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Disciplina: ETG033 Construo de Estradas e Vias Urbanas Profa. Jisela Aparecida Santanna Greco

Terraplenagem (Notas de Aula)

1- Introduo Terraplenagem De forma genrica, a terraplenagem ou movimento de terras pode ser entendida como o conjunto de operaes necessrias para remover a terra dos locais em que se encontra em excesso para aqueles em que h falta, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado. Assim, a construo de uma estrada de rodagem, de uma ferrovia ou de um aeroporto, a edificao de uma fbrica ou de uma usina hidreltrica, ou mesmo de um conjunto residencial, exigem a execuo de servios de terraplenagem prvios, regularizando o terreno natural, em obedincia ao projeto que se deseja implantar. Pode-se afirmar, portanto, que todas as obras de Engenharia Civil de grande ou pequeno porte, exigem a realizao de trabalhos prvios de movimentao de terras. Por esta razo a terraplenagem teve o enorme desenvolvimento verificado no ltimo sculo. 2- Histrico Na antiguidade, os movimentos de terra eram executados manualmente ou com o auxlio de animais que carregavam ou rebocavam instrumentos rudimentares. Este quadro no se modificou at meados do sculo XIX, pois o instrumento utilizado era ainda a chamada "p-de-cavalo", constituda de uma caamba dotada de lmina de corte, a qual, rebocada por trao animal, escavava e transportava o material. Com o advento da mquina a vapor, surgiram as primeiras tentativas de utiliz-la em equipamentos de terraplenagem, a partir da segunda metade do sculo XIX. No final desse sculo j existiam escavadeiras providas de ps, montadas em vages e usadas na construo ferroviria. O desenvolvimento dos motores a combusto interna ocasionou a reduo do tamanho fsico dos equipamentos, permitindo novas aplicaes. Em 1920 lanado o primeiro trator movido a gasolina, ao qual desde logo foi adaptada a lmina, iniciando-se desta maneira a concepo e a fabricao dos modernos equipamentos de terraplenagem.

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Nas dcadas de 20 e 30, um inovador, R.G. Le Tourneau, criou o primeiro "Scraper" propelido, rebocado por trator. Em 1938 introduzido o primeiro "Motoscraper", isto , o "Scraper" autopropulsionado. A partir desta data, de todos conhecido o rpido desenvolvimento dos equipamentos de terraplenagem, apresentando mquinas cada vez mais eficientes sob o aspecto mecnico, do que resultou o aumento extraordinrio de sua produtividade. 3- Terraplenagem Manual At o aparecimento dos equipamentos mecanizados e mesmo depois, a movimentao das terras era feita pelo homem, utilizando ferramentas tradicionais: p e picareta para o corte, carroas ou vagonetas com trao animal para o transporte. Como o rendimento da terraplenagem manual pequeno, esse servio dependia da mo-de-obra abundante e barata. Mas com o desenvolvimento tecnolgico e social a mo-de-obra foi se tornando cada vez mais escassa e, por conseqncia, mais cara. Para se ter uma idia do nmero de operrios necessrios para a execuo braal do movimento de terra, estima-se que para a produo de 50 m3/h de escavao, seriam necessrios pelo menos 100 homens. A mesma tarefa pode ser executada por uma nica escavadeira, operada apenas por um homem. Todavia, a terraplenagem manual no significava excessiva lentido dos trabalhos. Desde que a mo-de-obra fosse numerosa, os prazos de execuo da movimentao de terras em grandes volumes eram razoveis, se comparados com os atuais. Temos o exemplo de ferrovias construdas nos Estados Unidos, com milhes de metros cbicos escavados e movidos em prazos relativamente curtos, dispondo-se porm de mo-de-obra abundante e de baixo custo. Com suficiente organizao para resolver os srios problemas de recrutamento, administrao, alojamento e subsistncia dos trabalhadores, a terraplenagem manual apresentava rendimento capaz de causar admirao, ainda nos dias atuais. 4- Terraplenagem Mecanizada Os equipamentos mecanizados, surgidos em conseqncia do desenvolvimento tecnolgico, apesar de apresentarem elevado custo de aquisio, tornaram competitivo o preo do movimento de terras, em razo de sua alta produtividade. Conforme exemplificado anteriormente, percebe-se a notvel economia de mo-de-obra introduzida pela mecanizao, o que vinha de encontro escassez cada vez maior do trabalhador braal, decorrente sobretudo da industrializao. Resumindo, pode-se entender que a mecanizao surgiu em conseqncia de:

