Máquinas e Equipamentos

NOÇÕES GERAIS

Terraplenagem

Definido como sendo o conjunto de operações de escavação, carga,

transporte e descarga, com eventual compactação e

acabamento executados a fim de passar-se de um terreno em seu

estado natural para uma nova conformação topográfica desejada.

Terraplenagem

Terraplenagem manual.

Terraplenagem mecanizada.

Terraplanagem mecanizada

Grandes investimentos: alto custo;

Exige serviços bem planejados e executados;

- Reduz a mão de obra, porém exige mão de obra especializada;

- Permite que as operações sejam de grande volume de material.

Ciclo de operação:

- Escavação;

- Carga do material escavado;

- Transporte;- Descarga e espalhamento.

Terraplanagem

Existe grande diversidade de solos.

Logo, há necessidade de uma classificação específica dos solos

para os trabalhos de terraplenagem.

Classificação dos materiais de superfície - conceitos

Rochas: materiais da crosta terrestre. Provenientes da solidificação do magma ou da consolidação de depósitos sedimentares;

Solos - conceito

Materiais constituintes da crosta terrestre provenientes da

decomposição “in situ” das rochas pelos agentes geológicos e/ou

agentes atmosféricos.

Terminologia das rochas.

Bloco de rocha: pedaço isolado de rocha com médio superior a 1 m.

Matacão: pedaço de rocha com médio superior a 25 cm e inferior a 1 m.

Pedra: pedaço de rocha com médio compreendido entre 7,6 cm e 25 cm.

Obs.: desmonte de rochas

Rocha branda – constituída por materiais compactos que exigem o emprego de explosivos de baixa potência.

Rocha dura – rocha cujo desmonte só se torna possível com emprego de explosivos de alta potência.

Rochas: observação

As rochas podem apresentar Grau de compacidade diferente em conta seu estado de alteração, provocado por

agentes naturais (intemperismo).

Esse aspecto altera suas características originais de resistência mecânica.

Terminologia dos solos

1. Pedregulho: solos com superiores a 4,8 mm e inferiores a 76 mm.

2. Areia: com máximos superiores a 0,05 mm e inferiores a 4,8 mm.

3. Silte: solo que apresenta coesão para formar quando seco torrões facilmente desagregáveis, com máximo superiores a 0,005 mm e inferiores a 0,05 mm.

Terminologia dos solos

4. Argila: solo que apresenta característica marcante de plasticidade, quando úmido apresenta fácil moldagem, quando seco

apresenta coesão com difícil desagregação por pressão dos dedos,

apresenta máximos inferiores a 0,005 mm.

Terminologia dos solos

Solos que não apresentam predominância de propriedades caracterizadas anteriormente são designados pelo nome composto.

Exemplo: argila arenosa, silto-argiloso, etc.

Terminologia dos solos

5. Solos com matéria orgânica: apresentam teor apreciável de material orgânico.

6. Turfas: grandes porcentagem de partículas fibrosas de material carbonoso ao lado de matéria orgânica do estado coloidal.

Critério para a classificação em relação à escavação.

O principal critério consiste na maior ou menor dificuldade ou resistência ao

desmonte, seja manual ou mecanizado.

Obs.: Em relação a classificação geológica, não há uma relação entre a classificação e

a dificuldade de desmonte.

Fatores que influenciam a escavação

1. Tamanho e forma das partículas.a.Quanto maior o tamanho das partículas

individuais de um solo, mais difícil será o desmonte pelas bordas das lâminas e das

caçambas.

b. Partículas com arestas vivas resistem mais ao corte e requerem maior potência para efetuá-lo do que as com formas arredondadas.

Fatores que influenciam a escavação:

2. Vazios

Quanto menor o volume de vazios, as partículas individuais terão maior área

de contato com as outras que as circundam, o que implica aumento do

atrito de partícula a partícula.

Um solo bem compactado, que tem pequeno volume de vazios oferece

maior resistência ao corte.

Fatores que influenciam a escavação:

3. Teor de umidadeOs baixos teores de umidade aumentam o atrito

entre os grãos, desta forma temos maior dificuldade no desmonte dos solos mais secos.

Solos muito úmidos que possuem grande quantidade de água nos interstícios têm

densidades maiores, o que significa maior potência da máquina a ser utilizadas.

