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FACULDADE REDENTOR

ENGENHARIA CIVIL

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1- TERRAPLENAGEM

1.1-Introduo:

De forma genrica, a terraplenagem ou movimento de terras, pode ser entendida como o conjuntode operaes necessrias para remover a terra dos locais em que se encontra em excesso para aquelesem que h falta, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado. Assim, a construo de umaestrada de rodagem, ferrovia ou aeroporto, a edificao de um fbrica ou de usina hidreltrica, ou

mesmo, de um conjunto residencial, exigem a execuo de servios de terraplenagem prvios,regularizando o terreno natural, em obedincia ao projeto que se deseja implantar. Pode-se afirmar,portanto, que todas as obras de Engenharia Civil de grande ou pequeno porte, exigem a feitura detrabalhos prvios de movimentao de terras. Por esta razo a terraplenagem teve o enormedesenvolvimento verificado neste sculo.

1.2-Histrico:

Cabe notar, entretanto, que a realizao de obras de terra em larga escala no privilgio destapoca, pois, h muitos sculos elas vm sendo executadas pelo homem. Na antigidade os egpcios ebabilnios realizaram feitos notveis neste campo, como, por exemplo, os canais de irrigao smargens dos rios Nilo e Eufrates. A construo das pirmides, embora a sua motivao no fosseeconmica, mas religiosa, no deixa de se constituir em magnfico exemplo de escavao e transportede milhares de metros cbicos de rocha.

Mais tarde, os romanos que, sem dvida, foram os grandes engenheiros da antigidade,realizaram grandes servios de terra necessrios construo de suas estradas e aquedutos.Essestrabalhos eram executados manualmente ou com o auxlio de animais que carregavam ou rebocavaminstrumentos rudimentares.

Fig. 1.1: Pirmide do Egito.

Este quadro no se modificou at meados do sculo passado, pois o instrumento utilizado era,ainda, a chamada "p-de-cavalo", constituda de uma caamba dotada de lmina de corte, a qual,rebocada por trao animal, escavava e transportava o material.

Com o advento da mquina a vapor, surgiram as primeiras tentativas de se utiliz-la emequipamentos de terraplenagem, a partir da segunda metade do sculo passado, sendo que, no seu

final, j existiam escavadeiras providas de "shovel" (concha), montadas em vages e usadas naconstruo ferroviria. O desenvolvimento dos motores a combusto interna, ocasionando a reduodo seu tamanho fsico, permitiu novas aplicaes.

Em 1920, Holt e Best lanam o seu trator movido a gasolina, ao qual, desde logo, foi adaptadaa lmina, iniciando-se desta maneira, a concepo e fabricao dos modernos equipamentos deterraplenagem. Nas dcadas de 20 e 30, um inovador, R.G. Le Tourneau, criou o primeiro "Scraper"propelido por trator. Em 1938 introduzido o primeiro "Motoscraper", isto , o "Scraper" auto-propelido e que recebeu a denominao comercial at hoje conhecida, de " Tournapull". A partir destadata deu-se o rpido desenvolvimento dos equipamentos de terraplenagem, apresentando mquinas

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cada vez mais eficientes sob o aspecto mecnico, do que resultou o aumento extraordinrio de suaprodutividade.

1.3-Terraplenagem Manual:

At o aparecimento dos equipamentos mecanizados e mesmo depois, a movimentao dasterras (escavao e/ou terraplenagem) era feita pelo homem, utilizando ferramentas tradicionais: p epicareta para o corte, carroas ou vagonetas com trao animal para o transporte.

Dado o seu pequeno rendimento, terraplenagem manual dependia, sobretudo, da mo-de-obraabundante e barata, fator que o desenvolvimento tecnolgico e social foi tornando cada vez maisescasso e, por conseqncia, mais oneroso. Para se ter uma idia do nmero de operrios necessriospara a execuo braal do movimento de terra, estima-se que para produo de 50m3/h de escavao,empregar-se-iam, pelo menos 100 homens. Em comparao, uma escavadeira, operada apenas por umhomem, pode executar a mesma tarefa, o que se demonstra claramente as transformaes ocasionadaspela mecanizao. Todavia, no se pense que a terraplenagem manual conduziria excessiva lentidodos trabalhos. Desde que a mo-de-obra fosse numerosa, os prazos de execuo da movimentao deterras em grandes volumes eram razoveis, se comparados com os atuais.

Com suficiente organizao para resolver os srios problemas de recrutamento, administrao,alojamento e subsistncia dos trabalhadores, a terraplenagem manual apresentava rendimento capaz decausar admirao, ainda nos dias atuais.

Fig. 1.2: Equipe de escavao subterrnea.

1.4-Terraplenagem Mecanizada:

Entretanto, o aparecimento dos equipamentos mecanizados surgidos em conseqncia dodesenvolvimento tecnolgico, tornava competitivo o preo do movimento de terras. Apesar do elevadocusto de aquisio dessas mquinas e da mo-de-obra cada vez mais cara, a terraplenagem mecnicase desenvolveu de forma bem vivel em razo de sua alta produtividade.

J ficou patenteada, atravs do exemplo acima citado, a notvel economia de mo-de-obraintroduzida pela mecanizao, o que vinha de encontro escassez cada vez maior do trabalhadorbraal. Resumindo, pode-se entender que a mecanizao surgiu em conseqncia de:

a)Escassez e encarecimento da mo-de-obra causada, sobretudo, pela industrializao.

b) Alta eficincia mecnica dos equipamentos, traduzindo-se em grande produtividade, a qualconduzia a preos mais baixos, se comparados com os obtidos manualmente, especialmente em razoda reduo de mo-de-obra.

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Fig. 1.3: Escavadeira hidrulica.

1.4.1- Caractersticas da Terraplenagem Mecanizada:

Assim, a mecanizao caracteriza-se por:

a)Requerer grandes investimentos em equipamentos de alto custo;

b)Exigir servios racionalmente planejados e executados, o que s pode ser conseguido atravs deempresas de alto padro de eficincia;c) Reduzir substancialmente a mo-de-obra empregada, mas, por outro lado, provocando aespecializao profissional e, conseqentemente, melhor remunerao;d) Permitir a movimentao de grandes volumes de terras em prazos curtos, graas eficincia deoperao e, sobretudo, pela grande velocidade no transporte, o que leva a preos unitriosextremamente baixos, apesar do custo elevado do equipamento.

Para se ter uma idia da influncia do aumento da produtividade no custo da terraplenagem, apesarda elevao substancial ocorrida no valor de aquisio dos equipamentos, praticamente no houveacrscimo nos preos de movimento de terra, nos Estados Unidos, no perodo de 1930 a 1960.

1.5-Operaes Bsicas de Terraplenagem (Ciclo de Operao):

Examinado-se a execuo de quaisquer servios de terraplenagem, podem-se distinguir quatrooperaes bsicas que ocorrem em seqncia, ou s vezes, com simultaneidade.

a)Escavao;b)Carga do material escavado;c)Transporte;d)Descarga e espalhamento.

Essas operaes bsicas podem ser executadas pela mesma mquina ou por equipamentosdiversos, exemplificando, um trator de esteira provido de lmina, executa sozinho todas as operaesacima indicadas, sendo que as trs primeiras com simultaneidade.

2 ESTUDO DOS MATERIAIS DE SUPERFCIE

2.1- Conceitos:

A superfcie terrestre constituda de vrios elementos. Mas, de uma maneira geral, para finsde terraplenagem, constituda de: rochase solos.

- Segundo a ABNT:

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a) Rochas:materiais constituintes essenciais da crosta terrestre provenientes da solidificao domagma ou de lavas vulcnicas ou da consolidao de depsitos sedimentares, tendo ou nosofrido transformaes metamrficas. Esses materiais apresentam elevada resistncia, somentemodificvel por contatos com o ar ou a gua em casos muito especiais.

Fig. 1.4: Talude em rocha.

b) Solos: materiais constituintes especiais da crosta terrestre provenientes da decomposio insitudas rochas pelos diversos agentes geolgicos, ou pela sedimentao no consolidada dosgros elementares constituintes das rochas, com adio eventual de partculas fibrosas dematerial carbonoso e matria orgnica coloidal.

Fig. 1.5: Talude em solo.

2.2 - Terminologia Segundo as Dimenses

2.2.1 - Rochas

a)Bloco de Rocha - pedao isolado de rocha com dimetro mdio superior a 1 m;b)Mataco - pedao de rocha com dimetro mdio superior a 25 cm e inferior a 1m;c)Pedra - pedao de rocha com dimetro mdio compreendido entre 7,6 cm e 25 cm.

OBS.:Rocha Alterada a que apresenta, pelo exame macroscpico ou microscpico, indcios dealterao de um ou vrios de seus elementos mineralgicos constituintes, tendo geralmente diminudas

as caractersticas originais de resistncia.

