CAPÍTULO II

TERRAPLENAGEM

2.1 INTRODUÇÃO

Designa-se por terraplenagem os movimentos de terra necessários para se proceder a uma construção modificando assim a topografia do terreno de forma a torná-la mais apropriada à actividade humana que se lhe deseja atribuir. Deste modo, a construção de um edifício, de uma estrada, de um aeroporto, de um caminho de ferro ou de qualquer outra obra de Engenharia Civil, seja ela de grande ou pequeno porte, exige a execução prévia de um conjunto de operações que envolvem a escavação, o aterro e o transporte de terras, procedendo-se a um processo de remoção da terra dos locais em que se encontra em excesso para aqueles em que há falta de forma a regularizar o terreno natural face à instância do projecto que se pretende implantar. Para isso, muitos métodos foram já utilizados desde a antiguidade tal como à frente se apresenta no ponto referente a “Máquinas e Equipamentos de Terraplenagem” (ponto 2.5).

A escavação torna-se necessária quando se trata de trazer até ao plano onde se fará a construção, o nível de um terreno mais alto, enquanto que, tratando-se de um terreno cujo plano se encontra mais baixo do que o nível em que se deseja edificar, torna-se necessário fazer um aterro. Todo o processo envolvente a estas duas operações constitui o conteúdo dos pontos 2.3 e 2.4 respectivamente.

2.2 ORGANIZAÇÃO DAS OBRAS DE TERRAPLENAGEM

A organização dos trabalhos de movimento de terras possui quatro operações fundamentais, sendo elas a execução da escavação, o carregamento do material escavado, o transporte e o descarregamento e espalhamento.

Na primeira das operações o solo é desagregado e extraído, função geralmente executada por uma máquina específica. Quando o solo é muito compacto, procede-se preliminarmente à escarificação. Este processo é feito com uma máquina à qual se adapta um implemento apropriado; o escarificador tem por objectivo tornar o solo menos denso, facilitando deste modo a escavação.

De seguida coloca-se o solo escavado num equipamento de transporte, caso a distância a percorrer e o volume de terras o justifiquem. Quando isso não acontece a própria máquina que realizou a escavação pode transportar o material.

O transporte pode executar-se de diferentes formas, mediante o volume de terras, natureza, estado do caminho e distância a percorrer. Nesta operação a terra é movimentada do local de escavação até a um outro lugar, cuja localização depende das condições de projecto. Se houver terra em excesso será transportada até a um local de depósito. Caso haja carência de terra num local da obra, ou seja, se for necessária para aterro, ela será depositada num desses locais. Poderá acontecer uma outra situação, na qual há falta de terra e não existe outro local na obra que possa fornecer. Neste caso é necessário encontrar um local de empréstimo. Todos estes locais são devidamente seleccionados, ponderando diversos aspectos, sendo um deles a distância de transporte.

Por fim é feita a descarga e o espalhamento. A terra deve ser espalhada uniformemente para se efectuar posteriormente a compactação. Este é um processo que reduz o índice de vazios, aumentando a capacidade de suporte e diminuindo o volume.

Estas quatro etapas formam o ciclo de operação da terraplenagem.

2.3 ESCAVAÇÃO

Quando se inicia o processo de construção a primeira fase a realizar é a escavação. Esta fase é sempre necessária, nem que seja só para a construção das fundações.

Pode dizer-se que “as escavações são movimentos de terras cuja profundidade, em relação à superfície ou à largura é mais importante” (in Manual de Construção, G.Baud, pag.66).

Para se saber o volume de terra a escavar fazem-se cortes longitudinais e transversais no terreno onde se pretende construir.

- II.1 -

2.3.1 Tipos de escavação

Existem vários tipos de escavações, sendo estas descritas da forma que se segue: a) Escavação a toda a largura – retira-se o solo que está a ocupar o espaço necessário para a realização do edifício, isto é, o movimento de terras geral da superfície a construir, cuja profundidade está limitada pelo cave, por exemplo; b) Escavação em sulco ou regueira – consiste numa trincheira com uma largura mínima de 40cm e profundidade variável, destinada a alojar os muros, as fundações, as canalizações, etc; c) Escavações de poços – trata-se de um movimento de terras de pequena largura e grande profundidade, mas estas dimensões dependem dos meios de realização da escavação. Normalmente são executadas para estabelecer as fundações e pilares isolados; d) Escavação em galeria – faz-se sob a terra sendo necessário o emprego de escoramentos à medida que a escavação avança; e) Escavação em terreno rochoso – este processo de escavação poderá ser realizado por vários métodos como se verá mais à frente neste capítulo.

