Considerações iniciais sobre o projeto de terraplenagem

Para a materialização de um projeto de estradas, é necessário que a superfície

do terreno natural seja trabalhada e modificada para a superfície de projeto

estabelecida pela geometria idealizada (PIMENTA e OLIVEIRA, 2004).

Entende-se como Projeto de Estradas o projeto de uma via rodoviária,

ferroviária ou uma pista de um aeródromo, cada uma com suas particularidades e

finalidades, mas todas desenvolvidas sob o mesmo conceito de engenharia. Não só

para o projeto de estradas, estes conceitos podem ser estendidos para projeto de

barragens de terra ou ouras obras de terra em que haja alguma similaridade de

forma e execução.

Terraplenagem pode ser definida como a sequência de atividades necessárias

para a escavação de solo, desmonte de rocha, transporte deste material escavado

ou desmontado e a deposição em outro local determinado com a construção de

aterros compactados, conformando o terreno de acordo com uma diretriz de projeto

(ANTAS, et al., 2010) e (RICARDO e CATALANI, 2007).

De acordo com o Manual de implantação básica de rodovia (DNIT, 2010), o

objetivo do projeto de terraplenagem consiste em determinar a quantidade de

serviços necessários, determinar os locais de empréstimo e de bota-fora,

caracterizar os materiais a serem utilizados e apresentar os quadros de distribuição

e orientação do movimento de terras.

Durante a execução de um projeto, as operações básicas de movimentação de

terra consistem em:

- Escavação;

- Carga do material escavado;

- Transporte;

- Descarga e espalhamento;

- Compactação.

Segundo PIMENTA & OLIVEIRA (2004), os serviços de terraplenagem são:

- Desmatamento e limpeza da faixa a ser usada pela estrada;

- Raspagem da vegetação superficial;

- Execução da estrada de serviço;

- Escavação do solo que está acima da cota de projeto;

- Carga e transporte do material escavado;

- Aterro nos locais onde o terreno está abaixo da cota de projeto;

- Compactação dos aterros;

- Conformação da plataforma dos taludes;

- Abertura de valas para serviços de drenagem;

- Abertura de cavas para fundações de obras civis.

Os itens que mais impactam no custo de execução de terraplenagem são

escavação, transporte e compactação (PIMENTA e OLIVEIRA, 2004).

Segundo RICARDO & CATALANI (2007), os materiais existentes na crosta

terrestre sujeitos aos trabalhos de terraplenagem podem ser divididos em Rochas e

solos.

Na mecânica dos solos, existem alguns sistemas de classificação dos solos que

se baseiam em seus índices físicos (LL – limite de liquidez – e IP – índice de

plasticidade) e granulometria. A Classificação Unificada foi elaborada originalmente

pelo Prof. Casagrande para obras de aeroportos, depois estendida para outras áreas

e muito difundida pelos geotécnicos da área de barragens de terra. Ela classifica os

solos quanto ao tipo, quanto à graduação da granulometria e quanto à

compressibilidade. Este sistema identifica o solo pela combinação de duas letras,

sendo a primeira vinculada ao tipo e a segunda a graduação, para pedregulho e

areia, ou compressibilidade, para silte, argila ou solo orgânico; também há a

classificação para as turfas (PINTO, 2006).

Outra forma de classificação é o Sistema Rodoviário de Classificação,

semelhante a Classificação Unificada. De forma mais abrangente, a divisão dos

grupos fica em solos tipo A-1, A-2 e A-3 para solos de granulação grosseira que tem

menos de 35% passando na peneira nº 200; e, os solos com mais de 35% passando

na peneira nº 200 são os dos grupos A-4, A-5, A-6 e A-7. A partir dos índices físicos

e da composição granulométrica são definidos os subgrupos deste sistema de

classificação (PINTO, 2006).

