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Obras Virias p/ CGM/SP - Auditor de Controle Interno - rea Infraestrutura
Professor: Marcus Campiteli
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Obras Virias e Ambiental CGM-SP/2015 Questes Comentadas
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Ol, Pessoal
Esto abertas as inscries para o cargo de Auditor Municipal de
Controle Interno da Prefeitura de So Paulo, na rea de
Infraestrutura.
So 8 vagas imediatas e sero classificados 32 candidatos, que
tero a prova discursiva corrigida (item 7.38.1).
A prova est marcada para o dia 15 de novembro de 2015.
Portanto, d tempo de se preparar, desde que de forma objetiva e
focada. E esse o objetivo deste curso, ao apresentar a vocs a
teoria das normas e livros de forma consolidada e amigvel,
juntamente com as questes da Vunesp e FCC comentadas relativas
aos assuntos tratados.
Este curso, de Teoria, Vdeo-Aulas e Questes Comentadas de
Obras Rodovirias, abranger as seguintes matrias do edital, com as
respectivas datas das aulas:
Aula Assunto Data
0 Terraplenagem Imediato
1 Questes de Terraplenagem Comentadas 21/9
2 Caractersticas dos Materiais 28/9
3 Sondagens 5/10
4 Pavimentao 12/10
5 Anlise Oramentria e SICRO 16/10
6 Ensaios 19/10
7 Drenagem 23/10
8 Obras de Arte Especiais 26/10
9 Meio Ambiente 30/10
10 Acompanhamento de obras 2/11
11 Sinalizao 6/11
12 Canteiro de Obras 9/11
Agora, antes de apresentar a Aula 0, deixe eu me apresentar.
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Sou engenheiro civil formado pelo Instituto Militar de
Engenharia - IME e trabalho como auditor de controle externo no
Tribunal de Contas da Unio TCU. Fiz mestrado em engenharia civil na UnB e conclu com a dissertao: Medidas para Evitar o
Superfaturamento em Obras Pblicas decorrente dos Jogos de
Planilha.
Na trajetria de concursos, aps a elaborao de resumos,
resoluo de muitas questes e estudo focado, obtive aprovao nos
concursos de Perito da Polcia Federal em Engenharia Civil, em 2004,
e Auditor Federal de Controle Externo do TCU na rea de obras
pblicas, em 2005. Hoje trabalho neste ltimo.
Trabalhei durante seis anos como engenheiro militar e estou a
oito no TCU, sempre participando de auditorias em obras pblicas.
Na rea de aulas, ministrei cursos de engenharia civil,
presenciais e distncia, para o concurso do TCU de 2009 e 2011,
TCM/RJ de 2011, TC/DF de 2012, TC/ES 2012, Cmara dos
Deputados de 2012, CGU de 2012, Perito da Polcia Federal 2013,
INPI 2013, CNJ 2013, DNIT 2013, CEF 2013, ANTT 2013, Bacen
2013, MPU 2013, TRT/15 2013, TRT/17 2013, TRF/3 2013, PF Adm
2014, Suframa 2014, CEF 2014, CBTU 2014, TJ-PA/2014, TCE-
RS/2014, TRF1/2014, TCE-GO/2014, Pref. Florianpolis/2014,
Petrobras/2014, TCM-GO/2015, CGE-PI/2015, TCE-CE/2015, TCM-
SP/2015, TRT-MG/2015 e MPOG/2015.
Agora que vocs me conheceram um pouco, retornemos ao
nosso curso.
Sabemos que as bancas cobram detalhes da bibliografia
disponvel nos livros e nas normas acerca do abrangente campo da
engenharia civil previsto no edital. Por isso, apresento a teoria dos
assuntos e as questes comentadas da Vunesp e FCC com base nas
normas e manuais do DNIT.
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Busco mesclar figuras e fotos didticas aos textos na busca de
tornar a matria o mais amigvel possvel, de forma a facilitar ao
mximo o entendimento das informaes truncadas das normas.
O desafio do estudo dessa especialidade conseguir
objetividade diante da sua vasta abrangncia. E pretendo alcanar
esse objetivo neste curso por meio da apresentao das questes.
Afinal, no temos tempo a perder.
Primeiramente apresento a vocs as questes comentadas e,
na parte final, reapresento as questes tratadas na aula, com o
gabarito na ltima folha, para que vocs possam treinar.
Em muitas das questes, os comentrios complementam a
teoria trazendo mais informaes.
Costumo destacar em negrito informaes que acho com cara
de questo.
Crticas e sugestes podero ser feitas no prprio sistema do
Estrategia assim como encaminhadas ao seguinte endereo de e-
mail: [email protected].
Estarei no frum de dvidas para respond-los.
Espero que caia na prova somente o que vocs estudem !!!
Bons estudos e boa sorte !!!
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AULA 0: TERRAPLENAGEM
SUMRIO PGINA
1. Terraplenagem 5
1.1 Conceitos Bsicos 5
1.2 Projeto de Terraplenagem 9
1.2.1 Caractersticas dos Solos 18
1.2.2 Distribuio de Massas 22
1.2.3 Definio de Jazidas 34
1.3 Compactao dos Aterros 35
1.3.1 Aterros sobre solos com baixa capacidade de
suporte 41
2. Equipamentos de Terraplenagem 45
2.1 Unidades de trao (tratores) 46
2.2 Unidades Escavoempurradoras 50
2.3 Unidades Escavotransportadoras 50
2.4 Unidades Escavocarregadoras 54
2.5 Unidades de Transporte 58
2.6 Unidades Aplainadoras 61
2.7 Unidades Compactadoras 61
3. Especificaes de Servios 66
3.1 Servios preliminares 66
3.2 Cortes 68
3.3 Emprstimos 73
3.4 Aterros 76
3.5 Caminhos de servio 83
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4. QUESTES COMENTADAS 85
5. LISTA DE QUESTES APRESENTADAS NA AULA 91
6. GABARITO 118
7. BIBLIOGRAFIA 119
Ol pessoal,
A parte terica desta aula de autoria do professor Fbio
Amorim, auditor do TCU na rea de obras rodovirias, formado em
Engenharia de Fortificao e Construo pelo Instituto Militar de
Engenharia IME.
Eu apresento a vdeo-aula e as questes comentadas.
Bons estudos!
1. Terraplenagem
1.1. Conceitos Bsicos
O DNIT define terraplenagem como o conjunto de operaes de
escavao, carga, transporte, descarga e compactao dos solos,
aplicadas da construo de aterros e cortes, dando superfcie do
terreno a forma projetada para construo de rodovias.
Em outras palavras, a terraplenagem propicia a obteno da forma da
rodovia. Para tal, so realizadas diversas operaes de movimentao
de terra, de forma a escavar o solo em determinados locais e
deposit-lo nos locais em que isso seja necessrio. Essas aes do
alinhamento e harmonia rodovia.
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Essa movimentao de terra advm do princpio de que os desvios no
alinhamento vertical de uma rodovia (subidas e descidas), bem como
no seu alinhamento horizontal (curvas), devem ser os mais amenos
possveis, de modo a garantir segurana, funcionalidade e conforto
aos futuros usurios.
Rodovia dos Bandeirantes - So Paulo
Assim, esses desvios amenos somente so conseguidos graas
terraplenagem, possibilitando assim a obteno de uma rodovia
segura, funcional, e tambm confortvel.
Longitudinalmente, podemos simplificar a terraplenagem da seguinte
forma:
Incio do Segmento Fim do Segmento
Corte Corte
Aterro
1
2
3
km 0
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A linha em verde retrata o perfil vertical do terreno natural, no
segmento onde a rodovia dever ser construda. J a linha em
vermelho retrata o perfil vertical projetado da rodovia. Percebam que
para se chegar ao alinhamento adequado, dever haver uma
considervel movimentao de terra no segmento a ser construdo.
Nesse exemplo, o solo ser escavado e carregado dos segmentos (1)
e (3), transportado e descarregado para o segmento (2). Para
completar a operao de terraplenagem, o solo descarregado no
segmento (2) ser espalhado, conformado e compactado, de modo a
alcanar o alinhamento e resistncia necessrios para a construo
posterior do pavimento da rodovia.
Os segmentos (1) e (3) so chamados de segmentos de corte, pois
neles, o alinhamento ser conseguido com a escavao do terreno
natural. J o segmento (2) chamado de segmento em aterro, pois
nele, o alinhamento ser conseguido com o acrscimo de solo.
Transversalmente, visualizamos da seguinte forma os segmentos de
corte (1) e (3) e os segmentos de aterro (2):
km 20
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Seo de Corte
Seo de Aterro
Para finalizar esses conceitos bsicos, preciso dizer que nem
sempre o volume de corte disponvel suficiente para realizar todas
as operaes de aterro. Nesse caso, devero ser escavados solos
oriundos de outros segmentos da prpria rodovia, ou ento, de
jazidas com material qualificado, localizadas nas proximidades ou at
distantes da rodovia. A essa operao d-se o nome de emprstimo.
