Sabesp

TERRAPLENAGEM

Construção Pesada

Profº Douglas Couri Jr.

Fonte/Material de Apoio:

Aulas e material disponibilizado pelo professor Ricardo Bonfim;

Um Pouco Sobre Terraplanagem é o conjunto de operações necessárias para moldar um terreno preparando-o para a construção de uma obra. Basicamente, retirar maciços de terra de locais em que estão em excesso e assentamento nos locais que estão faltando. Todo empreendimento da construção civil deve ter trabalhos prévios de movimentação de terra, de pequeno a grande porte, antes de iniciarem.

A terraplanagem pode ser feita de maneira: Manual – resultante da ação humana combinada ou não de tração animal; Rendimento: estima-se que para 50 m3 por hora, necessita-se de 100 funcionários

Mecanizada – resultante da potência das máquinas operatrizes relacionadas; Rendimento: depende do rendimento da máquina, porém, pode-se considerar que 1 máquina consegue cumprir com os 50 m3 por hora.

A terraplanagem manual é uma opção direcionada à situações onde o terreno é restrito (apesar de hoje já existirem máquinas de pequeno porte), mas mesmo assim já deixou de ser utilizada por causa da baixa eficiência, e da carência de mão-de-obra do mercado atual. Evidentemente, a terraplanagem mecanizada é a opção mais eficiente, porém, deve-se prestar atenção nos aspectos: • Requer altos investimentos iniciais com aluguel/aquisição de equipamentos;

• Apesar da mão-de-obra ser reduzida, requer qualificação específica;

• Exige alto padrão de eficiência, com todas as atividades planejadas, de

modo que os equipamentos alcancem os objetivos do projeto de terraplanagem em menor tempo possível, minimizando os custos envolvidos.

Concepção da Terraplanagem É ideal que todas as obras possuem além do projeto de fundações, o projeto de terraplanagem. Para obras de grande porte, o projeto de terraplenagem é item obrigatório. O projeto de terraplanagem é obtido a partir da comparação entre o projeto de arquitetura e de fundações, com o levantamento topográfico do terreno existente. Para realizar um bom projeto de terraplanagem, um bom levantamento topográfico deve possuir: • Marcos geodésicos; • Referencial de nível; • Curvas de nível; • Cotas intermediárias aleatórias ou não; • Locação e cotas de árvores; • Acabamento das superfícies do terreno (grama, asfalto...); • Elementos notáveis como caixas, postes...; • Edificações existentes.

Para realizar um bom projeto de terraplanagem, bons projetos arquitetônicos e de fundações devem possuir: • Cotas de níveis finais do terreno em torno à edificação;

• Cortes suficientes para o entendimento do produto final;

• Cotas de níveis acabados;

• Cotas de níveis do terreno;

• Locação das contenções;

• Pontos de acesso ao terreno;

• Espessura das camadas construtivas.

Operações Básicas da Terraplanagem Escavação (ou corte) – para romper a compacidade do solo, facilitando o manuseio e transporte; Carga – acomodação do material no transportador; Transporte – considerando tanto a fase com o trajeto em carga, quanto o retorno do transportador; Espalhamento – distribuição do material em camadas uniformes, tanto longitudinal quanto transversal; a espessura da camada deve ser especificada por consultoria geotécnica; Compactação – adensamento do solo para reduzir o índice de vazios, garantindo maior estabilidade e resistência para suportar futuros carregamentos.

Classificações da Terraplanagem

A classificação da terraplanagem se dá pelo tipo de solo, e pelos equipamentos que devem ser utilizado para se trabalhar.

Terraplanagem de primeira categoria Para terra em geral, piçarra ou argila, rochas decompostas, areias, seixos rolados, e qualquer material cuja maior dimensão não ultrapasse 15cm. Terraplanagem de primeira categoria é o caso mais recorrente, onde pode-se utilizar equipamentos como dozers, motoniveladoras, e escavadeiras para desestruturar o solo antes da carga.

Terraplanagem de segunda categoria Quando se trata de solos rochosos ou rochas, porém, com resistência à penetração inferior ao granito; rachão, ou blocos de rochas com dimensões que superem 15cm, mas que tenham volume inferior a 1 m3 (matacões). Para esta categoriza da terraplanagem, começa a se envolver explosivos para desmonte, e escarificadores para limpeza do terreno, nivelamento e recolhimento, antes do processo de carga.

Terraplanagem de terceira categoria Quando ultrapassar os parâmetros da segunda categoria, porém – rochas sãs, com resitência à perfuração igual ou superior à do granito, ou quando há blocos de rochas com volumes superiores a 1 m3. Para terraplenar nestes casos, exige-se o uso contínuo de explosivos, além da necessidade de equipamentos de grande porte para o processo de recolhimento, carga e transporte – basicamente a versão maior dos equipamentos utilizados na primeira e na segunda categoria.

