Terraplanagem 2
- 1. 8 TERRAPLANAGEM: Após traçados o perfil longitudinal e transversal, já se dispõe de dados necessários para uma verificação da viabilidade da locação do greide de cada traçado através dos cálculos de movimento de terra. No cálculo de volumes é necessário conhecer-se a largura (L) da plataforma do greide de regularização (pista de terraplanagem) e as inclinações dos taludes. A inclinação dos taludes de corte e aterro varia conforme o tipo de solo encontrado. O principal objetivo do projetista de estradas é o de efetuar o menor movimento de terra possível, cumprindo, logicamente, as normas de um traçado racional. O perfil longitudinal (greide) gera, portanto, volumes a escavar (cortes) e volumes a aterrar (aterros). No projeto do greide procura-se um perfil longitudinal que proporcione boas compensações entre cortes e aterros, e também distâncias de transportes tão reduzidas quanto possível. O custo do movimento de terra é, na maioria dos projetos, significativo em relação ao custo total da estrada, sendo, portanto um item importante a ser analisado. Nos locais onde os materiais de corte tiverem condições de serem usados nos aterros, o equilíbrio entre volumes de cortes e aterros, minimizando empréstimos e/ou bota- foras, acarreta em menores custos de terraplanagem. CÁLCULO DOS VOLUMES: O método usual consiste em considerar o volume como proveniente de uma série de prismóides (sólidos geométricos limitados nos extremos por faces paralelas e lateralmente por superfícies planas). No campo, as faces paralelas correspondem às seções transversais externas, e as superfícies planas laterais correspondem à plataforma da estrada, os taludes e a superfície do terreno natural. 𝑉 = 𝐿 6 . 𝐴1 + 4. 𝐴𝑚 + 𝐴2 Uma fórmula aproximada comumente utilizada para o cálculo dos volumes dos prismóides é a chamada fórmula das áreas médias. A fórmula é a seguinte:
- 2. 9 ÁREAS DAS SEÇÕES TRANSVERSAIS: As áreas das secções transversais podem ser calculadas de diferentes maneiras, dependendo da topografia do terreno e do grau de precisão exigido. Entre os vários métodos, os mais usados são os seguintes: _ Método analítico para o cálculo da área das seções: Cálculo pelas coordenadas de seus vértices; _ Planímetros: São instrumentos que servem para medir a área de uma figura; _ Seção Mista: Quando a seção é mista, isto é, com áreas de corte e aterro, o processo mais prático para o cálculo das áreas baseia-se na divisão da seção em figuras geométricas conhecidas, tais como triângulos e trapézios. _ Processo Simplificado: Admite o terreno natural em nível. É um método usado apenas para estimativa dos volumes, portanto, apenas nos anteprojetos. No nosso curso estudaremos apenas o PROCESSO SIMPLIFICADO. PROCESSO SIMPLIFICADO: Embora o processo simplificado leve a erros por admitir o terreno em nível, é um processo usado pois nos permite avaliar com rapidez os volumes de terraplanagem. Onde: A = Área da seção transversal. b = Base h = Altura. n = Talude (n/1). _ Para a seção de corte, adotamos n = 2/3, 1/1, ou outro valor a ser definido pela engenharia de solos. No trabalho adotaremos, n = 2/3 para corte. _ Para a seção de aterro, adotamos n = 3/2, ou outro valor a ser definido pela engenharia de solos. CADERNETADE RESIDÊNCIA: É a caderneta que nos fornece as notas de serviço, isto é, a indicação de quanto devemos escavar ou aterrar em cada estaca. As cotas do terreno são obtidas da caderneta de nivelamento. As cotas do greide são obtidas do projeto, através de cálculo analítico.
