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INFRAESTRUTURA DAS ESTRADASIII ETAPA - CONSTRUO DA INFRAESTRUTURA TERRAPLENAGEM1 INTRODUO Concluda a Etapa de Projeto, ou seja, uma vez elaborados todos os projetos conforme listagem a seguir necessrios implantao de uma estrada de rodagem, passa-se Etapa de Construo da estrada, ou implantao propriamente dita. A construo de uma estrada de ferro ou de rodagem normalmente realizada atravs de contatos entre o rgo pblico seja na esfera municipal, estadual como federal e empresas prestadoras de servios de engenharia, dada a impossibilidade do primeiro de contar com recursos humanos, equipamentos, materiais, enfim, meios prprios necessrios ao cumprimento de seus objetivos, at mesmo para servios de superviso da referida construo. Dado o elevado custo da obra, normalmente as empresas construtora e supervisora so selecionadas atravs de licitaes especficas. Estudos: Topogrficos, Geolgicos, Geotcnicos e Hidrolgicos. Projetos: Geomtrico, Terraplenagem, Obras de Arte Correntes (Drenagem Superficial e Profunda, Muros de Arrimo e Pontilhes), Obras de Arte Especiais, Obras de Arte Complementares (Sinalizao, Cercas e Defensas; Paisagismo; Recobrimento Vegetal ). 1.1 EXAME DOS ESTUDOS E PROJETOS COMPONENTES DO PROJETO FINAL DE ENGENHARIA DE UMA ESTRADA E DAS CARACTERSTICAS REGIONAIS PARA A SUA CONSTRUO O engenheiro da empresa construtora, assim com o da supervisora e tambm o funcionrio/tcnico do rgo governamental responsvel pela fiscalizao dos servios necessitam examinar os seguintes documentos:a) Estudos Geolgicos estes estudos contribuiro com os seguintes elementos para a execuo da terraplenagem:

sees geolgicas tpicas (longitudinais e transversais ) ao longo do traado da estrada, em escala adequada e representativa, identificao de locais propcios explorao de materiais adequados e necessrios construo da infraestrutura da estrada, classificao do material escavado nas diversas categorias previstas nas especificaes, identificado por sondagens ssmicas, identificao da natureza da rocha a ser extrada, atravs de exames geolgicos e ensaios petrogrficos, e estudo de casos especiais (presena de fraturas, estratificaes, alterabilidade da rocha ) indicaes de taludes a serem adotados nos cortes em rocha, nos cortes em terra e nos aterros. b) Estudos Geotcnicos - estes estudos contribuiro com os seguintes elementos: confirmao da classificao do material escavado, atravs de sondagens a percusso, rotativas e a trado, p e picareta, caractersticas fsicas dos solos ocorrentes nos cortes e nos emprstimos (LL, LP, IG, grau de compactao e CBR ), para a execuo das camadas dos aterros e rebaixos dos cortes, estudo da estabilidade de taludes (coeso e resistncia dos materiais ) para a identificao das diversas solues a adotar (inclusive o escalonamento de taludes ), e estudo dos casos especiais para a fundao de aterros.

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Projeto Geomtrico onde se obter as seguintes informaes:

na planta topogrfica, o projeto da diretriz, detalhes altimtricos da faixa de domnio (representados por curvas de nvel de cotas inteiras ), a posio dos off sets, a demarcao da faixa de domnio, os RNs, as amarraes dos pontos intermedirios ao longo das tangentes e dos pontos notveis das curvas, e o quadro com os elementos das curvas, no perfil longitudinal, os perfis do terreno e da estrada, os elementos e os pontos notveis das curvas, e as ocorrncias de material impenetrvel, de baixa capacidade de suporte e elevada expanso nos locais sondados, em folha parte, quadro com as caractersticas tcnicas da estrada.d) Projeto de Terraplenagem onde se obter as seguintes informaes:

nas sees transversais, em tangente e em curva, os taludes de corte e aterro, os escalonamentos, as posies dos muros de arrimo, das sarjetas e banquetas e as dimenses da plataforma, nos relatrios de computao, os clculos dos volumes de cortes e aterros, e a indicao dos locais onde haver a compensao lateral, em um quadro-resumo do movimento de terras, indicaes de distribuio e espessura de material selecionado para rebaixo de cortes (quando o material existente ao nvel da plataforma de terraplenagem tiver expanso>2% e baixa capacidade de suporte ou ocorrer afloramento de rocha; a espessura ou profundidade calculada em funo do ISC FUNDO, do ISCPROJ e do nmero N no de repeties de um eixo padro de 8,2 ton, que passa numa seo da estrada num determinado sentido, durante a vida do projeto) e camada de topo de aterros (nesse caso, a espessura depende do ISC CA, do ISCMAT.SELEC. e do nmero N ), distribuio do material do corpo dos aterros, e distribuio do movimento de terras de emprstimos e botaforas, em grficos e croquis, a localizao geral dos emprstimos e suas caractersticas, no perfil de solos (desenhado na escalas horizontal 1/2000 e vertical 1/40, com a linha de greide na horizontal e a indicao do incio e do fim de cada trecho de corte e de aterro) as sondagens realizadas, os diferentes horizontes de acordo com a classificao HRB e os volumes de corte e de aterro de cada trecho extrados dos relatrios de computao, nas notas de servio, em cada estaca as indicaes dos elementos de projeto em planta e perfil, distancias em relao ao eixo e cotas dos bordos e dos off sets, superelevao e superlargura, em projetos especficos, solues para problemas de fundaes de aterros (em caso de existncia de terrenos com baixa capacidade de suporte ao nvel do leito ) e de proteo de encostas (em caso da existncia de terrenos sujeitos a escorregamentos).e)

Projeto de Obras de Arte Correntes onde se obter as seguintes informaes:

nas notas de servio dos bueiros, a indicao aproximada (uma vez que a posio precisa ser definida nos trabalhos de locao dos mesmos) de sua localizao, o tipo, o dimetro, a esconsidade, a declividade, os comprimentos a montante e a jusante, a cota do fundo no eixo, a cota do greide de terraplenagem e a altura de cobertura de aterro, nas notas de servio das valetas de proteo, a indicao das estacas de incio e trmino, posio (lado) e comprimento estimado.f)

Memria Descritiva onde se dever examinar:

a descrio sucinta do projeto elaborado, as caractersticas regionais, pois afetam as produtividades e os custos dos servios de terraplenagem, quais sejam: clima precipitao mdia anual e perodo de chuvas (dias de chuva/ano, meses de maior precipitao). Quando a incidncia de chuvas caracterstica, no se deve prever trabalhos de terraplenagem no perodo ou, ento, considerar os equipamentos operando com baixa produtividade.

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Assim, o dimensionamento dos mesmos no referido perodo vai sofrer alteraes e, portanto, tambm o plano de utilizao dos equipamentos. fitologia regional trata-se da vegetao da regio por onde passar a futura estrada, que pode ser diversa em mais de um trecho em decorrncia da variao de pluviosidade, temperatura, altitude e tipo de solo do territrio brasileiro, afetando os custos e produtividades dos equipamentos na execuo dos servios preliminares. endemias importante conhecer-se a incidncia das principais endemias no controladas ocorrentes na regio (esquistossomose, doena de Chagas, malria, etc), pois os efeitos lesivos nos seus portadores iro comprometer a produtividade da mo de obra, principalmente do pessoal no especializado, geralmente contratado na regio. salrios regionais afetam os custos dos servios; no caso de mo de obra especializada, os salrios aumentam com o distanciamento dos centros urbanos e industriais e, para a mo de obra no especializada, obedecem aos salrios mnimos estabelecidos pelo Governo. apoio logstico os custos de transportes (rodovirio, ferrovirio, fluvial, martimo e areo) de pessoal, mquinas, equipamentos e materiais necessrios execuo dos trabalhos influem nos custos dos servios e obras de infraestrutura de uma estrada. o equipamento mais recomendvel para os servios, principalmente no perodo de chuvas, e respectivas produtividades, o prazo de execuo e as quantidades dos servios, informaes complementares, como: localizao de fontes de gua, disponibilidade de mo de obra, umidades encontradas nos emprstimos (in situ), etc.g) Memria Justificativa onde se dever examinar:

os elementos bsicos considerados na elaborao do projeto, os resultados dos estudos geolgicos e geotcnicos, a concepo do projeto e o demonstrativo de clculos e quantidades de servio a executar, o dimensionamento da soluo adotada e sua justificativa tcnico-econmica.h) Especificaes

Documento que estabelece, em linhas gerais, os princpios, regras, mtodos e prticas a serem adotados para a perfeita execuo dos servios e obras de terraplenagem, as caractersticas exigidas para os materiais a empregar, os mtodos de verificao de qualidade dos produtos acabados e os critrios de aceitao/rejeio dos trabalhos executados. 1.2 PLANEJAMENTO E CONTROLE DA CONSTRUO Com base no exame do material acima descrito, o engenheiro da firma construtora inspeciona o trecho por onde se desenvolver a futura estrada, de modo a observar criteriosamente as condies locais. A partir da, o construtor: dimensiona o equipamento e a mo de obra necessrios, considerando os diversos fatores que afetam as respectivas produtividades, calcula os consumos dos materiais necessrios execuo dos servios, define os custos dos equipamentos, mo de obra e materiais, com base em pesquisa de mercado e no apoio logstico disponvel na etapa de construo. Com todos os elementos acima levantados, determina os custos unitrios dos servios a serem desenvolvidos. De posse desses custos unitrios e dos quantitativos dos respectivos servios (obtidos do projeto), elabora a proposta de preos. Antes de iniciar a obra, o construtor precisa tomar as seguintes providncias: elaborar o Organograma da obra nele esto estabelecidas as relaes hierrquicas, a partir do engenheiro responsvel pela obra, ao qual estaro diretamente ligadas equipes de assessoria jurdica, comunicao, planejamento e controle, e relaes pblicas.

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A um nvel mais inferior, os departamentos administrativo e de operao. Ao primeiro, estaro ligadas sees de pessoal (seleo; admisso e administrao de pessoal; segurana), material (abastecimento; almoxarifado) e econmico - financeiras (contabilidade geral; tesouraria; custos). Ao segundo, estaro diretamente ligadas equipes de topografia e desenho e o laboratrio, assim como as sees de apoio (oficina de manuteno; explorao de jazidas; idem, de pedreiras; fbrica de tubos) e de produo (terraplenagem; obras de arte correntes; obras de proteo e complementares; superestrutura, se for o caso). Engenheiro responsvel Relaes Pblicas Planejamento e Controle Assessoria Jurdica Comunicao

Departamento de OperaoTopografia e Desenho Laboratrio

Departamento Administrativo Pessoal Material Econm.financ.

