TERRAPLANAGEM
Este curso tem por objetivo fornecer ao aluno os elementos básicos de terraplanagem, de forma a lhes permitir organizar e executar tais serviços segundo um critério lógico, procurando ampliar sua visão técnica para futuros aperfeiçoamentos, que terão a obrigação, como engenheiros, de criar.
Não tenho a pretensão de ensinar: limito-me a indicar aos futuros engenheiros a direção em que devem concentrar sua atenção. Livros melhores que este trabalho são citados sempre que deles extraio algum conceito, tabela ou mesmo parágrafos inteiros. Não há intenção de plágio: a intenção é fornecer ao aluno o resumo das aulas de um curso com a duração de trinta horas, e a indicação da bibliografia a ser consultada.
Agradecerei suas sugestões, críticas e correções a erros cometidos enviadas para [email protected]
Sumário dos tópicos de Terraplanagem
T01- Introdução
T02- Seleção dos equipamentos de transporte
T03 - Serviços preliminares: Instalação do canteiro, topografia, desmatamento T04 - Utilização dos equipamentos - tratores e scrapers
T05 - Utilização dos equipamentos de carga
T06 - Preparando para a compactação: espalhamento, homogeneização, secagem e umidificação
T07 - Execução e estabilidade de aterros T08 - Compactação: equipamentos e execução T09- Especificações e controle de compactação
Capítulo 1 -
CONSIDERAÇÕES INICIAIS:
Desde o orçamento até a aprovação final de uma obra ou trecho de obra, o empreiteiro deve concentrar sua atenção em certos fatores que causam lucros ou prejuízos, sob um ponto de vista técnico. Eis alguns dos pontos onde se deve concentrar a atenção:
• Fatores de conversão de volumes: nas medições de terraplanagem, os volumes são considerados, geralmente, no corte ou no aterro. Só raramente são medidos nos veículos de transporte. Para uma mesma massa de material, os volumes variam inversamente com as
densidades. Tomando como referência o estado natural, no corte, durante o transporte o material tem uma densidade aparente menor, e volume maior, fenômeno denominado EMPOLAMENTO. Ao ser
compactado, tem diminuído seu índice de vazios, apresentando densidade aparente maior, e o volume reduz-se.
• Fator de eficiência das máquinas: já estudado anteriormente, em Construção de Estradas I, tem como parâmetros: qualidade, atenção e condições do operador, paradas por motivos diversos (inclusive
recepção de ordens), uso correto de marchas e velocidades, estado da máquina, etc.
• Tempo de ciclo: Seu estudo é dividido em "tempos fixos" e "tempos variáveis". Fixos são os tempos gastos em carregar, manobrar (ou fazer volta) , acelerar e reduzir. Variáveis são os tempos de transportar e voltar vazio, variando com a distância de transporte e velocidade de locomoção.
• Custos: Existem dois tipos de engenheiros, segundo Ciro Nogueira: os que entendem de juros compostos, e os que não entendem de juros compostos. Os primeiros conhecem o custo por m3 , horário e mensal
de cada serviço ou equipamento (trabalhando e parado), os juros que paga ou pagaria por máquina e instalações (custos de capital), o preço final da mão de obra (por hora, semana ou mês, encargos sociais, etc.), custos de manutenção e combustíveis, custos eventuais, etc. Os outros...
• Segurança e Meio ambiente: não é admissível que o engenheiro, apenas em função do lucro, olvide ser humano. A preocupação com a segurança no trabalho, e com a segurança da obra, durante a
execução e após seu término, é obrigatória. O engenheiro é
responsável pela vida e pela integridade de quem está em sua área de trabalho. Também a agressão ao meio ambiente, tem que ser
diminuída ao máximo, por ser questão de sobrevivência da própria espécie humana.
Seqüência: a construção de uma estrada começa pelo planejamento. Seguem-se a programação, o projeto, a implantação (terraplanagem, construção da infra-estrutura), e seguindo-se a ela a pavimentação
(construção da superestrutura) . A seguir, começa a operação, com a conseqüente conservação. Trataremos aqui da implantação da estrada.
TERRAPLANAGEM OU TERRAPLENAGEM ?
No português de Portugal existe apenas o termo terraplanagem. Realmente, terraplenar significa "encher com terra", mas no Brasil as duas expressões são utilizadas com o mesmo significado: È a arte de mudar intencionalmente a configuração de um terreno. É um serviço complexo e especializado, e de execução agradável. Dentre os que a exercem, alguns prosperam
extraordinariamente, enquanto outros tem prejuízos. Embora não haja um fator único que estabeleça tal diferença, o conhecimento e a aplicação dos princípios básicos de terraplanagem é de importância capital .
Em terraplanagem, o ponto primordial não é a natureza do material, mas suas propriedades físicas. O que interessa ao empreiteiro é saber o modo mais fácil e econômico de escavar, mover, carregar, transportar e dispor o material. Ao fiscal, que a qualidade final do serviço atenda as especificações de projeto.
Há registros históricos e pré-históricos desta atividade mas preferimos tomar como ponto inicial da terraplanagem moderna a invenção do trator de
esteiras, em 1904 . Não nos deteremos muito nas máquinas ou em sua evolução, que o aluno já conhece desde que cursou a disciplina Construção de Estradas I .
Recordação : Seções típicas, no que se refere à plataforma projetada: CORTE :
SEÇÃO MISTA
:
plataforma parte abaixo, parte acima do terreno natural.No sentido longitudinal da estrada, o diagrama de Bruckner, estudado na disciplina "Estradas", ajuda a otimizar a distribuição entre cortes e aterros . Exercícios de Fixação:
Os exercícios do tipo (A) são uma preparação para outros maiores. São de pequena dificuldade em relação aos assinalados por (B), que visam preparar aqueles que efetivamente irão trabalhar na construção de estradas.
A1) Calcule a faixa de ocupação, detalhando Xe e Xd, em função de 2L, da cota vermelha H, α c, α a, e da inclinação média ( i ) do terreno, nos três casos típicos. Encontre também fórmulas para determinar a cota dos off-sets em relação à da plataforma. Lembre-se que - na seção mista - pode haver corte ou aterro no eixo...
B1) Transforme a resolução do problema (A1) em um programa de
computador ou uma planilha de cálculo que além do que foi pedido, avalie as áreas de corte e de aterro. Esses valores serão utilizados no cálculo dos volumes de corte e de aterro (cubagem).
O resultado dos dois exercícios encontra-se mais adiante, em outro capítulo...
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975 ?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil Pacheco, Luiz Cesar Duarte - Apostila de Construção de Estradas I
Capítulo 2
SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE EM TERRAPLANAGEM : FATORES QUE INFLUEM
Fatores naturais:
topografia ( mais ou menos acidentada ) ; altitude ; natureza dos solos, presença de lençol freático, regime de chuvas .
Fatores do projeto:
volume a ser movido, distâncias de transporte, rampas, dimensões das plataformas .
Fatores econômicos :
custo unitário ( por m3 movimentado ).
Princípios básicos do critério econômico :
redução ao máximo, do capital empatado; equilíbrio de trabalho para rendimento máximo por unidade mecanizada ; o custo unitário deve ser sempre menor que o custo da maquina ou de algum método de trabalho alternativo
FATORES NATURAIS Natureza do solo :
Granulometria , resistência ao rolamento , capacidade de suporte à ação de cargas , umidade natural , aderência...
Exemplos: baixa capacidade de suporte ou alta resistência ao rolamento pode descartar possibilidade de usar equipamento de pneus , como pá carregadeira sobre pneus, em geral mais econômica, ser substituída por shovel, retro-escavadeira ou draga, de custo horário maior. Motivos: excesso de umidade , solo argiloso com matéria orgânica , turfas, interferência de lençol freático.
A resistência ao rolamento não afeta equipamentos de esteiras. Topografia :
Terrenos acidentados implicam rampas mais fortes. (Declives e aclives maiores). Então surge necessidade de maior potência e problemas de aderência nos aclives, bem como problemas de segurança nos declives. Regime de chuvas : Exemplos citados por Ricardo e Catalani, relativos ao estado de S. Paulo:
Precipitações até 5 mm, em 10 dias por mês acarretam 50 % paralisação. No inverno (estação de seca ) - média de 15 % paralisação .
