Trabalho C. de Estradas (oficial)

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Questão 1 – Nas obras de uma rodovia foram utilizados 800.000 m³ de aterros, sendo obtidos os seguintes dados: fr = 12%, fe = 12%. A empresa responsável pela execução forneceu orçamento baseado no volume de material transportado de U$ 1,11 m³.Km, sendo a distância de transporte média de 17 Km. Calcule o orçamento do serviço executado pela empresa.
fr = 12%	fe = 12%	V3 = 800.000 m³	Dm = 17 Km
fe = [(1/FE) – 1] * 100
12 = [(1/FE) – 1] * 100
FE = 0,89
fr = (1 – FR) * 100
12 = (1 – FR) * 100
FR = 0,88
FR = V3 / V1
0,88 = 800.000 / V1
V1 = 909.090,91 m³
FE = V1 / V2
0,89 = 909.090,91 / V2
V2 = 1.021.450,46 m³
Preço total = 1,11 * 1.021.450,46 * 17
Preço total = U$ 19.274.770,18
Questão 2 – Em uma obra, um motoscraper, com capacidade para transportar 33 m³ completou 150 ciclos, carregando material de 1ª categoria (empolamento = 22%). O preço por m³/Km é de U$ 1,60 (medido na jazida). O centro de massa da jazida está a 1,25 Km da obra. Qual o preço desse serviço de terraplanagem executado pelo motoscraper?
V2 = 33 * 150	fe = 22%	Dm = 1,25 Km
V2 = 4.950 m³
fe = [(1/FE) – 1] * 100
22 = [(1/FE) – 1] * 100
FE = 0,82
FE = V1 / V2
0,82 = V1 / 4.950
V1 = 4.059 m³
Preço total = 1,6 * 4.059 * 1,25
Preço total = U$ 8.118
Questão 3 – Calcular a resistência total de um motoscraper que se locomove numa estrada de terra (fRRO = 55%) com rampa em declive de 1,5%, sabendo-se ainda que o mesmo possui:
Carga coroado = 25,00 m³
Densidade solta do material = 1.450 kg/m³
Peso do Scraper Vazio = 12.000 kg
Resistência de Rolamento:
PRO = PBM * fRRO
PBM = Pvazio + Pmat
PBM = 12.000 + (25 * 1.450)
PBM = 48.250 Kg = 48,25 ton
RRO = PBM * fRRO
RRO = 48,25 * 550
RRO = 26.537,5 Kg
Resistência de Rampa:
Rampa = 1,5% declive
RRA = 1% * PBM * Rampa
RRA = 10 * 48,25 * 1,5
RRA = 723, 75 Kg
RT = RRO + RRA
RT = 26.537,5 + 723,75
RT = 27.261,26 Kg
Questão 4 – Qual a rampa máxima que poderá ser vencida com os equipamentos listados a seguir, sabendo-se que os mesmos trafegam carregados, num terreno de terra solta e k = 45 kg/T. Considere todos com velocidade constante.
A- Bulldozer CAT D6N
B- Caminhão articulado CAT 730C
C- Carregadeira CAT 962H
a- Bulldozer CAT D6N
No site oficial da Caterpillar foi retirado o valor de peso operacional da máquina (já incluso o peso do material escavado), dado necessário para os cálculos de rampa máxima. 
PBM = 16668,0 kg 
Cálculo da Tração máxima:
De acordo com a tabela, considerando que o terreno é de terra solta e o bulldozer é de esteiras, Ma = 0,6.
Fa = 0,6 x 16 668,0 = 10 000,8 kg
Determinação da Resistência de Rampa Efetiva:
Por ser um bulldozer de esteiras, a resistência ao rolamento é considerada igual à zero:
RRO = 0
Determinação da Resistência de Rampa (RRA):
RRA = 1/100 x 16 668 x % Rampa
A rampa máxima vencida pela máquina ocorre quando a força de tração é a máxima.
Rra = Fa 
166,68 x % Rampa = 10 000,8 
% Rampa = 60 %
b- Caminhão Articulado CAT 730C
No site oficial da Caterpillar foi retirado o valor de peso operacional da máquina (já incluso o peso do material escavado), dado necessário para os cálculos de rampa máxima. 
PBM =51 700,0 kg
Cálculo da Tração máxima:
De acordo com a tabela, considerando que o terreno é de terra solta e a máquina é de pneus, Ma = 0,45.
Fa = 0,45 x 51 700 = 23 365 kg
Determinação da Resistência ao Rolamento (RRO):
RRO = 51 700 kg x 0,045 = 2 326,5 kg
A rampa máxima vencida pela máquina ocorre quando a força de tração é a máxima.
