Terraplanagem



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7. Trator e bica, ou carregadeira e bica:

É um modo de carregamento de emergência, não convencional, mas que já foi muito utilizado. É construída uma plataforma (geralmente de madeira), com alçapão , em plena caixa de empréstimo. Os basculantes colocam-se sob o alçapão, e a carga é feita geralmente por um bulldozer. (o dozer não anda sobre a armação de madeira).



8. Equipamentos escavo-elevadores:

Variante dos escavotransportadores(scrapers) com esteira elevatória, mas com produção contínua e conseqüente produção maior que a dos scrapers. Também podem ser encarados - do ponto de vista operacional - como um equipamento de carga da família das escavadeiras rotativas.

Pode ser rebocado por trator de esteiras (de cuja potência depende a produção) ou  ter autopropulsão. Uso limitado por exigir sempre topografia favorável, com terrenos planos ou pouco inclinados, como as escavadeiras rotativas.

Referencias bibliográficas:

Pacheco, Luiz Cezar Duarte, Apostila de Construção de Estradas - cd-rom

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

Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975

Silveira, Araken – Terraplenagem – Universudade de S. Carlos , 1971

      volta ao topo



ESCARIFICAÇÃO :                                                             

Escarificador (ripper)



           

ESQUEMA DO DENTE DO ESCARIFICADOR

A escarificação é recordada aqui, por ser uma operação de preparo de carga.

Os escarificadores já foram estudados anteriormente. São acoplados na traseira de tratores e (menores) à frente da lamina de motoniveladoras. Dentes de muitos tipos e tamanhos, curtas para material duro, longas para material solto mas abrasivo.

 Usados na escavação de materiais de segunda categoria, em rochas brandas, abrandando materiais de primeira categoria, etc.

São mais eficientes nos materiais muito consistentes que nos materiais brandos. Os de  comando hidráulico são mais precisos porém sofrem maior desgaste.

Técnicas de operação:

escarificar sempre em primeira marcha, e baixa velocidade ;

se possível, morro abaixo;

se o material apresentar camadas inclinadas, na direção da inclinação;

quando usado na carga por scraper, na direção de carga;

escarificar em profundidade uniforme;

colocar os porta dentes simétricos em relação ao centro da barra de ripper.

OUTROS EQUIPAMENTOS:

Valetadeiras, máquinas para fazer meio-fio, guindastes móveis, grandes equipamentos para perfuração de túneis, carretas para transporte de máquinas, tratores, ônibus, veículos leves  para transporte de pessoas, aviões de carga , carroças de tração animal , carrinhos de mão, ferramentas manuais, não serão aqui estudadas, por economia de espaço. Nem elefantes ou carneiros, ainda que estes últimos tenham tido, no passado, grande aplicação em compactação.



Referencias bibliográficas:

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

Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – EP USP, 1975

Silveira, Araken – Terraplenagem – Universudade de S. Carlos , 1971

Capítulo 7





EXECUÇÃO DE ATERROS

O trabalho começa com o desmatamento, quando necessário, e a marcação dos off-sets de aterro, como já visto. As estacas são colocadas à 5 m das cruzetas de marcação, que indicam alturas da plataforma em relação ao pé do aterro.



No caso de aterros de grande altura, as cruzetas devem ser escalonadas, até atingir a cota do greide da plataforma. O eixo é remarcado pela equipe de topografia varias vezes, e o controle das rampas pode ser feito por gabaritos de madeira, como no caso de corte. É bom conferir sempre, com a equipe de topografia, pois a correção de erros na inclinação dos taludes é sempre onerosa.







Conferindo o ângulo do talude de aterro e acertando o talude com uma motoniveladora . Onde a motoniveladora não alcança, o acerto é feito manualmente. 

ESTABILIDADE DOS ATERROS – CONSOLIDAÇÃO DAS FUNDAÇÕES

Fundação e compactação: Ainda que a compactação de um aterro seja excelente, se o mesmo for construído sobre um subleito fraco, poderá apresentar recalques excessivos ou rupturas.

Principais tipos de ocorrências indesejáveis:

a) Recalque por adensamento:

      

Resultante das pressões devidas ao peso próprio e das cargas móveis trafegando sobre o aterro, o adensamento é conseqüência do escoamento de água, expulsa dos vazios do solo, quando estes diminuem.

SEMPRE EXISTIRÁ ADENSAMENTO E RECALQUE, mas este deverá ser previsto e mantido sob controle.



b) Ruptura por afundamento :

Quando uma camada subjacente ao aterro for de capacidade de suporte muito baixa e de grande espessura, pode afundar por igual, expulsando lateralmente o material ruim, e formando bulbos.



c)  Ruptura por escorregamento:

Quando uma camada mole, de baixa resistência ao cisalhamento, sobre outra mais dura, tem seu teor de umidade aumentado e tornando ainda mais baixa tal resistência. Da Mecânica dos Solos, sabe-se que no limite de liquidez, por exemplo, ela é baixíssima, da ordem de 25 g/cm2. Quando esse tipo de acidente acontece, a forma do escorregamento quase sempre é lenticular (tem forma semelhante à de uma lente).