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a) Escassez e encarecimento da mo-de-obra, causada sobretudo pela industrializao. b) Elevada eficincia mecnica dos equipamentos, traduzindo-se em grande produtividade, o que significou preos mais baixos se comparados com os obtidos manualmente, especialmente em razo da reduo de mo-de-obra. Os equipamentos mecanizados (apesar do alto custo de aquisio) tornaram competitivo o preo do movimento de terras, em razo de sua alta produtividade Outro incentivo terraplenagem mecanizada foi a escassez cada vez maior do trabalhador braal, decorrente sobretudo da industrializao 5- Caractersticas da Terraplenagem Mecanizada A mecanizao caracteriza-se por: a) Requerer grandes investimentos em equipamentos de alto custo; b) Exigir servios racionalmente planejados e executados, o que s pode ser conseguido atravs de empresas de alto padro de eficincia; c) Reduzir substancialmente a mo-de-obra empregada, mas por outro lado provocar a especializao profissional e, conseqentemente, melhor remunerao; d) Permitir a movimentao de grandes volumes de terras em prazos curtos, graas eficincia de operao e, sobretudo, pela grande velocidade no transporte, o que leva a preos unitrios extremamente baixos, apesar do custo elevado dos equipamentos. Para se ter uma idia da influncia do aumento da produtividade no custo da terraplenagem, apesar da elevao substancial ocorrida no valor de aquisio dos equipamentos, praticamente no houve acrscimo nos preos de movimento de terra, nos Estados Unidos, no perodo de 1930 a 1960. 6- Operaes Bsicas de Terraplenagem. Ciclo de Operao. Examinando-se a execuo de quaisquer servios de terraplenagem, podem-se distinguir quatro operaes bsicas que ocorrem em seqncia, ou, s vezes, com simultaneidade. a)Escavao; b)Carga do material escavado; c)Transporte; d) Descarga e espalhamento. Essas operaes bsicas podem ser executadas pela mesma mquina ou por equipamentos diversos. Exemplificando, um trator de esteira provido de lmina, executa sozinho todas as operaes acima indicadas, sendo que as trs primeiras com simultaneidade.

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7-Estudo dos Materiais de Superfcie 7.1 - Conceitos: A superfcie terrestre constituda de vrios elementos. Mas, de uma maneira geral, para fins de terraplenagem, constituda por: ROCHAS e SOLOS. a) Rochas - materiais constituintes essenciais da crosta terrestre provenientes da solidificao do magma ou de lavas vulcnicas ou da consolidao de depsitos sedimentares, tendo ou no sofrido transformaes metamrficas. Esses materiais apresentam elevada resistncia, somente modificvel por contatos com o ar ou a gua em casos muito especiais; b) Solos - materiais constituintes especiais da crosta terrestre provenientes da decomposio in situ das rochas pelos diversos agentes geolgicos, ou pela sedimentao no consolidada dos gros elementares constituintes das rochas, com adio eventual de partculas fibrosas de material carbonoso e matria orgnica coloidal. 7.2-Terminologia Segundo as Dimenses 7.2.1 Rochas a) Bloco de Rocha - pedao isolado de rocha com dimetro mdio superior a 1 m; b) Mataco - pedao de rocha com dimetro mdio superior a 25 cm e inferior a 1m; c) Pedra - pedao de rocha com dimetro mdio compreendido entre 7,6 cm e 25 cm. OBS.: Rocha Alterada - a que apresenta, pelo exame macroscpico ou microscpico, indcios de alterao de um ou vrios de seus elementos mineralgicos constituintes, tendo geralmente diminudas as caractersticas originais de resistncia. 7.2.2 - Solos - so os materiais da crosta terrestre constitudos por partculas de dimetros inferiores a 76 mm a) Pedregulho - solos cujas propriedades dominantes esto relacionadas aos gros minerais de dimetros superiores a 2,00 mm e inferiores a 76 mm; b) Areia - solos cujas propriedades dominantes esto relacionadas aos gros minerais de dimetro mximo superior a 0,075 mm e inferior a 2,00 mm; c) Silte - solo que apresenta apenas a coeso para formar, quando seco, torres facilmente desagregveis pela presso dos dedos; suas propriedades dominantes esto relacionadas aos gros de dimetros mximos superiores a 0,005 mm e inferiores a 0,075 mm; d) Argila - solo que apresenta caractersticas marcantes de plasticidade; quando suficientemente mido molda-se facilmente em diferentes formas; quando seco apresenta coeso bastante para constituir torres dificilmente desagradveis por presso dos dedos;