Na estação chuvosa : em regiões com mais de 3 000 mm/ano é
desaconselhável o uso de equipamento com pneus (exemplo: Serra do Mar). FATORES DE PROJETO
Volume a ser movido, peso, empolamento, compactabilidade
O volume geralmente é contratado medido no corte, em obras rodoviárias. Ao ser escavado, ocorre o empolamento (aumento de volume), e o novo volume é que será transportado. Quando compactado em um aterro, o volume reduz-se novamente, tendo reduz-seu peso específico aparente aumentado. Ao
dimensionar aterros, é necessário conhecer a % de redução volumétrica. Verificar também a capacidade de carga (em peso) do equipamento de transporte . Conforme a densidade do material transportado, não se deve coroar a carga (carregamento máximo) de caminhões ou scrapers (por exemplo), para não reduzir sua vida útil.
CARACTERÍSTICAS APROXIMADAS DE ALGUNS MATERIAIS:
MATERIAL Kg/m(CORTE)3 Empolamento(multiplicar)
Fator de conversão (peso) Kg/m3 (SOLTO) Argila 1720 1,4 0,72 1140 Argila c/ pedregulho, seca 1780 1,4 0,72 1300 Argila c/ pedregulho, molhada 2200 1,4 9,72 1580 Carvão – antracítico 1450 1,35 0,74 1070 Carvão – betuminoso 1280 1,35 0,74 950
Terra comum, seca 1550 1,25 0,8 1250
Terra comum, molhada 2000 1,25 0.8 1600 Pedregulho(1-5 cm), molhado 2000 1,12 0,89 1780 Pedregulho(1-5 cm), seco 1840 1,12 0,89 1640 Hematita 3180 1,18 0,85 2700 Magnetita 3280 1,18 0,85 2780 Calcáreo 2620 1,67 0,6 1570
Areia molhada,
compacta 2100 1,12 0,89 1870
Arenito 2410 1,54 0,65 1570
Escória de fundição 1600 1,23 0,81 1300
Peso, empolamento e fc variam com tamanho das partículas, componentes, conteúdo de umidade, grau de compacidade, etc. Testar.
SE GRANDE VOLUME :
Mais e melhores máquinas - grande investimento inicial, grande lucro bruto. Necessário maior planejamento, controles mais rígidos.
SE PEQUENO VOLUME:
Máquinas menores em menor número, menor investimento inicial, menor faturamento.
Em certas obras, como na construção de barragens, o volume pode ser medido e pago por material compactado. Para pequenos volumes, uma primeira aproximação é feita considerando-se 25 % de redução em relação ao volume de corte . Para um bom orçamento, há que testar, fazendo (por exemplo) aterro experimental.
Custos envolvidos :
Preço dás máquinas, transporte para a obra, instalação da obra, alojamentos (e afins), mão de obra ( direta e indireta ) ; segurança, instalações de pronto socorro, CIPA (controle interno de prevenção de acidentes) , lazer, transporte de pessoal, manutenção, controles da produção e qualidade, serviços sociais , posto de abastecimento com lavagem e lubrificação, etc.
Distância de transporte : dt
tempos e custos de carga , descarga , manobras ( pequenos , quase fixos , quando comparados aos de transporte em distâncias médias e longas ) . CUSTO DE UM SERVIÇO :
C =
Σ
Ch /Σ
QhOnde : Σ Ch é o custo global e Σ Q h a produção global da equipe. A produção de cada máquina é inversamente proporcional ao tempo de ciclo :
Se dt cresce tempo de ciclo cresce Qh diminui C cresce Critério de custo em função da distância de transporte : ( primeira
aproximação, mas não o único critério) DISTÃNCIA (m) EQUIPAMENTO
0 50 100 200 300 400 750 900 + de 900
Trator de esteiras Scraper rebocado por trator de esteiras Motoscraper convencional de 1 eixo Motoscraper grande (twin) Unidades de transporte + unidades de carga
O critério de CUSTOS pela distancia de transporte é o primeiro a ser
considerado, mas não é determinante: outros fatores devem ser analisados. Alguns fatores técnicos (rampa, afundamento, material transportado, etc.) PROÍBEM o uso de alguns dos equipamentos.
A estimativa da produção provável para o cumprimento de prazos, análise da topografia do conjunto da obra , necessidade de serviços* paralelos ,
manutenção, são alguns dos muitos outros parâmetros a serem analisados na escolha quantitativa da equipe .
O estudo e o controle do tempo de ciclo, que deverá ser o mínimo possível, é uma, se não a maior, diferença entre o empreiteiro que tem lucros para o que tem prejuízos ... Os principais instrumentos para isso são: cronômetro, papel, lápis e bom senso. Voltaremos ao assunto mais adiante.
SELEÇÃO DAS UNIDADES DE TRANSPORTE:
PRINCIPAIS TIPOS DE UNIDADES DE TRANSPORTE : CM - caminhões ( caçamba comuns ou fora-de-estrada ) VG F - vagões com descarga pelo fundo (botton-dump) VGL - vagões com descarga lateralVG T - vagões com descarga traseira (rear-dump) e
UNIDADES ESCAVOTRANSPORTADORAS ( SCRAPERS ) CONV 1 scraper convencional
CONV 2 scraper convencional c / rebocador de 2 eixos EL scraper com esteira elevatória
PP push-pull
MT-TR motor traseiro , tração em todas as rodas SR scraper rebocado por trator de esteiras Conforme a natureza do material transportado:
Todos os equipamentos mencionados podem transportar argila, areia, pedregulho miúdo e graúdo. Mas os scrapers EL, PP e os vagões VGF não são indicados para o uso com rocha escarificada ou dinamitada. (desgaste).
Analise e discuta os problemas de carga e descarga de um scraper transportando rocha dinamitada.
Seleçao conforme o afundamento dos pneus e a resistência ao rolamento:
Causas de resistência ao rolamento: atrito interno, atrito roda x piso,
afundamento causa subida permanente.
Para afundamento de pneus na pista de trabalho até 10 cm, ou resistência ao rolamento até 85 kg/ tonelada, qualquer dos equipamentos pode ser usado. Se o afundamento for maior que 25 cm, ou a resistência a rolamento maior que 183 kg/ t , apenas o SR apresenta rendimento. Até esse último limite, recomenda-se PP e MT-TR. Afundamentos entre 10 e 15 cm ou resistências ao rolamento de 85 a 117 kg/t indicam o uso de scrapers convencionais (1 e 2). Caminhões e vagões não devem ser usados quando se observa
RESISTÊNCIAS MÉDIAS AO ROLAMENTO, EM QUILOS POR TONELADA (EQUIP. DE PNEUS)
Estrada dura e compactada, que não cede sob peso
( concreto ou macadame betuminoso)...20 Estrada firme que cede levemnte sob peso
(pavimento com macadame comum) ...30 Estrada de terra, estabilizada, que cede sob peso
(penetração aproximada dos pneus, 2 a 3 cm) ...50 Estrada de terra não estabilizada
(penetração dos pneus, 10 a 15 cm) ... 75 Estrada de terra, solta, barrenta ou arenosa ...100 a 200
Fonte: Introdução à Terraplanagem (Caterpillar do Brasil)
Capacidade de vencer rampas: Caminhões e vagões : até 15 % CM fora-de-estrada até 25 %
Scrapers de dois eixos com pouco peso nas rodas motrizes : até 10 % Scrapers de um eixo : até 15 %
Scrapers TR e PP : aproximadamente até 30 %
RESISTÊNCIA TOTAL AO MOVIMENTO DE UM EQUIPAMENTO A resistência total pode ser decomposta em:
1. resistência ao rolamento; 2. resistência de rampa;
3. resistência de inércia; (pequena e difícil de dimensionar ); 4. resistência do ar – atrito e pressão frontal (desprezível na
terraplanagem ).
A resistência de inércia surge quando o veículo sofre variação na velocidade (freada ou aceleração) . Para reduzi-lo, o modo mais prático é reduzir as causas, suavizando o trajeto dos equipamentos (principalmente veículos de transporte).