2.2.2 - Solos

a)Pedregulho - solos cuja propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos grosminerais de dimetros superiores a 4,8 mm e inferiores a 76 mm;

b)Areia- solos cujas propriedades dominantes so devidas sua parte constituda pelos minerais dedimetro mximos superiores a 0,05 mm e inferiores a 4,8 mm;

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c) Silte - solo que apresenta apenas a coeso para formar, quando seco, torres facilmentedesagregveis pela presso dos dedos; suas propriedades dominantes so devidas parte geralmenteconstituda pelos gros de dimetros mximos superiores a 0,005 mm e inferiores a 0,05 mm;

d)Argila- solo que apresenta caractersticas marcantes de plasticidade; quando suficientemente midomolda-se facilmente em diferentes formas; quando seco apresenta coeso bastante para constituirtorres dificilmente desagradveis por presso dos dedos; suas propriedades dominantes so devidas parte constituda pelos gros de dimetros mximos inferiores a 0,005 mm;

e) Solos Misturados - os solos em que no se verifiquem nitidamente as predominncia depropriedades anteriormente referidas sero designados pelo nome do tipo de solo, cujas propriedadessejam mais acentuadas, seguido de adjetivos correspondentes aos que o completam. Por exemplo:argila arenosa, argila silto-arenosa, silto-argiloso, micceo com areia fina.

f) Solos com Matria Orgnica - caso um dos tipos acima apresente teor aprecivel de matriaorgnica ser anotada sua presena. Exemplo: argila arenosa com matria orgnica;

g)Turfas - solos com grandes porcentagens de partculas fibrosas de material carbonoso ao lado dematria orgnica do estado coloidal;

h)Alterao de Rocha- o solo proveniente da desagregao das rochas in situ pelos diversos agentesgeolgicos. Ser descrito pela respectiva textura, plasticidade e consistncia ou compacidade, sendoindicados ainda o grau de alterao e, se possvel, a rocha de origem;

i)Solos Superficiais- a zona abaixo da superfcie do terreno natural, igualmente constituda de misturade areias, argilas e matria orgnica, exposta ao dos fatores climticos e de agentes de origemvegetal e animal ser designada simplesmente como solo superficial.

2.3 - Desmonte

Sob o ponto de vista da terraplanagem, os fatores que influenciam no desmonte so:

a) Rochas

o Grau de Compacidade (Estado de alterao, provocado por diversos agentes materiais,reduzindo as suas caractersticas originais de resistncia mecnica).

b) Solos

o Teor de umidadeo Tamanho e forma das partculaso Vazios do solo

2.4 - Classificao dos solos segundo a capacidade de escavao

Aps a mecanizao, a classificao passou a se basear no equipamento capaz de realizar

economicamente o desmonte.1a Categoria: os solos que podem ser escavados com auxlio de equipamentos comuns: trator delmina, motoscraper, ps-carregadeiras.

2a Categoria: so os materiais removidos com os equipamentos j citados, mas que pela sua maiorconsistncia exigem um desmonte prvio feito com escarificador ou emprego descontnuo deexplosivos de baixa potncia.

3a Categoria: materiais de elevada resistncia mecnica que s podem ser tratados com empregoexclusivo de explosivos de alta potncia.

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OBS.:Atualmente o material de 2 categoria est sendo subdividido:

a)2aCategoria com material pr-escarificvel

b)2aCategoria com emprego descontnuo de explosivos e pr-escarificao.

2.5 - Comportamento do Solo na Terraplanagem

Em uma obra de terraplenagem o empreiteiro no se interessa pela natureza do material, massim por suas propriedades fsicas, que so:

Peso: P Empolamento: E Reduo: R

a) Peso: Depende do peso especfico do material:

s= Ps/V

b) Empolamento: Pode ser definido como o aumento de volume sofrido por um material ao serremovido de seu estado natural. expresso como sendo a porcentagem do aumento de volumeem relao ao volume original (ocorre um aumento do ndice de vazios).

Pela definio, temos:

b.1) Fatores de Converso: Pode ser definido como a relao entre densidades no estado solto e noestado natural ou corte.

Fc= densidade material solto/densidade no corte = 2/1

b.2) Relao entre Empolamento e Fator de Converso:

- Empolamento: E(%) = (V/V1) x 100

E(%)= [(V2 V1)/V1] x 100 = [(V2/V1) 1] x 100

FcE= (P/V2)/(P/V1) = V1/V2

E(%)= [(1/FcE) -1] x 100

Onde:

V1= volume na jazidaV2= volume empolado (solo solto)

V3= volume reduzido (solo compactado)FCE= fator de converso do empolamento

c) Reduo: a diminuio de volume sofrida por um material por efeito de compactao de rolos,sapos, vibrocompactadores, etc., compactando o material em grau maior do que ele encontrado emseu estado natural. Essa reduo depende, naturalmente, do grau de compactao exigido e domaterial.

Por definio:

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R(%)= (V/V1) x 100

R(%)= [(V1 V3)/V1] x 100 = 1 (V3/V1) x 100

FcR= 3/1= (P/V3)/(P/V1) = V1/V3

R(%) = 1 (1/FcR) x 100

FcR= 100/(100 R)

Onde:

V1= volume na jazidaV2= volume empolado (solo solto)V3= volume reduzido (solo compactado)FCR= fator de correo da reduo

Exemplo 2.1:Na construo do corpo de uma barragem de terra, com volume de 1.200.000 m, temosos seguintes dados referente ao solo que ser utilizado: R = 10%, E = 22%. O empreiteiro forneceuoramento pelo volume transportado de U$ 1,0 m/Km. Sendo a distncia mdia at a jazida de 3,2Km, determine o preo total para a execuo do paramento da barragem.

Soluo:

R = 10% E = 22%

V3= 1.200.000 m ........................................... volume da barragem compactada (projeto)V2= ? ........................................................ volume do material solto (a ser transportado)V1= ? ...................................................... volume do material na jazida (a ser escavado)

Devemos determinar ento o V2, pois o oramento dado pelo empreiteiro referente aovolume transportado.

Fcr= 100/(100-R) = 100/(100-10) = 1,11

Fcr=V1/V3

V1= Fcrx V3= 1,11 x 1.200.000 = 1.332.000 m

Fce= 100/(100+E) = 100/122 = 0,82

Fce=V1/V2

V2= V1/Fce= 1.332.000 / 0,82 = 1.624.390 m3

Clculo do Preo:

U$ 1,0 m/KmU$ 1,0 x 1.624.390 m x 3,2 Km logo: Preo Total = U$ 5.198.048,00

Exemplo 2.2: Em uma obra, o equipamento utilizado (scraper de capacidade de 26 m) deu 120viagens transportando material de 1 categoria (E = 32%). O preo do m/Km desse servio de U$1,30 (medido na jazida). O centro de massa da jazida est a 1,60 Km do canteiro de obras. Qual opreo desse servio de terraplenagem?

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Soluo:

Preo m/Km = U$ 1,30 ............................................................................. (na jazida V1)

V2= 26,0 m .........................................(volume no transporte caamba do scraper V2)

E = 32%

D = 1,60 Km

Devemos determinar ento o V1, pois o oramento referente ao volume na jazida.

Fce= V1/V2

Fce= 100/(100 + E) = 100/132 =0,76

V1= 0,76 x 26 = 19,76 m

Total de m => 120 viagens temos: 120 x 19,76 = 2.371,20 m3

Preo Total Obra => U$ 1,30 m/Km x 2.371,20 m x 1,60 Km

Logo:

Preo Total Obra = U$ 4.932,01

3 SERVIOS DE TERRAPLENAGEM

3.1 Servios Preliminares:

3.1.1 - Tomar Conhecimento da Concorrncia

3.1.2 - Estar Tecnicamente / Financeiramente apto a compra do edital

3.1.3 Efetuar visita tcnica ao local

3.1.4 - Estudo do Projeto

3.1.5 - Pessoal com experincia

3.1.6 - Planta Topogrfica

3.1.7 - Projeto do Greide

3.1.8 - Clculo de reas3.1.9 - Cubao dos Volumes

3.1.10 - Estudo das Especificaes Tcnicas

3.1.11 - Organizao das Cadernetas

3.1.12 - Inspecionar os Trechos

3.1.13 Preos

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3.2 - Providncias ao Iniciar uma Obra

3.2.1 - Aluguel ou compra de equipamento mecnico

3.2.2 - Transporte de equipamento para o local de servio

3.2.3 - Determinao dos caminhos (estradas) de servio

3.2.4 - Terraplenagem e drenagem da rea destinada ao acampamento (alojamento, refeitrio, oficinase etc.)

3.2.5 - Obteno de fornecimento de energia e gua das concessionrias (ligaes provisrias)

3.2.6 Recrutamento do pessoal tcnico, administrativo e operrio (sempre que possvel utilizar mode obra da cidade mais prxima da obra).

3.3 - Canteiro de Obras

3.3.1 - Instalao provisria de uma obra fixa

3.3.2 O canteiro, sempre que possvel, dever estar situado:

a) prximo a uma cidadeb) prximo a estradas existentesc) proximidade com instalaes de gua e energia eltricad) prxima ao local da obrae) fora do local que possa ser atingida pela obra (evitando mudanas no canteiro)

3.4 - Almoxarifado

3.4.1- Destinado a guarda de peas de reposio e materiais em geral

Sua dimenso funo do nmero de mquinas

Normalmente utilizam-se 2 barraces (1 para peas uso freqente e outro para peas pesadas)3.4.2 - Pessoal Especializado e de Confiana

3.5- Escritrio

o Deve possuir setores de:

a) contabilidadeb) seo tcnicac) arquivod) sala de fiscalizaoe) sala de Engenharia, produo e etc.

