEÇÕES MISTAS: ocorre quando, na mesma seção, a rodovia resulta de um</p><p>lado, abaixo do terreno natural, e do outro, acima do terreno natural.</p><p>Constituem segmentos cuja implementação requer o depósito e retirada de</p><p>materiais no corpo estradal conforme os gabaritos de projeto.</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>Exemplo de uma seção em corte e aterro</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>Seções de uma rodovia em corte, aterro e mista</p><p>ELEMENTOS DE TERRAPLANAGEM</p><p>CLASSIFICAÇÃO QUANTO À DIFICULDADE EXTRATIVA</p><p>A maior ou menor resistência que um material pode oferecer influenciar de</p><p>forma direta o custo desta operação. São definidos 3 (três) categorias de</p><p>materiais com relação à dificuldade extrativa:</p><p>✓ Materiais de 1ª Categoria: são constituídos por solos em geral, de origem</p><p>residual ou sedimentar, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo</p><p>inferior a 15 cm, independentemente do teor de umidade apresentado;</p><p>✓ Materiais de 2ª Categoria: compreendem aqueles materiais com</p><p>resistência ao desmonte mecânico inferior à da rocha sã, cuja extração se</p><p>torne possível somente com a combinação de métodos que obriguem a</p><p>utilização de equipamento escarificador pesado. A extração poderá envolver,</p><p>eventualmente, o uso de explosivos ou processos manuais adequados.</p><p>Consideram-se como inclusos nesta categoria os blocos de rocha de</p><p>volume inferior a 2 m³ e os matacões ou blocos de diâmetro médio</p><p>compreendido entre 15 cm e 1 m.</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>O método usual consiste em considerar o volume como proveniente de uma</p><p>série de prismóides (sólidos geométricos limitados nos extremos por faces</p><p>paralelas e lateralmente por superfícies planas). No campo, as faces paralelas</p><p>correspondem às seções transversais externas, e as superfícies planas laterais</p><p>correspondem à plataforma da estrada, os taludes e a superfície do terreno</p><p>natural. Uma fórmula aproximada comumente utilizada para o cálculo dos</p><p>volumes dos prismóides é a chamada fórmula das áreas médias. Na prática, o</p><p>erro cometido é geralmente menor que 2%.</p><p>d = distância entre as</p><p>estacas (20 m)</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Definido o traçado da estrada e o perfil longitudinal do terreno, são levantadas</p><p>as seções transversais do terreno. A partir da seção em cada estaca, são</p><p>calculados os volumes de corte e aterro necessários.</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Esta fórmula é largamente empregada em estradas e ferrovias, nos cálculos de</p><p>corte e aterro</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Estimativa das áreas da seção transversal analiticamente</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Estimativa das áreas da seção transversal analiticamente</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>O mais complicado e demorado deste método é o cálculo das áreas das</p><p>seções transversais. A aplicação da fórmula em si é muito simples.</p><p>Nomenclatura utilizada</p><p>nas seções transversais</p><p>Cota vermelha (h): É a</p><p>distância vertical entre o eixo</p><p>da estrada e o nível do terreno.</p><p>CADERNETA DE RESIDÊNCIA</p><p>✓ É a caderneta que fornece as notas de serviço, isto é, a indicação de quanto</p><p>deve-se escavar ou aterrar em cada estaca.</p><p>✓ As cotas do terreno são obtidas da caderneta de nivelamento, que vem da</p><p>topografia.</p><p>✓ As cotas do greide são obtidas do projeto, através de cálculo analítico.</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Exemplo de caderneta de residência</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Os volumes são calculados associando-se a um prisma, o volume entre duas</p><p>seções consecutivas. Esse volume chama-se VOLUME DO INTERPERFIL (Vi).</p><p>As cotas do terreno são obtidas da caderneta de nivelamento, que vem da</p><p>topografia.</p><p>CÁLCULO DOS VOLUMES</p><p>Após o cálculo dos volumes parciais (Vi), obtém-se o volume total através da</p><p>somatórias dos volumes parciais.</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>O diagrama de massas (ou de Brückner), facilita a análise da distribuição dos</p><p>materiais escavados. Essa distribuição corresponde a definir a origem e o</p><p>destino dos solos e rochas objeto das operações de terraplenagem, com</p><p>indicação de seus volumes, classificação e distâncias médias de transporte.