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suas propriedades dominantes so ditadas pelos gros de dimetros mximos inferiores a 0,005 mm; e) Solos Misturados - Os solos em que no se verifique nitidamente a predominncia de propriedades anteriormente referidas sero designados pelo nome do tipo de solo cujas propriedades forem mais acentuadas, seguido de adjetivos correspondentes aos que o completam. Por exemplo: argila arenosa, argila silto-arenosa, solo silto-argiloso, solo micceo com areia fina; f) Solos com Matria Orgnica - caso um dos tipos acima apresente teor aprecivel de matria orgnica ser anotada sua presena. Exemplo: argila arenosa com matria orgnica; g) Turfas - solos com grandes porcentagens de partculas fibrosas de material carbonoso ao lado de matria orgnica do estado coloidal; h) Alterao de Rocha - o solo proveniente da desagregao das rochas in situ pelos diversos agentes geolgicos. Ser descrito pela respectiva textura, plasticidade e consistncia ou compacidade, sendo indicados ainda o grau de alterao e, se possvel, a rocha de origem; i) Solos Superficiais - a zona abaixo da superfcie do terreno natural, igualmente constituda de mistura de areias, argilas e matria orgnica - exposta ao dos fatores climticos e de agentes de origem vegetal e animal ser designada simplesmente como solo superficial. 7.3 - Desmonte Sob o ponto de vista da terraplenagem, os fatores que influenciam no desmonte so: a)Rochas Grau de Compacidade (Estado de alterao, provocado por diversos agentes naturais, reduzindo as suas caractersticas originais de resistncia mecnica). b)Solos Teor de umidade Tamanho e forma das partculas Vazios 7.4 - Classificao Aps a mecanizao, a classificao passou a se basear no equipamento capaz de realizar economicamente o desmonte. 1a Categoria - os solos que podem ser escavados com auxlio de equipamentos comuns: trator de lmina, motoscraper, ps-carregadeiras.

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2a Categoria - so os materiais removidos com os equipamentos j citados, mas que pela sua maior consistncia exigem um desmonte prvio feito com escarificador ou emprego descontnuo de explosivos de baixa potncia. OBS.: Atualmente o material de 2a categoria est sendo subdividido: a) 2a Categoria com material pr-escarificvel b) 2a Categoria com o emprego descontnuo de explosivos e pr-escarificao 3a Categoria - materiais de elevada resistncia mecnica que s podem ser tratados com o emprego exclusivo de explosivos de alta potncia. 7.5 - Comportamento do Solo As propriedades fsicas do material que devem ser consideradas so: Peso Empolamento Reduo a) Peso: Depende de seu peso especfico: b) Empolamento: Pode ser definido como o aumento de volume sofrido por um material ao ser removido de seu estado natural. expresso como sendo a percentagem do aumento de volume em relao ao volume original. (Aumento do ndice de vazios). Pela definio, temos: b.1) Fator de Converso: Pode ser definido como a relao entre o peso especfico no estado solto e o peso especfico no estado natural ou corte. Fator de Converso =

V3

V

V1 V2

P PP

V

V3

V

V1 V2

P PP

V

VP =

1001

(%) =VVE

Corte no o EspecficPesoSolto Estadono o EspecficPeso

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b.2) Relao entre Empolamento e Fator de Converso: - Empolamento, por definio: Relao entre E e FCE c) Reduo: a reduo de volume sofrida por um material por efeito de compactao de rolos, vibradores, etc., compactando o material em grau maior do que ele encontrado em seu estado natural. Essa reduo depende, naturalmente, do grau de compactao exigido e do material. Por Definio:

1001

(%) =VVE

FcE =

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E(%) = VV1

x 100 = V2 - V1V1

x 100 = ( V2 V1

- 1) x 100

FcE = P / V2P / V1

= V1V2

21 VFcV E =

1

21VV

FcE=

E(%) =

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FcEx 100

FcE = E+100100

R(%) = V'V1

x 100

R(%) = 1001

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VVV = (1- V3

V1 ) x 100

FcR = 1 3

= P / V3

P / V1

FcR = V1V3

R(%) = (1 - 1FcR

) x 100

FcR = 100

100- R

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A Tabela 7.1 apresenta uma lista parcial do peso especfico aproximado (Kgf/m3), porcentagem de empolamento e fator de converso dos tipos mais comuns de materiais. Tabela 7.1 - Peso especfico aparente para diversos materiais