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Por outro lado, pode acontecer de o volume dos cortes ser superior
ao necessrio para realizar os aterros. Ou ento, pode acontecer de a
qualidade do material de corte no ser adequado para a construo
dos aterros. Nesses casos, faz-se necessrio depositar os solos
excedentes ou inapropriados em locais pr-determinados. A esses
locais damos o nome de bota-fora, os quais se localizam fora da
plataforma da rodovia, e, de preferncia, dentro dos limites da faixa
de domnio.
Pessoal, feita essa parte introdutria, vamos nos ater ao programa do
nosso concurso!
1.2. Projeto de Terraplenagem
Os estudos geotcnicos que vimos na ltima aula, bem como a
definio do projeto geomtrico da rodovia possibilitam ao projetista
confeccionar o projeto de terraplenagem.
Objetivo
O Projeto de Terraplenagem tem por objetivo:
a) a determinao dos quantitativos de servios de
terraplenagem;
b) a determinao dos locais de emprstimos e bota-foras;
c) a caracterizao precisa, em termos de todos os parmetros
geotcnicos, dos materiais a serem utilizados;
d) a apresentao de quadros de distribuio e orientao do
movimento de terra.
Elaborao do Projeto - premissas
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O projeto de uma rodovia deve ser escolhido de forma a harmonizar
os elementos geomtricos da planta e do perfil, fornecendo uma
estrada segura, confortvel e adequada regio por ela percorrida e,
de preferncia, com baixo custo de construo.
Planta e Perfil de um Projeto de Rodovia
O custo do movimento de terra significativo em relao ao custo
total da obra, por isso, sempre que possvel deve ser feito o equilbrio
entre volumes de cortes e aterros, emprstimos e bota-foras, de
forma a se ter movimentos de terra equilibrados e com reduzidas
distncias de transporte.
Definio das Sees Transversais
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Um dos primeiros passos na elaborao do projeto de terraplenagem
a definio da plataforma de terraplenagem, com base nas
diretrizes do projeto como um todo.
Assim, a partir das medidas projetadas para a plataforma do
pavimento, possvel calcularmos a largura da plataforma de
terraplenagem, bem como determinar seus principais elementos.
Seo transversal tipo em reta
Seo transversal tipo em curva
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Percebam nas sees transversais tipo mostradas na figura anterior,
a definio das medidas da plataforma de terraplenagem, da
inclinao dos taludes de corte e aterro, bem como a previso dos
elementos de drenagem como sarjetas e valetas.
Definio do Perfil Longitudinal
Um dos produtos esperados do projeto geomtrico de uma rodovia
a definio do perfil longitudinal do terreno. a partir desse perfil que
sero calculados os volumes de cortes e aterros.
possvel, entretanto, que os resultados do projeto de terraplenagem
impliquem em pontuais alteraes no projeto geomtrico. Assim,
esses ajustes no projeto de terraplenagem e no geomtrico so feitos
iterativamente, de forma a se obter a melhor soluo para a
distribuio de cortes e aterros, bem como para a geometria, sempre
atendendo s diretrizes principais de projeto.
Perfil Longitudinal de um Segmento de Rodovia Projeto
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Clculo de Volumes
Definido o perfil vertical da rodovia e a seo transversal tipo,
possvel obter todas as sees transversais do segmento a ser
construdo.
Convencionalmente, so obtidas as sees transversais a cada 20m
de extenso, a partir da origem, considerando-se que haja variaes
lineares entre duas sees consecutivas. Cada seo transversal
corresponde a uma estaca. No exemplo abaixo, a estaca 2186
representa o km 43+720 da obra (2186 x 20 = 43720).
Sees transversais consecutivas
Assim, partir do volume do prisma formado por duas sees
consecutivas, pode-se calcular o volume entre essas duas sees,
conforme mostra a figura a seguir:
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O volume do prisma calculado pela seguinte frmula:
? Como estamos calculando o volume entre duas estacas consecutivas,
o volume obtido a partir da seguinte frmula:
? ? ? Atualmente, com o avano da computao, esses clculos so
efetuados todos por softwares especializados, no havendo para o
projetista, nesta etapa, dificuldades na obteno das reas das
sees.
O resultado, pois, so registrados em planilhas com as seguintes
informaes:
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Na planilha mostrada, observem que para cada estaca (primeira
coluna) indicada, direita, a rea de corte e/ou aterro respectiva,
detalhando-se ainda o seguinte:
a) nas sees em corte, discriminam-se as reas para cada categoria
de material, segundo as definies do DNIT (1 categoria, 2
categoria e 3 categoria);
b) nas sees em aterro, discriminam-se as reas para o corpo do
aterro (primeiras camadas), e para a camada final do aterro (ltimos
60cm).
Nas prximas colunas direita constam os volumes de cada prisma
formado por duas sees consecutivas, conforme vimos
anteriormente.
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Por fim, as ltimas colunas direita retratam os volumes acumulados
em corte e em aterro, ou seja, a soma dos volumes calculados
conforme descrito no pargrafo anterior.
Assim, ao final, possvel obter as seguintes informaes:
9 Volume de corte entre cada seo consecutiva; 9 Volume de aterro entre cada seo consecutiva; 9 Volume total de corte para os materiais de 1, 2 e 3
categorias;
9 Volume total para o corpo de aterro; 9 Volume total para a camada final de aterro.
Essas informaes so um primeiro passo para que o projeto possa
cumprir um de seus objetivos que a determinao dos
quantitativos de servios de terraplenagem.
A partir dessas informaes, possvel ainda avaliar se foi
conseguido um equilbrio entre os volumes de corte e volumes de
aterro, de modo a minimizar a necessidade de utilizao caixas de
emprstimo e bota-foras ao longo da rodovia.
Influncia das Operaes de Limpeza
Nos segmentos a serem construdos em terrenos virgens,
necessrio que se faa a remoo, antes de qualquer operao de
terraplenagem, de todas as espcies vegetais e tambm da camada
superior do terreno (camada vegetal) de caractersticas geotcnicas
inadequadas para fins rodovirios.
Como as operaes de limpeza removem a poro superior do
terreno natural, ento:
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a) Para sees de corte, o volume com que se pode contar obtido
pela diferena entre a rea total e a rea resultante da remoo da
camada superior, ou seja:
b) Para as sees em aterro, o processo o inverso: a remoo da
camada vegetal feita antes da execuo do aterro e torna a rea
efetiva, e consequentemente o volume a aterrar, maior do que a rea
total, ou seja:
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Essas correes a serem feitas nas reas de corte e aterro j devem
estar contabilizadas quando do clculo dos volumes, na planilha que
vimos anteriormente.
1.2.1. Caractersticas dos solos
Vimos na nossa aula n 4 que os estudos geotcnicos possuem como
objetivo a definio das caractersticas tcnicas do subleito, os quais
fundamentam, de forma decisiva, o projeto de terraplenagem. Uma
importante informao a definio da categoria dos solos.
Definio das categorias de solos
A forma como a escavao feita depende, entre outros fatores, do
tipo de solo que est sendo escavado, o que influencia diretamente
na escolha dos equipamentos, na dificuldade de execuo e na
produtividade do servio.
Nesse sentido, torna-se importante a definio do tipo de solo a ser
trabalhado em cada segmento de rodovia. A metodologia elaborada
pelo DNIT define o solo em trs categorias:
a) 1 categoria:
WHUUD HP JHUDO SLoDUUD RX DUJLOD URFKD HP DGLDQWDGR HVWDGR GHdecomposio, seixos1 rolados ou no, com dimetro mximo
inferior de 15 cm, qualquer que seja o teor de umidade,
FRPSDWtYHLV FRP D XWLOL]DomR GH GR]HU VFUDSHU rebocado ou PRWRUL]DGR
1 Fragmentos de rocha com dimenso maior entre 2 e 50mm. Fragmento de rocha arredondado que se
encontra beira-mar e em leito de rios caudalosos.
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Escavadeira operando em um material de 1 categoria
b) 2 categoria
(segundo o Manual de Implantao Bsica do DNIT): URFKDcom resistncia penetrao mecnica inferior ao granito, blocos
de pedra de volume inferior a 1m, mataces e pedras de
dimetro mdio superior a 15 cm, cuja extrao se processa com
emprego de explosivo ou uso combinado de explosivos, mquinas de
WHUUDSOHQDJHPHIHUUDPHQWDVPDQXDLVFRPXQV
(segundo a Norma DNIT 106/2009-ES): FRPSUHHQGHRVVRORVGHresistncia ao desmonte mecnico inferior da rocha no
alterada, cuja extrao se processe por combinao de mtodos que
obriguem a utilizao do maior equipamento de escarificao exigido
contratualmente; a extrao eventualmente pode envolver o uso
de explosivos ou processo manual adequado. Esto includos nesta
categoria os blocos de rocha de volume inferior a 2 m e os
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mataces ou pedras de dimetro mdio compreendido entre 0,15 m e
P
Talude em material de 2 categoria
c) 3 categoria
(segundo o Manual de Implantao Bsica do DNIT): rocha com
resistncia penetrao mecnica superior ou igual do granito e
blocos de rocha de volume igual ou superior a 1 m, cuja extrao
e reduo, para tornar possvel o carregamento, se processam com o
emprego contnuo de explosivo.
