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PROGRAMA DE INTEGRAÇÃOE CAPACITAÇÃO – DER/2008
Lucas Bach Adada
TÓPICOS DE PROJETO DE TERRAPLENAGEM
2Projeto de Terraplenagem
� Definição de Terraplenagem;
� Projeto de terraplenagem x demais projetos rodoviários ;
� Projeto de terraplenagem como um sistema;
� Seções transversais tipo;
� Considerações sobre inclinações de taludes;� Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem;� Nota de Serviço de terraplenagem;� Principais serviços de terraplenagem;� Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05);� Procedimentos importantes antes da execução dos aterros;� Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a
DER/PR ES-T 02/05;� Compensação de volumes;� Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem;
� Fatores de conversão de volumes;� Cálculo de volumes;� Diagrama de Brückner; e� Programas de computador.
Conteúdo Programático
3Projeto de Terraplenagem
Definições de terraplenagem• é a arte de modificar a configuração do terreno
• é a operação destinada a conformar o terreno existente aos gabaritos definidos em projeto;
• é o conjunto de operações de desmatamento, limpeza escavação, carga, transporte, descarga ,compactação e acabamentos, executados a fim de transpor-se doterreno natural para a plataforma projetada.
4Projeto de Terraplenagem
Projeto de terraplenagem x Demais Projetos Rodoviários
PROJETO
GeométricoTERRAPLENAGEMPavimentaçãoDrenagem e O.A.C.Obras de Arte EspecialObras ComplementaresDesapropriaçãoAmbiental
5Projeto de Terraplenagem
Projeto de terraplenagem é um sistema
Estudos deTraçado
Projeto Geométrico
EstudosTopográficos
Estudos Geológicose Geotécnicos
Outros Estudos
PROJETO DETERRAPLENAGEM
Cálculo de Volumes
Procedência e Distribuição dos Materiais
Notas de Serviço
Quantidades
Custos
SaídasEntradas
6Projeto de Terraplenagem
Projeto de terraplenagem é um produto resultante
PROJETO GEOMÉTRICO
Planta;Perfil Longitudinal;e dasSeções Transversais.
7Projeto de Terraplenagem
Seções Transversais
8Projeto de Terraplenagem
Elementos de uma Seção Transversal Tipo - CORTE
Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego
A Cota do terreno natural no eixoB Cota do greide de terraplenagem no eixoC Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo)D Bordo da plataforma de terraplenagemE Talude de corteF Talude de aterroG "Off-set" de corteH "Off-set" de aterroI Plataforma de terraplenageme(%) Declividade transversal
9Projeto de Terraplenagem
Elementos de uma Seção Transversal Tipo - ATERRO
Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego
A Cota do terreno natural no eixoB Cota do greide de terraplenagem no eixoC Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo)D Bordo da plataforma de terraplenagemE Talude de corteF Talude de aterroG "Off-set" de corteH "Off-set" de aterroI Plataforma de terraplenageme(%) Declividade transversal
10Projeto de Terraplenagem
Elementos de uma Seção Transversal Tipo - MISTA
Pista Simples com Duas Faixas de Tráfego
A Cota do terreno natural no eixoB Cota do greide de terraplenagem no eixoC Cota vermelha ( Cota do terreno - Cota do greide do eixo)D Bordo da plataforma de terraplenagemE Talude de corteF Talude de aterroG "Off-set" de corteH "Off-set" de aterroI Plataforma de terraplenageme(%) Declividade transversal
11Projeto de Terraplenagem
Considerações sobre inclinações de taludes
� A inclinação dos taludes é definida a partir de informações da natureza do material, segurança, economia,compensação de volumes e necessidade estética.
� Devem ser observadas as indicações dos Estudos Geotécnicos.
� As inclinações ( V:H) recomendadas a seguir são meramente indicativas:
-PARA ATERR0S:
1:2 solos arenosos;
1:1,5 solos argilosos;1:1 aterros com fragmento de rocha
-PARA CORTES:4:1 rocha sã;1,5:1 terrenos sem escorregamentos;1:1 terrenos com escorregamentos; e1:1,5 empréstimos, estética e erosão.
