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AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO UNIVERSIDADE LÚRIO FACULDADE DE ENGENHARIA LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL TOPOGRAFIA APLICADA Á ENGENHARIA CIVIL GRUPO 1 MOVIMENTO DE TERRA Discente: Docente: Afonso David Manjate Mualimo A. Remane, Lic Pemba Maio de 2019 2 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Indice 1. Introdução ........................................................................................................................................................... 3 2. Objetivos .............................................................................................................................................................. 3 2.1. Geral ............................................................................................................................................................ 3 2.2. Especifico. ................................................................................................................................................... 3 3. Metodologia ......................................................................................................................................................... 3 4. MOVIMENTO DE TERRA ............................................................................................................................... 4 4.1. Introdução à Terraplenagem .................................................................................................................... 4 4.2. Breve Historial ............................................................................................................................................ 4 4.3. Tipos de terraplanagem ............................................................................................................................. 4 4.3.1. Terraplanagem Manual .................................................................................................................... 4 4.3.2. Terraplanagem Mecanizada ............................................................................................................. 5 4.4. Tipos de solos para terraplanagem ............................................................................................................... 6 4.5. Tipos de Movimento de Terra ................................................................................................................... 8 4.5.1. Cortes.................................................................................................................................................. 8 4.5.2. Aterro ................................................................................................................................................. 8 4.5.3. Secção Mista ....................................................................................................................................... 9 4.6. Equipamentos usados no movimento de terra ....................................................................................... 10 4.6.1. Trator Esteira ou de pneus com lâmina (chamado trator de lâmina ou “bulldozer”). ............. 10 4.6.2. Motoescreiper .................................................................................................................................. 10 4.6.3. Escavo-Carregador e Pá-Carregadora .......................................................................................... 11 4.6.4. Escavadora Hidráulica Sobre Esteiras .......................................................................................... 11 4.6.5. Transporte .............................................................................................................................................. 12 4.6.6. Descarregamento ................................................................................................................................... 14 4.6.7. Compactação ......................................................................................................................................... 14 4.6.8. Acabamento ........................................................................................................................................... 17 4.7. Estudos Preliminares ...................................................................................................................................... 18 4.8.1. Escavação .............................................................................................................................................. 19 4.9. Execução dos Cortes .................................................................................................................................. 21 4.12. Calculo de Área e Volume .......................................................................................................................... 24 4.13. Empolamento ............................................................................................................................................. 24 5. Conclusão ........................................................................................................................................................... 