(segundo a Norma DNIT 106/2009-ES): compreende os
materiais com resistncia ao desmonte mecnico equivalente rocha
no alterada e blocos de rocha com dimetro mdio superior a 1,00
m, ou de volume igual ou superior a 2 m, cuja extrao e
reduo, a fim de possibilitar o carregamento, se processem com o
emprego contnuo de explosivos.
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Talude em material de 3 categoria
A definio de cada categoria de solo em todos os segmentos da
rodovia a ser terraplenada, aliada ao produto dos estudos geotcnicos
da rodovia, faz com que os materiais a serem utilizados na
terraplenagem sejam precisamente caracterizados, em termos de
todos os parmetros geotcnicos, atendendo, assim, a um dos
objetivos do projeto de terraplenagem.
1.2.2. Distribuio de massas
No processo de confeco do projeto de terraplenagem, cabe agora,
ao projetista, definir o destino de cada solo escavado na rodovia. A
partir da origem e do destino de cada material possvel quantificar
as distncias de transporte de cada volume terraplenado, atendendo
a outro objetivo do projeto de terraplenagem, que a confeco de
um quadro de distribuio de materiais. Vamos ver agora como
conseguir esse objetivo!
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Variaes Volumtricas dos Solos
Pessoal, para ns conseguirmos compactar 1 m de solo, quantos
metros cbicos so necessrios escavar? E, quantos metros cbicos
so necessrios transportar? A pergunta pode parecer simples, mas a
resposta nem tanto!
8PPDWHULDODVHUWHUUDSOHQDGRSRVVXLGRUGHXPDPDVVDPRFXSDno corte de origem um volume Vcorte. Ao ser escavado, esse material
sofre um desarranjo em suas partculas, de forma que a mesma
massa passa a ocupar um volume Vsolto. Finalmente, aps ser
descarregado e submetido a um processo mecnico de compactao,
o material ocupar um terceiro volume Vcomp. Para os solos
terraplenados, prevalece a seguinte relao:
Vsolto>Vcorte>Vcomp
Assim, ePVHWUDWDQGRGDPHVPDPDVVDPSRGHPRVconcluir que:
Dcomp>Dcorte>Dsolto
Nota-se, portanto, que o material compactado no aterro ter uma
densidade final superior quela do seu local de origem e,
consequentemente, ocupar um volume menor do que o ocupado
originalmente.
O valor dessas densidades intrnseco a cada solo, e deve ser
determinado a partir dos ensaios de compactao realizados durante
os estudos geotcnicos do projeto. Desse modo, para cada solo ter-
se- uma relao entre os volumes de corte e os volumes
compactados.
Para fins de simplificao dos clculos durante o projeto, o DNIT
admite que o projetista considere uma relao mdia entre essas
densidades.
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Assim, para materiais de 1 categoria, o DNIT adota, de forma
generalista, a seguinte relao:
9 Densidade compactado = 1,3 x Densidade corte 9 Densidade compactado = 1,6 x Densidade solto
Ou ento,
9 Volume corte = 1,3 x Volume compactado 9 Volume transportado = 1,6 x Volume compactado
Essas relaes j incluem o percentual de perdas no transporte, da
ordem de 5%.
A figura a seguir ilustra essa situao:
Variaes volumtricas dos solos segundo o DNIT
Dentro desse contexto, surgem trs coeficientes comumente
aplicados para se efetuar a converso dos volumes de solos, so eles:
a) Fator de Empolamento a relao entre o volume solto e o volume no corte.
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b) Fator de Contrao - a relao entre o volume compactado e o
volume no corte.
c) Fator de Homogeneizao - a relao entre o volume no corte
e o volume compactado.
?
Diagrama de Brckner
O diagrama de massas ou de Brckner facilita sobremaneira a anlise
da melhor distribuio dos materiais escavados. Essa distribuio visa
a definir a origem e o destino dos solos e rochas objetos das
operaes de terraplenagem, e obtida a partir da tabela dos
volumes acumulados (ver figura a seguir), que serve como base para
construo do diagrama.
Uma observao importante que deve ser feita nessa planilha, que
os volumes de aterro no se referem ao volume compactado, mas
sim, referem-se aos volumes de corte necessrio para compactar os
respectivos volumes de aterro de cada estaca. Assim, os volumes de
aterro j devem considerar o fator de homogeneizao como
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conversor dos volumes de aterro em volumes de corte. Ou seja,
vamos supor que em uma determinada estaca, o volume de aterro
seja de 400 m. Para podermos realizar o aterro nessa estaca,
necessitaremos de um volume maior de corte, no 400 m, mas sim,
(400 m x Fh), que o volume a ser inserido na coluna dos aterros,
onde Fh indica o fator de homogeneizao do material a ser
compactado.
Feita essa observao, vamos conhecer o Diagrama!
Para a construo do diagrama, calculam-se inicialmente as
chamadas ordenadas de Brckner. Essas ordenadas correspondem
aos volumes de cortes (convencionalmente positivos) e aterros
(convencionalmente negativos) acumulados a cada estaca. A
somatria dos volumes feita a partir de uma ordenada inicial
arbitrria.
No caso de sees mistas, as ordenadas de Brckner consideram
apenas a diferena entre os volumes de corte e aterro, haja vista que
essa diferena representa o volume disponvel para ser movimentado
ao longo da rodovia. O mesmo no acontece com os volumes de
compensao lateral, os quais so desconsiderados no clculo das
ordenadas de Brckner.
O exemplo a seguir ilustra a situao:
Estaca
Volume
Corte
(m)
Volume
Aterro
(m)
Compensao
Lateral (m)
Ordenada
de
Brckner
1 100 200 100 -100
2 150 0 0 50
3 200 40 40 210
4 0 100 0 110
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As ordenadas calculadas so impressas, de preferncia sobre uma
cpia do perfil longitudinal do projeto. No eixo das abscissas
indicado o estaqueamento da rodovia, e no eixo das ordenadas,
numa escala adequada, os valores acumulados para as ordenadas de
Brckner, seo a seo. Os pontos assim marcados, unidos por uma
linha curva, forma o Diagrama de Brckner.
A figura a seguir apresenta o perfil longitudinal de um trecho de
rodovia e o digrama de massas correspondente.
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Vale destacar que o diagrama de massas no um perfil, ou seja, a
forma do diagrama de massas no guarda relao direta com a
topografia do terreno.
Como mostra a figura anterior, todo trecho ascendente do
diagrama corresponde a um trecho de corte (ou de sees
mistas com predominncia de corte). Alm disso, todo o trecho
descendente do diagrama corresponde a um trecho de aterro
(ou de sees mistas com predominncia de aterros em sees
mistas).
Vale observar tambm que inclinaes muito elevadas das linhas do
diagrama indicam grandes movimentos de terra, seja em corte
(ascendente) ou em aterro (descendente).
Os pontos notveis do grfico so, da mesma forma, muito
importantes. Os pontos de mximo correspondem passagem de
corte para aterro, e os pontos de mnimo correspondem
passagem de aterro para corte.
A partir do diagrama, pode-se calcular o volume de terra entre duas
estacas. Esse volume obtido a partir da diferena de ordenadas
entre dois pontos do diagrama.
Vo
lum
es A
cum
ula
do
s
VA A
VB B
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Assim, o volume entre os pontos A e B da figura anterior
representado pela diferena (VA - VB), representando um trecho em
aterro, j que o grfico est numa trajetria descendente.
Alm disso, qualquer linha horizontal traada sobre o diagrama
determina trechos de volumes compensados (volume de corte =
volume de aterro corrigido), conforme veremos a seguir.
Segundo a figura acima, entre o ponto C e o ponto D tem-se um
segmento em corte, cujo volume (VD VC). Entre o ponto D, e o ponto E, tem-se um trecho em aterro, cujo volume (VD VE), que igual a (VD VC). Portanto, entre os pontos C e E tm-se volumes compensando-se longitudinalmente.
Esta horizontal, por conseguinte, chamada de linha de
compensao (ou linha de terra). A medida do volume dada pela
diferena de ordenadas entre o ponto mximo ou mnimo do trecho
compensado e a linha horizontal de compensao.
Dentro desse conceito, a posio da onda do diagrama em relao
linha de compensao indica a direo do movimento de terra. Ondas
positivas (linha do diagrama acima da linha de compensao) indicam
o transporte de terra no sentido crescente do estaqueamento da
Vo
lum
es A
cum
ula
do
s
VD D
Linha de compensao VC = VE E
C
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estrada. Ondas negativas indicam transporte no sentido contrrio ao
estaqueamento.
Importante observar ainda, que a rea compreendida entre a curva
do diagrama e a linha de compensao mede o momento de
transporte da distribuio considerada.
Define-se Momento de Transporte como o produto dos volumes
transportados pelas distncias mdias de transporte:
Momento (m x km) = Volume (m) x DMT (km)
A distncia mdia de transporte (DMT) de cada distribuio pode ser
considerada como a base de um retngulo de rea equivalente do
segmento compensado e de altura igual mxima ordenada desde
segmento. Vejamos a figura a seguir.
