Terraplanagem



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RT = R rolamento + R rampa

(desprezamos os outros fatores, muito pequenos)

É costume calcular separadamente o peso P2 sobre o eixo trator, para facilitar o cálculo da aderência ( semelhante ao atrito ). 

Conhecido o coeficiente de aderência A e o peso P2 do trator, calculamos a força de aderência  Fa = P2 x A.

Se RT > Fa , as rodas tratoras patinam e o veículo não se move.

Ver mais detalhes adiante, em POTÊNCIA.

Facilidade de Escavação com scrapers em terreno natural:

Terrenos muito compactos : use scraper SR ou TR, com pusher.

Menos compactos : convencionais. Os "cavalos"(tratores) de pior desempenho quando há pouca aderência são os de dois eixos.

Sobre os tratores de rodas puxando scraper:

Como ambos se deslocam sobre rodas, há que considerar o peso do trator e o do scraper, vazio ou carregado. Calcular resistência ao rolamento, resistência/assistência de rampa, distribuição do peso , aderência.



A resistência ao rolamento não afeta os tratores de esteiras ...

Resumo:

CONV1- Motoscraper convencional , rebocador (cavalo) de 1 eixo:

Para distâncias médias e curtas, terrenos de compacidade média ou baixa, rampas < 15 %, terrenos com bom suporte e pouco afundamento (baixa resistência ao rolamento.










CONV2 - Motoscraper convencional , rebocador (cavalo) de 2 eixos:

Distâncias médias e grandes, terreno compacidade média ou baixa, rampas até 10 %, terrenos bom suporte e afundamento < 15% (baixa resistência ao rolamento).






EL - Motoscraper com elevatório:

Distâncias curtas e médias, terrenos pouco compactos, solo solto, rampas pequenas (<10 %) , terrenos com bom suporte e pouco afundamento (baixa RR)










MT-Motoscraper (twin) :

Distâncias médias, terrenos compactos, rampas < 30 % (médias e fortes), terrenos de baixa cap. De suporte e alta resistência ao rolamento.






Scraper rebocado SR por trator de esteiras:

Distâncias curtas, terrenos compactos, fortes rampas (> 30 %), terrenos de baixa capacidade de suporte e alta resistência ao rolamento.





CONSIDERAÇÕES SOBRE CARGA, TRANSPORTE E ESPALHAMENTO:

Carregamento mais caro: vagões e caminhões (tempo de carga muito maior que dos scrapers).

Carregamento mais barato: TR e EL quando terreno dispensa uso de pusher, porem menor velocidade acarreta transporte mais caro. Os EL , invertendo o sentido da esteira, tem a descarga mais regular, adiantando o espalhamento.

Caminhões e vagões tem transporte com custo menor, porém espalhamento após descarga mais caro ( é preciso usar trator de lâminas e motoniveladoras).



            

VAGÃO                                                       FORA-DE-ESTRADA



COMPARAÇÕES ALTERNATIVAS

Os fatores que mais influem no desempenho de equipamentos escavotransportadores são: distância de transporte e resistências ao movimento das máquinas. O gráfico a seguir orienta uma seleção baseada nesses fatores.



(gráfico baseado em Ricardo e Catalani: Manual Prático de Escavação)

Algumas vezes as máquinas são usadas em condições diferentes das mais favoráveis segundo esse gráfico. Fatores teoricamente menos importantes podem predominar em condições especiais, conforme análise de produção e custo, não disponibilidade momentânea de um recurso, trabalhos de curta duração, etc.

Referencias bibliográficas:

Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora

Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975

?? - Princípios Básicos de TerraplanagemCaterpillar Brasil

Pacheco, Luiz Cesar Duarte - Apostila de Construção de Estradas I

Capítulo 3

Veja a continuação do assunto em POTÊNCIA

POTÊNCIA: NECESSÁRIA, DISPONÍVEL e USÁVEL:

Potência é energia em ação, trabalho realizado por uma força em um determinado temo. DISPONÍVEL é a da máquina. USÁVEL é a limitada pelas condições de trabalho.



A POTÊNCIA NECESSÁRIA é determinada pela resistência ao rolamento(devida à fricção interna, flexibilidade, desenho e pressão dos pneus, penetração na superfície do solo) e de rampa. A potência disponível é informada pelos fabricantes, pela força na barra de tração (tratores de esteiras) ou pelo esforço trator nas rodas motrizes(trator de rodas) e varia com a marcha e a velocidade. Mas tal informação é válida para condições ideais.