Apoio

ProduoSeleo Admisso Segurana Contabilid. Tesour. Custos Adm

Oficina Explor. Explor. Fabric. Manut. Jaz. Pedreira Tubos Areia Abastecim. Terraplen. O.A.C. O.Prot.Complem. Almoxarifado

selecionar o equipamento mecnico a ser utilizado para tal, leva em conta as seguintes recomendaes: = dar preferncia a mquinas iguais, de mesma fabricao, para maior economia e facilidade de reposio de peas, = usar duas mquinas iguais em vez de uma de maior porte, para garantia de continuidade do trabalho, em caso de avaria), = no adotar mquinas de criao recente, pois ainda no foram consagradas pela prtica, = escolher a mquina mais apropriada do ponto de vista econmico (levar em conta o custo de aquisio e as condies de venda parcelamento, prazo e condies de entrega, garantia do fabricante -, assistncia tcnica e estoque de peas), = escolher a mquina mais apropriada do ponto de vista tcnico (produtividade capaz de executar a obra no prazo previsto). verificar onde e como obter gua e energia eltrica, projetar e construir as obras civis necessrias para o canteiro de servio; instalar o equipamento fixo, recrutar o pessoal tcnico, administrativo e operrio. III.2 CONSTRUO DA INFRAESTRUTURA TERRAPLENAGEM A implantao da estrada se d em duas fases: implantao da infraestrutura e implantao da superestrutura. Na primeira, executa-se os servios de terraplenagem: movimentao de terras visando transformar a regio ao longo da qual se desenvolver a futura estrada, construo dos dispositivos de drenagem incorporados infraestrutura e fora dos limites do corpo estradal, abertura de tneis e construo de pontes e viadutos previstos no projeto. Na segunda, procede-se aos (s)

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elementos (camadas) componentes da superestrutura da estrada, em cada trecho, conforme especificado no projeto. A construo de uma estrada de rodagem, assim como de uma ferrovia, ou um aeroporto, uma fbrica, uma usina hidreltrica, um conjunto residencial, enfim, qualquer obra de pequeno, mdio ou grande porte de Engenharia Civil exige a execuo de servios de movimentao de terras prvios regularizando o terreno natural em estreita obedincia ao projeto que se deseja implantar. Cabe ao cliente/dono da obra, diretamente ou atravs de consultoria, a execuo dos servios topogrficos de locao do eixo, nivelamento e contranivelamento, seccionamento transversal, marcao dos off sets e seus respectivos nivelamentos, e emisso das notas de servio. O empreiteiro/vencedor da licitao para os servios de terraplenagem dever acompanhar tais servios, e a entrega dos mesmos ser concretizada com a assinatura de um memorando de confirmao entre as partes. Caber ao empreiteiro a conservao de todas as referncias, efetuar a relocao do eixo nas diversas etapas do servio e avivar elementos que se fizerem necessrios, com base nas notas de servio fornecidas pela fiscalizao. Tem incio, ento, a etapa de CONSTRUO da estrada, com a transformao da faixa de domnio - com os servios de terraplenagem - de seu estado natural, de modo a se obter as sees e greides indicados no projeto. A terraplenagem envolve as seguintes operaes: servios preliminares, execuo de caminhos de servio, escavao, carga, transporte e deposio do material extrado (dos cortes e emprstimos) e consolidao dos aterros. 2.1 INSTALAO DO CANTEIRO DE SERVIO Antes de iniciar a obra, a primeira providncia que se deve tomar a instalao do canteiro de servio, cujas dimenses e lay-out os quais dependem de sua localizao em relao aos centros urbanos, do vulto da obra, do tempo de execuo, etc. devem ser tais que os servios possam ser executados de acordo com a tcnica prevista e com o cronograma de execuo da obra. O canteiro conter o apoio principal (tcnico, administrativo, materiais e equipamentos) a ser usado na execuo da obra, servindo tambm de suporte a canteiros auxiliares (instalaes de pedreiras e jazidas em geral, depsitos de cimento, etc) de modo que deve ser elaborado um estudo para a definio de sua posio e vulto (desde um simples depsito de ferramentas e materiais at uma vila/comunidade, com instalaes como escolas, armazns, etc). Quanto ao local, o canteiro deve se situar o mais prximo possvel do centro de gravidade dos servios (minimizando as distancias de transporte), porm distante o suficiente para no ser afetado durante a construo; deve permitir fcil acesso (racionalizao dos caminhos de servio) e possibilidade de manobras de mquinas, assim como obteno de servios bsicos (gua potvel, esgoto, e energia eltrica, gs, telefone, etc). Considerando a proximidade da obra a algum centro urbano, possvel l instalar o pessoal, reduzindo as instalaes do canteiro ao atendimento operacional dos equipamentos. Porm, essa soluo nem sempre recomendada, pois a experincia tem mostrado que tal situao leva a perda de produtividade no trabalho (perda de tempo nos deslocamentos, mudanas no comportamento do pessoal e, assim, no seu desempenho). De modo geral, o canteiro contm dependncias para os seguintes servios ou atividades: abastecimento, almoxarifado, alojamento, ambulatrio, borracharia, conserto / manuteno, escritrio, lavagem / lubrificao, recreao, segurana e transporte. Um canteiro - padro de uma obra de implantao rodoviria contm as seguintes instalaes:

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.a) Escritrio dependendo do vulto da obra, pode estar instalado no prprio barraco do almoxarifado, como estar isolado, contendo as instalaes necessrias administrao geral da obra, tais como: gerncia (sala do eng. responsvel), seo administrativa, rdio, contabilidade/caixa, seo tcnica, banheiro, ambulatrio (consultrio, pronto-socorro), etc. .b) Residncias moradias para os engenheiros e tcnicos, e alojamentos para o restante do pessoal. .c) Almoxarifado local para a guarda, distribuio e controle dos diversos tipos de material escritrio, limpeza, peas e acessrios de reposio, combustveis e lubrificantes, etc. Suas dimenses dependem da importncia da obra e das condies como abastecida (a necessidade de estoque dos diversos tipos de material depende do tempo e das condies de remessa). Destina-se tambm guarda de pneus, ferramentas, mquinas de pequeno porte, de modo que desejvel a existncia de dois barraces: um para a guarda de materiais de pequenas dimenses, provido de prateleiras; outro, para peas de grandes dimenses como esteiras, motores sobressalentes, pneus, etc. .d) Refeitrio barraco provido de local para a guarda de gneros alimentcios (refrigerador, despensa), para a elaborao da comida (fogo, pia, mesa) e para a alimentao do pessoal. .e) Laboratrio de solos local para a realizao de estudos e ensaios para controle tecnolgico dos materiais usados na obra, com rea mnima que permita o funcionamento de sees de preparao de amostras e ensaios de ndices fsicos, granulometria e compactao, tanques de imerso para moldes de CBR, prensa e seo de clculo. .f) Oficina provida de bancadas (com gavetas), armrios (guarda de ferramentas em uso), prateleiras, cavaletes (motores sobressalentes), arquivo (catlogo de peas, mapas de lubrificao, esquemas de motores e fichrio com anotaes, datadas, de consertos e reparos, peas substitudas, revises, testes, etc., em cada mquina). Deve dispor de equipamento adequado para conserto e manuteno, como: mquina de solda, mquina de furar, fixa com jogo de brocas, jogos de tarraxas e de machos para roscas finas e grossas, jogos completos para ferramentas de campo e de oficina, bombas saca-pinos para tratores mdios e pesados, montador de pneumticos, cortador de cabos de ao, bigorna de ferreiro, tornos de bancada, conjunto de bomba e compressor de ar para lavagem e pintura das mquinas e calibragem de pneus, macacos de cinco e dez toneladas, etc. Quanto s dimenses, deve ter uma profundidade mnima de dez metros e p direito livre de 3,5 a 4 metros, sendo que a rea depende do nmero de unidades a atender (para 5 unidades, as dimenses em planta podem ser, por exemplo, de aproximadamente 10x18 m). g) Posto de abastecimento e lubrificao Deve ser provido de bombas e tanques de armazenamento de leo diesel e de gasolina, rampa em concreto armado para lubrificao de viaturas e local para a guarda de comboios auto-propelidos, verdadeiros postos volantes de lubrificao das mquinas em operao no campo; so instalados sobre o chassis de um caminho, e dispem de tambores com lubrificantes pastosos (graxas) e fluidos (leos), trs a seis bombas pneumticas para o recalque dos mesmos, um compressor de ar para o seu acionamento. As construes acima citadas devem ser executadas com materiais de baixo custo e que permitam o seu reaproveitamento aps a desmontagem do acampamento. Exemplo de lay-out de um canteiro de obras:12 1 3 4 5 6 7 8 RODOVIA EM CONSTRUO 13 10 2 14 11 9

1 RESIDNCIA PARA ENGENHEIROS

2 CAIXA DGUA

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3 LABORATRIO DE CONTROLE TCNICO 4 ESCRITRIO 5 ALMOXARIFADO 6 OFICINA MECNICA 7 MQUINAS OPERATRIZES 8 CASA DE FORA

9 RESIDNCIA PARA CASADOS 10 RESIDNCIA PARA SOLTEIROS 11 BOMBAS COMBUSTVEIS 12 CAPTAO DE GUA 13 REFEITRIO 14 LAVAGEM E LUBRIFICAO

Para instalar o canteiro executa-se, previamente, na rea escolhida, os servios de desmatamento, destocamento, terraplenagem e drenagem. Inicia-se, ento, a construo dos caminhos de servio, no menor nmero possvel, com boas caractersticas tcnicas permitindo o acesso permanente das mquinas --, e ligando o canteiro s diversas frentes de ataque e a estradas e cidades mais prximas. 2.2 CAMINHOS DE SERVIO (E OBRAS DE ARTE PROVISRIAS) So as vias construdas com padro suficiente para permitir o trnsito de equipamentos e veculos em operao entre cortes e aterros (acesso a todos os pontos do trecho a ser implantado), assegurar o acesso ao canteiro de servio, aos emprstimos, s ocorrncias de materiais (pedreiras, jazidas, areais), s obras de arte, fontes de abastecimento dgua e instalaes previstas no canteiro da obra, assim como o acesso deste a uma estrada existente prxima. A implantao destes caminhos de servio ser feita com equipamento adequado (em geral, tratores de esteira com lmina angulvel), executando inclusive suas respectivas obras de arte provisrias. E (inclui usinas de britagem, concreto) pedreira estrada a implantar canteiro de servio estrada existente So, em geral, obras de baixo custo, de preferncia a meia-encosta, com largura de plataforma variando de 4 a 5m, e condies mnimas (de rampa, desenvolvimento e drenagem) utilizao racional do equipamento e dos veculos. Podem ser ou no pagos pela contratante (direta ou indiretamente). No primeiro caso s so executados aps a autorizao da fiscalizao; a parcela de caminhos de servio ao longo do eixo longitudinal da estrada nos trechos de corte e de aterro no medida, sendo considerada integrante da prpria operao de terraplenagem. Os servios de desmatamento, destocamento e limpeza dos caminhos de servio no so medidos nem pagos. Os servios de escavao e drenagem dos caminhos de servio podem ou no ser pagos pela contratante, sendo descritos nas Especificaes Gerais ou citados nas Especificaes Complementares, respectivamente. Sua manuteno responsabilidade do empreiteiro, s suas custas. 2.3 SERVIOS PRELIMINARES

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So todos os servios de limpeza manual, com equipamento adequado, ou at com explosivos efetuados objetivando a remoo de obstrues naturais e artificiais (arbustos, rvores, tocos, razes, solo orgnico, mataces, entulhos, estruturas, etc.) nas reas destinadas implantao da estrada (entre as estacas de amarrao dos off sets) com acrscimo de dois metros para cada lado e nas correspondentes aos emprstimos. O material retirado dever ser queimado ou estocado conforme indicado nas Especificaes Complementares, devendo ser preservados os elementos de composio paisagstica assinalados no projeto e removido. Os botaforas dos materiais retirados no sero nem medidos nem pagos. O equipamento a usar ser funo da densidade e tipo de vegetao local e dos prazos exigidos para a execuo da obra. So considerados servios preliminares: - Desmatamento corte e remoo de toda a vegetao, qualquer que seja sua densidade; - Destocamento e limpeza escavao, remoo total de tocos e remoo da camada de solo orgnico (com hmus e detritos vegetais que a tornam inadequada para aterros) na profundidade indicada pela fiscalizao. Nos cortes, deve-se retirar tocos e razes at 60cm abaixo do greide projetado. Nos aterros: - Com h 2m remover a capa do terreno contendo razes e restos vegetais; - Com h>2m no preciso destocar, bastando executar o desmatamento de maneira que o corte das rvores fique ao nvel do terreno. As operaes de desmatamento, destocamento e limpeza: - Devero ter um avano de pelo menos 1km em relao s demais frentes de servio de terraplenagem (as primeiras devem ser totalmente executadas); - Sero avaliadas e aceitas por apreciao visual da qualidade dos servios; - Sero medidas em funo da rea incluindo rvores com dimetro de at 15 cm e de unidades destocadas incluindo rvores com dimetro maior que 15 cm --, e pagas conforme os respectivos preos unitrios contratuais. O equipamento normalmente utilizado o trator de grande porte dotado de lmina com cabine protegida. Em caso de vegetao rasteira e pequenos arbustos, faz-se o desmatamento de grandes reas de forma econmica usando-se dois tratores rebocando esferas metlicas ligadas por dois cabos de ao e com o emprego de correntes.

rea a ser desmatada

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2.4 ESTUDO DOS EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM 2.4.1 MECNICA DO MOVIMENTOa) Esforos resistentes

- Rolamento devido movimentao da mquina sobre uma superfcie horizontal (rgida e lisa) e s irregularidades da pista, compactao e ao deslocamento de material da pista na passagem / rolagem das rodas / esteiras, provocando um afundamento das mesmas. FROL = R ROL . P , onde FROL kg, RROL kg/ton e P - ton

RROL (Resistncias ao rolamento) Sistema de trao esteira Pneu b.presso Placas de concreto de cimento 27,5 22,5 Concreto betuminoso 30 35 25 30 Estr. terra compactada, boa conservao 30 40 25 35 Estr. terra c/ sulcos, conservao precria 40 55 35 50 Terra escarificada 65 45 Estr. terra c/ sulcos, lamacenta, s/ conservao 70 90 75 100 Areia e cascalho soltos 80 100 110 130 Estr. terra lamacenta, mole 100 - 120 140 - 170 Superfcie Obs - em vermelho - menores valores.

