CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS
Projeto de Terraplenagem
PROFESSOR: SÉRGIO PACÍFICO SONCIM
1. Características básicas
e classificação dos materiais de
terraplenagem.
2. Seção transversal típica e notas de serviço de terraplenagem.
3. Critérios para a elaboração e planejamento da distribuição das
terras – cálculo de volumes, diagramas e momento de
transporte.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
Para o estudo da terraplenagem será necessário o conhecimento de
algumas características dos solos que têm grande influência no seu
comportamento ao ser escavado e, posteriormente, ao ser novamente
adensado.
Por outro lado, dada a imensa diversidade de solos existentes nas
camadas superficiais é preciso agrupá-los em classificações próprias
da terraplenagem, para permitir a remuneração dos serviços e
escolha dos equipamentos.
Dentre as características mais importantes examinaremos a
expansão volumétrica, ou empolamento, e o adensamento ou
compactação dos solos, lembrando-se alguns princípios elementares
da Mecânica dos Solos.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.1. Descrição das rochas e solos: Convém recordar e definir os termos
técnicos relativos aos materiais da crosta terrestre para fins de engenharia das
obras de terra, conforme a Terminologia TB-3 (de 1969), da ABNT, e a TER –
268/97, do DNER. De modo geral, os materiais de superfície classificam-se em:
Rochas – materiais constituintes
essenciais
da
crosta
terrestre
provenientes da solidificação do magma
ou de lavas
vulcânicas ou da
consolidação de depósitos sedimentares,
tendo ou não sofrido transformações
metamórficas.
Esses
materiais
apresentam elevada resistência somente
modificável por contatos com o ar ou
água em casos muito especiais.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
Solos – materiais constituintes especiais da crosta terrestre provenientes
da decomposição in situ das rochas pelos diversos agentes geológicos, ou
pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das
rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e
matéria orgânica coloidal.
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terraplenagem.
Tratando-se da ocorrência de rochas de dimensões limitadas, serão
empregados os seguintes termos:
Bloco de Rocha –
pedaço isolado de
rocha com diâmetro
médio superior a 1
m.
Matacão – pedaço de
rocha
com
diâmetro
médio superior a 25 cm e
inferior a 1 m.
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terraplenagem.
Pedra – pedaço de
rocha com diâmetro
médio compreendido
entre 7,6 cm e 25 cm.
Rocha alterada – é a que
apresenta,
pelo
exame
macroscópico
ou
microscópico, indícios de
alteração de um ou de
vários de seus elementos
mineralógicos
constituintes,
tendo
geralmente diminuídas as
características originais de
resistência.
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terraplenagem.
Para fins de terminologia é, ainda, uma tradição a divisão dos solos sob
o ponto de vista exclusivamente textural, em frações diversas, cujos
limites convencionais superiores e inferiores das dimensões variam
conforme o critério e as necessidades das organizações tecnológicas e
normativas. O DNIT adota a seguinte escala granulométrica,
considerando as seguintes frações de solo:
Pedregulho: é a fração de solo que passa na peneira de 3” e é retida na
peneira de 2,00 mm (nº. 10);
Areia: é a fração do solo que passa na peneira de 2,00 mm (nº. 10) e é
retida na peneira de 0,075 mm (nº. 200);
Areia grossa: é a fração compreendida entre as peneiras de 2,00 mm
(nº. 10) e a 0,42 mm (nº. 40);
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terraplenagem.
Areia fina: é a fração compreendida entre as peneiras de 0,42 mm (nº.
40) e 0,075 mm (nº. 200);
Silte: é fração com tamanho de grãos entre a peneira de 0,075 mm (nº.
200) e 0,005 mm;
Argila: é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,005 mm (argila
coloidal é a fração com tamanho de grãos abaixo de 0,001 mm).
Observação Importante: na natureza, os solos se apresentam, quase
sempre, compostos de mais de uma das frações acima definidas. Uma
dada fração, nesses casos, pode influir de forma marcante no
comportamento geral dos solos. Há necessidade de levar em conta todas
as propriedades, além da distribuição granulométrica.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
São usados, também, na descrição de solos, alguns termos como os
seguintes:
Turfa: solo sem plasticidade, com grande percentagem de partículas
fibrosas de material ao lado de matéria orgânica coloidal, marrom-escuro
a preto, muito compressível, e combustível quando seco;
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terraplenagem.