Vo
lum
es A
cum
ula
do
s
Linha de compensao
Linha de compensao
Sentido do transporte
Sentido do transporte
rea = Momento de Transporte DMT
Vo
lum
es A
cum
ula
do
s
Linha de compensao
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Quando executado um transporte de solo de um corte para um
aterro, as distncias de transporte se alteram a cada viagem, sendo
necessria, portanto, a determinao de uma distncia mdia de
transporte, que dever ser igual distncia entre os centros de
gravidade dos trechos de cortes e aterros compensados.
Resultados do Diagrama
Existem vrias maneiras de se executar uma distribuio de massa
em um projeto de terraplenagem. Cada uma das alternativas
corresponder a uma distncia mdia de transporte global e, por
conseguinte, um determinado custo de terraplenagem. Logo, um
projeto racional de terraplenagem dever indicar a melhor
distribuio de terras, de maneira que a distncia mdia de
transporte e o custo das operaes de terraplenagem sejam
reduzidos a valores mnimos.
Mas, como conseguir isso com o diagrama de Brckner? Resposta:
por meio do lanamento racional de diversas linhas de compensao
dentro do Diagrama de Brckner!
Vamos mostrar um exemplo para vocs para podermos entender
melhor. Vejamos o diagrama a seguir, com uma soluo otimizada de
distribuio.
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Entre os pontos A e C, C e E, E e G, e H e J traamos linhas de
compensao. De forma que:
De A a B temos um segmento em aterro com volume de 1500 m
ajustados. Entre os pontos B e C temos um corte com volume
tambm de 1500 m, havendo, pois, uma compensao.
O momento de transporte igual a 1500 m x km, o que implica
dizer que a distncia de transporte de 1 km (1500 m x km / 1500
m) para essa compensao.
Seguindo esse mesmo raciocnio, a distncia de transporte na
compensao entre os pontos C e E igual a 0,85 km, ou 850 m,
entre os pontos E e G igual a 1 km, e, entre os pontos H e J igual
a 1,1 km. Tentem chegar tambm a esses resultados!
Percebam que entre os pontos G e H surgiu um descompasso entre
as linhas de compensao. Essa descontinuidade representa um
Vo
lum
e s
Acu
mu
lad
os
(m)
3800
2000
1500
4500
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J 1700
rea=1500
rea=1700
rea=4500
rea=2310
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segmento em corte, j que um segmento ascendente. S que entre
esses dois pontos, no h compensao, ou seja, nenhum aterro ir
receber esse solo, pois os demais pontos j sofreram compensao.
Sendo assim, o volume entre os pontos G e H (1700 m) ter que ser
conduzido para um bota-fora.
As linhas de compensao podem ser traadas de diversas formas em
um diagrama de Brckner. A escolha das melhores linhas que
propiciar a distribuio de massas mais eficiente possvel.
Vejam pelo diagrama abaixo como a mesma situao pode ser
elaborada de forma antieconmica.
Nesse caso, entre os pontos A e B teremos um volume de aterro sem
compensao, isso significa a necessidade de obtermos uma caixa de
emprstimo para abastecer esse segmento, com volume na ordem de
1.500 m.
Vo
lum
e s
Acu
mu
lad
os
(m)
3800
2000
1500
4500
A
B D
C
E
G
H
I 1700
F
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Entre os pontos F e G teremos um volume de corte sem
compensao, isso significa a necessidade de obtermos um bota-fora
com volume na ordem de 3.200 m, ou um bota-fora com volume de
1.700m, e transportar esse solo at o segmento AB, por meio de
uma relevante distncia mdia.
Planilha de ORIGEM-DESTINO
O resultado da distribuio de massas a planilha de origem destino dos materiais, conforme o exemplo a seguir.
Em sequncia, elabora-VH SDUD WRGR R WUHFKR R 5HVXPR GD0RYLPHQWDomRGH7HUUDVFRQIRUPHRPRGHORDVHJXLU
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Por essa planilha, cada servio de escavao, carga e transporte
discriminado por intervalos de DMT, e por categorias de material.
O resultado a obteno de todos os quantitativos de servios de
terraplenagem, o que faz cumprir um dos objetivos do projeto de
terraplenagem, conforme vimos no incio desta aula.
1.2.3. Definio de jazidas
Como vimos na Aula 4, os estudos geotcnicos possuem, como um de
seus objetivos, a avaliao da ocorrncia de jazidas de emprstimos
para o aproveitamento no projeto de terraplenagem.
Ao final dos estudos, cumpre ao projeto de terraplenagem selecionar
as jazidas que sero utilizadas, devendo-se avaliar tanto os critrios
tcnicos quanto econmicos.
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Ao passo que desejvel a utilizao de jazidas com timos
resultados de CBR e expanso, no se pode abrir mo de grandes
custos para que essas jazidas sejam aproveitveis.
As jazidas consideradas aptas pelos estudos geotcnicos sero
utilizadas para realizar a compensao de volumes em segmentos
onde isso no seja possvel, conforme visto no diagrama de Brckner.
Paralelamente a isso, no se pode afastar o atendimento s
condicionantes ambientais, as quais impem tambm a necessidade
de recuperar as reas degradadas nas jazidas de emprstimos,
implicando, tambm, em custos adicionais.
As reas destinadas a bota-fora tambm devem ser determinadas
pelo projeto de terraplenagem. Elas sero utilizadas para depositar o
volume de solo excedente na distribuio de massas.
1.3. Compactao dos Aterros
Introduo
O aterro definido como VHJPHQWR GH URGRYLD FXMD LPSODQWDomRrequer depsito de materiais provenientes de cortes e/ou de
emprstimos, no interior dos limites das sees de projeto (offsets)
TXHGHILQHPRFRUSRHVWUDGDO
Em outras palavras, o aterro ocorre quando a cota projetada da
rodovia supera a cota do terreno natural em um determinado
segmento especfico. Assim, para que se atinja a cota de projeto
nesse segmento necessrio adicionar camadas de solo compactado,
provenientes de cortes do prprio eixo estradal, ou ento, de
jazidas de emprstimo de solo localizadas nas proximidades da
rodovia.
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Seo Tpica de Aterro
Nesse contexto veremos a partir de agora, aspectos importantes
sobre a execuo dos aterros, de acordo com as normas existentes
no DNIT.
Caractersticas dos Solos aplicadas compactao
No tocante compactao de aterros, existem dois grandes grupos
de solo:
Solos coesivos So solos muito finos, com predominncia de silte2 e argila3. A coeso tem origem na capacidade desses solos em
absorver a umidade.
Na compactao dos solos coesivos, a funo da gua envolver as
partculas mais finas de solo, dotando-as de coeso. Qualquer
acrscimo de gua superior ao necessrio faz com que as partculas
se separem; o esforo de compactao, neste caso, utilizado para
expulsar a gua, procurando a reaproximao das partculas.
2 Solo constitudo de pequenas partculas de minerais diversos de tamanho de gros entre 0,05mm e
0,005mm. 3 Solo que apresenta caractersticas marcantes de plasticidade; quando suficientemente mido, molda-se
facilmente em diferentes formas; quando seco, apresenta coeso bastante para formar torres dificilmente desagregveis presso dos dedos. O tamanho do seu gro inferior a 0,005mm.
1:1,5
Offset
Offset
Eixo Cota projetada
Cota natural
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Solos no coesivos (granulares) So solos com predominncia de gros de rocha de tamanho varivel. A parte fina destes solos pode
ser arenosa ou siltosa. Exemplo: areias.
Nos solos granulares (arenosos), h predominncia de partculas
slidas que entram em contato entre si. Durante a compactao, a
gua funciona como lubrificante, facilitando a movimentao e o
entrosamento.
Aspectos Tericos sobre a Compactao
Teoricamente falando, a compactao o processo manual ou
mecnico de aplicao de foras destinadas a reduzir o volume do
solo at atingir sua densidade mxima. Entre outras razes, a
diminuio do volume deve-se a:
Melhor disposio dos gros do solo, permitindo aos menores ocupar os espaos deixados pelos maiores;
Diminuio do volume de vazios pela nova arrumao do solo; Utilizao da gua como lubrificante.
Cabe ainda considerar que essa reduo de volume pela compactao
possvel at determinado ponto, onde a maior parte das partculas
entra em contato umas com as outras, ocasionando uma quantidade
mnima de vazios.
Mecnica da compactao
Em resumo, para realizar a compactao de um solo, necessrio:
(1) equipamento adequado que fornea a energia de compactao
(rolos compactadores) e (2) gua natural ou adicionada, para servir
como lubrificante entre as partculas slidas.
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Porm, cada tipo de solo possui um processo de compactao mais
eficiente. Assim, so conhecidos quatro processos fundamentais de
compactao:
a) Por compresso o esforo proveniente da aplicao de uma fora vertical, de maneira constante, o que provoca o deslocamento
vertical do solo. Este deslocamento permite uma melhor arrumao
das partculas, objetivando sempre a diminuio do volume de vazios.
b) Por amassamento consiste na aplicao simultnea de foras verticais e horizontais provenientes do equipamento utilizado. Esta
ao simultnea de foras conseguida pelos rolos compactadores
onde os esforos horizontais da trao so somados aos verticais do
peso do rolo. Esse processo de compactao o adequado para os
solos coesivos. (ex. rolo p de carneiro, rolo de pneus etc.).
c) Por impacto consiste na aplicao de foras verticais, provocando impacto sobre a superfcie em que aplicada, com
repetio at de 500 vezes por minuto (ex.: compactador manual).
d) Por vibrao quando a aplicao das foras verticais se d com uma frequncia de repetio acima de 500 golpes por minuto. Esse
processo de compactao o adequado para solos arenosos. (ex.
rolo liso vibratrio).
e) Misto quando combinadas dois processos num mesmo movimento (ex. rolo p-de-carneiro vibratrio).
