Terraplanagem maquinaria

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Introdução

Todas as obras de Engenharia Civil de grande ou pequeno porte, Engenharia de Minas

exigem a realização de trabalhos prévios de movimentação de terras. Assim, a construção de

uma estrada de rodagem, de uma ferrovia ou de um aeroporto, a edificação de uma fábrica ou

de uma usina hidroelétrica, ou mesmo de um conjunto residencial, exigem a execução de

serviços de terraplenagem prévios, regularizando o terreno natural, em obediência ao projeto

que se deseja implantar. E neste conteste que neste trabalho abordar-se-á assuntos

relacionados com os equipamentos necessários para a terraplanagem.

Equipamentos de Terraplanagem

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1. Terraplanagem

Terraplanagem são movimentos de terra necessários para se proceder a uma construção

modificando assim a topografia do terreno de forma a torná-la mais apropriada á atividade

humana que se lhe deseja atribuir.

Equipamentos de terraplanagem referem-se as máquinas concebidas para cavar, desenterrar,

nivelar materiais de solo. É tipicamente composta do sistema de energia, sistema de

transmissão, mecanismos de deslocação, e mecanismo de operação. Este equipamento de

construção é amplamente usado em construção de edifício, estrada, projetos de conservação

de água, aeroportos, e portos, bem como em indústria de mineração.

2. Unidades de equipamentos de terraplanagem

Os equipamentos de terraplenagem são divididos por seis unidades, que são: Tração (Trator);

Escavo-Empurradoras (Trator Com Lâmina, Pusher, Ripper); Escavo-Transportadoras

(Scraper Rebocado e Automotriz); Escavo-Carregadeiras (Carregadeiras, Escavadeiras

Aplainadoras Motoniveladoras); Transporte (Caminhão Basculante, Fora De Estrada,

Vagonetes, Dumpers); Compactadores (Pé-De-Carneiro, Vibratórios, Pneumáticas).

2.1. Unidades de Tração (Tratores)

Fig. 1: Tractor (matriz)


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Trator é a máquina básica de terraplenagem, pois todos os equipamentos à disposição para

executá-la são tratores devidamente modificados ou adaptados para realizar as operações

básicas de terraplenagem. É a unidade autônoma que executa a tração ou empurra outras

máquinas e pode receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas. Essa unidade

básica pode ser montada sobre:

a) Esteiras: são normalmente usados em serviços pesados, pois exigem maior esforço,

podendo atuar com estabilidade praticamente em qualquer terreno que o suporte, em

grandes rampas. No entanto, operam a baixas velocidades, o que limita sua distância

econômica de transporte, não possuindo também boa manobrabilidade e relativa

estabilidade.

Fig. 2: Tractor de esteira

b) Pneumáticos: Os equipamentos de rodas, ao contrário, possuem alta maneabilidade,

direção articulada, visibilidade, manobrabilidade, rápido impulso, agilidade, boa

mobilidade, em contraste com os tratores de esteiras. Além disso, sua operação

provoca menos fadiga no operador, e pode trabalhar em superfícies pavimentadas sem

danificá-las. Os tratores de um eixo possuem boa manobrabilidade, boa aderência,

baixa resistência ao rolamento e baixa manutenção dos pneus. Os tratores de dois

eixos possuem melhor estabilidade que os de um eixo, boa dirigibilidade, são mais

difíceis de virar nas encostas (maior segurança), atingem maiores velocidades e,

consequentemente, maiores distâncias econômicas de transporte, podendo operar


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sozinhos, sem o reboque; no entanto, as rampas são ainda mais limitadas, e sua

operação se restringe em solos de bom suporte e compactos.

Fig. 3: Tractor pneumático

2.2. Unidades Escavo-Empurradoras

O trator de esteira ou de pneus, que é a máquina básica da terraplenagem, pode receber a

adaptação de um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar a

terra, chamando-se por isso, unidade escavo-empurradora.