SOLUÇÕES:

Quando o sub-leito é fraco, como por exemplo um brejo, podemos tentar estabiliza-lo ou removê-lo, com substituição do solo por outro mais adequado.     Sempre adotamos a solução mais econômica.



REMOÇÃO DO SOLO RUIM E SUBSTITUIÇÃO POR MELHOR:

Geralmente a remoção é feita por dragas, com imediata substituição por material arenoso. Uma boa técnica é a operação por faixas alternadas, com esgotamento da água que se acumula no fundo através de bombas de sucção ou se a topografia permitir, por valas de escoamento. Após o esgotamento da água, o lodo remanescente tem de ser retirado, e imediatamente aterrado com material arenoso (para permitir fluxo de água, e evitar capilaridade). Nas primeiras camadas não se toma muito cuidado com o grau de compactação, no caso de brejos, pois a velocidade é imprescindível. O material ruim é disposto em "bota-fora". No caso de "minas d’água" de grande vazão, podem ser colocadas manilhas verticais com constante bombeamento enquanto se procede ao aterro provisório. Após ser atingida uma altura suficiente, é fechada e compactada rapidamente (em caso de barragens, pode até ser colocado um tampão em concreto).



DESLOCAMENTO DO MATERIAL INSTÁVEL:

Um procedimento utiliza o próprio peso do aterro para deslocar o material original, quando este é muito mole. O aterro é feito aos poucos, em setores, e o material mole vai sendo expulso à medida que a altura do aterro cresce. Será viável se a camada ruim não for muito alta, e houver um horizonte de material firme subjacente, mas não é possível um bom controle da homogeneidade das camadas(bolsões de material mole podem prejudicar a estabilidade). Entretanto é o mais usado em obras provisórias, como na construção de ensecadeiras que devam durar um tempo fixo, apenas enquanto as obras principais de uma barragem são executadas.  A execução em "ponta de aterro", esquematizada em seguida, é uma das opções desta técnica.







EMPREGO DE EXPLOSIVOS:

Quando a camada mole (vista no caso anterior ) resiste ao deslocamento pelo peso próprio do aterro, e for profunda, pode ser cogitado o uso de explosivos. Ao início, executa-se uma série de explosões superficiais visando segregação entre fases sólida e líquida, e remoção do entrelaçado de raízes. Depois se aterra com espessura maior que a de projeto, e executa-se a primeira linha de furos (principal) para a colocação das cargas, espaçada de 3 m., e em profundidade capaz de atingir a metade da camada mole. Também com espaçamento de 3 m. em relação à primeira linha, executar a segunda linha de furos, e quantas mais forem necessárias em função da largura da plataforma. O fogo é dado na primeira linha, em seguida na segunda, etc. Dentre os explosivos, um dos mais usados é a gelatina, resistente à água, no consumo de 150 a 200 g por m3 de material a ser deslocado.









DRENOS VERTICAIS DE AREIA, COM COLCHÃO DE AREIA, para acelerar o adensamento :

Como o adensamento é um fenômeno lento, pode ser acelerado para encaixar-se ao tempo da construção, fazendo-se furos (sonda rotativa ou cravação de tubos drenantes), com o conteúdo lavado por jatos d’água e preenchido com areia. Uma camada de areia (colchão) é lançada sobre o topo dos drenos, para que a água drenada possa sair, quando pressionada pelo aterro em execução. O dimensionamento dos drenos é função dos coeficientes de percolação da água, estudados em Mecânica dos Solos. Os diâmetros variam de 20 a 60 cm, com espaçamento da ordem de dez vezes o valor do diâmetro (2 a 6 m).





OUTROS PROCESSOS:

Remoção (e/ou aterramento) de solos lodosos com dragas de sucção. Usada com solos extremamente moles, geralmente de origem recente. No caso de aterro, é chamado ATERRO HIDRÁULICO. Muito usado no litoral, tem como exemplos mais conhecidos os desaterros de argila marinha na baixada santista e no morro do Castelo(Rio de Janeiro).



Emprego de BERMAS DE EQUILÍBRIO:

Bermas evitam a formação de bulbos e o deslocamento do material instável.



EMPREGO DE SOBRECARGAS: fazer o aterro com cota excessiva, para que o peso acelere o recalque com a expulsão do material sem capacidade de suporte. Evitar ruptura do solo instável e afundamento do solo de aterro. Depois de tempo suficiente, quando não se observam mais recalques, remover o excesso, que pode ser reutilizado.