Cortes Cortes não operações de escavação para se atingir o nível da plataforma*, deixando o terreno no nível desejado, mas ainda com o seu solo natural. Também são operações de corte: • Rebaixamento da plataforma quando o subleito da rodovia é inadequado; • Escavações em degrau no caso de terrenos (e até aterros) muito íngremes; • Escavações de valas para se alterar o curso d’água; • Escavação de cavas, bueiros e degraus. *Plataformas os platôs, são as superfícies finais de trabalho após o preparo do terreno.

Sequência construtiva dos cortes: • Locação topográfica; • Cravação de piquetes para demarcar as áreas; • Limpeza da faixa de corte, removendo obstáculos e a vegetação local; • Remoção da camada vegetal; • Escavação e carga do material; • Acabamento do corte. É importante prestar atenção à inclinação dos taludes. Caso fique errada, o procedimento para correção pode ser oneroso, envolvendo equipamentos mais caros, como o drag line, por exemplo.

Aterros Aterros são as etapas de espalhamento e compactação controlada de solo, a fim de chegar à cota de platô especificada no projeto. Em geral, os aterros não são recomendáveis para se apoiar as fundações, por isso podem acabar dividindo os duas etapas o processo de terraplanagem de uma obra. Importante: • Caso o aterro seja feito em um terreno inclinado, sempre iniciar pela cota

mais baixa; • Evitar deixar que o material espalhado, porém não compactado, fique

sujeito à chuva – caso ocorra, trocar esta camada, pois estando úmida, nunca chegará ao GC esperado;

• Prever caimento lateral no material compactado, para que a água da chuva possa escoar entre a execução de camadas;

Etapas do aterro: • Lançamento do material pelo equipamento transportador;

• Espalhamento das camadas de compactação – definidas pela geotécnica,

mas nunca superiores a 20cm;

• Compactação propriamente dita, atentando-se à estabilidade da fundação da camada e estabilidade da compactação;

• Regularização (acabamento).

Compactação de Aterros Fatores que influenciam a compactação: • Natureza do solo;

• Teor de umidade;

• Energia de compactação;

• Número de passadas do equipamento compactador;

• Velocidade com o qual o equipamento passa. A umidade é o fator mais importante porque, caso seja muito baixa, o atrito entre os grãos fica muito alto e o solo não se densifica; e caso a umidade seja muito alta, a própria água impede a expulsão de vazios do solo. A quantidade de água deve ser equilibrada para que ela haja como um lubrificante entre os grãos.

A quantidade de passadas também é importante, pois caso ultrapasse a quantidade necessária, o próprio equipamento começa a desagregar o solo, perdendo GC. Tipos de processos de compactação: • Por compressão: apenas aplicando força vertical sobre o solo na área de

uma placa;

• Por amassamento: aplicando simultaneamente esforço vertical e horizontal – pela vibração do equipamento;

• Por impacto: apenas forças verticais, porém, com repetição superior a 500 golpes por minuto;

• Por vibração: aplicação de forças verticais com repetição superior a 500 golpes por minuto, além de vibração em alta amplitude.

Ensaio de Placa O ensaio de placa feito para comprovar a eficácia da compactação. Rápidos e de fácil aplicação, os ensaios de carga com placa verificam a capacidade de suporte e estabilidade do solo e substrato de fundação. Eles são usados para garantir o controle de qualidade da compactação (ou de solos existentes não compactados). O teste aplica uma carga vertical em diferentes placas especializadas de apoio, feitas de aço, medindo a compactação em função da penetração. A carga vertical na placa é aplicada usando-se um macaco hidráulico e um contrapeso. A deflexão resultante da superfície ou penetração da placa é lida após a estabilização e permite a determinação do módulo de compressão ou do módulo de reação do solo. O contrapeso pode ser qualquer elemento da obra – de preferência máquinas e veículos pesados que estejam no canteiro, como escavadeiras, caminhões...

Empréstimos São escavações feitas em locais pré-definidos para a obtenção de materiais que serão aplicados nos aterros da obra. Os empréstimos podem ser requisitados quando há uma insuficiência nos materiais removidos das etapas de corte (volume de corte < volume de aterro); ou quando o material removido dos cortes possuem qualidade inferior às necessidades técnicas da obra. Empréstimos laterais: são mais comuns em estradas ou obras afastadas com jazidas de empréstimos ao redor, e é altamente recomendável onde há muita variação do tipo de solo ao longo da obra; Empréstimos centrados: quando a fonte do material está distante do local de aplicação, envolvendo maior mobilização de transporte; e também, o solo presente no local de empréstimo deve possuir as qualidades especificadas pela consultoria geotécnica. Não é a opção mais favorável, mas é a mais recorrente nos centros urbanos

Outros Procedimentos Envolvidos na Terraplanagem

• Abertura de caminho em terrenos virgens, com posterior desmatamento e

limpeza;

• Para locais em que mesmo após as operações de corte, ainda houver solos moles, é necessário fazer troca de solo. Solo mole é uma classificação atribuída a solos turfoso, solos orgânicos, solos hidromórficos, areia movediça, areias muito fofas, e formigueiros.

