TERRAPLENAGEM Conceitos Básicos de Terraplenagem Definição Operações básicas da terraplenagem: Classificação dos materiais:

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1 - Conceitos Básicos de Terraplenagem - Elaboração do Projeto de terraplenagem - Movimento de terra Cálculo de volumes, DMT e notas de serviço - Diagrama de Bruckner - Execução de terraplenagem- equipamentos e processos construtivos - Controles topográficos e Geotécnicos da execução -Componente Ambiental

2 Conceitos Básicos de Terraplenagem Definição: conjunto de operações necessárias para a remoção do excesso de terra para locais onde esteja faltando, no contexto de uma obra de engenharia. Operações básicas da terraplenagem: Escavação Carga do material escavado Transporte Descarga e espalhamento Classificação dos materiais: 1ª categoria 2ª categoria 3ª categoria Cubação de volumes de cortes e aterros Cálculo das áreas Mapas de cubação

3 Conceitos Básicos de Terraplenagem Empolamento dos solos Compactação dos solos Empréstimos e Bota-foras Distancias médias de transporte Diagrama de massas Medição e pagamento Metodologia do DNIT

4 Elaboração do projeto de Terraplenagem Contexto e relações com estudos e projetos Estudos topográficos Definição do terreno e de áreas para empréstimos e botaforas Estudos Géológicos/Geomorfológicos Visão macro da área atravessada, com enfoque para genealogia dos materiais e do modelado Estudos Geotécnicos Caracterização dos materiais do subleito Caracterização dos materiais de empréstimos Definição dos parâmetros de controle geotécnico na execução Definição de parâmetros para soluções especiais Definição dos fatores de empolamento

5 Elaboração do projeto de Terraplenagem Contexto e relações com estudos e projetos Projeto Geométrico Definição do greide de terraplenagem Definição dos parâmetros da seção transversal de terraplenagem: larguras, declividades e taludes Projeto de OAC Reaterros e compactações Projeto de OAE Soluções para encontros de obras, maciços de terra armada Projeto Ambiental Recuperação das áreas de exploração ou bota-foras Recuperação de passivos ambientais

6 Elaboração do projeto de Terraplenagem Apresentação do projeto Seções transversais tipo larguras, espessuras, declividades e taludes Notas de serviço Planilhas ou Planos cotados Movimento de terra Mapa para o cálculo das DMTs Quadro resumo Gráfico linear do movimento de terra Ocorrências de materiais Mapa geral com empréstimo e bota-foras Croquí e indicações gerais dos empréstimos Caracterização do subleito Sondagens e Resumo de ensaios

7 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo de volumes O método usual supõe ser um sólido geométrico(prismóide) o volume contido entre 02 seções transversais consecutivas. Este prismóide tem faces paralelas( as seções transversais extremas) e superfícies planas laterais(a plataforma, os taludes e superfície do terreno natural) Figura:

8 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo de volumes O volume do prismóide pode ser calculado pela fórmula: V = L/6 (A 1 + 4A m + A 2 ) Onde: A 1 e A 2 = são as áreas das seções transversais extremas A m = área da seção transversal no ponto médio entre A 1 e A 2 L = a distancia entre as Seções A 1 e A2 Compatibilizando com as diretrizes vigentes de Estudos Topográficos e Projeto Geométrico onde o estaqueamento normalmente é de 20m, adota-se a simplificação de A m = (A 1 + A 2 )/ 2 Resultando na fórmula: V = L/2 ( A 1 + A 2 )

9 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo de volumes Mapa de cubação ESTACA ÁREAS SOMA DAS ÁREAS D/2 VOLUME VOLUME ACUMULADO

10 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo das áreas das seções Tipos de Seções Seção de corte Seção de Aterro Seção mista

11 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo das áreas das seções Métodos utilizados Método geométrico Método Mecânico Uso do planímetro polar