Detalhando a resistência de rampa:
R rampa = P cos (α) : simplificamos o cálculo expressando α em porcentagem e fazendo
P. exemplo: se α = ang tg( 15/100) , aclive % = 15/100 = 0,15 R = 10 x P x 0,15
A resistência total ao movimento será expressa por RT = R rolamento + R rampa
(desprezamos os outros fatores, muito pequenos)
É costume calcular separadamente o peso P2 sobre o eixo trator, para facilitar o cálculo da aderência ( semelhante ao atrito ).
Conhecido o coeficiente de aderência A e o peso P2 do trator, calculamos a força de aderência Fa = P2 x A.
Se RT > Fa , as rodas tratoras patinam e o veículo não se move.
Ver mais detalhes adiante, em POTÊNCIA.
Facilidade de Escavação com scrapers em terreno natural: Terrenos muito compactos : use scraper SR ou TR, com pusher. Menos compactos : convencionais. Os "cavalos"(tratores) de pior desempenho quando há pouca aderência são os de dois eixos. Sobre os tratores de rodas puxando scraper:
Como ambos se deslocam sobre rodas, há que considerar o peso do trator e o do scraper, vazio ou carregado. Calcular resistência ao rolamento,
resistência/assistência de rampa, distribuição do peso , aderência. A resistência ao rolamento não afeta os tratores de esteiras ... Resumo:
CONV1- Motoscraper convencional , rebocador (cavalo) de 1 eixo: Para distâncias médias e curtas, terrenos de compacidade média ou baixa, rampas < 15 %, terrenos com bom suporte e pouco afundamento (baixa resistência ao rolamento.
CONV2 - Motoscraper convencional , rebocador (cavalo) de 2 eixos:
Distâncias médias e grandes, terreno compacidade média ou
baixa, rampas até 10 %, terrenos bom suporte e afundamento < 15% (baixa resistência ao rolamento).
EL - Motoscraper com elevatório:
Distâncias curtas e médias, terrenos pouco compactos, solo solto, rampas pequenas (<10 %) , terrenos com bom suporte e pouco afundamento (baixa RR)
MT-Motoscraper (twin) :
Distâncias médias, terrenos compactos, rampas < 30 % (médias e fortes), terrenos de baixa cap. De suporte e alta resistência ao rolamento.
Scraper rebocado SR por trator de esteiras:
Distâncias curtas, terrenos compactos, fortes rampas (> 30 %), terrenos de baixa
capacidade de suporte e alta resistência ao rolamento.
CONSIDERAÇÕES SOBRE CARGA, TRANSPORTE E ESPALHAMENTO: Carregamento mais caro: vagões e caminhões (tempo de carga muito maior que dos scrapers).
Carregamento mais barato: TR e EL quando terreno dispensa uso de pusher, porem menor velocidade acarreta transporte mais caro. Os EL , invertendo o sentido da esteira, tem a descarga mais regular, adiantando o espalhamento. Caminhões e vagões tem transporte com custo menor, porém espalhamento após descarga mais caro ( é preciso usar trator de lâminas e
VAGÃO FORA-DE-ESTRADA
COMPARAÇÕES ALTERNATIVAS
Os fatores que mais influem no desempenho de equipamentos escavotransportadores são: distância de transporte e resistências ao movimento das máquinas. O gráfico a seguir orienta uma seleção baseada nesses fatores.
(gráfico baseado em Ricardo e Catalani: Manual Prático de Escavação)
Algumas vezes as máquinas são usadas em condições diferentes das mais favoráveis segundo esse gráfico. Fatores teoricamente menos importantes podem predominar em condições especiais, conforme análise de produção e custo, não disponibilidade momentânea de um recurso, trabalhos de curta duração, etc.
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975 ?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil Pacheco, Luiz Cesar Duarte - Apostila de Construção de Estradas I
Capítulo 3
Veja a continuação do assunto em POTÊNCIA
POTÊNCIA:
NECESSÁRIA, DISPONÍVEL e USÁVEL:Potência é energia em ação, trabalho realizado por uma força em um
determinado temo. DISPONÍVEL é a da máquina. USÁVEL é a limitada pelas condições de trabalho.
A POTÊNCIA NECESSÁRIA é determinada pela resistência ao
rolamento(devida à fricção interna, flexibilidade, desenho e pressão dos pneus, penetração na superfície do solo) e de rampa. A potência disponível é informada pelos fabricantes, pela força na barra de tração (tratores de
esteiras) ou pelo esforço trator nas rodas motrizes(trator de rodas) e varia com a marcha e a velocidade. Mas tal informação é válida para condições ideais.
A POTÊNCIA USÁVEL é um valor menor, limitado pela ADERÊNCIA das esteiras ou pneus com o solo, e pela ALTITUDE, que reduz a potência dos motores de aspiração natural.
ADERÊNCIA( ~ atrito) é função do peso atuante no conjunto propulsor, e de um coeficiente de aderência ( ~ coeficiente de atrito) devido ao tipo de terreno. Tomando como exemplo o conjunto trator + scraper :
Trator de esteira rebocando scraper de dois eixos: considerar o peso total do trator.
Trator de pneus, dois eixos, rebocando scraper de um eixo: considerar 40% do peso do conjunto trator + scraper , tanto carregado quanto descarregado. Trator de pneus, um eixo, rebocando scraper de um eixo: considerar 60 % do conjunto trator + scraper, nas duas condições de carga.
COEFICIENTES DE ADERÊNCIA PARA TRATORES
MATERIAIS PNEUS ESTEIRAS
Concreto 0,90 0,45
Terreno argiloso seco 0,55 0,90
Terreno argiloso molhado 0,45 0,70 Argila(estrada mal conservada) 0,40 0,70
Areia solta seca 0,20 0,30
Material de praça de pedreira 0,65 0,55 Estrada encascalhada (não compactada) 0,35 0,50
Terra firme 0,55 0,90 Terra solta 0,45 0,60 EFEITOS DA ALTITUDE : ALTITUDE (metros) 0 a 750 750 a 1500 1500 a 2250 2250 a 3000 3000 a 3750 3750 a 4500 TIPO DE EQUIPAMENTO (CAT) EFICIÊNCIA EM %
769 100 100 92 85 79 73 666, 657 100 100 95 87 81 75 660, 651, 650, 641 100 100 93 86 79 73 631, 630 100 100 98 90 84 76 619 PS 100 92 85 78 72 66 D9G 100 100 100 100 93 86 D8H P.S. 100 100 100 97 90 83 D8H D.D. 100 100 100 92 85 79 D7E D.D. & P.S. 100 100 94 86 80 74
Para motores de aspiração natural, deve-se deduzir 1% da potência especificada para cada 100 m a partir de 1000 m de altitude. Esta tabela é incompleta,
tratando-se apenas de um exemplo. Cada fabricante fornece tratando-seus próprios manuais de utilização
Os índices de eficiência em função da altitude devem corrigir a Eficiência previamente calculada, como já estudado. Lembre-se que a força tratora NECESSÁRIA continua a mesma em qualquer altitude. É a força tratora DISPONÍVEL que diminui com o aumento da altitude.
Em resumo:
Potência necessária = resistência ao rolamento + resistência de rampa Potência disponível : consultar manual da máquina combinando força tratora e velocidade. Então combinar potência necessária com disponível, para escolher a marcha mais alta possível. Potência usável: função da
aderência do terreno. . Se altitude elevada, fazer quadro de perda de potência, corrigindo a marcha a ser usada.
Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975 ?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil Pacheco, Luiz Cesar Duarte - Apostila de Construção de Estradas I
Capítulo 4
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EXECUÇÃO DA TERRAPLANAGEM - SERVIÇOS PRELIMINARES
"Há sempre um equipamento que se adapta melhor às condições vigentes, e executa a tarefa de forma mais simples e econômica." 1 A esta citação do
livro texto, acrescento:
Qualquer tarefa pode ser feita de modo ainda mais simples e econômico. A função do engenheiro na produção de uma terraplanagem é engenhar, descobrir esse modo. Estudamos aqui soluções e sugestões consagradas pela prática, mas que sempre poderão ser melhoradas.
