Jonas Francisco - Empolamento e conteccao

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Índice 
INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 2 
Objectivos Gerais .......................................................................................................... 3 
Objectivos Específicos .................................................................................................. 3 
METODOLOGIA ............................................................................................................. 3 
CÁLCULO DE EMPOLAMENTO E CONTRACÇÃO DE SOLOS ............................. 4 
Empolamento ................................................................................................................ 4 
Taxa de empolamento ................................................................................................... 4 
Percentagem de empolamento ...................................................................................... 6 
Factor de empolamento ................................................................................................. 6 
CONTRACÇÃO DE SOLOS ........................................................................................... 9 
Factor de Contracção: ................................................................................................. 10 
CONCLUSÃO ................................................................................................................ 12 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 13 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
Na actividade de movimentação de terra ou exactamente terraplanagem, existe uma 
necessidade de calcular o volume da quantidade do material a ser transportado ou usado 
para preenchimento de uma escavação. Entretanto em áreas de mineração essa técnica 
faz parte das técnicas que contribuem para que uma obra possa ser feita com sucesso. 
Afinal, a movimentação correta da terra implica directamente no resultado da 
construção. Conhecido também como Expansão Volumétrica, o empolamento é um 
fenómeno característico dos solos que estavam em seu estado natural e foram 
removidos, o que gera um consideravelmente aumento de vazios, que implicam 
directamente no Volume de terra solta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJECTIVOS 
Objectivos Gerais 
 Estudar o tema atribuído, buscando literaturas relacionadas, e proporcionando 
um melhor trabalho de investigação para o leitor particularmente ao docente de 
cadeira de Topografia Eng. Adelson Assado. 
 
Objectivos Específicos 
 Avaliar, identificar, tirar as breves conclusões a cerca do tema. 
 
METODOLOGIA 
O respectivo trabalho foi realizado com o auxílio de artigos literários baixados nas 
diversas páginas da internet e com manuais obtidos em algumas bibliotecas virtuais, o 
uso das respectivas contribuiu bastante para a obtenção de algumas referências 
bibliográficas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CÁLCULO DE EMPOLAMENTO E CONTRACÇÃO DE SOLOS 
 Empolamento 
Chama-se empolamento de um solo, o acréscimo de volume devido ao removimento de 
suas partículas em processo de escavação e/ou transportado. É o processo inverso a 
compactação, onde se aplica uma energia para acomodar melhor as partículas e diminuir 
os vazios do solo. No empolamento, tem-se o deslizamento ou movimento entre as 
partículas, umas sobre as outras, acarretando no acréscimo de vazios do conjunto. 
Empolamento é um fenómeno característico dos solos, que ocorre pela sua expansão 
volumétrica ao ser escavado, devido a introdução de ar nos vazios. É um processo 
oposto ao da compactação. Este aumento volumétrico chega a ser considerável em 
alguns casos, fato que o torna importante na terraplanagem e principalmente, quanto ao 
transporte de material. Após o desmonte o solo assume, portanto, volume solto (Vs) 
maior do que aquele em que se encontrava em seu estado natural (Vn) e, 
consequentemente, com a massa específica solta (γs) correspondente ao material solto, 
obviamente menor do que a massa específica natural (γn). 
Taxa de empolamento 
Sabemos que o meio ambiente proporciona diferentes estruturas de solo e, por esse 
motivo, é necessário compreender quanto de aumento acontecerá cada vez que 
movimentar a terra, seja para uma escavação, nivelamento, abertura de vala, entre 
outros trabalhos realizados na área. A taxa de empolamento estabelecida por Ricardo e 
Catalani em 1990, que serve de base até hoje: 
Rocha Detonada: E 50% 
Solo Argiloso: E 40% 
Terra Comum: E 25% 
Solo Arenoso Seco: E 12% 
Essa percentagem contribui para que o profissional saiba exactamente como calcular o 
metro cúbico de terra, bem como determinar em quanto tempo termina o serviço. 
 
