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Projeto de Terraplenagem PROFESSOR: SÉRGIO PACÍFICO SONCIM CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS.

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1 Projeto de Terraplenagem PROFESSOR: SÉRGIO PACÍFICO SONCIM CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS

2 1.Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. 2. Seção transversal típica e notas de serviço de terraplenagem. 3. Critérios para a elaboração e planejamento da distribuição das terras – cálculo de volumes, diagramas e momento de transporte.

3 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Para o estudo da terraplenagem será necessário o conhecimento de algumas características dos solos que têm grande influência no seu comportamento ao ser escavado e, posteriormente, ao ser novamente adensado. Por outro lado, dada a imensa diversidade de solos existentes nas camadas superficiais é preciso agrupá-los em classificações próprias da terraplenagem, para permitir a remuneração dos serviços e escolha dos equipamentos. Dentre as características mais importantes examinaremos a expansão volumétrica, ou empolamento, e o adensamento ou compactação dos solos, lembrando-se alguns princípios elementares da Mecânica dos Solos.

4 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem.

5 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Descrição das rochas e solos: Convém recordar e definir os termos técnicos relativos aos materiais da crosta terrestre para fins de engenharia das obras de terra, conforme a Terminologia TB-3 (de 1969), da ABNT, e a TER – 268/97, do DNER. De modo geral, os materiais de superfície classificam-se em: Rochas – materiais constituintes essenciais da crosta terrestre provenientes da solidificação do magma ou de lavas vulcânicas ou da consolidação de depósitos sedimentares, tendo ou não sofrido transformações metamórficas. Esses materiais apresentam elevada resistência somente modificável por contatos com o ar ou água em casos muito especiais.

6 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Solos – materiais constituintes especiais da crosta terrestre provenientes da decomposição in situ das rochas pelos diversos agentes geológicos, ou pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e matéria orgânica coloidal.

7 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Tratando-se da ocorrência de rochas de dimensões limitadas, serão empregados os seguintes termos: Bloco de Rocha – pedaço isolado de rocha com diâmetro médio superior a 1 m. Matacão – pedaço de rocha com diâmetro médio superior a 25 cm e inferior a 1 m.

8 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Pedra – pedaço de rocha com diâmetro médio compreendido entre 7,6 cm e 25 cm. Rocha alterada – é a que apresenta, pelo exame macroscópico ou microscópico, indícios de alteração de um ou de vários de seus elementos mineralógicos constituintes, tendo geralmente diminuídas as características originais de resistência.

9 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Para fins de terminologia é, ainda, uma tradição a divisão dos solos sob o ponto de vista exclusivamente textural, em frações diversas, cujos limites convencionais superiores e inferiores das dimensões variam conforme o critério e as necessidades das organizações tecnológicas e normativas. O DNIT adota a seguinte escala granulométrica, considerando as seguintes frações de solo: Pedregulho: é a fração de solo que passa na peneira de 3 e é retida na peneira de 2,00 mm (nº. 10); Areia: é a fração do solo que passa na peneira de 2,00 mm (nº. 10) e é retida na peneira de 0,075 mm (nº. 200); Areia grossa: é a fração compreendida entre as peneiras de 2,00 mm (nº. 10) e a 0,42 mm (nº. 40);

10 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Areia fina: é a fração compreendida entre as peneiras de 0,42 mm (nº. 40) e 0,075 mm (nº. 200); Silte: é fração com tamanho de grãos entre a peneira de 0,075 mm (nº. 200) e 0,005 mm; Argila: é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,005 mm (argila coloidal é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,001 mm). Observação Importante: na natureza, os solos se apresentam, quase sempre, compostos de mais de uma das frações acima definidas. Uma dada fração, nesses casos, pode influir de forma marcante no comportamento geral dos solos. Há necessidade de levar em conta todas as propriedades, além da distribuição granulométrica.

