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Terraplanagem Conceitos de Terraplanagem Definições do DNIT = Conjunto de operações básicas: ● Escavação : ● Carga e ● Transporte ● Descarga; ● Espalhamento e ● Compactação; Dando à superfícies do terreno a forma de rodovias. Alinhamento funcional e seguro para as rodovias são possíveis com a adoção de técnicas de terraplanagem assim como a suavização de curvas e desvios amenos. Perfil longitudinal Linha verde: perfil vertical do terreno natural Linha vermelha :perfil vertical projetado da rodovia- distância entre o ponto do greide e o ponto do terreno. Área de empréstimo: Para complementar solos, podem ser retiradas da própria rodovia ou em jazidas próximas ou distantes com solos de qualidade. Bota-fora: Areas de deposito de solos escavados. Volume superior ao necessário ou qualidade inferior ao solo necessário. 1-Projetos de Terraplanagem : ● Definir os métodos quantitativos de serviços, materiais, equipamentos. ● Definir locais de bota fora e empréstimos; ● Caracterização geotécnicas dos materiais utilizados; ● Orientação para os quadros de movimentação de terra e distribuições. O custo de movimentação de terras é significativo em relação ao custo da obra.-> equilíbrio entre cortes e aterros e movimentação em locais mais próximos. Definição das Seções Transversais. Perfil Longitudinal: São calculados os volumes de aterro e corte Seção Transversal tipo: realizado previsão de terraplanagem, inclinação de taludes, volume dos cortes e aterro, drenagem como as sarjetas e valetas . Calculo de Volumes. Alinhamento funcional e seguro para as rodovias são possíveis com a adoção de técnicas de terraplanagem assim como a suavização de curvas e desvios amenos. Perfil longitudinal Linha verde: perfil vertical do terreno natural Linha vermelha :perfil vertical projetado da rodovia- distância entre o ponto do greide e o ponto do terreno. 1-3 Seguimentos de corte 1. Seguimentos em aterro . Quando não for possível utilizar o material escavado ,retira-se em empréstimos -> jazidas de solos com qualidade similar. quando o volume for superior as áreas de empréstimos, deve-se depositados em bota-fora -> localizados fora da forma da rodovia, mas dentro dos limites das faixas de domínio. Definições das Seções no Projeto Perfil Longitudinal A partir desse ,são calculados os volumes de corte e aterro, Recorte de tela efetuado: 10/09/2020 11:05 Perfil Transversal A partir de deste é possível calcular a plataforma de terraplanagem , suas medidas e seus elementos ,inclinação do talude, previsão sistemas de drenagem; sarjetas e canaletas, corte e aterro. Cálculos dos Volumes As seções são definidas a partir de 20 m a cada seção (nas curvas 10m) em que cada seção corresponde a uma estaca. Calcula se a média das áreas entre uma seção e outra para obter o volume. A partir daí monta-se a planilha em que é possível obter as seguintes informações : Determinação dos quantitativos de terraplanagem. Volume de corte entre cada seção consecutiva; ✓ Volume de aterro entre cada seção consecutiva; ✓ Volume total de corte para os materiais de 1ª, 2ª e 3ª categorias; ✓ Volume total para o corpo de aterro; ✓ Volume total para a camada final de aterro. Para as operações de Limpeza Secções de Corte : o volume é a remoção da área total com a camada superior de vegetação. Seções de aterro : o processo é inverso; 1º remoção da camada vegetal e depois a execução do aterro . Recorte de tela efetuado: Essas correções já devem ser contabilizadas nas planilhas de cálculos de volume. 2-Caracteristicas dos solos Nas seções em corte determina-se a categoria do material. 1ª Categoria : Materiais facilmente escaváveis Exs: Solos residuais ou sedimentares rochas em avançados estados de decomposição, seixos rolados ou não com diâmetro máximo: 0,15 m + atençao nessa. 