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PROGRAMA DE INTEGRAÇÃOE CAPACITAÇÃO – DER/2008

Lucas Bach Adada

TÓPICOS DE PROJETO DE TERRAPLENAGEM

2Projeto de Terraplenagem

� Definição de Terraplenagem;

� Projeto de terraplenagem x demais projetos rodoviários ;

� Projeto de terraplenagem como um sistema;

� Seções transversais tipo;

� Considerações sobre inclinações de taludes;� Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem;� Nota de Serviço de terraplenagem;� Principais serviços de terraplenagem;� Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05);� Procedimentos importantes antes da execução dos aterros;� Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a

DER/PR ES-T 02/05;� Compensação de volumes;� Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem;

� Fatores de conversão de volumes;� Cálculo de volumes;� Diagrama de Brückner; e� Programas de computador.

Conteúdo Programático

Definições de terraplenagem• é a arte de modificar a configuração do terreno

• é a operação destinada a conformar o terreno existente aos gabaritos definidos em projeto;

• é o conjunto de operações de desmatamento, limpeza escavação, carga, transporte, descarga ,compactação e acabamentos, executados a fim de transpor-se doterreno natural para a plataforma projetada.

Projeto de terraplenagem x Demais Projetos Rodoviários

PROJETO

GeométricoTERRAPLENAGEMPavimentaçãoDrenagem e O.A.C.Obras de Arte EspecialObras ComplementaresDesapropriaçãoAmbiental

Projeto de terraplenagem é um sistema

Estudos deTraçado

Projeto Geométrico

EstudosTopográficos

Estudos Geológicose Geotécnicos

Outros Estudos

PROJETO DETERRAPLENAGEM

Cálculo de Volumes

Procedência e Distribuição dos Materiais

Notas de Serviço

Quantidades

Custos

SaídasEntradas

Projeto de terraplenagem é um produto resultante

PROJETO GEOMÉTRICO

Planta;Perfil Longitudinal;e dasSeções Transversais.

Seções Transversais

Elementos de uma Seção Transversal Tipo - CORTE

Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego

A Cota do terreno natural no eixoB Cota do greide de terraplenagem no eixoC Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo)D Bordo da plataforma de terraplenagemE Talude de corteF Talude de aterroG "Off-set" de corteH "Off-set" de aterroI Plataforma de terraplenageme(%) Declividade transversal

Elementos de uma Seção Transversal Tipo - ATERRO

Elementos de uma Seção Transversal Tipo - MISTA

Considerações sobre inclinações de taludes

� A inclinação dos taludes é definida a partir de informações da natureza do material, segurança, economia,compensação de volumes e necessidade estética.

� Devem ser observadas as indicações dos Estudos Geotécnicos.

� As inclinações ( V:H) recomendadas a seguir são meramente indicativas:

-PARA ATERR0S:

1:2 solos arenosos;

1:1,5 solos argilosos;1:1 aterros com fragmento de rocha

-PARA CORTES:4:1 rocha sã;1,5:1 terrenos sem escorregamentos;1:1 terrenos com escorregamentos; e1:1,5 empréstimos, estética e erosão.

Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem

Devem ser levados em consideração os seguintes aspectos;- Largura das faixas de rolamento;- Largura dos acostamentos e faixas de segurança;- Altura do pavimento;- Espaço para a drenagem superficial e placas de sinalizaçãovertical; e

- Folgas adicionais dependendo da classe e função da via.

Nota de Serviço de terraplenagem

É resultante do cálculo do greide de terraplenagem e da definição da largura da plataforma de terraplenagem, bem como das declividades transversais em tangente em curva.

Nota de Serviço de terraplenagem

Principais serviços de terraplenagem

Serviços de Terraplenagem

Serviços Preliminares

Caminhos de Serviço

Cortes•Seção Plena•Meia Encosta

Empréstimos

Aterros•Cortes•Empréstimos

Bota-Foras

Serviços Especiais

Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05)

Camada Final de TerraplenagemCorpo do Aterro

ISC≥2%95hót±3%≤ 4P. N. n x 0,30Var.Corpo de

Aterro

ISC≥ISCp100hót±2%(1ªcam)

hót±3% (demais)

≤ 2P. N.ou P.I .3 x 0,200,60Camada

P/ Compactação

ObservaçãoG C (%)

