CAPÍTULO II
TERRAPLENAGEM
2.1
INTRODUÇÃO
Designa-se por terraplenagem os movimentos de terra necessários para se proceder a uma
construção modificando assim a topografia do terreno de forma a torná-la mais apropriada à actividade
humana que se lhe deseja atribuir. Deste modo, a construção de um edifício, de uma estrada, de um
aeroporto, de um caminho de ferro ou de qualquer outra obra de Engenharia Civil, seja ela de grande ou
pequeno porte, exige a execução prévia de um conjunto de operações que envolvem a escavação, o aterro
e o transporte de terras, procedendo-se a um processo de remoção da terra dos locais em que se encontra
em excesso para aqueles em que há falta de forma a regularizar o terreno natural face à instância do
projecto que se pretende implantar. Para isso, muitos métodos foram já utilizados desde a antiguidade tal
como à frente se apresenta no ponto referente a “Máquinas e Equipamentos de Terraplenagem” (ponto
2.5).
A escavação torna-se necessária quando se trata de trazer até ao plano onde se fará a construção, o
nível de um terreno mais alto, enquanto que, tratando-se de um terreno cujo plano se encontra mais baixo
do que o nível em que se deseja edificar, torna-se necessário fazer um aterro. Todo o processo envolvente
a estas duas operações constitui o conteúdo dos pontos 2.3 e 2.4 respectivamente.
2.2
ORGANIZAÇÃO DAS OBRAS DE TERRAPLENAGEM
A organização dos trabalhos de movimento de terras possui quatro operações fundamentais, sendo
elas a execução da escavação, o carregamento do material escavado, o transporte e o descarregamento e
espalhamento.
Na primeira das operações o solo é desagregado e extraído, função geralmente executada por uma
máquina específica. Quando o solo é muito compacto, procede-se preliminarmente à escarificação. Este
processo é feito com uma máquina à qual se adapta um implemento apropriado; o escarificador tem por
objectivo tornar o solo menos denso, facilitando deste modo a escavação.
De seguida coloca-se o solo escavado num equipamento de transporte, caso a distância a percorrer
e o volume de terras o justifiquem. Quando isso não acontece a própria máquina que realizou a escavação
pode transportar o material.
O transporte pode executar-se de diferentes formas, mediante o volume de terras, natureza, estado
do caminho e distância a percorrer. Nesta operação a terra é movimentada do local de escavação até a um
outro lugar, cuja localização depende das condições de projecto. Se houver terra em excesso será
transportada até a um local de depósito. Caso haja carência de terra num local da obra, ou seja, se for
necessária para aterro, ela será depositada num desses locais. Poderá acontecer uma outra situação, na
qual há falta de terra e não existe outro local na obra que possa fornecer. Neste caso é necessário
encontrar um local de empréstimo. Todos estes locais são devidamente seleccionados, ponderando
diversos aspectos, sendo um deles a distância de transporte.
Por fim é feita a descarga e o espalhamento. A terra deve ser espalhada uniformemente para se
efectuar posteriormente a compactação. Este é um processo que reduz o índice de vazios, aumentando a
capacidade de suporte e diminuindo o volume.
Estas quatro etapas formam o ciclo de operação da terraplenagem.
2.3
ESCAVAÇÃO
Quando se inicia o processo de construção a primeira fase a realizar é a escavação. Esta fase é
sempre necessária, nem que seja só para a construção das fundações.
Pode dizer-se que “as escavações são movimentos de terras cuja profundidade, em relação à
superfície ou à largura é mais importante” (in Manual de Construção, G.Baud, pag.66).
Para se saber o volume de terra a escavar fazem-se cortes longitudinais e transversais no terreno
onde se pretende construir.
- II.1 -
2.3.1
Tipos de escavação
Existem vários tipos de escavações, sendo estas descritas da forma que se segue:
a) Escavação a toda a largura – retira-se o solo que está a ocupar o espaço necessário para a
realização do edifício, isto é, o movimento de terras geral da superfície a construir, cuja
profundidade está limitada pelo cave, por exemplo;
b) Escavação em sulco ou regueira – consiste numa trincheira com uma largura mínima de
40cm e profundidade variável, destinada a alojar os muros, as fundações, as canalizações, etc;
c) Escavações de poços – trata-se de um movimento de terras de pequena largura e grande
profundidade, mas estas dimensões dependem dos meios de realização da escavação.
Normalmente são executadas para estabelecer as fundações e pilares isolados;
d) Escavação em galeria – faz-se sob a terra sendo necessário o emprego de escoramentos à
medida que a escavação avança;
e) Escavação em terreno rochoso – este processo de escavação poderá ser realizado por vários
métodos como se verá mais à frente neste capítulo.