 
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Como calcular o empolamento 
O volume de terra solta pode ser facilmente calculado quando seguimos a seguinte 
fórmula: 
Vs = Vc (1 + E) 
Mediante o conhecimento de que: 
Vs: Representa o Volume de Terra Solta 
Vc: É o Volume de Corte 
E: Empolamento 
Exemplo 
Exemplo1: 
1. Depois de várias actividades o serviço de topografia, executou a retirada de 
medidas de uma obra que necessita – se escavar 50 m3 de terra comum, 
pretendendo descobrir o volume de terra solta. 
 
Dados Formula Resolução 
E 25%= 0,25 Vs= ? Vs= 50 m3(1+0,25) 
Vc = 50 m3 Vs= Vc(1+ E) Vs= 50m3 * 1,25 
Vs = ? Vs= 62,5 m3 
 E=(Vs/Vc – 1) 
 E=(62,5/50 – 1) 
 E = 1,25-1= 0,25 
2. É feito um desmonte de rocha na frente de lavra da mina Moatize, 
individualizando um bloco rochoso de 25 m3, quanto de volume apresenta após 
a sua deposição final. 
Dados Formula Resolução 
E= 50%= 0,50 Vs=? Vs=Vc(1+E) 
Vc= 25m3 Vs= Vc(1+E) Vs= 25m3(1+0,50) 
Vs=? Vs= 25*1,50 
 Vs= 37,5 m3 
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E=( Vs/Vc – 1) 
E= (37,5/25 – 1) E= 1,5 – 1= 0,50 
Percentagem de empolamento 
O conhecimento do empolamento dos solos é necessário para se saber qual o volume de 
solo a ser escavado, transportado e depois compactado em determinadas obras. Este 
processo é muito pronunciado em etapas de orçamento de obras. 
Ou seja: Volume de corte (solo no estado natural) sofre escavação 
(volume de solo solto e transportado – empolado) compactação (volume compactado). 
Percentagem de empolamento (E) – é a percentagem do acréscimo de volume do solo 
em relação ao seu volume de corte. 
Determinação da percentagem de empolamento (E) – considera-se que o volume de 
corte (Vc) equivale a 100% e que o acréscimo de volume de solo(∆Vcorte) corresponde 
a percentagem de empolamento (E%). 
∆Vcorte = Vsolto – Vcorte 
 
 
 
 
 
 
 
 
O cálculo do volume solto é impraticável. Logo, está expressão deve serespecificada em 
função dos pesos específicos aparentes dos solos no estados decorte a solto (empolado). 
Psolo – Peso do solo seco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Factor de empolamento 
É uma grandeza a dimensional menor que a unidade, que multiplicado pelo volume 
solto resulta no volume de corte, ou que multiplicado pelo peso específico aparente de 
corte resulta no peso específico aparente solto. 
 
ISPT – Topografia Mineira I Página 7Exemplo2: 
1. Calcule a percentagem de empolamento e o factor de conversão para o solo 
comas características abaixo: 
Yn (corte) = 22,3 KN/m3 e Yn (transportado) = 19,5 KN/m3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1.1 Com este empolamento qual seria o volume de solo transportado para um 
volume de corte de 5,5m3? Uma caçamba com capacidade de 7,0 m3, era suficiente? 
Dados Formula Resolução 
E=14,36= 0,1436 Vs= ? Vs= Vc(1+E) 
Vc=4,5 Vs=Vcorte(1+E) Vs= 5,5(1+0.1436) 
Vs= ? Vs= 6,28 m3 
Sim, uma caçamba de 7,0 m3seria suficiente para o transporte do material solto. 
2. Para um volume de solo compactado de 51,2 m3, qual seria a quantidade de 
caçambas com 6,0 m3de solo para aterro que eu necessito para preencher uma 
fundação? 
Adoptar um empolamento de 20% 
Dados Formula/ Resolução 
Vc= 51,2 m3 Vs= ? 
E= 20= 0,2 Vs= Vc(1+E) 
Vs= ? Vs= 51,2 (1+0,2) 
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 Vs= 61,44 m3 
Quantidade de caçambas N=
 
