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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Av: Dom José Gaspar, 500 Coração Eucarístico Belo Horizonte - MG - CEP 30535-901 Tel.: (0**31) 3319-4444 – Fax: (0**31) 3319-4225 - 1 - FUNÇÃO: ENGENHARIA CIVIL ÁREA DE CONHEC.: INFRA-ESTRUTURA VIÁRIA AULAS Nº: 001 – TEÓRICA PROF.: HENRIQUE J. RAAD (henriquejraad@yahoo.com.br) 1. TEÓRICA: Introdução à Infra-estrutura Viária / Transportes Brasileiros 1. Introdução à disciplina • Apresentação. • Discussão da ementa. • Distribuição de pontos. • Breve introdução à Infra-estrutura Viária. 2. Introdução aos Transportes Brasileiros Uma política de transportes em um país, com as dimensões do Brasil, tem que obrigatoriamente buscar três ações, quais sejam: I - integrar os mercados; II - induzir o desenvolvimento; III - irrigar economicamente os espaços. Os transportes realizam também os seguintes papéis: 1) reduzem os custos de produção e circulação, dinamizando a economia; 2) ampliam as possibilidades de abastecimento interno; 3) ampliam as possibilidades de consumo de produtos e serviços; 4) promovem acesso a bens e serviços. a) transporte rodoviário: núcleo de maior dinamismo do setor. b) transporte ferroviário: principalmente pelos fluxos de minerais na Região Norte, de produtos minerais e matérias primas industriais na Região Sudeste, de grãos nas regiões Sul e parte da Região Centro-Oeste e combustíveis na Região Nordeste. c) transporte hidroviário: tem se apresentado pouco competitivo. - Navegação internacional - Navegação interior d) transporte aéreo: passageiros e carga de alto valor agregado e pequeno volume. e) transporte dutoviário: pouco relevante movimentando combustíveis e minérios. A ação em infra-estrutura de transportes constitui-se de 3 fases bem caracterizadas: I - Construção ou Ampliação II - Conservação ou Manutenção III - Restauração Breve Introdução sobre Pavimentação 3. Camadas de um pavimento • Subleito: terreno de fundação do pavimento; • Regularização: Conformação do subleito; • Reforço do subleito: Camada intermediária entre a regularização e a sub-base (possui desempenho melhores que o do subleito e da regularização) • Sub-base: Camada complementar à base (ligado à economia na utilização de material); • Base: Destinada a resistir aos esforços verticais oriundos do tráfico e redistribuí-los PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 2 - • Revestimento: Capa de rolamento. A seguir é mostrada uma seção transversal típica de um pavimento 4. Classificação dos pavimentos De uma forma geral, os pavimentos podem ser classificados por: Pavimentos rígidos; Pavimentos flexíveis Pavimentos mistos 5. Bases rígidas: Concreto de cimento: mistura de agregados, areia, cimento e água. Macadame de cimento: agregado graúdo com vazios preenchidos por material de enchimento constituído de materiais finos e cimento; Solo cimento: solo, cimento e água compactados; 6. Bases flexíveis Base de solo estabilizado (granulometricamente ou solo-brita) Base de macadame hidráulico (John McAdam): agregado graúdo, material de enchimento e água; Base de brita graduada: agregados dosados com material de enchimento Base de Macadame Betuminoso: Camadas de agregados interligadas por material betuminoso. Base de paralelepípedo e de alvenaria poliédrica Outras: solo-cal, escória de alto-forno, solo arenoso fino laterizado. 7. Revestimentos rígidos: basicamente os mesmos das bases rígidas, com destaque para o concreto. 8. Revestimentos flexíveis Concreto betuminoso ou concreto betuminoso usinado a quente Concreto betuminoso pré-misturado a quente Concreto betuminoso pré-misturado a frio Figura 1: Corte esquemático de um pavimento PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 3 - Tratamentos superficiais Calçamentos Paralelepípedos Alvenarias poliédricas Blocos de concreto pré-moldados e articulados Lama asfáltica 9. Conceitos gerais A natureza do serviço de pavimentação, seja este classificado como rígido ou como flexível, requer essencialmente a utilização de processo executivo mecânico, com grande destaque para maquinário pesado, em sua execução, a fim de que a diversidade de soluções e a grande quantidade