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1 PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO E CAPACITAÇÃO – DER/2008 Lucas Bach Adada TÓPICOS DE PROJETO DE TERRAPLENAGEM 2Projeto de Terraplenagem � Definição de Terraplenagem; � Projeto de terraplenagem x demais projetos rodoviários ; � Projeto de terraplenagem como um sistema; � Seções transversais tipo; � Considerações sobre inclinações de taludes; � Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem; � Nota de Serviço de terraplenagem; � Principais serviços de terraplenagem; � Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05); � Procedimentos importantes antes da execução dos aterros; � Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a DER/PR ES-T 02/05; � Compensação de volumes; � Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem; � Fatores de conversão de volumes; � Cálculo de volumes; � Diagrama de Brückner; e � Programas de computador. Conteúdo Programático 3Projeto de Terraplenagem Definições de terraplenagem • é a arte de modificar a configuração do terreno • é a operação destinada a conformar o terreno existente aos gabaritos definidos em projeto; • é o conjunto de operações de desmatamento, limpeza escavação, carga, transporte, descarga ,compactação e acabamentos, executados a fim de transpor-se do terreno natural para a plataforma projetada. 4Projeto de Terraplenagem Projeto de terraplenagem x Demais Projetos Rodoviários PROJETO Geométrico TERRAPLENAGEM Pavimentação Drenagem e O.A.C. Obras de Arte Especial Obras Complementares Desapropriação Ambiental 5Projeto de Terraplenagem Projeto de terraplenagem é um sistema Estudos de Traçado Projeto Geométrico Estudos Topográficos Estudos Geológicos e Geotécnicos Outros Estudos PROJETO DE TERRAPLENAGEM Cálculo de Volumes Procedência e Distribuição dos Materiais Notas de Serviço Quantidades Custos SaídasEntradas 6Projeto de Terraplenagem Projeto de terraplenagem é um produto resultante PROJETO GEOMÉTRICO Planta; Perfil Longitudinal;e das Seções Transversais. 7Projeto de Terraplenagem Seções Transversais 8Projeto de Terraplenagem Elementos de uma Seção Transversal Tipo - CORTE Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego A Cota do terreno natural no eixo B Cota do greide de terraplenagem no eixo C Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo) D Bordo da plataforma de terraplenagem E Talude de corte F Talude de aterro G "Off-set" de corte H "Off-set" de aterro I Plataforma de terraplenagem e(%) Declividade transversal 9Projeto de Terraplenagem Elementos de uma Seção Transversal Tipo - ATERRO Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego A Cota do terreno natural no eixo B Cota do greide de terraplenagem no eixo C Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo) D Bordo da plataforma de terraplenagem E Talude de corte F Talude de aterro G "Off-set" de corte H "Off-set" de aterro I Plataforma de terraplenagem e(%) Declividade transversal 10Projeto de Terraplenagem Elementos de uma Seção Transversal Tipo - MISTA Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego A Cota do terreno natural no eixo B Cota do greide de terraplenagem no eixo C Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo) D Bordo da plataforma de terraplenagem E Talude de corte F Talude de aterro G "Off-set" de corte H "Off-set" de aterro I Plataforma de terraplenagem e(%) Declividade transversal 11Projeto de Terraplenagem Considerações sobre inclinações de taludes � A inclinação dos taludes é definida a partir de informações da natureza do material, segurança, economia,compensação de volumes e necessidade estética. � Devem ser observadas as indicações dos Estudos Geotécnicos. � As inclinações ( V:H) recomendadas a seguir são meramente indicativas: -PARA ATERR0S: 1:2 solos arenosos; 1:1,5 solos argilosos; 1:1 aterros com fragmento de rocha -PARA CORTES: 4:1 rocha sã; 1,5:1 terrenos sem escorregamentos; 1:1 terrenos com escorregamentos; e 1:1,5 empréstimos, estética e erosão. 12Projeto de Terraplenagem Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem Devem ser levados em consideração os seguintes aspectos; - Largura das faixas de rolamento; - Largura dos acostamentos e faixas de segurança; - Altura do pavimento; - Espaço para a drenagem superficial e placas de sinalização vertical; e - Folgas adicionais dependendo da classe e função da via. 13Projeto de Terraplenagem Nota de Serviço de terraplenagem É resultante do cálculo do greide de terraplenagem e da definição da largura da plataforma de terraplenagem, bem como das declividades transversais em tangente em curva. 