12Projeto de Terraplenagem
Considerações sobre largura da plataforma de terraplenagem
Devem ser levados em consideração os seguintes aspectos;- Largura das faixas de rolamento;- Largura dos acostamentos e faixas de segurança;- Altura do pavimento;- Espaço para a drenagem superficial e placas de sinalizaçãovertical; e
- Folgas adicionais dependendo da classe e função da via.
13Projeto de Terraplenagem
Nota de Serviço de terraplenagem
É resultante do cálculo do greide de terraplenagem e da definição da largura da plataforma de terraplenagem, bem como das declividades transversais em tangente em curva.
14Projeto de Terraplenagem
Nota de Serviço de terraplenagem
15Projeto de Terraplenagem
Principais serviços de terraplenagem
Serviços de Terraplenagem
Serviços Preliminares
Caminhos de Serviço
Cortes•Seção Plena•Meia Encosta
Empréstimos
Aterros•Cortes•Empréstimos
Bota-Foras
Serviços Especiais
16Projeto de Terraplenagem
Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05)
Camada Final de TerraplenagemCorpo do Aterro
ISC≥2%95hót±3%≤ 4P. N. n x 0,30Var.Corpo de
Aterro
ISC≥ISCp100hót±2%(1ªcam)
hót±3% (demais)
≤ 2P. N.ou P.I .3 x 0,200,60Camada
Final
P/ Compactação
Total
ObservaçãoG C (%)
Faixa de Umidade p /
CompactaçãoExpansão
(%)
Energia de Referência
Espessuras Máximas (m)Designação
17Projeto de Terraplenagem
Partes principais dos aterros e principais especificações (DER-PR ES-T 06/05)
Em regiões onde houver ocorrência predominante de materiais rochosos, admite-se a execução dos aterros com o emprego dos mesmos, desde que previsto em projeto. O material rochoso deve ser depositado em camadas cujas espessuras não ultrapassem 0,75m. Os últimos 2,00 m de aterro devem ser executados em camadas de no máximo 0,30m de espessura. A conformação das camadas é executada mecanicamente, devendo o material ser espalhado com equipamento apropriado e devidamente compactado por meio de rolos vibratórios.Deve ser obtido um conjunto livre de grandes vazios e engaiolamentos e o diâmetro máximo dos blocos de pedra é limitado pela espessura da camada.O tamanho máximo admitido para a maior dimensão da pedra é de 2/3 da espessura da camada.
18Projeto de Terraplenagem
Procedimentos importantes antes da execução dos aterros
Solução Normal: Quando i<15% constrói-se o aterro normalmente
i<15%
19Projeto de Terraplenagem
Procedimentos importantes antes da execução dos aterros
Escarificação: Quando 15%≤i<25%, deve-se aumentar a rugosidade da superfície de apoio através de escarificação
15%≤i<25%
20Projeto de Terraplenagem
Procedimentos importantes antes da execução dos aterros
Escalonamentos ou Degraus: Quando 25%≤i<40% abrir degraus na superfície de apoio, com piso preferencialmente de 3,00 m de largura
25%≤i<40%
21Projeto de Terraplenagem
Procedimentos importantes nos aterros existentes
Escalonamentos:
22Projeto de Terraplenagem
Classificação dos materiais ocorrentes nos cortes segundo a DER/PR ES-T 02/05
a) materiais de 1ª categoria: compreendem os solos em geral, de natureza residual ou sedimentar, seixos rolados ou não, e rochas em adiantado estado de decomposição, com fragmentos de diâmetro máximo inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor de umidade apresentado. Compreendem ainda as pedras soltas, rochas fraturadas em blocos maciços de volume inferior a 0,5 m³, rochas de resistência inferior a do granito (rochas brandas). A escavação destes materiais envolve o emprego de equipamentos convencionais de terraplenagem;
b) materiais de 2ª categoria: compreendem os materiais cuja extração exija o uso combinado de escarificador pesado e explosivos, incluindo-se os blocos maciços de volume inferior a 2 m³;
c) materiais de 3ª categoria: compreendem os materiais com resistência ao desmonte mecânico igual ou superior a do granito são e blocos de rocha com diâmetro superior a 1m, ou de volume igual ou superior a 2 m³, cuja extração e redução, a fim de possibilitar o carregamento, se processem somente com o emprego contínuo de explosivos.