Peso* dos materiais solto (Kgf/m3) no corte (kgf/m3)

Basalto 1960 2970 Bauxita 1420 1900 Salitre 1250 2260 Carnotite, minrio de urnio 1630 2200 Cinzas 560 860 Argila leito natural 1660 2020 seca 1480 1840 mida 1660 2080 Argila e cascalho secos 1420 1660 midos 1540 1840 Carvo, antracito natural 1190 1600 lavado 1100 cinza de carvo betuminoso 530-650 590-890 betuminoso: natural 950 1280 Rocha decomposta 75% rocha 25% terra 1960 2790 50% rocha 50% terra 1720 2280 25% rocha 75% terra 1570 1960 Terra seca, compactada 1510 1900 mida escavada 1600 2020 marga 1250 1540 Granito fragmentado 1660 2730 Cascalho bruto 1930 2170 seco 1510 1690 seco, de 6-50 mm (1/4-2) 1690 1900 mido de 6-50 mm (1/4-2) 2020 2260 Gesso fragmentado 1810 3170 triturado 1600 2790 Hematita, minrio de ferro 1810-2450 2130-2900 Calcrio fragmentado 1540 2610 triturado 1540 Magnetita, minrio de ferro 2790 3260 Pirita minrio de ferro 2580 3030 Areia seca, solta 1420 1600 mida 1690 1900 molhada 1840 2080 Areia e argila soltas 1600 2020 compactadas 2400 Argila e cascalho secos 1720 1930 midos 2020 2230 Arenito 1510 2520 Xisto 1250 1660 Escria fragmentada 1750 2940 Neve seca 130 mida 520 Pedra britada 1600 2670 Taconita 1630-1900 2360-2700 Terra orgnica 950 1370

* Varia conforme o teor de umidade, tamanho das partculas, grau de compactao, etc. Testes devem ser feitos para determinar as caractersticas exatas do material.

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8- Providncias Preliminares para Servios de Terraplenagem 8.1.-Providncias ao Iniciar uma Obra de Terraplenagem 8.1.1 - Aluguel ou compra de equipamento mecnico; 8.1.2 - Transporte de equipamento para o local de servio; 8.1.3 - Determinao dos caminhos de servio; 8.1.4 - Terraplenagem e drenagem da rea destinada ao acampamento; 8.1.5 - Obteno de luz e gua; 8.1.6 - Recrutamento do pessoal tcnico, administrativo e operrio; sempre que possvel, utilizar mo de obra da cidade mais prxima da obra. 8.2- Canteiro de Obra 8.2.1 - Instalao provisria de uma obra fixa 8.2.2 - Deve estar situado: 1) prximo a cidade 2) prximo a estradas existentes 3) prximo a fontes de gua e de energia eltrica 4) prximo ao local da obra 5) fora do local que possa ser atingido pela obra. 8.3- Almoxarifado 8.3.1 - Destinado ao armazenamento de peas de reposio - Sua dimenso funo do nmero de mquinas - 2 barraces a) peas uso freqente b) peas pesadas 8.3.2 - Pessoal Especializado e de Confiana 8.4- Escritrio - Deve ter a) contabilidade b) seo tcnica c) arquivo d) sala de fiscalizao e) sala de Eng. produo, etc. 8.5- Outras Construes

- cantina, guaritas, oficinas - salas de lazer, etc.

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9- Mquinas e Equipamentos 9.1- Classificao Geral a)Mquinas Motrizes - So aquelas que produzem a energia para a execuo do trabalho. Ex.: tratores de rodas ou de esteira, compressores, etc., quando convenientemente equipados podem realizar os servios

b) Mquinas Operatrizes - So aquelas que acionadas pelas mquinas motrizes realizam diretamente o trabalho. Ex.: scraper, escarificadores, compactadores.

10 - Potncia 10.1 - Necessria - aquela que vamos necessitar para executar um trabalho, seja puxando ou empurrando uma carga. 10.2 Disponvel - aquela que a mquina pode fornecer para executar um trabalho. 10.3 Usvel - a potncia que podemos utilizar, limitada pelas condies locais.

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11 - Classificao dos Equipamentos: Unidades de Trao (Tratores); Unidades Escavo-Empurradoras; Unidades Escavo-Transportadoras; Unidades Escavo-Carregadoras; Unidades Aplanadoras; Unidades de Transportes; Unidades Compactadoras 11.1- Unidades de Trao (Tratores) A Unidade de Trao (Trator) a mquina bsica de terraplenagem, pois todos os equipamentos disposio para execut-la so tratores devidamente modificados ou adaptados para realizar as operaes bsicas de terraplenagem. Chama-se trator a unidade autnoma que executa a trao ou empurra outras mquinas e pode receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas.