Esse implemento é denominado lâmina, cujos movimentos denominam o equipamento como:

Bulldozer - trator com a lâmina reta e fixa.

Fig. 4: Bulldozer em serviço


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Angledozer - trator operando com a lâmina formando um certo ângulo horizontal em relação

à posição original (a lâmina pode girar no eixo vertical) – escava e leva o material para a

lateral.

Fig. 5: Angledozer em serviço

Tiltdozer - trator com a lâmina formando um ângulo vertical em relação à posição original (a

lâmina pode girar no eixo longitudinal) – escava, promovendo simultaneamente uma

inclinação transversal (superelevação).


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Fig. 6: Tiltdozer em serviço

2.3. Unidades Escavo-Transportadoras

São máquinas que podem executar as quatro operações básicas da terraplenagem. No entanto

só é aconselhável a sua utilização quando o material é de consistência média assim como a

distância de transporte não deve ser muito elevada. São representadas por dois tipos básicos:

a) Scraper Rebocado;

b) Scraper automotriz ou motoscraper.

2.3.1. Scraper Rebocado

O scraper rebocado consiste numa caçamba montada sobre um eixo com dois pneumáticos,

rebocada por um trator.

Fig. 7: Scraper rebocado

2.3.2. Scraper Automotriz / Moto-scraper

O scraper automotriz ou moto-scraper consiste em um scraper de único eixo que se apoia

sobre um rebocador de um ou dois eixos, através do pescoço.

A razão dessa montagem reside no ganho de aderência que as rodas motrizes do trator

passam a ter, em consequência do aumento do peso que incide sobre elas (Peso Aderente).

O moto-scraper é um dos equipamentos responsáveis pela viabilização da utilização maciça

da terraplenagem mecanizada. O que possibilitou a diminuição do preço do m3 transportado


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foi o invento do pescoço, que, quando o moto-scraper está em movimento, transmite

aproximadamente 60% do peso da carga para a roda motriz, consequentemente aumentando a

aderência, possibilitando a utilização de grande potência usável.

Fig. 8: Motoscraper

2.3.2.1. Elementos principais de um scraper

Fig. 9: Elementos de um scraper

Os comandos de acionamento são executados por pistões hidráulicos de duplo sentido e

acionados por bomba hidráulica de alta pressão.


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A escavação é feita pelo movimento sincronizado da Lâmina de Corte que entra em contato

com o terreno pelo abaixamento da caçamba, ao mesmo tempo que o Avental é elevado com

a movimentação gradual do Ejetor.

A carga se faz pelo arrastamento do scraper, com o qual a lâmina penetra no solo,

empurrando-o para o interior da caçamba.

2.3.2.2. Pusher e Pusher-Pull

Quando a aderência estiver baixa (patinagem das rodas) ou a potência disponível for

insuficiente, usa-se trator de esteira ou de rodas para auxiliar no carregamento, denominando-

se esta operação de Pusher.

Na operação Pusher-Pull são utilizados moto-scrapers com dois motores e tração nas quatro

rodas. Como a força de tração nas quatro rodas ainda não é suficiente, criou-se um

dispositivo em forma de gancho que acopla um motoscraper ao outro. Dessa forma o esforço

das 8 rodas dos dois motoscrapers acoplados é utilizado para carregar um dos scrapers e em

seguida o outro. Os motoscrapers se acoplam e se ajudam mutuamente na operação de

carregamento.

Enquanto a máquina da frente carrega, é auxiliada pela outra que fornece o esforço trator

adicional necessário. Posteriormente a máquina da frente traciona o outro motoscraper, para o

seu carregamento.


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Fig. 10: Motosraper sendo empurrado por um trator de esteira (pusher-pull)

2.4. Unidades Escavo-Carregadeiras

São as unidades que “escavam” e carregam o material sobre um outro equipamento, que o

transporta até o local da descarga, de modo que o ciclo completo da terraplenagem,

compreendendo as quatro operações básicas, é executado por duas máquinas distintas (as

escavo-carregadeiras e as unidades de transporte).