11 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. São usados, também, na descrição de solos, alguns termos como os seguintes: Turfa: solo sem plasticidade, com grande percentagem de partículas fibrosas de material ao lado de matéria orgânica coloidal, marrom-escuro a preto, muito compressível, e combustível quando seco;

12 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. São usados, também, na descrição de solos, alguns termos como os seguintes: Cascalho: solo com grande percentagem de pedregulho, podendo ter diferentes origens – fluvial, glacial e residual; o cascalho de origem fluvial é chamado comumente de seixo rolado;

13 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem. Solo laterítico: é um solo que ocorre comumente sob a forma de crostas contínuas, como concreções pisolíticas isoladas ou, ainda, na forma de solos textura fina mas pouco ou nada ativos. Suas cores variam do amarelo ao vermelho mais ou menos escuro e mesmo ao negro.

14 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. Os materiais existentes na crosta terrestre e que são escavados, transportados e compactados durante a execução da terraplenagem apresentam-se, sob os mais diversos aspectos, quer quanto a sua natureza, consistência, constituição ou processo de formação. O principal critério que intervém na classificação dos materiais de superfície, no que concerne à escavação, é a maior ou menor dificuldade ou resistência que oferecem ao desmonte, seja manual ou mecanizado. Obs.: Sob o ponto de vista da terraplenagem, a rocha classificada numa única categoria geológica poderia apresentar diferentes graus de compacidade e sofreria o desmonte com maior ou menor facilidade.

15 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. A mesma observação pode ser feita com relação à mecânica dos solos, pois um solo caracterizado como argiloso poderá, tão somente pela variação do teor de umidade, apresentar a resistência oferecida ao desmonte, de modo extremamente variável. Além da umidade, outros fatores podem influir na capacidade do equipamento executar o desmonte dos materiais de superfície. O desempenho deles dependerá de algumas características do solo, a saber:

16 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. Tamanho e forma das partículas: as partículas com arestas vivas resistem mais ao corte e requerem maior potência para efetuá-lo que as com formas arredondadas. Vazios: quanto menor o volume de vazios, as partículas individuais terão maior área de contato com as outras que as circundam, o que implica aumento do atrito de partícula a partícula. Teor de umidade: os baixos teores de umidade aumentam o atrito entre os grãos, do que resulta maior dificuldade no desmonte dos solos mais secos. Por outro lado, os solos muito úmidos, que possuem grande quantidade de água nos interstícios, têm densidades maiores, o que significa maior potência da máquina para movê-los.

17 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. Compreende-se, pois, que o critério de classificação a ser aplicado aos solos superficiais, quanto à terraplenagem, é apenas e exclusivamente, como já foi dito, a maior ou menor resistência oposta à escavação! Baseados nessa ordem de idéias, os órgãos rodoviários criaram classificações próprias para a utilização em seus contratos de terraplenagem, procurando enquadrar a maioria dos tipos de solos presentes em sua área de atuação. No caso do DNIT, a DNER – ES define: Material de 1ª categoria – compreende os solos me geral, residual ou sedimentar, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo e inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade apresentado.

18 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. Material de 2ª categoria – compreende os de resistência ao desmonte mecânico inferior à 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 poderá envolver o uso de explosivos ou processo manual adequado, incluídos nesta classificação os blocos de rocha, de volume inferior a 2m 3 e os matacões ou pedras de diâmetro médio entre 0,15 e 1,0 m. Material de 3ª categoria – compreende os de resistência ao desmonte mecânico equivalente à rocha não alterada e blocos de rocha, com diâmetro médio superior a 1,0 m, ou de volume igual ou superior a 2m3, cuja extração e redução, a fim de possibilitar o carregamento se processem com o emprego contínuo de explosivos.

19 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Critério para classificação dos materiais. Obs.: atualmente, de acordo com a necessidade, a 2ª categoria pode ser subdividida em duas subcategorias; conforme seja necessário a pré- escarificação e/ou o emprego de explosivos de baixa potência: 2ª categoria com material pré-escarificável; 2ª categoria com emprego descontínuo de explosivos e pré- escarificação.