EXECUÇÃO E COMPACTAÇÃO DE ATERROS

Maior preocupação: obter as massas específicas indicadas pelas Especificações da Obra.





REGRAS BÁSICAS NO SERVIÇO:

  1. Iniciar o aterro nas cotas mais baixas, em camadas horizontais;

  2. prever caimento lateral, para rápido escoamento de água de chuva;

  3. escalonar ou zonear praças de trabalho, onde as três etapas do trabalho de aterro não se atrapalhem : enquanto em uma praça é feito o descarregamento de material, em outra está sendo espalhado na espessura prevista para compactação, outra está sendo compactada.

Não significa que haja apenas três praças: outras podem estar já com seu grau de compactação aprovado pela fiscalização, sendo gradeadas para execução da próxima camada, ou terem repetições, como alternativa para algum acúmulo momentâneo de equipamentos ou de serviços. O aleatório, em uma obra, é completamente previsível: uma máquina que quebra, chuva imprevista, devem conduzir à ações alternativas para as quais os encarregados estejam previamente treinados;

  d.  a situação mais sensível à um chuva é quando o material está espalhado e pulverizado, antes da compactação, pois uma pancada de chuva poderia transformá-lo num mar de lama. Na possibilidade desta ocorrência, a camada deverá ser "SELADA", isto é, ser rapidamente compactada com rolos lisos ou equipamento de pneus para que seu topo seja adensado e tornado impermeável. Uma vez que a camada já possui um caimento, a água de chuva escorre sem penetrar na camada, e a secagem posterior é rápida, por escarificação e gradeamento. Se não, a camada encharcada deverá ser totalmente removido para bota-fora antes do prosseguimento dos serviços.

 

  e. durante a execução do aterro, as beiradas devem ser mantidas mais altas, o que aumenta a segurança. Isto parece contradizer o exposto nos itens (b) e (d), mas tais beiradas podem ser rapidamente removidas com tratores e motoniveladoras. Essas beiradas sempre devem ser removidas ao final da jornada de trabalho;



  f.  os trajetos dos equipamentos de transporte sobre o aterro devem permitir uma descarga segura e boa compactação, com o mínimo de resistência ao rolamento, que poderia provocar a paralisação de uma unidade transportadora. Assim, esses trajetos devem ser continuamente reajustados de modo a nunca passarem por uma praça de compactação ou espalhamento, por exemplo.

 


  g.   os taludes dos aterros, principalmente os de grande altura, geralmente ficam mal compactados, pois os rolos compactadores não atuam bem nas beiradas, ou estas recebem menos passadas. Fica então uma faixa lateral mal compactada de 30 a 50 cm, que poderia produzir uma superfície de escorregamento, com conseqüente ruptura. Embora seja um serviço difícil, é preciso compactar a superfície da saia de aterro, após o acerto final. Isto pode ser conseguido com pequenos rolos compactadores tracionados por guincho acoplado à tratores.



  h.    Nunca executar uma compactação em umidade diferente da ótima.    O empreiteiro que o faz, perde por consumir combustível em excesso, além de arriscar-se a ter a camada recusada, e ser obrigado a: arrancar, corrigir a umidade, homogeneizar, espalhar e compactar novamente , sem ser pago por isso.

As raras exceções a esta regra serão mencionadas adiante (no assunto "compactação" apenas com o objetivo de chamar a atenção do futuro engenheiro para a necessidade de manter sua mente aberta, e estar sempre pronto à ousar experimentar, atualizar-se sempre em sua profissão e criar novas técnicas. Principalmente, a função do engenheiro é engenhar soluções para problemas, criar técnicas e rotinas, executar e construir e melhorar o mundo e as condições de vida.

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Capítulo 8





PREPARO PARA A COMPACTAÇÃO:

ESPALHAMENTO, HOMOGENEIZAÇÃO E SECAGEM, UMEDECIMENTO

ESPALHAMENTO:

Geralmente é feito um primeiro espalhamento com tratores de lâmina, completado com motoniveladoras, ou apenas com motoniveladoras



APLAINAMENTO

Motoniveladoras: ( plaina ou "patrol" )









implementos alternativos



As motoniveladoras são as máquinas mais versáteis na terraplanagem. Para acabamento, trabalham por raspagem, fazendo pequenos cortes e espalhamento, conformando as cotas finas, acerto de taludes, manutenção de estradas de terra , pequenas valetas, escarificação e trabalho final de limpeza da faixa.

Algumas, como as "Ray-go Giant" , podem ser extremamente grandes e com motores de alta potência, para grandes espalhamentos de material. Nesse caso, fazem um trabalho que se assemelha mais ao dos grandes tratores de lâmina do que ao de suas irmãs menores(que continuam a ser necessárias, para o acabamento mais fino do espalhamento).   Na foto abaixo, note um "fusca" entre a lâmina e o eixo dianteiro, para se ter uma noção das dimensões desta máquina.