As unidades escavo-carregadeiras são representadas pelas: Carregadeiras e Escavadeiras.

Embora bastante diferentes, ambas executam as mesmas operações de escavação e carga.

2.4.1. Carregadeiras

São constituídas pelos tratores de rodas ou esteiras equipados com caçamba frontal a qual é

acionada através de um sistema de braços articulados. A caçamba permite a elevação do

material nela depositado para um posterior despejo em unidades de transporte. Apresentam

essas unidades, a característica de preencher a sua caçamba, com o deslocamento do trator.

2.4.1.1. Pá carregadeira de esteiras

A pá carregadeira de esteiras apresenta maior capacidade de escavação em relação à de rodas,

pela maior força de tração que possui. Em compensação apresenta reduzidas velocidades de

trabalho. O sistema de tração de suas esteiras é semelhante ao dos tratores comuns com

apenas uma grande diferença, quanto às sapatas. Na pá carregadeira, a sapata tem um maior

número de garras, geralmente, três e de menor altura que as dos tratores de esteiras.


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Fig. 11: Pá carregadeira de esteiras em serviço

2.4.1.2. Pá carregadeira de pneus

Ao contrário da pá carregadeira de esteira tem como características: alta velocidade de

deslocamento, grande mobilidade, deslocamento a grande distância (elimina transporte em

carreta), menor tração - principalmente na escavação, risco de patinagem, baixa flutuação,

tração nas quatro rodas, peso próprio elevado - peso aderente sobre a roda motriz e motor

sobre o eixo traseiro.

Fig. 11: Pá carregadeira de pneus em serviço

2.4.2. Escavadeiras

São chamadas de pás mecânicas. As escavadeiras possuem a característica de executar a

escavação com a máquina estacionada, isto é, sem se deslocarem na fase do carregamento de

sua concha ou caçamba. Escavam em terrenos brandos e em alguns casos duros, descarregam

ao lado o material e podem proceder a descarga em unidades de transporte, se forem do tipo

“pás mecânicas”. Quando efetuam o carregamento de rochas, essas são desagregadas com

explosivos. Neste caso a escavadeira, somente, movimenta o material. Consistem em um

equipamento que trabalha parado. Pode ser montado sobre esteiras, pneumáticos ou trilhos.


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2.4.2.1. Escavadeira de esteiras:

Tem emprego em terrenos de baixa consistência. As esteiras possibilitam o deslocamento em

rampas de até 30 %. As escavadeiras de esteiras devem, na escavação, operar com a sua base

em terreno plano devido a razões de segurança.

Fig. 12: Escavadeira de esteiras em serviço

2.4.2.2. Escavadeira de pneus:

Utilizada em escavadeiras de porte relativamente pequeno. O equipamento não tem condições

de operar em todo o tipo de terreno. Para dar maior segurança n a fase de escavação e giro,

tem a escavadeira, apoios de pés metálicos (sapatas) retráteis.


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Fig. 13: Escavadeira de pneus em serviço

2.4.3. Características das Escavadeiras

• Normalmente sobre esteiras

• Giro de 360º

• Esteiras Lisas, sem garras e de maior largura

• Boa flutuação

• Baixo Balanceamento

• Deslocamento - 1,5 km/h (pequenas distâncias)

• Deslocamento em distância - carretas especiais

2.5. Unidades Aplanadoras

As unidades aplanadoras destinam-se especialmente ao acabamento final da terraplenagem,

isto é, executam as operações para conformar o terreno aos greides finais do projeto.

As principais características destes equipamentos são a grande mobilidade da lâmina de corte

e a sua precisão de movimentos, permitindo o seu posicionamento nas situações mais

diversas.

A lâmina pode ser angulada em relação a um eixo vertical e também inclinada lateralmente,

buscando alcançar a posição vertical.