12 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo das áreas das seções Métodos utilizados Método Analítico Baseado na fórmula de Gauss A seção é transformada num polígono onde as coordenadas dos vértices(distancias e cotas) são conhecidas: (x 1, Y 1 ), (x 2, Y 2 ),... (X n, Y n ) A Área é dada por:

13 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo das áreas das seções Métodos utilizados Método da fita Divide-se a seção em faixas de largura igual, supondo-se que estas faixas são pequenos retângulos. A Área é dada por: A = d. Σ hi onde: d = largura adotada hi = altura das faixas

14 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo das DMTs As distancias expressam a extensão horizontal ao longo da qual o volume será transportado entre a origem e o destino; Em geral as distancias são medidas entre os centros os centros geométricos dos segmentos de corte e aterro; também podem ser considerados as distancias entre os centros de massa dos segmentos de corte e aterros; Não são consideradas os deslocamentos transversais nas mesmas seções (seções mistas); As distancias são calculadas em metro ou km Quando o material é de empréstimo, a distancia é calculada para o centro geométrico do aterro pelo trajeto mais curto e viável; Momento de transporte É dado pelo produto do volume individual de terraplenagem pela distancia individual de transporte sendo expresso em m 4 ou m 3 /km

15 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Cálculo da DMT geral do trecho O volume total de escavação é dado pelo somatório dos volumes individuais de escavação V = Σ V i O momento total de de transporte é a soma dos momentos individuais: M = Σ V i. d i Neste caso a DMT para o trecho(d) será dada por: D = M / V Esta distancia representa a média ponderada entre as distancias individuais de transporte, tomando-se os volumes individuais como fatores de ponderação

16 Movimento de terra Cálculo de volumes e DMT Distribuição de material As premissas básicas são: - A menos distancia de transporte possível (DMT) - Aproveitamento integral dos materiais oriundos de corte para a execução dos aterros respeitando as limitações geotécnicas - O expurgo de materiais(bota-foras) em áreas mais próximas possíveis dos locais de origem; - A utilização de volumes de empréstimo em aterros mais próximo

17 Diagrama de Bruckner Representação gráfica dos volumes acumulados de cortes(positivo) e aterros(negativo) utilizado para o planejamento do movimento de terra. Cálculo dos volumes acumulados:

18 Diagrama de Bruckner Desenho Propriedades do diagrama 1. O diagrama não é um perfil 2. Inclinações muito elavadas indicam grandes movimentos de terra; 3. Trecho ascendente=corte, trecho descendente=aterro; 4. A diferença de ordenada entre 02 pontos mede o volume de terra entre esses pontos; 5. Os pontos extremos do diagrama correspondem aso pontos de passagem (PP); 6. Pontos de máximo: corte para aterro; Ponto de mínimo: aterro para corte; 7. Qualquer horizontal traçada sobre o diagrama determina trechos de volumes compensados(corte=aterro corrigido). Essa linha é chamada linha de compensação 8. O volume é dado pela diferença de ordenadas entre o ponto de máximo ou mínimo do trecho compensado e a linha de compensação

19 Diagrama de Bruckner Desenho Propriedades do diagrama 9. A posição da onda do diagrama em relação a linha de compensação indica a direção do movimento de terra: onda positiva transporte no sentido do estaqueamento; onda negativa transporte no senti contrário. 10. A área compreendida entre a curva de Bruckner e alinha de compensação mede o momento de transporte da distribuição considerada; 11. A distancia média de transporte de cada distribuição pode ser considerada como a base de um retangulo de área equivalente à do segmento compensado

20 Diagrama de Bruckner Distancia econômica de transporte È a distancia crítica para a qual o custo da compensação longitudinal é igual ao custo do bota-fora mais o custo do empréstimo Para as distancias menores que a distancia econômica, é mais econômico transpor a terra dos cortes para os aterros; para distancias maiores é mais barato fazer bota-fora do material do corte e empréstimo do material para construção do aterro. A distancia econômica é dada por: d=d bf + d emp + Ce/Ct Onde: d= distancia econômica, em km d bf = distancia média de bota-fora, em km d emp = distancia média de empréstimo, em km Ce = custo de escavação, em R$/m 3 Ct = custo de transporte, em R$/m 3.km

21 Diagrama de Bruckner Escolha da linha econômica: A linha mais econômica é aquela para a qual a soma dos segmentos que ficam abaixo da linha de Bruckner é igual à soma dos segmentos que ficam acima A linha precisa cortar todos os trechos ascendentes e descendentes da linha de Bruckner e as distancias de transporte não forem maiores que a distancia econômica.