• Em geral, deve-se reduzir o máximo possível o tempo da terraplanagem, porém, se a obra for muito extensa, e/ou por algum motivo houver um grande intervalo de tempo ente o preparo do terreno e o início da construção; é necessário proteger o solo com geomantas ou camadas de brita, de formas que as intempéries e a circulação de equipamentos não venham a danificar o terreno já preparado;

• Elaborar um plano de terraplanagem – especialmente em grandes centros

urbanos, para as atividades que causem ruído, vibrações, poeira e até possíveis acidentes, não importunem a vizinhança por muito tempo;

• Escalonar ou zonear os serviços de terraplanagem em uma mesma obra,

para que uma etapa não atrapalhe a outra; • Nem sempre as jazidas de empréstimo e os locais de bota-fora são

licenciadas, principalmente quando os empréstimos forem laterais. Deve ser providenciado então o licenciamento ambiental da região onde se necessita utilizar para estes fins, apresentando um plano de recuperação e reabilitação do local. Este procedimento deve ser feito em fase de planejamento, antes do início da obra.

Comportamento do Solo Peso O peso varia conforme o peso específico do solo – e é uma informação importante de ser conhecida devido à capacidade de carga do transporte.

𝛾 =𝑃

𝑉

Empolamento É a expansão do volume de terra após a destruição de sua estrutura natural, permitindo o aumento no índice de vazios do solo. A relação entre o volume natural e o volume solto nos dá um índice que é o fator de empolamento.

𝜑 =𝑉𝑛𝑉𝑠 → 𝜑 < 1,00

Redução É a redução do volume de material após a compactação, lembrando que uma vez desagregado, o GC de um solo pode chegar até 99% (dependendo do solo e das condições de compactação), mas jamais será igual à condição natural.

𝑍 = 100 − 100.𝑉𝑐𝑉𝑛

Para todos os parâmetros: Vs – Volume solto; Vc – Volume compactado; Vn – Volume natural

Exercício Um caminhão possui capacidade transporte de 16 m3. a-) Conhecendo o fator de empolamento deste solo (𝜑 = 0,85), quanto o volume solto transportado no caminhão corresponderá no corte? b-) Sabendo que o volume de material de corte no projeto foi de 25.000 m3, quantas viagens deste caminhão serão necessárias para levar este material para o bota-fora?

Exercício Para o terreno a seguir, calcular: • Os volumes naturais de terra para corte, aterro;

• Quanto será necessário (e se será necessário) dispor para empréstimo ou bota-fora;

• Qual é o número de viagens que serão necessárias para empréstimo ou bota-fora;

• Calcular a cota média do terreno. Dados: 𝜑 = 0,8; 𝑍 = 0,9; 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑚𝑖𝑛ℎã𝑜: 8 𝑚3 𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑖𝑎𝑔𝑒𝑚

Levantamento planialtimétrico

Projeto de terraplanagem

Resolução

1 – Dividir o terreno em seções pelos pontos notáveis da terraplanagem

2 – Desenhar as seções de apenas UMA das direções

3 – Calcular a cota das intersecções por semelhança de triângulos

4 – Calcular as áreas de corte e aterro das seções transversais

5 – Para organizar, dividiremos os espaços entre seções em quadrantes

6 – Calcular os volumes de cada quadrante

7 – Cálculo do volume de corte

𝑉𝑐 = 𝑠𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑠 𝑑𝑜𝑠 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 8 – Cálculo do volume natural acumulado após o corte

𝑉𝑛𝑐 =𝑉𝑐𝜑

9 – Cálculo do volume natural a ser utilizado no aterro

𝑉𝑛𝑎 =𝑉𝑎𝑍

10 – Cálculo do volume natural que sobrará para bota fora

𝑉𝑛 = 𝑉𝑛𝑐 − 𝑉𝑛𝑎

11 – Cálculo do número de viagens

𝑁 =𝑉𝑛

𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑐𝑎ç𝑎𝑚𝑏𝑎

12 – Determinação da cota média

𝐶.𝑀. = (𝐶𝑜𝑡𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 × Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒)

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜

Cotas em [m] Áreas em [m2]

Cotas em [m] Áreas em [m2]