.3.1.1.1.1.1
.3.1.1.1.1.2
Figura II.1 - Nomenclatura usada em escavações
2.3.2
Equipamentos e máquinas
Para se proceder a estas escavações existe uma grande gama de equipamentos próprios que se pode
escolher, adaptando-se, em cada caso particular, o tipo mais apropriado à classe da obra e ao modo como
realizá-la. Os principais aparelhos e máquinas a utilizar são:
a) Pá mecânica – é a máquina mais antiga e, entre todos os aparelhos de escavação conhecidos, é
o que tem maior diversidade de formas de aplicação aos terrenos mais diversos. Pode ser equipada
com quatro dispositivos diferentes, cada um para um tipo de trabalho distinto; escavadora para
desmonte com colher de pressão (serve para escavar e carregar em terrenos moles, e ainda, para
recolher pedra amontoada arrancada e degradada com explosivos), com pequena draga (utilizada
para terrenos brandos, em argilas ou em rochas quando esmiuçadas com explosivos além de
outras funções. Uma das vantagens desta máquina é a de escavar e depositar terras a longa
distância), com retroescavadora (parecido à pequena draga , mas permitindo uma escavação
precisa e rápida, e utilizada em solos bastante duros. A única desvantagem é que as terras que
provêm da escavação, só podem ser depositadas a uma distância limite, isto devido ao curto
alcance do braço e pernas que constituem o equipamento) e com colher prensora (destina-se à
realização de grandes movimentos de terras, tendo as mesmas desvantagens que a pequena draga.
Só pode ser utilizado em terrenos moles e com rochas desintegradas);
b) Pá carregadora (taxcavator) – para a realização de movimentos de terras em terrenos
normais. Distinguem-se três tipos característicos: com colher dotada de movimento vertical, com
colher que descarrega para trás, e com colher dotada de movimentos combinados horizontais e
verticais. Algumas ainda possuem movimentos de rotação, mas só são utilizadas em terrenos
muito moles ou terras esponjadas previamente;
c) “Bulldozer” – emprega-se para deslocar empurrando a pedra picada, terra, troncos de
árvores, etc. Tem a vantagem de poder ser usado no amontoamento e deslocação de materiais
provenientes da escavação, para estender e igualar a terraplenagem e ainda para trabalhos de
arroteação;
- II.2 -
d) “Angludozer” – trata-se de um “bulldozer angular”. Utilizado para
o movimento e
deslocamento de terras deixando-as de lado. Numa única operação escava e executa a
terraplenagem simultaneamente;
e) Niveladora ou “Grader” – serve para deslocar lateralmente grandes quantidades de
materiais e para o arranjo de superfícies e taludes;
f) Escarificador ou “Ripper” – para complemento dos “traxcavators”, dos “graders” ou dos
tractores de lagartas. Destina-se também par o arroteamento e desintegração dos terrenos por
sucessivas capas;
g) Desmochadora ou escarpadora ou “ Scarper” – utilizado na extracção de terras a pequena
profundidade. Pode-se remover terras e carregá-las numa só operação, transportá-las e despejálas sem interromper a marcha.
De notar que não existem só estas máquinas para os movimentos de terras. O capítulo 5 tem uma
informação mais detalhada sobre máquinas.
2.3.3
Escavação em terreno rochoso
Os terrenos rochosos não podem ser extraídos sem desagregação prévia. Esta desagregação pode
ser realizada pelos seguintes métodos:
a) martelos pneumático – introduz-se no solo rochoso, e realiza-se o arranque utilizando o braço
do martelo. Este processo só é economicamente útil quando temos pequenas espessuras de rocha, e
esta tem que ser branda ou semi-dura;
Figura II.2 - Desagregação com martelo pneumático
b) gatos hidráulicos tipo Rockjak – este processo exige que se tenha um orifício de 60cm de
profundidade e 87mm de diâmetro. Neste orifício é então introduzido o Rockjak com uma estaca
de aço, onde se exercerá a pressão dos seus dez pistões hidráulicos. A pressão obtém-se com uma
bomba manual;
Bomba
60
cm
Dez pistões
hidráulicos
Cunha
87 mm
Cunha
Figura II.3 - Gato hidráulico Rockjak
c)
peso rompedor – este processo é utilizado essencialmente em pedreiras;
d) procedimento Cardox – este processo consiste essencialmente em libertar bruscamente no
fundo de uma escavação um certo volume de anidro carbónico que não tem o efeito de romper.