26 6. Bibliografia ........................................................................................................................................................ 27 3 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 1. Introdução A terra, em sua forma natural é muito irregular, e possui muitos obstáculos no caso em que se queira trabalhar nela para algum serviço no contexto de engenharia, e construções diversas, isto é, situações em que a topografia do terreno é inapropriada para implantação de um projecto. É neste sentido que entra o conceito de Terraplenagem ou Movimento de Terras. Este processo consiste em substituir a superfície natural por uma projectada, de modo a criar as condições necessárias para a boa implantação e implementação do projecto naquele local, salvaguardando, o conforto a segurança e o desempenho de todas partes envolvidas tais como os construtores assim como os clientes. No presente estudo, tem-se como tema o Movimento de Terra, mas com maior enfoque no estudo de Corte e aterro. 2. Objetivos 2.1.Geral Falar sobre Movimentos de terra. 2.2.Especifico. Conhecer os equipamentos usados nas movimentações de terra; Conhecer os tipos de movimento de terra; Entender os processos de execução dos movimentos de terra; Ter noções básicas de calculo de Área e Volume em Aterros, e Cortes. 3. Metodologia Para a elaboração deste trabalho, buscou-se informações em obras publicadas de diversos autores e diversas fontes virtuais, com auxílio do material adquirido nas aulas. 4 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 4. MOVIMENTO DE TERRA 4.1.Conceito de Terraplenagem ou Movimento de terra Segundo Melado a terraplenagem ou movimento de terras pode ser entendida como o conjunto de operações necessárias para remover a terra dos locais em que se encontra em excesso para aqueles em que há falta, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado. 4.2.Breve Historial Na antiguidade, os movimentos de terra eram executados manualmente ou com o auxílio de animais que carregavam ou rebocavam instrumentos rudimentares. Este quadro não se modificou até meados do século XIX, pois o instrumento utilizado era ainda a chamada "pá-de-cavalo", constituída de uma caçamba dotada de lâmina de corte, a qual, rebocada por tração animal, escavava e transportava o material. Com o aparecimento da máquina a vapor,surgiram as primeiras tentativas de utilizá-la em equipamentos de terraplenagem, a partir da segunda metade do século XIX. No final desse século já existiam escavadeiras providas de pás, montadas em vagões e usadas na construção ferroviária. O desenvolvimento dos motores a combustão interna ocasionou a redução do tamanho físico dos equipamentos, permitindo novas aplicações. Em 1920 é lançado o primeiro trator movido a gasolina, ao qual desde logo foi adaptada a lâmina, iniciando-se desta maneira a concepção e a fabricação dos modernos equipamentos de terraplenagem. Nas décadas de 20 e 30, um inovador, Robert Gilmour Le Tourneau, criou o primeiro "Scraper" propelido, rebocado por trator. Em 1938 é introduzido o primeiro "Motoscraper", isto é, o "Scraper" autopropulsionado. A partir desta data, é de todos conhecido o rápido desenvolvimento dos equipamentos de terraplenagem, apresentando máquinas cada vez mais eficientes sob o aspecto mecânico, do que resultou o aumento extraordinário de sua produtividade. 4.3.Tipos de terraplanagem A terraplanagem pode ser manual e mecanizada. 4.3.1. Terraplanagem Manual É feita pelo homem, utilizando ferramentas tradicionais: pá e picareta para o corte, carroças ou vagonetas com tração animal para o transporte. O rendimento da terraplenagem manual é 5 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO pequeno, esse serviço dependi da mão de obra abundante e barata. Mas com o desenvolvimento tecnológico e social a mão-de-obra foi se tornando cada vez mais escassa e, por conseqüência, mais cara. Para se ter uma ideia do número de operários necessários para a execução braçal do movimento de terra, estima se que para a produção de 50 de escavação, seriam necessários pelo menos 100 homens. A mesma tarefa pode ser executada por uma única escavadeira, operada apenas por homem. Contudo, a terraplenagem manual não significava excessiva lentidão dos trabalhos, desde que a mão-de-obra fosse numerosa, os prazos de execução da movimentação de terras em grandes volumes eram razoáveis, se comparados com os atuais. 4.3.2. Terraplanagem Mecanizada De acordo com Cardão (1983), a mecanização surgiu devido a 3 fatores a considerar: Escassez e encarecimento da mão-de-obra, causada pela industrialização; Elevada eficiência mecânica dos equipamentos, traduzindo-se em grande produtividade, o que significou preços mais baixos se comparados com os obtidos manualmente, especialmente em razão da redução de mão-de-obra; Os equipamentos mecanizados (apesar do alto custo de aquisição) tornaram competitivo o preço do movimento de terras, em razão de sua alta produtividade. Outro incentivo à terraplenagem mecanizada foi a escassez cada vez maior do trabalhador braçal, decorrente sobretudo da industrialização. 