Pneu alta p. 17,5 20 32,5 20 35 50 70 95 90 110 130 145 150 - 200

- Rampa devido componente do peso total da mquina na direo e no sentido direto ou contrrio ao movimento, conforme a mquina desce ou sobe uma rampa (sinal negativo ou positivo), respectivamente. FRAM = + 10 . i . P , onde FRAM kg, i% e P - ton

- Inrcia surge devido alterao de velocidade da mquina, na acelerao / desacelerao da mesma (sinal negativo / positivo). FINR = + 28,3 . V . P t , onde FINR kg, V km/h, t - seg e P - ton

- Ar surge devido ao do vento e ao deslocamento da mquina em relao massa de ar; depende da velocidade da mesma, da projeo vertical da rea de sua seo frontal e de sua forma. FAR = K . S . V2 . P 13b) Esforo Trator

, onde FAR kg,

S m2,

V km/h,

P - ton

K coef. forma 0,02 a 0,07 (veculos) - 0,07 (mquinas) Trata-se de parte da potncia do motor da mquina efetivamente usada para promover o movimento da mesma nas diversas operaes escavar, rebocar, empurrar, transportar, etc. a uma determinada velocidade de trabalho (marcha). ET = 273,8 . POT . V onde ET kg, POT HP, V km/h - eficincia 0,8 a 0,9 (TE e TP)

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Obs. a potncia indicada na frmula acima a potncia efetiva, aplicada nas rodas / esteiras; so descontadas da potncia mxima terica as perdas de transmisso. Nas mquinas antigas a potncia era considerada ao nvel do mar e temperatura de 150 C, de modo que ainda era preciso descontar as perdas devido altitude (3% para cada 300 m de elevao de cota em relao ao nvel do mar, a partir da cota 300 m) e elevao de temperatura (1% para cada 50 C de acrscimo de temperatura acima de 150 C).c)

Aderncia

Trata-se do valor limite da fora resistente ao escorregamento das rodas motrizes / esteiras sobre a superfcie do solo (que surge quando as mesmas tendem a girar, impelidas pelo esforo trator), a partir do qual elas patinam. Limitam o esforo trator a esse valor mximo. ET mx = A = Pm . onde ET mx, A e Pm (peso nos eixos motrizes) - kg Superfcie de rolamento Placas de concreto de cimento Argila seca Argila mida Areia mida e cascalho Areia seca e solta (coeficiente de aderncia) Sistemas de trao esteiras 0,45 0,90 0,70 0,35 0,30

pneus 0,80 a 1,00 0,50 a 0,70 0,40 a 0,50 0,30 a 0,40 0,20 a 0,30

Obs - em vermelho - maiores valores. - quando ET marcha (para uma dada velocidade) for menor que ET mx: ET dispon = ET marcha - Fresist (sobra, em termos de esforo trator, que pode ser usada, por exemplo, para aumentar a velocidade de operao) - peso atuante nos eixos motrizes normalmente indicado pelo fabricante da mquina, caso contrrio, pode-se aplicar as seguintes frmulas: para tratores sobre esteiras Pm = Ptrat para tratores sobre rodas (1 eixo) - Pm = Ptrat + Parras . a l (2 eixos) - Pm = Ptrat + Parras . a 2 l Ptrat Parras a onde Pm, Ptrat e Parras - kg l (dist. entre eixos) - m a (dist. centro de massa ao eixo tras.) Ptrat Parras a Ptrat

l Exerccios

l

1) - Um caminho de 30 ton trafega em um caminho de servio a uma velocidade de 60 km/h. O esforo trator na barra de trao de 9.000 kg e a resistncia ao rolamento, em presena de muita lama, de 150 kg/ton, e o coeficiente de aderncia igual a 0,4. Considerando que o caminho normalmente opera com trao traseira ( 60%- vazio, 50% -carregado): a) qual a rampa mxima que o caminho pode subir nas duas situaes? Peso da carga = 5 ton. b) considerando a trao nos dois eixos, quais os novos valores de rampa? FR = P. (R rol+ R rampa) ET A = Pm .

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a) ida (carregado):

(30+5) . (150 + 10.imx ) 9.000 (30.000+5.000) . 0,5 . 0,4 = 7.000 kg i mx 7.000 150 = 5 % 35 30 . (150 +10.i mx ) 9.000 30.000 . 0,6 . 0,4 = 7.200 kg i mx 7.200 150 = 9 % 30

retorno (vazio):

b) ida (carregado):

35 . (150 + 10.imx ) 9.000 (30.000+5.000) . 0,4 = 14.000 kg imx 9.000 150 = 10,7 % 35

retorno (vazio):

30 . (150 +10.imx ) 9.000 30.000 . 0,4 = 12.000 kg imx 9.000 150 = 15 % 30

2) Determinar o esforo mximo de trao que um trator de esteiras D-7 pode operar sem patinar, considerando: - terreno com conservao precria (argila mida) - = 0,7 e Rrol = 55 kg/ton (40 a 55 kg/ton) - peso do trator P = 15,4 ton - potncia Pot = 180 HP ET (kg) V (km/h) 20,800 2,4 16.650 3,5 9.200 5,0 7.450 7,4 4.530 9,5

FR = P. (Rrol + Rrampa + Ri ) ET A = Pm . 15,4 . (55 + 0 + 0 ) ET 15.400 . 0,7 = 10.800 kg 3a marcha

3) Calcular o esforo mximo de trao de um trator de pneus WABCOC equipado com scraper, nas seguintes condies: - terreno de argila seca - = 0,5 (0,5 a 0,7) - peso do trator + scraper = 21,7 ton - peso da carga = 19,8 ton Dianteiro (motor) Traseiro (arrasto) 60 40 50 50

Vazio Carregado vazio: carregado:

ET mx = A = 21.700 . 0,6 . 0,5 = 6.500 kg ET mx = A = 41.500 . 0,5 . 0,5 = 10.375 kg

4) Calcular a rampa mxima de descida sem que haja necessidade de frear a mquina. logo, V = constante (Finrcia = Fi = 0) e ET = 0 P . (Rrol + 10.imx ) 0 imx - Rrol 10 2.4.2 SELEO DO EQUIPAMENTO

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Rego Chaves, no livro Terraplenagem Mecanizada, considera que a natureza, as condies e o volume das obras a executar so os principais fatores na escolha da maquinaria mais apropriada. Estabelece, ento, princpios para a escolha econmica dos equipamentos, dentre os quais cita-se: - o uso das diversas unidades com equilbrio tal que o rendimento / mquina seja mximo, - o mtodo de trabalho em conjunto com as mquinas selecionadas deve ser tal que promova os menores custos unitrios, em comparao com outros mtodos e mquinas. ELEMENTOS DE ANLISE O problema da seleo do equipamento de terraplenagem para a realizao de determinada tarefa escolha da equipe mais indicada, com vistas ao dimensionamento da patrulha depende, para a sua soluo, da anlise dos seguintes fatores bsicos:a) - Fatores naturais dependem das condies existentes no local, tais como: natureza dos

solos, topografia, presena de lenol fretico, regime de chuvas, etc. - natureza do solo - preciso identificar as principais caractersticas fsicas do solo (granulometria, resistncia ao rolamento, ndice suporte, umidade natural, etc) para definir, antes de tudo, o sistema de trao das mquinas. Em solos com baixa capacidade de suporte (excesso de umidade, presena de matria orgnica, e resistncias ao rolamento muito altas) pode-se at eliminar as opes de mquinas movidas sobre pneus, devido a problemas de afundamento e falta de aderncia que conduziriam a custos elevados, impedindo a sua utilizao. A opo seria a adoo de mquinas de esteira, por sua boa flutuao e aderncia. Nos casos extremos - solos turfosos (argilosos, com matria orgnica e muita umidade) - onde at mesmo os tratores de esteira no podem trafegar porque o terreno no suporta o peso da mquina, a soluo a remoo da camada superficial do terreno e substituio por material de maior suporte pois, de outro modo, no seria possvel o trfego de qualquer tipo de mquina. - topografia - a declividade natural do terreno leva ao ajuste de rampas mais ou menos acentuadas dos caminhos de servio, e tal fato importante na escolha do tipo adequado de mquina, tal que possa vencer os esforos contrrios ao movimento nos aclives (seja por falta de potncia, seja por falta de aderncia). Por outro lado, nos declives acentuados a falta de segurana na operao pode levar ao impedimento do uso de determinado tipo de mquina. Assim, entre mquinas do mesmo tipo algumas, por suas caractersticas construtivas, apresentam maiores possibilidades de uso em rampas fortes como, por exemplo, o scraperrebocado por trator de esteiras ou o motoscraper. - regime de chuvas - as caractersticas da precipitao pluvial (intensidade e freqncia, nas diversas pocas do ano) na regio influem na escolha do equipamento adequado, pois afetam a produtividade dos mesmos e, conseqentemente, os custos dos servios por eles realizados. Assim, por exemplo, em pocas chuvosas com pequenas e freqentes precipitaes, desaconselhvel o emprego de mquinas sobre pneus, sendo prefervel a opo sobre esteiras. Quando o lenol fretico atinge o limite do greide da plataforma a ser terraplenada, a umidade em excesso reduz em muito a capacidade de suporte do solo, equiparando-o aos solos turfosos e eliminando a opo sobre rodas.b) - Fatores de projeto - so representados pelos volumes de terras a serem movidas e suas

respectivas distncias de transporte, as rampas e as dimenses das plataformas (da estrada e dos caminhos de servio). - volumes de terra - um fator importante na avaliao do equipamento mais adequado; a quantidade de material a ser movido indica, por exemplo, o faturamento que permitir o emprego de

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mquinas em quantidade e qualidade, o que equivale dizer, a ordem de grandeza do investimento nas mesmas. Por outro lado, pequenos volumes transportados indicam o uso de mquinas de pequeno porte e produtividade e, portanto, menor custo de aquisio. Nesse caso, caso sejam usadas mquinas de alta produtividade, obtm-se pequenos prazos de execuo os quais, devido ao pequeno faturamento, no apresentam nenhuma vantagem em face das despesas extras para sua aquisio, deslocamento at o local de trabalho, depreciao e paralisao da mquina por falta de trabalho. - distancias de transporte - , talvez, o principal fator a ser levado em conta, se considerado individualmente. A produtividade de uma mquina (ou mais, atuando em conjunto) depende de seu tempo de ciclo, isto , do tempo que ela gasta em cada operao de escavao, carga, transporte, descarga, retorno e manobra de posicionamento para dar reincio a essas operaes. O custo das operaes de carga, descarga e manobras pequeno, pois os tempos so relativamente pequenos e praticamente constantes em comparao com os custos de transporte, que dependem das distancias percorridas (tempos variveis), de modo que os segundos constituem a maior parcela nos custos de produo. Assim que, quanto maior a distancia de transporte, mais longos so os tempos variveis, maior o tempo de ciclo, menor a produtividade, portanto, maior o custo do servio. Deve-se levar em conta tambm a velocidade das mquinas; mquinas velozes no conseguem atingir a velocidade mxima em distancias curtas, pois durante a acelerao j alcanaram a regio dos aterros, no aproveitando sua principal vantagem, que a velocidade. Estudos realizados pelo HRB (Highway Research Board, da National Academy of Science) indicam, para as mquinas abaixo relacionadas, as seguintes faixas de distancias de transportes em que so mais indicadas: CGcorte 50m 100m TE+S MS1 MS2 EC+UT - TE+L - trator de esteiras com lmina - so indicados para distancias de at 50m, devido ao baixo custo; desenvolvem velocidades baixas (material transportado por arrasto) e, por isso, para distancias maiores o tempo de ciclo se torna longo demais, reduzindo sua produtividade. - TE+S - scraper rebocado por trator de esteiras - transportam volumes maiores e desenvolvem velocidades operacionais pouco maiores que os primeiros, tornando-se mais econmicos na faixa de 50 a 100m de distancia de transporte. - MS1 - motoscraper com rebocador de um eixo - de pequeno a mdio porte, desenvolvem velocidades um pouco maiores (em torno de 40 km/h) e, por isso, atuam na faixa de 300 a 750m de distancia de transporte. - MS2 - motoscraper com rebocador de dois eixos - com velocidade operacional de at 60 km/h, so mais freqentemente usados na faixa de 300 a 750m de distancia de transporte. - EC+UT - escavo-transportadores e unidades de transporte - adotados para grandes distancias de transporte (acima de 900m), onde unidades escavo - carregadoras teriam um tempo de ciclo grande demais, necessitando de muitas unidades para suprir a pequena produo individual. As unidades transportadoras, por terem baixos custos, possibilitam a aquisio de um nmero tal de unidades que, atuando em conjunto com unidades escavo-carregadoras, se obtenha a produtividade desejada sem onerar demais o investimento em equipamento. 200m 300m 400m 750m 900m

TE+L

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- Fatores econmicos decisivos na escolha a ser feita entre solues tecnicamente viveis (natureza do solo, rampas a vencer, resistncias ao rolamento, volumes a rebocar, caractersticas das mquinas, etc) com base nos custos unitrios dos servios para cada opo.