Equipamentos de compactao
Os principais tipos de rolos compactadores so: p de carneiro,
esttico ou vibratrio; de pneus com presso fixa ou varivel; e liso,
esttico ou vibratrio.
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importante destacar que cada tipo de rolo tem suas caractersticas
especficas, o que os tornam adequados para cada tipo especfico de
solo, o que no invalida o seu uso em outros solos, desde que se leve
em conta a reduo do rendimento.
Para os rolos acima citados, as principais caractersticas so:
a) Rolos p de carneiro - Os rolos p de carneiro so mais
eficientes em solos coesivos (argilosos e siltosos), nos quais
necessrio aplicar altas presses para vencer a coeso do solo, com
as patas penetrando na parte mais profunda.
Devido a esta caracterstica, a compactao realizada de baixo para
cima, possibilitando um grau de compactao uniforme em toda a
espessura.
A camada solta pode ter uma espessura at 25% maior do que a
altura da pata, que da ordem de 20 cm. medida que o solo
compactado, a profundidade em que a pata penetra vai diminuindo,
at o ponto em que o rolo praticamente passeia. A eficincia do rolo
termina nos ltimos 5,0 cm da camada, sendo, da em diante,
improdutiva a sua utilizao.
Os rolos p de carneiro no devem ser utilizados na
compactao de solos granulares ou de pouca coeso, pois seu
efeito praticamente nulo.
Nos casos de solos em que haja a mistura de argila e areia, o rolo p-
de-carneiro deve ser aplicado com vibrao, havendo, portanto, uma
compactao mista nesses casos: por amassamento, e ao mesmo
tempo por vibrao.
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Rolos p de carneiro realizando a compactao
b) Rolos de pneus - Podem ser classificados em leves, mdios e
pesados. O nmero de pneus e a rea de contato so de grande
importncia no valor da presso efetiva de compactao.
Este tipo de rolo o mais verstil e pode ser utilizado na maioria dos
solos (misturas de areia, silte e argila), pelas vantagens do efeito de
amassamento produzido pelos pneus. No entanto, possui boa
eficincia em solos de granulao fina arenosa (misturas de areia
com silte ou argila).
Devido ao resultante da distribuio de presses pelos pneus e o
efeito do amassamento, a compactao se d em toda a espessura
da camada, com a particularidade de deixar a superfcie totalmente
fechada (selada).
c) Rolos lisos vibratrios - So rolos metlicos dotados de um
sistema vibratrio, que permite aplicar ao solo determinado nmero
de golpes por minuto (frequncia).
Este tipo de rolo de alta eficincia principalmente para solos
granulares, arenosos. Sua eficincia se traduz numa rpida
arrumao dos gros, atingindo em pouco tempo a densidade
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mxima. O seu emprego, porm, est condicionado correta
utilizao das vibraes transmitidas ao solo.
Os rolos lisos estticos so de pouca aplicao em terraplenagem. O
efeito de compactao destes rolos dado de cima para baixo,
provocando, em certos casos, o aparecimento de uma camada
superficial compactada deixando a parte mais profunda parcialmente
solta.
Resumo:
A figura a seguir resume a aplicao de cada rolo para cada tipo de
solo:
1.3.1. Aterros sobre solos com baixa
capacidade de suporte
Em algumas situaes peculiares impostas pela geologia regional, o
projetista de terraplenagem pode se deparar com problemas nas
fundaes dos aterros. Esses problemas dizem respeito ocorrncia,
nos terrenos de fundao, de solos possuidores de baixa resistncia
de suporte, incapazes de resistir s presses exercidas pelos aterros
sem apresentar rupturas ou deformaes apreciveis.
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Esses solos normalmente so formados pela presena direta da gua
(banhados), gerando materiais com forte contribuio orgnica e de
pssimo comportamento geotcnico.
Admitindo-se como premissas bsicas que os solos ocorrentes nos
terrenos de fundao de um determinado aterro a ser construdo so
HIHWLYDPHQWH PROHV H TXH TXDOTXHU PXGDQoD GH WUDoDGR VHULDimpraticvel, podem ser cogitados diversos procedimentos especiais,
com vistas viabilizao tcnica da construo do aterro projetado.
1 Soluo: Remoo da camada de solo mole
Trata-se de procedimento executivo bastante recomendvel,
principalmente par remoes com altura inferior a 3,0 m. Essa
soluo consiste, em linhas gerais, na remoo da camada
problemtica por equipamentos escavadores especiais, substituindo-
se o volume resultante desta remoo por material de boa qualidade,
normalmente inerte ao da gua. Depois de ultrapassar o nvel
GiJXDH[HFXWD-se normalmente o aterro projetado.
2 soluo: Execuo de bermas de equilbrio
Esse procedimento consiste na execuo de aterro envolto por
banquetas laterais, gradualmente decrescentes em altura, de sorte
que a distribuio das tenses se faz em rea bem mais ampla do
que aquela que resultaria da utilizao de um aterro convencional.
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3 soluo: Execuo de aterros por etapas
Esse procedimento consiste em sobrepor ao terreno de baixa
resistncia ao cisalhamento, por sucessivas vezes, fraes do aterro
projetado. A cada nova deposio de material, o adensamento da
camada mole monitorado, at que a sua estabilidade permita a
adio da prxima camada de solo no aterro.
Esse processo repetido at que haja a estabilidade total do aterro,
permitindo, assim, o alcance das cotas de aterro projetadas.
4 Soluo: Execuo de drenos verticais
Essa soluo fundamentada no fato de que a remoo da gua
acelera o processo de adensamento da camada de solo de baixa
resistncia. Uma prtica a execuo de drenos verticais preenchidos
com areia, adequadamente dispostos em planta e seo transversal,
aos quais se sobrepe um colcho drenante, composto pelo mesmo
material. Posteriormente, segue-se a execuo sobre esse colcho de
parte do aterro, a qual exercer presso sobre o sistema, forando a
gua de saturao a atingir os drenos verticais, ascender por estes e
ser eliminada pela camada drenante.
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Na atualidade, os chamados JHRGUHQRV DSUHVHQWDP-se como uma opo interessante em comparao aos drenos verticais de areia
convencionais.
Instalao dos Geodrenos
5 Soluo: Reforo de Terreno de Fundao com
Geossinttico
Essa tcnica consiste em aplicar sobre a superfcie do terreno de
fundao um geossinttico do tipo geotxtil, geoclula ou geogrelha.
Esse tipo de reforo atua na estabilidade do aterro e na reduo dos
deslocamentos laterais, mas sem nenhuma influncia significativa nos
recalques dos aterros.
As caractersticas principais desse geossinttico so a longa
durabilidade, a alta resistncia trao, e flexibilidade, tornando a
soluo bastante prtica e competitiva.
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Geossinttico aplicado como sobre a superfcie do terreno
2. Equipamentos de Terraplenagem
Os servios de terraplenagem, por sua natureza,
diversificao e magnitude, requerem um processo executivo
mecanizado, envolvendo a utilizao de uma variedade de
equipamentos pesados.
Podemos classificar os equipamentos de terraplenagem, de
acordo com a sua finalidade, da seguinte forma:
a) Unidades de trao (tratores);
b) Unidades escavoempurradoras;
c) Unidades escavotransportadoras;
d) Unidades escavocarregadoras;
e) Unidades de transporte;
f) Unidades aplainadoras;
g) Unidades compactadoras.
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$V XQLGDGHV GH D D H VmR UHVSRQViYHLV SHODV TXDWURoperaes bsicas da terraplenagem: escavao, carga,
transporte e descarga. Essas operaes podem ser realizadas pelo
mesmo equipamento, ou por meio de uma equipe de equipamentos,
atuando em harmonia em busca da maior produtividade possvel
GHQWUR GH XPD REUD $V XQLGDGHV I H J VmR UHVSRQViYHLV SHlas operaes complementares de conformao e compactao do
terreno.
Nesse contexto, iremos falar mais detalhadamente sobre
cada tipo de equipamento.
2.1. Unidades de trao (tratores)
Os tratores so unidades autnomas, bsicas, as quais
executam a trao ou empurram outras mquinas, podendo receber
diversos implementos destinados a diferentes tarefas.
Assim, o trator pode ser montado sobre esteiras ou sobre
pneus, recebendo a denominao genrica de trator de esteiras e
trator de pneus, respectivamente.