2ª Categoria : Rochas com resistência a penetração mecânica ,menor que o granito. Blocos e rochas inferiores a 1m³ . A Extração demanda alternância de métodos. Ex: Blocos de rochas menores que 2m³, matacões, pedras de diâmetros entre 0,15cm a 1,0 m 3ª Categoria : São rochas com penetração igual do granito ,necessitam de detonação para a remoção destas. Os blocos possuem diâmetros iguais a 1m ou 2m³. A classificação do material é necessária para definir métodos construtivos e custos. Definição das Jazidas A jazidas deve possuir vantagens técnicas e econômicas,são desejáveis as que possuem ótimo resultados de CBR e expansão. Ao final do estudo serão aplicáveis as jazidas com melhor desempenho técnico e econômico. --→ Desejáveis as com ótimo resultados CBR e expansão. As jazidas consideradas aptas pelos estudos geotécnicos serão utilizadas para realizar ● Compensação de volumes em segmentos onde isso não seja possível, conforme visto no diagrama de Brückner. ● o atendimento às condicionantes ambientais (recuperar as áreas degradadas nas jazidas de empréstimos, implicando, também, em custos adicionais) As áreas destinadas a bota-fora também devem ser determinadas pelo projeto de terraplenagem. Elas serão utilizadas para depositar o volume de solo excedente na distribuição de massas. Aterros Camadas de solos provenientes do próprio corte ou de jazidas de empréstimos. Condições Gerais para execução dos aterros ● As áreas de objeto devem estar desmatadas; ● Obras de arte previamente concluídas; ● Marcações de eixos e offsets checadas; ● Fontes ou tomadas d'água em condições de abastecer as etapas de compactação; ● Acessos concluídos; Muito Cobrado !!!!!!! Especificação dos Materiais -> devem se enquadrar na 1º e 2º categoria ● Estar de acordo com o projeto especificado; ● Ser isento de matéria orgânica, micáceas e diatomáceas e nem de turfas e argilas orgânicas; ● Para execução do corpo de aterro, deve apresentar CBR >= maior ou igual 2% (Energia Proctor Normal) e expansão = 6% ) Energia de Proctor intermediário e expansão descarga-> espalhamento-> homogeneização->umedecimento ou aeração -> compactação. Deve ser atendidos os procedimentos : ● Materiais lançados em camadas sucessivas, em seções que permitam seu umedecimento e compactação. ● Para o corpo de aterro- > espessura até 30 cm. p/ ser viável $$$ ● Para camadas finais → até 20 cm. ● Todas as camadas devem ser compactadas → Corpo de aterro→ umidade ótima +/- 3 % até obter uma massa especifica aparente, pela energia de proctor normal. ● Camadas Finais → massa especifica aparente 100 % energia de proctor intermediária. ● Os trechos que não atingirem às condições mínimas de compactação devem ser escarificados (trator agrícola) homogeneizados, levados à umidade adequada e novamente compactados, de acordo com o estabelecido no projeto de engenharia. ● Alargamento de aterros → execução deve ser de baixo para cima em degraus formando taludes. Desde que justificado em projeto, o alargamento poderá também ser executado por meio do arrasamento parcial do aterro existente. ● Locais de travessia de cursos d’água ou passagens superiores, a construção dos aterros deve preceder a das obras de arte projetadas, caso contrário deve haver uma previsão a fim de evitar tensões indevidasa qualquer obra de arte. Corta-rio ● Aterros próximo a ponte deve ser compactado com soquete e sapo. Controle de Execução dos Aterros. O grau de compactação deve ser de, no mínimo, 100% tanto para o corpo do aterro quanto para as camadas finais. Em relação ao controle geométrico, deve-se observar o seguinte: • Variação de altura máxima, para eixo e bordas: ± 4 cm; • Variação máxima de largura de + 30 cm para a plataforma, não se admitindo variação negativa. A medição nos aterros é conforme volume compactado. Solos aplicados a compactação ->. Coesivos e não coesivos Coesivos- >. Possuem uma capacidade maior de ser trabalhável, retém mais umidade. São solos silte ¹ e argilas ² 1-> variam de 0,05 mm a 0,005. 2-> materiais plásticos, quando umedecida e quando seca se forma torrões : tam: predominam partículas de rochas de tamanhos variáveis, possuem areia e silte. Compactação dos aterros A compactação é necessária para : ● Melhorar a distribuição dos grãos -> Diminuição do volume de vazios (até atingir densidade máxima) - > água como lubrificante para envolver as partículas mais finas: Coesão - Cuidado, ao adicionar mais que o necessário, as partículas se separam. ● Nos solos não coesivos(areias) a água lubrifica e facilita o entrosamento entre elas. Para essa determinação adequada da dosagem é que o teor de umidade ótimo será aplicado Vantagens ● Como vantagem da compactação dos solos, podemos citar: ● aumento da resistência do solo; ● aumento da capacidade de carga; ● redução potencial para recalques; ● controle de mudanças de volumes causados por expansão, contração ou congelamento do solo; ● redução da permeabilidade do solo Aterros com Capacidade de solos Reduzidas São aterros que necessitam de substituição dos solos pois apresentam solos pouco resistentes. Solos com presença direta de águas, capazes de gerar forte contribuição orgânica, possuem péssimo comportamento geotécnico. Necessita-se de viabilidade técnica para aterros projetados. 