Essa unidade bsica pode ser montada sobre:

a) Esteiras: De modo geral, as esteiras exercem presses sobre o terreno portante da ordem de 0,5 a 0,8 kgf/cm2 aproximadamente, igual presso exercida por um homem em p, sobre o cho.

b) Pneumticos: Os equipamentos de rodas, ao contrrio, transmitem ao terreno presses de contato da ordem de 3 a 6 kgf/cm2.

11.1.1- Caractersticas a) Esforo Trator: a fora que o trator possui na barra de trao (no caso de esteiras) ou nas rodas motrizes (no caso de tratores de rodas) para executar as funes de rebocar ou de empurrar outros equipamentos ou implementos; b) Velocidade: a velocidade de deslocamento da mquina, que depende, sobretudo, do dispositivo de montagem, sobre esteiras ou sobre rodas; c) Aderncia: a maior ou menor capacidade do trator de deslocar-se sobre os diversos terrenos ou superfcies revestidas, sem haver a patinagem da esteira (ou dos pneus) sobre o

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solo (ou revestimento) que o suporta; d) Flutuao: a caracterstica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem haver o afundamento excessivo da esteira, ou dos pneus, na superfcie que o sustm; e) Balanceamento: a qualidade que deve possuir o trator, proveniente de uma boa distribuio de massas e de um centro de gravidade a pequena altura do cho, dando-lhe boas condies de equilbrio, sob as mais variadas condies de trabalho. 11.1.2- Quadro Comparativo Obs.: * menor que 10 km/h ** entre 10 a 70 km/h 11.1.3 - Campos de Aplicao a) Trator de Esteira - Esforos tratores elevados - Rampas de grande declividade - Terrenos de baixa capacidade de suporte OBS.: No teremos velocidade de operao, o que resulta em baixa produtividade b) Trator de Rodas - Topografia favorvel - Condies de bom suporte - Boas condies de aderncia OBS.: As mquinas de pneu so insuperveis em relao a velocidade, significando maior produo.

Trator de Esteira Trator de Rodas Esforo Trator Elevado Elevado, Limitado pela aderncia

Aderncia Boa Ruim

Flutuao Boa Regular a ruim

Balanceamento Bom Bom Velocidade Baixa * Alta **

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11.2-Unidades Escavo-Empurradoras O trator de esteira ou de pneus, que a mquina bsica da terraplenagem, pode receber a adaptao de um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar a terra, chamando-se por isso, unidade escavo-empurradora. Esse implemento denominado lmina e o equipamento passa a denominar-se trator de lmina ou buldzer.

11.2.1 - Lminas

a) Lmina fixa ou Reta b) Angledzer (lmina angulvel)

c) Tiltdzer/ Tip-dozer (lminas angulveis e inclinveis) buldzer ou lmina que pode ser girada em torno do eixo longitudinal do trator ao qual aplicada

d) Placas para empurrar

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11.2.2 - Lminas Especiais a) Universal - U - Para grandes cargas - Para grandes distncias - relao kW/metro da borda cortante (largura) baixa (essa relao uma indicao da capacidade da lmina para penetrar e pegar uma carga. Quanto maior a relao kW/m, mais agressiva a lmina) - Utilizada para solos de baixa resistncia ao corte - Evita perdas laterais - relao kW/m3 solto - baixa materiais leves - a relao kW/m3 solto indica a capacidade da lmina para carregar material b) Reta - S - Para materiais resistentes - relao kW/m elevada (lmina mais agressiva) - relao kW/m3 elevada - materiais pesados - Com placa para pusher motoscrapers c) Angulvel - A - pode ser posicionada em linha reta ou a um ngulo de 25 para ambos os lados - Escavao de meia encosta - Valetas - Reaterro d) Amortecedora - C - Tratores de grande porte - Apoio aos motoscrapers - Largura reduzida aumenta sua capacidade de manobra 11.2.3 - Outros Implementos Escarificador ou Ripper - Utilizado em material de 2a categoria- Munidos de pistes hidrulicos, de duplo sentido com bomba de alta presso.