14Projeto de Terraplenagem Nota de Serviço de terraplenagem 15Projeto de Terraplenagem Principais serviços de terraplenagem Serviços de Terraplenagem Serviços Preliminares Caminhos de Serviço Cortes •Seção Plena •Meia Encosta Empréstimos Aterros •Cortes •Empréstimos Bota-Foras Serviços Especiais 16Projeto de Terraplenagem Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05) Camada Final de TerraplenagemCorpo do Aterro ISC≥2%95hót±3%≤ 4P. N. n x 0,30Var. Corpo de Aterro ISC≥ISCp100 hót±2%(1ªcam) hót±3% (demais) ≤ 2P. N.ou P.I .3 x 0,200,60 Camada Final P/ Compactação Total ObservaçãoG C (%) Faixa de Umidade p / Compactação Expansão (%) Energia de Referência Espessuras Máximas (m)Designação 17Projeto de Terraplenagem Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05) Em regiões onde houver ocorrência predominante de materiais rochosos, admite-se a execução dos aterros com o emprego dos mesmos, desde que previsto em projeto. O material rochoso deve ser depositado em camadas cujas espessuras não ultrapassem 0,75m. Os últimos 2,00 m de aterro devem ser executados em camadas de no máximo 0,30m de espessura. A conformação das camadas é executada mecanicamente, devendo o material ser espalhado com equipamento apropriado e devidamente compactado por meio de rolos vibratórios. Deve ser obtido um conjunto livre de grandes vazios e engaiolamentos e o diâmetro máximo dos blocos de pedra é limitado pela espessura da camada. O tamanho máximo admitido para a maior dimensão da pedra é de 2/3 da espessura da camada. 18Projeto de Terraplenagem Procedimentos importantes antes da execução dos aterros Solução Normal: Quando i<15% constrói-se o aterro normalmente i<15% 19Projeto de Terraplenagem Procedimentos importantes antes da execução dos aterros Escarificação: Quando 15%≤i<25%, deve-se aumentar a rugosidade da superfície de apoio através de escarificação 15%≤i<25% 20Projeto de Terraplenagem Procedimentos importantes antes da execução dos aterros Escalonamentos ou Degraus: Quando 25%≤i<40% abrir degraus na superfície de apoio, com piso preferencialmente de 3,00 m de largura 25%≤i<40% 21Projeto de Terraplenagem Procedimentos importantes nos aterros existentes Escalonamentos: 22Projeto de Terraplenagem Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a DER/PR ES-T 02/05 a) materiais de 1ª categoria: compreendem os solos em geral, de natureza residual ou sedimentar, seixos rolados ou não, e rochas em adiantado estado de decomposição, com fragmentos de diâmetro máximo inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade apresentado. Compreendem ainda as pedras soltas, rochas fraturadas em blocos maciços de volume inferior a 0,5 m³, rochas de resistência inferior a do granito (rochas brandas). A escavação destes materiais envolve o emprego de equipamentos convencionaisde terraplenagem; b) materiais de 2ª categoria: compreendem os materiais cuja extração exija o uso combinado de escarificador pesado e explosivos, incluindo-se os blocos maciços de volume inferior a 2 m³; c) materiais de 3ª categoria: compreendem os materiais com resistência ao desmonte mecânico igual ou superior a do granito são e blocos de rocha com diâmetro superior a 1m, ou de volume igual ou superior a 2 m³, cuja extração e redução, a fim de possibilitar o carregamento, se processem somente com o emprego contínuo de explosivos. 23Projeto de Terraplenagem Compensação de volumes Compensação de Volumes •Seção Plena: Escavação é transportada para destinos ≠origens: corte para aterro, corte para bota-fora, ou de empréstimo para bota-fora •Seção Mista: • VC > VA volume excedente de corte com destino distinto do de origem. Longitudinal Lateral ou Transversal: ORIGEM = DESTINO, ou seja o material escavado é lançado no mesmo segmento que se processou a escavação. 24Projeto de Terraplenagem Compensação de volumes 25Projeto de Terraplenagem Compensação de volumes 26Projeto de Terraplenagem Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem 27Projeto de Terraplenagem Fatores de conversão de volumes Dc = m Vc Ds= m Vs Dcomp = m Vcomp Vcomp < Vc < Vsolto Ds < Dc < Dcomp. Vc. Dc = Vs. Ds = Vcomp . Dcomp.para uma mesma massa m => 28Projeto de Terraplenagem Fatores de conversão de volumes Fatores de Conversão de Volumes 1) Fator de Empolamento (Fe) e Empolamento (E) C S V V Fe = •é um incremento de volume que resulta após a escavação de um material de um corte. 2) Fator de Contração (Fc) C COMP V V Fc = •permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à confecção de um aterro. 3) Fator de Homogeneização (Fh) FcVcomp Vc Fh 1 == •permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à confecção de um aterro. 29Projeto de Terraplenagem EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO Seja um volume de corte de 500.000 m3 e dados a densidade natural, densidade solta e densidade no aterro, respectivamente 1,60, 1,20 e 1,70. Pergunta-se: (a) Volume para transporte; (b) Volume no aterro compactado; e (c) Empolamento 30Projeto de Terraplenagem SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO Solução: Vc = 500.000 m3 Dc = 1,60 Ds= 1,20 Dcomp = 1,70 (a) Volume para Transporte Dc . Vc = Ds . Vs=Dcomp . Vcomp 1,60 . Vc= 1,20 . Vs= 1,70 . Vcomp 1,60 . Vc= 1,20 . Vs Vs= 1,60 . Vc Vs= 1,60 . 