Construção de Estradas 2

Prévia do material em texto

Índice 
 
CAPÍTULO 1 - CUSTO HORÁRIO DE UM EQUIPAMENTO 
1.1 - GENERALIDADES - 1 
1.2 - VIDA ÚTIL - 1 
1.3 - ESTIMATIVA DE CUSTOS HORÁRIOS - 3 
 1.3.1 - CUSTOS DE PROPRIEDADE -3 
1.3.2 - CUSTOS DE OPERAÇÃO -5 
1.3.3 - CUSTOS DE MANUTENÇÃO -10 
1.3.4 - BENEFÍCIOS E DESPESAS INDIRETAS (BDI) - 11 
1.3.5 - APLICAÇÃO -11 
1.4 - CRITÉRIO PARA DECISÃO DA COMPRA OU LOCAÇÃO DE UM 
EQUIPAMENTO - 17 
1.5 - CUSTO UNITÁRIO DO SERVIÇO DE TERRAPLENAGEM - 19 
1.6 - CUSTO DO MOMENTO DE TRANSPORTE - 20 
 
CAPÍTULO 2 - FUNDAÇÕES DE ATERROS 
2.1 - GENERALIDADES - 21 
2.2 - RECALQUE POR ADENSAMENTO - 21 
2.3 - RUTURA POR AFUNDAMENTO - 22 
2.4 - RUTURA POR ESCORREGAMENTO - 22 
2.5 - PROCESSOS DE CONSOLIDAÇÃO - 23 
2.5.1 - REMOÇÃO E SUBSTITUIÇÃO / SOLO DE MÁ QUALIDADE - 23 
2.5.2 - DESLOCAMENTO DO MATERIAL INSTÁVEL - 24 
2.5.3 - DESLOCAMENTO POR EXPLOSIVOS - 25 
2.5.4 - DRENOS VERTICAIS - 27 
2.5.5 - OUTROS PROCESSOS - 28 
 
CAPÍTULO 3 - COMPACTAÇÃO DE ATERRO - 30 
3.1 - GENERALIDADES - 30 
3.2 - PRESSÃO ESTÁTICA E VIBRAÇÃO - 32 
3.3 - SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO - 33 
3.4 - FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO - 35 
3.5 - RECOMENDAÇÃO GERAL - 39 
 
CAPÍTULO 4 - ESCAVAÇÃO EM ROCHA - 40 
4.1 - GENERALIDADES - 40 
4.2 - EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO - 41 
4.3 - BROCAS - 58 
4.4 - COMPRESSORES DE AR - 64 
4.5 - EXPLOSIVOS – 83 
4.6 - EXECUÇÃO DO DESMONTE DE ROCHAS - 118 
4.7 - OBTENÇÃO DE SUPERFÍCIES REGULARES - 136 
4.8 - ESCAVAÇÃO DE MATERIAL DE 2.ª CATEGORIA COM 
EXPLOSIVOS - 140 
4.9 - ESCAVAÇÃO DE VALAS - 140 
4.10 - APLICAÇÃO - 142 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
- HÉLIO DE SOUZA RICARDO E GUILHERME CATALANI – 
Manual Prático de Escavação 
 
- Normas do DNER 
 
 
 2
CAPÍTULO 1 - CUSTO HORÁRIO DE UM EQUIPAMENTO 
 
1.1 GENERALIDADES: 
 
A determinação do custo horário é tarefa bastante difícil em razão de diversos 
fatores, entre os quais, destacam-se: 
 
• A grande variedade de equipamentos com características próprias e 
diferentes; 
 
• A influência nos custos de circunstâncias locais como topografia, tipo de solo, 
características especiais dos serviços, etc. 
 
Por estas razões a determinação prévia dos custos só é feita sob a forma de 
estimativas, baseadas em hipóteses razoáveis, que podem se aproximar ou fugir 
dos custos reais apropriados, dependendo da CORREÇÃO DOS PARÂMETROS 
ADOTADOS E DA EXPERIÊNCIA PESSOAL DO ORÇAMENTISTA. 
Por outro lado há diversas formas de identificar e estimar os custos parciais, 
motivo pelo qual nem sempre os resultados são convergentes. 
Pelos motivos anteriormente citados, torna-se indispensável a implantação de um 
sistema de apropriação dos custos e vida útil de cada equipamento. 
 
1.2 – VIDA ÚTIL 
 
A vida útil técnica de uma máquina depende, principalmente, das condições de 
seu emprego e da qualidade de sua manutenção. 
A vida útil econômica de uma máquina é definida pelo intervalo de tempo em 
que seu emprego é rentável. 
Vários métodos têm sido empregados para determinar a vida útil de um 
equipamento. Um dos mais conhecidos é o do custo mínimo horário. Este método, 
baseado no princípio óbvio que os custos de depreciação diminuem com o passar 
do tempo e os custos de manutenção crescem. Quando a soma destes dois custos 
atinge um mínimo, determina a vida útil do equipamento. 
 
 
 
 
Figura 1 – Determinação de vida útil 
 
Do ponto de vista prático, a determinação da vida útil por qualquer método só 
será possível após a aquisição de experiência em equipamento idêntico ao 
adquirido. 
Por esta razão os fabricantes fornecem a vida útil provável de seus 
equipamentos, baseada nas condições de seu emprego, admitindo-se uma 
utilização média de 2.000h/ano 
 
Tabela 1 - Vida útil provável ( * ) 
Equipamento Tipo Condições favoráveis Condições médias Condições severas 
Tratores de esteira D3 – 07 6 anos ou 12.000h 5 anos ou 10.000h 4 anos ou 8.000h
 D8 – 011 11 anos ou 22.000h 9 anos ou 18.000h 7,5 anos ou 15.000h
Motoniveladora 10 anos ou 20.000h 7,5 anos ou 15.000h 6 anos ou 12.000h
Caminhão fora – 
 de estrada 
 12,5 anos ou 25.000h 10 anos ou 20.000h 7,5 anos ou 15.000h
Motoescreiper 
613/615 
outros 
 6 anos ou 12.000h 
 10 anos ou 20.000h 
 5 anos ou 10.000h 
7,5 anos ou 15.000h 
 4 anos ou 8.000h 
 5 anos ou 10.000h
Carregadeiras de 
Pneus 
910/966 
980/992 
 6 anos ou 12.000h 
7,5 anos ou 15.000h 
 5 anos ou 10.000h 
 6 anos ou 12.000h 
 4 anos ou 8.000h 
 5 anos ou 10.000h
Carregadeiras de 
Esteiras 
 6 anos ou 12.000h 5 anos ou 10.000h 4 anos ou 8.000h
Compactadores 7,5 anos ou 15.000h 6 anos ou 12.000h 4 anos ou 8.000h
Escavadores frontais 9 anos ou 18.000h 7,5 anos ou 15.000h 5 anos ou 10.000h
( * ) Os períodos de vida útil provável são dados em horas de serviço ou em anos, admitindo-se a 
utilização média de 2.000 h/ano, que é um dado de uso muito difundido. 
 2
Para o quadro dado, anteriormente, as condições de emprego são assim 
definidas: 
 
• Condições favoráveis 
 Trajetos longos, rampas de pouca inclinação, materiais não abrasivos, 
solos com bom suporte e fraca resistência ao rolamento. 
 
• Condições severas 
 Trajetos curtos, rampas com forte declividade, materiais abrasivos, 
solos de baixo suporte e alta resistência ao rolamento. 
 
• Condições médias 
 São as condições intermediárias entre as favoráveis e as severas. 
 
 
1.3 – ESTIMATIVA DE CUSTOS HORÁRIOS 
 
 Os custos que normalmente ocorrem na utilização de um equipamento são 
classificados em três grandes grupos: 
- custos de propriedade 
- custos de operação 
- custos de manutenção 
 
1.3.1 – CUSTOS DE PROPRIEDADE 
 
 Os custos de propriedade são despesas decorrentes do simples fato de se 
possuir a máquina e engloba duas parcelas; 
- custos de depreciação 
- custos dos juros do investimento 
 
a. DEPRECIAÇÃO HORÁRIA 
 
 3
 É uma despesa fixa independente da atividade do equipamento e da vontade 
de seu proprietário. Esta despesa representa a diminuição do valor do 
equipamento devido à passagem do tempo e ao desgaste físico normal do 
equipamento. 
Na realidade este custo visa à formação de uma reserva de capitais para 
substituição futura do equipamento, que deve ocorrer com o término de sua vida 
útil. 
A matemática financeira dispões de vários métodos para determinar a 
depreciação. 
Um dos métodos de cálculo mais empregado no Brasil é o da depreciação 
linear, dado pela fórmula: 
H
VrVoDh −= 
 
onde: 
 Dh = depreciação horária 
 Vo = valor inicial do equipamento 
 Vr = valor residual do equipamento ( avaliado, em geral, de 10 a 20% de Vo) 
 H = vida útil em horas de utilização ( normalmente 2.000h/ano) 
 
 
OBS.: No caso de equipamento de PNEUS, utiliza-se V’0 no lugar de V0, sendo 
V’0=V0 – custo dos pneus. 
 
 
EXEMPLO 1 
 
 Determinar a depreciação horária de um trator D = 7, DE ESTEIRAS, cujo 
valor de aquisição é R$100.000,00, admitindo-se que o mesmo opera em condições 
severas. O valor residual estimado é de 20% do valor inicial. 
SOLUÇÃO: 
H
VrVoDh −= 
Vo = 100.000,00 
Vr = 0,2 x 100.000,00 = 20.000,00 
H = 8.000h ( tabela 1) 
 4
00,10$R
000.8
000.20000.100Dh =−= 
 
 
b. JUROS DE INVESTIMENTO 
 
 Esta despesa corresponde aos juros que a empresa teria se, ao invés de 
adquirir o equipamento, tivesse aplicado o dinheiro no mercado financeiro e é 
calculada pela fórmula: 
 
a
jImJh ×= 
 
onde: 
 Im = investimento médio anual 
 j = taxa anual de juros do mercado 
 a = horas de empregodo equipamento por ano ( 2.000h/ano) 
 
Cálculo do Im 
Vr
n
nVrVo ++−=
2
1)(Im 
onde: 
 Im = investimento médio anual 
 Vo = valor inicial 
 Vr = valor residual 
 n = vida útil em anos 
 
 
1.3.2 – CUSTOS DE OPERAÇÃO 
 
São os que ocorrem quando o equipamento é operado para a realização de 
algum trabalho. 
São chamados custos variáveis 
 
 
 5
As principais despesas operacionais das máquinas são: 
• Combustíveis 
• Lubrificantes (óleos) 
• Graxas 
• Filtros 
• Mão – de – obra e leis sociais 
• Pneus 
 
 
a. COMBUSTÍVEIS 
 
 Este item é um dos que mais oneram o custo de utilização de um equipamento. 
 