Classificação dos solos

Com a mecanização, a classificação passou a ser definida pelo equipamento capaz de realizar as atividades de desmonte economicamente, sendo definida a classificação em categorias de materiais de escavação.

1ª Categoria – Terra em geral, piçarra ou argila, rocha em adiantado estado de decomposição, seixos rolados ou não, com diâmetro inferior a 15 cm, qualquer que seja o teor de umidade,

compatíveis com a utilização de dozer, scraper rebocado ou motorizado

Classificação dos solos1ª Categoria – facilmente escaváveis com equipamentos

normaisMesmo que apresentem-se rijos em função de

baixo teor de umidade;Ainda que estejam misturados com pedras,

seixos rolados ou matacões, desde que sejam escaváveis com o equipamento indicados;

No caso de rochas alteradas apresentem pouca compacidade.

Classificação dos solos

2ª Categoria – Rocha com resistência à penetração mecânica inferior ao granito, blocos de pedra de volume inferior a 1

m3, matacões e pedras de diâmetro médio inferior a 15 cm, cuja extração se processa com emprego de explosivos,

máquinas de terraplanagem e ferramentas manuais comuns.

Terraplanagem

2ª Categoria

– são resistentes ao desmonte e não admitem uso de equipamentos comuns, porém com um tratamento

prévio.

Tratamento prévio: com o emprego de escarificadores (rippers), acionados hidraulicamente e montados na

parte posterior dos tratores de esteiras – cuja função é rasgar as superfícies compacta – com várias passadas.

Há necessidade de uso de explosivos de baixa potência;

Classificação dos solos

3ª Categoria – rocha com resistência à penetração mecânica superior ou igual à do granito e blocos de rocha de volume igual ou superior a 1 m3, cuja extração e

redução, para tornar possível o carregamento, se processam com o

emprego contínuo de explosivo.

Terraplanagem

3ª Categoria

A rocha viva, é a melhor caracterizada, porque só a ela pertencem os materiais que apenas admitem o desmonte pelo o

emprego contínuo e exclusivo de explosivos de média e alta potência, e

apresenta dureza igual ou superior à do granito.

Observação

No caso de rochas com vária camadas de alteração poderá ocorrer a utilização concomitante dos dois processos.

- Uso da pré-escarificação e uso de explosivos de baixa potência.

Observação

Cabe aqui observar que equipamentos modernos, dispostos de grande esforço

trator, aliado à grande aderência – motoscraper de motor traseiro, aliados

por tratores empurradores (pusher), são empregados com êxito na escavação de

material da 2ª Categoria, desde que o grau de resistência ao corte não seja

elevado e não se apresente misturado com matacões ou bloco de rocha viva.

Equipamentos p/ terraplanagem

Motoscraper

Aplainadora

Equipamentos de Terraplanagem

Moto Scraper Dozer

Sondagem O resultado da prospecção de solos define informações relevantes para definir as camadas dos perfis do solos e

rochas encontradas no subsolo a serem removidos.

Processos de sondagem.Trado manual: este equipamento permite a perfuração até 3

m em solos de pouca consistência e classificáveis na 1ª Categoria.

Obs.: os materiais atingem certa compacidade e se apresentam com baixos teores de umidade, o trado

podem encontrar dificuldades.

Sondagem

Sondagem

Trado portátil acionado por motor: neste caso o trado é acionado por motor auxiliar de gasolina, o que permite a

penetração em solos mais consistentes até 15 m de profundidade.

Trado portátil acionado por motorA velocidade da perfuração pode ser relacionada com a

consistência do material, de acordo com a tabela.

Tipo de Velocidade Classificação

material média – m/h provável

Solos residuais pouco 18 – 27 1ª Categoria

consistentes

Solos residuais de 09 – 18 2ª Categoria

consistência média c/pré-escarificação

Sondagem

Trado rotativo montado sobre caminhão: utilizado para a sondagem de reconhecimento em materiais de pouca ou

média consistência, incluíndo-se rocha alterada, atingindo até 60 m de profundidade. É provido de

extremidade com broca o que permite a perfuração de materiais mais compactos, como rocha em processo de

alteração – inadequado para o corte de rocha dura.

Trado rotativo montado sobre caminhãoA velocidade da perfuração pode ser relacionada com a

consistência do material, de acordo com a tabela.