 
= 10,24 
Deverão ser compras 10 caçambas de 6,0 m3ou 6 de 12 m3. 
O factor de empolamento em solos pode ser diferente nas condições de corte para 
escavação e transporte e sua posterior compactação. Por exemplo: Um determinado solo 
quando escavado possui E = 16,7%,quando colocado e aplicada a compactação 
adequada, pode atingir valores de redução maiores ou menores que o valor do volume 
de corte. Isto dependera das condições naturais em que se encontra o solo na jazida. 
Solos com compacidade elevada - podem ter volumes de cortes menores que o volume 
compactado na obra; 
Solos fofos - podem ter volumes de cortes maiores que o volume compactado na obra. 
Exemplo 3. 
Calcule o volume final para fins de transporte de solo classificado com terra comum, 
proveniente de serviço de terraplenagem que avaliado em 4.365 m3. Quantas caçambas 
de 12 m3 seriam necessárias para transportar este solo? Quantas caçambas 
correspondem ao empolamento? 
Dados Formula/ Resolução 
Vc=4365m3 Vfinal= Vc 
E= 1,25 Vfinal= 4365* 1,25=5456,25 m3 
 Quantidades de caçambas = 5456,25m3/12=454,6 unidades 
Vempolamento= Vf- Vc=5456,25 – 4365=1091,25m3 
Quantidades de caçambas= 1091,25/12=91 unidades 
 
 
 
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CONTRACÇÃO DE SOLOS 
A contracção ocorre quando o volume final é inferior ao que havia no corte. 
Exemplo 4 
Se 1 m3 de solo (medido no corte) contrai para 0,9 m3 no aterro após compactação, a 
redução volumétrica é de 10%. Para saber quanto de terra será necessário cortar para 
fazer um aterro com 50 m3 - e considerando redução volumétrica de 10% - vamos 
utilizar a seguinte fórmula: Vc = Va/C 
 Vc = Volume de terra medido no corte 
Va = Volume compactado no aterro 
C = Contracção (se a redução volumétrica é de 10%, a contracção é de 90%) Aplicando 
a fórmula, lembre-se de mudar a percentagem. Assim: 90% = 0,90. Portanto: 
Vc = 50/0,90 Vc = 55,55 m3 
 o volume de terra solta a ser transportada - usando a mesma taxa de empolamento de 
25% 
Vs = Vc (1 + E) Vs = Vc (1 + E) Vs = 55,55 m3 (1 + 0,25) Vs = 55,55 m3 x 1,25 
Volume de terra solta = 69,4 m3. 
Conclui-se, portanto, que para fazer um aterro com volume final de 50 m³ é necessário 
escavar 55,55 m3 e transportar 69,4 m3 de terra. 
Exemplo 5 
Na terraplanagem de um trecho de uma rodovia será necessário executar o aterro, cujos 
taludes tem inclinação 1:1. As secções 20m entre si: 
Va = ( Aai + Aai + 1) * L/2 
Onde; 
Va= Volume de aterro 
Aai= Área de corte da seção i 
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Aai + 1 = Área de corte da seção i +1 
L= Distancia entre as seções 
A= (B + b) * h/2 ( área do trapézio) 
S1: B= 5+10+5=20m 
S2: B= 2+10+2= 14m 
Aa1 = ( 20+10) * 5/2=75m2 ( ) 
 
 
 
 ( ) 
 
 
 
 ( ) 
 
 
 
Factor de Contracção: 
Trata-se também de parâmetro a dimensional, assumindo, para os solos, valores 
inferiores à unidade. No entanto, quando a escavação for executada em materiais 
compactos (rocha sã, p.ex.) de elevada densidade “in situ”, resultará factor de 
contracção superior à unidade. Este parâmetro permite que se faça uma estimativa do 
material, medido no corte, necessário à confecção de um determinado aterro. 
 