.3.1.1.1.1.1

.3.1.1.1.1.2

Figura II.1 - Nomenclatura usada em escavações

2.3.2 Equipamentos e máquinas

Para se proceder a estas escavações existe uma grande gama de equipamentos próprios que se pode escolher, adaptando-se, em cada caso particular, o tipo mais apropriado à classe da obra e ao modo como realizá-la. Os principais aparelhos e máquinas a utilizar são:

a) Pá mecânica – é a máquina mais antiga e, entre todos os aparelhos de escavação conhecidos, é o que tem maior diversidade de formas de aplicação aos terrenos mais diversos. Pode ser equipada com quatro dispositivos diferentes, cada um para um tipo de trabalho distinto; escavadora para desmonte com colher de pressão (serve para escavar e carregar em terrenos moles, e ainda, para recolher pedra amontoada arrancada e degradada com explosivos), com pequena draga (utilizada para terrenos brandos, em argilas ou em rochas quando esmiuçadas com explosivos além de outras funções. Uma das vantagens desta máquina é a de escavar e depositar terras a longa distância), com retroescavadora (parecido à pequena draga , mas permitindo uma escavação precisa e rápida, e utilizada em solos bastante duros. A única desvantagem é que as terras que provêm da escavação, só podem ser depositadas a uma distância limite, isto devido ao curto alcance do braço e pernas que constituem o equipamento) e com colher prensora (destina-se à realização de grandes movimentos de terras, tendo as mesmas desvantagens que a pequena draga. Só pode ser utilizado em terrenos moles e com rochas desintegradas); b) Pá carregadora (taxcavator) – para a realização de movimentos de terras em terrenos normais. Distinguem-se três tipos característicos: com colher dotada de movimento vertical, com colher que descarrega para trás, e com colher dotada de movimentos combinados horizontais e verticais. Algumas ainda possuem movimentos de rotação, mas só são utilizadas em terrenos muito moles ou terras esponjadas previamente; c) “Bulldozer” – emprega-se para deslocar empurrando a pedra picada, terra, troncos de árvores, etc. Tem a vantagem de poder ser usado no amontoamento e deslocação de materiais provenientes da escavação, para estender e igualar a terraplenagem e ainda para trabalhos de arroteação;

- II.2 -

d) “Angludozer” – trata-se de um “bulldozer angular”. Utilizado para o movimento e deslocamento de terras deixando-as de lado. Numa única operação escava e executa a terraplenagem simultaneamente; e) Niveladora ou “Grader” – serve para deslocar lateralmente grandes quantidades de materiais e para o arranjo de superfícies e taludes; f) Escarificador ou “Ripper” – para complemento dos “traxcavators”, dos “graders” ou dos tractores de lagartas. Destina-se também par o arroteamento e desintegração dos terrenos por sucessivas capas; g) Desmochadora ou escarpadora ou “ Scarper” – utilizado na extracção de terras a pequena profundidade. Pode-se remover terras e carregá-las numa só operação, transportá-las e despejá-las sem interromper a marcha. De notar que não existem só estas máquinas para os movimentos de terras. O capítulo 5 tem uma

informação mais detalhada sobre máquinas.

2.3.3 Escavação em terreno rochoso

Os terrenos rochosos não podem ser extraídos sem desagregação prévia. Esta desagregação pode ser realizada pelos seguintes métodos:

a) martelos pneumático – introduz-se no solo rochoso, e realiza-se o arranque utilizando o braço do martelo. Este processo só é economicamente útil quando temos pequenas espessuras de rocha, e esta tem que ser branda ou semi-dura;

Figura II.2 - Desagregação com martelo pneumático

b) gatos hidráulicos tipo Rockjak – este processo exige que se tenha um orifício de 60cm de profundidade e 87mm de diâmetro. Neste orifício é então introduzido o Rockjak com uma estaca de aço, onde se exercerá a pressão dos seus dez pistões hidráulicos. A pressão obtém-se com uma bomba manual;

Figura II.3 - Gato hidráulico Rockjak

Cunha

Cunha

60

cm

87 mm

Dez pistões hidráulicos

Bomba

c) peso rompedor – este processo é utilizado essencialmente em pedreiras; d) procedimento Cardox – este processo consiste essencialmente em libertar bruscamente no fundo de uma escavação um certo volume de anidro carbónico que não tem o efeito de romper. Este CO2 é introduzido no estado liquido num tubo de alta resistência, que está fechado por um tampão em cada uma das extremidades. Existe também, uma ligação entre o tubo que contém CO2 e os terminais de um detonador, havendo assim uma zona de carga e uma de descarga. A zona de carga é constituída por uma válvula que une compartimento com CO2 e os terminais que receberão a corrente eléctrica de baixa tensão. A zona de descarga é perfurada lateralmente destinados a

- II.3 -

deixar passar os gases, mantendo também a posição do disco móvel. Esta zona está ligada a um detonador que acenderá um cartuxo de cartão combustível introduzido no CO2. O calor libertado pela combustão vaporiza o CO2 a uma grande pressão, rompendo o disco de rotura e por isto os gases encontram saída pelos orifícios feitos já para o efeito previsto, que vão invadir a cavidade escavada. Deste modo, esta pressão dos gases vai deslocar o maciço mais por empurrão do que por percussão. Este deslocamento vai existir sem influenciar as obras vizinhas;

Figura II.4 - Cartucho cardox

Cunha de t ã

Aquecimento do CO2

Fios eléctricos para acender o cartucho

Folga entre o cartucho e a perfuração (3 a 5 mm)

CO2 líquido

Saída de gás

Tubo de aço

Cabeça de descarga

Disco de aço rompido pela pressão do CO2

e) escarificador automotor ou ripper – permitem desagregar directamente certas rochas brandas que apresentem uma estrutura idêntica ao xisto. Quando possível, dever-se-á utilizar este processo, pois torna-se mais barato comparado com a utilização de explosivos

f) explosivos – este é um procedimento clássico. O emprego de explosivos exige uma perfuração prévia. São tratados mais pormenorizadamente a seguir.