Existe uma relação muito forte entre o consumo de combustível e a potência do 
motor. 
Na falta de dados mais precisos o consumo de combustível pode ser avaliado 
pela expressão dada a seguir, admitindo-se que seja utilizada toda a potência do 
equipamento: 
 
P267,0C ×= 
 
onde: 
 C = consumo de combustível em l/h 
 P = potência do equipamento em HP 
 
 
A caterpillar, fornece o consumo de diversos equipamentos, conforme o fator “f” 
de utilização da potência, que varia em função das condições de emprego 
(favoráveis, médias e severas). 
 
 
 
 
 
 6
 
Tabela 2 - Consumo de combustível [ (l/h) / ( HP) ] 
 
Fator de carga (ou utilização da Potência) 
f = ~ 40% 
Baixo 
f = ~ 55% 
Médio 
f = ~ 75% 
Alto 
 Compactadores 0,10 0,13 0,15 
 Tratores de esteira 0,11 0,15 0,18 
 Carregadeiras de esteira 0,11 0,16 0,20 
 Carregadeiras de rodas 0,10 0,14 0,19 
 “Motoescreiper” 0,10 0,14 0,17 
 Motoniveladoras 0,10 0,14 0,19 
 Caminhões “fora-de-estrada” 0,05 0,075 0,11 
 Escavadeiras frontais 0,10 0,15 0,20 
 
 
 
b. LUBRIFICANTES 
 
 Os lubrificantes utilizados num equipamento compreendem óleo para: 
 
• Cárter do motor; 
• Transmissão; 
• Comando final; 
• Sistema hidráulico. 
 
O manual de produção da Caterpillar indica o consumo de lubrificante por 
equipamento. 
 A tabela a seguir dá o consumo médio de lubrificantes (l/h x HP) em função 
da potência, para vários tipos de equipamentos: 
 
 
 
 
 7
 
Tabela 3 - Consumo de lubrificantes 
 
Equipamento Lubrificantes [ (l/h) / (HP) ] 
TRATORES DE ESTEIRA 0,0014 
MOTONIVELADORAS 0,0017 
MOTOESCREIPER 0.0011 
CARREGADEIRAS DE ESTEIRAS 0,0012 
CARREGADEIRAS DE PNEUS 0,0013 
MOTOESCREIPER COM 2 MOTORES 0,0010 
 
Caso as condições de trabalho sejam severas, esses consumos devem ser 
aumentados em 25% ( Ex.: Operação em ambiente de muita poeira ) 
 
 
c. GRAXA LUBRIFICANTE 
 
 O consumo médio de graxa pode ser estimado conforme o tipo de 
equipamento pela tabela a seguir: 
 
Tabela 4 - Consumo de graxa 
 
Tratores de esteira 0,002 Kg/h 
Carregadeiras de esteira 0,01 Kg/h 
Carregadeira de pneus 0,015 Kg/h 
Motoescreipers até 25 m3 0,01 Kg/h 
Motoniveladoras 0,01 Kg/h 
Caminhões fora-de-estrada 0,05 Kg/h 
Motoescreipers 0,05 Kg/h 
Escavadeiras frontais 0,02 Kg/h 
 
 
 8
 
d. FILTROS 
 
 O custo da troca dos elementos de filtro dependerá do número de unidades 
existentes na máquina e do período recomendado para a troca. 
 O Manual de Produção Caterpillar fornece a seguinte tabela: 
 
Tabela 5 - Consumo de filtros. 
 
Filtros ( óleos / ar ) 
Intervalo de 
troca 
Custo por 
unidade 
N.º de filtros/2.000h Total 
Motor 250h - 8 - 
Transmissões 500h - 4 - 
Sistema hidráulico 500h - 4 - 
Combustível final 500h - 4 - 
Combustível primário 2.000h - 1 - 
Ar – primário 2.000h - 1 - 
Ar – secundário 1.000h - 2 - 
 ∑ Custo 
 
Custo por hora = 
h
Custo
000.2
∑ 
 
e. MÃO – DE – OBRA E LEIS SOCIAIS 
 
 A mão-de-obra que incide sobre o custo do equipamento corresponde ao 
operador e ajudante. 
 É uma despesa que ocorre mesmo com a máquina parada. 
 Cada máquina ocupa 01 operador e 0,5 ajudante. 
 Os encargos sociais são estimados em 135% sobre a remuneração da mão-de-
obra. 
 
 
 
 9
 
f) PNEUS 
 
 Os pneus desgastam-se muito mais depressa que o equipamento, por esta 
razão, o seu valor deve ser abatido do Valor Inicial da máquina, na depreciação, 
para onerar as despesas de manutenção. 
 
 O quadro a seguir indica a vida útil dos pneus, em horas, para os seguintes 
equipamentos, operando na zona A (favorável),zona B (média) e zona C (severa) 
 
Tabela 6 - Consumo de pneus. 
 
 Zona A Zona B Zona C 
Motoniveladora 6.000/4.000h 4.000/2.500h 2.500/1.500h 
Carregadeiras 4.000/3.000h 3.000/2.000h 2.000/1.000h 
“Motoescreipers” 5.000/4.000h 4.000/3.000h 3.000/2.000h 
Caminhões “fora-de-estrada 4.000/3.000h 3.000/2.000h 2.000/1.000h 
 
 
1.3.3 - CUSTOS DE MANUTENÇÃO 
 
 São estabelecidos coeficientes de reparo com base no valor de Depreciação 
do equipamento, que fornecem o custo horário de manutenção. 
 O custo horário de manutenção é obtido pela fórmula: 
 


××′= an
Vr-VoKMh fazendo Vr = 0 
 n = 5 anos 
 
 a = 2.000h, temos 
 
 
000.10
V'KMh 0×= , fazendo K’ = 10K ; 
000.1
VoKMh ×= 
onde: Mh = custo de manutenção horária 
 K = coeficiente de reparo ( tabelado ) 
 10
 Vo = valor inicial do equipamento 
Tabela 7 - Valores de K (Coeficientes de reparo) 
 
 Condições de operação 
 Zona A Zona B Zona C 
Trator de esteira 0,07 0,09 0,13 
“Screiper” rebocado 0,03 0,04 0,06 
“Motoescreiper” 0,02 0,09 0,13 
Caminhão “fora-de-estrada” 0,06 0,08 0,11 
Carregadeira de esteiras 0,07 0,09 0,13 
Carregadeira de rodas 0,04 0,06 0,09 
Motoniveladora 0,04 0,06 0,09 
Compactadores - 0,075 - 
 
 
 
1.3.4 - BENEFÍCIOS E DESPESAS INDIRETAS ( BDI ) 
(Budget Different Income) 
 Sobre o custo direto de utilização do equipamento, obtido pela soma dos itens 
anteriores, devem ser acrescidas as despesas gerais, ou indiretas que incidirão 
sobre os custos diretos, da empresa compreendendo os gastos com instalações, 
administração, impostos, publicidade, etc,. que subsistem, embora o equipamento 
esteja inoperante. 
Normalmente a taxa do BDI, assumida nas composições de preços, gira em torno de 
35% do custo direto. 
 
 
1.3.5 - APLICAÇÃO 
 
EXEMPLO -1 
 
 Determinar o custo horário de um motoescreiper de capacidade inferior à 25 
m3, com 270HP de potência, admitindo-se a vida útil de 5 anos e a utilização de 
2.000h por ano. As condições de uso são médias e o juro anual para investimento é 
de 12%. 
 11
 Sabe-se que a máquina custou R$474.000,00 e seu valor residual foi fixado 
em 15%. 
 De uma pesquisa de mercado obtiveram-se os seguintes valores de custo: 
 
Óleo diesel : R$0,22/l 
Óleo lubrificante: R$1,45/l 
Graxa : R$5,05/Kg 
Filtro de óleo do motor: R$50,00/und 
Filtro do sistema hidráulico: R$20,00/und 
Filtro do óleo de transmissão: R$30,00/und 
Filtro do combustível final: R$10,00/und 
Filtro do combustível primário: R$15,00/und 
Filtro de ar primário: R$30,00/und 
Filtro de ar secundário: R$20,00/und 
Pneus : R$7.000,00/und 
Operador: R$1,00/h 
Ajudante: R$0,8/h 
 
 
SOLUÇÃO: 
 
 1. Despesas de propriedade 
 
 1.1. Depreciação horária 
 
H
VroVDh −= ' 
V’o = 474.000,00 - Custo do pneu 
V’o = 474.000,00 – 4 x 7.000,00 
V'o = 446.000,00 
Vr = 0,15 x 474.000,00 = 71.100,00 
H = 5 anos x 2.000h/ano = 10.000h 
 hRDh /49,37$
000.10100.71000.446 =−= 
 12
 1.2. Juros do investimento 
 
 
a
jJh ×= Im 
 
j = 12% = 0,12 a = 2.000h 
 
 Vr
n
nVrVo ++×−=
2
1)(Im n = 5 anos 
 
100.71
10
15)100.71000.474(Im +

 +−= 00,840.312100.71
10
6900.402Im =+×= 
 
 
 hRJh /77,18$
000.2
12,0840.312 =×= 
 
 
Total das despesas de propriedade 
 
 hRDp /26,56$77,1849,37 =+=
 
2. Despesas de operação: 
 
2.1. Combustível 
 
 Da tabela 2 tira-se o consumo para condições médias ( f = 55% ) → 
C= 0,14 l/h x HP , logo o consumo horário será: 
 
 Ch = 0,14 x P = 0,14 x 270 = 37,80 l/h 
 
e a despesa horária com combustível será: 
 
 DCh = 37,80 x 0,22 = R$8,32/h 
 13
2.2. Lubrificantes 
 
 Da tabela 3 tira-se o consumo )()/()/(0011,0 HPPHPhl ×=λ 
 
hlh /30,02700011,0 =×=λ 
 
a despesa será: h/43,0$R45,130,0D h =×=λ 
 
2.3. Graxa 
 
 Da tabela 4 obtém-se o consumo: hKgg /01,0= 
a despesa será: hRxDg /05,0$05,501,0 == 
 
2.4. Filtros 
 
 Da tabela 5, tiramos os consumos para cada 2.000h 
 Motor : 8 
 Transmissões : 4 
 Sistema Hidráulico : 4 
 Combustível final : 4 
 Combustível primário : 1 
 Ar primário : 1 
 Ar secundário : 2 
 
O custo total para 2.000h será: 
 
00,72500,20200,30100,15100,10400,20400,30400,508000.2 =×+×+×+×+×+×+×=hCF
 
 O custo horário, referente a filtros, será: 
 
 h/36,0$R
000.2
00,725CFh == 
 
 14
 
2.5. Mão – de – obra e Leis Sociais 
 
 Despesa com operador = 1 x 1,00 = 1,00 
 Despesa com ajudante = 0,5 x 0,8- = 0,40 
 
TOTAL = 1,00 + 0,40 = 1,40 
 
Leis Sociais = 1,35 x 1,40 = 1,89 
 
 hRCMo /29,3$89,140,1 =+=
 
2.6. Pneus 
 
 Da tabela 6, tiramos, para condições médias, o valor médio 
 
 Vp = 3.500h 00,8$
500.3
00,000.74 R=Cp ×= /h 
2.7. Total das Despesas de Operações: 
 
 h/45,20$R00,829,336,005,043,032,8Dop =+++++= 
 
3. Despesas de Manutenção 
 
 
1000
VoK ×=Mh 
 
 Da tabela 7, tira-se: K=0,09 
 
 hRMh /66,42$
1000
000.47409,0 =×= 
 
Total das despesas de manutenção: hRDm /66,42$= 
 
 15
 
4. Cálculo do Custo Direto 
 
6,4245,2026,56 ++=++= DmDopDpCD 
 
hRCD /37,119$= 
 
 
5. Cálculo do BDI 
 
 CDBDI ×= 35,0
 
 78,4137,11935,0BDI =×=
 
 
6. Custo horário total 
 
 BDICDCT += hRCT /15,161$78,4137,119 =+= 
EXEMPLO - 2 
 
 Calcular quanto custa a hora do motoescreiper do exemplo 1, colocado à 
disposição da obra e sem entrar em operação. 
 