Pelo exposto acima verifica-se que, para determinadas faixas de distancia de transporte, certos tipos de mquinas conduzem a custos unitrios menores que as demais, ou seja, pode-se definir faixas de utilizao econmica para os diversos tipos de mquinas e equipamentos. So muitos os parmetros que intervm na escolha do equipamento mais adequado para cada servio e a soluo definitiva (que indicar sua produo provvel e seu custo) s ser possvel com o conhecimento do mximo de elementos ligados ao problema, de modo a avaliar-se o desempenho de mais de uma equipe diferente e tcnica e operacionalmente vivel. Num mercado competitivo, em que as obras pblicas so licitadas mediante critrios em que o custo um fator de seleo preponderante, torna-se fundamental a seleo correta do equipamento que conduza aos menores preos unitrios. SELEO DAS UNIDADES ESCAVO-TRANSPORTADORAS E TRANSPORTADORAS Com base nos fatores acima expostos, vamos analisar a performance de alguns tipos de mquinas escavo-transportadoras e transportadoras, considerando a resistncia ao rolamento, o afundamento do material rodante, a rampa dos caminhos de servio, a compacidade natural do terreno e os custos de carga, transporte e espalhamento, segundo as caractersticas indicadas nos quadros comparativos abaixo. Rrol (kg/ton) afundam. (cm) 280_ 215-110-85 _ 40 _ 30-15-10_ 1 2 3 4 5 6 7 1 - MS1 2 - MS2 3 - MSelev - c/ esteira elevatria 4 - MStot - c/ motor traseiro e trao total 5 - TE+S 6 - UT - caminho 7 - UT - vago

Observa-se que, com o aumento do afundamento dos pneus alm de 15 cm e, portanto, da resistncia ao rolamento acima de 110 kg/cm2, somente as mquinas com boas caractersticas de trao (MStot e TE+S) podem trafegar em tais terrenos. Nesses locais, os motoscrapers convencionais teriam problemas em vista das elevadas resistncias ao movimento, desenvolveriam velocidades mais baixas, no recomendando o seu uso. Quanto s unidades de transporte acima referidas, a situao ainda mais desfavorvel, pois afundamentos superiores a 10 cm j se constituem em obstculo ao seu bom desempenho. A compacidade outro fator que restringe o uso de determinados equipamentos. A escavao de terrenos muito compactos feita normalmente por equipamentos que possuem boa aderncia e, mesmo assim, muitas vezes at mesmo auxiliados por trator empurrador (pusher). Quanto aos terrenos menos compactos, podem ser escavados por motoscrapers convencionais, desde que, em face da baixa aderncia, possam faz-lo com auxilio do pusher.

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rampa (%) 40-30_ 15-10_ 1 2 3 4 5 6 7

Pelo quadro acima, verifica-se que o scraper rebocado vence as maiores rampas (40%), seguido pelo motoscraper com trao nas quatro rodas (30%), devido melhor condio de aderncia. Observar que os caminhes, vages e motoscrapers convencionais com rebocador de um eixo podem vencer rampas maiores que os de dois eixos (15% e 10%, respectivamente), devido ao menor peso aderente dos segundos. J os caminhes fora de estrada, devido ao seu elevado peso aderente, chegam a vencer rampas de at 25%. Quanto aos custos de carga, os mais caros so os dos vages e caminhes (devido ao tempo de carregamento), bem mais que os dos motoscrapers. Tais custos so bem menores entre os motoscrapers com esteira elevatria e os scrapers rebocados por trator de esteira. Quanto aos custos de transporte, as mquinas mais lentas so as de maiores custos enquanto que as mais velozes (caminhes e vages) conduzem a custos mais baixos. Sobre os custos de descarga e espalhamento, o motoscraper dotado de esteira detm o menor valor, pois trabalha com a esteira elevatria em sentido inverso, permitindo a descarga rpida do material, e o seu espalhamento em camadas mais regulares, minimizando o uso de mquinas auxiliares. Tem-se, assim, o seguinte balano geral das possibilidades de cada equipamento citado: 1 - MS1 - atua ao longo de pistas de trabalho onde a resistncia ao rolamento no seja superior a 110 kg/ton (afundamento menor que 15 cm) e rampas de no mximo 15%, de modo a desenvolver velocidades operacionais de acordo com suas caractersticas. Tem condies limitadas quando atuando em solos menos compactos. - distancias curtas a mdias (pequena velocidade, altos custos de transporte), - rampas mdias, - terrenos pouco ou medianamente compactos, com bom suporte e pouco afundamento (R rol pequena). 2 - MS2 - idem ao anterior; o peso aderente, porm, menor, de modo que vence rampas de at 10%. - distancias mdias a grandes (maior velocidade que o anterior), - rampas de pequena declividade (baixa aderncia), - terrenos pouco ou medianamente compactos, com bom suporte e pouco afundamento (baixa Rrol). 3 - MSelev - apresentam baixos custos de carregamento (dispensam, em certos casos, o puxer). - distancias curtas a mdias (pequena velocidade, altos custos de transporte), - rampas de pequena declividade (baixa aderncia), - terrenos pouco ou medianamente compactos, com bom suporte e pouco afundamento (baixa Rrol).

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4 - MStot - devido sua boa caracterstica de trao, podem trafegar em solo com mdia resistncia ao rolamento. - distancias mdias a grandes, - rampas de declividade mdia a forte, - terrenos compactos (boa aderncia, podendo ainda ser auxiliados por puxer), com capacidade de suporte mdia e razovel afundamento (alta Rrol,). 5 - TE+S - capacidade de vencer as maiores rampas (melhor condio de aderncia), baixos custos de carga e altos custos de transporte (baixa velocidade) - distancias curtas, - rampas de declividade forte, - terrenos compactos (boa aderncia, podendo ainda ser auxiliados por puxer), com baixa capacidade de suporte e grande afundamento (alta Rrol,). 6 e 7 - UT (CAM e VAG) - atuao limitada a terrenos de boa qualidade, com baixa resistncia ao rolamento, tm os mais caros custos de carga (devido ao tempo para a operao) e espalhamento (necessitam de motoniveladoras para completar e uniformizar as camadas) - distancias grandes, - rampas de declividade mdia a forte, - terrenos com bom suporte e pouco afundamento (baixa Rrol,). CONTRAPESOS Para cada aplicao especfica existe um determinado e adequado peso de mquina que permite um perfeito balanceamento da trao, flutuao, mobilidade e reao. Um baixo peso da mquina pode aumentar a patinagem e o conseqente desgaste dos pneus, mas melhora a flutuao, a mobilidade e a reao da mquina. Esta condio necessria para as seguintes aplicaes, tpicas de segunda marcha: espalhamento de material no aterro, empilhamento de materiais, conservao de estradas e reboque de mquinas (compactadores, por exemplo). Um alto peso da mquina aumenta a trao, mas reduz a mobilidade e a reao. Esta condio necessria para as seguintes aplicaes, tpicas de primeira marcha: trabalhos pesados de lmina e carregamento por empuxo. O peso do trator deve ser, tanto quanto possvel, uniformemente distribudo (equilbrio das foras que incidem em cada eixo) e estar no ponto ideal (quando a patinagem raramente ocorre na marcha que est sendo usada). Uma das formas de obter tais condies o acrscimo de peso atravs o lastro dos pneus com cloreto de clcio e gua (baixo custo, facilidade e rapidez de ajustagem s condies de trabalho). Se a trao ainda no for adequada, pode-se acrescentar contrapesos, com o devido cuidado de no ultrapassar o limite a partir do qual venha a causar desgaste dos componentes. 2.4.3 DEFINICES BSICAS (ABNT) A Norma Brasileira da ABNT P-CB-18 refere-se Classificao das Mquinas Rodovirias, est dividida em seis partes, sendo que as que interessam, no caso, so a PARTE 1 - Equipamentos e Mquinas para Terraplenagem e a PARTE 2 - Equipamentos e Mquinas de Compactao. Devese dar ateno tambm NBR 6142, de novembro e 1980,que trata da Terminologia das Mquinas Rodovirias. As normas acima citadas, assim como as posteriores, so baseadas na PTB 51, da ABNT/68, cuja terminologia apresenta as seguintes definies bsicas (com algumas alteraes/incluses citadas pelo Prof. Antonio Carlos de Almeida Pizarro, na apostila do IME Terraplenagem Mecanizada):

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-Terraplenagem - abertura de cortes, transporte de material escavado, sua deposio e espalhamento nos aterros, e consolidao dos mesmos compreendendo irrigao e compactao. - Pea - elemento unitrio da montagem de mquinas e equipamentos. - rgo - conjunto integrado de peas com funes especficas em mquinas e equipamentos (substitudo pelo termo conjunto, a partir da NBR 6142, de 1980, da ABNT). - Instrumento - rgo (conjunto/aparelho) de medio e controle. - Implemento - qualquer conjunto que complete uma mquina para a execuo de servio especfico: = lmina - frontal (buldozer), angulvel (angledozer), tiltdozer e tipdozer (adaptveis aos dois primeiros tipos), em U, em V, amortecedora (substituda por empurradora), tipo caamba (idem, por especial). vista superior v. frontal (b e a) v. lateral (b e a) u v a a b tt tp

(implementos para escarificao) = escarificador = riper (para servios mais pesados que o anterior) = caamba especial = guincho = guindaste (implementos para desmatamento, destocamento e limpeza) = destocador (stumper) = derrubador de rvores = destocador (substitudo pelo termo cortador) de rvores = rolo cortante (idem, por rolo de faca) = corrente de limpeza = ancinho (para separar a terra das razes e pedras) = arado de discos = garfos = grade (includo) - Acessrio - pea ou conjunto de peas no essenciais operao do equipamento, mas contribuindo para a segurana, conforto e rendimento operacional. - Ferramenta de ataque - pea ou conjunto de peas, que entra em contato direto com o material trabalhado na execuo de determinado servio. - Equipamento - conjunto formado por duas ou mais mquinas, ou por mquina(s) e implemento(s) destinado(s) execuo de determinado(s) servio(s).

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- Mquina - conjunto integrado de peas, rgos, instrumentos e implemento, capaz de executar ou possibilitar a execuo de servios. = Trator - de esteiras ou de rodas (de um ou dois eixos). = Escavo-transportador (scraper*) - caamba montada sobre um ou dois eixos, com pneus de baixa presso, rebocada por uma unidade de trao. subdividido em: de carregamento por empuxo (motoscraper convencional e de dois eixos) e auto-carregvel (com trao auxiliadora e com elevador automtico). Este nome caiu em desuso, ficando apenas o segundo (*), designando especificamente a caamba (subdividida em rebocvel e motoscreiper). Obs - motoscraper - scraper rebocado por trator de pneus (de um ou dois eixos); o auto-carregvel, com trao nas quatro rodas, normalmente no precisa do pusher durante a carga. = Escavadeira - sobre esteiras, rodas ou chassis de caminho, tem estrutura giratria (o que a difere do trator), permitindo trabalhar em reas restritas, com pequeno espao para manobras. = Escavo-carregador frontal - sobre esteiras ou sobre rodas = Escavo-elevador = Motoniveladora = Escavo-elevador - com ou sem (para montagem em outro equipamento) auto-propulso. = Valetadeira = Unidades de transporte - rebocadas (vages e reboques e semi-reboques) e autopropelidos (caminhes, carro-pipa ou tanque e comboio para lubrificao). = Compactador - com ou sem vibrao (auto-propelidos ou rebocados) e por impacto. 2.4.4 EFICINCIA O equipamento disponvel em uma obra pode estar em atividade (no local de trabalho, disponvel para os servios) ou parado. A esse tempo total chama-se horas corridas. No primeiro caso, engloba horas produtivas e no produtivas. As horas produtivas so exatamente as do tempo de ciclo, e so gastas para realizar determinado servio. As horas no produtivas correspondem a deslocamentos / operaes importantes, indispensveis aos servios, porm no includas nas primeiras; por exemplo, o tempo de movimentao da escavadeira, no corte, para se colocar em posio de carga, o tempo de deslocamento do trator de lmina para se colocar em posio de linha de ataque, etc. As horas de atividade podem ser medidas pelo hormetro da mquina. Considerando-se tais tempos, pode-se calcular a eficincia operacional do equipamento, da seguinte forma: Eop = hprod hativ Obs - Eop = 0,8 (TE+S) 0,7 (TE+L, TP+S) As horas de paralisao (segundo caso), dentro do horrio de trabalho, so devidas a vrias causas: necessidade de manuteno (preventiva e corretiva), parada devido chuva, e imprevidncias (da construtora e da fiscalizao).