3.6 - Outras Construes utilizadas

Cantina (refeitrio) Guaritas Oficinas Salas de lazer

4- MQUINAS E EQUIPAMENTOS

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4.1- Classificao Geral

a) Mquinas Motrizes: So mquinas que produzem sua prpria energia para a execuo do trabalhocomo, tratores de rodas ou de esteira, compressores, etc. Quando convenientemente equipadas podemrealizar os servios quaisquer.

b) Mquinas Operatrizes ou Rebocadas: So mquinas que acionadas pelas mquinas motrizes

realizam diretamente o trabalho. Ex.: scraper, escarificadores, compactadores.

4.2 - Potncia

4.2.1 Potncia Necessria: aquela que se precisa para se executar um certo trabalho, seja puxandoou empurrando uma carga.

4.2.2 Potncia Disponvel: aquela que a mquina pode fornecer para executar um trabalho(mxima potncia da mquina).

4.2.3 Potncia Usvel: a potncia que podemos utilizar em cada mquina, limitada pelascondies locais (superfcie do terreno).

4.3 - Classificao dos Equipamentos:

4.3.1 - Unidades de Trao (Tratores)

A Unidade de Trao (Trator) a mquina bsica de terraplenagem, pois todos osequipamentos nossa disposio, para execut-la, so tratores devidamente modificados ou adaptadospara realizar as operaes bsicas de terraplenagem.

Chama-se trator a unidade autnoma que executa a trao ou empurra outras mquinas e podereceber diversos implementos (acessrios) destinados a diferentes tarefas.Essa unidade bsica pode ser montada sobre:

a) Esteiras: De modo geral, as esteiras exercem presses sobre o terreno portante da ordem de0,5 a 0,8 kg/cm2aproximadamente, igual presso exercida por um homem em p, sobre osolo.

Fig. 4.1: Unidade de trao montada sobre esteiras metlicas (trator de esteiras)

b) Pneumtico: Os equipamentos de rodas, ao contrrio, transmitem ao terreno presses decontato da ordem de 3 a 6 kg/cm2.

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Fig. 4.2: Unidade de trao montada sobre rodas (trator de pneus)

4.3.1.1 Caractersticas das unidades tratoras:

a) Esforo Trator: a fora que o trator possui na barra de trao (no caso de esteiras) ou nas rodasmotrizes (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 demontagem (esteiras ou rodas).

c) Aderncia: a maior ou menor capacidade do trator de deslocar-se sobre os diversos terrenos ousuperfcies revestidas, sem haver o patinamento ou deslizamento da esteira (ou dos pneus) sobre osolo (ou revestimento) que o suporta.

d) Flutuao: a caracterstica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidadede suporte, sem haver o 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

massas e de um centro de gravidade a pequena altura do cho, dando-lhe boas condies de equilbrio,sob as mais variadas condies de trabalho (terrenos inclinados).

Tabela 4.1: Quadro comparativo das unidades de trao

Velocidade: * menor que 10 km/h e ** entre 10 a 70 km/h

4.3.1.2 Campos de aplicao das unidades tratoras

a)Trator de Esteira ideal para:

o Esforos tratores elevadoso Rampas de grande declividadeo Terrenos de baixa capacidade de suporte

TRATOR DE ESTEIRAS TRATOR DE RODAS

ESFORO TRATOR elevado elevado, limitado pela aderncia

ADERNCIA boa sofrvel

FLUTUAO boa regular a m

BALANCEAMENTO bom bom

VELOCIDADE baixa* alta**

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OBS.: No possuem grandes velocidades de operao (tabela 4.1), com isto resulta em baixaprodutividade.

b)Trator de Rodas ideal para:

o Topografia favorvelo Condies de bom suporteo Boas condies de aderncia.

OBS.: As mquinas de pneu so insuperveis, tendo velocidade elevada, significando maior produo.

4.3.2 Unidades Escavo-Empurradoras (bulldozer)

O trator de esteiras ou de pneus (mquina bsica da terraplenagem) pode receber a adaptaode um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar o solo, passandodessa forma a se chamar unidade escavo-empurradora.

Esse implemento denominado lmina e o equipamento passa a denominar-se trator delminaou bulldozer.

Fig. 4.3: Trator de lmina sobre esteiras com escarificador (bulldozer).

4.3.2.1 Tipos de Lminas

a) Lmina fixa ou reta: pode ser observada na Fig. 4.3. Faz apenas movimentos verticais.

b) Angledozer: realiza movimentos verticais e angulaes na horizontal.

Fig. 4.4: Trator de lmina sobre esteiras implementado com lmina do tipo angledozer.

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c) Tilt-Dozer: realiza movimentos verticais e angulaes na vertical.

Fig. 4.5: Lmina do tipo tilt-dozer.

d) Placas para Pusher: utilizada para que uma unidade tratora possa auxiliar a outra (empurrar)

obtendo um ganho de potncia, sem danificar a lmina.

Fig. 4.6: Lmina do tipo reta adaptada com placa para pusher.

4.3.2.2 Lminas Especiais:

a)Universal - U

o Para grandes cargaso Para grandes distnciaso Utilizada para solos de baixa resistncia ao corteo Evita perdas lateraiso Tilt-Dozer

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Fig. 4.7: Lmina do tipo Universal.

b)Reta - S

o Para materiais resistenteso Pode-se adapt-la com placa para pusher para rebocar motoscrapers

c)Angulvel - A

o Utilizada 90 com eixo da unidade tratorao Utilizada 25 para cada lado na verticalo Escavao de meia encostao Valetaso Reaterro

d)Amortecedora - C

o Tratores de grande porteo Apoio ao motoscraperso Largura reduzida

4.3.2.3 - Outros Implementos

a) Escarificador ou Ripper: Utilizado para terraplenagem em material de 2 acategoria, remoode camadas de asfalto e outros. So acoplados na traseira de unidades tratoras e munidos depistes hidrulicos de duplo sentido com bomba de alta presso.

Fig. 4.8: Escarificador adaptado a trator de esteira.

4.3.3 Unidades Escavo-Transportadoras (scrapers)

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As unidades Escavo-Transportadoras so as que escavam, carregam e transportam os materiaisde consistncia mediana a distncias no muito longas.

So representadas por dois tipos bsicos:

4.3.3.1 Scraper Rebocado

O scraper rebocado consiste numa caamba montada sobre dois eixos com pneumticos paraacionamento da lmina, normalmente tracionado por trator de esteira ou rodas.

Fig. 4.9: Scraper rebocado acoplado a unidade tratora de rodas.

4.3.3.2 Scraper Automotriz ou Motoscraper

O scraper automotriz ou motoscraperconsta de um scraper de nico eixo que se apoia sobreum rebocador de um ou dois eixos, atravs de um dispositivo chamado pescoo. A razo dessamontagem reside no ganho de aderncia que as rodas motrizes (dianteiras) do trator passam a ter, emconseqncia do aumento do peso que incide sobre as mesmas (Peso Aderente).

Fig. 4.10: Motoscraper.

O motoscraper um dos equipamentos responsveis pela viabilizao da macia utilizao daterraplanagem mecanizada, possibilitando a diminuio do preo do m3 transportado.

Foi o invento dopescooque possibilitou o aumento da potncia usvel do motoscraper, poisessa pea transmite aproximadamente 60% do peso da carga para a roda motriz, conseqentementeaumentando a aderncia possibilitando uma utilizao de grande produtividade.

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Fig. 4.10: Motoscraper com sistema elevador em funcionamento.

4.3.3.3 Elementos Principais do motoscraper

De acordo com a Fig. 4.11 pode-se observar os principais elementos que compe a caambado motoscraper:

o N 7: Aventalo N 8: Ejetoro N 9: Lmina de Corteo N 10: Pisto Hidrulico

Fig. 4.11: Elementos principais da caamba de corte e transporte do motoscraper.

Os comandos de acionamento so executados por pistes hidrulicos de duplo sentido eacionados por bomba hidrulica de alta presso. A escavao feita pelo movimento sincronizado daLmina de Corteque entra em contato com o terreno pelo abaixamento da caamba ao mesmo tempoque oAvental elevado com a movimentao gradual do Ejetor. A carga se faz pelo arrastamento doscraper, a qual a lmina penetra no solo, empurrando-o para o interior da caamba.

Fig. 4.12: Movimentao e deposio do solo na caamba do motoscraper durante a escavao.

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4.3.3.4 OBSERVAES:

1)A arrumao do solo depende da experincia do operador para executar o movimento sincronizadoda lmina, avental e ejetor.

2)O Esforo de Trao consumido:

a)pela resistncia oposta ao movimento que: cisalha o solo empurra o mesmo para dentro da caamba arruma o solo dentro da caamba

b) pelo atrito gerado pelo solo em contato com as laterais e fundo da caamba (externo einterno). Esses esforos so de 10 a 20 vezes maior que a resistncia ao rolamento.

3)O equipamento possui tima independncia de movimentos entre a caamba e a unidade motriz: raio de giro aproximado de 11,0 m ngulo de giro entre eixos de 90

4)Na caamba h um aumento de densidade do material (compactao) de 15% a 25% em relao ao

carregamento com uma carregadeira comum.5)Devido ao pescoo do equipamento (elemento de ligao das partes traseira e dianteira) h umamelhora significativa da aderncia. Porm, h tambm um menor balanceamento e menor flutuao domesmo.

4.3.3.5 Pusher e Pusher-Pull

Quando a aderncia estiver baixa (patinamento das rodas) ou a potncia disponvel forinsuficiente para a realizao de certos servios, pode-se usar uma unidade tratora de esteira ou derodas para auxiliar no corte/carregamento do motoscraper, onde se denomina esta operao de Pusher.