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11.3 - Unidades Escavo-Transportadoras As unidades Escavo-Transportadoras so as que escavam, carregam e transportam materiais de consistncias mdia a distncias mdias. So representadas por dois tipos bsicos: a) Scraper Rebocado; b) Scraper automotriz ou motoscraper. 11.3.1 - Scraper Rebocado O scraper rebocado consiste numa caamba montada sobre um eixo com dois pneumticos, rebocada por um trator. 11.3.2-Scraper Automotriz / Moto-scraper O scraper automotriz ou moto-scraper consiste em um scraper de nico eixo que se apoia sobre um rebocador de um ou dois eixos, atravs do pescoo. A razo dessa montagem reside no ganho de aderncia que as rodas motrizes do trator passam a ter, em conseqncia do aumento do peso que incide sobre elas (Peso Aderente). O moto-scraper um dos equipamentos responsveis pela viabilizao da utilizao macia da terraplenagem mecanizada. O que possibilitou a diminuio do preo do m3 transportado foi o invento do pescoo, que, quando o moto-scraper est em movimento, transmite aproximadamente 60% do peso da carga para a roda motriz, conseqentemente aumentando a aderncia, possibilitando a utilizao de grande potncia usvel. 11.3.3 - Elementos Principais

7 - Avental 8 - Ejetor 9 - Lmina de Corte 10 - Pisto Hidrulico

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Os comandos de acionamento so executados por pistes hidrulicos de duplo sentido e acionados por bomba hidrulica de alta presso. A escavao feita pelo movimento sincronizado da Lmina de Corte que entra em contato com o terreno pelo abaixamento da caamba, ao mesmo tempo que o Avental elevado com a movimentao gradual do Ejetor. A carga se faz pelo arrastamento do scraper, com o qual a lmina penetra no solo, empurrando-o para o interior da caamba. Existem tambm equipamentos de pequeno porte, apelidados "caixotes", com os mesmos princpios de trabalho, cuja descarga executada por um grande giro da caamba, no existindo o ejetor. Um exemplo so scrapers com capacidade da caamba da ordem de 3 a 4 m3. Em geral so agrupados (dois) e rebocados por um trator agrcola, onde ficam os controles.

Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caamba abaixada)

Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caamba elevada, aventalelevado)

avental

ejetor

ejetor

avental

Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caamba abaixada)

Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caamba elevada, aventalelevado)

avental

ejetor

Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caamba abaixada)

Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caamba elevada, aventalelevado)

avental

ejetor

ejetor

avental

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OBSERVAES: 1) - A arrumao do solo depende da experincia do operador para executar o movimento sincronizado da lmina, avental e ejetor. 2) - O Esforo de Trao consumido: a) Resistncia oposta ao movimento cortar o solo empurr-lo para dentro da caamba arrumar o solo dentro da caamba b) Atritos gerados pelo solo em contatos laterais, de fundo e interno com a caamba. Esses esforos so de 10 a 20 vezes maiores que a resistncia ao rolamento. 3) -Aumento de densidade de 15% a 25% em relao ao carregamento com uma carregadeira. 4) - Melhora da aderncia (pescoo): menor balanceamento e menor flutuao 11.3.4 - Pusher e Pusher-Pull Quando a aderncia estiver baixa (patinagem das rodas) ou a potncia disponvel for insuficiente, usa-se trator de esteira ou de rodas para auxiliar no carregamento, denominando-se esta operao de Pusher.

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Na operao Pusher-Pull so utilizados motoscrapers com dois motores e trao nas quatro rodas. Como a fora de trao nas quatro rodas ainda no suficiente, criou-se um dispositivo em forma de gancho que acopla um motoscraper ao outro. Dessa forma o esforo das 8 rodas dos dois motoscrapers acoplados utilizado para carregar um dos scrapers e em seguida o outro. Os motoscrapers se acoplam e se ajudam mutuamente na operao de carregamento. Enquanto a mquina da frente carrega, auxiliada pela outra que fornece o esforo trator adicional necessrio. Posteriormente a mquina da frente traciona o outro motoscraper, para o seu carregamento. 11.3.5 - Mquinas Especiais a) Motoscrapers com 2 (dois) motores - o que possui o eixo traseiro tambm provido de fora motriz - Twin ou seja motores geminados que funcionam em conjunto. Vantagens: maior potncia maior ADERNCIA trabalho em rampas mais acentuadas maior volume transportado 11.3.6- Equipamentos