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Quanto s imprevidncias, cita-se: - da empreiteira - falta de peas em estoque (por no solicitar com a devida antecedncia, por exemplo), uso de equipamento inadequado ao servio, ausncia de unidades auxiliares, falta de operador, etc. - da fiscalizao - demora na desapropriao da rea, atrasos nos controles (geomtrico, da compactao dos aterros, etc), atrasos na emisso das ordens de servio, etc. Assim, pode-se definir a eficincia geral, da seguinte forma: Egeral = hprod hcorr onde: hcorr = hativ + hparalis = (hprod + hn prod) + (hofic + hchuva + himprev.empreit + himprev.fiscal) Dado o elevado porte deste servio (a execuo da infraestrutura de uma estrada), fundamental o planejamento dinmico da obra: a elaborao de um plano detalhado para os diversos servios, de tal modo que viabilize o acompanhamento dos mesmos, de modo a se ter um controle passo-a-passo da execuo das obras e dos problemas envolvidos. , certamente, uma das maneiras mais eficazes de se obter o mximo de eficincia e, portanto, o mnimo de paralisaes. Alm disso, entre outras providncias, necessrio: organizao da oficina (viabilizar o rpido atendimento das mquinas, a nvel de manuteno e de consertos), organizao do almoxarifado (controle dos estoques de peas), aquisio de mquinas auxiliares (substituies temporrias, servios auxiliares normalmente no previstos/considerados - tratores atuando como pusher em pocas de chuva, etc). 2.4.5 TEMPO DE CICLO De modo geral, considerando um determinado conjunto de operaes que a mquina realiza, o somatrio dos tempos gastos em cada uma, mais acrscimos devido a manobras, etc. o tempo gasto nas operaes necessrias a cada servio. Nos servios de terraplenagem (escavao, carga, transporte e deposio), o tempo gasto pela mquina desde que inicia a escavao at o seu retorno regio de corte, na posio inicial para executar nova operao completa. Assim, o intervalo de tempo transcorrido entre duas passadas da mquina por qualquer ponto do ciclo. No modo mais geral: escavao, carga, transporte (ida, cheio), descarga, espalhamento, manobra, transporte (retorno, vazio) e manobra para a posio inicial. medido em minutos.Corte (escav/car) ida (carregado) (desc/espalham) Aterro

manobra

manobra

retorno (vazio)

Observando-se os tempos parciais relativos a cada operao verificou-se que, aps um certo nmero de ciclos, alguns deles se mantm praticamente constantes para alguns tipos de equipamentos; so considerados, pois, tempos fixos. Outros, no entanto, por dependerem das distancias percorridas e das velocidades de operao, so considerados tempos variveis. Tciclo = tfixo + tvar = ( tesc/car + tdesc + tman ) + ( tida + tret ) Em relao aos tempos variveis, nos casos em que as distancias de transporte e as velocidades operacionais so pequenas, deve-se levar em conta e considerar, em separado, os

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tempos necessrios para as variaes de velocidade de acelerao e desacelerao no incio e no fim de cada operao de transporte, isto , tanto na ida quanto no retorno. tV const = LV const . 60 . Vmarcha 1000 sendo os tempos em minutos, as distancias em metros e a velocidade em km/h. Observou-se que, aps um determinado nmero de ciclos, os tempos gastos nas aceleraes e desaceleraes da mquina se tornaram praticamente constantes, possibilitando obter as respectivas distancias percorridas as quais, descontadas da distancia total, permitem calcular a distancia na velocidade de operao (marcha), tanto na ida como no retorno. A partir desta e da velocidade, obtm - se o tempo na velocidade constante; o tempo total gasto no transporte, em cada sentido, ser o somatrio dos tempos acima citados. Assim: Lacel / desac = (0(*) + Vconst) . 60 . tacel/desac 2 1000 (*) - comentar. LV const = Ltot ( lacel + ldesac ) tida / ret = tacel + tV const + tdesac ,onde

Obs quando o servio composto de um conjunto de operaes, as quais no so executadas por uma s mquina, o clculo do tempo de ciclo deve levar em conta as eficincias operacionais das mquinas envolvidas. Assim, tem se: Tciclo = 1 . tmq 1 + 1 . tmq 2 + ... Eop 1 Eop 2

- combinao de ciclos - observar o tempo de ciclo total, na presente hiptese de trabalho (comentar). C A1 A2 A1 A2 C

III 2.4.6 CARACTERSTICAS DOS SOLOSa) Fator de converso de solos ( f )

Considerando que o volume transportado (ver frmulas de produtividade, mais adiante) pela mquina o volume solto, e normalmente a medio e o pagamento so feitos em funo do volume medido nos cortes (nas barragens, considerado o medido no aterro), aplica-se este fator nas frmulas em que constar o volume (da caamba da mquina, e tambm o volume total a ser transportado). f = Vcor Vtransp (ou Vat ) Vtransp

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Natureza do solo areia terra comum argila

fator de converso de solos fcor fat 0,9 0,81 0,8 0,72 0,7 0,63

... de onde se pode observar que a relao entre corte e aterro , em mdia, de 90 %.b) Empolamento ( e )

Fenmeno que ocorre quando se escava o terreno; a terra, originalmente a um certo nvel de adensamento natural obtido a partir de seu prprio processo de formao, sofre uma expanso volumtrica denominada empolamento. Assim, a terra assume o chamado volume solto (volume transportado), cujo peso especfico () menor que o natural. e = Vtransp - Vcor = Vtransp - 1 = 1 - 1 Vcor Vcor f Por outro lado, tem se: = P V , logo e = cor - 1 transp e (%) 5 15 10 25 20 45 30 60 50 - 80 , de modo que f = 1 . e+1

natureza do solo areia lavada e pedregulho top soil (solo superficial) terra comum argila rocha compactadac)

Contrao ( c )

a reduo de volume em relao ao natural (medido no corte) que o solo sofre quando submetido compactao por equipamentos especiais (rolos compactadores), com a conseqente reduo de seu ndice de vazios. c = ( 1 - cor ) . 100 at III.2.4.7 TRATORES So mquinas capazes de gerar esforo trator necessrio para tracionar ou empurrar a maioria dos equipamentos usados na terraplenagem. Movimentam-se sobre esteiras (TE) ou sobre rodas (TP com 1 ou 2 eixos), gerando esforo trator para empurrar, rebocar e operar implementos e mquinas para escavao, carga, transporte e espalhamento de material. Operam comumente com lminas nos mais variados servios (reta, para trabalharem como pushers; angulvel, em U, para escavao, carga, transporte, descarga e espalhamento de material) ou com scrapers(caambas). So classificados por sua potncia e peso. a) - Tratores de esteiras Movimentam-se sobre esteiras sem fim, e so normalmente usados em servios pesados, pois as sapatas das esteiras, distribuindo as cargas em grandes reas, proporcionam maior aderncia e, (%)

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portanto, maior esforo trator, podendo atuar com estabilidade prticamente em qualquer terreno que o suporte, em grandes rampas. No entanto, operam a baixas velocidades, o que limita sua distancia econmica de transporte, no possuindo tambm boa manobrabilidade e relativa estabilidade. A potncia indicada na tabela do fabricante, se for a mxima terica, deve ser transformada em potncia na barra de trao; considerar, para as perdas na transmisso o valor de abaixo. A tabela a seguir indica os dados gerais fornecidos por um fabricante; neste caso, por exemplo, o esforo trator considerado para a resistncia ao rolamento de Rr = 55 kg/ton, de modo que preciso corrigir-se seu valor da seguinte forma: ETdisp = ETAB + (55 RROL) . P - eficincia - 0,8 a 0,9 ( perdas de 10 a 20 % na transmisso ) TE e TP

Tabela 1 Caractersticas dos TEMarca Modelo CAT CAT CAT CAT CAT D4-D D7 Potncia RPM (HP) 65 180 1680 1200 Peso (ton) 6,35 15,4 Marchas (km/h) vante 1a 2a 3a 4a 5a 2,7 3,8 5,5 7,0 9,3 2,4 3,5 5,0 7,4 9,5 baixa intermed. alta 0-3,9 0-6,6 0-10,3 0-3,9 0-6,7 0-10,4 0-3,9 0-6,7 0-10,4 r baixa 3,2 3,2 baixa 0-4,6 0-5,2 0-5,2 alta 11,1 11,0 alta 0-12,3 0-12,7 0-13,0

D6-C-PS 120 D8-PS 270 D9-PS 385 b) - Tratores de pneus

1800 10,5 1280 22,7 1330 30

De um ou dois eixos, movimentam-se sobre rodas, e foram usados pela primeira vez em 1938, em substituio aos tratores de esteiras em situaes que permitissem a sua circulao a velocidades maiores (at tres vezes maiores e, portanto, maiores distancias econmicas de transporte) sem necessidade de grande aderncia, o que limita seu uso a rampas menores e terrenos de melhor suporte e mais compactos que os tratores de esteiras. Possuem alta maneabilidade direo articulada, visibilidade e manobrabilidade rpido impulso, agilidade, boa mobilidade - em contraste com os tratores de esteiras. Alm disso, sua operao provoca menos fadiga no operador, e pode trabalhar em superfcies pavimentadas sem danific-las. Os tratores de um eixo possuem boa manobrabilidade, boa aderncia, baixa resistncia ao rolamento e baixa manuteno dos pneus. Os tratores de dois eixos possuem melhor estabilidade que os de um eixo, boa dirigibilidade, so mais difceis de virar nas encostas (maior segurana), atingem maiores velocidades e, consequentemente, maiores distancias econmicas de transporte, podendo operar szinhos, sem o reboque; no entanto, as rampas so ainda mais limitadas, e sua operao se restringe em solos de bom suporte e compactos. Marca Allis Chalmers Caterpillar Caterpillar Michigan Michigan Michigan Michigan Modelo D-40 Ps 824 PS 834 PS 180 PS 280 PS 380 PS 480 PS Tabela 2 Caractersticas dos TP Peso Potncia RPM Vmarcha (ton) (HP) (km/h) 23 310 2000 36 28 300 2060 29 28 400 2000 33 16 170 2200 36 23,5 290 2100 46 38 430 2100 45 42 635 2100 46 Pneusdimenses no de lonas

29,5-25 29,5-29 29,5-35 23,5-25 29,5-29 33,5-33 33,5-33

16 22 22 12 16 20 20

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Obs os tratores antigos no possuiam servo - transmisso (power shift) sistema que possui elementos e comandos mecnicos e hidrulicos que permitem a mudana de marcha da mquina sem paralis-la. Os pneus usados nos servios de terraplenagem se classificam segundo os seguintes elementos, os quais identificam sua aplicabilidade nos diversos tipos de superfcies de trabalho, limites de presso (cargas) e velocidades de trabalho: - dimenses largura x dimetro do arco (pol.) - no de lonas - mantm o ar na presso adequada - desenhos da banda de rodagem - para suporte de carga (diamantes, botes) rodas de arrasto, - tipo trao (galo) boa trao, mesmo nas piores condies de derrapagem motoscrapers e motoniveladoras, - tipo anti-rochoso (barras) proteo do corpo do pneu, grande resistncia ao desgaste em terrenos rochosos e em solos abrasivos. Podem ser classificados tambm quanto presso de calibragem: baixa presso - 22 a 44 psi - transporte de cargas pesadas ; presso unitria < sulcos , Rrol ET , aderncia , V , durabilidade, alta presso 44 a 118 psi