A POTÊNCIA USÁVEL é um valor menor, limitado pela ADERÊNCIA das esteiras ou pneus com o solo, e pela ALTITUDE, que reduz a potência dos motores de aspiração natural.

ADERÊNCIA( ~ atrito) é função do peso atuante no conjunto propulsor, e de um coeficiente de aderência ( ~ coeficiente de atrito) devido ao tipo de terreno. Tomando como exemplo o conjunto trator + scraper :

Trator de esteira rebocando scraper de dois eixos: considerar o peso total do trator.

Trator de pneus, dois eixos, rebocando scraper de um eixo: considerar 40% do peso do conjunto trator + scraper , tanto carregado quanto descarregado.

Trator de pneus, um eixo, rebocando scraper de um eixo: considerar 60 % do conjunto trator + scraper, nas duas condições de carga.

COEFICIENTES DE ADERÊNCIA PARA TRATORES



MATERIAIS

PNEUS

ESTEIRAS

Concreto

0,90

0,45

Terreno argiloso seco

0,55

0,90

Terreno argiloso molhado

0,45

0,70

Argila(estrada mal conservada)

0,40

0,70

Areia solta seca

0,20

0,30

Areia solta úmida

0,40

0,50

Material de praça de pedreira

0,65

0,55

Estrada encascalhada (não compactada)

0,35

0,50

Terra firme

0,55

0,90

Terra solta

0,45

0,60

EFEITOS DA ALTITUDE :

ALTITUDE

(metros)


0

a

750



750

a

1500



1500

a

2250



2250

a

3000



3000

a

3750



3750

a

4500



TIPO DE EQUIPAMENTO (CAT)

EFICIÊNCIA EM %

769

100

100

92

85

79

73

666, 657

100

100

95

87

81

75

660, 651, 650, 641

100

100

93

86

79

73

631, 630

100

100

98

90

84

76

619 PS

100

92

85

78

72

66

D9G

100

100

100

100

93

86

D8H P.S.

100

100

100

97

90

83

D8H D.D.

100

100

100

92

85

79

D7E D.D. & P.S.

100

100

94

86

80

74

Para motores de aspiração natural, deve-se deduzir 1% da potência especificada para cada 100 m a partir de 1000 m de altitude. Esta tabela é incompleta, tratando-se apenas de um exemplo. Cada fabricante fornece seus próprios manuais de utilização

Os índices de eficiência em função da altitude devem corrigir a Eficiência previamente calculada, como já estudado. Lembre-se que a força tratora NECESSÁRIA continua a mesma em qualquer altitude. É a força tratora DISPONÍVEL que diminui com o aumento da altitude.

Em resumo:

Potência necessária = resistência ao rolamento + resistência de rampa

Potência disponível : consultar manual da máquina combinando força tratora e velocidade. Então combinar potência necessária com disponível, para escolher a marcha mais alta possível. Potência usável: função da aderência do terreno. . Se altitude elevada, fazer quadro de perda de potência, corrigindo a marcha a ser usada.

Referencias bibliográficas:

Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação, Pini Editora

Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975

?? - Princípios Básicos de Terraplanagem – Caterpillar Brasil

Pacheco, Luiz Cesar Duarte - Apostila de Construção de Estradas I

Capítulo 4

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EXECUÇÃO DA TERRAPLANAGEM - SERVIÇOS PRELIMINARES

"Há sempre um equipamento que se adapta melhor às condições vigentes, e executa a tarefa de forma mais simples e econômica." 1 A esta citação do livro texto, acrescento:



Qualquer tarefa pode ser feita de modo ainda mais simples e econômico. A função do engenheiro na produção de uma terraplanagem é engenhar, descobrir esse modo. Estudamos aqui soluções e sugestões consagradas pela prática, mas que sempre poderão ser melhoradas.