de materiais envolvidos sejam trabalhados em cronogramas otimizados de execução. A execução de cada camada do pavimento compreende, via de regra, vários itens-serviço, e, por isso, demanda uma utilização conjugada de vários equipamentos distintos. Tal conjunto é denominado Patrulha de Equipamentos. A patrulha deverá ser dimensionada a partir das diversas variáveis da obra para atender uma produção compatível com o cronograma desta. É extremamente importante que todos os equipamentos alocados à obra sejam mantidos em boas condições de trabalho, já que eventuais paralisações de qualquer equipamento poderão acarretar na paralisação de toda uma patrulha, com prejuízos para toda a programação físico-financeira da obra. Por isso a manutenção dos equipamentos deverá sempre ser feita em caráter preventivo, e, quando necessário, manutenções em caráter corretivo com prontidão. A manutenção preventiva é a intervenção, em horas e dias programados, destinada a prevenir defeitos, corrigir vazamentos ou substituir peças ou conjuntos, cuja vida útil está por vencer. Para manter-se uma eficiente manutenção preventiva faz-se necessário um controle efetivo das horas operadas pela máquina, por cada um dos seus conjuntos e da mensuração daquelas partes sujeitas ao desgaste. Aparentemente pode parecer uma intervenção onerosa, na verdade, ela permite a racionalização do uso do equipamento e um dimensionamento das suas horas operadas corretamente, porque ela reduz as paradas não administradas. Essas intervenções são feitas normalmente no campo, quando os serviços são de pequena monta ou na oficina quando implique na troca de conjuntos. Hoje em dia, com a permuta de conjuntos usados por reformados, com os “dealers”, a manutenção preventiva é uma condicionante da racionalização na operação dos equipamentos. A intervenção corretiva é aquela que ocorre quando da quebra do equipamento. A obra deve estar equipada para resolver com rapidez esta interrupção através da sua estrutura de oficina (pessoal e ferramental), do almoxarifado de peças, ou do setor de aprovisionamento. 10. Operação do Equipamento Para uma operação eficiente do equipamento, torna-se indispensável sua adequação ao serviço que irá fazer. A adequação compreende o tipo de equipamento, sua potência, natureza do implemento acoplado e facilidade de manutenção e de assistência técnica. Os serviços de pavimentação têm exigências técnicas que impõe uma seleção naqueles que operarão os equipamentos integrantes da patrulha executiva. Assim, operadores qualificados são uma exigência indispensável ao sucesso da camada do pavimento concluída. As equipes para abastecimento de combustível e de lubrificação devem operar nos momentos em que cada equipamento esteja parado, evitando intervir nas horas de operação. 11. Produção dos equipamentos Cada equipamento, adequadamente escolhido, tem uma produção teórica dada pelo fabricante. Esta produção é considerada a produção máxima. É necessário, entretanto, dimensionar-se o número de cada equipamentoque integra a equipe. Para isso é indispensável a pré-determinação dos tempos de ciclos despendidos na execução dos trabalhos. Estes tempos são o somatório dos tempos elementares gastos nas diversas tarefas que compõem o trabalho, necessitando para alguns equipamentos, o conhecimento prévio das extensões dos trechos a serem executados, das velocidades de operação, e das distâncias das fontes de materiais. Com esses dados, dimensiona- se a produção horária efetiva do equipamento para as condições de trabalho locais. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 4 - Função de produção total a ser feita, do número de dias operáveis, do número de horas dos turnos de trabalho, da produção horária e da eficiência mecânica, determina-se o número de equipamentos por equipe. Esse número pode variar ao longo dos meses de produção em função do cronograma de cada mês. Basicamente, o dimensionamento dos equipamentos é realizado considerando: Cronograma dos serviços Volume e tipo de material (considerando também empolamento e condições especiais de carregamento, como para materiais betuminosos, que necessitam processos paralelos de aquecimento) Tempo de