Controle do ângulo de talude:

Aplicar o esquadro a cada 3 m de execução de talude, com muito cuidado, pois correções são extremamente caras se ultrapassada a altura em que se possa utilizar motoniveladora.   Depois é feita nova conferencia com a equipe de topografia.  Quando não há condições para uso de motoniveladora, o acerto do talude é manual.







No exemplo, o ângulo 3:2 , muito comum em corte ( sem escala) .

GRADEAMENTO:

(arado)


( grade )



As grades são rebocadas, em geral, por tratores agrícolas, e são usadas em mistura de solos, secagem do solo antes da compactação, homogeneização de camadas, etc.  Eventualmente arados de disco agrícolas executam a mesma função.





Tratores agrícolas

As grades também são usadas na construção de barragens, após a compactação de uma camada, e antes do espalhamento do material para a seguinte, para arranhar a superfície da camada compactada e garantir uma perfeita aderência com a camada superior.



CARROS TANQUE:

    

Usados no transporte de água, em terraplanagem são munidos de um registro e uma barra de aspersão, que permite a regulagem da vazão. Esta, conjugada à velocidade do veículo, permite que , com razoável precisão, seja espalhada no solo a quantidade de água necessária para colocá-lo na umidade desejada.   O teor de umidade final é geralmente controlado com o "Speedy Moisture Test", e conferido após a compactação em combinação com  ensaios de determinação da massa específica aparente . 

Usos: umidificação ou umedecimento de aterros antes de compactação, controle de poeira no ambiente de trabalho, transporte de água.   

Cuidados: não permitir velocidade excessiva quando o tanque estiver pouco cheio.

Referencias bibliográficas:

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

Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem –  USP., 1975

Silveira, Araken – Terraplenagem – Universidade de S. Carlos , 1971

Capítulo 9





COMPACTAÇÃO

     

Compactação é o processo pelo qual se obtém mecanicamente o aumento de resistência do solo. Os solos são geralmente divididos em três grupos: granulares, coesivos e orgânicos. Para fins de compactação, consideraremos separadamente os granulares e os coesivos. Em qualquer deles, apenas no teor de umidade ótimo se atinge o máximo peso específico seco, que corresponde à maior resistência do solo. São raras as exceções, principalmente com argilas muito plásticas, que adensadas com rolos médios ou leves, um pouco acima da umidade ótima, atingem resultados comparáveis aos obtidos com rolos pesados na umidade ótima. Nesses casos, apenas testes em pistas experimentais permitem argumentação. Também nos solos muito arenosos o efeito de variações no teor de umidade real na compactação é menos sensível, e pequenas variações não chegam a causar densidade real abaixo das especificações de projeto.Para o adensamento de areias e materiais granulares, é preferível o efeito dinâmico da vibração. Até pressões de 0,5 a 1 kg/cm2 (na profundidade mais desfavorável), aplicadas com placas vibratórias, são suficientes, trabalhando em camadas de até 50 cm.

Nos solos argilosos, a compactação é obtida principalmente pelo efeito da compressão e cisalhamento, com a vibração exercendo pouco efeito sobre o aumento de densidade, tanto menor quanto maior for a coesão do material. Vale dizer que quanto maior a coesão do solo, maior deverá ser a pressão aplicada pelo rolo . Estas variam, geralmente, de 3 a 5 kg/cm2 na profundidade mais desfavorável da camada. O equipamento ideal de compactação é o rolo pé-de-carneiro, de elevado peso próprio, que produz efeito de amassamento aliado à grande pressão estática. Nestes solos, uma compactação feita fora da umidade ótima é desastrosa.



Rolo pé-de-carneiro



Nos solos misturados, ou misturas de solos, é mais difícil prever com segurança qual o equipamento de compactação que dará os melhores resultados. Os rolos combinados, como pés-de-carneiro vibratórios, autopropelidos e de grande peso atingem ampla faixa de solos, como os argilo-siltosos, siltosos, silto-arenosos, etc., o mesmo acontecendo com os rolos de pneus pesados, e com grande pressão nos pneus, ou os rolos mais leves com pneus oscilantes (estes últimos são melhores quando predomina a areia nas misturas).

Rolo pneumático (oscilante)



Por essa razão se executam PISTAS EXPERIMENTAIS para testar o equipamento ideal para cada solo, e obter os outros parâmetros que influem no processo, como ESPESSURA DA CAMADA SOLTA, NÚMERO DE PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, UMIDADE, PESO DO LASTRO, etc. O gráfico e a tabela que se seguem são apenas indicações, uma orientação geral para os tipos de compactadores mais frequentemente usados conforme os tipos de solo.


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