- 3. 10 Após o cálculo das alturas de corte ou aterro, utilizando as fórmulas simplificadas apresentadas pelo processo simplificado obtemos as áreas das seções que serão utilizadas para o cálculo dos volumes de corte ou aterro. Um exemplo da caderneta de residência: (1) _ Coluna das estacas (2) _ Declividades do greide. (3) _ Coluna das cotas do terreno (obtidas do levantamento topográfico “in loco”). (4) _ Coluna das cotas do greide (obtidas do anteprojeto). (5) _ Coluna (3) menos Coluna (4), se o resultado é negativo. (6) _ Coluna (3) menos Coluna (4), se o resultado é positivo. (7) _ Cálculo da área de aterro: A = 15 x h + 3/2 x h², adotando B=15m. (8) _ Cálculo da área de corte: A = 15 x h + 2/3 x h², adotando B=15m. CÁLCULO DOS VOLUMES PROPRIAMENTE DITO: Os volumes são calculados associando-se a um prisma, o volume entre duas seções consecutivas. Esse volume chama-se VOLUME DO INTERPERFIL (Vi). onde: d _ distância entre seções (m). A _ Áreas das seções (m2). Após o cálculo dos volumes parciais (Vi), obtém-se o volume total através das somatórias dos volumes parciais. Ou
- 4. 11 DISTRIBUIÇÃO DO MATERIAL ESCAVADO. Após a conclusão do projeto em planta e perfil, que deve ter sido elaborado de modo a ter-se o mínimo possível de movimento de terra, passamos então ao estudo da distribuição mais conveniente dos volumes escavados. Dentre os vários métodos utilizados para a distribuição dos volumes escavados, estudaremos apenas o Diagrama de Bruckner ou Diagrama de Massas. PRINCÍPIOS DO DIAGRAMADE MASSAS: Uma forma de bem assimilar o funcionamento do diagrama antes de aplicá-lo, é através de princípios que o regem. a.1. Primeiro princípio (da construção do diagrama): A linha do diagrama sobe nos trechos de corte e desce nos aterros; portanto passa por máximos relativos na passagem de corte para aterro e por mínimos relativos na passagem de aterro para corte. Tanto os máximos como os mínimos são relativos e não há necessidade de termos os absolutos, porque os transportes serão feitos em trechos relativamente curtos. a.2. Segundo princípio (da linha de distribuição): Quando traçamos uma linha paralela à linha de construção cortando a linha do diagrama, ficam determinados volumes iguais de corte e de aterro. Esta linha chama-se linha de distribuição. a.3. Terceiro princípio (dos empréstimos e bota-foras): Quando duas linhas de distribuição sucessivas fazem um degrau para baixo, temos a necessidade de um “empréstimo”; quando o degrau é para cima temos um “bota-fora”. “Empréstimo” acontece quando falta terra e temos necessidade de tirá-la das partes laterais para a plataforma. “Bota-fora” é quando sobra terra na plataforma e necessitamos jogá-la nas laterais. a.4. Quarto princípio: Quando a linha do diagrama está acima da linha de distribuição, o transporte da terra é para frente; quando o diagrama está abaixo da linha de distribuição, o transporte da terra é para trás. a.5. Quinto princípio: Em cada pondo do diagrama, a leitura da vertical (ordenada) nos fornece o valor dos volumes acumulados até esse ponto. a.6. Sexto princípio: A área limitada pelo diagrama e a horizontal qualquer dá o momento de transporte entre o corte e o aterro que se compensam. EXECUÇÃO DO DIAGRAMA DE MASSAS OU DE BRUCKNER: O diagrama de massas (“mass diagram”) também é conhecido como diagrama de Bruckner, seu criador. É utilizado para planejar o transporte de terra entre cortes e aterros, bem como calcular suas quantidades para efeito de valores, objetivando o estudo da distribuição de terras de modo a ter-se o transporte mais econômico. Desenhado o perfil (terreno e greide), calculam-se os volumes de cortes (C1, C2,...Cn) e aterros (A1, A2, ...An), considerando que os aterros ao serem compactados aumentam de volume. Para possibilitar a comparação entre volumes de corte e aterro, é necessário o uso de um fator de conversão de volumes. Dá-se o nome de fator de homogeneização (Fh) à
- 5. 12 relação entre o volume de material no corte de origem, e o volume de aterro compactado resultante. O coeficiente de acréscimo de volume dos aterros é calculado como: onde: = massa específica aparente seca após compactação no aterro. = massa específica aparente seca do material no corte de origem. O fator de homogeneização é aplicado sobre os volumes de aterro, como um multiplicador. (1) _ estacas (2) _ áreas de aterro. (3) _ áreas de corte. (4)_somatória das áreas de aterro entre duas seções consecutivas. Por exemplo: 58,7 + 77,9 = 136,6. 77,9 + 98,4 = 176,3... (5)_somatória das áreas de corte entre duas seções consecutivas. Por exemplo: 0,0 + 51,4 = 51,4. 51,4 + 63,4 = 144,8. 63,4 + 92,2 = 155,6...
- 6. 13 (6) _ semi distância entre duas seções consecutivas. (7) _ cálculo do volume de aterro: (4) x (6) x 1,3. (8) _ cálculo do volume de corte: (5) x (6) x 1,0. (9)_ cálculo do volume acumulado para a construção do diagrama de massas. Por exemplo: 0,0 + 1366,0 = 1366,0. 1366,0 + 1763,0 = 3129,0. 3129,0 + 1513,0 = 4642,0. ... (10) _ DISTRIBUIÇÃO DOS VOLUMES LATERAIS. Com os volumes acumulados construí-se o DIAGRAMA DE BRUCKNER, sobre o mesmo perfil da prancha de projeto, escolhendo-se uma horizontal de referência e sobre ela marcando-se os volumes acumulados (vertical) relacionados às estacas. A escala vertical do diagrama usada geralmente é 1:1.000 m3 (1cm = 1.000 m3). Para levar a terra do corte para o aterro, algumas viagens são curtas e outras longas. Precisamos procurar a distância média, obtido pelo diagrama de massas. Multiplicando o volume de corte pela distância média de transporte obtemos o momento de transporte. Portanto: Onde: Mt = Momento de transporte (m3 . dam). Vi = Volume de corte parcial. di = Distância média parcial. Após a determinação do volume total, podemos calcular a distância média do transporte no trecho analisado, portanto: onde: dm = Distância média total. Vc = Volume de corte total.
- 7. 14