São usados, também, na descrição de solos, alguns termos como os
seguintes:
Cascalho: solo com grande percentagem de pedregulho, podendo ter
diferentes origens – fluvial, glacial e residual; o cascalho de origem
fluvial é chamado comumente de seixo rolado;
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terraplenagem.
Solo laterítico: é um solo que ocorre comumente sob a forma de
crostas contínuas, como concreções pisolíticas isoladas ou, ainda, na
forma de solos textura fina mas pouco ou nada ativos. Suas cores variam
do amarelo ao vermelho mais ou menos escuro e mesmo ao negro.
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terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
Os materiais existentes na crosta terrestre e que são escavados,
transportados e compactados durante a execução da terraplenagem
apresentam-se, sob os mais diversos aspectos, quer quanto a sua
natureza, consistência, constituição ou processo de formação.
O principal critério que intervém na classificação dos materiais de
superfície, no que concerne à escavação, é a maior ou menor dificuldade
ou resistência que oferecem ao desmonte, seja manual ou mecanizado.
Obs.: Sob o ponto de vista da terraplenagem, a rocha classificada
numa única categoria geológica poderia apresentar diferentes graus de
compacidade e sofreria o desmonte com maior ou menor facilidade.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
A mesma observação pode ser feita com relação à mecânica dos solos,
pois um solo caracterizado como argiloso poderá, tão somente pela
variação do teor de umidade, apresentar a resistência oferecida ao
desmonte, de modo extremamente variável.
Além da umidade, outros fatores podem influir na capacidade do
equipamento executar o desmonte dos materiais de superfície. O
desempenho deles dependerá de algumas características do solo, a
saber:
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
Tamanho e forma das partículas: as partículas com arestas vivas
resistem mais ao corte e requerem maior potência para efetuá-lo que as
com formas arredondadas.
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.
Teor de umidade: os baixos teores de umidade aumentam o atrito
entre os grãos, do que resulta maior dificuldade no desmonte dos solos
mais secos. Por outro lado, os solos muito úmidos, que possuem grande
quantidade de água nos interstícios, têm densidades maiores, o que
significa maior potência da máquina para movê-los.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
Compreende-se, pois, que o critério de classificação a ser aplicado aos
solos superficiais, quanto à terraplenagem, é apenas e exclusivamente,
como já foi dito, a maior ou menor resistência oposta à escavação!
Baseados nessa ordem de idéias, os órgãos rodoviários criaram
classificações próprias para a utilização em seus contratos de
terraplenagem, procurando enquadrar a maioria dos tipos de solos
presentes em sua área de atuação. No caso do DNIT, a DNER – ES280-97
define:
Material de 1ª categoria – compreende os solos me geral, residual ou
sedimentar, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo e inferior a
0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade apresentado.
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terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
Material de 2ª categoria – compreende os de resistência ao desmonte
mecânico inferior à rocha não alterada, cuja extração se processe por
combinação de métodos que obriguem a utilização do maior
equipamento de escarificação exigido contratualmente; a extração
eventualmente poderá envolver o uso de explosivos ou processo manual
adequado, incluídos nesta classificação os blocos de rocha, de volume
inferior a 2m3 e os matacões ou pedras de diâmetro médio entre 0,15 e
1,0 m.
Material de 3ª categoria – compreende os de resistência ao desmonte
mecânico equivalente à rocha não alterada e blocos de rocha, com
diâmetro médio superior a 1,0 m, ou de volume igual ou superior a 2m3,
cuja extração e redução, a fim de possibilitar o carregamento se
processem com o emprego contínuo de explosivos.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.2. Critério para classificação dos materiais.
Obs.: atualmente, de acordo com a necessidade, a 2ª categoria pode
ser subdividida em duas subcategorias; conforme seja necessário a préescarificação e/ou o emprego de explosivos de baixa potência:
2ª categoria com material pré-escarificável;
2ª categoria com emprego descontínuo de explosivos
escarificação.
e pré-
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terraplenagem.