22 Execução da Terraplenagem Etapas: Serviços preliminares Instalação do canteiro Construção de desvios e caminhos de serviços Consolidação dos terrenos de fundação de aterros Locação Topográfica Desmatamento e limpeza do terreno Escavação Carga transporte Descarga Espalhamento/regularização Compactação

23 Execução da Terraplenagem Máquinas e equipamentos Escavadoras - empurradoras Escavadoras-transportadoras Niveladoras Escavadora-carregadora Escavadeira com caçamba frontal(shovel) Unidades de transporte Compactadoras Equipamentos auxiliares

24 Execução da Terraplenagem Execução de cortes: Locação topográfica: marcação dos off-sets Preparo de caminhos e praças de manobra Execução do corte com equipamentos de escavação, carga e transporte: Solos brejosos/turfosos: retroescavadeira, escavadeira frontal, drag-line e caminhões 1ª categoria: trator de lamina, scraper, escavadeira frontal e caminhões 2ª categoria:escarificadores, carregadeiras e caminhões 3ª categoria: desmonte com explosivos, carregadeiras frontais e caminhões Acabamento

25 Execução da Terraplenagem Máquinas e equipamentos Escavadeira com caçamba frontal(shovel)

26 Execução da Terraplenagem Execução de Aterros: Locação topográfica: marcação dos off-sets Preparo de caminhos e praças de manobra Consolidação das fundações Adensamento por recalques Substituição do material Execução do aterro: equipamentos de espalhamento, regularização e compactação Lançamento do material Espalhamento e regularização Compactação por camadas

27 Execução da Terraplenagem Execução de Aterros: Escolha dos rolos compactadores 100% argila Silte Misturas Argila + silte + areia 100% Areia Pedras Rolo pé-de-carneiro Estático Rolo pé-de-carneiro Vibratório Rolo Liso Vibratório Rolo Pneumático leve Rolo Pneumático pesado Rolo de grade Rolo liso Metálico estático Rolo de placas Rolos combinados

28 Execução da Terraplenagem Controle topográfico: Locação de eixos e/ou linhas-base Marcação de off-sets Verificação de inclinação de taludes Conferencias de larguras e declividades Conferencias de cotas Conferencia de espessuras de camadas Levantamentos planialtimétrico de áreas de bota-fora e empréstimo Nivelamentos para medição de volumes de aterros, cortes e empréstimos. Controle Geotécnico Verificação da compactação e umidade; Caracterização do material: CBR, LL, LP e Granulometria

29 Execução da Terraplenagem Componente Ambiental: Fases Estudos Ambientais Projeto Ambiental O que deve ser considerado: Legislação específica Resoluções do CONAMA Recomendações/condicionantes dos órgão ambientais Política ambiental e documentos do DNIT Fragilidade da área de influencia da rodovia Normas, Manuais e instruções do DNIT

30 Execução da Terraplenagem Componente Ambiental: Projeto Ambiental Soluções e medidas de proteção ambiental para prevenção, mitigação ou compensação de passivos ambientais. Medidas para evitar impactos ambientais na Terraplenagem Escolha de traçado Escolha do local de empréstimos jazidas e pedreiras Descompactar solos compactados Medidas da engenharia como proteção contra erosão, deslizamentos, assoreamentos, etc. Hidrossemeadura e enleivamento em zonas suscetíveis à erosão Captação de água superficial da rodovia no topo de taludes como proteção contra erosão Melhoria das camadas de solo superficiais como proteção da água subterrânea Construção de pontes em vez de aterros