2 326,5 + 1/100 x 51 700 x %Rampa = 23 265
% Rampa = 40,5%
c- Carregadeira CAT 962H
No site oficial da Caterpillar foi retirado o valor de peso operacional da máquina (já incluso o peso do material escavado), dado necessário para os cálculos de rampa máxima. 
PBM = 19 365,00 kg
Cálculo da Tração máxima:
De acordo com a tabela, considerando que o terreno é de terra solta e a máquina é de pneus, Ma = 0,45.
Fa = 0,45 x 19 365,00 = 8 714,25 kg
Determinação da Resistência ao Rolamento (RRO):
RRO = 19 365 kg x 0,045 = 871,425 kg
A rampa máxima vencida pela máquina ocorre quando a força de tração é a máxima.
871,425 + 1/100 x 19 365,00 x %Rampa = 8 714,25 
% Rampa = 40,5%
Questão 5 – O que é “empolamento” e “redução” dos solos em terraplanagem? Que características, respectivamente, tem o material sob tais condições? Porque são importantes nos cálculos de obras de terra?
 Empolamento ou expansão volumétrica ocorre quando o solo (ou rocha) é removido de sua posição original, acontece um rearranjo na das partículas (grãos), o que faz com que ocorra um aumento no volume de vazios da massa. Uma vez escavado, o material fica mais solto e, consequentemente, sua densidade cai. É importante analisar esse acontecimento na terraplenagem, principalmente na realização dos cálculos para determinar as fases sucessoras ao projeto, principalmente no que se diz respeito ao transporte de material. É expresso como sendo a porcentagem do aumento de volume em relação ao volume original, variando com o tipo de solo ou rocha, o grau de coesão do material original e a umidade do solo.
Redução por sua vez, é a diminuição volumétrica que ocorre em um material por efeito de compactação de rolos, vibro compactadores, entre outros equipamentos que possuem a mesma finalidade, que compactam o material de forma planejada a atender as especificações de um projeto, alterando o grau que ele é encontrado em seu estado natural. Após a redução, o volume do material é menor do que o volume no estado natural (pois há uma diminuição de vazios) e a sua densidade é maior do que a densidade no estado natural.
Questão 6 – Com relação às máquinas motrizes defina Potência Necessária, Disponível e Usável. Dê exemplos.
Potência é energia em ação, trabalho realizado por uma força em um determinado tempo. Sendo assim, podemos classificá-las em três, no que diz respeito ao equipamento e as condições de campo a qual os mesmo estão submetidos.
· Potência necessária: a potência mínima necessária para executar um trabalho em campo, seja puxando, empurrando uma carga, aplicando cortes, desaterros ou aterros. Se o equipamento não possui a potência necessária, ele não consegue realizar esse trabalho e, se o equipamento possui uma potência muito superior à necessária, este pode atingir uma velocidade maior ou transportar uma carga maior deste que as condições do terreno comportem essa potência (é determinada pela resistência ao rolamento; devida à fricção interna, flexibilidade, desenho e pressão dos pneus, além da penetração na superfície do solo e de rampa).
· Potência disponível: relacionada diretamente ao equipamento, sendo ela a potência máxima que o mesmo pode oferecer ao realizar um trabalho. Se ela for inferior à potência necessária, a máquina não será capaz de executar o trabalho. 
· Potência usável: que é uma combinação do que a máquina pode oferecer em relação às condições de trabalho em campo, sendo ela a potência máxima que se pode utilizar. Dessa forma as características do local de trabalho vão determinar a potência máxima que deverá ser utilizada, independente se a máquina tenha potência disponível superior. Por exemplo, caso o terreno não seja capaz de oferecer flutuabilidade a um equipamento, ele poderá sofrer um atolamento ou até mesmo um afundamento, o que ocorre usualmente em regiões pantanosas quando se utiliza o equipamento inadequado. Por mais que o equipamento tenha potência para realizar o trabalho, a condição de campo inviabiliza seu trabalho. Outro exemplo pode ser a patinação, onde o equipamento possui potência, mas sua configuração não permite aderência no solo em que trabalha.
Questão 7 – Em serviços de terraplenagem o que você entende por Fator de Eficiência, também conhecido como Coeficiente de Rendimento? Porque o mesmo é importante no dimensionamento de equipes de terraplenagem? Explique.