Faixa de Umidade p /

CompactaçãoExpansão

Energia de Referência

Espessuras Máximas (m)Designação

Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05)

Em regiões onde houver ocorrência predominante de materiais rochosos, admite-se a execução dos aterros com o emprego dos mesmos, desde que previsto em projeto. O material rochoso deve ser depositado em camadas cujas espessuras não ultrapassem 0,75m. Os últimos 2,00 m de aterro devem ser executados em camadas de no máximo 0,30m de espessura. A conformação das camadas é executada mecanicamente, devendo o material ser espalhado com equipamento apropriado e devidamente compactado por meio de rolos vibratórios.Deve ser obtido um conjunto livre de grandes vazios e engaiolamentos e o diâmetro máximo dos blocos de pedra é limitado pela espessura da camada.O tamanho máximo admitido para a maior dimensão da pedra é de 2/3 da espessura da camada.

Procedimentos importantes antes da execução dos aterros

Solução Normal: Quando i<15% constrói-se o aterro normalmente

Escarificação: Quando 15%≤i<25%, deve-se aumentar a rugosidade da superfície de apoio através de escarificação

15%≤i<25%

Escalonamentos ou Degraus: Quando 25%≤i<40% abrir degraus na superfície de apoio, com piso preferencialmente de 3,00 m de largura

25%≤i<40%

Procedimentos importantes nos aterros existentes

Escalonamentos:

Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a DER/PR ES-T 02/05

a) materiais de 1ª categoria: compreendem os solos em geral, de natureza residual ou sedimentar, seixos rolados ou não, e rochas em adiantado estado de decomposição, com fragmentos de diâmetro máximo inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade apresentado. Compreendem ainda as pedras soltas, rochas fraturadas em blocos maciços de volume inferior a 0,5 m³, rochas de resistência inferior a do granito (rochas brandas). A escavação destes materiais envolve o emprego de equipamentos convencionais de terraplenagem;

b) materiais de 2ª categoria: compreendem os materiais cuja extração exija o uso combinado de escarificador pesado e explosivos, incluindo-se os blocos maciços de volume inferior a 2 m³;

c) materiais de 3ª categoria: compreendem os materiais com resistência ao desmonte mecânico igual ou superior a do granito são e blocos de rocha com diâmetro superior a 1m, ou de volume igual ou superior a 2 m³, cuja extração e redução, a fim de possibilitar o carregamento, se processem somente com o emprego contínuo de explosivos.

Compensação de volumes

Compensação de Volumes

•Seção Plena:Escavação é transportada para destinos ≠origens: corte para aterro, corte parabota-fora, ou de empréstimo para bota-fora

•Seção Mista:• VC > VA volume excedente de corte com destino distinto do deorigem.

Longitudinal

Lateral ou Transversal:ORIGEM = DESTINO, ou seja o material escavado é lançado no mesmo segmento que se processou a escavação.

Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem

Fatores de conversão de volumes

Dc = m

Dcomp = m

Vcomp < Vc < Vsolto

Ds < Dc < Dcomp.

Vc. Dc = Vs. Ds = Vcomp . Dcomp.para uma mesma massa m =>

Fatores de conversão de volumes

Fatores de

Conversão de

Volumes

1) Fator de Empolamento (Fe) e Empolamento (E)

•é um incremento de volume que resulta após a escavação de um

material de um corte.

2) Fator de Contração (Fc)C

•permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à

confecção de um aterro.

3) Fator de Homogeneização (Fh)FcVcomp

•permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à

confecção de um aterro.

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO

Seja um volume de corte de 500.000 m3 e dados a densidade natural, densidade solta e densidade no aterro, respectivamente 1,60, 1,20 e 1,70.