ciclo: tempo gasto por uma máquina para realização de um ciclo completo de serviço, sendo dividido em “Tempo Fixo” e “Tempo variável”, influenciado diretamente por fatores como distâncias entre depósito e frentes de serviços, condições físicas da rota de transporte, etc.; Fatores de eficiência: percentual considerado para o rendimento unitário do equipamento, podendo variar pela forma de utilização do equipamento (por exemplo, a operação de lâmina em diagonal acarretará em aproveitamento menor de área por intervalo de tempo do que em situação de trabalho com lâmina paralela), ou por fatores de eficiência de trabalho (por exemplo, tempos efetivos de trabalho por hora, considerando intervalos horários de descanso para operadores, rendimento noturno ou em fins de jornada, etc.) Capacidade da máquina; Produção horária: nº de ciclos/hora x carga/ciclo x fator de eficiência Fatores de correção: fatores de erro para imprevisões ou diferenças de demandas, como por exemplo, diferenças de tráfego ao longo do dia, interferências, etc. Como os serviços de pavimentação desenvolvem-se com a terraplenagem já concluída, fatores que condicionam a produtividade dos equipamentos de terraplenagem não interferem na dos equipamentos de pavimentação. No entanto, os caminhos de serviços bem conservados, e a transferência do tráfego de veículos que utilizam a estrada para variantes construídas, evitando a sua passagem nos trechos em execução, é uma providência que aumenta grandemente o rendimento operacional das equipes, principalmente em determinadas fases do processo construtivo. Há inclusive determinadas soluções técnicas para camadas do pavimento, que a possibilidade do desvio do tráfego comercial é uma condição imperativa para a racionalidade da solução e qualidade da camada executada. 12. Constituição das Equipes Os tipos de equipamento utilizados para a execução dos serviços mais comuns de pavimentação estão consignadas na Tabela 1 – onde constam a unidade de medição e a produção convencionalmente adotada. Tabela 1: Principais equipamentos utilizados em diversas frentes de serviço Itens-serviço Equipamentos Utilizados Desmatamento e Limpeza Tratores de esteira com lâmina S ou A Escavação de solos Tratores de esteira com lâminas (A, S, ou U) ou escavadeiras Extração de areia Escavadeiras com caçambas tipo drag-line ou clam-shell, ou bombas de sucção Extração de rocha Compressores de ar, marteletes ou perfuratrizes de carreta e tratores de esteira Cargas de materiais Carregadeiras, escavadeiras Produção de brita Britadores de mandíbulas, girosféricos, peneiras, correias transportadoras Transporte de materiais Caminhões de carroceria, caminhões basculantes, carretas prancha alta, carretas tanque para ligantes, caminhões fora-de-estrada Espalhamentos de materiais terrosos Motoniveladoras, tratores de esteira com lâmina Umedecimento de solos na pista Caminhões tanques Misturas de solos e homogeneização de umidade na pista Pulvi-misturadoras, arados e grade de discos, motoniveladora Compactação propriamente dita Rolo pé-de-carneiro autopropelido, Rolo de pneu (pressão variável), rolo vibratório liso e/ou corrugado Espalhamento/distribuição de agregados e solos usinados Distribuidor de agregados, acabadora com controle eletrônico, motoniveladora com raio laser ou ultra-som PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 5 - Misturas de solos em central Usina de mistura de solos e carregadeira Distribuição de materiais betuminosos Caminhão com tanque distribuidor de asfalto Limpeza e varredura de pista Vassoura mecânica e trator de pneus Estocagem de materiais betuminosos Tanques de asfalto com aquecimento a vapor Preparo de concreto betuminoso usinado a quente e mistura asfáltica usinada Usina de asfalto e carregadeira Preparo de pré-misturado a frio Usina de solos e carregadeira Espalhamento de concreto betuminoso usinado a quente Vibroacabadora de asfalto, rolos lisos tandem vibratório, rolos de pneus de pressão variável Espalhamento de pré-misturado a frio Vibroacabadora de asfalto, rolos lisos tandem vibratório, rolos de pneus de pressão variável e rolos tandem Serviços auxiliares Tratores de pneus e retro-escavadeiras Preparo