2.3.4 Explosivos

Os explosivos dividem-se em deflagrantes e detonantes. Os primeiros explodem por combustão logo para se proceder à explosão basta haver um simples incêndio. Os segundos explodem por detonação, o que exige a intervenção de um detonador. Como explosivos deflagrantes tem-se a pólvora de mina ( negra e vermelha), e como explosivos detonantes tem-se dinamites, explosivos de cloretos, de nitrato de amoníaco, de oxigénio liquido, e melinita.

A eleição do tipo de explosivos a usar deve ter em atenção os seguintes factores; a) a natureza dos materiais a extrair e a estrutura do maciço rochoso – as rochas brandas podem ser tratadas com explosivos deflagrantes, nas rochas semi-duras podem-se usar explosivos detonantes ( com coeficiente de potência médio), paras as rochas duras utilizam-se também detonantes, mas com elevado coeficiente de potência. Os explosivos detonantes são também utilizados em maciços de argilas e margas; b) o estado de fragmentação desejado – a natureza do explosivo influência o grau de fragmentação do solo; c) o grau de humidade da rocha – alguns tipos de explosivos são adequados para trabalhar em solo húmido, o que é importante para a explosão de terrenos que se encontrem emersos. Há outros que só se podem utilizar em terreno seco; d) as condições de segurança – o armazenamento e emprego de explosivos é submetido a regulamentações severas para que não hajam quaisquer tipos de acidentas. Por tal facto, os utilizadores de explosivos devem conhecer bem este tipo de normas e regras.

2.3.4.1 Perfuração e explosão

Estes dois processos estão directamente ligados à economia que se pode ter nos trabalhos de escavação em solo rochoso. A eficiência da perfuração e explosão dependem inteiramente do método a usar. Os custos do processo de perfuração, envolve directamente a mão de obra, o equipamento de perfuração, assim como, os custos dos explosivos, carregamento, detonadores e outros acessórios necessários à explosão.

- II.4 -

O abalo para o exterior depois da explosão depende de como foi feita a perfuração e de que forma foi feito o carregamento das perfurações com os explosivos. Um engenheiro na sua construção dá uma certa importância a este aspecto, por isso, deverá ser criterioso na escolha do tipo de explosivos e técnicas de explosão, nunca esquecendo a natureza e tipo de solo rochoso em causa. Do mesmo modo, o tipo de equipamento para se proceder à escavação tem que ser escolhido consoante o trabalho que se tem em mãos, respeitando os princípios do projecto.

Para concluir, pode-se acrescentar que esta questão da explosão e perfuração não pode ser posta de lado quando se realiza um projecto em que seja necessária a escavação de solo rochoso. Com uma boa perfuração e um perfeito carregamento de explosivos nos furos, consegue-se uma boa explosão. Isto significa que haverá uma fragmentação uniforme do solo rochoso, facilitando a operação dos equipamentos de remoção de solo, e de abertura de túneis ou poços.

2.3.5 Eliminação das águas e de outros elementos prejudiciais à escavação

Se a escavação for feita abaixo do nível freático torna-se sem dúvida indispensável o seu abaixamento. No entanto, mesmo que a escavação não atinja esse nível é sempre necessário proceder à eliminação das águas provenientes das chuvas ou de infiltrações. Este processo, que se designa de esgotamento da escavação, consiste na instalação de um escoadouro no ponto mais baixo da escavação, para o qual convergem graviticamente as águas por meio de fendas e de pequenos canais construídos essencialmente para tal função. Este escoadouro deve ter aproximadamente 1m de profundidade. A água é retirada de seguida com a ajuda de bombas ou por outro meio de esgotamento para o exterior da escavação. Quando se trata de uma nascente, torna-se mais económico desviá-la para um poço, onde poderá passar a ser utilizada na edificação. A abertura de poços para fundações faz-se com escavações circulares ou quadradas, com 1,30m de diâmetro ou de largo, ou mais, para assim permitir que um homem possa trabalhar facilmente.

Por outro lado, é de notar que os desaterros em terrenos onde existiam árvores exigem que as raízes sejam retiradas completamente, sempre que as terras desse desaterro se destinem a um aterro subsequente, porque o ulterior apodrecimento dessas raízes viria a ser a causas de vazios de que resultaria, mais tarde, o abatimento.