SERVIÇOS PRELIMINARES

1. Instalação do canteiro de obras:

Regra geral: localizar perto do centro de gravidade (área em planta) dos serviços. As construções devem ser econômicas e reaproveitáveis após a desmontagem do acampamento. Parâmetros que podem alterar a regra geral: dimensão da obra, proximidade de centro urbano, tempo de execução da obra, facilidades locais de energia elétrica e água potável, etc. Um canteiro deverá conter:

ESCRITÓRIO: prestando os seguintes serviços gerais: apropriação (coleta de             dados, classificação, ordenação e cálculo de despesas por categorias); comunicação entre o canteiro de serviço e a gerência; comunicação entre o canteiro e terceiros; ponto; pagamento de pessoal; organização, distribuição e pagamento de contas e sua contabilização em livro próprio; escrituração do livro "caixa" da obra; arquivamento de correspondência, fichário de máquinas , material de consumo, etc.

ALMOXARIFADO: responsável pela compra e distribuição de materiais, que se classificam em : materiais de consumo (combustíveis, óleos, graxas, alimentos, peças sobressalentes, etc.) , materiais de aplicação (cimento, cal, pedra, areia, etc.) e materiais permanentes (máquinas, móveis, grandes ferramentas, etc.).

OFICINAS DE MANUTENÇÃO: para reparos ligeiros, pinturas, manutenção preventiva(revisão quinzenal de peças de alto desgaste, revisão de motores segundo especificações dos fabricantes). Como indicação, deve ter 36 m2 por máquina em serviço. Fazem também o controle de utilização das máquinas, anotando horas trabalhadas, paradas para reparos e por chuva, para análises que podem ser anuais, mensais ou até diárias.

ARRANCHAMENTO: alojamentos, refeitórios. Evitar alojar pessoal nos centros urbanos próximos, causa de perda de tempo, problemas com comportamento e desempenho no trabalho. Pessoal bem alimentado trabalha com mais prazer, e melhor.

TRANSPORTES: podem ser feitos em caminhões cobertos, com bancos, respeitada a legislação vigente, com todas as regras de segurança respeitadas e sempre gratuito; o transporte de pessoal graduado normalmente é feito em veículos menores, como utilitários ou automóveis. Ao menos um veículo sempre deverá estar disponível, para urgências, inclusive hospitalares.

COMUNICAÇÕES:

    Em obras de grande porte, comunicações internas podem utilizar sistema de telefonia com PBX,  walk-talkies, e até celulares. Comunicações externas , tradicionalmente feitas em horários preestabelecidos por transmissor – receptor, serão brevemente substituídas por fax ou pela Internet (ou coisa melhor).



GUARITAS:  um acampamento é um quartel e não a casa da Mãe Joana.  Há que definir quem pode entrar e quando...

RECREAÇÃO: cinema, biblioteca, jogos de salão, futebol, basquete, etc. Quando o porte da obra é muito grande, como no caso da construção de hidrelétricas, clube com piscina e salão de festas não chega a ser exagero.

2. Mobilização ou Transporte dos equipamentos:

    Raramente decorrem mais de trinta dias entre o resultado de uma concorrência e o início das obras. No caso de grandes distâncias, o custo de mobilização pode ser elevado e não pode ser omitido no orçamento da obra. O trajeto (rota) deve ser o menor possível.    

    Máquinas de esteira são transportadas sobre carretas, as de pneus necessitam autorização dos órgãos rodoviários para trafegar nas estradas, ainda assim com sinalização apropriada.

    Um critério para a organização de comboios, é grupar equipamentos que podem se deslocar a velocidades iguais. Por exemplo: carretas transportando tratores e motoscrapers deslocam-se a velocidades em torno de 60 km/h. Já os tratores sobre pneus, 35 km/h. Motoniveladoras tem velocidade variável, em torno de 45 km/h. Pás carregadeiras, por terem sistema de direção traseiro, devem ser transportadas.

    Com a seleção dos equipamentos que serão deslocados fica parcialmente definido o efetivo humano, já que, em muitas firmas, alguns operadores são "casados" com suas máquinas. As equipes são complementadas pelos chefes de campo, mecânicos etc.

    Grandes escavadeiras podem superar 120 toneladas de peso, tendo de ser desmontadas para o transporte em carretas, bem como instalações de britagem, usinas de asfalto, etc. As equipes de construção de acampamentos geralmente viajam na retaguarda dos comboios, porque é difícil instalar o arranchamento antes da chegada das máquinas , que são revisadas tão logo sejam descarregadas.

    O responsável por um comboio, geralmente engenheiro, define velocidade entre pontos do trajeto, pontos de parada, e tudo o que não pode ser previsto.

