Tecnologia e organização da construção ITecnologia e organização da construção I

Tema IV. Movimentos de terra4.7 Movimentos de terra para obras lineares

Cálculo do Volumes. Método das SecçõesDistribuição das massas de terra. Diagrama de Massas ou Diagrama do BrucknerDistâncias Médias de Compensação e/ou Transporte. Métodos Gráficos

AT- 15

1

Partes ou elementos principais dos Aplainamentos para obras linearesOs Terraplenos (Aterros): Denomina-se Terrapleno a: aquela estrutura de terra que serve de suporte às vias de comunicação terrestres, cuja sob rasante fica fixada no projeto geométrico por cima do terreno natural, existindo a necessidade de construi-la geralmente com distintas ninhadas de solos compactadas adequadamente.

2

Partes ou elementos principais dos Aplainamentos para obras linearesCoroação: ninhada de solo, geralmente entre 0.15 - 0.50 m de espessura, construída preferivelmente com solo granular seleccionado (de boa a excelente qualidade), compactados a máxima densidade. Núcleo ou Levante: zona da E. T., neste caso do terrapleno, construída com solos seleccionados ou locais colocados ou dispostos correctamente e compactados a densidade adequada em capas de espessura uniforme definida no Aterro de Prova. Alicerce ou solo de cimentação: é o solo de suporte ou de cimentação da E.T. Podem considerar-se: firmes ou resistentes, débeis (pantanosos) incluindo o leito do fundo do mar, como o da plataforma insular. Bermas: são elementos estabilizadores dos taludes dos aterros, podendo servir de amparo contra inundações, da erosão pluvial e para aumentar a segurança ante possíveis falhas em presença de taludes de aterros altos. 3

Partes ou elementos principais dos Aplainamentos para obras lineares

Seção em Corte ou Escavação:

Seção no Semi escavação ou a “Meia Ladeira”

4

Partes ou elementos principais dos Aplainamentos para obras lineares

5

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções Se apresentam três casos básicos:

a. Quando se apresentam duas secções transversais consecutivas (ambas em escavação ou ambas em cheio ou aterro), neste caso o volume formado ou existente entre ambas as secções se calcula facilmente mediante a expressão:

V = , m3d

AA re ).2

( em estado natural se estiverem em

escavação ou corte e em estado compactado se as mesmas se encontram em aterro ou cheio

6

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções

b. Quando uma secção está em escavação e a outra secção consecutiva em cheio ou aterro, quer dizer, está-se em presença de uma secção mista.

Os volumes de terra são em cheio e escavação os seguintes:

te

t

AAA

dVcheio

2

2/ m3 compactado

te

eesc AA

AdV

2

2/ m3 naturais ;

7

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções c. Quando ambas as secções transversais consecutivas estão a meia

ladeira ou uma a meia ladeira e a outra em escavação ou cheio o procedimento a seguir gera um novo caso: EIXO EIXO

E3

B o E1 B D E1 E2 o D

T1 T2 T1

A E2 E3 E4 A C E4 o C T2 T3 T4

Uma secção em corte e outra a meia ladeira

Duas secções transversais a meia ladeira

Neste caso (c) se realiza uma “Construção Auxiliar” consistente em riscar linhas descontínuas a partir dos pontos de mudança de escavação a aterro (ponto o), para assim subdividir as áreas das secções transversais a partir de ditos pontos de mudança e poder transformar as áreas dessas secções em áreas dos dois casos básicos já conhecidos.

8

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções Exemplo: projectou-se geometricamente o aterro de uma estrada, um lance possui o seguinte perfil longitudinal e secções transversais.Considere o solo da zona rochoso, excelente como material de cheio. Determine: a) Os volumes de movimento de terra a realizar. b) Obtém-se a compensação de volumes em dito lance?