20 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Empolamento dos solos. Um fenômeno característico dos solos, importante na terraplenagem, é o empolamento ou expansão volumétrica. Quando se escava o terreno natural, a terra que se encontrava num certo estado de compactação, proveniente do seu próprio processo de formação, experimenta uma expansão volumétrica que chega a ser considerável em certos casos. Após o desmonte a terra assume, portanto, o volume solto (Vs) maior do que aquele em que se encontrava em seu estado natural (Vn) e, consequentemente, com a massa específica solta ( s) correspondente ao material solto, obviamente menor do que a massa específica natural ( n).

21 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Empolamento dos solos. Assim temos: s Vn Chama-se fator de empolamento 1 à relação: 1= ( s/ n) < 1 Mas, s=(m/Vs), pela definição de massa específica e n=(m/Vn) temos: Vn= 1.Vs Como a terraplenagem, em geral, é paga pelo volume medido no corte e, portanto, com a massa específica natural, convém, sempre referir-se o volume a seu estado natural, ou seja, no corte (Vc): Vc= 1.Vs

22 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Empolamento dos solos. Chama-se porcentagem de empolamento (f) à relação: f(%)=[(1/ 1)-1]x100 Os solos naturais apresentam expansões volumétricas diferentes, gerando diversos valores de 1 e f. De modo geral, quanto maior as porcentagens de finos (argila e silte), maior será essa expansão. Ao contrário, os solos arenosos, com pequenas porcentagens de finos, sofrem pequeno empolamento.

23 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Redução volumétrica dos solos ou compactação. Os solos soltos, se trabalhados com equipamentos especiais (rolos compactadores), sofrem elevada diminuição de volume, ou compactação, causada pela aproximação dos grãos, devida à redução do volume de vazios. Podemos definir a massa específica compactada comp pela relação: comp = m/V comp e teremos, em geral, comp > n pois, V comp

24 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Redução volumétrica dos solos ou compactação. Em razão da diversidade dos solos e das diferentes energias de compactação empregadas é bastante difícil estimar-se a relação Vcomp : Vn. Todavia, para a terra comum (solo argilo-siltoso, com areia) pode-se admitir uma redução volumétrica de 5% a 15%, em relação ao volume no estado natural.

25 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Influência dos materiais na seleção dos Equipamentos: DNER-ES 280/97) Corte em solo – utiliza-se, em geral, tratores equipados com lâminas, escavotransportadores, ou escavadores conjugados com transportadores diversos. A operação incluirá, complementarmente, a utilização de tratores e motoniveladoras, para escarificação, manutenção dos caminhos de serviço e áreas de trabalho, além de tratores empurradores (pushers). Cortes em rocha – empregadas perfuratrizes pneumáticas ou elétricas para o preparo de minas, tratores equipados com lâmina para a operação de limpeza da praça de trabalho e carregadores conjugados com transportadores, para a carga e transporte do material extraído. Remoção de solos orgânicos, turfa ou similares, com emprego de escavadeiras, do tipo dragline, complementados por outros equipamentos citados anteriormente.

26 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Influência dos materiais na seleção dos Equipamentos: Algumas recomendações quanto ao tipo de materiais de escavação podem ser seguidas:

27 1. Características básicas e classificação dos materiais de terraplenagem Bibliografia Referencial. DNIT- Diretrizes Básicas para Elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários-IS-209, DNER - Manual de Implantação Básica, Manual prático de escavação: terraplenagem e escavação de rocha / Hélio de Souza Ricardo, Guilherme Catalani. – 2. ed.- São Paulo: Pini, 1990 DNIT – Manual de pavimentação. 3. ed. – Rio de janeiro, DNER-ES 280/97 – Terraplenagem –cortes.


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