Cuidados devem ser tomados tanto com o excesso de presso como com a sua insuficincia (o pneu se achata, encosta o bordo no aro, a banda de rodagem desgasta mais rpido e de forma irregular), pois podem danificar o pneu. Os tratores percorrem, em geral, pequenas distancias de transporte de modo que, nesses casos, as distancias percorridas durante as aceleraes e desaceleraes (ida e retorno) devem ser levadas em conta e, portanto, os esforos devido inrcia. Calcula-se, para cada sentido, os esforos devido ao rolamento e rampa. Tabela 3 Resistncias ao Rolamento Sistemas de trao esteira pneu alta p. Pneu baixa p. Placas de concreto de cimento 27,5 17,5 22,5 Concreto betuminoso 30-35 20-32,5 25-30 Estrada em terra compactada, bem conservada 30-40 20-35 25-35 Estrada em terra com sulcos, conservao precria 40-55 50-70 35-50 Terra escarificada 65 95 45 Estrada em terra com sulcos, lamacenta, sem conservao 70-90 90-110 75-100 Areia e cascalho soltos 80-100 130-145 110-130 Estrada em terra com sulcos, muito lamacenta e mole 100-120 150-200 140-170 Superfcie de rolamento Tericamente, para cada mudana de marcha (at a 1a, da 1apara a 2a, da 2a para a 3a, etc, at atingir a Vmx = Vconst) pode se determinar, em cada sentido, o esforo trator na velocidade maior do intervalo considerado, comparando - se com a aderncia; usa-se o menor dos dois valores para, deduzidos os valores dos esforos de rampa e ao rolamento, calcular o esforo trator disponvel para variar de velocidade; da, obtm-se o tempo despendido para variar a velocidade em cada intervalo considerado. O tempo total de acelerao/desacelerao ser o somatrio desses tempos parciais. Para cada mudana de marcha (V), na ida (carregado) e no retorno (vazio): com mn (A = Pm . , ET = 273,8 . Eop ) ETmn P.(Rrol + 10.i%) = P.V V t

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Logo, t = ..... t ac/desac = t Por outro lado, conhecendo se a velocidade de marcha para cada sentido, calcula se de uma s vez o tempo de acelerao/desacelerao. Considerando o tempo de acelerao/desacelerao constante e igual a: t ac/desac = 0,5 min (TE + L, TE + S, MS) 1,0 min (TP + L) calcula-se o tempo em velocidade constante (marcha): t Vconst = l Vconst . x 60 , onde t min, l m, V km/h V 1.000 onde l Vconst = l tot lacel / desac = l tot (V+0) . tac/desac . 1.000 2 60 O tempo de ciclo ser: T = t fixo + t var A produtividade ser: Ph = 60.c.f.Eop T , onde Eop = 0,8 (TE + S) 0,7 (TE + L, TP + L, MS)

TRATOR COM LMINA tanto o TE como o TP pode usar esse implemento nos mais diversos servios, cujos movimentos denominam o equipamento como: - bulldozer (b) - trator com a lmina reta e fixa - angledozer (a) - trator operando com a lmina formando um certo ngulo horizontal em relao posio original (a lmina pode girar no eixo vertical) escava e leva o material para a lateral, - tiltdozer (t) -trator com a lmina formando um ngulo vertical em relao posio original (a lmina pode girar no eixo longitudinal) escava, promovendo simultaneamente uma inclinao transversal (superelevao). Em qualquer das posies acima, pode-se levantar e abaixar a lmina, permitindo a escolha da espessura de corte. Os servios mais comuns so:- Servios preliminares desmatamento (roada leve) incluindo remoo da camada de terra vegetal e de arbustos com altura mxima de 1,5 m e dimetro inferior a 10 cm (b) - Destocamento (stumper, lmina robusta de pequena altura) - Remoo de mataco/bloco de rocha solto (rockrake, dentes robustos em lugar da lmina) - Derrubada de rvores com dimetro entre 10 e 25 cm (treedozer, lmina alta, com tempo mdio de 3 min para a derrubada)

- Terraplenagem escavao a meia encosta - 1a etapa (embocamento) (b), perpendicularmente ao eixo, na crista do corte, - 2a etapa (a), paralelamente ao eixo, - Escavao em corte pleno - 1a etapa (b), paralelamente ao eixo, levando o material at a boca do corte, - 2a etapa (b), espalhamento do material acumulado no aterro, - Taludamento de corte (b), de baixo para cima, - Abertura e enchimento de valas (b) e (b ou a).

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O ciclo de operaes composto por: escavao/carga, ida (V1a marcha) e retorno (Vr alta). zero

T = tesc/car + (t1a + tac/desac) + (tr alta + tac/desac) == [ t1a +(0,5 ou 1,0) + tr alta + (0,5 ou 1,0)] (V1a + 0) t = l tot 2 . tac/desac . V1a (Vre alta + 0) t r alta = l tot 2 . tac/desac . Vre altaa 1

Nmero de ciclos em uma hora: Eop = tprod . = Nciclos . T . 1 . Nciclos = 60.Eop Tativ 1 60 T A produtividade ser: , considerando: - perda de 5% p/ cada 30m de percurso (#) - ganho de 4 a 8% p/ cada 1% de declive - perda de 2 a 4% p/ cada 1% de aclive (#) no ser considerada, se a lmina durante o transporte continuar a escavar, ou no caso de uso da lmina em U. caractersticas dos tratores de lmina Modelo Potncia (HP) Capacidade de carga (m3) buldozer angledozer em U D9 385 8,8 5,6 13,4 D8 270 6,0 4,0 8,3 D7 180 3,6 2,7 D6 120 2,1 1,8 D-4 65 1,5 1,0 Verificao se a mquina pode operar com a capacidade coroada (determinao do valor de c na frmula da produtividade) Carga = ccor . fcor . mesp < c (ton) onde ccor m3, mesp ton / m3 Ph = 60 . c . fc . Eop T

Quando no se dispe de tabela do fabricante (capacidade de carga para vrios tipos de material), calcula se o volume de material acumulado na frente da lmina: c = Volume = Slm . llm . mcorr sendo S m2 , l (largura) m , m (coef. de correo) 1,0 (argila) - 0,8 (areia,cascalho) onde S = base . altura = ( hlm / tg rep ) . hlm 2 2 sendo h (altura) m ngulo de repouso do material Material (graus) terra seca 40 areia 35 pedra 45

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TRATOR COM SCRAPER ESCAVO-TRANSPORTADOR TE + S2 TP + S1 ou 2 motoscraper (MS) Tanto o TE como o TP podem usar esse implemento. Trata-se de uma caamba montada sobre um (S1) ou dois (S2) eixos, com pneus de baixa presso. No fundo da mesma existe uma abertura com uma lmina na extremidade dianteira para o corte do material, levando-o para a parte frontal da caamba; concluido o carregamento, o fundo da caamba se eleva e fechado por uma comporta. O descarregamento se d pela mesma abertura, com o auxlio de uma parede mvel (ejetor). Os motoscrapers ditos autocarregveis pois dispensam o pusher na operao de carregamento so equipados com dois motores ou dispem de um elevador automtico (Hancok) junto lmina de corte para auxiliar o lanamento do material dentro da caamba, reduzindo o esforo trator gasto nessa operao. Os motoscrapers convencionais e tambm os scrapers (com c>10 m3) rebocados por TE geralmente necessitam do pusher durante a carga. Operaes: - escavao e carga tesc/car = 1,5 min (c 15 m3) 2,0 min (c> 15 m3) - transporte varivel, pois depende da distancia de transporte; deve-se procurar eliminar voltas desnecessrias e, sempre que possvel, ter-se o caminho de ida (carregado) em declive. - descarga / espalhamento / manobras t desc/esp = 0,2 min (devido ao sincronismo do ejetor e do fundo da caamba). - t man = 0,4 + 0,4 = 0,8 min (ida e retorno) O tempo fixo ser: tfixo = 2,5 min (c 15 m3 ) 3,0 min (c> 15 m3 ) O tempo de ciclo ser: (TE + S2) Tc = tfixo + (tVida + tAC/DES) + (tVret + tAC/DES) = 2,5/3,0 + tVida + 0,5 + tVret + 0,5 = = 3,5/4,0 + + tVida + tVret - (TP + S) Tc = tfixo + tVida + tVret + tAC/DES = 2,5/3,0 + tV ida + tV ret + 0,5 = = 3,0/3,5 + + tVida + tVret Combinao de ciclos a)

- Nmero de motoscrapers / TE+S que podem ser atendidos por um pusher:.

NMS/TE+S = TMS/TE+S TPUS

, onde TPUS = t empurrar + t man = (1,5 a 2,0) + 0,5 = 2,0 a 2,5 min (conforme o valor de c)

Escolhe-se o pusher (unidade de trao auxiliar) de acordo com a capacidade de carga do scraper, de modo que sua potncia disponvel na barra de trao permita uma relao da ordem de 10 a 12 HP/ m3 de carga. O pusher realiza seu servio de duas formas distintas: - em cadeia- quando o corte se faz prticamente em nvel. MS1

MS2 MS3

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-

em lanadeira- quando o corte se realiza em declive. MS1 MS2 MS3

b) - em se tratando de uma regio de corte atendendo a duas de aterro (contguas), o tempo de ciclo do equipamento operando alternadamente entre um e outro aterro menor (deduzir o tempo de duas manobras) que a soma dos tempos de ciclo operando independentemente (executando primeiro um aterro, e depois o outro).

Tabela 4 Caractersticas de Motoscrapers Marca / modelo Cap. Cap. Rasa Coroada m3 m3Allis Chalmer260P CAT 621 CAT 631 CAT 630 (2 eixos) CAT 641 CAT 650 (2 eixos) CAT 657 CAT 660 (2 eixos)

Cap. ton 20 20,8 32,8 32,8 42,9 47,5 47,5 58,4

Potncia RPM

HP

Peso % peso eixo % peso embarc motor scraper ado vazio carreg. vazio carreg 22 24,4 36 37 46 51 59,5 54,5 64 69 67 44 66 41 55 40 51 52 52 38 52 37 48 37 36 31 33 33 34 37 45 39 49 48 48 48 48 49 52 50

11,4 10,7 16 16 21,3 24,4 24,4 30,5

15,2 15,3 22,9 22,9 29,0 33,5 33,5 41,1

312 300 400 400 500 500 500 500

2100 2200 1900 1900 1900 1900 1900 1900

Marca / modelo Allis Chalmer-260P CAT 621 CAT 631 CAT 630 (2 eixos) CAT 641 CAT 650 (2 eixos) CAT 657 CAT 660 (2 eixos)

Tabela 4 Caractersticas de Motoscrapers - continuao Velocidades (km/h) 1a 2a 3a 4a 5a 6a 6,1 17,2 32,6 32,8 46,3 5,1 9,3 11,7 15,8 21,1 28 8,8 21 51 11,2 26,7 69 7,8 19,5 48 11,3 26,8 64 9,1 20,5 51 12,2 27,7 67 -

r 6,1 8,8 9,6 12,8 8,9 11,8 9,1 12,8

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Exerccios1) Determinar as produtividades e os prazos para a execuo dos servios de um trator D-8 munido

de lmina buldozer, nas seguintes operaes: a) escavar 5.000 m3 medidos no corte (terra comum) e descarregar em um botafora distante 60 m, em declive, com desnvel de 3 m em relao ao corte. b) transportar terra, em nvel, para um aterro a 50 m que ter, aps compactao, um volume de 6.000 m3. Dados: clm = 6 m3 , Vida = 1a marcha e Vret = r alta , tac/des = 0,5 min vante 2a 0 6,7 Eop = 0,7 r 3a 0 10,4 , fcor = 0,8 e fat = 0,72 baixa 0 4,8 alta 0 12,7

1a 0 3,8 Tabelas (TE)

a) (considerar que no h perdas no caminho, pois continua escavando) 3m em 60 m rampa de 5% , declive acrscimo de 4 a 8 % 4 . 5 = 20% 1,20 m lac/des = 0 + 3,8 . 1000 . 0,5 = 16 m (ida) 2 60 lac/des = 0 + 12,7 . 1000 . 0,5 = 52 m (retorno) 2 60 T = tida + tret = tac/des + t1a + tac/des + tre a = 0,5 + 60 16 . + 0,5 + 3,8 .1000/60 Ph = 60 . 6 . 0,8 . 0,7 . 1,2 = 134 m3/h 1,8 b) 50 m de distancia

60 52 . = 1,8 min 12,7 . 1000/60

PRAZO: 5.000 = 37 horas trabalhadas 134

perda de 5% a cada 30 m

T = tida + tret = tac/des + t1a + tac/des + tre a = 0,5 + = 0,5 + 0,5 + 0,5 + 0 = 1,5 min