Este CO2 é introduzido no estado liquido num tubo de alta resistência, que está fechado por um
tampão em cada uma das extremidades. Existe também, uma ligação entre o tubo que contém CO2
e os terminais de um detonador, havendo assim uma zona de carga e uma de descarga. A zona de
carga é constituída por uma válvula que une compartimento com CO2 e os terminais que receberão
a corrente eléctrica de baixa tensão. A zona de descarga é perfurada lateralmente destinados a
- II.3 -
deixar passar os gases, mantendo também a posição do disco móvel. Esta zona está ligada a um
detonador que acenderá um cartuxo de cartão combustível introduzido no CO2. O calor libertado
pela combustão vaporiza o CO2 a uma grande pressão, rompendo o disco de rotura e por isto os
gases encontram saída pelos orifícios feitos já para o efeito previsto, que vão invadir a cavidade
escavada. Deste modo, esta pressão dos gases vai deslocar o maciço mais por empurrão do que
por percussão. Este deslocamento vai existir sem influenciar as obras vizinhas;
Cunha de
t ã
Aquecimento do CO2
Tubo de aço
Fios eléctricos para
acender o cartucho
Saída de gás
CO2 líquido
Cabeça de descarga
Folga entre o cartucho e
a perfuração (3 a 5 mm)
Disco de aço rompido
pela pressão do CO2
Figura II.4 - Cartucho cardox
e) escarificador automotor ou ripper – permitem desagregar directamente certas rochas brandas
que apresentem uma estrutura idêntica ao xisto. Quando possível, dever-se-á utilizar este processo,
pois torna-se mais barato comparado com a utilização de explosivos
f) explosivos – este é um procedimento clássico. O emprego de explosivos exige uma perfuração
prévia. São tratados mais pormenorizadamente a seguir.
2.3.4
Explosivos
Os explosivos dividem-se em deflagrantes e detonantes. Os primeiros explodem por combustão
logo para se proceder à explosão basta haver um simples incêndio. Os segundos explodem por detonação,
o que exige a intervenção de um detonador. Como explosivos deflagrantes tem-se a pólvora de mina (
negra e vermelha), e como explosivos detonantes tem-se dinamites, explosivos de cloretos, de nitrato de
amoníaco, de oxigénio liquido, e melinita.
A eleição do tipo de explosivos a usar deve ter em atenção os seguintes factores;
a) a natureza dos materiais a extrair e a estrutura do maciço rochoso – as rochas brandas podem
ser tratadas com explosivos deflagrantes, nas rochas semi-duras podem-se usar explosivos
detonantes ( com coeficiente de potência médio), paras as rochas duras utilizam-se também
detonantes, mas com elevado coeficiente de potência. Os explosivos detonantes são também
utilizados em maciços de argilas e margas;
b) o estado de fragmentação desejado – a natureza do explosivo influência o grau de
fragmentação do solo;
c) o grau de humidade da rocha – alguns tipos de explosivos são adequados para trabalhar em
solo húmido, o que é importante para a explosão de terrenos que se encontrem emersos. Há
outros que só se podem utilizar em terreno seco;
d) as condições de segurança – o armazenamento e emprego de explosivos é submetido a
regulamentações severas para que não hajam quaisquer tipos de acidentas. Por tal facto, os
utilizadores de explosivos devem conhecer bem este tipo de normas e regras.
2.3.4.1
Perfuração e explosão
Estes dois processos estão directamente ligados à economia que se pode ter nos trabalhos de
escavação em solo rochoso. A eficiência da perfuração e explosão dependem inteiramente do método a
usar. Os custos do processo de perfuração, envolve directamente a mão de obra, o equipamento de
perfuração, assim como, os custos dos explosivos, carregamento, detonadores e outros acessórios
necessários à explosão.
- II.4 -
O abalo para o exterior depois da explosão depende de como foi feita a perfuração e de que forma
foi feito o carregamento das perfurações com os explosivos. Um engenheiro na sua construção dá uma
certa importância a este aspecto, por isso, deverá ser criterioso na escolha do tipo de explosivos e técnicas
de explosão, nunca esquecendo a natureza e tipo de solo rochoso em causa. Do mesmo modo, o tipo de
equipamento para se proceder à escavação tem que ser escolhido consoante o trabalho que se tem em
mãos, respeitando os princípios do projecto.
Para concluir, pode-se acrescentar que esta questão da explosão e perfuração não pode ser posta de
lado quando se realiza um projecto em que seja necessária a escavação de solo rochoso. Com uma boa
perfuração e um perfeito carregamento de explosivos nos furos, consegue-se uma boa explosão. Isto
significa que haverá uma fragmentação uniforme do solo rochoso, facilitando a operação dos
equipamentos de remoção de solo, e de abertura de túneis ou poços.
2.3.5
Eliminação das águas e de outros elementos prejudiciais à escavação
Se a escavação for feita abaixo do nível freático torna-se sem dúvida indispensável o seu
abaixamento. No entanto, mesmo que a escavação não atinja esse nível é sempre necessário proceder à
eliminação das águas provenientes das chuvas ou de infiltrações. Este processo, que se designa de
esgotamento da escavação, consiste na instalação de um escoadouro no ponto mais baixo da escavação,
para o qual convergem graviticamente as águas por meio de fendas e de pequenos canais construídos
essencialmente para tal função. Este escoadouro deve ter aproximadamente 1m de profundidade. A água é
retirada de seguida com a ajuda de bombas ou por outro meio de esgotamento para o exterior da
escavação. Quando se trata de uma nascente, torna-se mais económico desviá-la para um poço, onde
poderá passar a ser utilizada na edificação. A abertura de poços para fundações faz-se com escavações
circulares ou quadradas, com 1,30m de diâmetro ou de largo, ou mais, para assim permitir que um homem
possa trabalhar facilmente.