SOLUÇÃO: 
 
 O custo da máquina parada será a soma das despesas de propriedade e da 
mão-de-obra. 
 
 55,59$29,326,56 RCDpC MOMP =+=+= 
 
 
 
 
 16
 
1.4 - CRITÉRIO PARA DECISÃO DA COMPRA OU LOCAÇÃO 
DE UM EQUIPAMENTO 
 
 Naturalmente, a compra do equipamento será indicada quando o custo da 
hora produtiva for menor ou igual ao custo da hora do aluguel. 
 
 No cálculo do custo horário direto temos: 
 
1.4.1 Despesa de Depreciação 
 
 
H
VrVoDh −= 
 
ou, substituindo H= n.a onde, n= número de anos da vida útil 
 a = horas trabalhadas por ano 
 
 
an
VrVoDh ×
−= 1 
 
 
1.4.2. Despesa com juros do investimento 
 
 
a
jJh ×= Im Vr
n
nVrVo ++−=
2
1)(Im 
 
 
a
jVr
n
nVrVoJh 

 ++−=
2
)1( 2 
 
 
1.4.3. Despesas Operacionais 
 
 17
 Neste caso não será considerada pois elas existem tanto para a máquina 
comprada como para a alugada. 
 
1.4.4. Custos de Manutenção 
 
 
000.10
10
1000
VoKVoKMh ×=×= ou 
an
VoK
×
××10 3 
 
 
logo teremos, se chamarmos de L o custo horário do aluguel: 
 
 1 + 2 + 3 ≤ L 
 
L
an
VoK
a
jVr
n
nVrVo
an
VrVo ≤×
××+

 ++−+×
− 10
2
)1)(( 
 
 Assumindo a vida útil de 5 anos, que geralmente é adotada para 
equipamentos de terraplanagem temos: 
 
 L
a5
VoK10
a
jVr
10
Vr6Vo
a5
VrVo ≤××+

 +−+− 
supondo que Vr seja nulo, para facilitar, temos: 
 
 L
a
KVo
a
jVo
a
Vo ≤++ 2)6,0(2,0 
ou, com LKj
a
≤++ )26,02,0(Vo ou )26,02,0( KjL
Voa ++≥
 
Onde “a” é o número mínimo de horas trabalhadas, por ano, que justifica a compra 
do equipamento. 
 
1.4.5. APLICAÇÃO 
 
Decidir pela compra ou locação de um trator de esteiras que custa 
R$500.000,00 sabendo que a taxa de juros do mercado é de 10% ao ano, o aluguel 
de um equipamento idêntico é de R$150,00/h de trabalho e que este equipamento 
 18
será empregado em terreno de condições médias de operação, numa obra de 8 
meses, num regime de trabalho de 20 dias de trabalho por mês e 8 horas de 
trabalho por dia. 
 
SOLUÇÃO: 
 
 A compra é viável se: 
)26,02,0( aKj
L
Vo ≤++
 
 ou 
 )26,02,0( Kj
L
Voa ++≥ 
K = 0,09 (tabela 7) h280.18208a =××= 
280.1)09,021,06,02,0(
150
000.500 ≤×+×+ 
 
280.1)44,0(33,333.3 ≤ 
→≤ 280.176,466.1 não é verdadeiro. 
280.167,466.1 ≥ 
 
Solução: Neste caso, é recomendada a locação do equipamento. 
 
 
1.5 – CUSTO UNITÁRIO DO SERVIÇO DE TERRAPLENAGEM 
 
 De um modo geral, o custo será expresso por: 
h
hL
Q
CT
∑C
∑= 
onde: 
 soma dos custos horários dos equipamentos empregados =∑ hCT
 
 é a produção horária da equipe =∑ hQ
 
 C = custo unitário do serviço em R$ / m3 
 19
1.6 CUSTO DO MOMENTO DE TRANSPORTE 
 
 É dado pela expressão: 
dPh
ChCt ×= 
 
onde: 
 custo do momento de transporte =Ct
 custo horário do equipamento de transporte =Ch
 produção horária do equipamento de transporte =Ph
 =d distância de transporte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 20
CAPÍTULO 2 – FUNDAÇÕES DE ATERROS 
 
 
2.1 - GENERALIDADES 
 
 Na execução de aterros surgem dois problemas fundamentais: fundação e 
compactação. 
 Ainda que a compactação da massa do aterro seja feita com todos os 
cuidados técnicos, a sua estabilidade pode ficar prejudicada se o terreno de 
fundação não possuir um bom suporte. 
 Algumas camadas têm capacidade de suporte tão baixa, além de possuírem 
alta compressibilidade, que qualquer aterro, sobre elas executados, apresentará um 
comportamento indesejável, quanto a recalques e escorregamentos. 
 São três os tipos de ocorrências que podem acontecer em terrenos de fraco 
suporte: 
 • Recalque por adensamento 
 • Rutura por afundamento 
 • Rutura por escorregamento 
 
 
2.2 - RECALQUE POR ADENSAMENTO 
 
 
Figura 2 – Recalque por adensamento 
 21
  Resulta da pressão proveniente do peso próprio das cargas móveis que 
trafegam sobre o aterro, nas camadas compressíveis, ocasionando a diminuição 
lenta do volume de vazios pela expulsão da fase líquida, devido ao aumento da 
pressão neutra, resultando no adensamento da camada e, em conseqüência, na 
ocorrência do recalque. 
 
 
 2.3 - RUTURA POR AFUNDAMENTO 
 
 Pode ocorrer quando a camada de fundação for de muito baixa capacidade de 
suporte e grande profundidade. Neste caso, o corpo do aterro sofre um 
deslocamento vertical e afunda por igual no terreno mole, havendo a expulsão lateral 
do material de má qualidade, com a formação de bulbos. 
 
Figura 3 – Rutura por afundamento 
 
 
2.4 - RUTURA POR ESCORREGAMENTO 
 
Figura 4 – Rutura por escorregamento 
 22
 A rutura por escorregamento ocorre quando o aterro é construído sobre uma 
camada mole, com baixaresistência ao cisalhamento e que se apoia sobre camada 
mais resistente. 
 Na ocasião de chuvas intensas, o aumento da pressão hidrostática, devido à 
elevação do lençol freático, traduz-se pelo aumento da pressão neutra, reduzindo 
sensivelmente a resistência ao cisalhamento, formando uma superfície de 
escorregamento que afeta o aterro, levando-o à rutura. 
 
 
2.5 - PROCESSOS DE CONSOLIDAÇÃO 
 
 A existência de solos muito moles, materiais com grande percentagem de 
matéria orgânica, solos argilosos ou turfosos exigem a adoção de medidas visando à 
estabilização do terreno de fundação, antes da execução do aterro. 
 
 Os processos de consolidação mais utilizados são: 
 • Remoção do solo de “má “ qualidade e sua substituição. 
 • Deslocamento do material instável 
 • Deslocamento por explosivos 
 • Drenos verticais de areia 
 
 
2.5.1 - REMOÇÃO E SUBSTITUIÇÃO DE SOLO DE MÁ 
QUALIDADE 
 
 Este processo é aplicável quando a camada de solo mole é de pequena 
espessura, encontrando-se logo abaixo uma camada de bom suporte. 
 A experiência mostra que, até 3m de profundidade, a remoção é o processo 
mais econômico e rápido de consolidação. 
 A escavação, neste caso, é ideal para as escavadeiras com “drag-line”, que 
podem operar sobre a camada de topo, a qual, geralmente, apresenta um mínimo de 
suporte, por possuir um teor de umidade mais baixo. 
 23
 O material de reposição deverá ser, de preferência, arenoso para permitir a 
percolação de água, conseguindo-se, dessa forma, alguma compactação dessa 
camada, quando for impraticável o uso de equipamentos. Todavia, com bombas de 
sucção pode-se conseguir o rebaixamento do lençol d’água e proceder-se ao 
lançamento de materiais secos, permitindo o uso de equipamentos de compactação. 
 Este processo apresenta como vantagens a rapidez de execução e a 
possibilidade de saber, com certeza, que todo o material imprestável foi, de fato, 
removido, garantindo-se a homogeneidade do aterro. 
 
 
2.5.2 - DESLOCAMENTO DO MATERIAL INSTÁVEL 
 
 Quando a camada é muito mole, a ponto de não permitir o emprego de 
equipamentos ou muito espessa, tornando inviável ou muito onerosa sua remoção, 
surge a necessidade do emprego de outros métodos. 
 Um dos processos mais utilizados consiste em aproveitar o peso próprio do 
aterro para provocar o deslocamento do material instável, lateralmente, através da 
mobilização de tensões de azalhamento que ultrapassam a sua capacidade de 
resistência. 
 
Figura 5 – Método do deslocamento 
 24
 Assim, com a expulsão da camada mole, o material do aterro afunda, vindo a 
ocupar, parcialmente, o espaço anterior ocupado por ela. 
 A porção deslocada vem aflorar na superfície, ao lado do aterro, elevando o 
terreno natural pela formação de bulbos. 
 Prosseguindo-se em várias etapas, obtém-se a expulsão total da camada 
mole, substituindo-a por solo de melhor qualidade, até encontrar o terreno firme 
subjacente. 
 As desvantagens do processo estão no consumo excessivo de material para 
se conseguir a estabilização, onerando o custo da obra, e a impossibilidade de 
controlar a homogeneidade da camada, sendo normal a permanência de bolsões de 
material mole que podem futuramente prejudicar o comportamento do aterro. 
 