Pergunta-se:

(a) Volume para transporte; (b) Volume no aterro compactado; e (c) Empolamento

SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO

Solução:Vc = 500.000 m3

Dc = 1,60Ds = 1,20Dcomp = 1,70

(a) Volume para TransporteDc . Vc = Ds . Vs = Dcomp . Vcomp1,60 . Vc = 1,20 . Vs = 1,70 . Vcomp

1,60 . Vc = 1,20 . Vs

Vs = 1,60 . Vc Vs = 1,60 . 500000

.................1,2 1,2

Vs = 666666,667 m3

SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO

(b) Volume no Aterro

1,60 . Vc = 1,70 . Vcomp

Vcomp = 1,60 . Vc / 1,7 = 1,60 . 500000/1,7

Vcomp = 47.0588,235m3

(c) Empolamento

E(%) = (Vs – Vc) X 100Vc

E(%) = (666666,667 –500000) x 100500000

E(%) = 33,33

Cálculo de volumes

a) Para o engenheiro projetista de estradas, uma das principais metas durante a elaboração de um projeto é encontrar uma solução que permita a construção da estrada com o menor movimento de terras possível, cumprindo, logicamente, as normas de um traçado racional.

b) O custo do movimento de terra é, na maioria dos projetos, significativo em relação ao custo total da estrada, sendo portanto um item importante a ser analisado. Nos locais onde os materiais de corte tiverem condições de serem usados nos aterros, o equilíbrio entre volumes de cortes e aterros, minimizando empréstimos e/ ou bota-foras, acarreta em menores custos de terraplenagem.

Cálculo de volumes

c) Para o cálculo do volume de terra a mover numa estrada, é necessário supor que existe um determinado sólido geométrico, cujo volume seráfacilmente calculado.

d) O método usual consiste em considerar o volume como proveniente de uma série de prismóides (sólidos geométricos limitados nos extremos por faces paralelas e lateralmente por superfícies planas).

Cálculo de volumes

e) No campo, as faces paralelas correspondem às seções transversais extremas, e as superfícies planas laterais correspondem à plataforma da estrada, aos taludes e à superfície do terreno natural, conforme indica a Figura, a seguir:

Cálculo de volumes

O volume do prismóide da Figura pode ser calculado mediante a fórmula:

( )21 46

V m +•+•=onde:A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas;Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2;L = distância entre as seções A1 e A2.

Cálculo de volumes

Uma fórmula aproximada comumente utilizada e aproximada com erro cometido geralmente menor que 2% para o cálculo dos volumes dos prismóides é a chamada fórmula das áreas médias. A fórmula é a seguinte:

( )212

Vm +•=

onde:A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas;Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2;L = distância entre as seções A1 e A2.

Planilha de Cálculo de volumes

Diagrama de Brückner

Tem como função Calcular as ordenadas de BRÜCKNER

•Volumes de Corte de Aterro Acumulados Sucessivamente, Seção a Seção.

•Cortes + (Positivo )

•Aterros - (Negativos)

•Volumes Efetivos consideram a influência da camada vegetal.

•O “FH” é aplicado sobre os volumes de aterro, ou seja:Multiplicam-se os volumes do aterro pelo FH.

Diagrama de Brückner

•O volume existente entre duas seções consecutivas (interperfis) éconsiderado aplicado na estaca correspondente à segunda seção.

•As ordenadas são calculadas através do emprego de planilha e plotadas normalmente sobre o perfil longitudinal do projeto, sendo que:

•Nas abscissas marcam-se as estacas

•Nas ordenadas marcam-se as Ordenadas de BRÜCKNER.

•Pontos obtidos e unidos por uma linha curva sintetizam o diagrama de BRÜCKNER.

Propriedades do Diagrama de Brückner

1ª PROPRIEDADE:

2ª PROPRIEDADE: MÁXIMOS E MÍNIMOS

3ª PROPRIEDADE:

4ª PROPRIEDADE: ( Vc ) I = (VA) I ( Vc ) II = (VA) II

( Vc ) III = (VA) III ( VA ) IGeométrico = (Vc) I = (VA) I

S = MT5ª PROPRIEDADE:

7ª PROPRIEDADE:

A distância média de transporte de cada distribuição pode ser considerada como a base de um retângulo de área equivalente à do segmento compensado e de altura igual à máxima ordenada deste segmento conforme figura, a seguir:

6ª PROPRIEDADE:

mdVM •=Onde:M = momento de transporte, em m³ .km;V = volume natural do solo, em m³ ;dm = distância média de transporte, em km.

Programas de computador

� Auxiliam no projeto, cálculo e desenho:� do eixo horizontal da estrada;� dos perfís longitudinal e transversal;� das curvas horizontais e verticais;� volume de terra movimentado;

� Exemplo:� Rodprow;� Topograph;� Geopac Roads;� AutoCad Civil & Civil 3D;� Datageosis.

Projeto de Terraplenagem

Obrigado!

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