1.3. Empolamento dos solos.
Um fenômeno característico dos solos, importante
terraplenagem, é o empolamento ou expansão volumétrica.
na
Quando se escava o terreno natural, a terra que se encontrava num
certo estado de compactação, proveniente do seu próprio processo
de formação, experimenta uma expansão volumétrica que chega a ser
considerável em certos casos.
Após o desmonte a terra assume, portanto, o volume solto (Vs)
maior do que aquele em que se encontrava em seu estado natural
(Vn) e, consequentemente, com a massa específica solta (s)
correspondente ao material solto, obviamente menor do que a massa
específica natural (n).
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.3. Empolamento dos solos.
Assim temos: s< n, pois Vs> Vn
Chama-se fator de empolamento 1 à relação:
1= (s/ n) < 1
Mas, s=(m/Vs), pela definição de massa específica e n=(m/Vn) temos:
Vn= 1.Vs
Como a terraplenagem, em geral, é paga pelo volume medido no
corte e, portanto, com a massa específica natural, convém, sempre
referir-se o volume a seu estado natural, ou seja, no corte (Vc): Vc=
1.Vs
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.3. Empolamento dos solos.
Chama-se porcentagem de empolamento (f) à relação:
f(%)=[(1/ 1)-1]x100
Os solos naturais apresentam expansões volumétricas diferentes,
gerando diversos valores de 1 e f. De modo geral, quanto maior as
porcentagens de finos (argila e silte), maior será essa expansão. Ao
contrário, os solos arenosos, com pequenas porcentagens de finos,
sofrem pequeno empolamento.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.4. Redução volumétrica dos solos ou compactação.
Os solos soltos, se trabalhados com equipamentos especiais (rolos
compactadores), sofrem elevada diminuição de volume, ou
compactação, causada pela aproximação dos grãos, devida à redução do
volume de vazios.
Podemos definir a massa específica compactada comp pela relação:
comp= m/Vcomp
e teremos , em geral, comp> n
pois, Vcomp<Vn
Para m constante, teremos:
m=n.Vn= s.Vs= comp.Vcomp 
Vcomp=1.2.Vs
2= (n/ comp)=(Vcomp/Vn) e 1=(s/n)=(Vn/Vs)
Vcomp=.2.Vn
Vn=1.Vs
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.4. Redução volumétrica dos solos ou compactação.
Em razão da diversidade dos solos e das diferentes energias de
compactação empregadas é bastante difícil estimar-se a relação
Vcomp : Vn.
Todavia, para a terra comum (solo argilo-siltoso, com areia) pode-se
admitir uma redução volumétrica de 5% a 15%, em relação ao volume
no estado natural.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.5. Influência dos materiais na seleção dos Equipamentos: DNER-ES
280/97)
Corte em solo – utiliza-se, em geral, tratores equipados com lâminas,
escavotransportadores, ou escavadores conjugados com transportadores
diversos. A operação incluirá, complementarmente, a utilização de tratores e
motoniveladoras, para escarificação, manutenção dos caminhos de serviço e
áreas de trabalho, além de tratores empurradores (“pushers”).
Cortes em rocha – empregadas perfuratrizes pneumáticas ou elétricas para
o preparo de minas, tratores equipados com lâmina para a operação de
limpeza da praça de trabalho e carregadores conjugados com
transportadores, para a carga e transporte do material extraído.
Remoção de solos orgânicos, turfa ou similares, com emprego de
escavadeiras, do tipo “dragline”, complementados por outros equipamentos
citados anteriormente.
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.5. Influência dos materiais na seleção dos Equipamentos:
Algumas recomendações quanto ao tipo de materiais de escavação podem
ser seguidas:
1. Características básicas e classificação dos materiais de
terraplenagem.
1.5. Bibliografia Referencial.
DNIT- Diretrizes Básicas
Rodoviários-IS-209, 1999.
para
Elaboração
de
Estudos
e
Projetos
DNER - Manual de Implantação Básica, 1996.
Manual prático de escavação: terraplenagem e escavação de rocha / Hélio
de Souza Ricardo, Guilherme Catalani. – 2. ed.- São Paulo: Pini, 1990
DNIT – Manual de pavimentação. 3. ed. – Rio de janeiro, 2006.
DNER-ES 280/97 – Terraplenagem –cortes.