1ª Remoção de solo mole-> são recomendáveis em altura inferior a 3m. Substitui-se o volume por solos resistentes inerte à agua. Após ultrapassar o nível de água, recomenda-se o aterro projetado. 2º Construir bermas de equilíbrio-> Execução de aterros envolto em banquetas laterais Devem ser decrescentes em altura, de sorte que a distribuição das tensões ocorre de forma mais ampla do que nos aterros convencionais. 3º Execução de aterros por etapas->. Sobrepor ao terreno de baixa resistência ao cisalhamento, por sucessivas vezes, frações do aterro projetado. A cada nova deposição de material, o adensamento da camada mole é monitorado, até que a sua estabilidade permita a adição da próxima camada de solo no aterro. Este processo e repetido até que haja estabilidade total no aterro, permitindo o alcance de novas cotas de aterro projetadas. 4º Execução de drenos verticais -> Executada para remover a água afim de acelerar o processo de adensamento da camada de solo de baixa resistência. Aplica-se os drenos verticais preenchidos com areia, adequadamente dispostos em planta e seção transversal, aos quais se sobrepõe um colchão drenante, composto pelo mesmo material. Posteriormente, segue-se a execução sobre esse colchão de parte do aterro, a qual exercerá pressão sobre o sistema, forçando a água de saturação a atingir os drenos verticais, ascender por estes e ser eliminada pela camada drenante. Atenção !! Para esse aterro deve ser exigido o controle por medição de recalques e, quando prevista, a observação da variação das pressões neutras. A aplicação de geodrenos para substituição de drenos verticais. Quando o previsto em projeto for a remoção desses solos de baixa capacidade: ü A escavação deve ser feita em nichos de no máximo 10 m ao longo do eixo, e 5 m perpendiculares ao eixo da rodovia. ü Deve ser realizado o reaterro dos nichos logo depois de concluída a escavação. ü A escavação deve ser feita de forma lenta o suficiente para evitar que o equipamento de escavação remova água, mas, deve ser o mais rápido possível para minimizar o tempo de escavação aberta. ü Não se deve admitir que a escavação seja deixada aberta durante paralisações de construção, ou mesmo interrupções não previstas; ü Os taludes devem ser o mais íngreme possível, desde que mantenham a estabilidade. ü O material de enchimento das cavas de remoção, como em geral estas compreendem áreas com nível d’água elevado, deve ser constituído por material inerte granular até o nível em que seja possível, inclusive com previsão de uso de bombeamento de vala, e prosseguimento do reaterro com solo compactado seco. ü Tão logo o material de preenchimento esteja acima do nível d’água na escavação, o material deve ser compactado com rolo liso, a critério da fiscalização. Atenção, a compactação somente é realizada nas camadas acima do nível d’água! ü O material removido deve ser depositado convenientemente ao lado da rodovia, ou outro local definido pela fiscalização. Equipamentos Decorar Podemos classificar os equipamentos de terraplenagem, de acordo com a sua finalidade, da seguinte forma: a) Unidades de tração (tratores); b) Unidades escavoempurradoras; -> Trator de lâmina c) Unidades escavotransportadoras; -> scraper ,motoscraper d) Unidades escavocarregadoras; e) Unidades de transporte;-Caminhões f) Unidades aplainadoras; -> motoniveladora g) Unidades compactadoras. - rolos de compactação /liso/carneiro/liso vibratório. São os responsáveis pelas atividades básicas de terraplanagem-> escavação, carga, transporte e descarga. Tratores -> Os tratores são unidades autônomas,executam a tração ou empurram outras máquinas, podendo receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas Trator de esteira e trator de pneu Os tratores de