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1 Sumário 1. Introdução .............................................................................................. 3 2. Fundamentos teóricos ........................................................................... 4 2.1 Diagrama de Brückner .....................................................................4 2.2 Cálculo de volumes: Método da média das áreas ...........................4 2.3 Espaçamento e quantidade de sondagens em cortes ........................4 3. Metodologia ........................................................................................... 5 4. Memorial de cálculo .............................................................................. 6 4.1 Cálculo do diagrama de Brückner ....................................................6 4.2 Cálculo dos momentos de transporte ...............................................6 4.3 Cálculo das sondagens ....................................................................7 4.4 Cálculo do alargamento dos aterros .................................................8 5. Quantitativos do projeto ..................................................................... 10 5.1 Volume de escavação total .............................................................10 5.2 Volume de compactação total ........................................................11 5.3 Momentos de transporte .................................................................12 5.4 Valetas de pé de corte ....................................................................12 6. Conclusão ............................................................................................. 13 7. Anexos .................................................................................................. 14 7.1 Tabela resumo dos alargamentos dos aterros..................................14 7.2 Tabela da compensação lateral por estaca .....................................14 7.3 Convenções do projeto ...................................................................15 2 3 1. Introdução Terraplanagem é um termo menos usual para se referir à terraplenagem, que significa ato ou efeito de terraplenar, encher de terra os vãos de um terreno para ele ficar plano. Consiste em uma técnica usada no âmbito da construção, nesse relatório usaremos terraplanagem como sinônimo de terraplenagem. Terraplanagem é a técnica de engenharia de escavação e movimento de solos e rochas, ela é dividida em quatro etapas principais: escavação, carregamento, transporte e espalhamento. O serviço de terraplanagem visa o ajuste do terreno para que obras de engenharia sejam realizadas, seu objetivo é racionalizar a execução de um movimento de terra, garantindo um menor custo de implementação. No planejamento da movimentação de terra, o cálculo do volume a movimentar e as distâncias de transporte são fundamentais para dimensionar as equipes e equipamentos, assim como o cronograma da obra. Um dos fatores mais importantes para o planejamento da construção de uma rodovia é o custo de movimento de terra. Para que se consiga um menor custo de terraplanagem, deve-se conseguir um equilíbrio entre volumes de cortes e aterros. Logo, é de suma importância que o projetista encontre uma solução que englobe segurança, conforto, respeito ao meio ambiente, com a melhor geometria possível para a rodovia e o menor custo de movimentação de terras. 