 
 
 
Exemplo 6 
Ao longo de um processo ou actividade de terraplenagem, foi feito um corte de 0,34 
cm3 em uma rocha compactada de 6,5dm3. Calcule o factor de contracção em metros? 
Dados Formula Resolução 
Vc= 0,34 cm3 34 m3 Fc=? Fc= 
 
 
 
Vcomp= 6,5 dm3 65 m3 Fc= 
 
 
 Fc=1,9 
Fc=? 
 
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Considerando os dados do cálculo de volume de soltos teremos: 
Vc=Va/C 
 
 
 
C=
 
 
 
Limite de contracção 
Limite de contracção (LC) do solo é o teor de humidade onde ocorre a transição entre o 
estado de consistência sólida e semi-sólida, ou, convencionalmente, o máximo teor de 
humidade a partir do qual uma redução dessa humidade não ocasiona diminuição do 
volume do solo. Alguns autores o definem como “o menor teor de humidade capaz de 
saturar uma amostra do solo”, mas é preciso perceber que a saturação (S=Va/Vv) 
depende também da maneira como as partículas sólidas estejam dispostas, e do estado 
de tensões a que a amostra esteja sujeita (para um mesmo teor de humidade, podem 
existir diferentes graus de saturação). Tem símbolo LC e é expresso em percentagem 
(inteira). O Limite de Contracção deve ser determinado sempre que o Índice de 
Plasticidade for alto. O Grau de Contracção indica a tendência de aparecerem fissuras 
quando sofre secagem, e em consequência sua qualidade para aterro de barragem 
(permite uma avaliação dos efeitos negativos dos solos de alto IP). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÃO 
Com o desenvolvimento das técnicas para calcular o empolamento e o volume de 
material escavado, torna – se importante o seu o estudo para efeito de cubagem e 
transporte de um material, não obstante a facilidade de existência de taxas únicas 
denominados cofactores para cálculo de empolamento. Por outro lado executa a 
determinação a composição do custo para o serviço tornando o projecto mais lucrativo e 
especificado em termos de operação., em suma das importância a que referir a seu apoio 
no estudo de percentual de compactação ou contracção, em outras palavras a taxa de 
redução aplicada sobre o volume de solo transportado para recomposição do terreno. Na 
literatura existem vários factores médios sugeridos, porem a definição do percentual 
adequado dependera de ensaios laboratoriais para cada serviço. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações. São Paulo: Livros 
Técnicos e Científicos Editora Ltda, 6ª edição, v. 1, 1989. 
DNER - Especificações Gerais para Obras Rodoviárias - 1974. 
 DNER - Manual de Serviços de Consultoria - 1978. 
DNER - Manual de Projeto de Engenharia Rodoviária - Volume 2 - 1974. 
DNER - Materiais para Obras Rodoviárias - Métodos e Instruções - 1955. 
REGO CHAVES, C. - Terraplenagem Mecanizada - Editora Rodovia - 1955. 
SOUZA RICARDO, H. e CATALANI, G. - Manual Prático de Escavação - Editora 
McGraw-Hill do Brasil Ltda. - 1977. 
LA TECHNIQUE MODERNE-CONSTRUCTION - Le Matériel de TravauxPublics, 
Tomos I e II - DUNOD - 1951. 
CARVALHO, M.P. - Curso de Estradas - Volume 1 - Editora Científica - 1966. 
MARQUES, P.L. e HEY, S. - Prospecção de Sub-Superfície para Obras de Engenharia - 
UFPR. 
Https://souzaengenharia.blogspot.com/2015/05/empolamento-e-compactacao.html