esteiras-> são indicados para serviços que requerem elevados esforços de tração, com rampas de grande declividade, ou para serviços em terrenos de baixa capacidade de suporte, não importando o fator velocidade. Os tratores de pneu -> serviços com baixa declividade, boas condições de suporte e aderência. Aplicação da grade de disco = é homogeneizar a umidade do solo, visando obter boa qualidade na compactação, Atenção ! Quando a velocidade auxilia na compactação de serviço, o trator de pneus é o mais indicado. Unidades de tração A unidade de tração ou trator . Os tratores podem ser montados sobre esteiras ou pneus. Além disso, os tratores possuem certas características comuns que devem ser definidas: • esforço trator: é a força que o trator possui na barra de tração (no caso de esteiras) ou nas rodas motrizes (no caso de tratores de pneus) para executar as funções de rebocar ou de empurrar outros equipamentos ou implementos; • velocidade: é a velocidade de deslocamento da máquina que depende, sobretudo, do dispositivo de montagem, sobre esteiras ou sobre rodas; • aderência: é a maior ou menor capacidade do trator deslocar-se sobre os diversos terrenos ou superfícies revestidas, sem haver o patinamento da esteira (ou pneus) sobre o solo (ou revestimento) que o suporta; • flutuação: é a característica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem o afundamento excessivo da esteira, ou dos pneus, na superfície que o suporta; • Balanceamento: é a qualidade que deve possuir o trator, proveniente de uma boa distribuição de massa e de um centro de gravidade a pequena altura do chão, dando-lhe boas condições de equilíbrio, sob as mais variadas condições de trabalho A escolha entre um trator de rodas ou de esteiras dependeráde vários fatores associados às características da obra, tais como: categoria dos materiais a ser escavados; rampas; capacidade de suporte do solo; tempo de execução; condições climáticas etc. Solos de baixa capacidade de suporte -> trator de esteira é mais indicado, tensões transmitidas ao terreno serão menores. Em contrapartida, os tratores de rodas desenvolvem maior velocidade, reduzindo o tempo de ciclo e aumentando a capacidade de produção Escavotransportadoras --> trator adaptado para escavar e empurrar o solo ; Ex; Trator de Lâmina Unidades Escavotransportadoras -> São as que escavam, carregam e transportam materiais de consistência (normalmente materiais de 1a categoria) média a distâncias médias Ex: motoscraiper, scraiper rebocado, scraper automotriz Scraper rebocado-> É uma caçamba montada sobre dois eixos com pneus, normalmente tracionados por trator de esteiras. As operações por ele executadas são: ● escavação; ● carga; ● transporte ● descarga. Moto-scraper É um scraper com um único eixo que se apoia sobre um rebocador de um ou mais eixos, através do pescoço. Este tipo de composição permite grande flexibilidade à unidade transportadora. A razão dessa montagem reside no ganho de aderência que as rodas motrizes do trator passam a ter, em consequência do aumento de peso que incide sobre elas (peso aderente). Escavocarregadeiras As unidades escavocarregadoras são as que escavam e carregam o material sobre um outro equipamento que o transporta até o local da descarga. As máquinas assim denominadas são representadas pelas carregadeiras e escavadeiras que, embora de construção bastante diversa, executam as mesmas operações de escavação e carga. • Carregadeiras: As carregadeiras são também denominadas “pás-carregadeiras” e podem ser montadas sobre esteiras ou rodas com pneus. Na terraplenagem, normalmente, utilizam-se as carregadeiras com caçamba frontal, instaladas na parte dianteira da unidade. As operações envolvem a escavação (corte), enchimento da caçamba e descarga do material na unidade transportadora. Quando o volume de material a ser transportado for pequeno e destinado a curtas distâncias. Escavadeiras /escavadeira hidráulica Realizar a escavação e carga dos materiais até as unidades transportadoras, assim como as carregadeiras. Entretanto, o poder de escavação da escavadeira é muito superior ao da carregadeira. Observação: alguns autores denominam a escavadeira hidráulica como retroescavadeira, haja vista que o processo de escavação é feito para trás, daí o nome