Trator de esteiras e trator de pneus
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Caractersticas
Esses equipamentos possuem determinadas caractersticas
comuns:
a) Esforo trator: a fora que o trator possui na barra de
trao (no caso de esteiras) ou nas rodas motrizes (no caso de
tratores de rodas), para executar as funes de rebocar ou de
empurrar outros equipamentos ou implementos;
b) Velocidade: a velocidade de deslocamento da mquina,
que depende, sobretudo, do dispositivo de montagem, sobre esteiras
ou sobre rodas;
c) Aderncia: a maior ou menor capacidade do trator de
deslocar-se sobre diversos terrenos ou superfcies revestidas, sem
haver a patinagem da esteira (ou dos pneus) sobre o solo (ou
revestimento) que o suporta;
d) Flutuao: a caracterstica que permite ao trator
deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem
afundamento excessivo da esteira, ou dos pneus, na superfcie que o
sustenta;
e) Balanceamento: a qualidade que deve possuir o trator,
proveniente de uma boa distribuio de massa e de um centro de
gravidade a pequena altura do cho, dando-lhe boas condies de
equilbrio, sob as mais variadas condies de trabalho.
Com base nessas caractersticas, podemos estabelecer uma
comparao entre os tratores de pneus e os tratores de esteiras.
Os tratores de esteiras apresentam uma melhor aderncia
em comparao com os tratores de pneus. Essa vantagem
propiciada por salincias contidas nas esteiras. A consequncia disso
a possibilidade de o trator de esteiras deterem uma grande
capacidade de esforo trator.
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Melhor explicando, no caso dos tratores de rodas, em
funo da aderncia limitada, de nada adiantaria o trator de pneus
possuir um grande esforo trator, pois a aplicao dessa trao iria
implicar na patinao das rodas, impossibilitando o aproveitamento
dessa grande potncia. Desse modo, a aderncia um fator limitante
para a trao dos tratores de pneus.
Portanto, como o trator de esteiras possui uma boa
aderncia, isso possibilita a esse equipamento dotar de um maior
esforo trator.
Esteiras, com detalhe para as salincias que possibilitam uma melhor aderncia.
As esteiras tambm possuem uma qualidade importante que
a baixa presso exercida no solo. Enquanto que a presso de
contato das esteiras da ordem de 0,6 kg/cm, a presso de contato
dos pneus prximo a 4,5 kg/cm. A consequncia disso a melhor
flutuao do trator de esteiras em comparao ao trator de pneus.
Uma desvantagem importante dos tratores de esteiras a
baixa velocidade de deslocamento (no mximo 10 km/h) em
comparao capacidade dos tratores de pneus (at 70 km/h). Como
consequncia, os tratores de pneus so mais utilizados em trabalhos
de longas distncias.
Por fim, quanto ao balanceamento, tanto o trator de esteiras
quanto o trator de pneus possuem um bom desempenho, impedindo
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que haja o tombamento desses equipamentos sob as mais adversas
condies de carga e rampa.
Utilizao
Como vimos, os tratores de esteiras e os tratores de pneus
possuem caractersticas diferentes, por isso, seus campos de
aplicao so diferenciados.
Os tratores de esteiras so indicados para servios que
requerem elevados esforos de trao, com rampas de grande
declividade, ou para servios em terrenos de baixa capacidade de
suporte, no importando o fator velocidade.
Os tratores de pneus so indicados para servios de
terrenos de baixa declividade, com boas condies de suporte e
aderncia, quando, consequentemente, pode-se aproveitar a boa
velocidade empregada por esses equipamentos.
Como dissemos anteriormente, os tratores so unidades
autnomas e bsicas. Ou seja, sua utilizao nos servios de
terraplenagem depende de determinados implementos que
transformam os tratores em unidades escavoempurradoras,
escavocarregadoras, aplainadoras ou compactadoras.
Sem os implementos, os tratores so limitados a pequenos
servios auxiliares, como o reboque de pequenas carretas, o
desatolamento de caminhes ou rebocar a grade de discos.
Sobre essa ltima aplicao, a funo da grade de discos
homogeneizar a umidade do solo, visando obter boa qualidade na
compactao, conforme a imagem a seguir:
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Trator agrcola rebocando uma grade de discos
Como esse tipo de servio executado em aterros, de
pequenas declividades, com boa capacidade de suporte e aderncia,
o trator de pneus o equipamento mais indicado para esse servio,
quando a velocidade de deslocamento contribui bastante para a boa
produtividade do servio.
Vamos falar agora dos demais equipamentos!
2.2. Unidades Escavoempurradoras
Para os tratores de pneus, e, principalmente para os
tratores de esteiras, so convencionalmente implantadas lminas que
fazem desses equipamentos unidades escavoempurradoras.
Sendo assim, com a implantao da lmina o equipamento
passa a se chamar trator de esteiras (ou de pneus) com lmina ou
buldozer VHQGR GHVWLQDGRV j IXQomR GH HVFDYDomR GRV VRORV4 na terraplenagem. Em alguns desses tratores so tambm
implementados os escarificadores, cujo objetivo facilitar o trabalho
de escavao em solos mais duros5. Alm disso, os tratores de
4 http://www.youtube.com/watch?v=6LVbK4KP99I
5 http://www.youtube.com/watch?v=h_HWiPC8_LM
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esteiras com lmina so utilizados tambm nas operaes de
desmatamento e limpeza da camada vegetal existente nas reas
onde se implantar a rodovia.
Trator de esteiras com lmina
Os servios de escavao realizados por tratores com lmina
so realizados em terrenos com grande dificuldade de suporte e
aderncia, sendo, portanto, indicada a utilizao de tratores de
esteiras, e no pneus, para esses servios.
2.3. Unidades Escavotransportadoras
As unidades escavotransportadoras realizam as quatro
operaes bsicas da terraplenagem: escavao, carga, transporte e
descarga de solos de consistncia mdia a distncias mdias. So
representados por dois tipos bsicos: o scraper rebocado, o moto-
scraper ou scraper automotriz.
escarificador
lmina
esteira
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Scraper Rebocado
O scraper rebocado uma caamba montada sobre dois
eixos com pneumticos, normalmente tracionado por trator de
esteiras. Possui a mesma funo dos moto-scrapers, com a diferena
de que o moto-scraper autopropulsado, e o scraper rebocado por
um trator de esteiras ou de pneus.
Como esses equipamentos so recomendados para
condies especficas, em relao distncia de transporte,
consistncia e caracterstica do terreno, no comum observar a
utilizao do scraper rebocado nas obras de terraplenagem
atualmente.
Scraper rebocado
Princpio de funcionamento
A escavao do solo pelo scraper feita por uma lmina de
corte, que entra em contato com o terreno pelo abaixamento da
caamba do scraper.
Ao se deslocar, o scraper carrega o solo escavado em sua
caamba. Essas operaes de escavao e carga so as que exigem
um maior esforo trator.
Feito o carregamento, cumpre ao scraper tambm o
transporte do solo at o local de destino, cuja distncia, como vimos
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deve ser limitada para que se possa ter uma boa produtividade do
servio.
Por fim, a descarga realizada pelo equipamento com o
auxlio de um ejetor, o qual se desloca dentro da caamba e ajuda a
sada do material. Em pequenos equipamentos, essa descarga pode
ser efetuada pela basculagem da caamba6.
Moto-scraper
O moto-scraper ou scraper automotriz um scraper, s que
unido com um rebocador motorizado, de pneus, unido por meio de
um ou dois eixos. Assim como o scraper rebocado, o moto-scraper
executa a escavao, a carga, o transporte e a descarga dos solos.
Esse equipamento possui um bom desempenho e produo
em distncias pequenas de transporte, que variam entre 200 e 500
metros. Existem trs tipos de moto-scrapers: o convencional, o
autocarregvel HRpush-pull
O moto-scraper convencional7, apesar de ter um motor
prprio para a trao, no dispensa o auxlio de um trator de esteiras
para efetuar a escavao do material, pois, caso contrrio, o moto-
scraper no consegue realizar a escavao num tempo razovel, alm
de poder sofrer dificuldade na trao e at mesmo a paralisao do
motor por falta de torque.
6 http://www.youtube.com/watch?v=LroCvExqr2M
7 http://www.youtube.com/watch?v=cFQAh1p36no
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Moto-scraper auxiliado por um trator de esteiras
O moto-scraper autocarregvel procura suprir essa
necessidade de auxlio do trator de esteiras em algumas condies de
trabalho. Esse tipo de moto-scraper possui uma fora motriz tambm
no scraper, propiciando uma maior fora de escavao ao
equipamento com a utilizao de dois motores.
J o moto-scraper push-pull consiste no encaixe de dois moto-scrapers que se ajudam mutuamente na operao de
escavao e carga, sem a necessidade de outro equipamento auxiliar.
2.4. Unidades escavocarregadoras
Essas unidades so representadas por equipamentos que
tem a capacidade de escavar e carregar o material at as unidades
transportadoras.
Os equipamentos que possuem essa capacidade so as
carregadeiras, as escavadeiras, e as retroescavadeiras.
Carregadeiras
As carregadeiras podem ser montadas sobre esteiras,
entretanto, a forma mais comum a montagem sobre pneus. Uma
vantagem das carregadeiras sobre pneus a maior agilidade no
carregamento.