Diversos fatores e aspectos influenciam no andamento dos serviços de terraplanagem, podendo a produtividade ser alterada em algumas circunstâncias que devem ser previamente consideradas a fim de gerar prazos coerentes coma produtividade que irá se estabelecer no canteiro durante o tempo de execução. É chamada de eficiência a produção ideal, onde o serviço seria realizado rapidamente, com menores custos, e com boa qualidade. Em nenhuma obra ou processo produtivo é possível estabelecer um processo com total eficiência, sendo assim, o fator de eficiência serve como maneira de ponderar a capacidade de produção real, visto que os fatores envolvidos no processo são variados e na sua maioria complexos, tais como: destreza e conhecimento da função por um operador, condições climáticas, não cumprimento das jornadas de trabalho, problemas mecânicos imprevistos, manutenção das vias, atrasos causados pelo plano geral de trabalho, entre outros.
Questão 8 – De acordo com o tipo de equipamento capaz de realizar o desmonte ou a escavação de um material, como são classificados os solos em terraplenagem? Explique e dê exemplos.
Solos em terraplenagem são classificados de acordo com o grau de dificuldade de escavação, levando em conta o equipamento este por sua vez economicamente viável ao desmonte ou escavação, podem ser divididos em três categorias
· 1ª categoria: são os solos que podem ser escavados com auxílio de equipamentos comuns, por exemplo, o trator de lâmina, “motoscrapers”, pás carregadeiras e etc.
· 2ª categoria: são os materiais removidos com os equipamentos citados anteriormente, mas que pela sua maior consistência exigem um desmonte com escarificador ou o uso descontínuo de explosivos de baixa potência. Atualmente, essa categoria está sendo subdividida em:
· 2ª categoria com material pré-escarificável;
· 2ªcategoria com emprego descontínuo de explosivos e pré-escarificação.
· 3ª categoria: são materiais de elevada resistência mecânica que só podem ser tratados com o emprego exclusivo de explosivos de alta potência.
Questão 9 – Determine o tempo de ciclo e a produção horária de um bulldozer, sabendo-se que:
· Tempo fixo: 15 segundos
· Distância de transporte do material escavado: 250 m
· Distância percorrida nas manobras: 50,0 m
· Velocidade de ida do dozer: 2,5 Km/h
· Velocidade de retorno do dozer: 8,0 Km/h
· Capacidade da Lâmina: 2,75 m³
· Eficiência horária: 63%
· Solo granular
Capacidade da lâmina em solo granular:
C’ = 2,75 * 0,8
C’ = 2,2 m³
Tempo de ciclo:
Vida = (Dtransporte - Dmanobra) / Tvariável, ida
0,69 = (250 – 50) / Tvariável, ida
Tvariável, ida = 289,86’’
Tfixo = 15’’
Tida = Tfixo + Tvariável, ida
Tida = 15 + 289,86
Tida = 304,86’’
Vretorno = (Dtransporte - Dmanobra) / Tvariável, retorno
2,22 = (250 – 50) / Tvariável, retorno
Tvariável, retorno = 90,09’’
Tfixo = 15’’
Tretorno = Tfixo + Tvariável, retorno
T retorno = 15 + 90,09
T retorno = 105,09’’
Ttotal = Tida + Tretorno
Ttotal = 304,86 + 105,09
Ttotal = 409,95’’
Número de ciclos:
N = 3.600 / Ttotal
N = 3.600 / 409,95
N = 9 ciclos / hora
Produção horária:
Ph = C’ * N * E
Ph = 2,2 * 9 * 0,63
Ph = 12,47 m³/h
Questão 10 – Calcule a produção diária de um trator de lâmina, que opera em rampa de 7% desfavorável ao corte e descarregando em um bota-fora que dista 80 m do local de corte. Demais dados do trator e do solo a seguir. O equipamento trabalha 12 horas/dia.