 
2.5.3 - DESLOCAMENTO POR EXPLOSIVOS 
 
 Há casos em que a camada mole suporta, sem a ocorrência de 
escorregamento lateral, o peso do aterro, de maneira que o método de expulsão, 
por peso, não é aplicável. Por outro lado, sendo a camada profunda, torna-se 
antieconômica a sua remoção. 
 Nestes casos, tem sido utilizado, com êxito, o processo de deslocamento com 
explosivos. 
 
 
 25
 
Figura 6 – Método de deslocamento por explosivos 
 
 A lama resiste às pressões da sobrecarga do aterro pela força de coesão e 
pressões hidrostáticas existentes. A detonação de explosivos ( dinamite ), em sua 
massa, provoca uma onda de choque, cuja energia é suficiente para superar as 
forças de coesão do material, expulsando-o lateralmente. 
 O processo é iniciado com uma série de detonações superficiais, antes do 
lançamento do aterro, de maneira a liquefazer a camada mole superficial, mediante 
a dispersão da fase sólida na fase líquida, bem como a remover o entrelaçado de 
raízes da vegetação. 
 Em seguida, lança-se o material de aterro com espessura maior que a do 
projeto, para compensar a expulsão do material mole. 
 Completado o aterro, executam-se cinco linhas de furos para colocação do 
explosivo. Uma delas coincide com o eixo da pista, outras duas com as linhas de 
crista e as duas laterais com o pé do aterro. 
 Cada linha de furos dista 3m da seguinte, possuindo tal profundidade que a 
carga é colocada na metade da camada mole. 
 O explosivo usado pode ser a gelatina de 40%, resistente à água, com 
consumo de 150 a 200g/m3 de material deslocado. 
 A detonação é feita por etapas, explodindo em primeiro lugar a linha do eixo 
do aterro, em seguida, as duas laterais e por fim, as da extremidade junto ao pé do 
aterro. 
 26
 Após a ação das ondas de choque, todo o material instável deverá ser 
expulso de sob o aterro, havendo o abatimento da massa de terra. 
 É necessário que se efetuem algumas sondagens a fim de se verificar a 
permanência de algum bolsão de material mole, que poderá ocasionar problemas 
futuros. Em caso positivo é indispensável repetir o processo até a remoção completa 
do solo instável. 
 
 
2.5.4 - DRENOS VERTICAIS 
 
O processo dos drenos de areia, também chamado impropriamente de 
“estacas de areia “ visa a acelerar, a curto prazo, o adensamento da camada mole 
aumentando a resistência ao cisalhamento. 
 
Figura 7 – Drenos de areia 
 
 Os drenos verticais são construídos por sondas rotativas ou pela cravação de 
tubos com altura suficiente para atingir a camada profunda de bom suporte, sendo o 
material interno removido por jatos de água. 
 Em seguida, são cheios de material filtrante, possuidor de alto coeficiente de 
permeabilidade em relação à camada mole. 
 Uma camada de areia é lançada sobre o topo dos drenos, de espessura 
ligeiramente maior que o diâmetro dos furos. 
 A pressão, devido ao peso do aterro, faz com que a água da camada mole 
percole até encontrar o dreno vertical que é o caminho mais curto e de maior 
 27
permeabilidade para seu escoamento até atingir a base do aterro e sair pela camada 
drenante. 
 Desta forma, o adensamento da camada mole é acelerado através da rápida 
perda de água, reduzindo o volume de vazios pela aproximação das partículas do 
solo. 
 Ao mesmo tempo, a saída da água ocasiona o aumento da resistência ao 
cisalhamento pela diminuição da pressão neutra, concluindo-se que, com este 
processo, consegue-se um aumento acelerado de suporte do solo, diminuindo o 
risco de escorregamento lateral da camada mole. 
 Em geral, o diâmetro dos furos varia de 20 a 60cm e seu espaçamento é de 
dez vezes o valor do diâmetro. 
 
 
2.5.5 - OUTROS PROCESSOS 
 
 Outros processos de estabilização do terrenos instáveis podem ser utilizados 
em condições especiais, de maneira a torná-los mais viáveis e econômicos do que 
os já mencionados. 
 
 Entre estes, destacam-se: 
 
a. REMOÇÃO DE SOLOS LODOSOS COM DRAGAS DE 
SUCÇÃO 
 
 Nas zonas litorâneas do Brasil, existem formações geológicas recentes, 
constituídas por solos sedimentares, extremamente instáveis, de baixíssima 
capacidade de suporte, alta compressibilidade e comportamento elástico, chamados 
“argila marinha” ou “vasa”. Na baixada santista a argila marinha atinge espessuras 
de 30 a 40 m. 
 Para estes casos empregam-se dragas que sugam o lodo recalcando-o, 
atravésde tubulação, para locais apropriados. 
 Estas dragas podem operar em materiais como pedregulho, de maior 
consistência, pois possuem lança com desagregador giratório que faz a 
desagregação do material para posterior sucção. 
 28
 A troca de solos é feita pela própria draga que pode escavar e recalcar solos 
de boa qualidade que são espalhados e sedimentados em camadas. 
 Após a separação e percolação da fase líquida, o solo arenoso seco adquire 
estabilidade, dando condição de emprego dos equipamentos de terraplanagem. 
 A distância de transporte do material dragado, percorrendo as tubulações, 
pode alcançar alguns quilômetros quando usadas dragas de grande porte. 
 
b. EMPREGO DE BERMAS DE EQUILÍBRIO 
 
 
Figura 8 – Bemas de equilíbrio 
 
 Sob determinadas condições, é possível evitar o deslocamento dos materiais 
instáveis, durante a execução do aterro, construindo-se camadas laterais, que 
servem de contrapeso aos empuxos resultantes da carga do aterro principal, 
denominadas bermas de equilíbrio. 
 As bermas evitam a formação dos bulbos do material instável, bem como o 
afundamento do material de boa qualidade, obtendo-se um processo de 
estabilização rápido e econômico. 
 
c. EMPREGO DE SOBRECARGAS 
29 
 
 
 Figura 9 – Emprego de sobrecarga 
 
 Pode-se colocar excesso de carga no aterro, executando-o com altura maior 
que a do projeto, a fim de que as pressões, geradas por esta sobrecarga, apressem 
o adensamento, reduzindo substancialmente o tempo de recalque. 
 É necessário, porém, que o aumento das tensões de cisalhamento não leve à 
rutura do solo instável e ao afundamento do solo do aterro. 
 O volume do material de sobrecarga pode ser reutilizado em outro local. 
 Este processo pode ser empregado simultaneamente com o método dos 
drenos de areia, conseguindo-se mais redução no tempo de recalque. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 3 - COMPACTAÇÃO DE ATERRO 
 
 
3.1 – GENERALIDADES 
 
 Há três etapas distintas na execução de um aterro: o lançamento do material 
pelo equipamento de transporte, o espalhamento em camadas e a compactação 
propriamente dita 
 30
 Sempre que as condições locais permitirem, os serviços devem ser 
organizados para que se tenha uma ou mais frentes de trabalho em que as citadas 
etapas sejam devidamente escalonadas. Obtém-se, assim, mais flexibilidade e maior 
rendimento na operação, minimizando-se as interferências meteorológicas e as 
falhas mecânicas dos equipamentos. 
 A situação mais desfavorável, durante a execução do aterro, ocorre quando a 
camada está espalhada e o material solto e pulverizado. Ocorrendo chuvas a 
umidade ótima será ultrapassada em muito, sendo necessário a secagem posterior. 
 Havendo possibilidade de chuvas, a melhor política é não iniciar os trabalhos 
de compactação. 
 Se a camada estiver lançada e regularizada e ocorre a possibilidade de 
precipitação imprevista, faz-se a passagem de rolo liso pneumático para selar a 
camada, melhorando sua impermeabilidade. Quando os trabalhos forem reiniciados 
basta escarificar-se a camada selante e misturá-la com o solo mais seco. 
 Os trabalhos executados em terrenos de topografia desfavorável implicam em 
aterros de grande altura e taludes de grande extensão. Como os equipamentos 
usuais não podem aproximar-se muito da linha de crista do aterro, permanece uma 
espessura variável, de 30 a 50 cm, com baixo grau de compactação. 
 Posteriormente, com as chuvas, a água percola entre a parte mole 
compactada e o rolo bem adensado, formando uma superfície de escorregamento, 
com arrancamento da camada protetora de grama, iniciando-se o processo de 
erosão do aterro. 
 Uma das soluções é o uso de compactadores de pequeno porte que descem 
pela saia rebocados por tratores, compactando-a adequadamente. 
 
 
 31
 
Figura 10 – Compactação dos taluges 
 
 
 
3.2 - PRESSÃO ESTÁTICA E VIBRAÇÃO 
 
 Ensaios de compactação têm demonstrado que as pressões verticais e de 
cisalhamento, devido à carga estática dos compressores, determinam o grau de 
compactação, obtido a diferentes profundidades, sob as rodas dos compactadores. 
 O adensamento por vibração é conseguido através da rápida sucessão de 
impactos sobre o terreno que produzem ondas de pressão na massa do solo. As 
suas partículas entram em movimento e a fricção de grão a grão é superada, 
obtendo-se a redução do volume de vazios. 
 A vibração pura e simples é eficiente apenas em solos granulares ou nas 
areias. 
 Quando há mistura de materiais finos ( argila e silte), não se pode prescindir 
da combinação da vibração com pressão estática, a fim de serem geradas tensões 
de compressão e cisalhamento que consigam vencer as forças de coesão existente 
entre as partículas. 
 32
 Na compactação por vibração destacam-se dois fatores que possibilitam 
adensidades elevadas: 
 
 - O estado de movimento das partículas, oriundo da vibração, que 
elimina o atrito interno, permitindo a aproximação e o rearranjo dos grãos. 
 - Tensões de compressão e cisalhamento, geradas pelo peso próprio e 
parcialmente produzidas pelas ondas de pressão. 
 
 Quanto maior for a coesão do material, tanto maior deverá ser a pressão 
estática, para atingir a boa compactação do solo. Assim, para materiais arenosos e 
pedregulhos, pequenas pressões de 0,5 a 1Kg/cm2 são suficientes. Ao contrário, 
nos materiais argilosos necessitam-se pressões de 3 a 5Kg/cm2. 
 Os compactadores leves vibratórios ( ≤ 3,3t ), trabalhando em materiais 
arenosos, atingem profundidade de 50cm e em solos argilosos de 10 a 15 cm. 
 Os compactadores pesados ( t13≅ ) vibratórios, em solos arenosos, 
compactam camadas de até 1,50m e camadas argilosas até 0,5m. 
 Resumindo, para areias e materiais granulares é preferível o uso da vibração. 
Nos solos argilosos a compactação será obtida pela ação preponderante do peso, 
sendo que a vibração terá pouca ou nenhuma influência no aumento da densidade. 
 