Por outro lado, é de notar que os desaterros em terrenos onde existiam árvores exigem que as
raízes sejam retiradas completamente, sempre que as terras desse desaterro se destinem a um aterro
subsequente, porque o ulterior apodrecimento dessas raízes viria a ser a causas de vazios de que
resultaria, mais tarde, o abatimento.
2.3.6
Entivação
Quando existem escavações relativamente profundas, para prevenir desmoronamentos e riscos de
acidentes, diminuindo também a área de superfície ocupada, é necessário estaquear, escorar ou revestir as
terras.
Existem vários factores que influenciam o estacamento, ou escoramento, ou revestimento das
escavações; como exemplo, a possível infiltração de água no interior do solo provocando pressões
hidrostáticas no escoramento, o efeito de trepidações das máquinas em movimento, ou ainda eventuais
cargas que podem ou poderão vir a surgir na proximidade da escavação.
Há ainda outras condições para o estacamento ou revestimento das escavações que diz respeito à
inclinação que o talude dessa escavação poderá ter. Assim, quando o talude é de 1:1 em terrenos
movediços ou desmoronáveis, ou de1:2 em terrenos moles mas resistentes, ou ainda de 1:3 em terrenos
bastante compactos, deve ser estaqueado ou revestido. A entivação mais vulgar consiste em colocar um
certo número de tábuas verticais, bem apertadas contra as paredes da trincheira, por meio de estroncas ou
pequenos paus redondos ou quadrados, revestindo também, sempre que for necessário, com tábuas ou
cintas dispostas longitudinalmente.
- II.5 -
Talude
natural do
terreno
Conserva-se o talude natural do terreno
Escoramento da escavação para diminuir o espaço ocupado
Banqueta
Conservam-se os taludes naturais para a parte superior, mas se
estaqueia a parte inferior
O revestimento sobressai das
banquetas para evitar o
desmoronamento e queda de
terras para o fundo da sanca
(de 5 a 10 cm segundo os
regulamentos)
Quando as capas encontradas são de diferentes consistência fazemse os estaqueamentos com tábuas verticais
Estaqueamento
horizontal
Estaqueamento
vertical
Este método de estaqueamento apresenta evidentes riscos porque não é
possível sustentar eficazmente o terreno com os pontaletes
Figura II.5 – Soluções para contenções de terras.
2.4
2.4.1
ATERRO E COMPACTAÇÃO
O que é um solo?
Um solo é um depósito de rocha desintegrada, perto da superfície da terra, que foi sendo formado
por processos naturais.
Esta formação é acompanhada pelo crescimento de plantas, cujos resíduos químicos (resultantes da
sua decomposição), ajudarão a desintegrar o solo e material rochoso.
Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher
certos requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento, transformando-os em
verdadeiro material de construção. Esse objectivo é atingido de maneira rápida e económica através das
operações de compactação.
Compactação é o acto de artificialmente densificar o solo através do pressionamento das partículas
de um solo, resultando na expulsão de ar e água da massa do solo (diminuição do índice de vazios).
Esta operação permite:
a) Aumentar a resistência de ruptura dos solos, sob a acção de cargas externas.
b) Redução de possíveis variações volumétricas, quer pela acção de cargas, quer pela acção da
água que, eventualmente, percole pela sua massa.
c) Impermeabilizar os solos, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor
índice de vazios.
- II.6 -
Com as considerações acima transcritas, fica patente que dois factores são fundamentais na
compactação: o teor de humidade do solo e a energia empregada na aproximação dos grãos e que se
denomina de energia de compactação.
Foi o engenheiro americano Proctor que, em 1933, pela primeira vez, estabeleceu a correlação
entre os parâmetros que influem decisivamente na redução do índice de vazios, ou seja, no aumento do
peso específico. Proctor verificou que na mistura de terra com maiores quantidades de água, quando
compactada, o peso específico aparente da mistura aumentava, porque a água, de certa forma, funcionava
como lubrificante (aproximando as partículas), permitindo melhor entrosamento e redução do volume de
vazios.
Num certo ponto, atingia-se um peso específico máximo, a partir do qual, ainda que se adicionasse
mais água, o volume de vazios passava a aumentar.
A explicação desse facto reside em que as quantidades adicionais de água, após o ponto citado, ao
invés de facilitarem a aproximação dos grãos, fazem com que estes se afastem, aumentando novamente o
volume de vazios e causando o decréscimo dos pesos específicos correspondentes.