Perfil longitudinal do lance9

Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções

Solução. Calculando os volumes entre as distintas secções transversais:

.6000020260000

2321 compml

AAVcheio

.108000202

600048002

332 compmdAA

Secções 1-1 até 2-2

V2-3 =Secções 2-2 até 3-3

10

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções

Secções 3-3 até 4-4 .45671024001300

13002

20

2

32

34

24 natmTE

E

.155671024001300

24002

2

2 32

34

23

compmdTE

T

Vcheio

.38500202

145024002

343 compmdTT

Vcheio

escV

.540671556738500 3. compmV totalcheio

11

Secção 4 - 4 até secção 5-5:

.44000202

31001300 31 natmVE

.8.2112010

310014503100 3

2

2 natmVE

.8.46201031001450

1450 32

1 compmVT

.8.65120 3. natmV totalexc

12

Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções

Secção 5-5 até secção 6-6A5 = 6200 m2 Ambas em escavação. A6 = 2100 m2

.83000202

21006200 3natmVexc

Secção 6-7A6 = 2100 m2 (escavação)A7 = 5160 m2 (cheio)

.3.60741051602100

2100 32

natmVexc

.3.366741051602100

5160 32

compmVcheio

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Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções Na Tabela Resumo, se se soman a duas últimas colunas se obtêm os volumes totais escavação e cheio.

Estacionado Áreas (m2) Volumes (m3) Observações.A esc. A cheio Vol. esc. Vol. cheio

1 0 0 - - Secção de mudança.

2 - 6000 - 60000 m3 compactados.3 - 4800 - 108000 m3 compactados.4 1300 1450 4567 54067 naturais e comp.

respectivamente.5 6200 - 65120.8 4620.8 naturais e comp.

respectivamente.6 2100 - 83000 - m3 naturais.7 - 5160 6074.3 36674.3 naturais e comp.

respectivamente. 158762,8

m3 naturais263362,1m3 comp.

Tabela resumo de cálculos do volumes de movimento de terra

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Cálculo do Volumes de Movimento de Terra. Método das Secções b) Obtém-se a compensação de volumes em dito lance?Para responder esta interrogante terá que transformar ambos os volumes ao mesmo estado, para poder compará-los, neste caso levando de estado natural a compactado se terá que:

.8.14288590.01587628,158762 3.. compmxf compN

Determina-se a diferença para comprovar se a diferença entre os volumes de escavação e de cheio é pequena, menor do 5 %.

100

Vmayor

VmenorVmayor =

= 1001,263362

8.1428851.263362

= 45,74 %

Não existe compensação, já que evidentemente o volume de escavação é muito menor que o volume de cheio. Necessitam-se 120 476,3 m3

compactados de um empréstimo 15

A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagens Para a maioria das zonas plainas e onduladas emprega-se o denominado Diagrama de Massas. Para zonas montanhosas as próprias Perfil Longitudinal.

A partir dos quais se pode definir uma estratégia racional de distribuição de terras e selecionar as maquinarias de movimento de terra idôneas a empregarem

O Diagrama de Massas ou Diagrama do Bruckner

É a curva que mostra a soma algébrica dos volumes de terra acumulados ou ordenadas de massa (considerando a escavação: + e o cheio: -), da estação inicial até qualquer outra estação seguinte do traçado da via, o qual se confecciona à mesma escala utilizada no Perfil Longitudinal do aplainamento

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagensCurva do Diagrama de Massas

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagens

Estaciones

1

Área Escav(m2)

2

ÁreaTerrap

(m2)

3

VolumeEscavac.(m3 nat.)

4

Volume Terrapl.

(m3 comp.)5

Vol. Escav.

por factor

6

VolumenBalanceado

7

SumaAlgebraica+ escavação – cheio

8

Ordenada de massas ou linha

deBrucner

0 + 0,00 - - - - - - - -2 + 0,00 16 0 160 0 144 0 144 1444 + 0,00 30 0 460 0 414 0 414 5586 + 0,00 32 0 620 0 558 0 558 11168 + 0,00 20 0 520 0 468 0 468 1584

10 + 0,00 12 10 320 100 288 100 188 177212 + 0,00 0 14 120 240 108 108 - 132 164014 + 0,00 0 20 0 340 0 0 - 340 130016 + 0,00 0 28 0 480 0 0 - 480 82018 + 0,00 0 32 0 600 0 0 - 600 22020 + 0,00 0 24 0 560 0 0 - 560 - 34022 + 0,00 0 18 0 420 0 0 - 420 - 76024 + 0,00 10 14 100 320 90 90 - 230 - 99026 + 0,00 46 0 560 140 504 140 364 - 62628 + 0,00 58 0 1040 0 936 0 936 310

Tabela para obter as ordenadas de massas e definir assim o Diagrama de Massas

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagens

Diagrama de Massas e Perfil Longitudinal do lance analisado

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagensPropriedades da Curva do Volumes Acumulados ou Curva do Diagrama de Massas. 1.A ordenada em cada ponto da curva representa a soma algébrica dos volumes acumulados do início (Est. 0+0.00) até a Estação (ou estaca) onde se encontre dito ponto no perfil.