3. Construção de estradas de serviço e obras de arte provisórias:

    Em geral, no caso de obra rodoviária, obras de baixo custo, com plataformas de 4 a 5 metros. Procurar suavizar rampas de inclinação muito forte. Pequenos aterros, drenados, nas baixadas e onde houver solos de má qualidade. Bueiros para evitar inundações. Nas grandes obras, estradas de serviço podem necessitar plataformas maiores, com boa conservação e suporte, para que o equipamento de transporte sempre possa trafegar na velocidade máxima de segurança.



4. Consolidação do terreno de fundação dos aterros:

Executados sempre que, devido à baixa capacidade de suporte do sub-leito possa ocorrer recalque exagerado ou escorregamento lateral. No caso de estradas de serviço, não tem o requinte que será visto em "construção de aterros", mas devem ter boa capacidade de suporte e drenagem suficiente.

 

5. Locação topográfica:

O órgão rodoviário (DNER, DER/xx, RFFSA ) fornece o eixo da estrada locado e piqueteado a cada 20 m, incluindo a marcação dos PC(pontos de curva), PT(ponto de tangência) e PI (ponto onde o prolongamento das retas se interceptam), devendo o empreiteiro acompanhar a execução desse trabalho a fim de esclarecer dúvidas. A partir do eixo locado, cabe ao empreiteiro a marcação dos pontos de off-set, garantindo sua conservação, pois as estacas do eixo vão desaparecer durante a terraplanagem. Recordando:



A marcação correta dos pontos de off-set é importante porque a correção de erros é muito onerosa. O erro máximo admissível na altura do off-set de corte é 10 cm. Superfícies côncavas ou convexas nos taludes de corte, ou nos de aterro, não são permitidas, nem são pagas modificações nos volumes previstos no projeto.



Para a marcação dos off-sets são necessários:

Nota de serviço, com indicação da cota vermelha H (altura de corte ou aterro, no eixo); largura da plataforma; angulo de talude de corte (aC) e angulo de talude de aterro(aa) .

A inclinação transversal do terreno ( i ) é determinada no local, quando irregularidades do terreno não o impedem. (Nesse último caso, os off-sets são determinados por nivelamento geométrico e por tentativas). Veja também : " controle de ângulo de talude", pag. 27



Locação topográfica para o corte em caixão:



Xe = (H + L) / (tg a - tg i)                               Xd = (H + L) / (tg a + tg i)

Para o controle topográfico da execução dos cortes, as cotas dos off-sets são:



He = (Xe – L) tg a          e          Hd = ( Xd – L ) tg a

Locação topográfica dos aterros:

X’e = ( H + L tg a ) / ( tg a + tg i )                X’e = ( H + L tg a ) / ( tg a - tg i )

Clique aqui para o download de uma planilha de cálculo (didática) para a locação dos off-sets, com o cálculo das distâncias ao eixo e cotas, que também avalia as áreas das seções de corte e aterro, para o cálculo dos volumes (cubagem).

  1. Limpeza da faixa de ocupação , desmatamento e destocamento

Fatores que influem nas operações de limpeza:

1.     Porte e tamanho das árvores:

Para efeito de desmatamento, a vegetação pode ser classificada em:

campo: vegetação rasteira

capoeira: arbustos e pequenas árvores (tronco diâmetro de 10 a 20 cm)

mata: muitas árvores, e grandes (diâmetro do tronco  > 20 cm)

2.    Uso final da terra:

Estradas, barragens, reflorestamento, uso agrícola – exigências são diferentes em cada tipo de obra.

3.    Condições do solo:

Espessura da camada de terra vegetal, matéria orgânica, umidade, presença de matacões e blocos de rocha , influem na escolha dos equipamentos a serem usados.

4.    Topografia: grandes rampas, valetas, áreas pantanosas e de baixo suporte, formações rochosas – alteram a operação de alguns equipamentos.

5.    Especificações da obra : tamanho da obra, prazo, disposição de entulho, exigências de conservação ambiental e dos solos



Equipamentos usados na limpeza:

a) TRATORES DE ESTEIRA (Bull-dozer)

Cortando, limpando, empurrando, acertando e alisando superfícies para melhorar o tráfego.

No desmatamento, utilizar tratores da maior potência possível.





O entulho é removido para fora da faixa de ocupação, e, em geral, queimado, para reduzir o volume de material a ser transportado para bota-foras.


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