Sabesp. Profº Douglas Couri Jr. TERRAPLENAGEM. Construção Pesada

Transcrição

1 Sabesp TERRAPLENAGEM Construção Pesada Profº Douglas Couri Jr.

2 Fonte/Material de Apoio: Aulas e material disponibilizado pelo professor Ricardo Bonfim;

3 Um Pouco Sobre Terraplanagem é o conjunto de operações necessárias para moldar um terreno preparando-o para a construção de uma obra. Basicamente, retirar maciços de terra de locais em que estão em excesso e assentamento nos locais que estão faltando. Todo empreendimento da construção civil deve ter trabalhos prévios de movimentação de terra, de pequeno a grande porte, antes de iniciarem.

4 A terraplanagem pode ser feita de maneira: Manual resultante da ação humana combinada ou não de tração animal; Rendimento: estima-se que para 50 m 3 por hora, necessita-se de 100 funcionários

5 Mecanizada resultante da potência das máquinas operatrizes relacionadas; Rendimento: depende do rendimento da máquina, porém, pode-se considerar que 1 máquina consegue cumprir com os 50 m 3 por hora.

6 A terraplanagem manual é uma opção direcionada à situações onde o terreno é restrito (apesar de hoje já existirem máquinas de pequeno porte), mas mesmo assim já deixou de ser utilizada por causa da baixa eficiência, e da carência de mão-de-obra do mercado atual. Evidentemente, a terraplanagem mecanizada é a opção mais eficiente, porém, deve-se prestar atenção nos aspectos: Requer altos investimentos iniciais com aluguel/aquisição de equipamentos; Apesar da mão-de-obra ser reduzida, requer qualificação específica; Exige alto padrão de eficiência, com todas as atividades planejadas, de modo que os equipamentos alcancem os objetivos do projeto de terraplanagem em menor tempo possível, minimizando os custos envolvidos.

7 Concepção da Terraplanagem É ideal que todas as obras possuem além do projeto de fundações, o projeto de terraplanagem. Para obras de grande porte, o projeto de terraplenagem é item obrigatório. O projeto de terraplanagem é obtido a partir da comparação entre o projeto de arquitetura e de fundações, com o levantamento topográfico do terreno existente. Para realizar um bom projeto de terraplanagem, um bom levantamento topográfico deve possuir: Marcos geodésicos; Referencial de nível; Curvas de nível; Cotas intermediárias aleatórias ou não; Locação e cotas de árvores; Acabamento das superfícies do terreno (grama, asfalto...); Elementos notáveis como caixas, postes...; Edificações existentes.

8 Para realizar um bom projeto de terraplanagem, bons projetos arquitetônicos e de fundações devem possuir: Cotas de níveis finais do terreno em torno à edificação; Cortes suficientes para o entendimento do produto final; Cotas de níveis acabados; Cotas de níveis do terreno; Locação das contenções; Pontos de acesso ao terreno; Espessura das camadas construtivas.

9 Operações Básicas da Terraplanagem Escavação (ou corte) para romper a compacidade do solo, facilitando o manuseio e transporte; Carga acomodação do material no transportador; Transporte considerando tanto a fase com o trajeto em carga, quanto o retorno do transportador; Espalhamento distribuição do material em camadas uniformes, tanto longitudinal quanto transversal; a espessura da camada deve ser especificada por consultoria geotécnica; Compactação adensamento do solo para reduzir o índice de vazios, garantindo maior estabilidade e resistência para suportar futuros carregamentos.

10 Classificações da Terraplanagem A classificação da terraplanagem se dá pelo tipo de solo, e pelos equipamentos que devem ser utilizado para se trabalhar. Terraplanagem de primeira categoria Para terra em geral, piçarra ou argila, rochas decompostas, areias, seixos rolados, e qualquer material cuja maior dimensão não ultrapasse 15cm. Terraplanagem de primeira categoria é o caso mais recorrente, onde pode-se utilizar equipamentos como dozers, motoniveladoras, e escavadeiras para desestruturar o solo antes da carga.

11 Terraplanagem de segunda categoria Quando se trata de solos rochosos ou rochas, porém, com resistência à penetração inferior ao granito; rachão, ou blocos de rochas com dimensões que superem 15cm, mas que tenham volume inferior a 1 m 3 (matacões). Para esta categoriza da terraplanagem, começa a se envolver explosivos para desmonte, e escarificadores para limpeza do terreno, nivelamento e recolhimento, antes do processo de carga.