</p><p>Após o cálculo das áreas das seções transversais do projeto e os volumes dos</p><p>prismóides, pode-se preparar uma tabela de volumes acumulados, que servirá</p><p>de base para a construção do diagrama.</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>FATOR DE HOMOGENEIZAÇÃO:</p><p>O fator de homogeneização (Fh) é a relação entre o volume de material no</p><p>corte de origem, e o volume de aterro compactado resultante. Na fase de</p><p>anteprojeto este fator é em geral estimado. Um fator Fh = 1,4 indica que será</p><p>necessário escavar cerca de 1,4m³ corte para obter 1m de aterro compactado.</p><p>𝐹ℎ =</p><p>𝛾𝑠,𝑐𝑜𝑚𝑝</p><p>𝛾𝑠,𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒</p><p>𝛾𝑠,𝑐𝑜𝑚𝑝 = massa específica aparente seca após compactação no aterro;</p><p>𝛾𝑠,𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = massa específica aparente seca do material no corte de origem.</p><p>Na prática, se usa o valor de 𝐹ℎ entre 1,05 e 1,5.</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>METODOLOGIA DE CÁLCULO DE VOLUMES DE BRUCKNER</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>METODOLOGIA DE CÁLCULO DE VOLUMES DE BRUCKNER</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>METODOLOGIA DE CÁLCULO DE VOLUMES DE BRUCKNER</p><p>✓ As ordenadas calculadas são plotadas, de preferência sobre uma cópia do</p><p>perfil longitudinal do projeto;</p><p>✓ No eixo das abscissas é colocado o estaqueamento e no eixo das</p><p>ordenadas, numa escala adequada, os valores acumulados para as</p><p>ordenadas de Brückner, seção a seção;</p><p>✓ Os pontos assim marcados, unidos por uma linha curva, formam o</p><p>Diagrama de Brückner.</p><p>DIAGRAMA DA MASSAS</p><p>METODOLOGIA DE CÁLCULO DE VOLUMES DE BRUCKNER</p><p>✓ COLUNA 1: estacas dos pontos onde foram levantadas as seções transversais. Normalmente são as</p><p>estacas inteiras do traçado. Estacas fracionárias são utilizadas</p><p>nos pontos de passagem (PP)</p><p>✓ COLUNA 2: áreas de corte, medidas nas seções.</p><p>✓ COLUNA 3: áreas de aterro, medidas nas seções.</p><p>✓ COLUNA 4: produto da coluna 3 pelo fator de homogeneização (Fh).</p><p>✓ COLUNA 5: soma das áreas de corte de duas seções consecutivas na coluna 2.</p><p>✓ COLUNA 6: soma das áreas de aterro de duas seções consecutivas na coluna 4.</p><p>✓ COLUNA 7: semidistância entre seções consecutivas. Para estacas a 20 m (semidistância de 10 m);</p><p>✓ COLUNA 8: volumes de corte entre seções consecutivas.</p><p>✓ COLUNA 9: volumes de aterro entre seções consecutivas.</p><p>✓ COLUNA 10: volumes compensados lateralmente (não sujeitos a transporte longitudinal).</p><p>✓ COLUNA 11: volumes acumulados, obtidos pela soma algébrica acumulada dos Volumes obtidos nas</p><p>colunas 8 e 9. Os volumes acumulados são colocados como ordenadas ao final da estaca.</p><p>EXERCÍCIO</p><p>1. Considere o trecho da estrada da figura abaixo e suas seções transversais</p><p>em cada estaca. Determine os volumes de corte e aterro compactado.</p><p>Considere o fator de homogeneização de 1,10 e a distância entre as estacas</p><p>de 20 m.</p><p>Trecho da estrada</p><p>EXERCÍCIO</p><p>Seções transversais do trecho</p><p>EXERCÍCIO</p><p>Seções transversais do trecho</p><p>EXERCÍCIO</p><p>SOLUÇÃO- EXERCÍCIO 1</p><p>Dividem-se as seções em vários triângulos para o cálculo das áreas.</p><p>EXERCÍCIO</p><p>SOLUÇÃO- EXERCÍCIO 1</p><p>Dividem-se as seções em vários triângulos para o cálculo das áreas.</p><p>EXERCÍCIO</p><p>SOLUÇÃO- EXERCÍCIO 1</p><p>Dividem-se as seções em vários triângulos para o cálculo das áreas.</p><p>EXERCÍCIO</p><p>SOLUÇÃO- EXERCÍCIO 1</p><p>A SER FEITO EM AULA</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>❑ ANTAS, P. M.; VIEIRA, A.; GONÇALO, E. A.; LOPES, L. A. S.</p><p>ESTRADAS- PROJETO GEOMÉTRICO E DE TERRAPLANAGEM. 1ª</p><p>ed. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2010.</p><p>❑ Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT).</p><p>(2010). Manual de Implantação Básica de Rodovia. Publicação IPR-</p><p>742. Disponível em: https://www.gov.br/dnit/pt-</p><p>br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/coletanea-de-</p><p>manuais/vigentes/742_manual_de_implantacao_basica.pdf.</p><p>Slide 1: ESTRADAS E PAVIMENTAÇÕES II</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p>