Fig. 4.13: Trator de esteira auxiliando o servio de um motoscraper (Pusher).

O Pusher-Pull o aproveitamento dos motores dos motoscrapers que vo se acoplar e seajudarem mutuamente na operao de corte/carga. Enquanto a mquina da frente corta/carrega auxiliada pela outra que fornece o esforo trator adicional necessrio e posteriormente traciona o outropara o seu carregamento.

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Fig. 4.14: Pusher-Pull duplo de motoscrapers com as caambas j carregadas.

4.3.3.6 Mquinas Especiais e Acessrios

a) Motoscrapers com 2 motores: esse equipamento possui o eixo traseiro tambm provido defora motriz. So denominados de Twins, ou seja, motores geminados que funcionam emconjunto atravs de um s comando.

Fig. 4.15: Motoscraper com dois motores (twin).

Vantagens:o maior potnciao maior adernciao trabalho em rampas mais acentuadaso maior volume transportado

b) Motoscraper com elevador: Na parte dianteira da caamba coloca-se um elevador inclinado,com palhetas, acionado por motor eltrico ou por sistema hidrulico independente. Estamontagem elimina o pusher ou o pusher-pull, pois diminui bastante o atrito do solo com aparte interna da caamba. Nesse caso s se utiliza 2 motores quando da necessidade de vencergrandes rampas.

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Fig. 4.16: Motoscraper com elevador e detalhe das palhetas.

4.3.4 Unidades Escavo-Carregadeira (carregadeiras e escavadeiras)

So as unidades que escavam e carregam o material para um outro equipamento, que otransporta at o local da descarga, de modo que o ciclo completo da terraplenagem, compreendendo asquatro operaes bsicas, executado por duas mquinas distintas.

Entende-se como escavar a retirada do material (solo) de seu local original e carregar adeposio desse mesmo material em outro equipamento para transporte. Estas unidades sorepresentadas pelas carregadeiras e escavadeiras. Ambas de construo bastante diferente executam asmesmas operaes de escavao e carga.

4.3.4.1 Carregadeiras

Chamadas tambm de ps-carregadeiraspodem ser montadas sobre esteiras ou rodas (maisutilizada) com pneus. Normalmente a caamba instalada na parte dianteira e a mesma varia deposio da escavao at a de descarga (no fixa como as lminas).

No carregamento, as carregadeiras que se deslocam, movimentando-se entre o talude e oveculo e o ciclo compreende dois movimentos de r e dois a frente.

Fig. 4.17: P carregadeira comum com caamba abaixada.

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Fig. 4.18: P carregadeira gigante com capacidade da caamba de 40,5 m (72 Ton).

4.3.4.1.1 Caractersticas da carregadeira de pneus

o Alta velocidade de deslocamentoo Grande mobilidadeo Deslocamento a grande distncia (em alguns casos elimina o transporte em carreta)o

Menor trao, principalmente na fase de escavao (risco de patinamento)o Baixa flutuaoo Trao nas quatro rodaso Direo articulada (quatro rodas)o Peso prprio elevado (gera peso aderente sobre a roda motriz)o Motor sobre o eixo traseiro

4.3.4.2 Escavadeiras

Tambm chamadas de ps-mecnicas, so equipamentos que trabalham basicamente parados.Podem ser montados sobre esteiras, rodas e at mesmo trilhos.

- Caractersticas das Escavadeiras:

Normalmente montadas sobre esteiras Giro de 360 Esteiras Lisas, sem garras e de maior largura (menor tenso no solo) Boa flutuao Baixo Balanceamento Deslocamento: Velocidade mdia = 1,5 km/h (utilizada para pequenas distncias) Para deslocamentos em distncias maiores utilizam-se carretas especiais para o

transporte do equipamento

Dependendo do tipo de trabalho a ser executado, monta-se no trator o tipo de lananecessrio. Principais tipo de lanas utilizadas:

a)P Frontal ou SHOVEL: ngulo de inclinao da lana de 35 a 65. A caamba provida dedentes para facilitar o corte.

b)Caamba de Arrasto ou DRAG-LINE: a lana Drag-Line ou draga de arrasto permite variaodo ngulo entre 25 e 40. Destinada a escavar abaixo do terreno em que a mquina se apoia. Utilizadopara escavar materiais pouco compactados ou moles, mesmo que possuam alto teores de umidade. oequipamento convencional que possui o maior raio de alcance.

c) Caamba de Mandbulas ou CLAM-SHELL: a lana constituda de duas partes mveis,comandadas por cabos que podem abrir ou fechar a caamba com mandbulas, possuindo superfcies

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de corte ou dentes. apropriado para a abertura de valas de pequenas dimenses, sobretudo quando hobstculos com escoramentos, tubulaes subterrneas, etc.

d) Retroescavadeira ou BACK-HOE: semelhante a Shovel, diferindo apenas em relao aoposicionamento da caamba. A escavao se faz no sentido de cima para baixo. O movimento damquina em marcha a r. Escava solos mais compactados e mais resistent

Fig. 4.19: Escavadeiras com diferentes lanas acopladas ao brao mecnico.

4.3.4.2.1 Observao

As escavadeiras podem transmitir sua potncia a diferentes lanas atravs de cabos e roldanas(Fig.4.19) ou atravs de comandos de pistes hidrulicos de dois sentidos.

Esses modelos hidrulicos so os mais atuais e podem receber trs tipos de implementos, asaber:

Caamba Shovel Retro-escavadeira Back-Hoe Caamba Clam-Shell

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Fig. 4.20: Escavadeira hidrulica do tipo shovel.

Fig. 4.21: Retro-Escavadeira hidrulica do tipo back-hoe.

4.3.5 Unidades Aplainadoras

As unidade aplainadoras destinam-se especialmente ao acabamento final da terraplenagem,isto , executam as operaes para conformar o terreno aos greides finais do projeto.

As principais caractersticas destes equipamentos so a grande mobilidade da lmina de corte ea sua preciso de movimentos, permitindo o seu posicionamento nas situaes mais diversas. A lminapode ser angulada em relao a um eixo vertical e tambm inclinada lateralmente, at alcanar aposio vertical. Para compensar as foras excntricas surgidas por estes movimentos, as rodasdianteiras podem ser inclinadas, de maneira a contrabalanar aqueles esforos. Entre a lmina e o eixodianteiro, encontramos o escarificador, usado para romper um solo compacto, quando necessrio. O

principal equipamento dessas unidades so as motoniveladoras(Fig. 4.22).

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Fig. 4.22: Motoniveladora executando regularizao de talude inclinado.

4.3.6 Unidade de Transportes

As unidades transportadoras so utilizadas na terraplenagem quando as distncias detransporte so de tal grandeza que o emprego de motoscrapersou scrapers rebocados se torna anti-

econmico. Assim, para grandes distncias de deslocamento de material deve-se optar pelo uso deequipamentos mais rpidos, de menor custo, pois tem maior produo, ainda que com emprego denmero elevado de unidades.

So unidades de transportes os:

Caminho Basculante Comum Vages Dumpers Caminhes Fora de Estrada (off-roads)

4.3.6.1 Caminho Basculante Comum

So Unidades transportadoras bsicas em servios de terraplenagem, dotadas de caamba que

bascula para a parte traseira do veculo, descarregando sua carga.

Fig. 4.23: Caminho basculante comum da marca Mercedez-Benz.

4.3.6.2 Vages

So unidades de grande porte, com grande capacidade volumtrica, geralmente rebocados porunidades tratoras de pneus, semelhantes aos utilizados nos motoscrapers. Executam apenas as

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operaes de transporte e descarga, sendo carregados por unidades escavo-carregadoras. O volume dacaamba pode chegar a 102 m3e o equipamento atinge a velocidade de 60 km/h.

Os vages diferenciam-se entre si, j que podem fazer a descarga por posies diferentes comoos vages de:

o Fundo mvel (bottom-dump)o Traseira basculagem da caamba para trs (rear-dump)o Lateral basculagem da caamba para os lados (side-dump)

Fig. 4.24: Vago transportador do tipo bottom dump.

Fig. 4.25: Vago ferrovirio transportador do tipo side dump.

4.3.6.3 Dumpers

So caminhes com comandos hidrulicos duplos que podem descarregar nas laterais doprprio veculo (nos dois sentidos).

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Fig. 4.26: Caminho dumper comum.

4.3.6.4 Caminhes Fora de Estrada (off-roads)

Equipamento utilizado para servios pesados. Necessita estrada especial devido a sua baixaflutuao. Possuem caambas com capacidade acima de 10 m3 , podendo atingir 100 toneladas de

carga til com motores at 1000 HP (cavalo vapor).

Fig. 4.27 e 4.28: Caminho off-road carregado trafegando sobre estrada de servio e detalhes de manuteno doequipamento.

4.3.7 Unidades Compactadoras

As unidades compactadoras destinam-se a efetuar a operao denominada compactao, isto ,o processo mecnico de adensamento dos solos, resultando num ndice de vazios menor e conseqenteaumento da capacidade de carga e resistncia do solo. Dessa forma um processo de aumentarmecanicamente a densidade de um material.

Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devempreencher certos requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento tcnico,transformando-os em verdadeiro material de construo. Esse objetivo atingido de maneira rpida eeconmica atravs das operaes de compactao.