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11.4-Unidades Escavo-Carregadeiras So as unidades que escavam e carregam o material sobre um outro equipamento, que o transporta at o local da descarga, de modo que o ciclo completo da terraplenagem, compreendendo as quatro operaes bsicas, executado por duas mquinas distintas (as escavo-carregadeiras e as unidades de transporte). As unidades escavo-carregadeiras so representadas pelas: a) Carregadeiras b) Escavadeiras Embora bastante diferentes, ambas executam as mesmas operaes de escavao e carga. 11.4.1 Carregadeiras So chamadas de ps-carregadeiras e podem ser montadas sobre esteiras ou rodas com pneumticos. Normalmente a caamba instalada na parte dianteira. No carregamento, as carregadeiras que se deslocam, movimentando-se entre o talude e o veculo de transporte. Caractersticas da carregadeira de pneus Alta velocidade de deslocamento Grande mobilidade Deslocamento a grande distncia (elimina transporte em carreta) Menor trao - principalmente na escavao, risco de patinagem Baixa flutuao Trao nas quatro rodas Peso prprio elevado - peso aderente sobre a roda motriz Motor sobre o eixo traseiro

Equipamentos

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11.4.2 - Escavadeiras So chamadas de ps mecnicas. Consistem em um equipamento que trabalha parado. Pode ser montado sobre esteiras, pneumticos ou trilhos. - Caractersticas das Escavadeiras Normalmente sobre esteiras Giro de 360 Esteiras Lisas, sem garras e de maior largura Boa flutuao Baixo Balanceamento Deslocamento - 1,5 km/h (pequenas distncias) Deslocamento em distncia - carretas especiais - Dependendo do tipo de trabalho, monta-se no trator, o tipo de lana necessrio. Principais tipos de lanas: a) P Frontal ou SHOVEL: ngulo de inclinao da lana de 35 a 65. A caamba provida de dentes, para facilitar o corte.

b) Caamba de arrasto ou DRAG-LINE A lana Drag-Line ou draga de arrasto permite variao do ngulo entre 25 e 40. Destina-se a escavar abaixo do terreno em que a mquina se apia. utilizada para escavar materiais pouco compactados ou moles, mesmo que possuam altos teores de umidade. o equipamento convencional que possui o maior raio de alcance.

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c) Caamba de mandbulas ou CLAM-SHELL A lana constituda de duas partes mveis, comandadas por cabos que podem abrir ou fechar a caamba com mandbulas, possuindo superfcies de corte ou dentes. apropriado para a abertura de valas de pequenas dimenses, sobretudo quando h obstculos como escoramentos, tubulaes subterrneas, etc.

d) Retroescavadeira

Semelhante escavadeira de p frontal, diferindo apenas em relao caamba. A escavao se faz no sentido de cima para baixo. O movimento da mquina em marcha a r. Escava solos mais compactados.

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11.5 - Unidades Aplanadoras As unidade aplanadoras destinam-se especialmente ao acabamento final da terraplenagem, isto , executam as operaes para conformar o terreno aos greides finais do projeto. As principais caractersticas destes equipamentos so a grande mobilidade da lmina de corte e a sua preciso de movimentos, permitindo o seu posicionamento nas situaes mais diversas. A lmina pode ser angulada em relao a um eixo vertical e tambm inclinada lateralmente, buscando alcanar a posio vertical. Para compensar as foras excntricas surgidas por estes movimentos, as rodas dianteiras podem ser inclinadas, de maneira a contrabalanar aqueles esforos. Entre a lmina e o eixo dianteiro, pode ser encontrado um escarificador, usado para romper um solo compacto.

11.6 - Unidades de Transporte As unidades transportadoras so utilizadas na terraplenagem quando as distncias de transporte so de tal grandeza que o emprego de Motoscrapers ou Scrapers rebocados se torna antieconmico. Assim, para as grandes distncias deve-se optar pelo uso de equipamentos mais rpidos, de baixo custo, que tenham maior produo, ainda que com o emprego de um nmero elevado de unidades. So unidades de transportes: Caminhes Basculantes Comuns; Vages; Caminhes Fora de Estrada.

23

Vages So unidade de porte, com grande capacidade, geralmente rebocados por tratores de pneus semelhantes aos utilizados nos motoscrapers. Executam apenas as operaes de transporte e descarga, sendo carregados por unidades escavo-carregadoras. Os vages diferenciam-se entre si, j que podem fazer a descarga por: Fundo mvel (Bottom-dump); Traseira, por basculagem da caamba (rear-dump);

Lateral (side-dump). O volume da caamba chega a 102 m3 e atinge a velocidade de 60 km/h.

-Fora de Estrada Utilizado para servios pesados. Necessita estrada especial, tem baixa flutuao. Caambas acima de 10 m3, chegando a 100 ton., com motores at 1000 HP.