2.4.2
Empolamento
Chama-se empolamento ao aumento de volume, que é variável segundo a natureza do terreno,
motivado pela desagregação das terras removidas. Assim, um cubo de terra extraída de um desaterro, é
superior à cubagem de escavação resultante. Os materiais de forma regular e grandeza constante
produzem vazios, podendo alcançar 40 a 50% do volume escavado. Se os materiais são mais miúdos
preenchendo melhor os vazios, aquele coeficiente baixa rapidamente, sobretudo depois de algum tempo
decorrido, ou se está a chover quando se está a aterrar, ou chove pouco depois. Tomando como base o
estado higrométrico dos vários terrenos, o aumento do volume em aterros arenosos e de terra ordinária
pode atingir 10%; em terrenos de argila e nos calcário 15%; e nas rochas fragmentadas com explosivos,
cerca de 30 a 40%. Excepcionalmente pode atingir 50% para alguns fragmentos de rocha. A chuva é
sempre o factor mais poderoso para abater estes terrenos, mas quando se trata de terras argilosas,
facilmente solúveis na água, pode suceder que essa água forme poças que são sempre prejudiciais ao
aterro. Procura-se evitar este inconveniente reduzindo os vazios, desfazendo os torrões e espalhando as
terras por camadas pouco espessas. Depois do assentamento, o empolamento reduz-se a cerca de 5% para
terra mais ou menos solta, e a 20% para as rochas brandas.
2.4.3
Compactação dos aterros
Se executarmos o aterro com material muito húmido, haverá mais tarde a possibilidade de grande
perda de água por evaporação, favorecendo a contracção que se manifesta através de trincas, fissuras, etc.
Ao contrário, se o executarmos com solo muito seco, haverá grande probabilidade de absorção de água e
o consequente inchamento.
Os trabalhos de aterro requerem certas precauções porque se o terreno é mais ou menos permeável,
deve preparar-se de maneira a esgotar com facilidade as águas acumuladas, quer por meio de regos ou
valetas a pouca profundidade, quer por meio de uma drenagem apropriada. Deve também procurar-se
impedir que as águas vindas de outro terreno situado num plano superior, atravessem esses drenos, para
que não arrastem as terras consigo, o que traria como consequência um assentamento grande.
A impermeabilização do solo do aterro, dependendo do seu coeficiente de permeabilidade, diminui
indirectamente com o índice de vazios, isto é, quanto maior a redução deste, menor a permeabilidade.
O emprego de equipamentos mecânicos na compactação visa transferir certa quantidade de energia
mecânica gerada na máquina para o solo que o sustém.
Existem quatro formas de transferência de energia para o terreno:
a) Compressão – Consiste na aplicação de uma força (pressão) vertical, oriunda do elevado peso
próprio do equipamento, obtendo-se a compactação pelos esforços de compressão gerados na
massa superficial do solo.
b) Amassamento – É o processo que combina a força vertical com uma componente horizontal,
oriunda de efeitos dinâmicos do movimento do equipamento ou de eixos oscilantes. A resultante
das duas forças conjugadas provoca um adensamento mais rápido, com menor número de
passadas.
c) Vibração – consiste numa força vertical aplicada de maneira repetida, com frequências
elevadas, superiores a 500 golpes por minuto. Isto significa que à força vertical se soma uma
aceleração produzida por uma massa excêntrica que gira com determinada frequência.
- II.7 -
d) Impacto – Resulta de uma acção semelhante à da vibração, diferenciando-se, apenas, pela
baixa frequência da aplicação dos golpes (menos do que 500 golpes por minuto).
A cada processo correspondem equipamentos apropriados à compactação, utilizando-se diversas
formas de transferência de energia.
Figura II.6 - Cilindros pneumáticos
Figura II.7 – Cilindro em rede
Figura II.8 - Compactador
Figura II.9 – Compactador vibratório
Figura II.10 – Cilindros pés de carneiro
A compressão é obtida pelos rolos compressores de rodas metálicas, dotadas de grande peso
próprio, e cuja superfície de contacto é bastante pequena, gerando-se por consequência, pressões de
contacto elevadas que produzem o adensamento.
Figura II.11 – Cilindro de três rodas
Figura II.12 – Cilindro de três eixos
Superfície de contacto - Sc
Pressão de contacto
Afundamento
Figura II.13 – Início da compactação
- II.8 -
Entretanto, as pressões elevadas são obtidas apenas no fim da operação de compactação. De início,
como o solo apresenta baixa capacidade de suporte, há um afundamento pronunciado das rodas metálicas
e um aumento da superfície de contacto, reduzindo sensivelmente as pressões, Com o decorrer do
processo, o afundamento diminui, aumentando a pressão.