 
3.3 – SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO 
 
 É um problema complexo, mas é possível estabelecer alguns princípios 
básicos que regem a escolha, levando-se em conta o tipo de solo. 
 
a) Para solos coesivos ( há predominância de siltes e argila) 
 
Os equipamentos tipo pé-de-carneiro, de elevado peso próprio, que produzem 
o efeito de amassamento aliado a elevadas pressões estáticas é o mais indicado. 
 
b) Para solos arenosos ou granulares, os equipamentos vibratórios são os mais 
indicados. 
 
 33
c) Nas misturas de solos, onde encontram-se materiais coesivos e granulares, não 
apresentando características típicas nem dos solos coesivos nem dos granulares, a 
escolha é mais complexa. 
 Nestes solos são usados os rolos combinados tipo pé-de-carneiro vibratório 
de grande peso próprio e rolos pneumáticos pesados com pressão elevada dos 
pneus. 
 O mais aconselhável é que a escolha seja feita em um trecho experimental, 
onde são testados os diversos equipamentos e ajustados os demais parâmetros, 
que influem no processo, como a espessura da camada solta, o número de 
passadas, a velocidade do equipamento, a umidade do solo, o uso de lastro, etc. 
 Para orientação genérica, a figura e a tabela a seguir indicam os tipos mais 
apropriados, para os vários solos, que ocorrem na terraplanagem. 
 
Figura 11 – Zonas de aplicação dos compactadores 
 
 
 
 
 
 
 34
Tabela 8 – Emprego dos compactadores 
 
 
Tipo de Solo 
Peso 
máximo 
 ( t ) 
Espessuras
Máximas 
(após com- 
pactação 
Uniformidade
da camadas 
Tipo de Solo 
Pé-de-carneiro estático 20 40cm Boa Argila e siltes 
Pé-de-carneiro vibratório 30 40cmBoa Misturas areia c / silte e argila 
Pneumático leve 15 15cm Boa Misturas areia c/ silte e argila 
Pneumático pesado 35 35cm Muito boa Praticamente todos 
Vibratório c/ rodas Areias, cascalhos, materiais granu- 
metálica lisas 30 30cm Muito boa lares 
Liso metálico estático 
( 3 rodas ) 20 10cm Regular Materiais granulares, brita 
Grade ( malhas ) 20 20cm Boa Materiais granulares ou em blocos 
Combinados 20 20cm Boa Praticamente todos 
 
 
3.4 – FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO 
 
3.4.1 – Energia de Compactação 
 
 A obtenção do adensamento dos solos está intimamente ligada à energia 
transferida do compactador ao solo. Esta energia depende de 4 fatores principais: 
 
peso próprio ( P ) 
número de passadas ( n ) 
velocidade do rolo ( V ) 
espessura da camada ( e ) 
 
 



×
×=
eV
nPfE 
 
 35
 De um modo geral, pode-se afirmar que crescerá com o aumento do peso 
próprio e o número de passadas e diminuirá com o aumento da velocidade e da 
espessura da camada. 
 
 
3.4.2. UMIDADE DO SOLO 
 
 A umidade exerce grande influência na compactação, devendo cada tipo de 
solo ser compactado na sua umidade ótima, determinada em laboratório. 
Isto obriga-nos freqüentemente a corrigir o teor de umidade natural do solo pela 
adição de água ou por sua aeração. 
 A irrigação deverá ser feita com caminhão-tanque de barra de distribuição 
com bomba hidráulica, para garantir uma razão constante e conseguir a 
homogeneização do teor de umidade em toda a extensão da camada. 
 A aeração é feita revolvendo-se o solo com arado, grade de disco, 
pulvimisturadora ou motoniveladora com escarificador, expondo-o à ação dos raios 
solares e do vento. 
 Estas operações, levadas a efeito para deslocar a umidade natural do solo 
para a umidade ótima, retardam a compactação, reduzindo o seu rendimento e 
elevando o seu custo. 
 
 
3.4.3 – NÚMERO DE PASSADAS 
 
 Há interesse, por razões de custo, em determinar-se o menor número de 
passadas que conduza à densidade máxima desejada, sob as condições de 
umidade ótima. 
 Isto só pode ser feito com segurança por tentativas em trechos experimentais, 
fixando-se os outros parâmetros. 
 36
 O gráfico, mostrado a seguir, apresenta o efeito conjugado do número de 
passadas e da velocidade do rolo no grau de compactação. Observa-se que, após 
um determinado número de passadas o incremento de compactação vai se 
tornando cada vez menor. No caso de rolos vibratórios, uma vez atingida a 
densidade desejada, a insistência em elevar o número de passadas gera o 
problema de supercompactação, ou seja, o solo devolve ao rolo a energia fornecida, 
afetando seus mecanismos. 
 
Figura 12 – Grau de compactação em função das velocidades 
 
 
3.4.4 – ESPESSURA DA CAMADA 
 
 Por razões econômicas é preferível que a espessura seja a maior possível. 
 O quadro de aplicação dos equipamentos ( tabela 8 ) fornece as espessuras 
máximas recomendadas para os diversos compactadores. A prática indica, porém, 
que é preferível a fixação de valores menores a fim de garantir a compactação 
uniforme em toda a altura da camada. 
 No caso de materiais argilo-siltosos, usando-se o rolo de pé-de-carneiro, 
recomenda-se que a espessura solta da camada não ultrapasse 20% da altura da 
pata do rolo. Na hipótese de se utilizar rolo pneumático, a espessura da camada 
deve ser pequena, pois as tensões verticais diminuem rapidamente com a 
profundidade. 
 As especificações para obras rodoviárias fixam em 30cm a espessura máxima 
das camadas após a rolagem, aconselhando espessuras de 20cm. para garantir a 
homogeneidade. No caso de materiais granulares recomenda-se camadas de, no 
máximo, 20cm, compactada. 
 37
3.4.5 – HOMEGENIZAÇÃO DA CAMADA 
 
 É importante que a camada solta, antes da compactação, apresente-se, tanto 
quanto possível, pulverizada de forma homogênea, sem a presença de torrões muito 
secos, blocos ou fragmentos de rocha. Este fator cresce de importância quando o 
teor de umidade deve ser aumentado, pois garantirá uma percolação uniforme da 
água. 
 Os implementos usados são grade de discos, motoniveladoras com 
escarificador e pulvimisturadora. 
 
 
3.4.6 – VELOCIDADE DE ROLAGEM 
 
 Como o material solto oferece, devido ao afundamento, resistência elevada 
ao rolamento (200Kg/f), inicialmente deve-se empregar a 1.ª marcha. Além disso, 
como as patas do rolo pé-de-carneiro penetram a certa profundidade na camada 
solta, a movimentação em velocidade baixa permite a aplicação de maiores esforços 
de compactação. 
 Com o adensamento do solo as patas vão penetrando cada vez menos, 
permitindo o uso da 2.ª marcha. 
 Embora não se possa estabelecer regras fixas, verifica-se que as velocidades 
são maiores para rolos pneumáticos (10 a 15Km/h), seguindo-se os rolos pé-de-
carneiro (5 a 10 Km/h) e os vibratórios (3 a 4 Km/h) 
 
 
3.4.7 – AMPLITUDE E FREQUÊNCIA DAS VIBRAÇÕES 
 
 A experiência mostra que os melhores efeitos de compactação são obtidos 
nas freqüências entre 1.500 a 3.000 vibrações por minuto. 
 Já o acréscimo de amplitude significa sensível aumento no adensamento e na 
profundidade atingida. Alguns tipos de rolos são equipados com dispositivo que 
permite o uso de duas amplitudes diferentes. 
 38
 O uso de grande amplitude e alta freqüência não é aconselhável porque 
resulta em esforços muito grandes nos rolos, sendo preferível a utilização de maior 
amplitude com freqüências médias já indicadas. 
 É importante aproveitar o efeito da ressonância das vibrações do sistema rolo 
vibratório x solo, que ocorre normalmente na faixa de 800 a 1.600 vibrações por 
minuto. 
 No ponto em que se atinge a ressonância, a vibração das partículas do solo é 
somada à força de impacto e à amplitude das vibrações do equipamento obtendo-
se, então, graus de compactação elevados com menor número de passadas. 
 
 
3.5 – RECOMENDAÇÃO GERAL 
 
 Quando não é possível atingir o grau de compactação desejado com o 
equipamento disponível deve-se procurar aumentar o número de passadas 
diminuindo a velocidade do rolo e/ou a espessura da camada solta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 39
CAPÍTULO 4 – ESCAVAÇÃO EM ROCHA 
 
 
4.1 – GENERALIDADES 
 
 A escavação em rocha a céu aberto constitui, em vários casos, um 
complemento da terraplanagem. 
 Com freqüência, ao longo de um trecho de estrada em implantação, 
encontram-se maciços rochosos, cuja remoção exigirá técnicas específicas, 
inteiramente distintas da terraplanagem convencional. A exploração de jazidas de 
rocha, também exigem esta técnica específica para produzir os rachões, que 
deverão passar pelos britadores para serem transformados em pedra britada. 
 Estes casos, aliados às fundações de barragens, edifícios e obras de arte em 
rocha constituem o que se chama escavação a céu aberto, em contrapartida às 
escavações de túneis, realizadas em ambientes confinados. 
 As escavações em rochas são feitas por um processo cíclico de operações 
que engloba as seguintes fases : perfuração do maciço a distâncias 
predeterminadas, introdução de cargas explosivas nos furos, detonação desses 
explosivos e remoção do material extraído. 
 As perfurações são feitas mecanicamente com diferentes tipos de 
equipamentos, chamados perfuratrizes, que, em sua grande maioria, são acionados 
por compressores de ar. 
 A abordagem deste processo será realizada através da análise dos seguintes 
tópicos: 
• Perfuratrizes 
• Compressores de ar 
• Explosivos 
• Execução do desmonte 
• Produção 
 
As modernas técnicas de remoçãode maciços rochosos proporcionam 
superfícies relativamente planas, através dos processos conhecidos como pré-
 40
fissuramento e da detonação amortecida. Tais métodos evitam a formação de 
projeções ou reentrâncias na superfície da rocha, ambas indesejáveis. 
 
 Os diâmetros das perfurações para escavação de maciços rochosos variam 
de 33 a 100mm. As profundidades variam em função da rocha, do projeto e do 
equipamento disponível, sendo, entretanto, raras as perfurações além de 30m, 
ficando a maioria entre 4 e 18 metros. 
 
 
4.2 – EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO 
 
4.2.1 – GENERALIDADES 
 
 Um equipamento de perfuração é composto de: 
 
• Perfuratriz 
• Sistema de avanço 
• Sistema de apoio e locomoção 
• Fonte de ar comprimido 
 
A perfuratriz transmite movimentos de percussão e rotação à haste da broca, 
que através da ação da pastilha vai gradualmente triturando a rocha. 
 É necessário um certo esforço sobre a perfuratriz para que haja pressão da 
broca sobre a rocha. Este esforço é criado pelo sistema de avanço e nas 
perfuratrizes manuais através da ação do próprio operador. 
 É muito importante o deslocamento da máquina de perfuração para atingir 
novas locações de furos ou para por-se a salvo, antes das detonações. Necessitam, 
por isso, de um sistema de apoio e locomoção. 
 A fonte de ar comprimido fornece a energia necessária ao acionamento da 
perfuratriz, do sistema de avanço e do sistema de apoio e locomoção. 
 