12 Terraplanagem de terceira categoria Quando ultrapassar os parâmetros da segunda categoria, porém rochas sãs, com resitência à perfuração igual ou superior à do granito, ou quando há blocos de rochas com volumes superiores a 1 m 3. Para terraplenar nestes casos, exige-se o uso contínuo de explosivos, além da necessidade de equipamentos de grande porte para o processo de recolhimento, carga e transporte basicamente a versão maior dos equipamentos utilizados na primeira e na segunda categoria.

13 Cortes Cortes não operações de escavação para se atingir o nível da plataforma*, deixando o terreno no nível desejado, mas ainda com o seu solo natural. Também são operações de corte: Rebaixamento da plataforma quando o subleito da rodovia é inadequado; Escavações em degrau no caso de terrenos (e até aterros) muito íngremes; Escavações de valas para se alterar o curso d água; Escavação de cavas, bueiros e degraus. *Plataformas os platôs, são as superfícies finais de trabalho após o preparo do terreno.

14 Sequência construtiva dos cortes: Locação topográfica; Cravação de piquetes para demarcar as áreas; Limpeza da faixa de corte, removendo obstáculos e a vegetação local; Remoção da camada vegetal; Escavação e carga do material; Acabamento do corte. É importante prestar atenção à inclinação dos taludes. Caso fique errada, o procedimento para correção pode ser oneroso, envolvendo equipamentos mais caros, como o drag line, por exemplo.

15

16 Aterros Aterros são as etapas de espalhamento e compactação controlada de solo, a fim de chegar à cota de platô especificada no projeto. Em geral, os aterros não são recomendáveis para se apoiar as fundações, por isso podem acabar dividindo os duas etapas o processo de terraplanagem de uma obra. Importante: Caso o aterro seja feito em um terreno inclinado, sempre iniciar pela cota mais baixa; Evitar deixar que o material espalhado, porém não compactado, fique sujeito à chuva caso ocorra, trocar esta camada, pois estando úmida, nunca chegará ao GC esperado; Prever caimento lateral no material compactado, para que a água da chuva possa escoar entre a execução de camadas;

17 Etapas do aterro: Lançamento do material pelo equipamento transportador; Espalhamento das camadas de compactação definidas pela geotécnica, mas nunca superiores a 20cm; Compactação propriamente dita, atentando-se à estabilidade da fundação da camada e estabilidade da compactação; Regularização (acabamento).

18 Compactação de Aterros Fatores que influenciam a compactação: Natureza do solo; Teor de umidade; Energia de compactação; Número de passadas do equipamento compactador; Velocidade com o qual o equipamento passa. A umidade é o fator mais importante porque, caso seja muito baixa, o atrito entre os grãos fica muito alto e o solo não se densifica; e caso a umidade seja muito alta, a própria água impede a expulsão de vazios do solo. A quantidade de água deve ser equilibrada para que ela haja como um lubrificante entre os grãos.

19 A quantidade de passadas também é importante, pois caso ultrapasse a quantidade necessária, o próprio equipamento começa a desagregar o solo, perdendo GC. Tipos de processos de compactação: Por compressão: apenas aplicando força vertical sobre o solo na área de uma placa; Por amassamento: aplicando simultaneamente esforço vertical e horizontal pela vibração do equipamento; Por impacto: apenas forças verticais, porém, com repetição superior a 500 golpes por minuto; Por vibração: aplicação de forças verticais com repetição superior a 500 golpes por minuto, além de vibração em alta amplitude.

20 Ensaio de Placa O ensaio de placa feito para comprovar a eficácia da compactação. Rápidos e de fácil aplicação, os ensaios de carga com placa verificam a capacidade de suporte e estabilidade do solo e substrato de fundação. Eles são usados para garantir o controle de qualidade da compactação (ou de solos existentes não compactados). O teste aplica uma carga vertical em diferentes placas especializadas de apoio, feitas de aço, medindo a compactação em função da penetração. A carga vertical na placa é aplicada usando-se um macaco hidráulico e um contrapeso. A deflexão resultante da superfície ou penetração da placa é lida após a estabilização e permite a determinação do módulo de compressão ou do módulo de reação do solo. O contrapeso pode ser qualquer elemento da obra de preferência máquinas e veículos pesados que estejam no canteiro, como escavadeiras, caminhões...