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A operao da carregadeira (tambm chamada de p-
carregadeira) garantida pela caamba frontal do equipamento, onde
feita a escavao, carga e descarga do material na unidade
transportadora.
Importante destacar que as carregadeiras tm a
capacidade, apenas, de fazer a escavao de materiais soltos8 ou a
escavao de materiais de pouca resistncia. Sendo assim,
normalmente, nas operaes de terraplenagem em que so
empregadas as carregadeiras, a escavao do material realizada
pelo trator de esteiras, e o carregamento, pela carregadeira.
Carregadeira de pneus
Escavadeiras
As escavadeiras (ou escavadeiras hidrulicas) so
equipamentos destinados a realizar a escavao e carga dos
materiais at as unidades transportadoras, assim como as
carregadeiras. Entretanto, o poder de escavao da escavadeira
muito superior ao da carregadeira. 8 http://www.youtube.com/watch?v=uwZzdnQqStg
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Observao: alguns autores denominam a escavadeira
hidrulica como retroescavadeira, haja vista que o processo de
escavao feito para trs, da o nome retro. Entretanto, utilizamos
nesta aula a denominao adotada pelo DNIT em suas referncias.
As escavadeiras podem ser montadas sobre esteiras (mais
comum) ou sobre pneus.
Uma das vantagens das escavadeiras hidrulicas a
capacidade de trabalhar sobre qualquer terreno, pois um
equipamento que trabalha praticamente parado, utilizando-se de seu
eixo giratrio, que possibilita ao equipamento um giro de 360 sobre
seu eixo.
Alm disso, podem ser equipadas com diferentes lanas:
a) shovel FRQFKD - possuem a capacidade de fazer a escavao em taludes de cortes altos, sendo esse seu emprego
especfico em terraplenagem9.
Escavadeira hidrulica com concha
9 http://www.youtube.com/watch?v=fmC2bvznvkw&feature=related
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b) drag-line GUDJD GH DUUDVWR possui uma lana diferente, em forma de trelia, e uma caamba que possibilita ao
HTXLSDPHQWR D GUDJDJHP GH FXUVRV GiJXD ODJRV DWROeiros, e a raspagem em terras pouco consistentes e escavao de solos em
nvel bastante inferior ao do equipamento10. Porm, a escavadeira do
WLSR drag-line QmR p XP HTXLSDPHQWR FRPXP GH VHU XVDGR HProdovias.
(VFDGHLUDKLGUiXOLFDGRWLSRdrag-line
c) clamshell PDQGtEXODV as escavadeiras com a lana do tipo trelia podem tambm possuir uma concha na forma de
mandbula, cuja funo efetuar a escavao e o carregamento de
materiais soltos. A escavao se faz pela queda da caamba e
posteriormente pelo fechamento das mandbulas, de modo que a
remoo do material avana verticalmente em profundidade.
Por ser um implemento fechado nos quatro lados, o
clamshell p DSURSULDGR SDUD D HVFDYDomR GHQWUR GiJXD11, sendo, tambm, pouco utilizado em rodovias.
10
http://www.youtube.com/watch?v=MnpIGzUSnYk 11
http://www.youtube.com/watch?v=cOClO-zYWV0
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Retroescavadeiras
J as retroescavadeiras so equipamentos bastante
versteis, montados sobre rodas, e que possuem dois implementos:
XPD ODQoD FRP FRQFKD GR WLSR shovel H XPD FRQFKDcarregadeira.
Retroescavadeira
Em obras rodovirias, esse equipamento bastante
utilizado na escavao de valas para a implantao de drenos
profundos, sendo pouco utilizado nas operaes de terraplenagem
propriamente ditas.
2.5. Unidades de Transporte
As unidades transportadoras so utilizadas na
terraplenagem quando as distncias de transporte so de tal
grandeza que o emprego de moto-scraper ou scraper rebocado se
torna antieconmico para transportar o material.
Assim, para grandes distncias, deve-se optar pelo uso de
equipamentos mais rpidos, de baixo custo e com maior produo.
concha
carregadeira
lana com
concha
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Para esses casos, so utilizados, basicamente, os caminhes
basculantes comuns e os FDPLQK}HVEDVFXODQWHVIRUD-de-estrada
Alm disso, so utilizados caminhes do tipo tanque, para o
transporte de gua, conforme veremos a seguir.
Caminhes Basculantes
Os caminhes basculantes so equipamentos destinados ao
transporte de solos e at de pedras. Esses equipamentos so usados
com maior eficincia quando as distncias de transporte so grandes,
isto , quando so superiores a 1.000m, preferencialmente superiores
a 5 km. O solo transportado pelo caminho pode ser carregado por
carregadeiras, por escavadeiras ou at por retroescavadeiras em
alguns casos.
Caminhes basculantes
Caminhes Basculantes )RUD-de-HVWUDGD
Os FDPLQK}HVEDVFXODQWHVIRUD-de-HVWUDGD so caminhes de estrutura reforada, que se destinam a trabalhos muito pesados e
em condies muito severas. So utilizados, principalmente, para o
transporte de pedras.
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&DPLQKmREDVFXODQWHIRUD-de-HVWUDGD
Caminhes Tanque
Os caminhes tanque (pipas) so caminhes utilizados no
umedecimento dos solos durante o processo de compactao.
Caminho tanque
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2.6. Unidades Aplainadoras
Os equipamentos estudados at agora so utilizados nas
operaes bsicas de terraplenagem: escavao, carga, transporte e
descarga. Porm, os servios de terraplenagem no se limitam a
essas operaes.
So importantes, tambm, as operaes de conformao e
compactao.
As unidades aplainadoras atuam na operao de
conformao, ou seja, essas unidades so especialmente empregadas
no acabamento da terraplenagem (etapa final), isto , as operaes
de conformao do terreno ao greide final de projeto, que
representam o ajuste fino da geometria da via conforme o
estabelecido pelo projeto.
O equipamento que possui essa funo denominado
motoniveladora, e, ao final das operaes de terraplenagem, efetua a
operao de regularizao do subleito, necessria para a execuo do
pavimento da rodovia.
Como principais caractersticas, esses equipamentos
apresentam grande mobilidade da lmina de corte e preciso de
movimentos, o que possibilita seu posicionamento nas situaes mais
diversas.
Sua lmina, que na maioria das operaes trabalha em
posio horizontal12, possui uma facilidade de movimentao que
permite o posicionamento da lmina inclusive para fora do
equipamento, possibilitando, assim, a regularizao de taludes13.
Alm disso, so equipados com escarificadores que podem facilitar o
trabalho em solos mais duros. 12
http://www.youtube.com/watch?v=XTScm0bkLIY 13
http://www.youtube.com/watch?v=Kwgqf_X01dQ&feature=related
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Motoniveladora
2.7. Unidades Compactadoras
Essas unidades destinam-se a efetuar a operao
denominada compactao, isto , o processo mecnico de
adensamento dos solos.
Melhor explicando, os solos devem preencher certos
requisitos para que possam servir como suporte da rodovia, ou seja,
devem possuir certas propriedades que melhoram o seu
comportamento tcnico. Esse objetivo atingido de maneira rpida e
econmica por meio das operaes de compactao.
Como as caractersticas dos solos so variveis, as unidades
compactadoras apresentam diferenas entre si para melhor atender
s exigncias de compactao de cada tipo de solo.
Sendo assim, os diferentes equipamentos utilizados so os
rolos p de carneiro e os rolos lisos, que podem ser estticos ou
vibratrios. Alm disso, existem os rolos de pneus, que podem ser de
presso constante ou de presso varivel.
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Rolo p de carneiro
um dos mais antigos equipamentos empregados na
compactao dos aterros. Com ele obtm-se uma boa compactao
em grande parte dos solos onde empregado. Sua utilizao ideal
para solos coesivos (argila, por exemplo).
O rolo p de carneiro formado por um tambor oco, no qual
existem salincias de comprimentos variando entre 20 e 25 cm (ou
PDLV GHQRPLQDGDV SDWDV H TXH VH SRVLFLRQDP HP ILOHLUDVdesencontradas.
Rolo p de carneiro
Rolo Liso
Nos solos no coesivos, isto , que dispem de baixas
porcentagens de argila (solos arenosos), os rolos p-de-carneiro
mostram-se totalmente inadequados para efetuar a compactao,
pois apenas conseguem revolver o terreno, sem nenhum
adensamento.
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Assim, o rolo liso realiza a compactao dos solos no
coesivos a partir da passagem do rolo com certa vibrao que se
propaga pelo tambor at o terreno.
As frequncias empregadas oscilam entre 1000 a 4800
ciclos por minuto, sendo mais utilizadas, em geral, as mais baixas.
Verificou-se, tambm, experimentalmente, que os rolos lisos
vibratrios tm maior rendimento a baixas velocidades de
deslocamento, pois a compactao depende do tempo total em que
as oscilaes so aplicadas sobre a superfcie.
Pela inexistncia das patas, o rolo liso possui uma menor
superfcie de contato com o solo, e assim, a compactao no se
torna possvel em camadas muito espessas.
Rolo liso
Rolo de Pneus
Os rolos de pneus (ou pneumticos) so constitudos por
uma plataforma metlica, apoiada em dois eixos com pneumticos. O
nmero de pneumticos em cada eixo varivel, com um mnimo de
trs, at seis ou mais.
