Curso de Terraplenagem

- 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

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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

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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

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Elaboração do projeto de Terraplenagem

• Contexto e relações com estudos e projetos

• Estudos topográficos

• Definição do terreno e de áreas para empréstimos e bota-foras

• 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

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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

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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

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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:

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Cálculo de volumes O volume do prismóide pode ser calculado pela fórmula:

V = L/6 (A1 + 4Am + A2) Onde: A1 e A2 = são as áreas das seções transversais extremas Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2

L = a distancia entre as Seções A1 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 Am = (A1 + A2 )/ 2

Resultando na fórmula: V = L/2 ( A1 + A2)

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Movimento de terra – Cálculo de volumes e DMT Cálculo de volumes • Mapa de cubação

ESTACA ÁREASSOMA

DAS ÁREASD/2 VOLUME

VOLUME

ACUMULADO

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Cálculo das áreas das seções Tipos de Seções Seção de corte

Seção de Aterro

Seção mista

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Cálculo das áreas das seções Métodos utilizados • Método geométrico

Método Mecânico Uso do planímetro polar

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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: (x1, Y1), (x2, Y2),..... (Xn, Yn)

•A Área é dada por:

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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

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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 m4 ou m3/km

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Cálculo da DMT geral do trecho • O volume total de escavação é dado pelo somatório dos volumes individuais de escavação

•V = Σ Vi

•O momento total de de transporte é a soma dos momentos individuais:

•M = Σ Vi . di

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

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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

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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:

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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

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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

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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=dbf + demp + Ce/Ct Onde: d= distancia econômica, em km dbf = distancia média de bota-fora, em km demp= distancia média de empréstimo, em km Ce = custo de escavação, em R$/m3

Ct = custo de transporte, em R$/m3.km

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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.

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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

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Máquinas e equipamentos • Escavadoras - empurradoras • Escavadoras-transportadoras • Niveladoras • Escavadora-carregadora

• Escavadeira com caçamba frontal(shovel)

• Unidades de transporte • Compactadoras • Equipamentos auxiliares

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• 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

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Máquinas e equipamentos • Escavadeira com caçamba frontal(shovel)

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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

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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 liso

Metálico estático

Rolos combinados

Rolo de grade

Rolo de placas

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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

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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

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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 Medidas para Medidas para

Escolha de traçado Escolha de traçadoEscolha de traçadoEscolha do local de empréstimos jazidas e pedreiras

Descompactar solos compactados Descompactar solos compactados Descompactar solos compactados Descompactar solos compactados 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 proteção contra erosãoproteção contra erosãoMelhoria das camadas de solo superficiais como proteção da água

subterrânea Construção de pontes em vez de aterros

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