de concreto de cimento Central de concreto de cimento, ou central dosadora, e carregadeira Transporte de concreto de cimento Caminhões dumpers ou caminhões betoneiras Espalhamento de concreto de cimento Acabadora de concreto cimento e trilhos de aço 13. Terminologia das bases e revestimentos e respectivos equipamentos (principais) Tabela 2: Bases/revestimentos X Equipamentos 1. Regularização ou Preparo do Subleito - Compressor automotor de 3 rodas de 8 a 12 ton.; - Rolo Pé-de-carneiro (camada de regularização com mais de 15 cm de espessura); - Rolo de três rodas; - Motoniveladora (acabamento); - Rolo pneumático de rodas múltiplas, bamboleantes - Soquete ou vibrador manual (em locais onde o acesso de compactadores);, - Ferramental manual (régua, trena, níveis, etc.) - Equipamentos de segurança e sinalização Tabela 3: Bases/revestimentos X Equipamentos 2. Reforço do subleito Os mesmos da regularização ou preparo do subleito Tabela 4: Bases/revestimentos X Equipamentos 3. Bases e sub-bases Flexíveis 3.1) Solo estabilizado Granulometricamente - Escavadoras ou pás-carregadeiras (escavação e carga do solo); - Veículo para transporte dos materiais (preferencialmente caminhões basculante); - Motoniveladoras; - Escarificadores (destorroamento de solo na pista); - Irrigadeiras de no mínimo 5.000 litros, equipadas com motobomba, para fornecimento de água diretamente na pista e correção de umidade para misturas usinadas; - Pulverizadores (preferencialmete autopropelidos); - Rolos compactadores vibratórios ou não, de pneus ou de rodas metálicas, rolos do tipo grelha e rolos pé-de-carneiro; - compactadores vibratórios portáteis ou sapos mecânicos; - outros equipamentos de controle, como régua de 3,0 metros de comprimento e ferramentas manuais 3.2) Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL) - Escavadoras ou pás-carregadeiras (escavação e carga do solo); - Veículo para transporte dos materiais (ex.: caminhões basculante); - Motoniveladoras; - Escarificadores (destorroamento de solo na pista); - Arado de disco (no caso de SAFL) -Irrigadeiras de no mínimo 5.000 litros, equipadas com motobomba, para fornecimento de água diretamente na pista e correção de umidade para misturas PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 6 - 3.2) Solo Arenoso Fino Laterítico (SAFL) (Continuação) usinadas; - Pulverizadores (preferencialmete autopropelidos); - Rolos compactadores estáticos ou vibratórios, de pneus ou de rodas metálicas, rolos do tipo grelha, rolos pé-de-carneiro; - compactadores vibratórios portáteis ou sapos mecânicos; - outros equipamentos de controle, como régua de 3,0 metros de comprimento e ferramentas manuais 3.3) Solo-betume / solo-cal - pulvomisturadores, tipo pulvi mixer, com dispositivo de controle de profundidade, que podem ser complementados por arado de disco e escarificadores; - motoniveladoras; - distribuidores de solo; - Irrigadeira com capacidade mínima de 5.000 litros, equipada com conjunto motobomba, para aspersão de água; - Rolos compactadores estáticos ou vibratórios, pneumático de rodas lisas e bamboleantes e pé-de-carneiro; - Compactadores vibratórios portáteis (sapos) 3.4) Solo brita - Escavadoras ou pás-carregadeiras (escavação e carga do solo); - Usina misturadora com capacidade de mistura homogênea do material; - os demais utilizados em solos estabilizados granulometricamente 3.5) Macadame hidráulico - Veículos para transporte dos agregados - Distribuidores de agregados (de preferência mecânicos); - Irrigadeiras de no mínimo 5.000 litros; - Rolos compressores de três rodas metálicas chamados rolos macadame, não em tandem, com peso de 10 a 12 ton.; - Vassouras manuais e mecânicas; - equipamentos variados para execução de pequenos acertos e medida dos trabalhos realizados; 3.6) Brita graduada com ou sem cimento - Usina, no mesmo tipo das usadas em misturação de solos, com capacidade superior a 100 ton/hora, munida de três ou mais silos, com dosador e um misturador; - Misturador de eixos gêmeos paralelos (com giro em sentidos opostos) ou misturador contínuo; - Silos com dispositivo para dosagem dos materiais; - Dosador de umidade; - Distribuidor de agregados autopropulsionado; - Rolo compressor de pneus; - Outros equipamentos de controle 3.7) Macadame betuminoso (base negra) Os mesmos equipamentos utilizados para execução de Base de Macadame Hidráulico, com substituição das irrigadeiras por distribuidores de asfalto com dispositivo de aquecimento próprio (maçarico) e bomba para distribuição sob pressão. 