Superfície de contacto - Sc
P
S’c <> Sc
h’ > < h
h’
Figura II.14 - Fim da compactação
Disso resulta a aplicação de pressões elevadas no topo da camada e de pressões baixas nas
camadas mais profundas, resultando na falta de homogeneidade do processo de adensamento e na
pequena altura da camada atingida. Por essa razão é desaconselhável a compactação de solos com esse
tipo de equipamento. Ele é aplicável com sucesso no adensamento de camadas granulares (macadame
hidráulico, brita graduada, etc.),
A compactação por amassamento é obtida pelos rolos pneumáticos com rodas oscilantes ou pelos
rolos pés de carneiro (ver figuras), especialmente os autopropelidos em que a tracção se faz através do
tambor e nos quais se faz presente a conjugação dos esforços verticais e horizontais.
O adensamento por vibração é obtido com rolos vibratórios dos mais diversos tipos, trabalhando
na faixa de frequências de 900 a 2000 golpes por minuto e com determinada amplitude de oscilação. O
maior rendimento de compactação obtém-se quando a vibração do rolo entra em ressonância com a
oscilação do material constituinte do terreno e a frequência utilizada é dita frequência de ressonância.
A compactação por impacto faz-se ocasionalmente, quando não se podem utilizar outros
equipamentos, empregando-se a energia proveniente da queda do aparelho de uma certa altura (Ex: sapo
mecânico).
2.4.4
2.4.4.1
Factores que influem na compactação
Humidade do solo
Os solos em seu estado natural apresentam-se, muitas vezes, com humidade muito inferior (nas
épocas de poucas chuvas) ou muito superior (durante o período de chuvas) á óptima.
Examinando-se a curva de compactação, verifica-se que nas duas hipóteses, ainda que o
equipamento forneça suficiente energia de compactação, não se conseguirá atingir o peso específico
máximo.
Será necessário, então, efectuar-se a correcção do teor de humidade pela irrigação das camadas, na
hipótese de o solo estar muito seco, ou pelo arejamento, quando se encontra muito húmido.
A irrigação, se necessária, deverá ser feita com camião-tanque, provido de barra de distribuição,
com bomba hidráulica para garantir a mesma vazão em todo trecho irrigado e conseguir a
homogeneização do teor de humidade em toda extensão da camada.
No caso de excesso de humidade, haverá necessidade de se arear o material, isto é, fazer com que
baixe o teor de humidade, até as proximidades do teor óptimo, revolvendo-se o solo com arados ou grades
de disco, expondo-o à acção dos raios solares e do vento, para se obter evaporação rápida.
2.4.4.2
Número de passadas
O número de passadas é o factor que, afectando a produção do equipamento na razão inversa, pode
aumentá-la ou reduzi-la substancialmente, reflectindo directamente no custo do serviço e no seu tempo de
execução.
Com o interesse de determinar o menor número de passadas que conduza à densidade máxima
desejada, utilizando-se no solo o teor óptimo de humidade, recomenda-se a execução inicial da
- II.9 -
compactação em pistas experimentais para a ajustamento definitivo dos factores, até atingir-se a condição
ideal.
No caso de rolos vibratórios, usados em solos granulares, há perigo de, exagerando-se o número de
passadas, ocorrer o fenómeno de “supercompactação” que é prejudicial à compactação e ao próprio
equipamento.
2.4.4.3
Espessura da camada
Por razões económicas, é preferível que a espessura da camada seja a maior possível. Entretanto,
há outros factores em jogo que determinam a altura da camada espalhada, tais como as características do
material e do tipo de equipamento empregado.
No caso de materiais argilo-siltosos, usando-se o rolo pé-de-carneiro, recomenda-se que a
espessura solta da camada não ultrapasse 20% da altura da pata do rolo.
Para os materiais granulares recomenda-se que sejam usadas camadas de no máximo 20cm
compactados.
O que realmente importa é que a espessura adoptada, em função do equipamento usado, garanta a
homogeneidade da camada, isto é, que se obtenha a mesma densidade em toda a sua massa.
2.4.4.4
Homogeneização da camada
É importante que a camada solta, antes da compactação, se apresente tanto quanto possível
pulverizada de forma homogénea, sem presença de torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha.
Esse factor assume grande importância, quando deve ser aumentado o teor de humidade, para se atingir a
humidade óptima em todo o volume da camada, pela percolação uniforme da água.
2.4.4.5
Velocidade de rolagem
Como o rolo pé-de-carneiro penetra a certa profundidade na camada solta, a movimentação em
velocidade baixa permite a aplicação de maiores esforços de compactação.
Com o adensamento do solo, as patas vão penetrando cada vez menos e a resistência ao rolamento
diminui, permitindo o uso de marchas mais velozes e de menor força de tracção.
2.5
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM
Ao longo do tempo, a terraplenagem tem vindo a progredir notoriamente. Um dos pontos mais
elevados desta evolução sucedeu aquando do aparecimento da mecanização. Antes desta ocorrência o
movimento de terras era executado pelo homem, com o auxílio de instrumentos rudimentares tais como a
enxada, a pá ou a picareta e carroças ou vagonetas de tracção animal para o transporte. Mais tarde a
industrialização e desenvolvimento tecnológico permitiram o aparecimento de novas máquinas cuja alta
eficiência se traduzia numa grande produtividade.