Tipo de Velocidade Classificação

material média – m/h provável

Solos residuais pouco 18 – 36 1ª Categoria

consistentes

Solos residuais de 0 – 18 2ª Categoria

consistência média c/pré-escarificação

Martelete de ar comprimido

A velocidade da perfuração pode ser relacionada com a consistência do material, de acordo com a tabela.

Tipo de Velocidade Classificaçãomaterial média – m/h provávelRocha bem alterada 4,2 – 06 2ª Categoria c/pré-escarificaçãoRocha medianamente alterada 2,4 – 4,2 2ª Categoriaconsistência média c/pré-escarificação e explosivosRocha dura 0 – 2,4 3ª Categoria

Perfuratriz rotativa

Perfuratriz rotativa montada sobre trator: caracterizada com furo de 3 ½¨ em sondagem de reconhecimento.

A velocidade da perfuração pode ser relacionada com a consistência do material, de acordo com a tabela.

Tipo de Velocidade Classificação

material média – m/h provável

Rocha bem alterada 15 – 22 2ª Categoria

c/pré-escarificação

Rocha medianamente alterada 7,5 – 22 2ª Categoria

consistência média c/pré-escarificação

e explosivos

Rocha dura 0 – 7,5 3ª Categoria

Método sísmico

Método mais preciso para a determinação dos perfis das camadas de solo e rocha

no subsolo.

Método sísmico

– este método baseia-se no fato que as ondas de choque provocadas por

explosivos atravessam as camadas de diferentes rochas com velocidade

proporcionais ao grua de compacidade que elas apresentam.

Método sísmico

Estas ondas obedecem à lei de refração de Snell e são refratadas da direção inicial de propagação. Podendo variar da direção vertical até a horizontal, dependendo das velocidades de propagação

Sondagem

Pode-se calcular as velocidades de ondas de choque através das camadas sucessivas de diferentes

densidades, bem como as espessuras correspondentes.

Importante: Sabe-se que os custos de escavação aumentam substancialmente com a compacidade dos materiais. A velocidade é proporcional a compacidade.

Solo natural

Rocha alterada

Rocha dura

Método sísmico para sondagem - equipamentos

Geofone

Método sísmico para sondagem

Conhecendo-se as velocidades é possível conhecer a natureza das camadas das

rochas existentes no subsolo e suas espessuras, podendo ser estimado o

custo da escavação e melhor planejar a seleção de equipamentos.

Sondagem

Correlação entre as velocidades de propagação e a escarificabilidade dos materiais.

Trator com ripper (escarificador) na faixa de 200/300HP, com peso de 30 a 45 t

Velocidade de Escarificação Equipamento Classificação

propagação (m/s) provável

0 – 450 não necessita equipamentos normais 1ª Categoria

450 – 900 escarificação leve trator com ripper transição

900 –1200 escarificação média trator com ripper 2ª Categoria

1200 – 1500 escarificação pesada trator com ripper 2ª Categoria

1500 – 1800 escarificação muito pesada ripper e/ou explosivo 2ª Categoria

c/ explosivo

> 1800 não escariável p/ desmonte de rocha 3ª Categoria

Conceitos - Empolamento

Empolamento dos solosConsiste em um aumento de volume devido a

incorporação de vazios.

O terreno no estado natural apresenta um determinado estado de compactação.

Após o desmonte

Tem-se uma expansão volumétrica considerável.

Volumes

Após o desmonte:

A terra assume um volume maior em relação ao estado natural.

Desta forma tem-se:

Volume solto Vs > Volume natural Vn.

Massa específica solta ( s) < Massa específica natural ( n)

Coeficiente de empolamento Este fator é definido pela relação entre as

massas específicas do material no estado solto em relação ao material natural.

11 N

S

11 N

S

11 n

s

11 n

s

Coeficiente de empolamento

Pela definição de massa específica tem-se:

ss V

m

ss V

m

nn V

m

s

n

n

s

V

V

V

mV

m

111 n

s

Coeficiente de empolamento

Como a terraplanagem é paga pelo volume medido no corte, portanto com a massa específica natural, convém sempre referir-se o volume a seu estado natural ou seja

de corte.

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1

s

n

V

V1 sn VV .1

sc VV .1

sc VV .1

FIM