 
 
 41
4.2.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS PERFURATRIZES 
 
 As perfuratrizes, quanto ao modo como desagregam a rocha classificam-se 
em: 
 
• percussivas 
• rotativas 
• percussivo-rotativas 
• de furo – abaixo (DTH) Down Turn Hole 
 
a. Perfuratrizes Percussivas 
 
 São aquelas que reproduzem o trabalho manual de perfuração de rocha. Um 
homem golpeava o ponteiro, de ponta semelhante a uma talhadeira; outro homem 
segurava o ponteiro e, após cada golpe, girava-o de um pequeno arco de círculo. 
Cada golpe causava um corte na rocha e a rotação, após cada golpe, permitia o 
corte completo do círculo e o avanço de perfuração. 
Embora chamada apenas percussiva ela, na realidade, produz um giro na 
broca, imediatamente após cada golpe. Este giro, sempre de um pequeno arco de 
círculo, é descontínuo. Simultaneamente a estes dois movimentos ocorre a 
introdução na perfuração de ar ou água de limpeza. 
 
b. Perfuratrizes rotativas 
 
 Transmitem às brocas somente movimento de rotação contínua. Não há, 
portanto, percussões. A demolição da rocha no furo é feita apenas por rotação da 
broca que trabalha sob a ação de uma pressão constante. 
 Conforme o tipo de broca, as perfuratrizes rotativas podem demolir a rocha 
por: 
• corte 
• abrasão 
• esmagamento 
 
 42
Destinam-se, quase sempre, a furos de grandes profundidades, como os 
necessários para prospecções geológicas, poços artesianos, prospecção e 
exploração de poços petrolíferos. São também aplicados na perfuração de rochas 
para posterior colocação de explosivos. 
 
c. Perfuratrizes percussivo-rotativas 
 
 Apresentam rotação contínua, além de percussões sobre a broca. 
 Diferem das perfuratrizes percussivas porque estas, além de porte menor, 
têm rotação da broca descontínua. 
 São utilizadas para perfuração de diâmetro, geralmente, de 38 a 89mm, 
podendo chegar a 125mm. 
 
d. Perfuratrizes de furo-abaixo ( DTH ) 
 
 O esforço de percussão para a extremidade da broca, onde efetivamente 
ocorre a demolição da rocha, é feito, nas perfuratrizes até agora estudadas, através 
de segmentos de aço ( hastes ) unidos por rosca. Desta forma, ao se atingir grande 
profundidade, há uma apreciável perda de energia na transmissão do esforço 
percussivo, da superfície até o fundo do furo, realizada por meio das hastes. 
As perfuratrizes de furo-baixo foram desenvolvidas para evitar esta 
dissipação. O mecanismo de percurssão, ao invés de ficar na superfície, está na 
extremidade da broca, junto à coroa, parte mais extrema da broca e que 
efetivamente trabalha contra a rocha. Desta maneira, a energia do ar comprimido 
convertida em percussões é aplicada praticamente toda na perfuração, ficando 
eliminadas as dissipações ao longo das hastes. 
 Estas perfuratrizes têm larga aplicação em pedreiras de bancadas altas, 
geralmente acima de 20m. 
 A comparação feita com as perfuratrizes percussivo-rotativas apresenta as 
seguintes vantagens e desvantagens: 
 
 
 
 
 43
  Vantagens: 
 
 • Não ocorre dissipação de energia de percussão nas hastes. 
 • A limpeza do furo é mais eficiente. 
 • O rendimento em metros de furo é maior para a mesma quantidade 
de ar comprimido. 
 
  Desvantagens: 
 
• A velocidade de perfuração é menor. 
• A rutura ou o travamento do colar de hastes pode significar perda 
total da perfuratriz. 
 • A vida útil das pastilhas ( material que rompe a rocha ) é menor 
 • Não trabalha bem em rocha muito fraturada ou na presença de água. 
 
A perfuratriz de furo-baixo opera com rotação contínua através de um motor 
independente situado na superfície. O fluxo de ar comprimido desce pelo interior das 
hastes até atingir a perfuratriz. Seu funcionamento apresenta muita semelhança com 
a perfuratriz percussiva. 
 Os diâmetros existentes para esse tipo de perfuratriz vão geralmente de 
75mm a 225mm. Alguns fabricantes oferecem dispositivo para injeção de água no 
lugar comprimido, da ordem de 4 a 8 litros por minuto, com a finalidade de 
proporcionar um melhor desempenho da perfuratriz em rocha cujos detritos tendem 
a aderir ou quando avançando abaixo do nível do lençol freático. 
 
 
4.2.3. SISTEMAS DE AVANÇO 
 
 Para que ocorra um trabalho efetivo de demolição e conseqüente 
desenvolvimento da perfuração é necessário que seja exercido um esforço, aliado à 
rotação e percussão, que faz progredir o furo. 
 44
 O esforço pode ser executado fisicamente pelo operador, como ocorre nas 
perfuratrizes manuais. Sem este esforço, ou quando o mesmo é insuficiente, a 
máquina fica saltitando improdutivamente. 
 A necessidade de redução de custos de mão-de-obra e aumento da produção 
levou ao desenvolvimento de avanços que prescindem totalmente do esforço 
humano. 
 
 Os sistemas de avanço desenvolvidos foram: 
• Pneumáticos 
• De corrente 
• De parafuso 
 
a. Avanço Pneumático 
 
 No atual estágio de desenvolvimento os avanços pneumáticos, têm interesse 
não histórico, já que ainda existem pedreiras que os utilizam. 
 É acionado por ar comprimido. Um conjunto pistão-cilindro é ligado à 
perfuratriz, sendo o esforço sobre ela produzido pelo deslocamento do pistão contra 
o cilindro apoiado em um ponto fixo ( que é a garra cravada no solo ) 
 
Figura 13 – Avanço pneumático 
 As vantagens do avanço pneumático sobre o manual são: 
 45
 
• Economia de mão-de-obra; um homem pode operar dois ou três 
equipamentos; 
• A pressão do avanço é mantida com maior uniformidade, resultando em 
economia de brocas; 
• Maior produtividade da perfuratriz; 
 
Os avanços pneumáticos foram muito empregados na escavação de túneis. 
Nas escavações a céu aberto, apareceram com o nome de “Bencher”. 
 
b. Avanço de corrente 
 
 Neste sistema, o esforço sobre a perfuratriz é exercido mecanicamente por 
uma corrente ligada a ela, tracionada no sentido de provocar pressão da perfuratriz 
contra a broca e desta contra a rocha. 
 Os principais componentes do avanço de corrente são: estrutura de suporte, 
placa deslizante, motor, corrente e roda dentada. 
 
Figura 14 – Avanço de corrente 
 46
 A placa deslizante, que se move ao longo da estrutura de suporte, está presaà corrente. Em conseqüência, funcionando-se o motor movimenta-se a corrente que, 
por sua vez, desloca a placa. A perfuratriz fica parafusada na placa deslizante e 
desloca-se com ela. 
 O avanço de corrente é largamente utilizado nos trabalhos de escavação a 
céu aberto. 
 Embora a perfuração possa não ser muito exata com relação à direção, este 
tipo de avanço é muito robusto e facilmente reparável. 
 A pressão exercida sobre a perfuratriz é constante, de modo que quanto mais 
branda é a rocha, maior a velocidade de perfuração. 
 
c. Avanço de Parafuso 
 
 Neste tipo de avanço, o esforço sobre a perfuratriz é exercido por um longo 
parafuso que substitui a corrente do avanço de corrente. A perfuratriz é presa à 
placa deslizante, que pode se deslocar ao longo da estrutura de suporte. A placa 
possui na base uma rosca, penetrada pelo parafuso do avanço que gira por ação de 
um motor de ar comprimido. À medida que o parafuso gira, a placa desce ou sobe, 
conforme o sentido de rotação. 
 
 Entre as vantagens do avanço de parafuso destacam-se: 
• Maior rapidez na perfuração; 
• Vida útil do parafuso da ordem de 50.000m de perfuração; 
 
Como desvantagens destacam-se: 
 
• Estrutura de suporte, constituída de liga especial de alumínio, é 
facilmente prejudicada por choques. 
• No caso do parafuso ser danificado, só resta, como alternativa, 
substituí-lo. 
 
Em relação ao avanço de parafuso, o sistema de avanço de correntes 
apresenta duas grandes vantagens: 
 
 47
 • No caso de avarias na corrente, basta a substituição de alguns elos; 
 • Ocorrendo danos na estrutura de suporte, esta poderá ser 
recuperada por não ser de liga especial. 
 
d. Avanços Utilizados 
 
 Os avanços hoje utilizados na escavação são, praticamente, os de corrente, 
adotados nos equipamentos de perfuração com locomoção própria. 
 Os demais sistemas foram superados como solução e não têm mais 
expressão como equipamentos para comercialização. É importante, porém, ressaltar 
que muitos desses equipamentos ainda operam em diferentes tipos de exploração 
de rochas, sendo, por isso, necessário conhecê-los. 
 
 
4.2.4 – LOCOMOÇÃO DAS PERFURATRIZES 
 
 Dentro de um canteiro de obras, ocorrem três tipos de deslocamentos dos 
equipamentos de perfuração: 
 
• Na seqüência dos furos 
• Para abrigar o equipamento durante a detonação 
• Para novas frentes de trabalho 
 
Como os deslocamentos constituem uma parcela apreciável do ciclo de 
escavação, reduzindo o seu tempo, consegue-se significativo aumento na produção 
horária. 
 
Algumas soluções desenvolvidas para resolver este problema são: 
 
• Locomoção manual 
• Locomoção tracionada 
• Locomoção própria 
 
 48
a. LOCOMOÇÃO MANUAL 
 
 As perfuratrizes manuais são deslocadas manualmente para a seqüência de 
furos e para abrigar a máquina na hora da detonação. 
 O deslocamento para novas frentes é feito sobre veículos, geralmente um 
basculante, que opera no transporte da rocha detonada. 
 
 
b. LOCOMOÇÃO TRACIONADA 
 
 A introdução de rodas e de uma estrutura de suporte para as perfuratrizes 
representou uma grande evolução. 
 Utilizou-se uma estrutura de suporte ( chassis ) sobre a qual foi montada a 
perfuratriz com um sistema de avanço. Dotou-se o chassis de rodas de borracha 
maciça ou pneumáticos e uma barra de tração. 
 O deslocamento é feito, com muito mais facilidade, manualmente e para 
distâncias mais longas é tracionado por veículo. 
 A locomoção tracionada permitiu o desenvolvimento de perfuratrizes maiores, 
de maior produção e mais pesadas. 
 
c. LOCOMOÇÃO PRÓPRIA 
 
 A perfuratriz e o respectivo sistema de avanço são montados sobre uma 
unidade tratora especialmente projetado e construída para recebê-los, sem 
necessidade de adaptação. 
 A unidade tratora é quase sempre de esteiras, o que assegura a ascensão em 
rampas íngremes e deslocamento sobre terrenos irregulares. 
 É impulsionado por motor acionado a ar comprimido, utilizando a mesma 
fonte que alimenta a perfuratriz. 
 