2.A curva de volumes movendo-se de esquerda a direita sobe quando se está em escavação (+) e descende quando está em cheio ou terraplenagem (-)

3.Quando existe um máximo na curva de volumes se produz uma mudança de escavação a cheio no Perfil Longitudinal e vice-versa, quando existe um mínimo na curva do diagrama existe uma mudança de cheio a escavação.

4.Qualquer linha horizontal que corte a curva do diagrama em dois pontos, faz que os volumes de escavação sejam iguais aos de cheio, a estas linhas lhe denominam: “linhas de compensação” e servem para definir zonas de compensação de volumes de terra no perfil longitudinal.

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagens Utilidade do Diagrama de Massas.1.Permite definir no perfil as possíveis zonas de compensação longitudinal de volumes de terra, ao traçar tentativa mente linhas de compensação em função dos valores mínimos e máximos das filas de distância de transporte das equipes de movimento de terra que estão disponíveis para realizar as compensações longitudinais.

2.Permite efetuar a análise econômica da transportação de terra, quer dizer, se convém seguir compensando longitudinalmente os volumes, ou é melhor escavar o material depositando-o a cavalheiro ou esgoto e trazer material desde empréstimos laterais.

3.Permite determinar as distâncias médias de compensação longitudinal de terra entre diferentes zonas em corte e terraplenagem, permitindo a seleção da maquinaria de transporte idônea para executar tais compensações.

4.Conhecer em cada ponto da curva os volumes de terra acumulados da estação inicial até a que se encontra em dito ponto ou o volume a compensar em cada lance.

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagensMétodos Gráficos para determinar Distâncias Médias de Compensação

Deve possuir-se previamente os seguintes dados:1.Resultados do cálculo de volumes de movimento de terra e o Diagrama de Massas do lance a considerar.2.Conhecer a maquinaria de movimento de terra disponível, definindo as filas das distâncias de transporte econômicas de cada máquina. 3.Ter desenhado em um mesmo plana o Perfil Longitudinal do lance e o Diagrama de Massas

Apoiando-se em uma propriedade da curva de volumes acumulados ou diagrama de massas :1.Traçar tentativa mente linhas de compensação que permitam subdividir o lance em zonas de compensação, que asseguram o máximo emprego da maquinaria disponível.2.Determinar a posição dos centros de massas das zonas em escavação e cheio para a compensação longitudinal de volumes de terra.3.Determinar as distâncias médias de compensação longitudinal (medindo horizontalmente, a escala) a distância entre o centro de massa de escavação e o centro de massa de cheio no perfil.

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A Distribuição das Massas de Solo para a construção de terraplenagens

Método gráfico para determinar as distâncias médias de compensação a partir do Diagrama de Massas

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Técnicas de Construção de Aterros

1. Zonas plainas com favoráveis condicionem topográficas e

hidrogeológicas.

2. Zonas lamacentas ou pantanosas com solos de cimentação débeis.

3. Zonas onduladas e montanhosas com hidrogeología favorável.

4. Zonas montanhosas com condições hidrogeológicas complexas.

As técnicas ou procedimentos construtivos mecanizados a empregar na construção de aterros devem ser as idôneas tanto do ponto de vista técnico como económico.Para sua aplicação dependem em grande medida das condições topográficas e hidrogeológicas imperantes na zona de construção ou de convocação e do parque de máquinas disponível, podendo definir-se 4 situações ou casos:

Em dependência das características predominantes em cada caso dos pontos de vista topográfico e hidrogeológico, o grau de complexidade construtiva vária e por conseguinte também o procedimento construtivo a utilizar.