SERVIÇOS PRELIMINARES
1. Instalação do canteiro de obras:
Regra geral: localizar perto do centro de gravidade (área em planta) dos serviços. As construções devem ser econômicas e reaproveitáveis após a desmontagem do acampamento. Parâmetros que podem alterar a regra geral: dimensão da obra, proximidade de centro urbano, tempo de execução da obra, facilidades locais de energia elétrica e água potável, etc. Um
canteiro deverá conter:
ESCRITÓRIO: prestando os seguintes serviços gerais: apropriação (coleta de dados, classificação, ordenação e cálculo de despesas por categorias); comunicação entre o canteiro de serviço e a gerência; comunicação entre o canteiro e terceiros; ponto; pagamento de pessoal; organização, distribuição e pagamento de contas e sua contabilização em livro próprio; escrituração do livro "caixa" da obra; arquivamento de
correspondência, fichário de máquinas , material de consumo, etc.
ALMOXARIFADO: responsável pela compra e distribuição de materiais, que se classificam em : materiais de consumo (combustíveis, óleos, graxas, alimentos, peças sobressalentes, etc.) , materiais de aplicação (cimento, cal, pedra, areia, etc.) e materiais permanentes (máquinas, móveis, grandes ferramentas, etc.).
OFICINAS DE MANUTENÇÃO: para reparos ligeiros, pinturas, manutenção preventiva(revisão quinzenal de peças de alto desgaste, revisão de motores segundo especificações dos fabricantes). Como indicação, deve ter 36 m2 por
máquina em serviço. Fazem também o controle de utilização das máquinas, anotando horas trabalhadas, paradas para reparos e por chuva, para análises que podem ser anuais, mensais ou até diárias.
ARRANCHAMENTO: alojamentos, refeitórios. Evitar alojar pessoal nos centros urbanos próximos, causa de perda de tempo, problemas com
comportamento e desempenho no trabalho. Pessoal bem alimentado trabalha com mais prazer, e melhor.
TRANSPORTES: podem ser feitos em caminhões cobertos, com bancos, respeitada a legislação vigente, com todas as regras de segurança
respeitadas e sempre gratuito; o transporte de pessoal graduado
normalmente é feito em veículos menores, como utilitários ou automóveis. Ao menos um veículo sempre deverá estar disponível, para urgências, inclusive hospitalares.
COMUNICAÇÕES:
Em obras de grande porte, comunicações internas podem utilizar sistema de telefonia com PBX, walk-talkies, e até celulares. Comunicações externas , tradicionalmente feitas em horários preestabelecidos por transmissor –
receptor, serão brevemente substituídas por fax ou pela Internet (ou coisa melhor).
GUARITAS: um acampamento é um quartel e não a casa da Mãe Joana. Há que definir quem pode entrar e quando...
RECREAÇÃO: cinema, biblioteca, jogos de salão, futebol, basquete, etc. Quando o porte da obra é muito grande, como no caso da construção de hidrelétricas, clube com piscina e salão de festas não chega a ser exagero. 2. Mobilização ou Transporte dos equipamentos:
Raramente decorrem mais de trinta dias entre o resultado de uma
concorrência e o início das obras. No caso de grandes distâncias, o custo de mobilização pode ser elevado e não pode ser omitido no orçamento da obra. O trajeto (rota) deve ser o menor possível.
Máquinas de esteira são transportadas sobre carretas, as de pneus necessitam autorização dos órgãos rodoviários para trafegar nas estradas, ainda assim com sinalização apropriada.
Um critério para a organização de comboios, é grupar equipamentos que podem se deslocar a velocidades iguais. Por exemplo: carretas transportando tratores e motoscrapers deslocam-se a velocidades em torno de 60 km/h. Já os tratores sobre pneus, 35 km/h. Motoniveladoras tem velocidade variável, em torno de 45 km/h. Pás carregadeiras, por terem sistema de direção traseiro, devem ser transportadas.
Com a seleção dos equipamentos que serão deslocados fica parcialmente definido o efetivo humano, já que, em muitas firmas, alguns operadores são "casados" com suas máquinas. As equipes são complementadas pelos chefes de campo, mecânicos etc.
Grandes escavadeiras podem superar 120 toneladas de peso, tendo de ser desmontadas para o transporte em carretas, bem como instalações de britagem, usinas de asfalto, etc. As equipes de construção de acampamentos geralmente viajam na retaguarda dos comboios, porque é difícil instalar o arranchamento antes da chegada das máquinas , que são revisadas tão logo sejam descarregadas.
O responsável por um comboio, geralmente engenheiro, define velocidade entre pontos do trajeto, pontos de parada, e tudo o que não pode ser
previsto.
3. Construção de estradas de serviço e obras de arte provisórias: Em geral, no caso de obra rodoviária, obras de baixo custo, com
plataformas de 4 a 5 metros. Procurar suavizar rampas de inclinação muito forte. Pequenos aterros, drenados, nas baixadas e onde houver solos de má qualidade. Bueiros para evitar inundações. Nas grandes obras, estradas de serviço podem necessitar plataformas maiores, com boa conservação e suporte, para que o equipamento de transporte sempre possa trafegar na velocidade máxima de segurança.
4. Consolidação do terreno de fundação dos aterros:
Executados sempre que, devido à baixa capacidade de suporte do sub-leito possa ocorrer recalque exagerado ou escorregamento lateral. No caso de estradas de serviço, não tem o requinte que será visto em "construção de aterros", mas devem ter boa capacidade de suporte e drenagem suficiente. 5. Locação topográfica:
O órgão rodoviário (DNER, DER/xx, RFFSA ) fornece o eixo da estrada locado e piqueteado a cada 20 m, incluindo a marcação dos PC(pontos de curva), PT(ponto de tangência) e PI (ponto onde o prolongamento das retas se interceptam), devendo o empreiteiro acompanhar a execução desse trabalho a fim de esclarecer dúvidas. A partir do eixo locado, cabe ao
empreiteiro a marcação dos pontos de off-set, garantindo sua conservação, pois as estacas do eixo vão desaparecer durante a terraplanagem.
A marcação correta dos pontos de off-set é importante porque a correção de erros é muito onerosa. O erro máximo admissível na altura do off-set de corte é 10 cm. Superfícies côncavas ou convexas nos taludes de corte, ou nos de aterro, não são permitidas, nem são pagas modificações nos volumes previstos no projeto.
Para a marcação dos off-sets são necessários:
Nota de serviço, com indicação da cota vermelha H (altura de corte ou aterro, no eixo); largura da plataforma; angulo de talude de corte (aC) e
angulo de talude de aterro(aa) .
A inclinação transversal do terreno ( i ) é determinada no local, quando irregularidades do terreno não o impedem. (Nesse último caso, os off-sets são determinados por nivelamento geométrico e por tentativas). Veja também : " controle de ângulo de talude", pag. 27
Locação topográfica para o corte em caixão:
Para o controle topográfico da execução dos cortes, as cotas dos off-sets são:
He = (Xe – L) tg a e Hd = ( Xd – L ) tg a Locação topográfica dos aterros:
X’e = ( H + L tg a ) / ( tg a + tg i ) X’e = ( H + L tg a ) / ( tg a - tg i )
Clique aqui para o download de uma planilha de cálculo (didática) para a locação dos off-sets, com o cálculo das distâncias ao eixo e cotas, que também avalia as áreas das seções de corte e aterro, para o cálculo dos volumes (cubagem). 3. Limpeza da faixa de ocupação , desmatamento e destocamento Fatores que influem nas operações de limpeza:
1. Porte e tamanho das árvores:
Para efeito de desmatamento, a vegetação pode ser classificada em: campo: vegetação rasteira
capoeira: arbustos e pequenas árvores (tronco diâmetro de 10 a 20 cm) mata: muitas árvores, e grandes (diâmetro do tronco > 20 cm)
2. Uso final da terra:
Estradas, barragens, reflorestamento, uso agrícola – exigências são diferentes em cada tipo de obra.
3. Condições do solo:
Espessura da camada de terra vegetal, matéria orgânica, umidade, presença de matacões e blocos de rocha , influem na escolha dos equipamentos a serem usados.
4. Topografia: grandes rampas, valetas, áreas pantanosas e de baixo suporte, formações rochosas – alteram a operação de alguns equipamentos. 5. Especificações da obra : tamanho da obra, prazo, disposição de entulho, exigências de conservação ambiental e dos solos
Equipamentos usados na limpeza: a) TRATORES DE ESTEIRA (Bull-dozer)
Cortando, limpando, empurrando, acertando e alisando superfícies para
melhorar o tráfego.