 
 
 
 49
4.2.5 – ASSOCIAÇÃO DE PERFURATRIZ, AVANÇO E 
LOCOMOÇÃO 
 
a. Perfuratrizes Manuais 
 
 Neste equipamento a percussão é produzida mecanicamente e o esforço para 
avanço feito pelo operador. 
 
 São utilizadas nos seguintes serviços: 
 
• Exploração de pedreiras de pequeno porte 
• Escavação de cortes rodoviários de pequeno porte 
• Escavação de fundações de barragens que exijam pequena produção 
mensal 
• Desmonte de matações ou aprofundamento de escavações para 
fundações de obras-de-arte e edifícios 
• Perfurações para fogachos em pedreiras 
• Perfurações esporádicas que auxiliam o desmonte de rocha decomposta 
em jazidas para pavimentação 
• Acabamento de cortes e valas para drenagem 
 
 
b. “Bencher” 
 
 A associação de um avanço pneumático e de uma perfuratriz percussiva 
resultou num equipamento para perfurações verticais ou de pequena inclinação 
denominada “bencher”. 
 A essa associação adicionou-se um eixo e um par de rodas de borracha, 
facilitando seu deslocamento. 
 Deve ser previamente fixado na rocha para permitir o funcionamento do 
sistema de avanço. 
 É um equipamento para furos com mais de 3m. A substituição das brocas 
integrais é facilitada pelo uso do avanço no sentido oposto ao da perfuração. 
 50
 A produção dos “benchers” está interrompida pelos fabricantes. Entretanto, 
ainda existem empresas, especialmente pedreiras, que utilizam com êxito este 
equipamento, apesar de seu anacronismo. 
 
Figura 15 – Bencher 
 51
c. Wagon-drill 
 
 É a associação da perfuratriz, de um avanço de corrente e de uma estrutura 
de suporte dotada de quatro rodas com pneumáticos e uma barra de tração. 
 Permite o emprego de perfuratrizes pesadas ( de 45 a 170Kg ) e de furo-
abaixo. 
Produz perfurações inclinadas em ângulos que variam de 40 graus até a 
vertical. 
Trabalha com brocas de extensão, aumentando-se o seu comprimento pela 
adição de hastes parafusadas. 
Os diâmetros de trabalho podem variar de 40mm a 64 mm. 
 
 Podem ser empregados nos seguintes trabalhos: 
 
• Desmonte de rocha para britagem 
 
• Escavação de cortes rodoviários em rocha 
 
• Escavação de cortes rodoviários de 2.ª categoria, quando feito com 
explosivos. 
 
• Escavação de rochas para fundação de barragens 
 
• Desmonte de rochas para produção de rachão para enrocamento 
 
• Perfurações para ancoragem de muros atirantados 
 
Existem ainda muitos “wagon-drill” operando, sendo, por esta razão, 
importante conhecê-los. 
 
 
 
 
 
 52
d. Perfuratrizes sobre trator 
 
 
Figura 16 – Pefuratriz sobre trator 
 
 A perfuratriz sobre trator apresenta tração própria. O tipo de maior aceitação 
tem a unidade tratora especialmente construída para receber o avanço e a 
perfuratriz. É um trator de esteiras acionado a ar comprimido. 
O avanço de corrente não fica solidário ao chassis do trator, mas articulado a 
ele por meio de um sistema acionado por pistões hidráulicos, que permitem os 
movimentos mostrados a seguir. 
 
 
 
 
 53
 
 
Figura 17 – Ângulos e posições de perfuração 
 
 As perfuratrizes sobre trator apresentam uma ampla gama de possibilidades. 
Existe no mercado uma unidade tratora com dois avanços de corrente e duas 
perfuratrizes. Utiliza perfuratrizes leves ( ± 30Kg ) para trabalhar com brocas de 27 a 
 54
40mm de diâmetro e destina-se à escavação em bancadas baixas. O consumo de ar 
é da ordem de 10,3m3/min. 
As unidades de perfuratriz única trabalham com perfuratriz de 170 a 270 Kg 
com diâmetrosde 5 a 12,5 cm e consumo de ar de 17m3/min. Podem trabalhar 
também com perfuratriz de furo-abaixo. As principais vantagens e desvantagens da 
utilização da perfuratriz de furo-abaixo ( P.D.F.A. ) são: 
 
- Mantém avanço de perfuração uniforme, mesmo em grandes 
profundidades desde que as características da rocha não variem. 
 
- Não consome ar comprimido em excesso. O portal de exaustão da 
perfuratriz, estando dentro do furo facilita a limpeza. 
 
- As hastes têm vida mais longa pois transmitem apenas o movimento de 
rotação. 
 
- É muito mais silenciosa pois a perfuratriz trabalha dentro do furo 
 
- Permite perfurações bastante precisas em direção 
 
- Permite perfurações profundas. 
 
- Não permite a utilização de diâmetros de coroas muito diferentes, já que 
existe a limitação de diâmetro da própria perfuratriz. 
 
- Os custos de perfuração são menores. 
 
Dentre as perfuratrizes montadas sobre trator construído especialmente com 
esta finalidade, destacam-se: 
 
 Uma perfuratriz percussivo-rotativa e avanço de corrente. 
 
• Escavação de bancadas em pedreiras, fundações de barragens, cortes 
rodoviários, perfuração de poços, ancoragens e injeção de cimento. 
 55
 Duas perfuratrizes percussivas e dois avanços de corrente. 
 
• Abertura de valas, assentamento de dutos, perfurações secundárias, 
escavação de cortes de 2.ª categoria com explosivos, perfuração para 
pré-fissuramento 
 
Figura 18 – Duas perfuratrizes sobre trator 
 
 Motor de rotação, perfuratriz de furo-abaixo e avanço de corrente. 
 
• Escavação de bancadas com diâmetro entre 3 ½ “ a 9” e 
profundidade além de 25m. 
 56
 Motor de rotação e avanço pneumático ( ou de corrente perfuratriz rotativa 
ou eventualmente perfuratriz de furo abaixo ) e compressor de ar próprio. 
 
• Perfuração de diâmetro superior a 4” e grandes profundidades; 
serviços que exigem produção superior a 100.000m3 por mês e onde o 
topo da bancada apresenta condições favoráveis à entrada do 
equipamento que é bastante pesado. 
 
 
4.2.6 – OPERAÇÃO DAS PERFURATRIZES 
 
 As perfuratrizes requerem operação correta para que possam apresentar bom 
desempenho, produção condizente com suas características e também durabilidade. 
 
 Os fabricantes de equipamentos, através de seus representantes, prestam 
grande auxílio, enviando seus técnicos às obras para orientar os operadores ou 
mesmo promovendo cursos sobre a operação das perfuratrizes e utilização das 
brocas. 
 
4.2.7 – PRODUÇÃO HORÁRIA 
 
a. Tempo de Ciclo 
 
 É o tempo gasto na perfuração completa de um furo, que compreende 5 
fases, a saber: 
 
 • Fase 1 – Alinhar a broca e embocar o furo. 
O tempo consumido nesta fase é um tempo fixo, pouco varia para a mesma 
equipe ou, em outras palavras, a grandeza das variações não é significativa; como 
valor médio, pode ser estimado em 2min. 
 
 • Fase 2 – Tempo de perfuração 
 57
 É um tempo variável e depende da profundidade do furo, do tipo de 
rocha e da velocidade de avanço da perfuratriz. 
 
 • Fase 3 – Manuseio e colocação de hastes 
 Como varia pouco para a mesma equipe, é considerado um tempo fixo 
para cada haste introduzida. Como valor médio, adota-se o tempo de 2,5 min por 
haste. 
 
 • Fase 4 – Retirada das hastes 
 Adota-se 1,5min por haste retirada. 
 
 • Fase 5 – Deslocamento do equipamento até o novo furo 
 
É usualmente um tempo fixo pois, muito embora as distâncias entre os furos 
não sejam sempre as mesmas, as variações não conduzem a alterações sensíveis 
neste tempo. Na falta de levantamento real do tempo, adota-se 0,75min. 
 
 O tempo de ciclo será dado pela fórmula: 54321 tttttTC ++++= 
 
Onde t1....t5 são os tempos gastos para cumprir cada uma das fases apresentadas 
anteriormente. 
 
b. Produção Horária 
TC
EgHPh ××= 160 
 
Onde: 
 comprimento do furo em metros =1H
 =Eg Eficiência geral, normalmente adotada 50 min. de trabalho por hora, ou 
seja 84,0
60
50 ≅ no caso de tarefas normais e 0,75 no caso de tarefas difíceis. 
 tempo de ciclo em minutos =TC
 produção horária, em m/h =Ph
 58
4.2.8 - APLICAÇÃO 
 
 Calcular a produção horária de uma perfuratriz capaz de executar 0,5m/min 
em furos de 12m de profundidade, sabendo que as hastes são de 3m, e o trabalho é 
feito em condições normais. 
 
SOLUÇÃO 
 
1. Cálculo do tempo de ciclo 
 
 ( fixo ) ( emboque ) min0,21 =t
 .min24
5,0
12
2 === V
Ht ( perfuração ) 
 4
3
12 ==n hastes ( colocação de hastes ) 
 min105,243 == xt
 ( retirada de hastes ) .min65,144 == xt
 ( fixo ) ( mudança de local ) 75,05 =t
 54321 tttttTC ++++=
 .min75,4275.0610242 =++++=TC
 
2. Produção horária 
 
TC
EgHPh ××= 60 hmPh /15,14
75,42
84,01260 =××= 
 
 
 
4.3 – BROCAS 
 
 As brocas são de dois tipos distintos e transmitem à rocha os esforços criados 
na perfuratriz. Através de sua extremidade cortante é feito o avanço efetivo na 
rocha. 
 
 59
4.3.1 – BROCAS INTEGRAIS OU MONOBLOCO 
 
 São aquelas em que as partes componentes constituem uma peça única. 
 Por isso, para se atingir diferentes cotas de aprofundamento do furo são 
necessárias brocas de vários comprimentos. 
 Uma broca integral é composta das seguintes partes: 
 
Figura 19 – Broca integral 
 
 • punho: extremidade da broca que se encaixa no mandril da perfuratriz. 
 