23Projeto de Terraplenagem
Compensação de volumes
Compensação de Volumes
•Seção Plena:Escavação é transportada para destinos ≠origens: corte para aterro, corte parabota-fora, ou de empréstimo para bota-fora
•Seção Mista:• VC > VA volume excedente de corte com destino distinto do deorigem.
Longitudinal
Lateral ou Transversal:ORIGEM = DESTINO, ou seja o material escavado é lançado no mesmo segmento que se processou a escavação.
24Projeto de Terraplenagem
Compensação de volumes
25Projeto de Terraplenagem
Compensação de volumes
26Projeto de Terraplenagem
Variação volumétrica dos solos durante o desenvolvimento da terraplenagem
27Projeto de Terraplenagem
Fatores de conversão de volumes
Dc = m
Vc
Ds= m
Vs
Dcomp = m
Vcomp
Vcomp < Vc < Vsolto
Ds < Dc < Dcomp.
Vc. Dc = Vs. Ds = Vcomp . Dcomp.para uma mesma massa m =>
28Projeto de Terraplenagem
Fatores de conversão de volumes
Fatores de
Conversão de
Volumes
1) Fator de Empolamento (Fe) e Empolamento (E)
C
S
V
VFe =
•é um incremento de volume que resulta após a escavação de um
material de um corte.
2) Fator de Contração (Fc)C
COMP
V
VFc =
•permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à
confecção de um aterro.
3) Fator de Homogeneização (Fh)FcVcomp
VcFh
1==
•permite a estimativa do material, medido no corte, necessário à
confecção de um aterro.
29Projeto de Terraplenagem
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Seja um volume de corte de 500.000 m3 e dados a densidade natural, densidade solta e densidade no aterro, respectivamente 1,60, 1,20 e 1,70.
Pergunta-se:
(a) Volume para transporte; (b) Volume no aterro compactado; e (c) Empolamento
30Projeto de Terraplenagem
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Solução:Vc = 500.000 m3
Dc = 1,60Ds = 1,20Dcomp = 1,70
(a) Volume para TransporteDc . Vc = Ds . Vs = Dcomp . Vcomp1,60 . Vc = 1,20 . Vs = 1,70 . Vcomp
1,60 . Vc = 1,20 . Vs
Vs = 1,60 . Vc Vs = 1,60 . 500000
.................1,2 1,2
Vs = 666666,667 m3
31Projeto de Terraplenagem
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
(b) Volume no Aterro
1,60 . Vc = 1,70 . Vcomp
Vcomp = 1,60 . Vc / 1,7 = 1,60 . 500000/1,7
Vcomp = 47.0588,235m3
(c) Empolamento
E(%) = (Vs – Vc) X 100Vc
E(%) = (666666,667 –500000) x 100500000
E(%) = 33,33
32Projeto de Terraplenagem
Cálculo de volumes
a) Para o engenheiro projetista de estradas, uma das principais metas durante a elaboração de um projeto é encontrar uma solução que permita a construção da estrada com o menor movimento de terras possível, cumprindo, logicamente, as normas de um traçado racional.
b) O custo do movimento de terra é, na maioria dos projetos, significativo em relação ao custo total da estrada, sendo portanto um item importante a ser analisado. Nos locais onde os materiais de corte tiverem condições de serem usados nos aterros, o equilíbrio entre volumes de cortes e aterros, minimizando empréstimos e/ ou bota-foras, acarreta em menores custos de terraplenagem.