4.3.2.1.Características da terraplanagem Mecanizada Requerer grandes investimentos em equipamentos de alto custo; Exigir serviços racionalmente planejados e executados, o que só pode ser conseguido através de empresas de alto padrão de eficiência; Reduzir substancialmente a mão-de-obra empregada, mas por outro lado provocar a especialização profissional e, consequentemente, melhor remuneração; Permitir a movimentação de grandes volumes de terras em prazos curtos, graças à eficiência de operação e, sobretudo, pela grande velocidade no transporte, o que leva a preços unitários extremamente baixos, apesar do custo elevado dos equipamentos. O movimento de terra segundo Pontes, para além de manual e mecanizado pode ser: 6 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Motorizado: usado para o transporte caminhão e a escavação poderá ser feita manualmente ou por maquinas; Hidráulico: quando o veiculo transportador de terra é a água. 4.4.Tipos de solos para terraplanagem Para efeito dos serviços de movimento de terras são considerados os seguintes tipos de solos: i. Pedregulho: solo em que suas propriedades dominantes se dão pela sua parte constituída pelos grãos minerais de diâmetros superiores a 4,8 mm e inferiores as 76 mm; ii. Areia: solos cujas propriedades dominantes são devido à sua parte constituída pelos minerais de diâmetros máximos superiores a 0.05 mm e inferiores a 4,8 mm; iii. Silte: Solo que apresenta apenas a coesão para formar, quando seco, torrões facilmente desagregáveis pela pressão dos dedos, e suas propriedades dominantes são devidas à parte geralmente constituída pelos grãos de diâmetros máximos superiores a 0,005 mm e inferiores a 0,05 mm; iv. Argila: solo que apresenta características marcantes de plasticidade, quando suficientemente húmido, permite moldar-se facilmente em diferente formas, e quando seco apresenta coesão bastante para constituir torrões dificilmente desagregáveis por pressão dos dedos, e suas propriedades dominantes são devido à parte constituída pelos grãos de diâmetros máximos inferiores a 0,005 mm; v. Solos Com matéria Orgânica: caso um dos tipos anteriores apresente teor apreciável de matéria orgânica, será anotada sua presença em sua classificação. Por exemplo a argila arenosa; vi. Turfas: são solos que possuem grandes percentagens de partículas fibrosas de material carbonoso ao lado de matéria orgânica do estado coloidal; vii. Alteração de Rocha: é o solo proveniente da decomposição das rochas in situ devido a diversos agentes geológicos. Será descrito pelas suas características, como a plasticidade, textura, consistência ou compacidade, grau de alteração e se possível a rocha de origem. viii. Solos Superficiais: de acordo com Melado (2014, pg. 3), se designa solos superficiais, a zona da superficie do terreno natural, constituída de forma igual de mistura de areias, argilas e matéria orgânica exposta à ação dos factores climáticos e de agentes de origem 7 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO vegetal e animal. Em serviços de terraplenagem, podemos ainda encontrar outras classificações para o tipo de solo, como a seguinte: a) solo arenoso: de agregação natural, constituído de material solto sem coesão, pedregulhos, areias, siltes, argilas, turfas ou quaisquer de suas combinações, com ou sem componentes orgânicos. Escavado com ferramentas manuais, pás, enxadas, enxadões; b) solo lamacento: material lodoso de consistência mole, constituído de terra pantanosa, mistura de argila e água ou matéria orgânica em decomposição. Removido com pás, baldes, "drag-line"; c) solo de terra compacta: material coeso, constituído de argila rija, com ou sem ocorrência de matéria orgânica, pedregulhos, grãos minerais, saibros. Escavado com picaretas, pás, enxadões, alavancas, cortadeiras; d) solo de cascalho: material que apresenta alguma resistência ao dessegregamento, constituído de arenitos compactos, rocha em adiantado estado de decomposição, seixo rolado ou irregular, matacões, "pedras-bola" até 25 cm. Escavado com picaretas, cunhas, alavancas; e) solo de rocha branda: material com agregação natural de grãos minerais, ligados mediante forças coesivas permanentes, apresentando grande resistência à escavação manual, constituído de rocha alterada, "pedrasbola" com diâmetro acima de 25 cm, matacões, folhelhos com ocorrência contínua. Escavado com rompedores, picaretas, alavancas, cunhas, ponteiras, talhadeiras e, eventualmente, com uso de explosivos; f) solo de rocha dura: material altamente coesivo, constituído de todos os tipos de rocha viva como granito, basalto, gnaisse. Escavado normalmente com uso de explosivos. Importa aqui referir que este último método de classificar os solos, foi mais praticado na época de terraplenagem manual, porém com o advento da mecanização, a classificação passou a se basear no equipamentocapaz de realizar economicamente o desmonte, agrupando-se os materiais de superfície, segundo Ricardo e Catalani (S.d), em categorias de materiais de escavação tais como: 8 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 1ᵃ Categoria: os solos que podem ser escavados com auxílio de equipamentos comuns (trator de lâmina, “motoscraper”, Pás-carregadoras); 2ᵃ Categoria: são os materiais