• Comprimento da lâmina (L) = 3,00 m
• Altura da lâmina (h) = 1,12 m
• Densidade do material solto (γsolta)= 1.450 kg/m³
• Densidade do material no corte (γcorte)= 1.690 kg/m³
• Ângulo de repouso do material na lâmina (a) = 40°	
• Velocidade de ida (Vida) = 2,5 km/h
• Velocidade de retorno (Vret)= 7,0 km/h
Capacidade da lâmina:
C = (h² * L) / (2 * tg α)
C = (1,12² * 3) / (2 * tg 40º)
C = 2,24 m³
Capacidade da lâmina corrigida:
C’’ = C (1 - %Rampa * 3)
C’’ = 2,24 (1 – 0,07 * 3)
C’’ = 1,77 m³
Fator de conversão dos solos:
f = γsolto / γcorte
f = 1.450 / 1.690
f = 0,86
Tempo de ciclo:
Vida = Dt, fixo / Tfixo
0,69 = Dt, fixo / 30
Dt, fixo = 20,7 m
Vida = (D - Dt, fixo) / Tvariável, ida
0,69 = (80 – 20,7) / Tvariável, ida
Tvariável, ida = 85,94’’
Tida = Tfixo + Tvariável, ida
Tida = 30’’ + 85,94
Tida = 115,94’’
Vretorno = Dt, fixo / Tfixo
1,94 = Dt, fixo / 30
Dt, fixo = 58,2 m
Vretorno = (D - Dt, fixo) / Tvariável, retorno
1,94 = (80 – 58,2) / Tvariável, retorno
Tvariável, retorno = 11,24’’
Tretorno = Tfixo + Tvariável, retorno
Tretorno = 30 + 11,24
Tretorno = 41,24’’
Ttotal = Tida + Tretorno
Ttotal = 115,94 + 41,24
Ttotal = 157,18’’
Número de ciclos:
N = 3.600 / 157,18
N = 22,90 ciclos / h
Produção horária da máquina:
Ph = C * N * E * f
Ph = 1,77 * 22,9 * 0,83 * 0,86
Ph = 28,93 m³/h
Produção diária:
Pd = Ph * Htrab
Pd = 28,93 * 12
Pd = 347,16 m³/dia
Questão 11 – Qual a função dos rolos compactadores do tipo pé de carneiro? Qual o tipo de solo mais adequado para o uso desse tipo de compactador? Como funciona a “mecânica” de compactação dos mesmos? Explique.
 Os rolos pés de carneiro são compactadores que possui grande eficiência com solos siltosos e argilosos, desenvolvem pressões de contato elevadas e servem ainda par fragmentar inúmeros materiais. Podendo também auxiliar na aeração de solos argilosos muito úmidos, com o aumento da superfície exposta ao ar, objetivando uma secagem mais rápida. A compactação com rolos pés de carneiro dá-se a partir da penetração das patas dos rolos no solo, profundamente, a medida que compactam o solo a penetração diminui, o que caracteriza uma compactação de baixo para cima. As patas denominadas “normais” têm um comprimento de 18 a 23 cm. A altura da camada a compactar com eficiência poderá ser igual a 1,25 vezes o comprimento da pata. Os cilindros podem ser lastrados com água, areia ou sem aumento de peso. A pressão de contato é obtida dividindo-se o peso do rolo, pela área de contato das patas que estão no momento considerado, apoiadas no terreno. A mecânica de compactação do rolo pé de carneiro se dá através das “patas” do pé-de-carneiro penetrar na camada solta superior e compactam a camada inferior. Quando o pé sai do solo ele joga para cima o material. O resultado é uma camada de material solto em cima. Espalhando mais material este permanecerá solto e a máquina compactará a camada anterior.
Questão 12 – O custo de escavação de um solo comum seco é de $10,00/m³ medido no corte. Se um pequeno serviço contratou-se com previsão de pagamento do mesmo através do controle de volume por número de viagens de caminhões, qual será o valor referente ao custo de escavação por viagem na composição de preço, sabendo-se que: fe = 22% e capacidade do caminhão é de 8,0 m³.
fe = [(1 / FE) – 1] * 100
22 = [(1 /FE) – 1] * 100
FE = 0,82
FE = V1 / V2
0,82 = V1 / 8
V1 = 6,56 m³
Custo de escavação por viagem = 6,56 * 10
Custo de escavação por viagem = $ 65,60
Questão 13 – Determinar qual o volume de terra medido no corte a ser escavado para a execução de 1.000.000 m³ de uma barragem de terra, supondo-se um fator de redução do material de 11%.
fr = (1 – FR) * 100
11 = (1 – FR) * 100
FR = 0,89
FR = V3 / V1
0,89 = 1.000.000 / V1
V1 = 1.123.595,51 m³
Questão 14 – A caçamba de uma escavadeira possui 3 jardas cúbicas de capacidade rasa (sem coroamento), medida no corte. Qual a sua capacidade (m³) em volume solto, sabendo-se que fe = 17%.
3 yd³ = 2,294 m³
fe = [(1 / FE) – 1] * 100
17 = [(1 /FE) – 1] * 100
FE = 0,85
FE = V1 / V2
0,85 = 2,294/ V2
V2 = 2,7 m³
Questão 15 – Calcular a produção horária de uma escavadeira em metros lineares de vala, sabendo-se que a mesma trabalha na escavação de uma vala (0,40 m de largura x 1,70 m de altura) para colocação de tubos de concreto em solo de argila compacta. A condição de escavação é considerada média com tempo de ciclo de 12 segundos. Demais dados a seguir.