Essas propriedades visam principalmente:

Aumento da resistncia de ruptura dos solos, sob a ao de cargas externas Reduo de possveis variaes volumtricas quer pela ao de cargas, quer pela ao da gua

que, eventualmente, percole por sua massa

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Impermeabilizao dos solos, pela reduo do coeficiente de permeabilidade, resultante domenor volume de vazios.

Em resumo, atravs da compactao de um solo, obtm-se:

a) maior aproximao e entrosamento das partculas, ocasionando aumento da coeso e do atritointerno e, em conseqncia, da resistncia ao cisalhamento

b)atravs do aumento desta ltima, obter-se- maior capacidade de suporte

c)com a reduo do volume de vazios a capacidade de absoro de gua e a possibilidade de haverpercolao diminuem substancialmente, tornando o solo mais estvel.

Com estas consideraes sobre compactao fica evidente que dois fatores so fundamentaisnessa etapa da terraplenagem, so eles:

o teor de umidade do solo a energia empregada na aproximao dos gros e que se denomina energia de compactao

A compactao do solo se d atravs da ao de uma fora ou combinaes de quatro forasque atuam simultneas:

a) Presso Esttica: na compactao esttica, as cargas, em unidades de peso aplicadas por rolos,produzem foras de resistncia ao corte por deslizamento, fazendo com que as partculas se cruzementre si. A compactao acontece quando as foras aplicadas rompem o estado natural de ligao daspartculas e as modificam para uma posio mais estvel dentro do material. Os chamados roloscompactadores lisos operam segundo este princpio e seu desempenho influenciado por quatrofatores: carga do eixo, largura e dimetro do rolo e velocidade de operao.

Fig. 4.29: Esquema de clculo da fora de compactao esttica atravs de rolo compactador.

A fora linear a medida do potencial de compactao de um rolo esttico. Ela a fora

vertical abaixo do rolo ou das rodas que originam foras de resistncia ao corte por deslizamento nosolo. Pode ser calculada dividindo-se o peso do rolo (carga do eixo) pela largura multiplicada por seudimetro (Fig. 4.29). Se expressa em quilos por centmetro (kg/cm) ou libras por polegada linear(Lb/Pol). Quanto maior a fora linear (kg/cm) maior ser o potencial de compactao esttica damquina.

b) Impacto: fora de compactao muito maior que uma carga esttica equivalente. Isto aconteceporque o peso em queda transforma a sua velocidade em energia quando do impacto, gerando umaonda de presso para dentro do solo. De 50 a 600 impactos por minuto so considerados de baixa

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freqncia, como os de marteletes e de compactadores manuais. Entre 1.400 e 3.000 golpes porminuto so de alta freqncia, como os produzidos por compactadores vibratrios.

c) Vibrao: a mais complexa fora de compactao. As mquinas vibratrias produzem uma rpidaseqncia de ondas de presso que se espalham em todas as direes, eliminando com eficincia osvazios entre as partculas a compactar. Quando se aplica presso, as partculas tendem a se reorientar ese adensar (menor porosidade).

Os compactadores vibratrios baseiam-se em 3 princpios:

Fora centrfuga Amplitude Freqncia.

d) Manipulao: a segunda fora de compactao, reordenando e adensando as partculas poramassamento. Ela se aplica, principalmente, na superfcie das camadas de material solto. Oadensamento no sentido longitudinal e transversal essencial quando se compactam solos muitoestratificados, como nos solos argilosos. tambm o processo preferido na compactao da camadafinal de asfalto. A manipulao ajuda a fechar as mais finas rachaduras por onde penetra a umidade eprovoca rpida deteriorao do asfalto. Os rolos p-de-carneiro e os de pneus so projetadosespecificamente para esta operao.

4.3.7.1 Equipamentos para Compactao

Muitos fatores influenciam a escolha do equipamento de compactao, geralmente essaescolha est fundamentada na experincia anterior do empreiteiro no tipo do solo ou no mtodo a serutilizado. Tambm se leva em conta o comportamento da mquina nas operaes de transporte eespalhamento do material. Condies de clima e de trao so tambm muito importantes.

a) Rolo P-de-Carneiro

O nome vem do uso que os antigos romanos faziam dos carneiros para compactar as suasestradas. As manadas de carneiros passavam por cima dos aterros at que se chegava ao grau deadensamento que achavam suficiente. Acabou se tornando uma denominao genrica para todo tipode compactador, o que no verdade. O p-de-carneiro cilndrico, normalmente com 203 mm (8)de comprimento. A face redonda e o tamanho pode variar de 45 a 116 cm2(7 a 18 pol2). Os ps norolo tamping ou no rolo pad so cnicos e tem perfil oval ou retangular. Nos rolos de ps cnicosa face menor que a base o que faz grande diferena no rendimento do equipamento(melhor auto-limpeza).

Fig. 4.30: Configuraes bsicas do rolo compactador p de carneiro.

As patas do p-de-carneiro penetram na camada solta superior e compactam a camadainferior. Quando o p sai do solo ele joga para cima o material. O resultado uma camada de material

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solto em cima. Espalhando mais material este permanecer solto e a mquina compactar a camadaanterior. O p-de-carneiro realmente compacta de baixo para cima.

Uma das vantagens do p-de-carneiro que, como a camada superior fica sempre solta, oprocesso ajuda a arejar e secar argilas e siltes. Porm possuem tambm algumas desvantagens como, acamada superior de material solto pode agir como uma esponja e em perodos de chuva retardar acompactao, o material solto dificulta a movimentao das unidades de transporte aumentando ostempos de ciclo e alm disso, eles s trabalham a velocidade de 6 a 10 km/h o que elimina asvantagens do impacto e da vibrao.

b) Rolo Vibratrio:

Se baseiam no princpio de redistribuio de partculas para diminuir a porosidade do solo eaumentar a densidade. Eles so de dois tipos: rolo liso e rolo com ps. Os rolos vibratrios lisosgeramtrs foras de compactao: presso, impacto e vibrao. Os rolos com ps geram ainda a fora demanipulao. de se supor que a compactao uniforme sobre toda a camada solta durante acompactao vibratria.

Em compactadores vibratrios, a velocidade e a freqncia tm grande influncia nadeterminao de resultados. A densidade o resultado das foras geradas pela vibrao do roloatingindo o solo. Os resultados da compactao so uma funo da freqncia destes impactos comotambm da fora dos impactos e do tempo em que eles so aplicados. A relao freqncia/tempoexplica as menores velocidades dos compactadores vibratrios. A velocidade de trabalho importanteporque determina quanto tempo levar para compactar uma parte determinada da obra. Em mquinasvibratrias a velocidade de 3,2 a 6,4 km/h a mais indicada.

Compactadores vibratrios de rolo liso trabalham melhor com material granular. As mquinascompactadoras de rolo liso foram as primeiras a ser lanadas e so as mais eficientes em materialgranular, com partculas de tamanho entre rochas grandes e areia fina. Tambm se usam em solossemi-coesivos com at 10% de contedo de solo coesivo. A espessura da camada varia de acordo como porte da mquina mas, geralmente, a espessura da camada de material granular no deve exceder607 mm (24). Quando se usam grandes rochas no aterro, as camadas de material solto tm de sermais espessas, sendo at 1,2 m (4) normal. Mas, quando despejamos rochas grandes no aterro,temos de espalhar uma camada de, no mnimo, 305 mm (1) de material por cima da rocha de tamanhomaior para evitar que apaream por cima da superfcie nivelada.

Fig. 4.31: Rolo compactador vibratrio autopropulsado liso.

Compactadores vibratrios de rolo com ps trabalham melhor em solos coesivos. Quando oscompactadores de rolo com ps foram lanados, a gama de materiais foi ampliada para incluir soloscom at 50% de material coesivo e maior porcentagem de finos. Quando o p entra por cima dacamada solta, ele rompe a ligao entre as partculas de material coesivo para conseguir uma boacompactao. Os ps tm um desenho apropriado para entrar na camada sem levantar a terra e socnicos para auto-limpeza. A camada tpica de material solto para estas mquinas de 305 a 457 mm(12 a 18) de espessura.

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Fig. 4.32: R

c) Rolo Pneumtico:

So usados em operaesgranulares, trabalhados com l

projetos de aterro com grossas cAs foras de compacta

para baixo para adensar o mate(mtodo normal) ou mudando

conseqncia da colocao alter

Fig. 4.33: Variao da rea

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olo compactador vibratrio com ps autopropulsado.

de pequeno a mdio porte, principalmente emina. Pneus no se recomendam para operaes de

madas de material solto.o (presso e manipulao) dos pneus pressionam

rial. Essa fora pode ser modificada alterando apeso do lastro (feito com menor freqncia). A

ada dos pneus e dessa forma ajuda a selar a super

de contato e carga aplicada ao solo com a presso intern

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ateriais de basealta produo em

a camada de cima

resso dos pneuso de amassar

fcie.

dos pneus.

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Fig. 4.34: Esquema da colocao alternada dos pneus em rolo compactador.

Uma das vantagens dos rolos de pneus que eles podem ser usados tanto na terra como noasfalto o que representa uma grande vantagem para o empreiteiro que pode executar as duas operaescom uma s mquina.

Fig. 4.35: Rolo compactador pneumtico autopropulsado.

d) Rolos Combinados:

So equipamentos com eixos compostos de tipos diferentes de rolos ou dispositivos. Comoexemplo pode-se citar mquinas tratoras com eixo dianteiro de rolo liso e eixo traseiropneumtico.

Fig. 4.36: Rolo compactador combinado (liso + pneumtico) autopropulsado.