Nos dias de hoje a terraplenagem é realizada com equipamentos mecanizados, permitindo
economizar muito tempo.
Para executar as tarefas referentes ao movimento de terras existe uma grande diversidade de
equipamentos, tornando-se necessário classificá-los. A classificação que será seguida é a que Rego
Chaves apresentou no seu livro "Terraplenagem mecanizada".
No quadro I serão mencionados todos os tipos de equipamentos, bem como as suas tarefas mais
frequentes e exemplos de máquinas que pertencem a cada unidade.
Para escolher a máquina mais indicada para desempenhar uma determinada tarefa, torna-se
necessário, devido à multiplicidade de máquinas existente, proceder a uma avaliação pormenorizada de
alguns aspectos preponderantes.
São três os factores que mais condicionam a selecção do equipamento: factores naturais, de
projecto e económicos.
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 é muito acidentado, existem determinados equipamentos
que não têm potência ou aderência para ultrapassar essa adversidade. Se os solos em causa possuírem
- II.10 -
uma baixa capacidade de suporte é aconselhável a utilização de máquinas de esteira em detrimento das
máquinas de pneus. Quando a precipitação é frequente nas zonas onde é feita a terraplenagem, as
máquinas de esteiras prevalecem mais uma vez.
Ao mencionar os factores de projecto pretende-se realçar a notabilidade do volume a ser movido e
da distância de transporte na escolha dos equipamentos. Quando o volume de terras a ser movido é
elevado ou somente significativo, o custo é maior. Devido a esse facto utilizam-se máquinas com maior
qualidade e em maior número. Se pelo contrário, os volumes são reduzidos utilizam-se máquinas que não
produzam tanto e sejam mais económicas. Não é viável o uso de equipamentos de grande produtividade
em trabalhos pequenos. Os custos de transporte para médias e grandes distâncias representam o custo
maior da produção. Quando a distância de movimento de terras tiver estas dimensões, deve-se optar por
máquinas de baixo custo e que transportem uma quantidade maior de material.
Os factores económicos assumem, nos dias de hoje, um predomínio muito elevado em todos os
projectos. Relativamente à escolha dos equipamentos são feitos estudos para encontrar um conjunto de
máquinas que permitam alcançar um menor custo e satisfaçam as exigências da obra.
QUADRO I
UNIDADES
DE TRACÇÃO
CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES
ESCAVO
EMPURRADORAS
Estas unidades têm como função escavar e empurrar a terra. São
constituídas por um tractor que possui uma lâmina como
implemento. As lâminas podem ser de diferentes tipos: com
accionamento hidráulico, recta ou fixa, angulável e inclinável.
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.
ESCAVO
CARREGADORAS
APLAINADORAS
DE TRANSPORTE
EXEMPLOS
Máquina elementar da terraplenagem, que pode ser adaptada
com implementos para executar diferentes tarefas. As suas
principais características são: esforço tractor, velocidade,
aderência, flutuação e balanceamento. Existem tractores de
- Tractor de esteira
esteira e tractores de pneus. Os primeiros são mais indicados
- Tractor de pneus
para esforços elevados, onde o terreno tem declive acentuado.
Quando a topografia do terreno é favorável, são mais
aconselháveis os tractores de pneus, pois a velocidade é uma das
suas melhores características.
As operações executadas por estas máquinas são apenas duas: a
escavação e o carregamento sobre outro equipamento, não
servindo para o transporte de terras.
A carregadeira de pneus possui mais velocidade e mobilidade
relativamente à carregadeira de esteiras, mas em contrapartida
esta revela-se mais apta para esforços de tracção e trabalhos sob
a chuva.
A escavadeira pode ser montada sobre esteiras, pneus e trilhos.
Este tipo de máquinas executa trabalhos diferentes mediante a
lança que lhes é aplicada.
Às unidades aplainadoras compete-lhes o acabamento final da
terraplenagem, ou seja, elas espalham a terra e regularizam o
terreno. Após esta etapa será efectuada a compactação.
Uma das suas características mais evidentes é a precisão de
movimentos.
Estes equipamentos são usados quando as distâncias a percorrer
são significativas e as unidades escavo- transportadoras se
tornam demasiado dispendiosas para executar a tarefa em causa.
As unidades de transporte apresentam um custo mais reduzido e
a sua velocidade de execução é maior.
- II.11 -
- Tractor de lâmina
ou "bulldozer"
- Scraper rebocado
(figura II.17)
- Scaper automotriz
ou motoscraper
(figura II.18)
- Carregadeira de
esteiras (figura
II.19)
- Carregadeira de
pneus (figura
II.20)
- Escavadeira
(figura II.21 e
II.22)
- Motoniveladora
(figura II.23)
- Camião
basculante (figura
II.24)
- Vagões (figura
II.25)
- Dumper (figura
II.26)
- Camião fora de
estrada (figura
II.27)
COMPACTADORAS
ESCAVO
ELEVADORAS
São utilizadas exclusivamente para o adensamento dos solos e
na redução do número de vazios, isto é, são as responsáveis pela
compactação do terreno.