4 2. Fundamentos Teóricos 2.1 Diagrama de Brückner Diagrama de Brückner ou de massas, é um método que compreende a visualização gráfica do movimento de terra longitudinal ao longo da diretriz da rodovia, facilitando a elaboração do projeto de terraplanagem. O princípio fundamental do diagrama de Brückner é que a ordenada de um ponto qualquer do diagrama representa a soma algébrica dos volumes acumulados, desde a origem até este ponto, considerando os volumes de corte positivos e os volumes de aterros negativos. 2.2 Cálculo de volumes: Método da média das áreas O método consiste em considerar que o volume entre duas seções consecutivas pode ser calculado por: Onde é a área da seção e "d" é a distância entre as seções consideradas. 2.3 Espaçamento e quantidade de sondagens em cortes Sendo obrigatória a sondagem nos pontos de passagem de corte para aterro e vice-versa, dois casos ocorrem. 1º caso: Extensão do Corte L<200,00m Será executado três sondagens: uma no meio do corte ou na crista do corte, e duas nas passagens de corte para aterro. 2º caso: Extensão do Corte L>200,00m Neste caso serão efetuadas (N) sondagens com (e) de espaçamento entre elas: e Em que L' = "L" menos a dezena do valor de "L", em metros. 5 3. Metodologia Com a realização do projeto geométrico que foi concluído na disciplina de Rodovias I, foi possível iniciar o desenvolvimento do Diagrama de Brückner. O traçado do diagrama foi feito sobre o perfil longitudinal do projeto para que a análise gráfica da movimentação de terra ao longo do trecho da rodovia fosse possível. Uma escala obtida a partir do volume final acumulado foi feita para possibilitar o desenho do diagrama na grade. Com o Diagrama de Brückner feito, procurou-se as melhores linhas de compensação, para gerar menores movimentos de terra e menores momentos de transporte. Em cada trecho que foi compensado, calculou-se os volumes de terra movimentados, o momento e a distância de transporte. Também foi possível localizar pelo diagrama, o bota-fora, ou seja, o volume de terra que não foi compensado. Esse volume de terra foi colocado em alargamentos transversais dos perfis de aterro no trecho da rodovia e sua área foi calculada diretamente pelo Excel e verificada no AutoCAD. As sondagens nos cortes ocorreram nos dois casos descritos nos fundamentos teóricos, sendo necessário um cálculo para saber o espaçamento entre os furos, em um desses casos. O detalhamento de como foram feitas essas sondagens está no tópico 4.3 e na prancha de desenho. A compensação lateral do projeto foi feita seguindo exemplos do polígrafo da disciplina e de projetos anteriores e os cálculos realizados foram para encontrar os volumes compensados e momentos de transporte do projeto. Por fim as tabelas de Distribuição dos Materiais, Orientação da Terraplanagem e Nota de serviço do destino do bota-fora, foram preenchidas, possibilitando maior viabilidade para execução do projeto. 6 4. Memorial de cálculo 4.1 Cálculo do diagrama de Brückner Para o cálculo do diagrama foi usada a seguinte escala: Onde os valores do numerador são o maior volume acumulado negativo e o maior positivo. O valor do denominador é a distância vertical no quadro do perfil longitudinal, 19,6 cm. Sendo assim a escala adotada foi O eixo zero de referência do diagrama foi obtido dividindo o maior volume acumulado positivo e menor volume acumulado negativo pelo valor da escala encontrado, sendo assim, encontrando um valor corresponde em cm do maior volume acumulado do diagrama e menor volume acumulado do diagrama, possibilitando encontrar o eixo zero de referência. 