50 . 5 = 8,3 % 0,917 30 50 16 . + 0,5 + 50 52 . = 3,8 .1000/60 12,7 . 1000/60 PRAZO: 6.000 = 54 horas trabalhadas 111

Ph = 60 . 6 . 0,72 . 0,7 . 0,917 = 111 m3/h 1,5

2) Dispe-se de tres scrapers 463 F rebocados por trator D-8 PS e para realizar um aterro de

240.000 m3 (argila mida; esp = 1,77 t/m3), a uma distancia de transporte de 300 m. O caminho de servio encontra-se com sulcos, pouca conservao. Considerar, na carga/descarga, a velocidade de 1a marcha, e a 3a marcha para velocidade mxima de transporte. O prazo para a realizao do servio de tres meses, 24 dias por ms, 8 horas por dia. Dados: D-8 D-8 Pot = 270 HP = 0,8 (0,8 a 0,9) PTE = 22,6 ton Eop = 0,8 (TE+S)

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1a 0 3,8 Scraper Rasa (m3) 16

vante 2a 0 6,7 Capacidade c Coroada (m3) 21,5

r 3a 0 10,4 baixa 0 4,8 Peso vazio (ton) 16,4 alta 0 12,7

Em ton 29,7

Verificar se o nmero de unidades atende ao prazo; em caso negativo, determinar o nmero de horas extras/dia para o atendimento ao prazo. Tac/des = 0,5 min Tfixo = 3,0 min (pois c>15 m3) Tabelas (TE) Soluo Rrol/TE = 55 kg/ton (40 a 55) , Rrol/SC = 40 kg/ton (35 a 50) = 0,7 , fcor = 0,7 , fat = 0,63

- sentido IDA (carregado) verificar se a unidade pode atuar com a capacidade coroada: 21,5.0,7.1,77 = 26,64 < 29,7 ton O.K. logo, PSC = 16,4 + 26,64 = 43,04 ton FTE + FSC = PTE.. (Rrol/TE + Rrampa + Ri) + PSC . (Rrol/SC + Rrampa + Ri) < ET < A 22,6.(55 +0 + 0) + 43,04.(40 + 0 + 0) = 2.970 kg < 273,8 . 270. 0,8 < 22.600 . 0,7 = 15.800 kg V 3,74 < V < 21,3 km/h V = 10,4 km/h lac/des = V +V1a .tac/des = 10,4 + 3,8 . 1000 . 0,5 = 59,2 60 m 2 2 60 lV ida = ltot lac/des = 300 60 = 240 m tV ida = 240 . 60 = 1,4 min 10,4 1000 tida = 1,4 + 0,5 = 1,9 min - sentido RETORNO (vazio) FTE + FSC = PTE.. (Rrol/TE + Rrampa + Ri) + PSC . (Rrol/SC + Rrampa + Ri) < ET < A 22,6.(55 +0 + 0) + 16,4.(40 + 0 + 0) = 1.896 kg < 273,8 . 270. 0,8 < 22.600 . 0,7 = 15.800 kg V V < 31,2 km/h V = 10,4 km/h 21,3 km/h lac/des = V +V1a .tac/des = 10,4 + 3,8 . 1000 . 0,5 = 59,2 60 m 2 2 60 lV ret = ltot lac/des = 300 60 = 240 m tV ret = 240 . 60 = 1,4 min 10,4 1000 tret = 1,4 + 0,5 = 1,9 min T = 3,0 + 1,9 + 1,9 = 6,8 min Obs o material (240.000 m3) medido no aterro, logo, necessrio usar o fator de converso de solos para aterro. Ph = 60 . 21,5 . 0,63 . 0,8 = 95,6 m3/h

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6,8 volume total (m3) = 240.000 . = 4,36 meses > 3 meses n de unids. . Ph . horas/dia . dias/ms 3 . 95,6 . 8 . 24 logo, no possivel terminar o servio no prazo estipulado. Prazo:o

Nmero de horas extras dirias necessrias, com a mesma patrulha: 240.000 .= 3 HE = 11,62 8 = 3,6 4 horas extras / dia 3 . 95,6 . (8+HE) . 24 3) Dispe-se de Motoscrapers CAT 631 e um pusher, cujas caractersticas so listadas a seguir, para a terraplenagem do trecho abaixo no prazo de 2 meses (20 dias/ms, 10 horas/dia).

Condies locais: material argila ( = 1,6 ton/m3) caminho de servio com sulcos, conservao precria rampa i = 3% (corte aterro1 ) - 4% (corte aterro2 ) Adotar, por precauo, a velocidade mxima de 40 km/h. Outros dados: MS CAT631 (NMS = ?) Pot = 400 HP C = 16 m3 (rasa), 22,9 m3 (coroada), 31,4 ton tAC/DES = 0,5 min (ida + retorno) , tfixo = 3,0 min (c > 15 m3) Vmarcha 1a 8,8 2a 21 3a 51 r 9,6 PMS (vazio) = 35 ton

% de peso no eixo Eixo motor Eixo do scraper vazio carregado vazio carregado 67 52 33 48 Pot = 270 HP PSC (vazio) = 22,6 ton

PUSHER (NPUS = 1) TPUS = 2,5 min (c > 15 m3) Tabelas

= 0,8 a 0,9 , MS = 0,5 (0,4 a 0,5) , TE = 0,7 , Eop MS = 0,7 fc = 0,7 , fa = 0,63 , R rol MS = 35 a 50 kg/ton , R rol TE ( pus ) = 40 a 55 kg/ton

a) - Qual o nmero de motoscrapers necessrios ao atendimento do prazo? Considerar, no tempo de ciclo, o motoscraper alternando a ida ora ao aterro 1 ora ao aterro2. Dada essa situao, verificar se o pusher atende ao nmero de motoscrapers indicado. b) - Idem, considerando tempos de ciclo independentes (um conjunto para cada aterro). Soluo a) - sentido IDA (carregado) - verificao (se o MS pode atuar com a capacidade coroada): 22,9.0,7.1,6 = 25,6 ton < 31,4 ton O.K. PMS = 35 + 25,6 = 60,6 ton

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- A = Pm . = 0,52 . 60.600 . 0,5 = 15.800 kg (MS) 22.600 . 0,7 = 16.100 kg (TE/PUS) - PMS . (Rrol + 10 . i1 + 0) = 60,6 . (40 10 . 3) = 606 kg Vi1 5,6 Vi1 145 km/h Vi1 = 40 km/h 60,6 (40 - 10 . 4) = 0 273,8 . 400 . 0,8 15.800 kg Vi2 5,6 Vi2 Vi2 = 40 km/h ti 1 = (58 25) . 20 . 60 = 1,0 min 40 1.000 ti 2 = (125 - 58) . 20 . 60 = 2,0 min 40 1.000 - sentido RETORNO (vazio)

273,8 . 400 . 0,8 15.800 kg

(aterro1)

(aterro2)

- A = Pm . = 0,67 . 35.000 . 0,5 = 12.000 kg (MS) 22,6 . 0,7 = 16.100 kg (TE/PUS) 35 . (40 + 10 . 3) = 2.450 kg 273,8 . 400 . 0,8 15.800 kg Vr1 5,6 Vr1 36 km/h Vr1 = 36 km/h 35 . (40 + 10 . 4) = 2.800 kg 273,8 . 400 . 0,8 15.800 kg Vr2 5,6 Vr2 31 km/h Vr2 = 31 km/h tr 1 = (58 25) . 20 . 60 = 1,1 min 36 1.000 tr 2 = (125 - 58) . 20 . 60 = 2,6 min 31 1.000

(aterro1)

(aterro2)

TMS = ESC/CAR + ida1 + DESC + MAN + ret1 + ESC/CAR + ida2 + DESC + MAN + ret2 = = 2,0 + ida1 + 0,2 + 0,4 + ret1 + 2,0 + ida2 + 0,2 + 0,4 + ret2 = = (2 . 3,0 2 . 0,4) + (1,0 + 1,1 + 0,5) + (2,0 + 2,6 + 0,5) = 5,2 + 2,6 + 5,1 = 12,9 min Ph = 60 . 22,9 . 0,63 . = 106,46 m3/ h 12,9 Vtot = NMS . PMS . Nh/dia . Nd/ms . Nms NMS = 90.000 . = 1,4 106,46.10.20.3 NMSPUS = 12,9 . = 5,16 > 2 2,5

NMS = 2

O.K., o pusher atende s duas unidades.

b) TMS = ESC/CAR + ida1 + DESC + MAN + ret1 + MAN = 3,0 + tV ida + tV ret + 0,5 - aterro1 TMS 1 = 3,5 + 1,0 + 1,1 = 5,6 min Ph = 60 . 22,9 . 0,63 = 154,58 m3/ h 5,6 NMS = 36.000 . = 0,39 NMS = 1 154,58.10.20.3

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NMSPUS = 5,6 . = 2,24 > 1 O.K., o pusher atende unidade. 2,5 - aterro2 TMS 2 = 3,5 + 2,0 + 2,6 = 8,1 min Ph = 60 . 22,9 . 0,63 = 106,87 m3/ h 8,1 NMS = 54.000 . = 0,84 NMS = 1 106,87.10.20.3 NMSPUS = 8,1 . = 3,24 > 1 2,5 O.K., o pusher atende unidade.

III.2.4.8 ESCAVO-ELEVADORAS CARREGADORAS (EEC) So mquinas autopropelidas, sobre esteiras ou pneus, usadas na escavao em geral para o carregamento em unidades de transporte (as quais realizam o transporte ao longo de grandes distancias, em geral superiores a 1,4 km, at o local de destino). As unidades de transporte, por sua vez, devem posicionar-se dos dois lados das UEC e ter, de preferncia, mesma capacidade de modo a reduzir ao mnimo o tempo de espera entre carregamentos. Dividem-se, conforme o tipo de atuao - atravs de manobras (ECF) ou por simples giro da lana (ESC) em: ESCAVADEIRAS (ESC) So mquinas autopropelidas, sobre esteiras ou pneus, ou montadas em caminhes, com todos os rgos necessrios para operar seus implementos frontais na escavao em geral, possuindo ngulo de giro da lana de at 3600 em torno do eixo vertical. Conforme o implemento usado, classificam-se em: a) P mecnica (SHOVEL) escavadeira composta de uma lana e um brao a ela acoplado, ambos articulados, possuindo na extremidade do brao uma caamba com o fundo mvel para a escavao em qualquer tipo de solo (exceto rocha) em cortes altos.

b) Caamba de arrasto (DRAGLINE) - escavadeira composta de uma lana articulada e cabos a ela acoplados, possuindo em sua extremidade uma caamba para a escavao por arrasto (do ponto mais baixo, para cima). usada na dragagem de rios e canais; tambm indicada na formao de depsitos.

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c) Caamba de mandbula (CLAMSHELL) - escavadeira composta de uma lana articulada e cabos a ela acoplados, possuindo em sua extremidade uma caamba para a escavao pela ao do peso da caamba de material (preferencialmente solto).

d) P invertida (RETROESCAVADEIRA) - escavadeira composta de uma lana segmentada e um brao a ela acoplado, ambos articulados, possuindo na extremidade do brao uma caamba para a escavao de cima para baixo, da posio inicial em direo escavadeira durante a escavao, levantando a caamba na vertical, e efetuando o giro (na horizontal) at a posio onde se est a unidade de transporte.