Para compensar as forças excêntricas surgidas por estes movimentos, as rodas dianteiras

podem ser inclinadas, de maneira a contrabalançar aqueles esforços. Entre a lâmina e o eixo

dianteiro, pode ser encontrado um escarificador, usado para romper um solo compacto.


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Fig. 14: Motoniveladora

2.6. Unidades de Transporte

As unidades transportadoras são utilizadas na terraplenagem quando as distâncias de

transporte são de tal grandeza que o emprego de “Motoscrapers” ou “Scrapers” rebocados se

torna antieconômico. Assim, para as grandes distâncias deve-se optar pelo uso de

equipamentos mais rápidos, de baixo custo, que tenham maior produção, ainda que com o

emprego de um número elevado de unidades.

São unidades de transportes: Caminhões Basculantes Comuns; Vagões; Caminhões Fora de

Estrada.

2.6.1. Camião basculante

Os caminhões basculantes se diferenciam dos caminhões comuns devido à necessidade que

têm de possuírem um chassi mais curto, mais reforçado e de possuírem uma tomada de força

acoplada ao sistema de transmissão a qual é acionada da própria cabine. A tomada de força

irá movimentar uma bomba de óleo que acionará os êmbolos hidráulicos do sistema de

levantamento da caçamba.

Outra parte imprescindível da caçamba é o protetor de cabine, necessário quando o

carregamento é feito por pás carregadeiras ou pás mecânicas que têm pela suas características

dificuldade para o direcionamento do material durante o despejo sobre o caminhão. Sendo


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assim, esse protetor, fundamental para garantir a segurança do operador do caminhão que

permanece no interior da cabine.

Fig. 15: Camião basculante em serviço

2.6.2. Vagões

São unidade de porte, com grande capacidade, geralmente rebocados por tratores de pneus

semelhantes aos utilizados nos “motoscrapers”. Executam apenas as operações de transporte

e descarga, sendo carregados por unidades escavo-carregadoras.

Os vagões diferenciam-se entre si, já que podem fazer a descarga por:

• Fundo móvel (“Bottom-dump”);

• Traseira, por basculagem da caçamba (“rear-dump”);

• Lateral (“side-dump”).

O volume da caçamba chega a 102 m3 e atinge a velocidade de 60 km/h.


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Fig. 16: Vagão carregado

2.6.3. Fora de Estrada

Têm essa denominação devido ao fato de não necessitarem de estradas para o seu

deslocamento, pois possuem rodas de grande diâmetro, largas e pneus de baixa pressão que

oferecem maior área de distribuição das cargas sobre o apoio. As dimensões desses

caminhões são superiores às permtidas para tráfego normal em vias de rodagem. Alguns

operam com cargas da ordem de 100,0 toneladas. Trabalham com velocidades que podem

atingir a 60 km/h. em vista da elevada carga que podem transportar, dispõe de freios potentes,

acionados a ar comprimido. A caçamba desses caminhões é do tipo específico para minérios,

muito reforçada, tendo em alguns modelos, o fundo em forma de “V”, construído assim para

baixar o centro de gravidade do conjunto carga-caminhão e reduzir o impacto de rochas,

durante o carregamento.


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Fig. 17: Camião fora de estrada

2.7. Unidades Compactadores

As unidades compactadoras destinam-se a efetuar a operação denominada compactação, isto

é, o processo mecânico de compressão dos solos, resultando em um índice de vazios menor.A

compactação é o processo pelo qual se obtém mecanicamente o aumento de resistência do

solo.

Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem

preencher certos requisitos, ou seja, devem ter seu comportamento técnico melhorado, para

que se transformem em verdadeiro material de construção. Esse objetivo é atingido de

maneira rápida e econômica através das operações de compactação.