retro. Entretanto, utilizamos nesta aula a denominação adotada pelo DNIT em suas referências. As escavadeiras podem ser montadas sobre esteiras (mais comum) ou sobre pneus. Uma das vantagens das escavadeiras hidráulicas é a capacidade de trabalhar sobre qualquer terreno, pois é um equipamento que trabalha praticamente parado, utilizando-se de seu eixo giratório, que possibilita ao equipamento um giro de 360° sobre seu eixo. Além disso, podem ser equipadas com diferentes lanças: a) “shovel” (concha) - possuem a capacidade de fazer a escavação em taludes de cortes altos, sendo esse seu emprego específico em terraplenagem9. drag-line” (draga de arrasto) – possui uma lança diferente, em forma de treliça, e uma caçamba que possibilita ao equipamento, a dragagem de cursos d’água, lagos, atoleiros, e a raspagem em terras pouco consistentes e escavação de solos em nível bastante inferior ao do equipamento10. Porém, a escavadeira do tipo “drag-line” não é um equipamento comum de ser usado em rodovias. “clamshell” (mandíbulas) – as escavadeiras com a lança do tipo treliça podem também possuir uma concha na forma de mandíbula, cuja função é efetuar a escavação e o carregamento de materiais soltos. A escavação se faz pela queda da caçamba e posteriormente pelo fechamento das mandíbulas, de modo que a remoção do material avança verticalmente em profundidade. Retroescavadeira (1) uma lança com concha do tipo “shovel”, e (2) uma concha carregadeira. Em obras rodoviárias, esse equipamento é bastante utilizado na escavação de valas para a implantação de drenos profundos, sendo pouco utilizado nas operações de terraplenagem propriamente ditas. Aplainadores Aplicados na Conformação dos materiais - na superfície para acabamento final sobre o greide. Motoniveladora / Patrol Realiza a regularização do subleito. Possuem escarificadores que possibilita o trabalho solos maduros. Transportes Caminhão Basculante - São utilizados preferencialmente no transporte superior a 1000m,preferência acima de 5 Km. Compactadores Rolo pé de carneiro- Consiste em um tambor oco no qual se inserem saliências de comprimentos de 20 a 25cm, denominadas “patas”, e que ficam em fileiras desencontradas. As patas penetram na camada solta do solo, executando a compactação do fundo para o topo. Este tipo de rolo é indicado para solos coesivos, como argilas e siltes, apresentando pouco eficiência para solos não coesivos (areias). O mecanismo de compactação dos rolos pé de carneiro é o amassamento. Rolo Liso vibratório Nos solos não-coesivos, isto é, que disponham de baixa percentagem de argila (solos arenosos), os rolos pé de carneiro mostram-se totalmente inadequados para efetuar a compactação, pois apenas conseguem revolver o terreno, sem nenhuma compactação. Para esse tipo de solo, os rolos vibratórios têm se mostrado mais eficientes. Consistem no acionamento de uma massa móvel colocada com excentricidade em relação a um eixo, provocando vibrações de certa frequência e amplitude, que se propaga pelo tambor até o terreno. Rolos de pneus são constituídos por uma plataforma metálica apoiada em dois eixos com pneus. O número de pneus em cada eixo é variável, com um mínimo de três, até seis ou mais, distribuídos de forma desalinhada, de forma a permitir o contato permanente das rodas com o terreno, ainda que haja irregularidades. A compactação do solo vai depender da pressão de contato entre os pneus e o terreno. De modo geral, quanto maior for a pressão dos pneus, maior facilidade haverá na obtenção de densidades elevadas. Todavia, há uma limitação imposta pela própria resistência oferecida pela camada de solo à ação das cargas, pois haverá o risco de ruptura, desde que pressões de contato muito elevadas sejam utilizadas. Portanto, os rolos pneumáticos são mais indicados para compactação de camadas do pavimento que requerem maior energia de compactação, tais como as camadas de base de pavimentos. É o tipo de rolo mais versátil, podendo ser utilizado na maioria dos solos (misturas de areia, silte e argila), com boa eficiência em solos de granulação fina arenosa (misturas de areia com silte ou argila). Assim como o pé de carneiro, o mecanismo de compactação dos rolos de pneus é o amassamento. Diagrama de Bruckner Aterros com baixa capacidade de suporte.