removidos com os equipamentos já citados, mas que pela sua maior consistência exigem um desmonte prévio feito com escarificador ou emprego descontínuo de explosivos de baixa potência; 3ᵃ Categoria: materiais de elevada resistência mecânica que só podem ser tratados com emprego exclusivo de explosivos de alta potencia. (Ricardo e Catalani, S.d) 4.5.Tipos de Movimento de Terra 4.5.1. Cortes Segundo Melado (2014), cortes são segmentos onde a implantação da geometria projetada requer a escavação do material constituinte no terreno. Ou seja, é o tipo de movimento em que se torna necessário a retirada de material, através de escavação de modo a se obter o perfil desejado para implantação do projecto. Este movimento de terra também compreende as 4 operações básicas. Figura 1: Movimento de Terra do Tipo Corte. Fonte: Melado (2014). 4.5.2. Aterro De acordo com Melado (2014), aterro é o acto de preparar o terreno a fim de obter uma configuração desejada, através da deposição de terra, ou seja, é o tipo de movimento de terra, onde para se atingir o perfil desejado para implantação do projecto se torna necessário a deposição de material. O aterro, quando necessário deve ser realizado acompanhado dos processos de compactação, ou seja, passar repetidas vezes os equipamentos nos locais aterrados. 9 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Figura 2: Movimento de terra do Tipo Aterro. Fonte: Melado (2014). 4.5.3. Secção Mista É a secção onde os dois tipos de movimento se juntam, formando um, ou seja, existe um terreno que de um lado é preciso executar o aterro, e de outro é necessário executar o corte, conforme reforça Melado (2014): “Situação combinada de corte e aterro. Também exige a compactação e em pequenas áreas aterradas esta pode ser feita manualmente através de equipamentos, os chamados “sapos”, que podem ser rudimentares e fabricados em obras ou mecanizados. Em determinadas situações, é possível que a terraplanagem seja basicamente de acerto na conformação do terreno, não envolvendo nem importação nem exportação de material. Para tanto, utiliza-se trator de esteira para fazer tal trabalho, não devendo a distância entre os centros geométricos dos volumes escavados e dos aterrados ser superior a 40,00 m. Caso esta distância ultrapasse os 40,00 m, recomenda-se a utilização de caminhões para realizar o transporte. “(pg. 4) Além dessas operações básicas, podem ocorrer outras de carácter mais restrito como por exemplo para o caso de construção de Fundações, Valas, ou Trincheiras, e em outros casos até pode ocorrer a necessidade de troca de solo. Assim como também poderá ser necessário movimentar a terra para retirada de matacões, ou seja, fragmento de rochas de grandes dimensões. 10 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 4.6.Equipamentos usados no movimento de terra 4.6.1. Trator Esteira ou de pneus com lâmina (chamado trator de lâmina ou “bulldozer”). São aquelas capazes de escavar e empurrar a terra, designados de unidades escavo-empurradoras. Figura 3: Trator Esteira. Fonte: Pina (2013). 4.6.2. Motoescreiper São as que escavam o material e em seguida os carregam e os transportam designados de unidades escavo-transportadoras. Figura 4: Motoescreiper. Fonte: Pina (2013) 11 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 4.6.3. Escavo-Carregador e Pá-Carregadora As unidades escavo-carregadoras escavam e em seguida carregam o material sobre um equipamento de transporte (normalmente, um caminhão), compreendendo as carregadeiras e as escavadeiras. As carregadeiras são também denominadas pás-carregadeiras e normalmente utilizam caçamba frontal, podendo ser montadas sobre esteiras ou sobre pneus. Figura 5: Escavo-Carregador e Pá-Carregadora. Fonte Pina (2013). 4.6.4. Escavadora Hidráulica Sobre Esteiras As escavadeiras, também chamadas pás-mecânicas, são equipamentos que trabalham estacionados, podendo ser montadas sobre esteiras, pneus ou trilhos. As escavadeiras são providas de lanças, destinadas a efetuar certos tipos de escavação. 12 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Figura 6: Escavadora Hidráulica Sobre Esteiras. Fonte: Pina (2013) Pina informa ainda que existem demais tipos de escavadoras, tais como a) Shové: são as que possuem lança com pá frontal, são destinadas a escavar em taludes situados acima do nível do terreno em que a máquina está instalada. b) Drag-line: são as que que possuem caçamba de arrasto, usadas para escavar em níveis situados abaixo do terreno no qual estão apoiadas, sendo aplicadas no corte de materiais pouco compactos ou moles. c) Clam-shell: são as que possuem mandíbulas, e são usadas na escavação para a abertura de valas de pequenas dimensões, em especial quando há obstáculos como escoramentos ou tubulações subterrâneas. d) Back-shovel ou Hoe: são as que possuem lança retroescavadora, e estas são usadas para escavações abaixo do nível em que se encontram e quando se deseja precisão nas dimensões da vala. 4.6.5. Transporte Ricardo e Catalani (S.d) afirmam que o transporte se dá quando o equipamento está carregado, isto é, a caçamba esta ocupada em sua totalidade. E Pina (2013) reforça dizendo que na 13 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO terraplenagem manual, a operação de transporte pode ser realizada directamente pelo proprio operário ou com a utilização de carroças de tração humana ou animal. Na terraplenagem mecanizada, são usados os seguintes tipos de equipamento: a) “scraper” rebocado ou “motoscraper”, quando a distância de transporte é de até em torno de 600 m. Acima dessa distância, o transporte com esses equipamentos se torna antieconômico; b) unidades transportadoras, que abrangem: 1. caminhão basculante comum.: no transporte de material escavado, não é adequado o uso de caminhão de caçamba fixa, pelo custo decorrente da operação de descarga. Os caminhões comuns usados em terraplenagem possuem capacidade para transportar de 4,5 a 6,0 m³ e a descarga do material é feita por basculagem da caçamba. 2. vagão: Os vagões são unidades de grande capacidade, carregadas por unidades escavocarregadoras. Executam apenas as operações de transporte e descarga e são geralmente rebocados por tratores de pneus. A descarga do material pode ser feita de três maneiras, o que diferencia o tipo de vagão: fundo móvel (“bottom-dump”), traseira, por basculagem da caçamba (“rear-dump”) ou lateral (“side-dump”). O volume da caçamba é em torno de 40 m³. 3. “dumper”: Os “dumpers” são unidades transportadoras assemelhadas aos caminhões basculantes comuns, porém são mais robustos e apresentam uma característica para eliminar manobras na carga e na descarga. É que eles podem se deslocar tanto para frente quanto para trás sem executar movimentos de ré, pois dispõem de comandos duplos e o assento do motorista e o volante de direção são giratórios, com ângulo de 180°. A descarga do material é feita por basculagem da caçamba, que possui capacidade da ordem de 4 a 6m³. 4. caminhão “fora-de-estrada”: Os caminhões denominados “fora-de-estrada” são veículos utilizados na execução de serviços pesados de construção. As suas dimensões são muito superiores às dos caminhões convencionais, o queos impede de circular nas estradas de tráfego normal. A sua utilização fica, portanto, restrita aos canteiros de obras. Os volumes das caçambas 14 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO dos caminhões “fora-de-estrada” são superiores a 10 m3. Pelo seu elevado custo de aquisição, o seu emprego só é justificado em trabalhos de terraplenagem com grandes volumes. Figura 7: Camião Fora-de-Estrada ou out off road. Fonte: Pina (2013). 4.6.6. Descarregamento A descarga assim como o espalhamento constituem a execução do aterro propriamente dito, pois quando as especificações determinam a obtenção de certo grau de compactação no aterro, haverá, ainda, a operação final de adensamento do solo até os índices mínimos estabelecidos. (Ricardo e Catalani, S.d). A descarga, se for feita manualmente, a operação é realizada com a utilização de pá, visando fazer assentar o material transportado do equipamento de transporte ao terreno no local de destino, mas também a descarga do material transportado costuma ser realizada por meio da operação de basculagem da caçamba do camião como afirma Pina (2013). 4.6.7. Compactação Existe ainda uma outra operação que geralmente, em classificações normais está associada a descarga mas também pode estar associada como uma etapa singular, de acordo com pina (2013) 15 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO é a operação que visa reduzir os vazios do solo e em consequência disso, aumentar a sua resistência. O aumento da densidade de um solo, por efeito da compactação depende muita do teor de humidade do solo e da energia gasta. São feitos ensaios e de compactação em laboratórios denominados proctor, em homenagem ao engenheiro norte-americano que o concebeu em 1933. Assim como as demais operações de terraplenagem, a compactação também podem ser realizadas manual ou mecanicamente. Na compactação manual, são utilizados pilões, soquetes ou até mesmo o compactador tipo “sapo”. Na compactação mecanizada, são utilizadas as unidades compactadoras, que abrangem os rolos lisos vibratórios, os rolos “pé-de-carneiro”, os rolos pneumáticos, os rolos combinados e os rolos especiais. Os rolos lisos vibratórios são indicados para a compactação de solos arenosos. Possuem tambor(es) de aço liso e um dispositivo vibratório que provoca a aproximação das partículas dos solos não-coesivos. Figura 8: Rolo Compactador liso. Fonte: Serra Betume (2008). 4.6.7.1.Rolo Compactador Pé-de-carneiro Os Rolos Pé-de-carneiro, possuem como elementos activos um cilindro metálico contornado de saliências fixas, que em geral apresentam forma de troncos de pirâmide a que se chama pés-de- 16 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO carneiro. Pina (2013), afirma que a função do compactador é a mesma que as pegadas de um rebanho, onde suas inúmeras patas penetram no solo e o compactam. As versões antigas deste equipamento vinha atrelado por tratores de pneus, no entanto, actualmente os modelos recentes são Auto propelidos. E os rolos pé-de-carneiro são recomendados para a compactação de solos coesivos, ou seja, os que apresentam uma razoável percentagem de argila e silte, pois se fossem solos arenoso, apenas iriam reenvolver o material, sem compactá-lo. O tambor do rolo do compactador tem diâmetro de 1,0 a 2,0 m e pode ser enchido com água, areia ou pó de pedra, visando aumentar o seu peso e, consequentemente, a pressão de contato e a energia de compactação transmitida. Quando se faz a compactação com rolo “pé-de-carneiro”, aparecem inicialmente sulcos profundos e, com as passadas sucessivas, a profundidade desses sulcos vai diminuindo. Figura 9: Rolo Compactador “Pé-de-carneiro”. Fonte: Santos 2008. 