No desmatamento, utilizar tratores da maior potência possível.
O entulho é removido para fora da faixa de ocupação, e, em geral, queimado, para reduzir o volume de material a ser transportado para bota-foras.
Derrubada:
IMPLEMENTOS PARA LIMPEZA
Ancinho (brushrake)
Fonte da figura: Métodos de desbravamento - Komatsu Brasil Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975
Silveira, Araken – Terraplenagem – Universudade de S. Carlos , 1971 ?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil
Capítulo 5
UTILIZAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS NA EXECUÇÃO DE TERRAPLANAGEM
BULL-DOZER (Trator de esteira com lâmina):
É o "bom-bril" da terraplanagem, com mil e uma utilidades. Sem exagero, podemos considerar a invenção do trator de esteiras (1904) como o marco de início da terraplanagem moderna. É a máquina mais usada, e praticamente obrigatória em qualquer trabalho de movimentação de terra. Tracionando ou empurrando, o bull- dozer tem enorme utilização em obras de grande, médio ou pequeno porte.
Posições básicas da Lâmina: quanto à inclinação horizontal:
posição reta angle-dozer
plana (horizontal) tilt-dozer Principais atividades do bull-dozer:
Preparo de cortes e aterros, praças de manobra para motoscrapers no corte e no aterro, atenuar rampas para uso do equipamento de pneus,
espalhamento de terra em ponta de aterro, escarificação em materiais de 1ª categoria que sejam muito compactos, escarificação em materiais de 2ª categoria (com escarificadores reforçados). Pusher (mais indicados os tratores com servo-transmissão tipo "power-shift").
Primeiro espalhamento nos aterros. Desmatamento. Empurrar e puxar. Movimentar materiais em pequenas distâncias.
Se a inclinação do terreno for muito forte, é preciso começar cortes com o
"embocamento"
(geralmente lâmina na posição plana e reta)
Operações com a lâmina em "angle-dozer":exemplo: corte em meia encosta
em terreno pouco inclinado
taludamento
Execução de valetas, com lâmina em tilt-dozer, na falta de retro-escavadeira
Unidades escavo-transportadoras:
SCRAPERS E MOTOSCRAPERS
Uso em distâncias médias e longas, com alta produtividade. Principais elementos de um scraper ou motoscraper:Já vimos anteriormente que os cavalos ou tratores podem ser de esteiras ou rodas, e os de rodas podem ter um ou dois eixos. Os motoscrapers podem ter motores apenas no cavalo ou serem "push-pull", com tração em todas as rodas.
Principais elementos da caçamba:
Existem também equipamentos de pequeno porte, apelidados "caixotes", com os mesmos princípios de trabalho, cuja descarga é executada por um grande giro da caçamba, não existindo o ejetor. Um exemplo destes são os scrapers Madal, com capacidade da caçamba na ordem de 3 a 4 m3. Em geral são agrupados (dois) e rebocados por um trator agrícola, onde ficam os controles.
Posições dos principais elementos de um motoscraper, nas seguintes situações:
Transporte :
caçamba elevada, ejetor recuado, avental abaixado
Carregamento:
(ejetor recuado, avental elevado, caçamba abaixada) Descarga:
ejetor em movimento para a frente, caçamba elevada, avental elevado Carregamento com pusher : (do inglês pusher: que empurra)
Carregamento em push-pull duplo (geralmente o peão o chama push-pull
triplo):
Técnicas de carregamento:
. Usar pusher sempre que scrapers tenham mais de 10 m3. Equipamento
com potência adequada, no auxílio do carregamento, paga-se por si mesmo; . evitar congestionamento no corte. Área ampla. É preferível excesso de pusher que atrasos;
. escavar no sentido do transporte, rampas inclinadas nesse sentido (descendo) ;
. começar corte sem o pusher, até patinar. (reduz até 40% do tempo de carga);
. cortar em faixas alternadas;
. não usar velocidades elevadas no transporte: segurança;
. sempre que possível, atacar dois aterros (e/ou cortes) ao mesmo tempo, para evitar retornos e manobras; ver "combinação de ciclos" mais adiante, em "transporte";
. aproveitar ociosidade do pusher, escarificando (principalmente com material argiloso) ou fazendo a manutenção do piso da área de
carregamento;
. coroar (encher até o limite máximo) o motoscraper não significa aumentar a produtividade, pelo tempo que gasta (principalmente se outro motoscraper já estiver à espera do pusher);
. espessura de corte: por experimentação, verificar com qual o tempo de carregamento é mais breve;
. em terrenos muito compactos, deixar o motoscraper no neutro, e a força para o pusher.
. ao final da carga, elevar lentamente a caçamba, para evitar degraus; . conferir o tempo ótimo de carregamento em toda mudança de condição do trabalho.
Transporte:
é o mais importante, pois os tempos gastos no transporte são os maiores do ciclo.
. As pistas devem ter largura suficiente (três vezes a largura da maior máquina) e serem bem conservadas (com motoniveladoras, e tratores,
quando necessário) , sem irregularidades e bem drenadas (fazer caimento de 1 a 2%). Senão, perde-se na velocidade, e o choques e impactos reduzem a vida útil das maquinas, pneus, etc., além de aumentar o desgaste dos
operadores, que passam a produzir menos. As pistas devem também ter boa capacidade de suporte e pequeno afundamento.
. Se a poeira começar a incomodar, "apagá-la" com caminhões pipa; além de segurança, é item de conservação do equipamento e evita perda de produção; água com cloreto de cálcio também ajuda, por reter a umidade natural;
. Evitar curvas fechadas e/ou de baixa visibilidade: provocam redução de velocidade e acidentes. Não sendo possível, alocar sinalizadores.
. Treinar operadores para utilizarem marcha mais elevada possível, dentro da segurança (maior velocidade) , e acionar o retardador nos longos
declives.
. Respeitar acima de tudo a segurança. .Projetar com cuidado as pistas e os ciclos, se possível combinando ciclos individuais para eliminar manobras e balões.
COMBINAÇÃO DE CICLOS:
Ciclos individuais : (Exemplo simples)
Um exemplo de como o "olho do engenheiro " engorda os lucros em terraplanagem:
Ao notar que operadores paravam motoscrapers para satisfazer necessidades urgentes, no mato, na construção de uma grande usina
hidrelétrica, o engenheiro instalou posto de serviço com café, água, banheiro, e um operador de reserva, em local e altura apropriados. Quando necessário, o operador parava e era substituído pelo reserva, com desprezível perda de tempo. O aumento de eficiência dos operadores e a redução do tempo de ciclo gerou significativo lucro para a empreiteira.
Descarga:
. Não se admite qualquer atraso na descarga efetuada por motoscrapers. . Na execução de um aterro, é obrigatório que as unidades de
espalhamento, além espalhar o material na espessura de projeto,
mantenham a área de descarga em condições exemplares de nivelamento e drenagem.
. A área de manobras deve ser ampla para que não haja perda de tempo para o início do retorno.
. Deve ser providenciado número suficiente de praças de trabalho de forma que sempre haja onde descarregar, e encarregados de aterro indicam por sinais aos operadores, os locais onde deve ser feita a descarga.
. Mesmo no caso de "bota-fora", tratores devem manter todo o trajeto das unidades de transporte em perfeitas condições.
ESCAVAÇÃO COM TRANSPORTE À LONGAS DISTÂNCIAS: É o assunto da próxima aula
-Quando a distância de transporte é grande, utilizam-se unidades escavocarregadeiras independentes das unidades de transporte.
As principais unidades escavocarregadeiras são as escavadeiras com caçamba shovel, escavadeiras com caçamba de arrasto (drag-line), escavadeiras com caçamba de mandíbula (clam-shell), retroescavadeiras (shovel), carregadeiras de esteiras, carregadeiras de pneus, carregadeiras contínuas com esteira transportadora para o carregamento.
As principais unidades de transporte são os caminhões fora de estrada, caminhões basculantes, vagões rebocados por cavalos de caminhões "fora de estrada" .