2.3.6 Entivação

Quando existem escavações relativamente profundas, para prevenir desmoronamentos e riscos de acidentes, diminuindo também a área de superfície ocupada, é necessário estaquear, escorar ou revestir as terras.

Existem vários factores que influenciam o estacamento, ou escoramento, ou revestimento das

escavações; como exemplo, a possível infiltração de água no interior do solo provocando pressões hidrostáticas no escoramento, o efeito de trepidações das máquinas em movimento, ou ainda eventuais cargas que podem ou poderão vir a surgir na proximidade da escavação.

Há ainda outras condições para o estacamento ou revestimento das escavações que diz respeito à inclinação que o talude dessa escavação poderá ter. Assim, quando o talude é de 1:1 em terrenos movediços ou desmoronáveis, ou de1:2 em terrenos moles mas resistentes, ou ainda de 1:3 em terrenos bastante compactos, deve ser estaqueado ou revestido. A entivação mais vulgar consiste em colocar um certo número de tábuas verticais, bem apertadas contra as paredes da trincheira, por meio de estroncas ou pequenos paus redondos ou quadrados, revestindo também, sempre que for necessário, com tábuas ou cintas dispostas longitudinalmente.

- II.5 -

O revestimento sobressai das banquetas para evitar o desmoronamento e queda de terras para o fundo da sanca (de 5 a 10 cm segundo os regulamentos)

Talude natural do terreno Conserva-se o talude natural do terreno

Escoramento da escavação para diminuir o espaço ocupado

B

Eh

2.4 ATERRO E COM2.4 ATERRO E COM

2.4.1 O que é um sol2.4.1 O que é um sol

Um solo é um depósipor processos naturais.

Um solo é um depósipor processos naturais.

Esta formação é acomsua decomposição), ajudarão

Esta formação é acomsua decomposição), ajudarão

Os solos, para que pocertos requisitos, ou seja, cerverdadeiro material de constoperações de compactação.

Os solos, para que pocertos requisitos, ou seja, cerverdadeiro material de constoperações de compactação.

Compactação é o actode um solo, resultando na exp

Compactação é o actode um solo, resultando na exp

Esta operação permiteEsta operação permitea) Aumentar a resista) Aumentar a resistb) Redução de posságua que, eventualmeb) Redução de posságua que, eventualmec) Impermeabilizar índice de vazios. c) Impermeabilizar índice de vazios.

anqueta

Conservam-se os taludes naturais para a parte superior, mas se estaqueia a parte inferior

Quando as capas encontradas são de diferentes consistência fazem-se os estaqueamentos com tábuas verticais

staqueamento

orizontal

Estaqueamentovertical

Este método de estaqueamento apresenta evidentes riscos porque não é possível sustentar eficazmente o terreno com os pontaletes

Figura II.5 – Soluções para contenções de terras. Figura II.5 – Soluções para contenções de terras.

PACTAÇÃO PACTAÇÃO

o? o?

to de rocha desintegrada, perto da superfície da terra, que foi sendo formado to de rocha desintegrada, perto da superfície da terra, que foi sendo formado

panhada pelo crescimento de plantas, cujos resíduos químicos (resultantes da a desintegrar o solo e material rochoso. panhada pelo crescimento de plantas, cujos resíduos químicos (resultantes da a desintegrar o solo e material rochoso. ssam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher tas propriedades que melhoram o seu comportamento, transformando-os em rução. Esse objectivo é atingido de maneira rápida e económica através das

ssam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher tas propriedades que melhoram o seu comportamento, transformando-os em rução. Esse objectivo é atingido de maneira rápida e económica através das

de artificialmente densificar o solo através do pressionamento das partículas ulsão de ar e água da massa do solo (diminuição do índice de vazios). de artificialmente densificar o solo através do pressionamento das partículas ulsão de ar e água da massa do solo (diminuição do índice de vazios). : : ência de ruptura dos solos, sob a acção de cargas externas. ência de ruptura dos solos, sob a acção de cargas externas. íveis variações volumétricas, quer pela acção de cargas, quer pela acção da nte, percole pela sua massa. íveis variações volumétricas, quer pela acção de cargas, quer pela acção da nte, percole pela sua massa. os solos, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor os solos, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor

- II.6 -

Com as considerações acima transcritas, fica patente que dois factores são fundamentais na compactação: o teor de humidade do solo e a energia empregada na aproximação dos grãos e que se denomina de energia de compactação.

Foi o engenheiro americano Proctor que, em 1933, pela primeira vez, estabeleceu a correlação entre os parâmetros que influem decisivamente na redução do índice de vazios, ou seja, no aumento do peso específico. Proctor verificou que na mistura de terra com maiores quantidades de água, quando compactada, o peso específico aparente da mistura aumentava, porque a água, de certa forma, funcionava como lubrificante (aproximando as partículas), permitindo melhor entrosamento e redução do volume de vazios.

Num certo ponto, atingia-se um peso específico máximo, a partir do qual, ainda que se adicionasse mais água, o volume de vazios passava a aumentar.