- Rolo de pé de
carneiro (figura
II.28)
- Rolo vibratório
(figura II.29)
- Rolo pneumático
(figura II.30)
- Rolo combinado
- Rolo especial
Este tipo de máquinas só se utilizam quando o volume de terras
é muito grande, as condições topográficas do terreno são
desfavoráveis e o solo não apresenta um grau de compactação
muito alto. Estes equipamentos apresentam custos muito
elevados, pelo que só são usados em situações peculiares.
- Escavo-elevadora
(figura II.31)
1 - Engate
2 - Pescoço
3 - Braços laterais de suspensão
4 - Roldana e cabos de sustentação
5 - Articulação
6 - Articulação dos braços de suspensão
7 - Avental - movimentos de abertura e fechamento
Figura II.15 - Scraper rebocado
Figura II.16 - Scaper automotriz ou motocraper
Figura II.17 - Carregadeira de esteiras
- II.12 -
Figura II.19 - Escavadeira montada
sobre esteiras
Figura II.18 - Carregadeira de pneus
Figura II.20 - Escavadeira montada sobre pneus
Figura II.21 - Motoniveladora
1 - Báscula
2 - Tampa traseira da
báscula
3 - Pistão de
levantamento e
bomba hidráulica
4 - cardã de transmissão
5 - Chassis principal
6 - Protecção da cabine
Figura II.22 - Camião basculante
Figura II.23 - Vagão
Figura II.24 - Dumpers
- II.13 -
Figura II.25 - Camião fora de estrada
1 -Tambor
2 - Eixo
3 - Quadro de suporte
4 - Engate
Figura II.26 - Rolo pé de carneiro
Figura II.27 - Rolo vibratório
Figura II.28 - Rolo pneumático
1 -Lâmina de corte e boca de
ataque
2 - Esteira elevatória
3 - Conexão com tractor rebocador
4 - Motor accionamento
5 - Esteiras de suporte
6 - Vagão transportador
Figura II.29 - Escavo-elevadora
- II.14 -
2.6
SEGURANÇA
Durante o processo de movimento de terras é indispensável obedecer a um quadro de segurança
ajustado a cada obra em particular, no qual os principais problemas que surgem são:
¾ Segurança do equipamento utilizado na construção;
¾ Segurança das pessoas envolvidas na obra;
¾ Segurança da própria obra;
Em relação à segurança do equipamento de construção e do pessoal, devem ser respeitadas um
conjunto de regras e imposto um determinado comportamento para que esta esteja presente e sobreviva ao
longo do tempo de vida da obra.
Em concreto, no que respeita à execução de obras de movimentos de terras é necessário tomar
medidas provisórias e com efeito imediato.
Quando nas escavações o perfil definitivo do terrapleno é executado com um ângulo
convenientemente escolhido (tendo em conta os assentamentos) não há necessidade de tomar nenhuma
medida de precaução especial. No entanto se não for esta a situação, terá que existir um enorme cuidado
para que em nenhuma fase de execução, os taludes sejam demasiado acentuados de modo a evitar
acidentes que podem ser muito graves (caso do desprendimento). Quando o aterro é feito num plano
inclinado, podem ocorrer escorregamentos. Para evitar que tal suceda, corta-se o terreno em degraus de
meio metro de altura e de largura, conforme a inclinação do terreno, e deixando as terras provenientes
deste corte no seu lugar, para que as do terreno se misturem com elas. As aterros fazem-se geralmente
para camadas de 0,20m, que se batem a maço ou se calcam com um cilindro compressor, em seguida
rega-se e lança-se nova camada da mesma espessura que se maça e se rega novamente, continuando a
fazer-se estas operações até o aterro estar completo. Sempre que este é feito em terras arenosas basta
regar profusamente as diversas camadas para que assentem devidamente. Toda a passagem dos veículos
empregados nestes trabalhos deve fazer-se sobre o terreno já aterrado para ajudar a calcá-lo.
No caso de ser notada percolação em alguns taludes, haverá necessidade de ser realizadas
operações de saneamento dos mesmos.
Para evitar acidentes é também indispensável limitar a circulação, nas proximidades das
escavações, das máquinas de movimentos de terra ou camiões pesados.
Na construção das fundações das estruturas é necessário realizar escavações provisórias que
posteriormente são aterradas. Estas escavações executam-se segundo um talude acentuado tanto quanto
possível, no intuito de minimizar o volume dos movimentos de terras, justificando-se assim o uso de
entivações dos mesmos.
Todos estes factores devem estar presentes em cada obra para que a mesma decorra com condições
de segurança para todas as partes envolvidas.
- II.15 -