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Técnicas de Construção de AterrosTécnica de construção com favoráveis condicione topográficas e geológicas

A Técnica construtiva general e mais usual a empregar nas zonas plainas:

1. Implantações topográficas Preliminar pelo eixo da via cada 50 m (delimitando largo da franja de convocação).2. Desmonte ou corte de árvores e seu transporte fora da franja de convocação.3. Capine da vegetação na franja de convocação.4. Descascado ou eliminação da capa vegetal e do solo de transição que seja necessário na franja de convocação assim como seu transporte e depósito “a cavalheiro”.5. Implantações topográficas definitivas do aplainamento (cada 20 m)6. Construção dos diferentes dispositivos que conformam o sistema de drenagem: - Sarjetas laterais. - Sarjetas interceptoras ou de guarda. - Canais. - Obras de fábrica menores. - Outros.7. Construção de aterros desde empréstimos laterais e dos aterros de aproche (acesso) ou lance próximo as obras de fábrica, assegurando a adequada compactação dos solos.8. Perfilado do aterro até o nível de subrasante.9. Cobrimento dos taludes do aterro com capa vegetal. 25

Técnicas de Construção de Aterros A técnica de construção geral de terraplenagens em zonas montanhosas:

1. Implantações topográficas preliminar do lance a construir.2. Desmonte e transporte árvores fora da bandagem da via.3. Capine de vegetação4. Implantações topográficas definitivas do lance de aterro em construção.5. Descascado da capa vegetal e de transição, assim como seu transporte e

depósito “a cavalheiro”.6. Construção dos dispositivos do sistema de drenagem (pontes, bocas-de-lobo,

sarjetas, sarjetas de guarda, canais de deságüe, etc.)7. Execução dos “terraplenagens de aproche” nas obras de fábrica terminadas.8. Compensações longitudinais e transversais para a construção dos

aplainamentos.9. Escavação do material restante e/ou indesejável, geralmente mediante

britagem e seu depósito “a cavalheiro” e/ou em esgotos.10.Construção das terraplenagens dos empréstimos laterais.11.Perfilado dos taludes em corte e das obras de drenagem (sarjetas, canais, etc)12.Reabertura de dispositivos de drenagem superficial, em caso que se requeira.13.Perfilado (rasanteo) do aterro garantindo o necessário “bombeamento” lateral.14.Construção de elementos de amparo de taludes (se se requererem, o qual é

muito usual)15.Recobrimento dos taludes em terra com capa vegetal, sempre que for

possível. 26

Técnicas de Construção de Aterros Para a construção de terraplenagens a “Meia Ladeira”, muito frequentes nas zonas montanhosas :

Quando o pendente transversal do terreno é major do 25 %, na superfície inclinada do terreno tem que construir-se degraus para assegurar a estabilidade da parte em cheio.Os mesmos devem ter um largo entre 1 m e 3 m (preferivelmente entre os 2,50 e 3,00 metros) suficiente para que os equipamentos de movimento de terra trabalhem sem dificuldade e com um pendente transversal entre o 1 e o 2% no sentido do declive.O corte das paredes dos degraus tem que ser vertical.O material usado no cheio dos degraus pode ser local ou trazido de empréstimo e será compactado a máxima densidade, cumprindo as mesmas exigências do resto do aterro.

Em lances em corte em presença de rochas duras e muito duras as máquinas escavadores não podem trabalhar, portanto terá que empregar as técnicas de britagem

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Técnicas de Construção de AterrosSeção a meia ladeira da terraplenagem de uma via de comunicação

terrestre

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Técnicas de Construção de Aterros

Os solos empregados na construção de aterros preferivelmente devem obter-se da própria franja da via nos lances em corte, realizando compensações longitudinais e transversais.Como não sempre é possível terá que empregar os empréstimos laterais (também denominados Pedreiras ou Bancos de Materiais.Deve assegurar um correto emprego e exploração racional dos empréstimos, já que os mesmos influem decisivamente nos custos, os prazos de duração e a qualidade dos aplainamentos a realizar e porque impactam significativamente o meio ambiente natural.

Os Empréstimos, Pedreiras ou Bancos de Materiais

Nos empréstimos, devem considerá-los seguintes quatro aspectos fundamentais:

Sua localização idônea. O estudo, investigação e avaliação das características dos solos e/ou rochas disponíveis. Efetuar sua racional exploração. A restauração e minimização do Impacto Ambiental ocasionado.

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