A explicação desse facto reside em que as quantidades adicionais de água, após o ponto citado, ao invés de facilitarem a aproximação dos grãos, fazem com que estes se afastem, aumentando novamente o volume de vazios e causando o decréscimo dos pesos específicos correspondentes.

2.4.2 Empolamento

Chama-se empolamento ao aumento de volume, que é variável segundo a natureza do terreno, motivado pela desagregação das terras removidas. Assim, um cubo de terra extraída de um desaterro, é superior à cubagem de escavação resultante. Os materiais de forma regular e grandeza constante produzem vazios, podendo alcançar 40 a 50% do volume escavado. Se os materiais são mais miúdos preenchendo melhor os vazios, aquele coeficiente baixa rapidamente, sobretudo depois de algum tempo decorrido, ou se está a chover quando se está a aterrar, ou chove pouco depois. Tomando como base o estado higrométrico dos vários terrenos, o aumento do volume em aterros arenosos e de terra ordinária pode atingir 10%; em terrenos de argila e nos calcário 15%; e nas rochas fragmentadas com explosivos, cerca de 30 a 40%. Excepcionalmente pode atingir 50% para alguns fragmentos de rocha. A chuva é sempre o factor mais poderoso para abater estes terrenos, mas quando se trata de terras argilosas, facilmente solúveis na água, pode suceder que essa água forme poças que são sempre prejudiciais ao aterro. Procura-se evitar este inconveniente reduzindo os vazios, desfazendo os torrões e espalhando as terras por camadas pouco espessas. Depois do assentamento, o empolamento reduz-se a cerca de 5% para terra mais ou menos solta, e a 20% para as rochas brandas.

2.4.3 Compactação dos aterros

Se executarmos o aterro com material muito húmido, haverá mais tarde a possibilidade de grande perda de água por evaporação, favorecendo a contracção que se manifesta através de trincas, fissuras, etc. Ao contrário, se o executarmos com solo muito seco, haverá grande probabilidade de absorção de água e o consequente inchamento.

Os trabalhos de aterro requerem certas precauções porque se o terreno é mais ou menos permeável, deve preparar-se de maneira a esgotar com facilidade as águas acumuladas, quer por meio de regos ou valetas a pouca profundidade, quer por meio de uma drenagem apropriada. Deve também procurar-se impedir que as águas vindas de outro terreno situado num plano superior, atravessem esses drenos, para que não arrastem as terras consigo, o que traria como consequência um assentamento grande.

A impermeabilização do solo do aterro, dependendo do seu coeficiente de permeabilidade, diminui indirectamente com o índice de vazios, isto é, quanto maior a redução deste, menor a permeabilidade.

O emprego de equipamentos mecânicos na compactação visa transferir certa quantidade de energia mecânica gerada na máquina para o solo que o sustém.

Existem quatro formas de transferência de energia para o terreno: a) Compressão – Consiste na aplicação de uma força (pressão) vertical, oriunda do elevado peso próprio do equipamento, obtendo-se a compactação pelos esforços de compressão gerados na massa superficial do solo. b) Amassamento – É o processo que combina a força vertical com uma componente horizontal, oriunda de efeitos dinâmicos do movimento do equipamento ou de eixos oscilantes. A resultante das duas forças conjugadas provoca um adensamento mais rápido, com menor número de passadas. c) Vibração – consiste numa força vertical aplicada de maneira repetida, com frequências elevadas, superiores a 500 golpes por minuto. Isto significa que à força vertical se soma uma aceleração produzida por uma massa excêntrica que gira com determinada frequência.

- II.7 -

d) Impacto – Resulta de uma acção semelhante à da vibração, diferenciando-se, apenas, pela baixa frequência da aplicação dos golpes (menos do que 500 golpes por minuto). A cada processo correspondem equipamentos apropriados à compactação, utilizando-se diversas

formas de transferência de energia.

Figura II.6 - Cilindros pneumáticos

Figura II.7 – Cilindro em rede

Figura II.9 – Compactador vibratório Figura II.10 – Cilind

Figura II.8 - C

A compressão é obtida pelos rolos compressores de rodas metálicas,

próprio, e cuja superfície de contacto é bastante pequena, gerando-se por cocontacto elevadas que produzem o adensamento.