 • colar : limita o comprimento da broca que penetra na perfuratriz 
 
 • haste : tem comprimento modulado e transmite à coroa os esforços 
recebidos da perfuratriz no punho. 
 
 • Na coroa temos a pastilha, que realmente perfura a rocha, e o orifício do 
qual sai a água e o ar do sistema de limpeza. 
 
 Devido ao desgaste da coroa, numa série de brocas integrais, há uma 
redução constante de 1 mm no diâmetro das brocas, a medida que seu módulo de 
haste cresce. 
 
 
 60
 
 Figura 20 – Perfuração com brocas integrais 
 
As séries de brocas integrais são produzidas nos diâmetros de punho de 3/4 “ 
( 19mm ), 7/8” ( 22 mm ) e 1” ( 25mm ) para perfuração de bancadas. Nas 
escavações a céu aberto usa-se praticamente apenas o de 7/8”. 
 
 
 61
Tabela 9 - Brocas integrais 
 
 
Obs.: Haste de seção hexagonal, com medida entre as faces de 22,2 mm ( 7/8’’ ) 
 
 
4.3.2 – Brocas de Extensão 
 
 São as que podem ter seu comprimento aumentado pela adição de hastes. 
 O desenvolvimento das brocas de extensão permitiu aumentar a profundidade 
das operações e também o seu diâmetro. As brocas integrais têm seu comprimento 
máximo limitado a 6,40m sendo o diâmetro para esse comprimento de 33mm. 
Uma broca de extensão é composta das seguintes partes: 
 
 Figura 21 – Broca de extensão 
 62
• Punho 
Engatado no mandril da perfuratriz, transmite o movimento de 
percussão e também o de rotação. 
 • Haste 
Transfere os esforços de rotação e percussão do punho à coroa. A 
haste mais utilizada tem comprimento de 3,05m. 
 • Luva 
Faz a união entre o punho e a 1.ª haste e entre hastes sucessivas. 
 • Coroa 
Em sua face externa estão inseridas as pastilhas ( ou bits ) 
responsáveis pela perfuração. 
 
 
4.3.3 – Distinção entre metros de furo e metros de hastes 
 
 Nas brocas de extensão, o avanço da perfuração é feito através da adição 
sucessiva de hastes rosqueadas na broca, aumentando seu comprimento. Assim, a 
primeira haste introduzida é a que mais vai trabalhar. Se furo tiver 9m de 
profundidade, no fim do trabalho, a 1.ª haste perfurou 9m, a 2.ª 6m e a 3.ª, 3m. 
 Figura 22 – Perfuração com broca de extensão 
 63
 Assim, para perfurar 9mde rocha foram necessários 18m de trabalho de 
hastes: 
 1.ª haste: 3 + 3+ 3 = 9m 
 2.ª haste: 3+3 = 6m 
 3.ª haste: 3 = 3m 
 18m 
 
 A primeira haste é a que mais vai trabalhar. Logo, mantida esta situação, será 
a primeira a atingir o limite da fadiga. Substituindo-a por nova irá operar com as 
outras já com boa parte da vida útil cumprida, podendo ocasionar a perda da coroa 
dentro da perfuração. Esta situação indesejável é evitada com o rodízio das hastes, 
onde a primeira utilizada em um furo será a segunda no sucessivo e assim por 
diante. Dessa maneira, todas as hastes empregadas envelhecem simultaneamente, 
isto é, perfuram o mesmo número de metros. 
 
Tabela 10 – Rodízio de hastes 
 
Furos 
( n.º ) Haste n.º 
1 2 3 4 5 6 
Total 
metros 
furo 
Total 
metros 
haste 
1 12 - - 3 6 9 12 30 
2 9 12 - - 3 6 12 30 
3 6 9 12 - - 3 12 30 
4 3 6 9 12 - - 12 30 
5 - 3 6 9 12 - 12 30 
6 - - 3 6 9 12 12 30 
 
 
 
 Como mostra o quadro, para execução de 6 furos de 12m cada, isto é, para 
se perfurar 72m com suas hastes, foram necessários 180m de hastes ( 6 x 30 ) 
 Existe uma relação entre o número de metros de hastes e o número de 
metros de furos, que é a seguinte ( k ) 
 
 64
 
2
1+= nk 
onde, n = número de hastes necessárias para perfurar cada furo. 
 k = relação metros de haste / metros de furo. 
 
 No exemplo do quadro anterior, temos: 
 
 5,2
2
14
2
1 =+=+= nk 
 
Metros de haste = k x metros de furo 
Metros de haste = 2,5 x ( 6 x 12 ) = 180m 
 
 
 
4.4 – COMPRESSORES DE AR 
 
4.4.1 – GENERALIDADES 
 
 O ar comprimido é utilizado em todos os equipamentos de perfuração, das 
perfuratrizes leves manuais até as grandes máquinas. A energia de perfuração é 
produzida pelo ar comprimido. O próprio acionamento dos tratores sobre os quais 
são montadas as perfuratrizes, é feito principalmente através dele. Por isso, o 
abastecimento de ar comprimido é um assunto extremamente importante em 
qualquer canteiro de escavação de rocha. 
 Os compressores de ar são máquinas que aspiram o ar da atmosfera, 
comprimem-no, reduzindo o seu volume e aumentando a sua pressão, e enviam-no 
para um reservatório. 
 
 
 
 
 
 
 65
4.4.2 – TIPOS DE COMPRESSORES 
 
 Os compressores empregados em escavação são de três tipos: 
 • compressores de pistão 
 • compressores de parafusos 
 • compressores de palhetas 
 
 
a. Compressores de pistão 
 
Nos compressores de pistão a produção de ar comprimido é descontínua, já 
que na fase inicial, a de aspiração do ar, não há compressão no cilindro. 
Aspirado o ar, o pistão inverte o seu curso comprimindo o ar aspirado que, ao 
atingir uma determinada pressão, abre a válvula de exaustão e o ar comprimido 
segue para o reservatório. 
 
Figura 23 – Compressor de pistão 
 
 66
b. Compressores de parafusos 
 
 Nos compressores rotativos, o aumento de pressão é obtido através da 
passagem do ar por um sistema rotativo. 
 Nos compressores rotativos de parafuso esse sistema é constituído por dois 
rotores, um deles dotado de lóbulos ( rotor macho ), o outro de reentrâncias ( rotor 
fêmea) que recebem os lóbulos do outro rotor, girando em sentidos opostos. O ar 
passa pelo espaço existente entre os lóbulos e as reentrâncias, que se vão 
interpenetrando e comprimindo o ar. 
Figura 24 – Compressor de parafuso de um estágio 
 
 
Figuras 25 – Compressor de Parafuso de dois estágios 
 67
 c. Compressores de palhetas 
 
 Nos compressores de palhetas, um rotor gira excentricamente dentro de uma 
carcaça. 
 O ar adentra na posição de máxima excentricidade do rotor em relação à 
carcaça e fica retido no espaço entre duas palhetas sucessivas. Esse espaço vai 
diminuindo à medida que o motor gira, devido à excentricidade do ROTOR em 
relação à CARCAÇA. As palhetas, por ação de molas ou apenas da força 
centrífuga, roçam a face interna da carcaça em todos os momentos, mantendo o ar 
aprisionado até o instante da descarga no reservatório. 
 
Figura 26 – Compressor de palhetas 
 
 
4.4.3 – INSTALAÇÃO DOS COMPRESSORES. 
 
a. Compressores portáteis 
 
 Os compressores portáteis são utilizados em canteiros de duração 
relativamente curta (seis meses). Um corte em rocha numa construção de estrada 
configura este caso. Não se justificaria a instalação de compressores estacionários, 
que normalmente requerem cuidados na construção da base sobre a qual se 
assentarão. Além disso, são de difícil locomoção e transporte. 
 68
 Mesmo nos canteiros abastecidos por compressores de ar estacionários, 
existem alguns serviços para os quais será conveniente contar com compressores 
portáteis. 
 
 b. Compressores estacionários 
 
 Os compressores de ar estacionários são utilizados em obras de longa 
duração. É o caso de pedreiras, onde a frente de trabalho possui localização bem 
definida. O prazo de utilização dos compressores estacionários é quase sempre 
superior a 2 anos e pode-se transportar o ar comprimido através de tubos metálicos. 
O mesmo ocorre com as fundações para a construção dos vertedores e casas de 
força das barragens. 
 Instalam-se os compressores de ar geralmente sobre bases de concreto, em 
galpão que se constitui numa verdadeira central de produção de ar comprimido. 
 
 
4.4.4. ACIONAMENTO DOS COMPRESSORES 
 
Quanto ao acionamento, os compressores de ar podem ser acionados por 
motores elétrico ou a diesel. 
 
a. Acionamento a motor elétrico 
 
 De um modo geral, associa-se compressor estacionários a motor elétrico, 
embora haja casos em que, por absoluta falta de energia elétrica, o acionamento 
deva ser feito opor motor diesel. 
 
b. Acionamento a motor diesel 
 
 Quando não se dispõe de energia elétrica, adotam-se compressores de ar 
acionados por motor diesel. É o caso freqüente de cortes rodoviários, de desmonte 
de rochas para fundações de pontes e viadutos, e de pequenas pedreiras. 
 69
 O acionamento por motor elétrico é mais econômico e de manutenção mais 
simples. Havendo possibilidade de se optar entre os motores elétricos e diesel, a 
escolha deverá recair sobre o elétrico. Entretanto, em muitos casos, não há 
possibilidade de energia elétrica no canteiro de obras, devendo-se, forçosamente 
usar compressores de ar acionados por motor diesel. 
 
 
4.4.5 – LOCALIZAÇÃO DE CENTRAL DE AR COMPRIMIDO 
 
 A localização correta da central de ar comprimido é extremamente importante, 
porque dela decorrem conseqüências econômicas e de eficiência altamente 
ponderáveis na operação do compressor. Os principais cuidados a serem tomados 
na escolha do local são: 
 
a. Condições do ar 
 
 O compressor deve aspirar ar limpo, livre de poeira e outras partículas 
sólidas. Recomenda-se a localização da central de ar comprimido longe de 
instalações de britagem, estradas de terra, frentes de perfuração, detonação e de 
pátios com intenso movimento de veículos. 
 
b. Existência de água e energia elétrica 
 
 A edificação que vai abrigar os compressores de ar deve estar próxima à rede 
de energia elétrica evitando-se, assim, transformadores suplementares e linhas de 
alta tensão. Para os refrigerados à água, procurar local onde ela possa ser 
facilmente encontrada. 
 
c. Condições do solo 
 
 O solo de fundação deve ser de boa qualidade, evitando, assim, fundações 
complicadas para essas máquinas pesadas e que, em alguns casos, produzem 
grandes vibrações. Se o solo não for bom, deve ser consultada uma firma 
especializada para definir o tipo de fundação.