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Máquinas e Equipamentos
NOÇÕES GERAIS
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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.
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Terraplenagem
Terraplenagem manual.
Terraplenagem mecanizada.
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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.
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Ciclo de operação:
- Escavação;
- Carga do material escavado;
- Transporte;- Descarga e espalhamento.
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Terraplanagem
Existe grande diversidade de solos.
Logo, há necessidade de uma classificação específica dos solos
para os trabalhos de terraplenagem.
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Classificação dos materiais de superfície - conceitos
Rochas: materiais da crosta terrestre. Provenientes da solidificação do magma ou da consolidação de depósitos sedimentares;
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Solos - conceito
Materiais constituintes da crosta terrestre provenientes da
decomposição “in situ” das rochas pelos agentes geológicos e/ou
agentes atmosféricos.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Terminologia dos solos
Solos que não apresentam predominância de propriedades caracterizadas anteriormente são designados pelo nome composto.
Exemplo: argila arenosa, silto-argiloso, etc.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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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.
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Equipamentos p/ terraplanagem
Motoscraper
Aplainadora
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Equipamentos de Terraplanagem
Moto Scraper Dozer
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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.
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Sondagem
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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Método sísmico
Método mais preciso para a determinação dos perfis das camadas de solo e rocha
no subsolo.
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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.
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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
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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
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Método sísmico para sondagem - equipamentos
Geofone
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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.
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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
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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.
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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)
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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
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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
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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
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FIM