Existem ainda outras classificações, menos difundidas, mas chamadas de

Classificações Regionais. Há muitas discrepâncias entre as classificações clássicas

e o comportamento observado para alguns solos nacionais, provavelmente, por na

maioria das vezes estes solos serem residuais ou lateríticos, onde os índices físicos

não devem ser interpretados da mesma maneira como são interpretados para os

solos transportados e de ocorrência nos países de clima temperado, origem dos

sistemas de classificação (PINTO, 2006).

A classificação dos solos pela sua origem é tão ou mais necessária do que a

classificação sob o ponto de vista da constituição física, podendo, neste critério ser

classificado em dois grandes grupos: solos residuais e solos transportados. Os solos

residuais são formados a partir da decomposição das rochas que se encontram no

próprio local em que se formaram. Os solos transportados são aqueles que foram

levados de seu local de origem para outro local, tendo suas características em

função do agente transportador (PINTO, 2006).

Os solos orgânicos apresentam grande quantidade de matéria decorrente da

decomposição vegetal ou animal, em vários estágios de decomposição. Geralmente

são problemáticos, apresentando alta compressibilidade, elevado índice de vazios e,

quando adensados, baixa capacidade de suporte (PINTO, 2006).

Os solos lateríticos são típicos da evolução dos solos de clima quente, com

regime de chuvas moderadas a intensas. Em seu estado natural geralmente se

apresentam não saturados, com índice de vazios elevado e com baixa capacidade

de suporte. Quando compactado apresenta contração se o teor de umidade diminuir,

mas não apresenta expansão na presença de água, resultando em uma capacidade

de suporte elevada (PINTO, 2006).

Segundo o DNIT (2009), os materiais escaváveis são classificados em 3

categorias, conforme descrito abaixo:

“Material de 1ª categoria: Compreende solos em geral,

residuais ou sedimentares, seixos rolados ou não, com diâmetro

máximo inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade

apresentado. O processo de extração é compatível com a

utilização de DOZER ou SCRAPER rebocado ou motorizado.”

(DNIT, 2009)

“Material de 2ª categoria: Compreende os solos resistentes

ao desmonte mecânico inferior à da rocha não alterada, cuja

extração se processe por combinação de métodos que obriguem

a utilização do maior equipamento de escarificação exigido

contratualmente; a extração eventualmente pode envolver o uso

de explosivos ou processo manual adequado. Estão incluídos

nesta categoria os blocos de rocha de volume inferior a 2 m³ e os

matacões ou pedras de diâmetro médio compreendidos entre

0,15 m e 1,00 m.” (DNIT, 2009)

“Material de 3ª categoria: Compreende os materiais com

resistência ao desmonte mecânico equivalente à rocha não

alterada e blocos de rocha com diâmetro médio superior a 1,00

m, ou de volume igual ou superior a 2 m³, cuja extração e

redução, a fim de possibilitar o carregamento, se processem com

o emprego contínuo de explosivos.” (DNIT, 2009)

A FIG. 2.1 mostra um trecho em corte de uma ferrovia em construção, no

município de Santa Helena de Goiás – GO. Esta imagem mostra em um nível mais

superior e à direita a vegetação do terreno natural. Ao lado esquerdo desta

vegetação, a limpeza/caminho de serviço até a crista do corte em material de 1ª

categoria. No pé do talude deste material de 1ª categoria ocorre a transição para

material de 3ª categoria. Podem ser observados degraus irregulares adiante da

superfície do material de 3ª categoria. Os materiais provenientes destes degraus

possivelmente se classificam em 2ª categoria.

FIG. 2.1 – Trecho de ferrovia construído em corte (9/1/2015).

Observa-se que a classificação em três categorias é feita em função da

dificuldade de escavação e está ligada diretamente a questões econômicas. Os

materiais de 1ª categoria apresentam um custo menor para os serviços de

terraplenagem que os de 2ª categoria, bem como os materiais de 2ª categoria

apresentam um custo menor que os de 3ª categoria. Os preços de remuneração dos

serviços para as três categorias variam aproximadamente na proporção de 1:2:6,

justificando importância econômica desta classificação (RICARDO e CATALANI,

2007).