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Para melhor cobertura do terreno a ser compactado, as
rodas dos eixos so desencontradas em seu alinhamento, de maneira
que as do eixo traseiro correm nos espaos deixados pelas rodas do
eixo dianteiro.
O adensamento dos solos, no caso dos rolos pneumticos,
depende da presso de contato entre os pneus e o terreno. De modo
geral, quanto maior for a presso, maior facilidade h na obteno de
densidades elevadas. Todavia, h uma limitao imposta pela prpria
resistncia oferecida pela camada.
Rolo de pneus
Esses rolos, em terraplenagem, so indicados para a
compactao de solos de granulao fina arenosa.
Compactador Manual
So equipamentos munidos de motores de combusto
interna ou ar comprimido e dotados de uma placa vibratria ou um
soquete, atravs dos quais se realiza a compactao. Tambm so
FRQKHFLGRVFRPRVDSRPHFkQLFRV.
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So empregados em reas restritas, onde no possvel o
uso do equipamento convencional de maior porte, como o caso de
reaterro de valas e compactao de material nas vizinhanas de
dispositivos facilmente danificveis pelo equipamento (poos de
visita, caixas, bueiros, etc.).
Compactador Manual
3. Especificaes de servios
Pessoal, neste item da aula vamos fazer um resumo dos principais
aspectos trazidos pelas normas do DNIT que regulamentam a
execuo dos principais servios de terraplenagem. Vamos l?!
3.1. Servios preliminares
Os servios preliminares de terraplenagem, segundo a norma DNIT
104/2009 ES, consistem em todas as operaes de preparao das reas destinadas implantao do corpo estradal e das reas de
ocorrncias de material, pela remoo de material vegetal e outros,
tais como: rvores, arbustos, tocos, razes, entulhos, mataces, alm
de qualquer outro considerado como elemento de obstruo, como
linhas de transmisso de energia, de telefone, bem como cercas,
construes e outras benfeitorias.
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Desmatamento
A norma estabelece diversos condicionantes para execuo do
desmatamento, so eles:
9 O desmatamento deve ser realizado dentro dos limites de offset da plataforma da rodovia, acrescidos de uma faixa
adicional mnima de operao, na largura em que seja
indispensvel a sua utilizao.
9 Nas reas destinadas a cortes, a camada de 60cm abaixo do greide de projeto deve ficar totalmente isenta de tocos os
razes.
9 Nas reas destinadas a aterros, de altura inferior a 2,00 m, a camada superficial do terreno natural contendo razes e
restos vegetais deve ser totalmente removida.
9 Nas reas destinadas a aterros, de altura superior a 2,00m, o desmatamento deve ser executado de modo que o corte das
rvores fique, no mximo, nivelado ao terreno natural, no
havendo necessidade de destocamento14.
9 Para vegetao de porte reduzido, com dimetro mdio inferior a 15 cm (medido a uma altura de 1,00 m do solo), o
desmatamento poder ser realizado, exclusivamente, com
tratores de esteiras. A medio desses servios de feita de
acordo com a rea desmatada.
9 No caso da vegetao de maior porte, de dimetro maior que 15 cm (medido a uma altura de 1,00 m) o processo demanda o
uso adicional de motosserras. Posteriormente, deve ser
procedido o destocamento, que consiste em remover os tocos
remanescentes. A medio desses servios realizada por
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Operao de remoo total dos tocos e razes das rvores.
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unidade de rvore efetivamente destocada, considerando dois
grupos distintos: (1) rvores com dimetro entre 15 cm e 30
cm, e (2) rvores com dimetro superior a 30 cm.
9 Podem ser assinaladas ainda pela fiscalizao, rvores de grande porte a serem preservadas. Nesse caso, as rvores so
transportadas para local determinado, visando posterior
aproveitamento.
9 Na operao de limpeza, quando o terreno for inclinado, o trator deve trabalhar sempre de cima para baixo.
9 A apropriao dos custos do servio deve englobar, alm dos custos de desmatamento e destocamento, as operaes
referentes remoo/transporte/deposio e respectivo
preparo e distribuio, no local de bota-fora, do material
proveniente do desmatamento, do destocamento e limpeza,
incluindo-se, tambm, as operaes referentes preservao
ambiental.
Outros elementos a serem removidos
Quanto remoo de outros elementos, a norma DNIT 104/2009 ES estabelece o seguinte:
9 Com relao s linhas de transmisso, o servio normalmente executado pelas prprias empresas concessionrias, e nenhuma
ao deve ser tomada sem a autorizao dessas empresas.
9 A remoo de construes ou outras benfeitorias depender do estgio do processo de desapropriao.
9 No caso de remoo de cercas, deve-se sempre construir primeiro a nova cerca, antes de remover a antiga, visando
evitar estragos em plantaes ou pastagens, ou ainda, sada de
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animais para a faixa de domnio, trazendo perigo ao trnsito de
equipamentos.
9 Todos os servios preliminares executados devem guardar consonncia com as normas ambientais, com o projeto de
engenharia, com o Plano Bsico Ambiental, alm das
recomendaes e exigncias dos rgos ambientais.
3.2. Cortes
Os servios de escavao, carga, transporte e classificao dos
materiais escavados, so regulamentados pela norma DNIT
106/2009-ES.
A norma define como corte o segmento de rodovia, em que a
implantao requer a escavao do terreno natural, ao longo do eixo
e no interior dos limites das sees do projeto (offsets) que definem o
corpo estradal, o qual corresponde faixa terraplenada.
Preparo dos Servios
Como condicionante ao incio dos trabalhos de corte, estabelecido o
seguinte:
9 O segmento em corte deve se apresentar convenientemente desmatado e destocado e estando o respectivo entulho
removido.
9 Os segmentos em aterro ou bota-fora que sero o destino dos solos escavados devero estar devidamente desmatados,
destocados, entre outras operaes que os tornem aptos a
receber o solo escavado dos cortes.
9 As obras de arte correntes previstas nos segmentos em aterro que recebero o material do corte devem estar
devidamente construdas.
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9 As marcaes topogrficas para o corte devem, aps as operaes de desmatamento, ser devidamente checadas.
9 As correspondentes fonteV RX WRPDGDV GiJXD GHYHP HVWDUpreparadas e equipadas, e, em condies de abastecerem
regularmente as operaes de compactao.
9 Os caminhos de servio devero estar devidamente concludos.
Execuo dos Servios
A escavao dos cortes deve subordinar-se aos elementos tcnicos
determinados pelo projeto de engenharia, inclusive no que tange ao
transporte e deposio adequada dos materiais escavados para
aterros, bota-IRUDVRXSUDoDVGHGHSyVLWRSURYLVyULR
Nos cortes de altura elevada, deve ser procedida a implantao de
banquetas, de largura mnima de 3 m, alm de valetas revestidas
e proteo vegetal.
Quando alcanado o nvel da plataforma dos cortes:
9 Se for verificada a ocorrncia de rocha s ou em decomposio, deve-se promover o rebaixamento do
greide, da ordem de 0,40 m, e o preenchimento desse rebaixo
com material inerte;
9 Se for verificada a ocorrncia de solos de expanso maior que 2% e baixa capacidade de suporte, deve-se promover sua
remoo, com rebaixamento de 0,60m. Em se tratando de
solos orgnicos, o projeto ou sua reviso fixaro a espessura a
ser removida;
9 Devem ser verificadas as condies do solo in natura nas camadas superficiais (ltimos 60 cm). Tais condies devem
atender s especificaes para essas camadas finais, no tocante
s condies mnimas de compactao;
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9 Os taludes de corte devem apresentar, aps as operaes de terraplenagem, a inclinao indicada no projeto de engenharia.
No deve ser permitida a presena de blocos de rocha nos
taludes que possam colocar em risco a segurana do trnsito.
Desde que atendido o projeto, e tcnica e economicamente vivel, os
volumes de solos que resultariam em bota-foras podem ser
integradas aos aterros, constituindo alargamentos da
plataforma.
Cortes em material de 3 categoria
Quanto execuo de cortes em material de 3 categoria devem ser
tomados os seguintes cuidados, objetivando a segurana do pessoal e
dos equipamentos:
9 Estabelecer um horrio rgido de detonao, e cumpri-lo a risca;
9 No trabalhar com explosivos noite; 9 Abrigar bem o equipamento e possibilitar a proteo do
pessoal;
9 Avisar a comunidade local e ao trfego sobre o perodo de detonao;
9 Evitar a aproximao de pessoal estranho nas vizinhanas do corte na hora da exploso.
Controle
Controle dos Insumos
O controle tecnolgico dos materiais utilizados para eventual
substituio e/ou tratamento das camadas superficiais dos cortes
deve ser feito aos mesmos moldes do controle tecnolgico das
camadas de aterro. (veremos adiante)
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Controle da Execuo
O controle geomtrico da execuo dos servios deve ser feito por
levantamento topogrfico, admitindo-se as seguintes tolerncias:
9 Variao de altura mxima, para eixo e bordas: o Cortes em solo: r 5 cm o Cortes em ro