Figura II.11 – Cilindro de três rodas Figura II.12 – Cilindro

Afundamento

P

Superfície de contacto

Figura II.13 – Início da compactação

- II.8 -

ompactador

ros pés de carneiro

dotadas de grande peso nsequência, pressões de

de três eixos

- Sc

ressão de contacto

Entretanto, as pressões elevadas são obtidas apenas no fim da operação de compactação. De início, como o solo apresenta baixa capacidade de suporte, há um afundamento pronunciado das rodas metálicas e um aumento da superfície de contacto, reduzindo sensivelmente as pressões, Com o decorrer do processo, o afundamento diminui, aumentando a pressão.

h’

P

Figura II.14 - Fim da compacta

Disso resulta a aplicação de pressões elevadas no topo

camadas mais profundas, resultando na falta de homogeneidadpequena altura da camada atingida. Por essa razão é desaconselhtipo de equipamento. Ele é aplicável com sucesso no adensamehidráulico, brita graduada, etc.),

A compactação por amassamento é obtida pelos rolos pneurolos pés de carneiro (ver figuras), especialmente os autopropelidtambor e nos quais se faz presente a conjugação dos esforços vertic

O adensamento por vibração é obtido com rolos vibratóriona faixa de frequências de 900 a 2000 golpes por minuto e com maior rendimento de compactação obtém-se quando a vibraçãooscilação do material constituinte do terreno e a frequência utilizad

A compactação por impacto faz-se ocasionalmente, qequipamentos, empregando-se a energia proveniente da queda domecânico).

2.4.4 Factores que influem na compactação

2.4.4.1 Humidade do solo

Os solos em seu estado natural apresentam-se, muitas vezépocas de poucas chuvas) ou muito superior (durante o período de

Examinando-se a curva de compactação, verifica-se qequipamento forneça suficiente energia de compactação, não semáximo.

Será necessário, então, efectuar-se a correcção do teor de hhipótese de o solo estar muito seco, ou pelo arejamento, quando se

A irrigação, se necessária, deverá ser feita com camião-tacom bomba hidráulica para garantir a mesma vazão em homogeneização do teor de humidade em toda extensão da camada

No caso de excesso de humidade, haverá necessidade de sebaixe o teor de humidade, até as proximidades do teor óptimo, revde disco, expondo-o à acção dos raios solares e do vento, para se o

2.4.4.2 Número de passadas

O número de passadas é o factor que, afectando a produçãoaumentá-la ou reduzi-la substancialmente, reflectindo directamenteexecução.

Com o interesse de determinar o menor número de passadesejada, utilizando-se no solo o teor óptimo de humidade,

- II.9 -

Superfície de contacto - S

c

ção

de ávnto

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um ennqto. a

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do n

dare

S’c <> Sc h’ > < h

a camada e de pressões baixas nas do processo de adensamento e na el a compactação de solos com esse de camadas granulares (macadame

áticos com rodas oscilantes ou pelos s em que a tracção se faz através do s e horizontais. dos mais diversos tipos, trabalhando terminada amplitude de oscilação. O o rolo entra em ressonância com a é dita frequência de ressonância. ndo não se podem utilizar outros arelho de uma certa altura (Ex: sapo

, com humidade muito inferior (nas uvas) á óptima. nas duas hipóteses, ainda que o onseguirá atingir o peso específico

idade pela irrigação das camadas, na contra muito húmido.

ue, provido de barra de distribuição, do trecho irrigado e conseguir a

rear o material, isto é, fazer com que endo-se o solo com arados ou grades

er evaporação rápida.

equipamento na razão inversa, pode o custo do serviço e no seu tempo de

s que conduza à densidade máxima comenda-se a execução inicial da

compactação em pistas experimentais para a ajustamento definitivo dos factores, até atingir-se a condição ideal.

No caso de rolos vibratórios, usados em solos granulares, há perigo de, exagerando-se o número de passadas, ocorrer o fenómeno de “supercompactação” que é prejudicial à compactação e ao próprio equipamento.

2.4.4.3 Espessura da camada

Por razões económicas, é preferível que a espessura da camada seja a maior possível. Entretanto, há outros factores em jogo que determinam a altura da camada espalhada, tais como as características do material e do tipo de equipamento empregado.

No caso de materiais argilo-siltosos, usando-se o rolo pé-de-carneiro, recomenda-se que a espessura solta da camada não ultrapasse 20% da altura da pata do rolo.

Para os materiais granulares recomenda-se que sejam usadas camadas de no máximo 20cm compactados.

O que realmente importa é que a espessura adoptada, em função do equipamento usado, garanta a homogeneidade da camada, isto é, que se obtenha a mesma densidade em toda a sua massa.

2.4.4.4 Homogeneização da camada

É importante que a camada solta, antes da compactação, se apresente tanto quanto possível pulverizada de forma homogénea, sem presença de torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha. Esse factor assume grande importância, quando deve ser aumentado o teor de humidade, para se atingir a humidade óptima em todo o volume da camada, pela percolação uniforme da água.

2.4.4.5 Velocidade de rolagem

Como o rolo pé-de-carneiro penetra a certa profundidade na camada solta, a movimentação em velocidade baixa permite a aplicação de maiores esforços de compactação.

Com o adensamento do solo, as patas vão penetrando cada vez menos e a resistência ao rolamento diminui, permitindo o uso de marchas mais velozes e de menor força de tracção.

2.5 MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM

Ao longo do tempo, a terraplenagem tem vindo a progredir notoriamente. Um dos pontos mais elevados desta evolução sucedeu aquando do aparecimento da mecanização. Antes desta ocorrência o movimento de terras era executado pelo homem, com o auxílio de instrumentos rudimentares tais como a enxada, a pá ou a picareta e carroças ou vagonetas de tracção animal para o transporte. Mais tarde a industrialização e desenvolvimento tecnológico permitiram o aparecimento de novas máquinas cuja alta eficiência se traduzia numa grande produtividade.