4.2 Cálculo dos momentos de transporte Dado por onde: V= Volume a ser transportado dm = distância média de transporte 1º trecho compensado 2º trecho compensado7 3º trecho compensado Bota-fora 4.3 Cálculo das sondagens 2º caso – Extensão do Corte L>200,00m. 0E até 13E+10m L = (13,5*20) = 270m > 200m N = L’/100 + 2 = (270-27)/100 + 2 = 4,43 4 e = L/(N-1) = 270/(4-1) = 270/3 = 90m 18E+10m até 46E+2m L = ((46,1-18,5)*20) = 552m > 200m N = L’/100 + 2 = (552-55)/100 + 2 = 6,97 7 e = L/(N-1) = 552/(7-1) = 552/6 = 92m Legenda: e = Espaçamento entre dois pontos consecutivos de sondagens; L = Extensão total do corte, medido em metros, ao longo do desenvolvimento do greide, entre os pontos de passagem de corte para aterro; L’ = L menos a dezena do valor de L, em metros; N = Número de furos de sondagem; 8 Os furos de sondagem foram feitos através segundo caso, como o primeiro trecho era extenso, 270 m, foi feito o cálculo de quantos seriam necessários e o espaçamento entre eles, totalizando 4 sondagens com espaçamento de 90 metros cada. No segundo trecho de 552 m, o cálculo totalizou 7 furos com espaçamento de 92 metros cada. 4.4 Cálculo do alargamento dos aterros Estaca d/2 Área (m²) 45E 10 0 46E 10 0,57082 47E 10 4,56972 48E 10 6,79784 49E 10 5,51631 50E 10 5,95535 51E 10 12,21 52E 10 0 Usando o método da média das áreas, temos então: Onde d/2 = 10 m Então: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 9 Em resumo, junto com os respectivos volumes acumulados: Volume entre estacas (m³) Volume Acumulado (m³) 5,71 5,71 51,41 57,11 113,68 170,79 123,14 293,93 114,72 408,65 181,65 590,30 122,10 712,40 Volume Real (não comp.) 888,059 m³ Volume requerido (m³) 710,4472 m³ Volume alcançado (m³) 712,400 m³ Onde: No anexo 7.1 se encontra uma tabela com o resumo geral dos alargamentos dos aterros. 10 5. Quantitativos do projeto 5.1 Volume de escavação total Os volumes dos cortes em cada estaca são dados pela tabela: ESTACA Vol Corte (m³) ESTACA Vol Corte (m³) ESTACA Vol Corte (m³) ESTACA Vol Corte (m³) E-0 0,000 E-15 2,675 E-30 1.767,057 E-45 731,593 E-1 451,770 E-16 0,270 E-31 2.172,128 E-46 307,894 E-2 964,326 E-17 0,000 E-32 2.496,346 E-47 54,173 E-3 1.537,836 E-18 0,000 E-33 2.533,356 E-48 0,000 E-4 1.900,426 E-19 21,377 E-34 2.299,932 E-49 0,000 E-5 1.947,444 E-20 84,181 E-35 1.965,202 E-50 0,000 E-6 1.748,561 E-21 126,275 E-36 1.717,964 E-51 0,000 E-7 1.294,269 E-22 128,682 E-37 1.634,666 E-52 0,000 E-8 764,749 E-23 164,914 E-38 1.756,885 E-53 0,000 E-9 435,828 E-24 240,692 E-39 2.019,631 E-54 0,000 E-10 276,228 E-25 367,117 E-40 2.190,562 E-55 0,000 E-11 176,548 E-26 576,517 E-41 2.185,090 E-56 0,000 E-12 123,474 E-27 822,940 E-42 2.016,388 E-56+12,63m 0,000 E-13 78,346 E-28 1.073,649 E-43 1.622,642 E-14 25,389 E-29 1.389,451 E-44 1.153,806 Logo, o total de escavação é dado pela soma dos cortes de todas as estacas. Dando um total de: Esse volume total de escavação deve ser a soma dos três seguintes volumes: Obs: Os valores de compensação lateral de cada estaca se encontram em anexo. Esse valor é a soma de todas as estacas. 