4.6.7.2.Rolos Pneumáticos Estes são formados por uma plataforma metálica apoiada em dois eixos que possuem de três a até mais de seis pneumáticos cada. Neste caso, a compactação do terreno, depende da pressão de 17 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO contacto entre os pneus e o terreno. Este equipamento, conforme afirma Pina (2013), é muito usado, em serviços de acabamento, assim como na compactação de maciços terrenos. Figura 10: Rolos Pneumáticos. Fonte: Santos 2008. Ainda existem outros compactadores denominados combinados, pois estes são obtidos a partir da combinação de mais que um tipo de compactador, onde os fabricantes tem o objectivo de atender ao maior numero de tipos de solo, como exemplo tem-se os rolos pé-de-carneiro que combinado com dispositivo vibratório são exemplos desse tipo de unidade compactadora. 4.6.8. Acabamento De acordo com Pina (2013), o acabamento da terraplenagem, é realizado pelas unidades aplainadoras, que compreendem as motoniveladoras. Esse equipamento é constituído por uma lâmina e permite conformar o terreno às cotas finais do projecto. Esta máquina possui um escarificador denominado também de ripper utilizado para o desmonte de material que oferece ligeira dificuldade de escavação. As motoniveladoras são consideradas a maquina mais versátil utilizada em terraplenagem de rodovias e ferrovias. São empregadas na conservação das estradas de terra de um modo geral e dos caminhos de serviço percorridos pelos camiões durante uma obra de terraplenagem e ainda na operação de acabamento de superfícies e no taludamento de cortes. 18 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Figura 11: Motoniveladora. Fonte: Pina (2013). 4.7.Estudos Preliminares 4.7.1. Sondagem de terreno Este tipo de dado que traz as camadas de a serem atravessadas e também a posição do nível de água será importante para a definição do tipo de equipamento a ser utilizado bem como de plano de execução de terraplenagem. 4.7.2. Controle da cota de fundo da escavação Este tipo de controle poderá ser feito com a utilização de topografia (dispondo-se de teodolito) ou ainda de uma maneira mais rudimentar servindo-se de uma mangueira de nível com a ajuda de estacas auxiliares (pontaletes de madeira). 4.7.3. Níveis da vizinhança Caso não haja estruturas de contenção de vizinhança este será o ponto de partida para início dos taludes periféricos. Projeto de canteiro: compatibiliza a escavação no canteiro; exemplos: posição de rampa de acesso, recuo de início de escavação para possibilitar instalação dos alojamentos, sanitários. 19 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 4.7.4. Grau de compactação É necessária a análise do grau de compactação do solo pois quando se corta um terreno, este perde a consistência inicial e aumenta de volume. A este fenômeno dá-se o nome de empolamento. Quanto maior o volume de terra retirado, por caminhão, maior a produtividade da máquina e consequentemente maior será o seu benefício. De acordo com Shimizu, (2002), qualquer que seja a configuração do terreno encontrada de inicio assim como a que se deseja, o movimento de terra deve ser precedido por uma fase que geralmente se denomina de Preparação do Terreno. Esta fase contém algumas etapas que por vezes podem ser desnecessárias consoante as características que o terreno pode já apresentar. As etapas são: Desmatamento (retirada da vegetação de grande porte): Pode ser feita com moto- serra ou, eventualmente, com processos mecânicos, no caso de existência de poucas árvores (como dozer, pá carregadora, etc.). Destocamento: No caso de ser utilizada moto-serra para o corte das arvores, o destocamento pode ser feito manualmente ou através do fogo. Limpeza: Retirada da vegetação rasteira. Remoção da Camada Vegetal: A camada de solo que pode ser considerada um banco genético, deve ser retirada particularmente pois não pode ser utilizada em aterros. 4.8.OperaçõesFundamentais da Terraplenagem A execução dos trabalhos de movimento de terras (terraplenagem) possui quatro operações básicas, sendo elas a Escavação, Carregamento do Material Escavado, Transporte, e Descarga do mesmo (material escavado), ainda estas operações de acordo com Ricardo e Catalani (S.d.) podem ocorrer em sequencia ou, às vezes, com simultaneidade. 4.8.1. Escavação Sempre que se inicia o processo de construção, a primeira fase a executar é a escavação, pois esta é sempre necessária, mesmo que seja só pelo facto da construção das fundações. Ricardo e Catalani (S.d) afirmam que escavação “é o processo empregado para romper a compacidade do solo em seu estado natural, através do emprego de ferramentas cortantes, como 20 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO a faca da lâmina ou os dentes da caçamba de uma carregadora, desagregando-o e tornando possível o seu manuseio.”