3.8) Alvenaria poliédrica e de paralelepípedos - Motoniveladora; - Rolo compressor; - Caldeiras para materiais betuminosos; - Regadores; - Maço (soquete manual com aprox. 35 kg); - Outras ferramentas e acessórios. Tabela 4: Bases/revestimentos X Equipamentos 4. Bases e sub-bases Rígidas 4.1) Concreto de cimento - Usina de mistura de concreto; - Caminhão betoneira ou basculante; - Vibroacabadora (Distribuição do concreto, espalhamento, vibração); - Máquina acabadora com régua oscilatória - Ferramentas manuais diversas 4.2) Macadame de cimento Os mesmos para macadame hidráulico PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 7 - 4.3) Solo-cimento - pulvomisturadores, tipo pulvi mixer, com dispositivo de controle de profundidade, que podem ser complementados por arado de disco e escarificadores; - motoniveladoras; - distribuidores de solo; - Distribuidores de cimento; - Veículos para transporte de cimento ensacado; - Irrigadeira com capacidade mínima de 5.000 litros, equipada com conjunto motobomba, para aspersão de água; - Rolos compactadores estáticos ou vibratórios, pneumático de rodas lisas e bamboleantes e pé-de-carneiro; - Compactadores vibratórios portáteis (sapos) Tabela 5: Bases/revestimentos X Equipamentos 5. Revestimentos Rígidos 5.1) Concreto de cimento - Usina de mistura de concreto; - Caminhão betoneira ou basculante; - Vibroacabadora (Distribuição do concreto, espalhamento, vibração); - Máquina acabadora com régua oscilatória - Ferramentas manuais diversas 5.2) Macadame de cimento Os mesmos para base de macadame hidráulico 5.3) Paralelepípedos rejuntados com cimento - pulvomisturadores, tipo pulvi mixer, com dispositivo de controle de profundidade, que podem ser complementados por arado de disco e escarificadores; - motoniveladoras; - distribuidores de solo; - Distribuidores de cimento; - Veículos para transporte de cimento ensacado; - Irrigadeira com capacidade mínima de 5.000 litros, equipada com conjunto motobomba, para aspersão de água; - Rolos compactadores estáticos ou vibratórios, pneumático de rodas lisas e bamboleantes e pé-de-carneiro; - Compactadores vibratórios portáteis (sapos) Tabela 6: Bases/revestimentos X Equipamentos 6. Revestimentos Flexíveis Betuminosos 6.1) Concreto betuminoso usinado - Usina de dosagem; - Veículos para transporte de material pré-misturado usinado; - Vibroacabadoras; - Distribuidor de asfalto; - Vassouras mecânicas; - Rolos compactadores pneumático de rodas lisas, tipo Tandem - Compactadores vibratórios portáteis (sapos) 6.2) Pré-misturado a quente e pré-misturado a frio - Usina de dosagem; - Veículos para transporte de material pré-misturado usinado (caminhão basculante); - Vibroacabadoras; - Distribuidor de asfalto; - Vassouras mecânicas; - Rolos compactadores pneumático de rodas lisas e tipo Tandem - Compactadores vibratórios portáteis (sapos) 6.4) Tratamento superficial (penetração direta, penetração invertida) - Distribuidor de asfalto; - Vassoura mecânica; - Distribuidora de agregados; - Caminhão basculante; - Rolo tandem metálico até 10 toneladas ou rolo de rodas pneumáticas; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL Engenharia Civil – Infra-estrutura Viária Prof. Henrique J. Raad henriquejraad@yahoo.com.br - 8 - Tabela 7: Bases/revestimentos X Equipamentos 7. Revestimentos Flexíveis - Calçamentos 7.1) Alvenaria poliédrica; paralelepípedos e blocos de concreto pré-moldados e articulados - Motoniveladora; - Rolo compressor; - Caldeiras para materiais betuminosos; - Regadores; - Maço (soquete manual com aprox. 35 kg); - Outras ferramentas e acessórios. 2. PRÁTICA - 3. BIBLIOGRAFIA SENÇO, W. de. Manual de Técnicas de Pavimentação. Vol. I e II. PINI. 1ª Edição. São Paulo. 1997. DNIT – Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes. Manual de Pavimentação. Publicação IPR-719. 2006. TCPO 2000. PINI. São Paulo. 2000.