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e) Rolos Especiais

Pode-se necessitar de rolos para vrias funes diferentes que no somente a compactaopura e simples, como por exemplo, a compactao e espalhamento de detritos em aterros sanitrios.Dessa forma utiliza-se um dispositivo especial para aterros sanitrios dotado de lmina reta e roloscompactadores com ps.

Fig. 4.37: Rolo compactador autopropulsado para aterros sanitrios.

5 DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS PARA TERRAPLENAGEM

Nesse captulo observaremos algumas definies e os mtodos de clculo mais comunsutilizados em terraplenagem.

5.1 Resistncia ao Rolamento

a fora de represso exercida pelo solo/pavimento contra as rodas da mquina, emitida emquilogramas.

RRo= PBM x fRRo* PBM: peso bruto da mquina

5.2 Fatores que Influenciam na Resistncia ao Rolamento:

Condies do Solo Frico Interna Flexibilidade dos Pneus Penetrao na superfcie do Solo Peso nas Rodas Presso dos Pneus Desenho na Banda de Rodagem dos Pneus

Por Experincia:

Resistncia ao Rolamento = 2% P.VDeslocando em superfcie dura e lisa: fRRo= 2% P.V. = 20 Kg/t

5.3 Penetrao dos Pneus

A experincia tem demonstrado que para cada polegada de penetrao dos pneus, umamquina de rodas deve superar um adicional de 15 Kg/t de resistncia ao rolamento.

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5.4 Padres de Fatores de Resistncia ao Rolamento: (1% = 10 Kg/t)

a) Estrada dura, suave estabilizada e pavimentada, que no cede sob peso, e com boamanuteno: 20%

b)Estrada firme e suave, de terra ou macadame, cedendo sob peso ou apresentando ondulaoe com manuteno razovel: 35%

c)Estrada de terra, sulcada, cedendo sob peso, com pouca ou nenhuma manuteno e 25 a 50mm de penetrao dos pneus: 50%

d)Estrada de terra, sulcada, cedendo sob peso, sem manuteno, em estabilizao, com 100 a150 mm de penetrao dos pneus: 75%

e)Terra solta ou cascalho: 100%

f)Estrada macia, lamacenta, sulcada, sem manuteno: 100 a 200%

5.5 Resistncia de Rampa

a fora de gravidade que deve ser superada ao subir uma ladeira. Ela age contra o peso totalde qualquer veculo de esteiras ou de rodas. Quando uma rampa ascendente ou adversa, o resultado um requisito maior de potncia. A resistncia de rampa neste caso, uma fora contrria. No caso derampa descendente ou favorvel, o efeito uma fora auxiliar assistncia de rampa.

ASCENDENTE: resistncia de rampa propriamente dita

DESCENDENTE - assistncia de rampa ou ajuda.

Rra= 1% PBM x Rampa(%)= 10 Kg/t x % Rampa

5.6 Rampa Efetiva

Pode-se imaginar que a rampa efetiva seria toda a resistncia oferecida mquina para que amesma possa executar um servio qualquer. Dessa forma pode-se dizer que:

Refetiva= RRO(%)+ RRA(%)

Logo a Potncia Necessria (Kg) para a realizao do servio dever ser maior ou igual aResistncia Total oferecida ao equipamento (Kg ou %).

5.7 Estudo da Potncia da Mquina

5.7.1 Potncia Disponvel: a potncia que a mquina pode oferecer ao executar um trabalho.

Alguns fatores que a determinam so a prpria Potncia da Mquina (constante) e a Velocidade(varivel). Logo:

Potncia = Fora de Trao (Kg) x Velocidade (Km/h)

5.7.2 Potncia Utilizvel(Usvel): a mxima potncia que se pode usar de acordo com o local ouambiente em que se trabalha. Os principais fatores que a determinam so a Aderncia e a Altitude.

a) Aderncia:

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a capacidade que tem as esteiras ou rodas de aderirem ao solo, influindo diretamente na foratratora da mquina. Quanto menor a aderncia ao solo menor a fora tratora. A aderncia funo dopeso distribudo sobre as rodas ou esteiras e das condies do solo, sendo o peso o fator maisimportante.

A aderncia representada por um coeficiente varivel com as condies do terreno. Estecoeficiente corresponde a uma porcentagem do peso existente sobre as rodas motrizes. Se dissermosque o coeficiente de 0,35, para os pneus em uma estrada encascalhada, isto significa que o esforomximo de trao para este terreno corresponde a35%do peso suportado pelas rodas motrizes.

Fa= Max P

Pode-se determinar o peso sobre o conjunto propulsor da seguinte forma:

Para tratores de esteira: utiliza-se o peso total do trator Para tratores de 4 rodas: utiliza-se a % de peso suportada pelas rodas motrizes

(especificao do fabricante) ou 40 % do peso total do conjunto trator-scraper (se for o caso) Para tratores de 2 rodas: utiliza-se a % de peso nas rodas motrizes (especificao) ou 60%

do peso de conjunto trator-scraper.

Tabela 5.1: Coeficientes de aderncia (trao) para unidades tratoras.

Observao: Uma mquina no pode exercer uma trao, em quilos, superior ao peso que ela tem

sobre suas rodas acionadoras ou esteira.

b)Altitude:

A cada 100,00 metros de desnvel, acima de 1000 m de altitude, perde-se 1% de potncia damquina devido diminuio do oxignio contido no ar, que altera o funcionamento dos motores acombusto.

6 Produo dos equipamentos

H muitos fatores influenciando simultaneamente cada obra, dessa maneira o executor precisasaber previamente o mximo possvel sobre a mesma de forma a poder enfrent-la com sucesso.

Embora no existiam duas obras exatamente iguais, h vrias semelhanas entre algumas, e sabendocomo control-las, um empreiteiro conseguir um bom ponto de partida para resolver seu problema.Com isso, uma empresa de terraplenagem ou obras de terra deve obter um bom estudo da produo deseus equipamentos de forma a produzir cronogramas confiveis e no sofrer com surpresas na fase deexecuo.

A produo de uma obra de terraplanagem sofre, principalmente, a influncia de alguns fatorescomo:

1) Tempo (clima)2) Material a escavar

( )

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3) Eficincia dos equipamentos

Nesse tipo de obra civil vale ressaltar que o objetivo sempre o de cumprir a seqncia deservios: carregamento, transporte, descarga e retorno.

6.1 Tempo de Ciclo:

o tempo gasto pela mquina para executar uma operao completa. Pode ser:

Fixo: o tempo gasto em carregamento e descarga, incluindo qualquer manobra que possa sernecessria (constante).

Varivel: o tempo de percurso, ou o tempo nas fases de transporte e retorno do ciclo. Estetempo varia com a distncia e com as condies da estrada de transporte ou servio.

6.1.1 Perda de Tempo:

Vrios fatores podem interferir em um maior ou menor tempo gasto no ciclo de umequipamento de terraplenagem. Os principais fatores que aumentam o tempo de ciclo, econseqentemente diminuem a produtividade so:

Fraca manuteno da rea de corte: 5,0% Posicionamento ineficiente: 6,6% Carregamento muito demorado: 16,6% Pusher inadequado: 5,0% Estradas mal conservadas: 41,6% Manuteno mecnica insuficiente: 16,6% Manuteno deficiente do aterro: 8,4%

6.1.2 Observaes:

1) Para reduzir o tempo fixo:

O carregamento, sempre que possvel, deve ser efetuado colina abaixo Deve-se eliminar o tempo de espera na praa de corte Os pushers devero ser equipados com escarificadores

2) Para reduzir o tempo varivel

Deve-se planejar cuidadosamente o traado das estradas de servio (transporte) Manter uma constante conservao das estradas de servio

6.2 Fatores de Converso

So utilizados para modificar os clculos de produo de modo que os mesmos se ajustem aum determinado trabalho e as condies locais. Tais fatores variam para cada tipo de mquina usada

na obra e do tipo do solo a ser escavado.

6.2.1 Fator de Eficincia (FE):

O Fator de Eficincia um dos elementos mais complexos no clculo da produo deservios de terraplenagem, uma vez influenciado por vrios fatores como:

Experincia do operador Pequenos consertos e ajustamentos

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Atrasos pessoais Atrasos causados pelo plano geral de trabalho

O fator de eficincia mdio um nmero adimensional que corrige a produtividade de umequipamento de terraplenagem de acordo com os valores mostrados a seguir.

Tabela 6.1: Fator de eficincia mdio para unidades tratoras.

6.3 Etapas no Clculo do Dimensionamento dos Servios de Terraplanagem

1 Capacidade da Mquina: O primeiro passo ser determinar a capacidade da mquina. Isto serexpresso como a definio da carga por ciclo.

2 Tempo de Ciclo: O segundo passo ser calcular o tempo de cicloda mquina. Todos os temposde ciclo tem quatro etapas, carregamento, transporte, descarga e retorno. Determinando-se o tempo deciclo, pode-se calcular o nmero de ciclos por hora para cada mquina.

3 Produo Horria: Calcula-se a produo horriamultiplicando o nmero de ciclos por horaXcarga por ciclo. Isso d a produo horria com 100% de eficincia. Em seguida, multiplica-se essevalor pelo fator de eficincia de trabalho (FE) baseado em utilizao de tempo e caractersticasespecficas.

4 Fatores de Correo: Devem-se considerar quaisquer fatores de correo, que podem serbaseados na competncia do operador, mtodos de produo, condies do tempo (clima), trfego nasestradas de servio, imprevistos, etc.