(pg. 24) Pina (2013) apenas ressalta que a escavação é a operação necessária para se fazer sentir o desmatamento ou desagregação do material. Ainda afirma que a escavação manual é feita com a utilização de pá, enxada, ou picareta enquanto que a mecanizada é realizada com o uso de equipamentos adequados e essa finalidade, que utilizam ferramentas cortantes, tais como a faca de lâmina ou os dentes da caçamba de uma carregadora. Mais adiante focar-se-á nas máquinas usadas em terraplenagem de uma forma mais resumida. 4.8.1.1.Tipos de Escavação Existem Vários Tipos de Escavação, tais como: a) A toda Largura : retira-se o solo que está a ocupar o espaço necessário para a realização do edifício, isto é, o movimento de terras geral de toda superfície a construir, onde a superfície esta limitada pela cave; b) Em sulco ou regueira: consiste numa trincheira com uma largura mínima de 40 cm e profundidade variável, destinada a alojar muros, as fundações, canalizações, etc; c) Poços : é um movimento de terra de pequena largura e grande profundidade, mas estas dimensões dependem dos meios de realização da escavação, estas normalmente são feitas para albergar os pilares e determinado tipo de fundações.; d) Galeira: faz-se sob a terra sendo necessário o emprego de escoramentos à medida que a escavação avança; e) Escavação em Terreno Rochoso: Os terrenos rochosos não podem ser extraídos sem desagregação prévia. Esta desagregação pode ser realizada pelos martelos pneumáticos, gatos hidráulicos, até mesmo por explosivos, este último tendo em conta a natureza dos materiais a extrair, o estado de fragmentação desejado, grau de humidade da rocha e as condições de segurança. 21 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 4.9.Execução dos Cortes 4.9.1. Locação Topográfica dos Cortes De Acordo com Ricardo e Catalani (S.d.), para a execução dos cortes, em primeiro lugar, é preciso a locação topográfica que delimitará de maneira precisa a área a ser trabalhada pelas maquinas, e ao executor da obra, cabe a marcação dos pontos extremos da secção transversal dos cortes (podendo ser também dos aterros) chamados de pontos de off-set. Ainda afirmam que estes pontos são muito importantes para execução dos trabalhos pois, se houver qualquer erro de locação ocorrerá o alargamento ou diminuição da boca do corte e daí ocorrerá a formação de superfícies côncavas ou convexas no talude, ao invés de superfícies planas e inclinadas, com graves prejuízos no aspecto estético do corte, assim como na modificação dos volumes e dimensões previstas no projecto. Para Locação desses pontos é necessário saber os seguintes elementos do projecto: a) Nota do serviço: indicação de estaca por estaca, das alturas de corte (ou de aterro), ou seja, a cota vermelha; b) Largura da Plataforma; c) Ângulo de talude de corte (ou aterro) adotado. Consideremos a posterior figura, da secção transversal do terreno, numa estaca qualquer, na qual é possivel determinar o angulo “i” de inclinação do terreno natural. Fig 12: : Elementos para locação dos cortes. Fonte: Ricardo e Catalani, (S.d). 22 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO H – altura do corte no eixo (cota vermelha do projecto; 2 L – largura da plataforma; he – diferença de cotas entre o eixo e off-set esquerdo; hd – diferença de cotas entre o eixo e off- set direito Xe – distância horizontal do eixo ao off-set esquerdo; Xd – distância horizontal do eixo ao off-set direito α – angulo de talude de corte ; i – angulo de inclinacao do terreno natural, na secção 4.10. Execução dos Aterros 4.10.1. Locação topográfica dos aterros Da mesma forma que se fez para os cortes, nos aterro também se iniciará com a marcação dos pontos de off-set dos aterros. No caso dos terrenos com declividade constante, ou seja, onde é possivel definir o ângulo “i” pode-se usar expressões deduzidas. Numa analise nao muito profunda, percebe-se que o a figura do aterro, é a mesma, do corte, mas invertida. Assim, a distancia do off-set esquerdo do corte é identica à do off-set da direita do aterro, e vice–versa Figura 15: Determinação dos off-sets dos aterros. Fonte: Pina (Ricardo e Catalani, S.d) 23 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Figura 16: Determinação topográfica dos aterros. Fonte: Pina (Ricardo e Catalani, S.d) 4.11. Precauções em Aterros ou Reaterros Melado (2014) diz que “a terra a ser usada, pode ser da mesma origem, porém de boa qualidade, livre de matéria orgânica, dando-se preferência à argila-arenosa”(pg. 6). Continua afirmando que os aterros e/ou reaterros, independentemente de área e volume, devem ser executados em camadas com espessura máxima de 20 cm de terra empolada. E cada camada cobrirá uniformemente toda a área, após o que se iniciará a compactação. Esta compactação, camada por camada, será executada juntamente com o umedecimento total da terra. Este humedecimento não poderá provocar encharcamento ou lama. Em locais junto a prédios vizinhos, muro de arrimo, cortinas de concreto ou taludes existentes, a compactação não poderá ser pelo processo de soquetes, por provocar fortes vibrações que ocasionarão abalos ou solapamentos nas estruturas próximas. A terra não deve ser depositada sobre vegetação, principalmente em terrenos de forte declividade, visto que a vegetação passa a se constituir em objeto de separação entre o terreno natural e o aterro, o que é inconveniente. Nestes casos, para que o aterro não deslize, é necessário, além da capina, fazer pequenas escavações, que se constituem em verdadeiros degraus entre duas camadas. 