33Projeto de Terraplenagem
Cálculo de volumes
c) Para o cálculo do volume de terra a mover numa estrada, é necessário supor que existe um determinado sólido geométrico, cujo volume seráfacilmente calculado.
d) O método usual consiste em considerar o volume como proveniente de uma série de prismóides (sólidos geométricos limitados nos extremos por faces paralelas e lateralmente por superfícies planas).
34Projeto de Terraplenagem
Cálculo de volumes
e) No campo, as faces paralelas correspondem às seções transversais extremas, e as superfícies planas laterais correspondem à plataforma da estrada, aos taludes e à superfície do terreno natural, conforme indica a Figura, a seguir:
35Projeto de Terraplenagem
Cálculo de volumes
O volume do prismóide da Figura pode ser calculado mediante a fórmula:
( )21 46
AAAL
V m +•+•=onde:A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas;Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2;L = distância entre as seções A1 e A2.
36Projeto de Terraplenagem
Cálculo de volumes
Uma fórmula aproximada comumente utilizada e aproximada com erro cometido geralmente menor que 2% para o cálculo dos volumes dos prismóides é a chamada fórmula das áreas médias. A fórmula é a seguinte:
( )212
AAL
Vm +•=
onde:A1 e A2 = áreas das seções transversais extremas;Am = área da seção transversal no ponto médio entre A1 e A2;L = distância entre as seções A1 e A2.
37Projeto de Terraplenagem
Planilha de Cálculo de volumes
38Projeto de Terraplenagem
Planilha de Cálculo de volumes
39Projeto de Terraplenagem
Diagrama de Brückner
Tem como função Calcular as ordenadas de BRÜCKNER
•Volumes de Corte de Aterro Acumulados Sucessivamente, Seção a Seção.
•Cortes + (Positivo )
•Aterros - (Negativos)
•Volumes Efetivos consideram a influência da camada vegetal.
•O “FH” é aplicado sobre os volumes de aterro, ou seja:Multiplicam-se os volumes do aterro pelo FH.
Va
VcFh=
40Projeto de Terraplenagem
Diagrama de Brückner
•O volume existente entre duas seções consecutivas (interperfis) éconsiderado aplicado na estaca correspondente à segunda seção.
•As ordenadas são calculadas através do emprego de planilha e plotadas normalmente sobre o perfil longitudinal do projeto, sendo que:
•Nas abscissas marcam-se as estacas
•Nas ordenadas marcam-se as Ordenadas de BRÜCKNER.
•Pontos obtidos e unidos por uma linha curva sintetizam o diagrama de BRÜCKNER.
41Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
1ª PROPRIEDADE:
2ª PROPRIEDADE: MÁXIMOS E MÍNIMOS
42Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
3ª PROPRIEDADE:
43Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
4ª PROPRIEDADE: ( Vc ) I = (VA) I ( Vc ) II = (VA) II
( Vc ) III = (VA) III ( VA ) IGeométrico = (Vc) I = (VA) I
Fh Fh
44Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
S = MT5ª PROPRIEDADE:
45Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
7ª PROPRIEDADE:
A distância média de transporte de cada distribuição pode ser considerada como a base de um retângulo de área equivalente à do segmento compensado e de altura igual à máxima ordenada deste segmento conforme figura, a seguir:
6ª PROPRIEDADE:
mdVM •=Onde:M = momento de transporte, em m³ .km;V = volume natural do solo, em m³ ;dm = distância média de transporte, em km.
46Projeto de Terraplenagem
Propriedades do Diagrama de Brückner
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Programas de computador
� Auxiliam no projeto, cálculo e desenho:� do eixo horizontal da estrada;� dos perfís longitudinal e transversal;� das curvas horizontais e verticais;� volume de terra movimentado;
� Exemplo:� Rodprow;� Topograph;� Geopac Roads;� AutoCad Civil & Civil 3D;� Datageosis.
Projeto de Terraplenagem
48
Obrigado!
Projeto de Terraplenagem
PROGRAMA DE INTEGRAÇÃOE CAPACITAÇÃO – DER/2008