Nos dias de hoje a terraplenagem é realizada com equipamentos mecanizados, permitindo economizar muito tempo.

Para executar as tarefas referentes ao movimento de terras existe uma grande diversidade de equipamentos, tornando-se necessário classificá-los. A classificação que será seguida é a que Rego Chaves apresentou no seu livro "Terraplenagem mecanizada".

No quadro I serão mencionados todos os tipos de equipamentos, bem como as suas tarefas mais frequentes e exemplos de máquinas que pertencem a cada unidade.

Para escolher a máquina mais indicada para desempenhar uma determinada tarefa, torna-se necessário, devido à multiplicidade de máquinas existente, proceder a uma avaliação pormenorizada de alguns aspectos preponderantes.

São três os factores que mais condicionam a selecção do equipamento: factores naturais, de projecto e económicos.

No que diz respeito aos factores naturais, estes podem ser a topografia do terreno, a natureza do solo e o regime das chuvas. Quando o terreno é muito acidentado, existem determinados equipamentos que não têm potência ou aderência para ultrapassar essa adversidade. Se os solos em causa possuírem

- II.10 -

uma baixa capacidade de suporte é aconselhável a utilização de máquinas de esteira em detrimento das máquinas de pneus. Quando a precipitação é frequente nas zonas onde é feita a terraplenagem, as máquinas de esteiras prevalecem mais uma vez.

Ao mencionar os factores de projecto pretende-se realçar a notabilidade do volume a ser movido e da distância de transporte na escolha dos equipamentos. Quando o volume de terras a ser movido é elevado ou somente significativo, o custo é maior. Devido a esse facto utilizam-se máquinas com maior qualidade e em maior número. Se pelo contrário, os volumes são reduzidos utilizam-se máquinas que não produzam tanto e sejam mais económicas. Não é viável o uso de equipamentos de grande produtividade em trabalhos pequenos. Os custos de transporte para médias e grandes distâncias representam o custo maior da produção. Quando a distância de movimento de terras tiver estas dimensões, deve-se optar por máquinas de baixo custo e que transportem uma quantidade maior de material.

Os factores económicos assumem, nos dias de hoje, um predomínio muito elevado em todos os projectos. Relativamente à escolha dos equipamentos são feitos estudos para encontrar um conjunto de máquinas que permitam alcançar um menor custo e satisfaçam as exigências da obra.

QUADRO I UNIDADES CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES EXEMPLOS

DE TRACÇÃO

Máquina elementar da terraplenagem, que pode ser adaptada com implementos para executar diferentes tarefas. As suas principais características são: esforço tractor, velocidade, aderência, flutuação e balanceamento. Existem tractores de esteira e tractores de pneus. Os primeiros são mais indicados para esforços elevados, onde o terreno tem declive acentuado. Quando a topografia do terreno é favorável, são mais aconselháveis os tractores de pneus, pois a velocidade é uma das suas melhores características.

- Tractor de esteira - Tractor de pneus

ESCAVO EMPURRADORAS

Estas unidades têm como função escavar e empurrar a terra. São constituídas por um tractor que possui uma lâmina como implemento. As lâminas podem ser de diferentes tipos: com accionamento hidráulico, recta ou fixa, angulável e inclinável.

- Tractor de lâmina ou "bulldozer"

ESCAVO TRANSPORTADORAS

São máquinas que podem executar as quatro operações básicas da terraplenagem. No entanto só é aconselhável a sua utilização quando o material é de consistência média assim como a distância de transporte não deve ser muito elevada.

- Scraper rebocado (figura II.17)

- Scaper automotriz ou motoscraper (figura II.18)

ESCAVO CARREGADORAS

As operações executadas por estas máquinas são apenas duas: a escavação e o carregamento sobre outro equipamento, não servindo para o transporte de terras. A carregadeira de pneus possui mais velocidade e mobilidade relativamente à carregadeira de esteiras, mas em contrapartida esta revela-se mais apta para esforços de tracção e trabalhos sob a chuva. A escavadeira pode ser montada sobre esteiras, pneus e trilhos. Este tipo de máquinas executa trabalhos diferentes mediante a lança que lhes é aplicada.

- Carregadeira de esteiras (figura II.19)

- Carregadeira de pneus (figura II.20)

- Escavadeira (figura II.21 e II.22)

APLAINADORAS

Às unidades aplainadoras compete-lhes o acabamento final da terraplenagem, ou seja, elas espalham a terra e regularizam o terreno. Após esta etapa será efectuada a compactação. Uma das suas características mais evidentes é a precisão de movimentos.

- Motoniveladora (figura II.23)

DE TRANSPORTE

Estes equipamentos são usados quando as distâncias a percorrer são significativas e as unidades escavo- transportadoras se tornam demasiado dispendiosas para executar a tarefa em causa. As unidades de transporte apresentam um custo mais reduzido e a sua velocidade de execução é maior.