Como o equipamento já foi estudado em "Construção de Estradas I", iremos concentrar a atenção no planejamento do trabalho e soluções que visem a otimização da produção.
Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de
Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975
Silveira, Araken – Terraplenagem – Universudade de S. Carlos , 1971 ?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil
?? – Mobilização, o primeiro passo – Revista Engenheiro Moderno, janeiro 1969- pp. 27-33
Capítulo 6
PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE ESCAVAÇÃO E CARGA:
ESCAVAÇÃO COM TRANSPORTE À LONGAS DISTÂNCIAS: Quando a distância de transporte é grande, utilizam-se unidades escavocarregadeiras independentes das unidades de transporte. Asprincipais unidades escavocarregadeiras são as escavadeiras com caçamba shovel, escavadeiras com caçamba de arrasto (drag-line), escavadeiras com caçamba de mandíbula (clam-shell), retroescavadeiras (shovel),
carregadeiras de esteiras, carregadeiras de pneus, carregadeiras contínuas com esteira transportadora para o carregamento. As principais unidades de transporte são os vagões rebocados por cavalos de caminhões "fora de estrada", caminhões fora de estrada, caminhões basculantes.
Lembre-se que o primeiro dimensionamento para os equipamentos usados em uma terraplanagem é feito para o TRANSPORTE. Apenas depois de definida a frota de transporte, e em função dela, definem-se os tipos e quantidades dos equipamentos de carga, espalhamento, etc.
Mas toda regra tem exceção. Alguns materiais a serem transportados, ou as
condições de carga podem exigir equipamentos específicos de carga, que excluem o uso de alguns equipamentos de transporte. Por exemplo, um
terreno mole alagado poderia exigir carga com escavadeiras de arrasto, que poderia sugerir transporte por caminhões, ainda que a distância de transporte indicasse uso de scrapers. Drenar o terreno antes do corte e usar scrapers ou usar dragas e caminhões ? A dimensão da obra, a topografia ou o perfil geológico do terreno permite a adoção sucessiva das duas opções ? Ou devo procurar outra alternativa ? Embora rocha dinamitada possa ser
transportada por scrapers (carregados por shovel ou carregadeiras), o desgaste pode ser excessivo, e haver problemas na descarga. A
administração desse tipo de conflitos, é uma das funções do engenheiro, que deverá estar atento para os aspectos técnicos e econômicos (sem falar nos
parâmetros ambientais, sociais e até mesmo políticos, conforme o impacto marginal da obra).
Como o equipamento já foi estudado em "Construção de Estradas I", iremos fazer uma recordação superficial, mas concentrar a atenção no
planejamento do trabalho e soluções que visem a otimização da produção.
ESCAVAÇÃO E CARGA:
Utilizadas para corte acima do nível da máquina. Se o terreno tem baixa capacidade de suporte, apoiá-la sobre estivas (plataformas de madeira). Trabalham qualquer tipo de material, exceto rocha , aceitando até rocha fragmentada, mas tem grande produção com material de primeira categoria. A caçamba deve ser cheia com um movimento único, sem aprofundar demais.
Quando a altura de corte ultrapassa o alcance do shovel, trabalha-se em terraços, com alturas de ataque de no mínimo, 1,50 m por degrau. Os
terraços devem ser abertos de cima para baixo, com distâncias entre frentes de ataque de, no mínimo, 100 m. Ao se atingir o greide, na plataforma mais inferior, deve-se forçar o trajeto das unidades de transporte por ele,
diferentes devem ser independentes, com as unidades de transporte nunca servindo a mais de uma carregadeira.
As mais rápidas tem comando hidráulico, concorrendo com as carregadeiras de esteira e pneus. Devem ser dimensionadas de modo a atender, no limite mínimo, a duas unidades de transporte, de forma que quando uma acabe de ser carregada, outra tenha acabado de se posicionar.
Nunca deve escavar enquanto gira. Deve-se procurar trabalhar em cortes largos, de preferência com duas saídas para os basculantes.
Bulldozers podem auxiliar , principalmente no caso de cortes altas ("fazendo terra").
Nenhuma escavadeira deve se movimentar durante a carga. 2. Escavadeiras de arrasto , ou dragas (drag-line):
Usada em terrenos abaixo do nível da máquina, principalmente de pouca consistência. Podem levantar a carga enquanto giram.
Usos :
Remoção de solos moles, que impeçam o tráfego até de tratores de esteiras. É comum a necessidade de estivas. Para a chegada das unidades de
transporte pode ser necessário construir estradas de serviço com solos de melhor qualidade, com espessuras a partir de 1,00 m.;
Abertura de grandes valas sem escoramento;
Abertura de canais de drenagem, corta-rios, limpeza de cursos d’água, etc. No último caso, usar caçambas com aberturas que permitam o escoamento da água. (carga da caçamba pode perder 70%, i.é. pegar apenas 30% do
volume). Esteiras em posição perpendicular ao movimento de arrasto, contrapesos na traseira da máquina, para prevenir desequilíbrio.
3. Escavadeiras de mandíbulas (clam-shell)
Mesma utilização das dragas, alcance mais reduzido, profundidades maiores. Podem levantar a carga enquanto giram.
Como as dragas e as escavadeiras de mandíbula, são usadas para escavação abaixo do nível da máquina. Não tem o alcance da draga nem escavam na vertical , como as clam-shell, mas são eficientes na abertura de valas de largura reduzida (que devem ser posteriormente escoradas). Usadas na abertura de canais, remoção de solos ruins, etc.
Carga mais eficiente se em nível superior ao do equipamento de transporte. As de acionamento hidráulico permitem mais precisão de trabalho.
(foto capturada no site de geotecnia da UFSC) 5. Carregadeiras (de esteira ou de pneus):
Muito versáteis, usadas principalmente quando as distâncias de transporte forem longas. Caçambas de grande capacidade, altura ótima de corte não afeta tanto quando no caso das escavadeiras shovel.
Vantagem de poder deslocar-se até as unidades de
transporte. Isto reduz tempo de espera e
posicionamento, aumentando a produção.As de pneus só podem ser usadas em terreno firme, e na carga de materiais de fácil
desagregação.
Carregamentos não convencionais:
6. Escavadeiras Rotativas:(Usina Hidrelétrica de Marimbondo-1972)
Usadas na escavação de materiais de primeira categoria, quando há
necessidade de altíssimos índices de produção, com volumes da ordem de milhões de m3 .
Escavam bancadas com nível e largura constantes, com caçambas fixas em uma roda giratória que descarrega o material escavado em uma esteira elevatória que faz a carga contínua nas unidades de transporte. A
possibilidade de alterar a umidade do material enquanto na esteira , e a de alternar os pontos de saída da esteira – "by-pass" - (que reduz à quase zero
o tempo entre o fim da carga de uma unidade de transporte e o inicio da carga de outra) , tornam a velocidade de carregamento praticamente insuperável.
Exigem terrenos com topografia favorável, possibilidade de cortes
longitudinais longos, conservação perfeita das bancadas e da área de corte, e geralmente sua alta produção pede equipamentos de transporte de grande capacidade.
Devido ao alto preço, exigem que a obra tenha prazos de execução
superiores a 10000 h, ou cinco anos, para completa amortização da compra. Alto desgaste nas caçambas exigem 8h de manutenção para 30 h de
trabalho, o que obriga a se ter pelo menos três, duas trabalhando e uma em manutenção preventiva.
7. Trator e bica, ou carregadeira e bica:
É um modo de carregamento de emergência, não convencional, mas que já foi muito utilizado. É construída uma plataforma (geralmente de madeira), com alçapão , em plena caixa de empréstimo. Os basculantes colocam-se sob o alçapão, e a carga é feita geralmente por um bulldozer. (o dozer não anda sobre a armação de madeira).
Variante dos escavotransportadores(scrapers) com esteira elevatória, mas com produção contínua e conseqüente produção maior que a dos scrapers. Também podem ser encarados - do ponto de vista operacional - como um equipamento de carga da família das escavadeiras rotativas.
Pode ser rebocado por trator de esteiras (de cuja potência depende a produção) ou ter autopropulsão. Uso limitado por exigir sempre topografia favorável, com terrenos planos ou pouco inclinados, como as escavadeiras rotativas.