24 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Em geral, o aterro deve ficar com seu talude natural. Nas cidades, porém, isto é quase impossível, sendo indispensável construir um muro de arrimo, diminuindo assim, a declividade da terra. 4.12. Calculo de Área e Volume De uma forma resumida, para calcular a área e volume, procedemos da seguinte forma: 1º Passo: Achar a cota media (CM) dada pela expressão abaixo indicada. Onde: CM = Cota Media N = Numero de pontos cotados 2º Passo: Representar os perfis; 3º Passo: Identificar a zona de corte e aterro; 4º Passo: Identificar a figura que se formou em cada perfil e calcular a área de corte; 5º Passo: Identificar a figura que se formou em cada perfil e calcular a área de aterro; 6º Passo: Calcular o volume de aterro, que será a soma das áreas de aterro pelo produto da distância entre os perfis. 7º Passo: Calcular o volume de corte, que será a soma das áreas de corte pelo produto daa distância entre os perfis 8º Passo: Calculo das diferenças entre corte e aterro, que será dado pela expressão abaixo.V = Vtotal (Corte) -Vtotal (Aterro) 4.13. Empolamento É o aumento do volume, que é variável segundo a natureza do terreno, motivado pela desagregação das terras removidas. 25 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO Conforme Ricardo e Catalani, empolamento é um fenómeno característico dos solos, importante na terraplenagem. Explicam adiante que quando se escava o terreno natural, a terra que se encontrava num certo estado de compactação, proveniente do seu próprio processo de informação, experimenta uma expansão volumétrica que chega a ser considerável em certos casos., então, após o desmonte a terra assume um volume solto (Vs) maior do que aquele em que se encontrava em seu estado natural (Vn) e, consequentemente, com a massa especifica solta (γs) correspondente ao material solto, obviamente menor do que a massa específica natural (γn). Tendo: γs< γn, pois Vs> Vn. Chama-se factor de empolamento φ à relação: Mas pela defição de massa especifica , teremos: = e o Vn passa a ser Vc pois a terraplenagem é paga pelo volume medido no corte convém sempre referir-se o volume em seu estado natural. Já a percentagem de empolamento (f) é dada pela relação: 26 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 5. Conclusão Conclui-se assim o trabalho, onde se deu conta do Processo de Movimentação de Terras, ressaltar que este é um processo muito importante, pois todos projectos, todos trabalhos que se fazem em um terreno devem ter um perfil padronizado de acordo com o projecto que vai ser implementado. Somente com o movimento de terra é que se pode conseguir, projectar perfis adequado, ao nosso projecto. O processo de Movimento de Terras também conhecido por terraplenagem é um processo que vem desenvolvendo tanto quanto o Homem também desenvolve, vimos como prova, que antes era feito a mão, depois passou a ser feita através de animais e instrumentos auxiliares, e mais tarde com mais evoluções passou a ser mecânico, e ate hoje podemos ver a parte de terraplenagem mecânica desenvolvendo, possibilitando satisfazer de melhor forma as necessidades dos utentes. 27 AFONSO DAVID MANJATE : 2019 UNILÚRIO 6. Bibliografia Cardão, C. (1983). Técnica da Construção. (6ªed). Engenharia e arquitetura. Belo Horizonte; Caputo, Homero Pinto. Mecânica dos Solos. (1975). (Volume I). Editora Livros Técnicos e Científicos S.S. Rio de Janeiro; Pontes, prof. M.sc. Roaldo Bezero. Movimento de terra; Pina M. R. (2013). Terraplenagem: Projectoe e Execução. Brasil, Recife: [S. n.]. Disponivel em: https://pt.scribd.com/doc/209613034/APOSTILA-TERRAPLENAGEM- PROJETO-E-EXECUCAO acesso em 21/04/2019 às 17h:21; Pinto, Carlos Sousa. (2008). Curso Básico de Mecânica dos Solos. (3. ed.). Editora Oficina de Textos, 2006. Revista Geoserv. Serviço de Geotécnica e Construção LTDA. Setor Coimbra – Goiás. São Paulo; Ricardo, H. De S. & Catalani G. (S.d.). Manual Prático de Escavação. (3. Ed.) [S.l.]:PINI. Disponível em:https://pt.scribd.com/document/330285863/Manual-Pratico-de- Escavacao-Terraplenagem-e-Escavacao-de-Rocha-Helio-de-Souza-e-Guilherme- Catalani-pdf acesso em 21/04/2019 às 17h:32; Shimizu, J. Y. (2002) Movimento de Terra [S.l.]: Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAepZUAE/movimento-terra-usp acesso em 21/04/2019 às 18h:03; Melado B. De A. M. (2014) Movimento de Terra. [S.l]:Faculdade Sudoeste Paulista Disponível em: https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2014/08/aula-4- movimento-de-terra.pdf acesso em: 21/04/2019 às 18h:07; Oliveira R. (2015) Trabalhos Preliminares: Movimeto de Terra. [S.l.]: Universidade Potiguar Disponível em: https://pt.scribd.com/document/289222016/Aula-5-Movimento- de-Terra acesso em 21/04/2019 às 18h:15.
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