Analisando a integração entre as disciplinas de projeto terraplenagem e

orçamento, verifica-se a possibilidade de se descartar material de 3ª categoria, com

custo mais elevado, próximo de sua extração obrigatória e, adquirir materiais de 1ª

categoria, e eventualmente 2ª categoria, com um custo muito menor, próximo do

local a ser aplicado reduzindo os custos com frete e com construção de corpo de

aterro.

Devem ser consideradas as restrições ambientais de descarte e empréstimo de

materiais e a disponibilidade dos materiais nas proximidades do aterro a ser

construído, atentando-se para os custos com indenização e royalties.

Ao atingir o nível da plataforma durante a escavação de um corte, caso seja

observado a ocorrência de rocha sã ou em decomposição, o greide deve ser

rebaixado em 0,40 m e este rebaixo deve ser preenchido com material inerte; caso

seja encontrado material com expansão maior que 2% e baixa capacidade de

suporte, este deve ser removido, devendo ser feito um rebaixo de 0,60 m, no

mínimo, e preenchido com material selecionado conforme especificação de projeto.

(DNIT, 2009)

Os materiais excedentes provenientes dos cortes, desde que tenham qualidade

compatível, que seriam destinados a bota-fora, podem ser incorporados aos aterros

na forma de alargamento de plataforma, suavização de taludes ou bermas de

equilíbrio. (DNIT, 2009)

Quando os materiais provenientes das escavações dos cortes forem

insuficientes ou estiverem a uma distância que onere muito o transporte para a

construção do aterro, torna-se necessário a importação de material para suprir esta

carência. Os empréstimos devem ser realizados preferencialmente através de

alargamento dos cortes ou em locais próximos a construção do aterro. Os materiais

importados devem ser de 1ª e/ou 2ª categoria e, materiais de 3ª categoria devem ser

evitados. (DNIT, 2009)

Quando houver ocorrência de materiais rochosos e na insuficiência de materiais

de 1ª e 2ª categoria, é admissível o uso de materiais de 3ª categoria, desde que

especificado em projeto (DNIT, 2009).

O aterro deve proporcionar boa capacidade de suporte e baixa deformação.

Para isto, deve ser construído com material de CBR mais elevado e com baixa

expansibilidade na presença de água. A recomendação é que o solo utilizado para a

construção do corpo do aterro apresente resultado do ensaio de CBR ≥ 2% e

expansão ≤ 4%, enquanto que para a camada final, definida como sendo os 60 cm

finais do corpo de aterro, deve ser construída com material que apresente resultado

de CBR ≥ 6% e expansão ≤ 2% (DNIT, 2009).

Quando o aterro for construído sobre solo mole, de baixa capacidade de suporte

ou quando indicado em projeto, este material deve ser removido e destinado a um

bota-fora e a cava deve ser reaterrada com material que atenda as necessidades de

projeto (DNIT, 2009).

Para a medição da escavação, devem ser considerados os volumes “in natura”

de cada categoria de dificuldade de escavação e a distância de transporte entre o

corte e o local de deposição. Esta distância deve ser do percurso entre o centro de

gravidade do corte e o centro de gravidade do aterro em construção. (DNIT, 2009)

A medição dos aterros deve contemplar o volume compactado para o corpo do

aterro separadamente do volume compactado da camada final do aterro (DNIT,

2009).

Em um projeto de estradas, o cálculo dos volumes de terraplenagem é feito na

planilha de cubação dos materiais. Esta planilha é dividida em colunas onde são

preenchidas as estacas das seções transversais e as áreas respectivas a cada

camada de solo a ser escavada e/ou aterrada. Os volumes geométricos e

geotécnicos são calculados para cada camada de solo entre cada par de seções

transversais. As espessuras de cada camada são obtidas no perfil

geológico/geotécnico proveniente do estudo geotécnico. Com os volumes

calculados, calcula-se o diagrama de massas acumulando os volumes de materiais

escavados e subtraindo os volumes de materiais aterrados.

No documento MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES (páginas 31-37)