No clculo da produtividade das escavadeiras, deve-se levar em conta tres fatores fundamentais: - Tipo de material a ser escavado (1a, 2a ou 3a categoria solto, medianamente compacto ou duro/consolidado ) - Altura ou profundidade de corte (hcor) existe um valor (ht) de altura / profundidade de corte, obtido a partir de uma determinada fora aplicada na caamba, com o qual se obtm o mximo de volume escavado, pois de outra forma a produtividade do equipamento menor. Assim: se h < ht , ser necessrio um nmero maior de passadas para encher a caamba (aumentando o tESC e, portanto aumentando o Tc e diminuindo a Ph ); se h > ht , ser necessrio deixar cair o excesso de material, que ter que ser posteriormente recolhido, reduzir a espessura de penetrao na prxima operao, levando tambm a uma reduo da produtividade. As tabelas a seguir indicam as alturas timas de corte e respectivas produtividades, em funo do tipo (grau de consolidao) do material e da capacidade de carga da caamba. ht / Pht ( m / m3 ) - SHOVEL Material classificao Solto (areia) Mdio (argila seca) Duro (consolidado) k (*) 0,95 0,85 0,75 1/2 1,19 39,4 2,14 22,8 1,74 15,1 Capacidade de carga (cuyd jarda cbica) 3/4 1 1 1/2 2 1,62 1,83 2,13 2,47 49,2 65,3 98,5 131,0 2,44 2,75 3,26 3,72 30,1 40,9 61,5 82,0 2,44 2,75 3,26 3,72 20,8 27,8 41,6 55,6 2 1/2 2,56 147,5 4,06 93,0 4,06 69,3

ht / Pht ( m / m3 ) - DRAGLINE

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Material classificao Solto (areia) Mdio (argila seca) Duro (consolidado)

k (*) 0,95 0,85 0,75

1/2 1,68 29,5 2,44 17,1 2,44 12,1

Capacidade de carga (cuyd jarda cbica) 3/4 1 1 1/2 2 1,83 2,01 2,26 2,44 40,1 49,1 73,8 83,8 2,66 2,84 3,26 3,60 23,6 29,2 43,8 49,6 2,66 2,84 3,26 3,60 16,9 20,7 31,0 36,1

2 1/2 2,59 105,0 3,75 60,2 3,75 44,0

(*) quando a unidade apenas carrega, o fator de eficincia da caamba k igual a 1 (atua como o ECF). - ngulo de giro () o ngulo horizontal entre as posies de trmino de carga e descarga (na unidade de transporte), e retorno sem carga, normalmente igual a 900. A produtividade afetada pelo ngulo de giro, uma vez que o tempo de ciclo ( compreende as operaes de carga, ida com carga at o ponto de descarga, e retorno sem carga) depende de seu valor. A tabela a seguir indica valores de tempo de ciclo, considerando = 900, para diferentes materiais e capacidades de carga.

Tc (seg.) - = 900 Capacidade de carga (cuyd) (m3) 1/2 3/4 1 1 1/2 2 1 1/2 0,382 0,574 0,765 1,150 1,535 1,915

SHOVEL terreno fcil terreno (solto) mdio 15 18 18 20 18 20 18 20 18 20 20 22

terreno duro 24 26 26 26 26 28

DRAGLINE terreno fcil terreno (solto) mdio 20 24 22 26 24 28 24 28 28 33 28 34

terreno duro 30 32 35 35 40 41

Considerando que, na prtica, 900, deve-se aplicar os seguintes fatores de correo da produtividade (fprod ), conforme tabelas abaixo, para cada tipo de escavadeira (SHOVEL ou DRAGLINE), e diferentes porcentagens de altura / profundidade de corte em relao tima ( h / ht )% . f prod SHOVEL ngulo de giro (graus) 75 90 120 0,85 0,80 0,72 0,96 0,91 0,81 1,04 0,98 0,86 1,07 1,00 0,88 1,03 0,97 0,90 0,97 0,91 0,81 0,90 0,85 0,75

h/ht (%) 40 60 80 100 120 140 160 f prod 45 0,93 1,10 1,22 1,26 1,20 1,12 1,03 60 0,89 1,03 1,12 1,16 1,11 1,04 0,96

150 0,65 0,73 0,77 0,79 0,77 0,77 0,67

180 0,59 0,66 0,69 0,71 0,70 0,66 0,67

DRAGLINE

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h/ht (%) 40 60 80 100 120 140 160 45 1,08 1,13 1,17 1,19 1,17 1,14 1,10 60 1,02 1,06 1,09 1,11 1,09 1,06 1,02

ngulo de giro (graus) 75 90 120 0,97 0,93 0,85 1,01 0,97 0,89 1,04 0,99 0,90 1,05 1,00 0,91 1,03 0,98 0,86 1,00 0,96 0,88 0,97 0,93 0,85

150 0,78 0,80 0,82 0,83 0,82 0,81 0,79

180 0,72 0,74 0,76 0,77 0,76 0,75 0,73

Teremos, ento: Ph = (q . f solos . k .Nc ) . fprod ou Ph = Ph t . f prod O prazo ser: Nh = Vtot . (horas) Ph

, Nc = 3.600 . Eop (nmero de ciclos / hora) Tc (h t)

, Tc (seg.) Eop = 0,5 (ESC)

ESCAVO CARREGADOR FRONTAL (ECF) So mquinas autopropelidas, sobre esteiras ou pneus, com uma caamba frontal articulada para permitir sua elevao na escavao em geral, carga, transporte a curta distancia e descarga de solos e outros materiais. So muito utilizadas em centrais de concreto e usinas de asfalto abastecendo silos. . A tabela abaixo fornece as caractersticas principais dessas mquinas. As unidades sobre pneus operam normalmente como carregadeiras (k = 1), enquanto tratores de lmina fazem a escavao e formam montes para as primeiras. Modelo 920 944 966 988 933 955 977 Sistema de trao pneus pneus pneus pneus esteiras esteiras esteiras Potncia (HP) 80 105 150 300 60 115 170 q - capac. caamba (cuyd) 1 1/2 2 3 5 1/2 1 1/4 1 3/4 2 1/2

O tempo de carga varia com o sistema de trao; o ECF movimenta a mquina em V, de modo diferente para cada sistema, entre as posies de carregamento e descarga. ECF / EST ECF / PNEU

Considerar, no clculo da produtividade do ECF, uma eficincia de 70% (Eop = 0,7). As tabelas a seguir do os valores dos tempos de ciclo e das produtividades, de acordo com a potncia da mquina. ECF esteira Tc ( min ) e Ph ( m3 / h )

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Potncia (HP) Capac. carga (m3) t fixo (car,mud.mar.,ret,desc) (min) t man (2 x 4,6m, V2a m) (min) t man (2 x 4,6m, V2a r) (min) Tc (min) Nciclos / h fc = 0,7 Ph (m3/h) fc = 0,8 fc = 0,9 ECF pneus Tc ( min )

150 1,91 0,25 0,11 0,08 0,61 95 127 90 36 e Ph ( m3 / h )

100 1,34 0,15 0,11 0,08 0,44 95 90 102 41

60 0,86 0,35 0,16 0,10 0,44 69 36 115 46

Potncia (HP) 205 130 105 Capac. carga (m3) 2,10 1,53 0,96 t fixo (car,mud.mar.,desc,ac/des) (min) 0,2 0,15 0,35 t man (ida 4,6m curva, V1a r) (min) 0,045 0,045 0,045 t man (ida 3,0m, V1a m) (min) 0,030 0,030 0,030 t man (ret 3,0m, V1a r) (min) 0,026 0,025 0,023 t man (ret 4,6m curva, V1a m) (min) 0,039 0,037 0,034 Tc (min) 0,340 0,337 0,332 Nciclos / h fc = 0,7 182 134 85 Ph (m3/h) fc = 0,8 207 152 172 fc = 0,9 85 97 109 O ciclo completo do movimento de terra envolve tanto as unidades que escavam e/ou carregam quanto as que transportam e descarregam o material, de modo que muito importante observar-se sua interdependncia, observando-se: - a produtividade da unidade que escava e carrega, - a produtividade e o nmero de unidades de transporte, de modo a obter-se uma vazo constante do material escavado, um sincronismo perfeito entre essas operaes. Ora, no adianta, por exemplo, ter-se uma escavadeira de grande porte e caminhes de pouca capacidade de carga, insuficientes para atende-la. Tc = O tempo de ciclo total ser: 1 . . ( tESC/CAR )EEC + 1 . . ( tida + tDESC + tMAN + tret + tMAN ) Eop EEC Eop UT Exerccios 1) Uma empresa construtora deve executar um corte de 4.500 m3, em argila seca, com uma escavadeira tipo SHOVEL (3/4 cuyd). Determinar a produtividade do equipamento e o tempo necessrio para a execuo do servio. Condies locais: = 600 e hcor = 2,00 m. Soluo Tabelas fc = 0,7 (argila) Eop (ESC) = 0,5 , k = 0,85 (terreno mdio) , q = 0,574 m3

Tabelas h t = 2,44 m e P ht = 30,1 m3/h (SHOVEL, argila, q ) 100 . h = 82,5 % 80 % ht

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Tabela

f cor = 1,12 (SHOVEL, , h / h t )

Duas formas de calcular Ph : Ph = Pht .fcor = 30,1 . 1,12 = 33,6 m3/h Tabela T = 20 s (SHOVEL, terreno mdio, q ) Ph = q . fc . k . 3.600 . Eop . fcor = 0,574 . 0,7 . 0,85 . 3.600 . 0,5 . 1,12 = 30,74 . 1,12 33,6 m3/h Tc 20 III.2.4.9 ESCAVO - ELEVADORAS So mquinas autopropelidas (quando a unidade de trao integra as mesmas) ou no (rebocadas por um ou dois tratores), dotadas de um sistema elevatrio contnuo que recebe o material, que deve ser de baixa consistncia e estar razoavelmente limpo (no conter razes), j escavado por uma ferramenta de ataque que opera enquanto o conjunto se desloca e recolhido por um rgo de recolhimento de material, e o descarrega lateralmente (formando uma leira paralela direo do deslocamento da mquina) ou em unidades de transporte, com as quais deve ter um sincronismo perfeito. Sua produtividade depende, portanto, da potncia da mquina que est escavando, do tipo do material escavado e das condies do clima, da extenso do corte e da capacidade das UT (quando for o caso). Pode atingir, em condies normais, em conjunto com UT com capacidade de pelo menos10 m3 (com um mnimo de paralisaes), a produtividade de 2.000 m3/h.

III.2.4.10 MOTONIVELADORAS (MNIV) So mquinas autopropelidas, dotadas de uma lmina de comprimento maior que a altura, e componentes que a sustentam e a posicionam de vrias maneiras, permitindo seu uso para diversas finalidades ( espalhamento de material, acabamento e nivelamento de superfcies e taludes, execuo de taludes de pequena altura e valetas de pequena profundidade). So equipadas com escarificador na frente da lmina, para o afrouxamento de solos de maior compacidade. So muito versteis, e atuam de modo geral em servios leves, tais como: - espalhamento de material nos aterros (o nmero de passadas depende da altura dos montes formados pela descarga das UT, altura essa que depende da velocidade das mesmas durante a referida operao), - acabamento da camada final da terraplenagem (correo das imperfeies da superfcie), - valetamento (em v), - raspagem (escavao, nos cortes, da ltima camada de terra, para atingir o nvel da plataforma de terraplenagem; executa-se cortes com espessura de 10 a 20 cm por passada, at um valor total menor que a cortada pelo trator; trata-se, portanto de um servio de preciso), - taludamento (acabamento de sua superfcie aps a passagem do trator de lmina, e taludamento de cortes baixos), - enchimento de valas nas quais se assentam obras de arte correntes, - construo de caminhos de servio, - conservao de estradas de terra. A velocidade de transporte no retorno (Vret ) depende da distancia percorrida: - distancias at 300 m retorno em r - distancias > 300 m retorno em marcha a vante, aps a realizao das seguintes manobras:

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A produo horria dada por: Ph = Vmd . l til . Eop n pas (m2/h), sendo

Vmd = d = d = n tot . d = ntot = n tot ., t d/V d/V 1/V n1/V1 + n2/V2 + ... + nn/Vn ntot no total de passadas / lado (semi-plataforma), considerando as todas as operaes envolvidas n1 a n no de passadas/operao ltil = llm . cos Eop = 0,6 Npas = 2 . ntot no de passadas na plataforma

Na tabela abaixo esto indicadas as velocidades de marcha normalmente usadas nas diversas operaes. Servio / operao Vmar (km/h) espalhamento, acabamento 2a- 4a Conservao 3a 5a Raspagem, valetamento 1a ou 2a taludamento 1a T= Tempo necessrio para realizar o servio: npas . d , sendo d distancia do curso / passada Vmd . Eop A seguir, tabela com as caractersticas principais de algumas motoniveladoras. Potnci a RPM HP 100 115 150 225 2100 2000 2000 1900 velocidade (km/h) vante 1a 3,7 3,9 4a 12,6 14,1 0-5,1 0-11,6 0-28 0-9,0 0-20 0-50 2a 5,5 5,9 3a 8,8 9,1 5a 18,8 20,5 r baixa alta 5,9 9,3 6,6 22,0 as mesmas p/ vante V vant e 6a 29,0 32,0 dim. lmina com larg. p. (m) (m) 3,60 0,60 3,60 0,60 3,90 0,68 4,20 0,78 escarificador no de espao dente entre s dentes 11 0,12 11 0,12 17 0,11 11 -

Exerccios1) Pretende-se construir um caminho de servio com 1.000 m de extenso, para o acesso a uma

ocorrncia de solo. A plataforma