Aula 05 Projeto de Estradas

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AULA 05
PROJETO DE ESTRADAS
Profa: Maria Victória Leal de Almeida Nascimento
• Terraplenagem - áreas de terraplenos, volumes de
transporte e distribuição de massa;
• Estudo econômico de movimento de massa;
• Análise de perfis em corte, aterro e mistos,
elaboração de mapa de cubação.
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Terraplenagem
 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,
cumprido, logicamente, as normas de um traçado racional.
 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.
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Terraplenagem
 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.
 O movimento de terras é uma ciência que engloba tanto o
cálculo dos volumes a mover como os princípios de
execução do trabalho.
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Terraplenagem
 Terraplenagem é o conjunto de operações de escavação,
carga, transporte, descarga, compactação dos solos,
aplicadas na construção de aterros e cortes, dando à
superfície do terreno a forma projetada para construção de
rodovias (Brasil, 1997).
• Exemplos:
 Construção de uma estrada de rodagem, ferrovia ou
aeroporto;
 Edificação de uma fábrica, usina hidrelétrica ou
conjunto residencial.
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Terraplenagem
Objetivo
A conformação do relevo terrestre para implantação de
estradas de rodagem.
O principal objetivo do projetista de estradas é o de aliar os
menores custos relacionados ao movimento de terras com
a melhoria das características técnicas das estradas.
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Terraplenagem
Características
O serviço de terraplenagem se caracteriza por duas
atividades básicas: escavação de material em um
determinado local e espalhamento deste material em local
distinto do primeiro.
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Bota-foraCortes Empréstimos Aterro
Terraplenagem
• Cortes - a região a ser escavada está contida na região da
plataforma, sendo que as cotas do terreno natural estão
acima das cotas de projeto da plataforma.
• Empréstimos - a região a ser escavada está fora da região da
plataforma, sendo que o material escavado virá de locais
externos.
• Aterro - a região onde o material escavado será espalhado
está contida na região da plataforma, sendo que as cotas do
terreno natural estão abaixo das cotas de projeto da
plataforma.
• Bota-fora - a região onde o material escavado será
espalhado é externa à região da plataforma.
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Tipos de Terraplenagem
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Manual
• Realizada com ferramentas
tradicionais com pá e picareta (corte),
carroças ou vagonetas com tração
animal (transporte).
Mecanizada
• Possibilidade de movimentação de
grandes volumes de terra em prazos
curtos (eficiência na operação);
• Exigência de serviços planejados;
• Necessidade de investimentos em
equipamentos de alto custo.
Empolamento
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Empolamento de Material Escavado
 Se considerarmos uma determinada massa de solo natural,
de volume natural (Vn), esta massa de solo apresentará um
aumento de volume ou empolamento após o solo ser
escavado, com um volume solto (Vs) maior do que (Vn);
 A mesma massa de solo apresentará, após compactada, um
volume compactado (Vc) menor do que volume natural (Vn);
 A massa específica aparente seca natural (δn) será, portanto,
maior do que a massa específica aparente seca solta (δs) e
menor do que a massa específica aparente seca compactada
(δc).
Empolamento
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Empolamento de Material Escavado
Vc < Vn < Vs => δs < δn < δc
Empolamento
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Fator de Homogeneização de Volumes
 Fator de homogeneização de volumes (Fh): é a relação entre o
volume de aterro compactado, e o volume de material no
corte de origem.
• γscomp: massa específica aparente seca após compactação no
aterro;
• γscorte: massa específica aparente seca do material no corte de
origem.
Empolamento
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Fator de Homogeneização de Volumes
 Um fator Fh = 1,4 indica que será necessário escavar cerca de
1,4 m³ no corte para obter 1 m³ de aterro compactado.
Cálculo de Volumes
 O projeto de uma estrada deve ser escolhido de forma a
harmonizar os elementos geométricos da planta e do
perfil.
 O custo do movimento de terra é significativo em relação
ao custo total da estrada.
 Sempre que possível deve ser feito o equilíbrio entre
volumes de cortes e aterros, evitando-se empréstimos
e/ou bota-foras.
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Cálculo de Volumes
• 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).
• No campo, as faces paralelas correspondem às seções
transversais externas, e as superfícies planas laterais
correspondem à plataforma da estrada, os taludes e a
superfície do terreno natural.
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Cálculo de Volumes
O volume do prismóide pode
ser calculado mediante a
fórmula:
Onde 𝐴1 e 𝐴2 são as áreas
das seções transversais
extremas, 𝐴𝑚 é a área da
seção transversal no ponto
médio entre 𝐴1 e 𝐴2, e L é a
distância entre as seções 𝐴1
e 𝐴2.
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𝐴𝑚 =
(𝐴1 + 𝐴2)
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Cálculo de Volumes
• Podem ser calculadas de diferentes maneiras, dependendo da
topografia do terreno e do grau de precisão exigido.