A capacidade ou experincia de um empreiteiro para determinar e aplicar estes fatores decorreo em suas prprias condies especficas de trabalho determinar, em grande parte, o seu graude sucesso no ramo da terraplenagem.

7 Estudo dosBull-Dozers

7.1 Ciclo de Operao de umBull-Dozer(trator de lmina)

O ciclo de operao de umBull-dozercompreende:

o escavaoo ida com a carga at o aterro ou bota-forao descarga com levantamento da lminao retorno sem carga at o ponto de partida.

Tempo Gasto para completar um ciclo (Tempo Ciclo):

Equipamento

Trator de Esteira 50 0,83

Trator de Rodas 45 0,75

Equipamento

Trator de Esteira 45 0,75

Trator de Rodas 40 0,67

Operao Diurna Normal

Operao Noturna Normal

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T = Ti+ Tr

Onde:

Ti= Tempo de idaTr= Tempo de retorno

Tanto o Ti quanto o Tr podem ser divididos em duas parcelas, a seguir:

1) Tempo Fixo: Mudana de marcha, acelerao, possveis manobras.2) Tempo Varivel: Depende da distncia de transporte.

Exemplo:Tempo Fixo p/ Trator Esteira: 30 seg.p/ Trator Pneus: 60 seg.

7.1.1 Clculo do Tempo Varivel (tvar):

tvar= (L I) / V

L = Distncia de transporte em estradas de servio (m) I = Distncia percorrida durante o tempo fixo (m) V = Velocidade em m/s

Obs.:(L I) = distncia percorrida no tempo varivel

7.2 Nmero de Ciclos/Hora (N)

N = 60min/T

T = tempo, em minutos, para se completar 1 ciclo (T = T i+ Tr= Tfixo+ Tvar)

7.3 Produo Horria (Ph)

Ph = C . N . E . F

Ph = produo horria (m3/h)C = capacidade de lmina (m3)N = N de ciclos por horaE = eficincia horria (FE)F = fator de converso dos solos

7.3.1 Capacidade de Carga da Lmina

De acordo com a figura 7.1 pode-se determinar a capacidade da lmina de um Bull-dozercomo sendo:

tg = h/b :. b = h/ tg

S = (b x h)/2 :. S = h2/(2.tg)

Ento:

V = h2/(2.tg) . L

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Dessa forma:

C = V = [h2/(2.tg)] . L . Onde:

L = comprimento da lminah = altura da lmina= repouso do material

b = comprimento do material= fator de converso dos solos

Fig. 7.1: Esquema de clculo da lmina dos Bull-dozers.

Observaes:

i. Para terrenos granulares = 0,8 e para terrenos argilosos pode-se trabalhar com = 1,0.ii. Trabalhando em Aclive ou Declive a capacidade de carga da lmina pode ser corrigida da

seguinte forma:

Aclive: rampa desfavorvel Capacidade Final da Lmina: C = Cx(1 % rampa x3)

Declive: rampa favorvel Capacidade Final da Lmina: C = C x(1 + % Rampa x6)

8 Produo dos Moto-scrapers

8.1 Tempo de Ciclo dos Motoscrapers

Tempo Fixo:

Carregamento: 0,6 1,0 minutos Descarga: 0,6 0,8 minutos

Tempo Varivel:

Transporte: Tempo de ida

Transporte: Tempo de retorno

8.2 Clculo Produo Horria dos Motoscrapers

Ph = C . N . E . F

Onde:

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Ph: produo horria (m3/h)C: capacidade da caamba (m3): eficincia horriaN: nmeros de ciclos por horaF: fator de converso dos solos

8.2.1 Nmero Ciclos por Hora (N)

T= tempo gasto em 1 (um) nico ciclo de trabalho (tempo de ciclo).

8.2.2 Clculo do Tempo de Ciclo (T)

No Clculo dos tempos de ida (TIDA

) e dos tempos de retorno (TRET

) dos motoscrapersutilizamos grficos como os mostrados a seguir.

Fig. 8.1: Grfico para determinao do tempo varivel do motoscraper carregado.

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1) Do grfico p/ Scraper Carregado(ida) Resistncia x Distncia Tempo (minutos)

2) Do grfico p/ Scraper Vazio(volta) Resistncia x Distncia Tempo (minutos)

Fig. 8.2: Grfico para determinao do tempo varivel do motoscraper vazio.

3) Do Grfico Retardador (figura 8.3): Peso Bruto x Resistncia (Rampa Efetiva) Marcha Velocidade

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Fig. 8.3: Grfico para determinao da velocidade motoscraper.

Dessa forma o tempo varivel dos motoscrapers pode ser definido por:

8.2.3 Clculo do Tempo Gasto em 1 Ciclo (T):

T = Tcarga+ Tida+ Tdescarga+ Tretorno

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8.3- Tempo do Pusher

Tempo de Ciclo:

Tempo de Carregamento: 0,6 a 0,8 Tempo de Impulso (Reforo): 0,15 Tempo de Manobra (Retorno): 0,24 Tempo de Contato: 0,10 Tempo Total: 1,09 minutos

8.4 Nmero de Scrapers Servidos pelo Pusher:

N = Tmoto-scraper/Tpusher

Tabela 8.1: Tabela do tempo fixo para pusher (TF = tempo fixo).

Tabela 8.2: Tabela do tempo fixo para pusher (TF = tempo fixo).

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9 Estudo das Carregadeiras

Para escavaes medidas no corte temos que a produo horria de uma carregadeira:

Ph= q . N . F . E . K

Onde:

Q = Capacidade da Caamba (m3)N = N. de ciclos por horaF = Fator de converso dos solosE = Eficincia HorriaK = Fator de Eficincia da caamba (expresso em % da capacidade da caamba, depende do solo)

N = 3600 onde: T = tempo de um ciclo (seg)T

Obs: O ciclo das carregadeiras compreende escavao, movimentao da lana para posio,descargae volta a posio inicial sem carga.

10 Tempo de Ciclo dos Caminhes

TCiclo= TCarga+ TTransporte

a)Node Unidades de Transporte (caminhes) para atender produo de uma escavadeira:

Ncaminhes= (tc + tt) / tc

Onde:Ncaminhes: nmero de caminhestc: tempo de cargatt: tempo de transporte

b)Clculo do Tempo de Carga (tc) para encher 1 unidade transportadora:

tc = n1. T E = EficinciaE T = Tempo de um ciclo da escavadeira

n1= Nmero de caambas da carregadeira ou escavadeira

c)Node Caambas para encher uma unidade:

Q = n1. q . KFazendo:

n1= Q/(q . K)Onde:

n1: Nmero de caambas da carregadeira ou escavadeiraQ: Capacidade Volumtrica do Caminhoq: Capacidade Volumtrica da CaambaK: Fator Eficincia da Caamba da carregadeira ou escavadeira

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10 Estudo das Motoniveladoras

So empregadas na:

i. Execuo de Valetasii. Execuo de Taludes

iii. Espalhamento de Terrasiv. Acabamento do Leito de estradas, de Sub-Base e base

v. Conservao das Estradas de Transportevi. Espalhamento de Agregados na Fase de Pavimentao

10.1 Tempo para Executar um Servio com a motoniveladora

T = (d . n)/(Vm. )

T = Tempo p/ executar o servio (horas)d = Distncia a percorrer (Km)n = node passadas sobre a faixa para completar a operao ( funo da natureza do solo, largura da

faixa, estado da faixa e peso da mquina)E = Eficincia Horria (Exemplo: E = 0,80)Vm: Velocidade Mdia (Km/h)

10.2 Produo Horria (m2/h):

Ph= Vm . E . L / n

Ph= Produo horria (m2/h)

=Eficincia HorriaL = Comprimento til da lminaVm= Velocidade Mdia (Km/h)

n = N

o

de Passadas10.3 Comprimento til da Lmina (L):

L = A . sen

onde:

A = Comprimento real da Lmina = ngulo formado entre a posio da Lmina e a Direo de caminhamento da motiniveladora

11 Compactao

o processo pelo qual se obtm, artificialmente, a densificao ou o aumento de resistnciado solo. aplicado em construes de barragens de terra ou CCR, aeroportos, estradas e quaisquerobras que necessitem de capacidade de carga sobre o aterro.

11.1 Produo Horria (m3)

Ph = L . Vm. e . 10,18P

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Onde:

L = Largura compactada para passada (m)Vm= Velocidade mdia (km/h)e = Espessura compactada (cm)P = No necessrio de passadas da mquina (Grfico 11.1)

Fig. 11.1: Grfico para determinao do nmero de passadas do rolo compactador.