500000 .................1,2 1,2 Vs= 666666,667 m3 31Projeto de Terraplenagem SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO (b) Volume no Aterro 1,60 . Vc = 1,70 . Vcomp Vcomp= 1,60 . Vc / 1,7 = 1,60 . 500000/1,7 Vcomp= 47.0588,235m3 (c) Empolamento E(%) = (Vs – Vc) X 100 Vc E(%) = (666666,667 –500000) x 100 500000 E(%) = 33,33 32Projeto de Terraplenagem Cálculo de volumes a) Para o engenheiro projetista de estradas, uma das principais metas durante a elaboração de um projeto é encontrar uma solução que permita a construção da estrada com o menor movimento de terras possível, cumprindo, logicamente, as normas de um traçado racional. b) O custo do movimento de terra é, na maioria dos projetos, significativo em relação ao custo total da estrada, sendo portanto um item importante a ser analisado. Nos locais onde os materiais de corte tiverem condições de serem usados nos aterros, o equilíbrio entre volumes de cortes e aterros, minimizando empréstimos e/ ou bota-foras, acarreta em menores custos de terraplenagem. 33Projeto de Terraplenagem Cálculo de volumes c) Para o cálculo do volume de terra a mover numa estrada, é necessário supor que existe um determinado sólido geométrico, cujo volume será facilmente calculado. d) O método usual consiste em considerar o volume como proveniente de uma série de prismóides (sólidos geométricos limitados nos extremos por faces paralelas e lateralmente por superfícies planas). 34Projeto de Terraplenagem Cálculo de volumes e) No campo, as faces paralelas correspondem às seções transversais extremas, e as superfícies planas laterais correspondem à plataforma da estrada, aos taludes e à superfície do terreno natural, conforme indica a Figura, a seguir: 35Projeto de Terraplenagem Cálculo de volumes O volume do prismóide da Figura pode ser calculado mediante a fórmula: ( )21 4 6 AAA L V m +•+•= onde: A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas; Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2; L = distância entre as seções A1 e A2. 36Projeto de Terraplenagem Cálculo de volumes Uma fórmula aproximada comumente utilizada e aproximada com erro cometido geralmente menor que 2% para o cálculo dos volumes dos prismóides é a chamada fórmula das áreas médias. A fórmula é a seguinte: ( )21 2 AA L Vm +•= onde: A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas; Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2; L = distância entre as seções A1 e A2. 37Projeto de Terraplenagem Planilha de Cálculo de volumes 38Projeto de Terraplenagem Planilha de Cálculo de volumes 39Projeto de Terraplenagem Diagrama de Brückner Tem como função Calcular as ordenadas de BRÜCKNER •Volumes de Corte de Aterro Acumulados Sucessivamente, Seção a Seção. •Cortes + (Positivo ) •Aterros - (Negativos) •Volumes Efetivos consideram a influência da camada vegetal. •O “FH” é aplicado sobre os volumes de aterro, ou seja: Multiplicam-se os volumes do aterro pelo FH. Va Vc Fh= 40Projeto de Terraplenagem Diagrama de Brückner •O volume existente entre duas seções consecutivas (interperfis) é considerado aplicado na estaca correspondente à segunda seção. •As ordenadas são calculadas através do emprego de planilha e plotadas normalmente sobre o perfil longitudinal do projeto, sendo que: •Nas abscissas marcam-se as estacas •Nas ordenadas marcam-se as Ordenadas de BRÜCKNER. •Pontos obtidos e unidos por uma linha curva sintetizam o diagrama de BRÜCKNER. 41Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner 1ª PROPRIEDADE: 2ª PROPRIEDADE: MÁXIMOS E MÍNIMOS 42Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner 3ª PROPRIEDADE: 43Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner 4ª PROPRIEDADE: ( Vc ) I = (VA) I ( Vc ) II = (VA) II ( Vc ) III = (VA) III ( VA ) IGeométrico = (Vc) I = (VA) I Fh Fh 44Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner S = MT5ª PROPRIEDADE: 45Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner 7ª PROPRIEDADE: A distância média de transporte de cada distribuição pode ser considerada como a base de um retângulo de área equivalente à do segmento compensado e de altura igual à máxima ordenada deste segmento conforme figura, a seguir: 6ª PROPRIEDADE: mdVM •= Onde: M = momento de transporte, em m³ .km; V = volume natural do solo, em m³ ; dm = distância média de transporte, em km. 46Projeto de Terraplenagem Propriedades do Diagrama de Brückner 47 Programas de computador � Auxiliam no projeto, cálculo e desenho: � do eixo horizontal da estrada; � dos perfís longitudinal e transversal; � das curvas horizontais e verticais; � volume de terra movimentado; � Exemplo: � Rodprow; � Topograph; � Geopac Roads; � AutoCad Civil & Civil 3D; � Datageosis. Projeto de Terraplenagem 48 Obrigado! Projeto de Terraplenagem PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO E CAPACITAÇÃO – DER/2008
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