Referencias bibliográficas:
Pacheco, Luiz Cezar Duarte, Apostila de Construção de Estradas - cd-rom Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de
Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975
volta ao topo ESCARIFICAÇÃO :
Escarificador (ripper)
A escarificação é recordada aqui, por ser uma operação de preparo de carga. Os escarificadores já foram estudados anteriormente. São acoplados na traseira de tratores e (menores) à frente da lamina de motoniveladoras. Dentes de muitos tipos e tamanhos, curtas para material duro, longas para material solto mas abrasivo.
Usados na escavação de materiais de segunda categoria, em rochas brandas, abrandando materiais de primeira categoria, etc.
São mais eficientes nos materiais muito consistentes que nos materiais brandos. Os de comando hidráulico são mais precisos porém sofrem maior desgaste.
Técnicas de operação:
escarificar sempre em primeira marcha, e baixa velocidade ; se possível, morro abaixo;
se o material apresentar camadas inclinadas, na direção da inclinação; quando usado na carga por scraper, na direção de carga;
escarificar em profundidade uniforme;
colocar os porta dentes simétricos em relação ao centro da barra de ripper. OUTROS EQUIPAMENTOS:
Valetadeiras, máquinas para fazer meio-fio, guindastes móveis, grandes equipamentos para perfuração de túneis, carretas para transporte de máquinas, tratores, ônibus, veículos leves para transporte de pessoas, aviões de carga , carroças de tração animal , carrinhos de mão, ferramentas manuais, não serão aqui estudadas, por economia de espaço. Nem elefantes ou carneiros, ainda que estes últimos tenham tido, no passado, grande
aplicação em compactação. Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de
Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975
Capítulo 7
EXECUÇÃO DE ATERROS
O trabalho começa com o desmatamento, quando necessário, e a marcação dos off-sets de aterro, como já visto. As estacas são colocadas à 5 m das cruzetas de marcação, que indicam alturas da plataforma em relação ao pé do aterro.
No caso de aterros de grande altura, as cruzetas devem ser escalonadas, até atingir a cota do greide da plataforma. O eixo é remarcado pela equipe de topografia varias vezes, e o controle das rampas pode ser feito por gabaritos de madeira, como no caso de corte. É bom conferir sempre, com a equipe de topografia, pois a correção de erros na inclinação dos taludes é sempre onerosa.
Conferindo o ângulo do talude de aterro e acertando o talude com
uma motoniveladora . Onde a motoniveladora não alcança, o acerto é
feito manualmente. ESTABILIDADE DOS ATERROS – CONSOLIDAÇÃO DAS FUNDAÇÕES Fundação e compactação: Ainda que a compactação de um aterro seja excelente, se o mesmo for construído sobre um subleito fraco, poderá apresentar recalques excessivos ou rupturas.
Principais tipos de ocorrências indesejáveis: a) Recalque por adensamento:
Resultante das pressões devidas ao peso próprio e das cargas móveis
trafegando sobre o aterro, o adensamento é conseqüência do escoamento de água, expulsa dos vazios do solo, quando estes diminuem.
SEMPRE EXISTIRÁ ADENSAMENTO E RECALQUE, mas este deverá ser previsto e mantido sob controle.
b) Ruptura por afundamento :
Quando uma camada subjacente ao aterro for de capacidade de suporte muito baixa e de grande espessura, pode afundar por igual, expulsando lateralmente o material ruim, e formando bulbos.
Quando uma camada mole, de baixa resistência ao cisalhamento, sobre outra mais dura, tem seu teor de umidade aumentado e tornando ainda mais baixa tal resistência. Da Mecânica dos Solos, sabe-se que no limite de liquidez, por exemplo, ela é baixíssima, da ordem de 25 g/cm2. Quando esse
tipo de acidente acontece, a forma do escorregamento quase sempre é lenticular (tem forma semelhante à de uma lente).
SOLUÇÕES:
Quando o sub-leito é fraco, como por exemplo um brejo, podemos tentar estabiliza-lo ou removê-lo, com substituição do solo por outro mais adequado. Sempre adotamos a solução mais econômica.
REMOÇÃO DO SOLO RUIM E SUBSTITUIÇÃO POR MELHOR:
Geralmente a remoção é feita por dragas, com imediata substituição por material arenoso. Uma boa técnica é a operação por faixas alternadas, com esgotamento da água que se acumula no fundo através de bombas de sucção ou se a topografia permitir, por valas de escoamento. Após o esgotamento da água, o lodo remanescente tem de ser retirado, e
imediatamente aterrado com material arenoso (para permitir fluxo de água, e evitar capilaridade). Nas primeiras camadas não se toma muito cuidado com o grau de compactação, no caso de brejos, pois a velocidade é
imprescindível. O material ruim é disposto em "bota-fora". No caso de "minas d’água" de grande vazão, podem ser colocadas manilhas verticais com constante bombeamento enquanto se procede ao aterro provisório. Após ser atingida uma altura suficiente, é fechada e compactada rapidamente (em caso de barragens, pode até ser colocado um tampão em concreto). DESLOCAMENTO DO MATERIAL INSTÁVEL:
Um procedimento utiliza o próprio peso do aterro para deslocar o material original, quando este é muito mole. O aterro é feito aos poucos, em setores, e
o material mole vai sendo expulso à medida que a altura do aterro cresce. Será viável se a camada ruim não for muito alta, e houver um horizonte de material firme subjacente, mas não é possível um bom controle da
homogeneidade das camadas(bolsões de material mole podem prejudicar a estabilidade). Entretanto é o mais usado em obras provisórias, como na construção de ensecadeiras que devam durar um tempo fixo, apenas
enquanto as obras principais de uma barragem são executadas. A execução em "ponta de aterro", esquematizada em seguida, é uma das opções desta técnica.
EMPREGO DE EXPLOSIVOS:
Quando a camada mole (vista no caso anterior ) resiste ao deslocamento pelo peso próprio do aterro, e for profunda, pode ser cogitado o uso de
explosivos. Ao início, executa-se uma série de explosões superficiais visando segregação entre fases sólida e líquida, e remoção do entrelaçado de raízes. Depois se aterra com espessura maior que a de projeto, e executa-se a primeira linha de furos (principal) para a colocação das cargas, espaçada de 3 m., e em profundidade capaz de atingir a metade da camada mole.
Também com espaçamento de 3 m. em relação à primeira linha, executar a segunda linha de furos, e quantas mais forem necessárias em função da largura da plataforma. O fogo é dado na primeira linha, em seguida na segunda, etc. Dentre os explosivos, um dos mais usados é a gelatina, resistente à água, no consumo de 150 a 200 g por m3 de material a ser
DRENOS VERTICAIS DE AREIA, COM COLCHÃO DE AREIA, para acelerar o adensamento :
Como o adensamento é um fenômeno lento, pode ser acelerado para encaixar-se ao tempo da construção, fazendo-se furos (sonda rotativa ou cravação de tubos drenantes), com o conteúdo lavado por jatos d’água e preenchido com areia. Uma camada de areia (colchão) é lançada sobre o topo dos drenos, para que a água drenada possa sair, quando pressionada pelo aterro em execução. O dimensionamento dos drenos é função dos coeficientes de percolação da água, estudados em Mecânica dos Solos. Os diâmetros variam de 20 a 60 cm, com espaçamento da ordem de dez vezes o valor do diâmetro (2 a 6 m).
OUTROS PROCESSOS:
Remoção (e/ou aterramento) de solos lodosos com dragas de sucção. Usada com solos extremamente moles, geralmente de origem recente. No caso de aterro, é chamado ATERRO HIDRÁULICO. Muito usado no litoral, tem como exemplos mais conhecidos os desaterros de argila marinha na baixada santista e no morro do Castelo(Rio de Janeiro).
Emprego de BERMAS DE EQUILÍBRIO:
Bermas evitam a formação de bulbos e o deslocamento do material instável. EMPREGO DE SOBRECARGAS: fazer o aterro com cota excessiva, para que o peso acelere o recalque com a expulsão do material sem capacidade de suporte. Evitar ruptura do solo instável e afundamento do solo de aterro. Depois de tempo suficiente, quando não se observam mais recalques, remover o excesso, que pode ser reutilizado.