12 APLICAES:

12.1 Calcular a resistncia total de um motoscraper que se locomove numa estrada de terra solta comrampa de 5% (aclive), sabendo-se que o mesmo possui:Carga coroado: 15,00 m3

Densidade solta do material: 1.580,00 kg/m3

Peso do Scraper vazio: 16.600,00 kg

RRO = PBM fRRO

PBM= Pvazia+ Pmat.PBM= 16.600,00 + (15,00 1.580,00) = 40.300,00 Kg = 40,30 Ton

fRRO Apost. Pg. 33 Terra Solta = 100%

fRRO= 1.000 Kg/Ton

RRO= PBM fRRO= 40,30 Ton 1.000 Kg/Ton = 40.300,00 Kg

Rampa = 5% aclive

RRA= 1% x PBMRampaRRA= (10 Kg/Ton 40,30 Ton) 5 . RRA= 2.015,00 KgRT= RRO+ RRART= 40.300,00 + 2.015,00 .............. .................. ....... RT = 42.315,00 Kg

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12.2 Um trator de esteira com peso igual (PBM) a 23.000 kg, opera num aclive de 20%. Deseja-se saber asua velocidade mxima de trabalho. Qual a trao mxima utilizvel considerando que a mquina trabalha sobresolo de argila molhada? Qual a rampa mxima de trabalho?RT= RRO+ RRARRO = 0 Trator de EsteiraRT= (1% x PBM) x Rampa = 0,01 x 23.000 x 20 = 4.600 KgCoef. de aderncia (tabela 5.1):Ma = 0,7(para argila molhada)Trao Mxima = Fa (pg. 34)Fa = Ma x PBM = 0,7 x 23.000 .............. ................... .... Fa = 16.100 Kg

Clculo da Rampa mxima:RT= RRO+ RRA= Trao mximaRRO+ RRA= FaRRO= 0

Logo:RRA= Fa1% x PBM x Rampa = 16.100 Kg10 Kg/Ton 23,00 Ton x Rampa = 16.100 Kg

Rampa = 16.100 /10 x 23Rampa = 70%

Como:

Fa = Trao mxima ...............................Ento: Rampa calculada tambm mxima

Rampa Mxima = 70%

12.3 Calcule a produo diria de um trator de lmina, que opera em rampa de 15% favorvel ao corte em umbota-fora distando 60,0 m do local do corte. Demais dados do trator e do solo a seguir. O equipamentotrabalha10 horas/dia.Comprimento da lmina (L) = 3,46 mAltura da lmina (h) = 1,17 mDensidade do material solto (solta)= 1.450 kg/m

3

Densidade do material no corte(corte)= 1.690 kg/m3ngulo de repouso do material na lmina () = 44Velocidade de ida (Vida) = 2,4 km/hVelocidade de retorno (Vret)= 6,08 km/h

Determinao da Capacidade da Lmina:

C= h . L = 1,17 . 3,46 = 2,46 m3

2.tg 2tg44

Capacidade Corrigida da Lmina (C'') rampa de 15% Favorvel:C = C . (1 + % Rampa 6)C= 2,46 . (1 + 0,15 . 6) = 4,67 m3

Fator Converso Solos: f= solta/corte= 1,450/1,690 = 0,86

N Ciclos p/ Hora (N): N = 60T

onde:tciclo = tida + tret

tida subdividido em: tfixo= 30(pg. 37)tvar.= ?

p/ Vida= 2,4 Km/h .............. temos que durante 30 a distncia percorrida no tfixoDtfixo= 0,66 m/s . 30s

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logo: Dtfixo= 19,8m ........... adotar: Dtfixo= 20,0m

Ento:tvar = distncia = L - l . 60 = 60 - 20 . 60

velocidade V 1000 2,4 1000

tvar = 1,0

logo .......................... tida= tfixo+ tvar= 30" + 1,0 = 1,5

tret tfixo= 30

p/ Vret= 6,08 Km/h .............. temos que durante 30 a distncia percorrida no tfixo= 1,68 m/s . 30s

logo: Dtfixo= 50,4m ........... adotar: Dtfixo= 50,0m

Ento:

tvar = distncia = L - l . 60 = 60 - 50 . 60velocidade V 1000 6,08 1000

tvar = 0,0987' = 5,9" = 6"(adotado)

logo ........................... tret= tfixo+ tvar= 30" + 6" = 36"

Dessa forma:

Tciclo = tida + tret = 1,5' + 36" = 2,10

Nmeros de ciclos por Hora:

N = 60' N = 28,57 ciclos/h ............... .......... adotar: N = 28 ciclos/h2,10

Produo da Mquina:

Ph = C N E fPh = 4,67 28 0,83 0,86 .................................. Ph = 93,34 m3/h

Produo DiriaPD = Ph x HtrabPD = 93,34 m/h . 10 h ........................... ................ PD= 933,40 m

3/dia

12.4 Dimensionar o equipamento, o tempo gasto para executar o servio e a distncia media de transporte dotrecho, considerando-se que o empreiteiro trabalha em material de dificuldade mdia de corte (F = 0,8) com umaescavadeira do tipo shovel (E = 0,5 e K = 0,9) e vrios caminhes, ambos trabalhando 10 horas por dia.Dados:solto: 1,3 t/m

3

compactado: 1,6 t/m3Veloc. ida do caminho: 30 Km/hVeloc. retorno do caminho: 50 Km/hCapacidade da carregadeira: 3,0 m3Capacidade do caminho: 6,0 m3Tempo de ciclo da carregadeira: 26"ngulo de giro da carregadeira: 90o

Produo Horria da CarregadeiraPh = q F E K N

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Fazendo:N = 60/T = 3600/26 = 138,46 = 138 ciclos/hPh = 3m 0,8 0,5 0,9 138 ........................... Ph = 149,04 m3/h

Tempo de Carga p/ 1 unidade de transporte

n = Q = 6,0 m = 2,22 ............... .................. n = 2,22(n caambas por unidade de transporte)q . K 3,0 m . 0,9

TC= n . T = 2,22 26" = 115,44" .............................. Tc = 115,44" = 1' 55,44"E 0,5

Tempo de Transporte

tIDA= Distncia/Veloc.IDA

p/ Esquerda: tida= 3,0 Km = 0,1 h = 6= 36030 Km/h

p/ Direita: tida= 9,0 Km = 0,3 h = 18 = 108030 Km/h

tVOLTA= Distncia/Veloc.VOLTA

p/ Esquerda: tvolta= 3,0 = 0,06 h = 21650

p/ Direita: tvolta= 9,0 = 0,18 h = 64850

Ento: ................................................ TTOTAL= (TC+ tIDA+ tVOLTA+ tdesc.)/E

Adotando para os caminhes: tdescarga= 180"

TESQ= 115,44" + 360" + 216" + 180" = 871,44TDIR= 115,44" + 1080" + 648" + 180" =2023,44

N de Caminhes

N = TcicloCaminhes/TCicloCarregadeira

Nesq = 871,44" = 7,54 ............ .................. ......... NEsq= 8 unidades115,44

Ndir= 2023,44 = 17,53 ... .................. ................. NDir= 18 unidades115,44

Durao Servio

Nohoras = Volume total/Ph = 30.000 m / 149,04 m/h = 201,29 horas .............. ............ N = 201 horas

Trabalhando com jornada de 10 h/diatemos:

Durao do Servio: DS = 201h/10 h/dia= 20,1 dias .............. ....... DS 20 dias(adotado)

Distncia Mdia de Transporte

Dmt =[Dfixa+ (V1.d1+ V2.d2) ] / (V1+ V2)

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Onde:

Dfixa= 1,0 kmd1= desq= (est.200 est.100) . 20m = 100 . 20 = 2000m = 2,0 kmd2= ddir= (est.600 est.200) . 20m = 400 . 20 = 8000m = 8,0 km

V1= Vesq: 1000 est. ----- 30000 m200 est. ----- V1 . Logo: V1= 6000 m

V2= Vdir: 1000 est. ----- 30000 m800 est. ----- V2 . Logo: V2= 24000 m

Ento:

Dmt = [1,0 Km + (6000 . 2,0 + 24000 . 8,0)]/(6000 + 24000) = 7,8 Km .. Dmt = 7,8 Km

12.5 Determine o Node horas necessrias a regularizao de 60 km de estradas de terra com moto-niveladora ea produo horria, sabendo-se que pelo estado da estrada so necessrios:

2 passagens em 1amarcha: 4,10 km/h 3 passagens em 3amarcha: 8,25 km/h 1 passagem em 5amarcha: 18,70 km/h

Comprimento da lmina: 3,80 m ngulo da lmina com a direo de marcha = 30 Eficincia Horria = 0,80 Trabalhando com 4 moto-niveladoras (patrulha/patrol) CAT n12

Clculo do Tempo de Servio

T = (d . n)/(Vm. E)Onde:d = 60 kmn = 6 passadasE = 0,80Vm: velocidade mdia ............... ............. 2 x 4,10 km/h = 8,20 km/h

3 x 8,25 km/h = 24,75 km/h

1 x 18,70 km/h = 18,70 km/hv = 51,65 km/h

Logo: Vm =v/n = 51,65/6 = 8,61 km/h ............ .................... ........... Vm = 8,61 km/h

Ento:T = (d . n)/(Vm. E) = (60 . 6)/(8,61 . 0,80) = 52,26 h .................. .................. . T = 52,26 horas

Tempo da patrulha (4 unidades):TPAT= 52,26 h/4 = 13,07 h .............. ................... .................. ................... ..... TPAT= 13,07 horas

Clculo da Produo Horria

Ph = Vm x E x Ln

Onde:

Vm = 8,61 km/h = 8610 m/hE = 0,80n = 6 passadas

L = A . sen = 3,80 m . 1,0 m . sen30 = 3,80 . 0,50 = 1,90 m

Logo:

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Ph = (8610 . 0,80 . 1,90)/6 = 2181,20 m/h ............... ........... Ph = 2181,20 m/h(p/ uma motoniveladora)

Para a patrulha de 4 unidadestemos que:

PhPat= 2181,20 . 4 = 8724,80 m2/h ............... ................... ..... PhPat= 8725 m

2/h