· Capacidade da caçamba: 0,25 m³
· Fator de eficiência da caçamba: 0,90
· Fator de conversão dos solos: 0,80
· Fator de eficiência: 0,83
N = 3.600 / 12
N = 300 ciclos/hora
Ph = q * F * E * K * N
Ph = 0,25 * 0,9 * 0,8 * 0,83 * 300
Ph = 44,82 m³/h
Ph = 44,82 / (0,4 * 1,7)
Ph = 65,91 m³/h
Questão 16 – Calcular a menor distância média de transporte (DMT) e o respectivo momento de transporte (MT) para fins de orçamento do custo de transportede todo o material, necessário à execução de uma camada de base com 50 cm de espessura em um trecho rodoviário cujas características são:
• Extensão: 30,0 km
• Largura média da camada de base: 15,0 m.
Para a construção da camada de base será utilizada uma mistura solo/areia com 30% de areia, com a mistura a ser realizada na pista. Para a construção da base dispõe-se das jazidas J1, J2 e A1, todas com volume suficiente para a construção do trecho e assim localizadas:
• J1: a 2,0 km da estaca 320
• J2: a 5,0 km da estaca final
• A1: a 1,0 km da estaca inicial
Volume total = 0,5 * 30.000 *15 = 225.000 m³
Volume de areia = 0,30 * 225.000 = 67.500 m³
Volume de solo = 225.000 – 67.500 = 157.500 m³
Distância media de transporte Jazida 1 
DMT = (2 + (33.600*6.4+123.900 * 23.6)) / 157.500
DMT = 19.94 km
Distância media de transporte Jazida 2 
DMT = (5 + 157.500 * 30) / 157.500
DMT = 30 km
Para transporte de solo a menor DMT é partindo da J1. Neste caso o momento de transporte é:
M=225.000m³*19.93 km=4.484.250 m³km
-Distancia media de transporte de areia DMTA
DMTA= (1+67.500*30) /67.500=30 km
Então para transporte de areia só existe essa DMT, então o momento de transporte é:
M=225.000m³*30 km=6.750.000 m³km
Questão 17 – Determinar o número de motoniveladoras necessário para o espalhamento e regularização da terra transportada por motoscrapers, com produção de 700 m³/h (solto). Esse serviço será executado em camadas de 25 cm (solto) com 6 passadas da lâmina por camada. Usar motoniveladora CAT-120B com largura da lâmina de 3,00 m e velocidade em 1ª marcha de 4,40 Km/h.
Adotar FE = 0,83.
Ph = (Vm * E * L) / n
Ph = (4.400 * 0,83 * 3) / 6
Ph = 1.826 m²/h
N = 700 / 1.826 * 0,25
N = 1,53
Adotar 2 unidades motoniveladoras CAT-120B.
Questão 18 – Calcular a área a ser regularizada por hora para uma motoniveladora CAT-120B, com o comprimento da lâmina de 3,30m, sendo Vm=15 Km/h (ida e retorno) e fazendo 12 passadas por camada.
Ph = (Vm * E * L) / n
Ph = (15.000 * 0,83 * 3,3) / 12
Ph = 3.423,75 m²/h
Questão 19 – Um motoscraper de 26 m³ de capacidade volumétrica (material solto) possui uma carga máxima de 35.000 Kg. Se o mesmo transporta um material com peso específico de 1,45 T/m³, qual será o volume máximo que o mesmo poderá receber sem exceder sua capacidade de carga?
ρ = m /V
1.450 = 35.000 / V
V = 24,14 m³
Questão 20 – Dimensionar a equipe de compactação de um serviço de terraplenagem executado por motoscraper, cuja produção geral é de 950 m³/h no corte. A compactação será feita com rolo do tipo CAT-815. As espessuras das camadas são de 30 cm (solto), sendo necessárias 6 passadas para atingir-se o grau de adensamento adequado. Dados:
J1 = Vcorte/Vsolto = 0,80
J2 = Vaterro/Vcorte = 0,85
L = 1,20 m (largura do rolo compactador)
V = 6,00 Km/h (velocidade do rolo)
E = 0,83 (eficiência do rolo)
Ph = (L * E * V * 10,18) / P
Ph = (1,2 * 30 * 0,83 * 6 * 10,18) / 6
Ph = 304,18 m³
Correção do volume:
Ph = 304,18 * 0,8 = 243,34 m³ (corte)
Ph = 304,18 * 0,8 * 0,85 = 206,84 m³ (aterro)
Dimensionamento da equipe:
Nº compactação = 800 / 243,34
Nº compactação = 3,29
Adotar 4 unidades compactadoras.