• Processo simplificado: permite avaliar com rapidez os
volumes de terraplanagem. Por admitir o terreno em nível
pode conter algum erro de precisão.
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A1
A2
L
Cálculo de Volumes
Exemplo 1
• Calcular o volume do prismóide.
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Cálculo de Volumes
Exemplo 2
• Com relação ao exemplo anterior, qual o erro cometido se o
volume fosse calculado pela fórmula das áreas médias.
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Cálculo das Áreas das 
Seções Transversais
Seções Transversais em Terrenos Planos
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Cálculo das Áreas das 
Seções Transversais
Seção Mista - quando a seção é mista, isto é, com áreas de
corte e aterro, o processo mais prático para o cálculo das áreas
baseia-se na divisão da seção em figuras geométricas
conhecidas, tais como triângulos e trapézios.
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Diagrama de Massas
Distribuição do Material Escavado
 Compensação de volumes: aproveitamento do material dos
cortes para construção dos aterros.
 Compensação transversal (lateral): refere-se ao volumes que
são movimentados no sentido transversal quando o perfil é
constituído por seção mista.
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 Volume excedente:
volume de corte maior do
que o do aterro no mesmo
segmento que deverá ser
utilizado na compensação
longitudinal.
Diagrama de Massas
Cálculo dos Volumes Acumulados
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 Convenção para medida de volumes:
 Positiva para medida dos volumes de corte (+Vc)
 Negativa para os volumes de aterros (-Va)
Diagrama de Massas
Tabela de Volumes Acumulados
 C(1): estacas dos pontos onde foram levantados as seções
transversais. Normalmente são as estacas inteiras.
 C(2): áreas de corte, medidas nas seções (m2).
 C(3): áreas de aterro, medidas nas seções (m2).
 C(4): produto da C(3) pelo fator de homogeneização (Fh).
 C(5): soma das áreas de corte de 2 seções consecutivas da C(2).
 C(6): soma das áreas de aterro corrigido de 2 seções consecutivas
da C(4).
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Diagrama de Massas
Tabela de Volumes Acumulados
 C (7): semi-distância entre seções consecutivas.
 C (8): volume de cortes entre as seções consecutivas.
 C (9): volume de aterros entre as seções consecutivas.
 C(10): volumes compensados lateralmente (não sujeitos a
transporte longitudinal), menor entre os dois volumes.
 C(11): volume acumulado, resultado da soma algébrica acumulada
dosvolumes obtidos nas C(8) e C(9) = (Vi+Vi+1). Os volumes
acumulados se colocam como ordenadas ao final da estaca.
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Diagrama de Massas
Diagrama de Bruckner
• Compreende a visualização gráfica da movimentação de terra
longitudinal e transversal ao longo da diretriz da rodovia,
facilitando a elaboração do projeto de terraplenagem da
rodovia.
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Diagrama de Massas
Diagrama de Bruckner
27
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1.000,00
1.200,00
1.400,00
1.600,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Diagrama de 
Massas
Diagrama de 
Bruckner e Perfil 
Longitudinal
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Propriedades dos
Diagrama de Massas
29
Propriedades dos
Diagrama de Massas
30
Propriedades dos
Diagrama de Massas
31
Propriedades dos
Diagrama de Massas
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Propriedades dos
Diagrama de Massas
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Momento de Transporte
 Quando é executado um transporte de solo de um corte para
um aterro, as distâncias de transporte se alteram a cada
viagem sendo necessária, a determinação de uma distância
média de transporte.
Momento de transporte é o produto dos volumes
transportados pelas distâncias médias de transporte:
• M: momento de transporte, em m3.dam ou m3.km;
• V: volume natural do solo, em m3;
• dm: distância média de transporte, em dam ou km.
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Momento de Transporte
Distância Média de Transporte
 Definido pelo método de Diagrama de Brückner.
 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.
 É a distância entre os pontos de interseção desta reta com o
diagrama, medida na escala horizontal do desenho.
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Exemplo 1
Construir a tabela de volumes acumulados. Dado: Fh = 1,40.
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Exemplo 1
Solução:
37
Exemplo 1
Solução:
38
Exemplo 1
Solução:
39
Exemplo 1
Solução:
40
Exemplo 1
Solução:
41
Exemplo 1
Solução:
42
Exemplo 2
Construir Diagrama de Bruckner, calcular os volumes de corte e
aterro e as distâncias médias de transporte.
Solução:
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Exemplo 2
Construir Diagrama de Bruckner, calcular os volumes de corte e
aterro e as distâncias médias de transporte.
Solução:
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Obrigada!
Profa: Maria Victória Leal de Almeida Nascimento
E mail: mvictorialan@gmail.com
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