2.7.1. Cilindro de pneus

Os cilindros com pneumáticos apresentam dois tipos de esforços de compactação: o estático e

o kneading. O número de pneumáticos pode variar em função do tipo de equipamento. No

entanto os mais utilizados têm vulgarmente 5 pneus por eixo. A superfície de contacto pneus

solo, pode ser ajustada em função da pressão no pneumático e da carga no equipamento. Este

tem um compartimento em forma de depósito na secção frontal, onde são vulgarmente

colocados blocos de betão ou material granular húmido para adicionar peso ao veículo.

A pressão de contacto destes cilindros no solo é obtida pelo peso transmitido aos pneumáticos

divididos pela sua superfície de contacto. A superfície de contacto é obtida pelo quociente


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entre carga no pneu e a pressão do pneu. A carga no pneu poderá ser afetada com um

coeficiente minorativo, já que o pneu ao deformar-se dissipa cerca de 10% nas faces laterais.

A superfície coberta pelo cilindro é determinada pelo somatório da superfície de contacto do

pneu, que por sua vez, pode variar. Deve ser ajustada a pressão do pneu em função do

contacto que pretendemos.

Fig. 18: Cilindro pneumático

2.7.2. Cilindro vibrador de rolo liso

Este tipo de cilindro, como o próprio nome indica está equipado com rolo liso metálico. Pode

ser mono ou tandem. No caso de ser tandem cresce o efeito de compactação face ao mono.

No entanto possui uma capacidade de manobra inferior o que diminui o rendimento do

equipamento caso estejamos numa obra em que sejam necessárias várias inversões de

marcha. Por este motivo, e pelo facto de existirem no mercado cilindros mono com maior

peso e dimensões, são estes privilegiados na compactação de aterros. Os do tipo tandem são

reservados para os pavimentos betuminosos.

A vibração de um cilindro é definida pela sua amplitude e pela sua frequência. A amplitude

determina a altura a que a vibração é transmitida ao solo, enquanto a frequência determina o

número de pancadas que são transmitidas no período de tempo entre impactos. As marcas

geralmente definem a frequência em vibrações por minuto (vpm) ou em hertz (Hz).


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Fig. 19: Cilindro de rolo liso

2.7.3. Cilindro pés de carneiro

A designação deste tipo de compactador remonta à utilização de rebanhos para pisar o solo

até este ser compactado.

São constituídos por ‘pés’ com forma cúbica ou trapezoidais com uma ligeira inclinação das

faces laterais e uma face paralela ao rolo. Este desenho permite que o rolo consiga uma

melhor penetração nas passagens iniciais, permitindo uma compactação mais ao menos

uniforme ao longo da espessura de camada.

As características mais importantes são o seu peso e a pressão transmitida por cada pé, o

efeito de compactação exercido é o designado “Kneading”. É adequado para a compactação

de solos finos e granulares com finos, e especialmente para solos que têm tendência para a

lamelação. Estes cilindros podem compactar uma espessura até à ordem dos 10 cm por cada

passagem, e têm efeito para camadas com profundidade até 30 cm.


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Fig. 20: Cilindro pés de carneiro


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Conclusão

Para escolher a máquina mais indicada para desempenhar uma determinada tarefa, torna-se

necessário, devido a multiplicidade de maquinas existente, proceder a uma avaliação

pormenorizada de alguns aspectos preponderantes. São três (3) os factores que mais

condicionam a seleção de equipamento: factores naturais, de projecto e econômicos.

No que diz respeito aos factores naturais, estes podem ser a topografia do terreno, a natureza

do solo e o regime das chuvas. Quando o terreno e muito acidentado, existem determinados

equipamentos que não tem potência ou aderência para ultrapassar essa adversidade. Se os

solos em causa possuírem uma baixa capacidade de suporte e aconselhável a utilização de

maquinas de esteira em detrimento das maquinas de pneus.

Os factores econômicos assumem, nos dias de hoje, um predomínio muito elevado em todos

os projectos. Relativamente a escolha dos equipamentos são feitos estudos para encontrar um

conjunto de maquinas que permitam alcançar um menor custo e satisfaçam as exigências da

obra.


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