11 A soma total desses 3 volumes: ∑ ∑ 5.2 Volume de compactação total Os volumes dos aterros em cada estaca são dados pela tabela: ESTACA Vol Aterro (m³) ESTACA Vol Aterro (m³) ESTACA Vol Aterro (m³) ESTACA Vol Aterro (m³) E-0 0,000 E-15 32,496 E-30 0,000 E-45 0,000 E-1 0,000 E-16 99,333 E-31 0,000 E-46 5,365 E-2 0,000 E-17 162,811 E-32 0,000 E-47 232,904 E-3 0,000 E-18 113,596 E-33 0,000 E-48 771,944 E-4 0,000 E-19 22,921 E-34 0,000 E-49 1.149,256 E-5 0,000 E-20 0,000 E-35 0,000 E-50 1.361,882 E-6 0,000 E-21 0,000 E-36 0,000 E-51 2.063,412 E-7 0,000 E-22 0,000 E-37 0,000 E-52 3.325,431 E-8 0,000 E-23 0,000 E-38 0,000 E-53 4.399,923 E-9 0,000 E-24 0,000 E-39 0,000 E-54 5.227,647 E-10 0,000 E-25 0,000 E-40 0,000 E-55 6.344,707 E-11 0,000 E-26 0,000 E-41 0,000 E-56 7.202,482 E-12 0,000 E-27 0,000 E-42 0,000 E-56+12,63m 4.647,540 E-13 0,000 E-28 0,000 E-43 0,000 E-14 5,299 E-29 0,000 E-44 0,000 Sabendo-se que existe um bota-fora, um trecho da rodovia teve seus aterros alargados. Logo, deve entrar na quantia de compactação esse bota-fora, com seu valor já compactado com o fator de redução proposto de Fr = 1,25. Sendo assim, a compactação total será a soma dos valores dos volumes dos aterros mais o bota-fora compactado, portanto: Como no caso da escavação, a compactação é também a soma dos três volumes calculados. Porém, como esse volume de aterro é já compactado, os valores devem ser divididos pelo fator de redução 1,25 12 A soma total desses 3 volumes: ∑ ∑ 5.3 Momentos de transporte Os momentos de transporte já foram calculados, temos: E o momento de transporte total é: Pode-se ver também, 5.4 Valetas de Pé de Corte 307,574m 303,573m 13 6. Conclusão Com o projeto foi possível entender o quanto a terraplanagem influencia no cálculo do custo total de uma rodovia. Logo, é de grande importância a escolha do traçado da rodovia, para que ocorra a menor movimentação de terras possível, mas que seja viável de ser executada. Enfim, uma rodovia deve ter o menor custo possível, ser socialmente abrangente e estar nas normas técnicas existentes e para isso o projeto de terraplanagem é de importância vital, ou seja, um projeto rodoviário só é possível se o seu serviço de terraplanagem é economicamente viável e bem realizado. . 14 7. Anexos 7.1 Tabela – Resumo dos alargamentos dos aterros ALARGAMENTOS DOS ATERROS Estaca Largura do alargamento. (ESQ.) Novo Xe (m) d/2 (m) Área (m²) Volume entre estacas (m³) Volume acumulado (m³) 46E 1,3 7,8058 10,00 0,5708 5,7082 5,7082 47E 1,3 14,8075 10,00 4,5697 51,4054 57,1136 48E 1,3 18,5594 10,00 6,7978 113,6757 170,7893 49E 1,3 16,1967 10,00 5,5163 123,1415 293,9308 50E 1,3 16,9141 10,00 5,9554 114,7166 408,6474 51E 1,3 27,8925 10,0012,2100 181,6535 590,3009 52E 1,3 26,5042 10,00 - 122,1000 712,4009 Volume Real (não comp.) 888,059 m³ Volume requerido (m³) 710,4472 m³ Volume alcançado (m³) 712,400 m³ 7.2 Tabela da compensação lateral por estaca ESTACA Comp Lat (m³) ESTACA Comp Lat (m³) ESTACA Comp Lat (m³) ESTACA Comp Lat (m³) E-0 0,000 E-15 2,675 E-30 0,000 E-45 0,000 E-1 0,000 E-16 0,270 E-31 0,000 E-46 6,706 E-2 0,000 E-17 0,000 E-32 0,000 E-47 54,173 E-3 0,000 E-18 0,000 E-33 0,000 E-48 0,000 E-4 0,000 E-19 21,377 E-34 0,000 E-49 0,000 E-5 0,000 E-20 0,000 E-35 0,000 E-50 0,000 E-6 0,000 E-21 0,000 E-36 0,000 E-51 0,000 E-7 0,000 E-22 0,000 E-37 0,000 E-52 0,000 E-8 0,000 E-23 0,000 E-38 0,000 E-53 0,000 E-9 0,000 E-24 0,000 E-39 0,000 E-54 0,000 E-10 0,000 E-25 0,000 E-40 0,000 E-55 0,000 E-11 0,000 E-26 0,000 E-41 0,000 E-56 0,000 E-12 0,000 E-27 0,000 E-42 0,000 E-56+12,63m 0,000 E-13 0,000 E-28 0,000 E-43 0,000 E-14 6,624 E-29 0,000 E-44 0,000 15 7.3 Convenções do projeto 16 17
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