21

22

23 Empréstimos São escavações feitas em locais pré-definidos para a obtenção de materiais que serão aplicados nos aterros da obra. Os empréstimos podem ser requisitados quando há uma insuficiência nos materiais removidos das etapas de corte (volume de corte < volume de aterro); ou quando o material removido dos cortes possuem qualidade inferior às necessidades técnicas da obra. Empréstimos laterais: são mais comuns em estradas ou obras afastadas com jazidas de empréstimos ao redor, e é altamente recomendável onde há muita variação do tipo de solo ao longo da obra; Empréstimos centrados: quando a fonte do material está distante do local de aplicação, envolvendo maior mobilização de transporte; e também, o solo presente no local de empréstimo deve possuir as qualidades especificadas pela consultoria geotécnica. Não é a opção mais favorável, mas é a mais recorrente nos centros urbanos

24 Outros Procedimentos Envolvidos na Terraplanagem Abertura de caminho em terrenos virgens, com posterior desmatamento e limpeza; Para locais em que mesmo após as operações de corte, ainda houver solos moles, é necessário fazer troca de solo. Solo mole é uma classificação atribuída a solos turfoso, solos orgânicos, solos hidromórficos, areia movediça, areias muito fofas, e formigueiros. Em geral, deve-se reduzir o máximo possível o tempo da terraplanagem, porém, se a obra for muito extensa, e/ou por algum motivo houver um grande intervalo de tempo ente o preparo do terreno e o início da construção; é necessário proteger o solo com geomantas ou camadas de brita, de formas que as intempéries e a circulação de equipamentos não venham a danificar o terreno já preparado;

25 Elaborar um plano de terraplanagem especialmente em grandes centros urbanos, para as atividades que causem ruído, vibrações, poeira e até possíveis acidentes, não importunem a vizinhança por muito tempo; Escalonar ou zonear os serviços de terraplanagem em uma mesma obra, para que uma etapa não atrapalhe a outra; Nem sempre as jazidas de empréstimo e os locais de bota-fora são licenciadas, principalmente quando os empréstimos forem laterais. Deve ser providenciado então o licenciamento ambiental da região onde se necessita utilizar para estes fins, apresentando um plano de recuperação e reabilitação do local. Este procedimento deve ser feito em fase de planejamento, antes do início da obra.

26 Comportamento do Solo Peso O peso varia conforme o peso específico do solo e é uma informação importante de ser conhecida devido à capacidade de carga do transporte. γ = P V Empolamento É a expansão do volume de terra após a destruição de sua estrutura natural, permitindo o aumento no índice de vazios do solo. A relação entre o volume natural e o volume solto nos dá um índice que é o fator de empolamento. φ = V n V s φ < 1,00

27 Redução É a redução do volume de material após a compactação, lembrando que uma vez desagregado, o GC de um solo pode chegar até 99% (dependendo do solo e das condições de compactação), mas jamais será igual à condição natural. Z = V c V n Para todos os parâmetros: V s Volume solto; V c Volume compactado; V n Volume natural

28 Exercício Um caminhão possui capacidade transporte de 16 m 3. a-) Conhecendo o fator de empolamento deste solo (φ = 0,85), quanto o volume solto transportado no caminhão corresponderá no corte? b-) Sabendo que o volume de material de corte no projeto foi de m 3, quantas viagens deste caminhão serão necessárias para levar este material para o bota-fora?

29 Exercício Para o terreno a seguir, calcular: Os volumes naturais de terra para corte, aterro; Quanto será necessário (e se será necessário) dispor para empréstimo ou bota-fora; Qual é o número de viagens que serão necessárias para empréstimo ou bota-fora; Calcular a cota média do terreno. Dados: φ = 0,8; Z = 0,9; capacidade do caminhão: 8 m3 por viagem

30 Levantamento planialtimétrico

31 Projeto de terraplanagem

32

33

34 Resolução

35 1 Dividir o terreno em seções pelos pontos notáveis da terraplanagem

36 2 Desenhar as seções de apenas UMA das direções

37

38 3 Calcular a cota das intersecções por semelhança de triângulos

39

40

41

42 4 Calcular as áreas de corte e aterro das seções transversais

43

44 5 Para organizar, dividiremos os espaços entre seções em quadrantes

45 6 Calcular os volumes de cada quadrante

46

47 7 Cálculo do volume de corte V c = soma dos volumes dos quadrantes em corte 8 Cálculo do volume natural acumulado após o corte V nc = V c φ 9 Cálculo do volume natural a ser utilizado no aterro V na = V a Z 10 Cálculo do volume natural que sobrará para bota fora V n = V nc V na

48 11 Cálculo do número de viagens N = V n capacidade da caçamba 12 Determinação da cota média C. M. = (Cota média do quadrante Área do quadrante) Área do terreno

49 Cotas em [m] Áreas em [m 2 ]

50 Cotas em [m] Áreas em [m 2 ]