- Camião basculante (figura II.24)

- Vagões (figura II.25)

- Dumper (figura II.26)

- Camião fora de estrada (figura II.27)

- II.11 -

COMPACTADORAS

São utilizadas exclusivamente para o adensamento dos solos e na redução do número de vazios, isto é, são as responsáveis pela compactação do terreno.

- Rolo de pé de carneiro (figura II.28)

- Rolo vibratório (figura II.29)

- Rolo pneumático (figura II.30)

- Rolo combinado - Rolo especial

ESCAVO ELEVADORAS

Este tipo de máquinas só se utilizam quando o volume de terras é muito grande, as condições topográficas do terreno são desfavoráveis e o solo não apresenta um grau de compactação muito alto. Estes equipamentos apresentam custos muito elevados, pelo que só são usados em situações peculiares.

- Escavo-elevadora (figura II.31)

Figura II.15 - Scra

Figura II.16 - Scaper automo

Figura II.17 - Carregadeira

- II.12 -

1 - Engate 2 - Pescoço 3 - Braços laterais de suspensão 4 - Roldana e cabos de sustentação 5 - Articulação 6 - Articulação dos braços de suspensão 7 - Avental - movimentos de abertura e fechamento

per rebocado

triz ou motocraper

de esteiras

Figura II.19 - Escavadeira montada

sobre esteiras Figura II.18 - Carregadeira de pneus

Figura II.21 - Motoniveladora

Figura II.20 - Escavadeira montada sobre pneus

Figura II.22 - Camião basculante

Figura II.23 - Vagão

- II.13 -

1 - Báscula 2 - Tampa traseira da báscula 3 - Pistão de levantamento e

bomba hidráulica 4 - cardã de transmissão 5 - Chassis principal 6 - Protecção da cabine

Figura II.24 - Dumpers

Figura II.25 - Camião fora de estrada

Figura II.26 - Rolo pé de carneiro

Figura II.28 -

Figura II.27 - Rolo vibratório Figura II.29 - Escavo-elevadora

- II.14 -

1 -Tambor 2 - Eixo 3 - Quadro de suporte 4 - Engate

Rolo pneumático

1 -Lâmina de corte e boca de ataque 2 - Esteira elevatória 3 - Conexão com tractor rebocador 4 - Motor accionamento 5 - Esteiras de suporte 6 - Vagão transportador

2.6 SEGURANÇA

Durante o processo de movimento de terras é indispensável obedecer a um quadro de segurança ajustado a cada obra em particular, no qual os principais problemas que surgem são:

Segurança do equipamento utilizado na construção; Segurança das pessoas envolvidas na obra; Segurança da própria obra;

Em relação à segurança do equipamento de construção e do pessoal, devem ser respeitadas um conjunto de regras e imposto um determinado comportamento para que esta esteja presente e sobreviva ao longo do tempo de vida da obra.

Em concreto, no que respeita à execução de obras de movimentos de terras é necessário tomar medidas provisórias e com efeito imediato.

Quando nas escavações o perfil definitivo do terrapleno é executado com um ângulo convenientemente escolhido (tendo em conta os assentamentos) não há necessidade de tomar nenhuma medida de precaução especial. No entanto se não for esta a situação, terá que existir um enorme cuidado para que em nenhuma fase de execução, os taludes sejam demasiado acentuados de modo a evitar acidentes que podem ser muito graves (caso do desprendimento). Quando o aterro é feito num plano inclinado, podem ocorrer escorregamentos. Para evitar que tal suceda, corta-se o terreno em degraus de meio metro de altura e de largura, conforme a inclinação do terreno, e deixando as terras provenientes deste corte no seu lugar, para que as do terreno se misturem com elas. As aterros fazem-se geralmente para camadas de 0,20m, que se batem a maço ou se calcam com um cilindro compressor, em seguida rega-se e lança-se nova camada da mesma espessura que se maça e se rega novamente, continuando a fazer-se estas operações até o aterro estar completo. Sempre que este é feito em terras arenosas basta regar profusamente as diversas camadas para que assentem devidamente. Toda a passagem dos veículos empregados nestes trabalhos deve fazer-se sobre o terreno já aterrado para ajudar a calcá-lo.

No caso de ser notada percolação em alguns taludes, haverá necessidade de ser realizadas operações de saneamento dos mesmos.

Para evitar acidentes é também indispensável limitar a circulação, nas proximidades das escavações, das máquinas de movimentos de terra ou camiões pesados.

Na construção das fundações das estruturas é necessário realizar escavações provisórias que posteriormente são aterradas. Estas escavações executam-se segundo um talude acentuado tanto quanto possível, no intuito de minimizar o volume dos movimentos de terras, justificando-se assim o uso de entivações dos mesmos.

Todos estes factores devem estar presentes em cada obra para que a mesma decorra com condições de segurança para todas as partes envolvidas.

- II.15 -