EXECUÇÃO E COMPACTAÇÃO DE ATERROS
Maior preocupação: obter as massas específicas indicadas pelas Especificações da Obra.
REGRAS BÁSICAS NO SERVIÇO:
a. Iniciar o aterro nas cotas mais baixas, em camadas horizontais; b. prever caimento lateral, para rápido escoamento de água de chuva; c. escalonar ou zonear praças de trabalho, onde as três etapas do
trabalho de aterro não se atrapalhem : enquanto em uma praça é feito o descarregamento de material, em outra está sendo espalhado na espessura prevista para compactação, outra está sendo compactada.
Não significa que haja apenas três praças: outras podem estar já com seu grau de compactação aprovado pela fiscalização, sendo gradeadas para execução da próxima camada, ou terem repetições, como alternativa para algum acúmulo momentâneo de equipamentos ou de serviços. O aleatório, em uma obra, é completamente previsível: uma máquina que quebra, chuva imprevista, devem conduzir à ações alternativas para as quais os encarregados estejam previamente treinados;
d. a situação mais sensível à um chuva é quando o material está espalhado e pulverizado, antes da compactação, pois uma pancada de chuva poderia transformá-lo num mar de lama. Na possibilidade desta ocorrência, a camada deverá ser "SELADA", isto é, ser rapidamente compactada com rolos lisos ou equipamento de pneus para que seu topo seja adensado e tornado
impermeável. Uma vez que a camada já possui um caimento, a água de chuva escorre sem penetrar na camada, e a secagem posterior é rápida, por escarificação e gradeamento. Se não, a camada encharcada deverá ser totalmente removido para bota-fora antes do prosseguimento dos serviços.
e. durante a execução do aterro, as beiradas devem ser mantidas mais altas, o que aumenta a segurança. Isto parece contradizer o exposto nos itens (b) e (d), mas tais beiradas podem ser rapidamente removidas com tratores e
motoniveladoras. Essas beiradas sempre devem ser removidas ao final da jornada de trabalho;
f. os trajetos dos equipamentos de transporte sobre o aterro devem permitir uma descarga segura e boa compactação, com o mínimo de resistência ao rolamento, que poderia provocar a paralisação de uma unidade
transportadora. Assim, esses trajetos devem ser continuamente reajustados de modo a nunca passarem por uma praça de compactação ou
espalhamento, por exemplo.
g. os taludes dos aterros, principalmente os de grande altura, geralmente ficam mal compactados, pois os rolos compactadores não atuam bem nas beiradas, ou estas recebem menos passadas. Fica então uma faixa lateral mal compactada de 30 a 50 cm, que poderia produzir uma superfície de escorregamento, com conseqüente ruptura. Embora seja um serviço difícil, é preciso compactar a superfície da saia de aterro, após o acerto final. Isto pode ser conseguido com pequenos rolos compactadores
tracionados por guincho acoplado à tratores.
h. Nunca executar uma compactação em umidade diferente da ótima. O empreiteiro que o faz, perde por consumir combustível em excesso, além de arriscar-se a ter a camada recusada, e ser obrigado a: arrancar, corrigir a umidade, homogeneizar, espalhar e compactar novamente , sem ser pago por isso.
As raras exceções a esta regra serão mencionadas adiante (no assunto "compactação" apenas com o objetivo de chamar a atenção do futuro
engenheiro para a necessidade de manter sua mente aberta, e estar sempre pronto à ousar experimentar, atualizar-se sempre em sua profissão e criar novas técnicas. Principalmente, a função do engenheiro é engenhar soluções para problemas, criar técnicas e rotinas, executar e construir e melhorar o mundo e as condições de vida.
Capítulo 8
PREPARO PARA A COMPACTAÇÃO:
ESPALHAMENTO, HOMOGENEIZAÇÃO E SECAGEM, UMEDECIMENTO ESPALHAMENTO:
Geralmente é feito um primeiro espalhamento com tratores de lâmina, completado com motoniveladoras, ou apenas com motoniveladoras APLAINAMENTO
implementos alternativos
As motoniveladoras são as máquinas mais versáteis na terraplanagem. Para acabamento, trabalham por raspagem, fazendo pequenos cortes e
espalhamento, conformando as cotas finas, acerto de taludes, manutenção de estradas de terra , pequenas valetas, escarificação e trabalho final de limpeza da faixa.
Algumas, como as "Ray-go Giant" , podem ser extremamente grandes e com motores de alta potência, para grandes espalhamentos de material. Nesse caso, fazem um trabalho que se assemelha mais ao dos grandes tratores de lâmina do que ao de suas irmãs menores(que continuam a ser necessárias, para o acabamento mais fino do espalhamento). Na foto abaixo, note um "fusca" entre a lâmina e o eixo dianteiro, para se ter uma noção das
dimensões desta máquina.
Controle do ângulo de talude:
Aplicar o esquadro a cada 3 m de execução de talude, com muito cuidado, pois correções são extremamente caras se ultrapassada a altura em que se possa utilizar motoniveladora. Depois é feita nova conferencia com a equipe de topografia. Quando não há condições para uso de motoniveladora, o acerto do talude é manual.
No exemplo, o ângulo 3:2 , muito comum em corte ( sem escala) . GRADEAMENTO:
(arado) ( grade )
As grades são rebocadas, em geral, por tratores agrícolas, e são usadas em mistura de solos, secagem do solo antes da compactação, homogeneização de camadas, etc. Eventualmente arados de disco agrícolas executam a mesma função.
Tratores agrícolas
As grades também são usadas na construção de barragens, após a
compactação de uma camada, e antes do espalhamento do material para a seguinte, para arranhar a superfície da camada compactada e garantir uma perfeita aderência com a camada superior.
CARROS TANQUE:
Usados no transporte de água, em terraplanagem são munidos de um registro e uma barra de aspersão, que permite a regulagem da vazão. Esta, conjugada à velocidade do veículo, permite que , com razoável precisão, seja espalhada no solo a quantidade de água necessária para colocá-lo na
umidade desejada. O teor de umidade final é geralmente controlado com o "Speedy Moisture Test", e conferido após a compactação em combinação com ensaios de determinação da massa específica aparente .
Usos: umidificação ou umedecimento de aterros antes de compactação, controle de poeira no ambiente de trabalho, transporte de água.
Cuidados: não permitir velocidade excessiva quando o tanque estiver pouco cheio.
Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de
Escavação, Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – USP., 1975
Capítulo 9
COMPACTAÇÃO
Compactação é o processo pelo qual se obtém mecanicamente o aumento de resistência do solo. Os solos são geralmente divididos em três grupos: granulares, coesivos e orgânicos. Para fins de compactação, consideraremos separadamente os granulares e os coesivos. Em qualquer deles, apenas no teor de umidade ótimo se atinge o máximo peso específico seco, que
corresponde à maior resistência do solo. São raras as exceções,
principalmente com argilas muito plásticas, que adensadas com rolos médios ou leves, um pouco acima da umidade ótima, atingem resultados
comparáveis aos obtidos com rolos pesados na umidade ótima. Nesses casos, apenas testes em pistas experimentais permitem argumentação. Também nos solos muito arenosos o efeito de variações no teor de umidade real na compactação é menos sensível, e pequenas variações não chegam a causar densidade real abaixo das especificações de projeto.Para o
adensamento de areias e materiais granulares, é preferível o efeito dinâmico da vibração. Até pressões de 0,5 a 1 kg/cm2 (na profundidade mais
desfavorável), aplicadas com placas vibratórias, são suficientes, trabalhando em camadas de até 50 cm.
Nos solos argilosos, a compactação é obtida principalmente pelo efeito da compressão e cisalhamento, com a vibração exercendo pouco efeito sobre o aumento de densidade, tanto menor quanto maior for a coesão do material. Vale dizer que quanto maior a coesão do solo, maior deverá ser a pressão aplicada pelo rolo . Estas variam, geralmente, de 3 a 5 kg/cm2 na
profundidade mais desfavorável da camada. O equipamento ideal de compactação é o rolo pé-de-carneiro, de elevado peso próprio, que produz efeito de amassamento aliado à grande pressão estática. Nestes solos, uma compactação feita fora da umidade ótima é desastrosa.