11.7 - Unidades Compactadoras

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As unidades compactadoras destinam-se a efetuar a operao denominada compactao, isto , o processo mecnico de compresso dos solos, resultando em um ndice de vazios menor. A compactao o processo pelo qual se obtm mecanicamente o aumento de resistncia 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 tcnico melhorado, para que se transformem em verdadeiro material de construo. Esse objetivo atingido de maneira rpida e econmica atravs das operaes de compactao.

12 -Dimensionamento 12.1- Resistncia ao Rolamento (Rro) a fora de resistncia exercida pelo solo / pavimento contra as rodas da mquina. a medida da fora que preciso superar a fim de rolar ou puxar uma roda sobre o solo. Essa fora afetada por condies do solo e pela carga quanto mais uma roda afunda no solo, maior a resistncia ao rolamento. Para veculos sobre pneus, a experincia mostrou que a resistncia mnima (devido ao atrito interno e flexo dos pneus) aproximadamente igual a 2% do peso bruto do veculo (PBV). A resistncia decorrente da penetrao dos pneus aproximadamente igual a 0,6% do PBV para cada cm de penetrao do pneu. Rro = 2% PBV + 0,6% do PBV por cm de penetrao do pneu Obs: a expresso acima vlida para veculos de obra, que se deslocam com velocidades relativamente baixas.

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EXEMPLO Resistncia ao rolamento para um veculo que se desloca em superfcie DURA E LISA: Rro = 2% PBV para 1 tf, a resistncia ao rolamento de 20 Kgf fator de resistncia ao rolamento (Fro) = 20 Kgf/tf (para se determinar a resistncia ao rolamento, multiplicar esse fator pelo PBV) 12.2- Fatores que Influenciam a Resistncia ao Rolamento

- Condies do Solo - Frico Interna - Flexibilidade dos Pneus - Penetrao na Superfcie do Solo - Peso nas Rodas - Presso dos Pneus - Desenho na Banda de Rodagem

12.3 - Padres de Fatores de Resistncia ao Rolamento (10 Kgf/tf = 1%) Como as condies do solo variam consideravelmente, o nmero possvel de fatores de resistncia ao rolamento quase ilimitado. Todavia, para finalidades prticas, foram estabelecidos padres gerais: 12.4- Resistncia de Rampa (Rra) a fora que se ope ao movimento nas rampas. Ela age contra o peso total de qualquer veculo, de esteiras ou de rodas. - ASCENDENTE - resistncia - DESCENDENTE - ajuda, assistncia de rampa.

Condies de superfcie Fatores de resistncia ao rolamento (Kgf/tf) Estrada dura, suave, estabilizada e pavimentada, que no cede sob peso, e com boa manuteno 20

Estrada firme e suave, de terra ou macadame, cedendo sob peso ou apresentando ondulao e

com manuteno razovel 35

Estrada de terra, sulcada, cedendo sob peso, com pouca ou nenhuma manuteno e 25 a 50 mm de

penetrao dos pneus 50

Estrada de terra, sulcada, cedendo sob peso, sem manuteno, nem estabilizao, com 100 a 150

mm de penetrao dos pneus 75

Areia solta ou cascalho 100 Estrada macia, lamacenta, sulcada, sem

manuteno 100 a 200

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A resistncia de rampa comumente expressa como porcentagem positiva (+) e a assistncia de rampa, como porcentagem negativa (-). Foi constatado que, para cada 1% de incremento na rampa adversa, preciso superar mais 10 kgf de resistncia para cada tonelada de peso do veculo. Fator de resistncia de rampa (Fra) = (10 Kgf/tf) x % de rampa Resistncia de rampa (Rra) = Fra x peso da mquina em tf Rra = Fra x PBV (tf) A resistncia de rampa tambm pode ser calculada como uma porcentagem do peso bruto do veculo. Como a resistncia de rampa aproximadamente igual a 1% do PBV para cada 1% de incremento na rampa: Rra = 1% do PBV x % da rampa 12.5- Resistncia Total o efeito combinado da resistncia ao rolamento (nos veculos de rodas) e da resistncia de rampa. Resistncia Total = Resistncia ao Rolamento + Resistncia de Rampa 12.6- Rampa Efetiva (%) A resistncia total tambm pode ser representada simplesmente como resistncia de rampa expressa em porcentagem de rampa. Nesse caso, a resistncia ao rolamento vista como uma quantidade adicional correspondente de resistncia de rampa adversa. Isso pode ser feito convertendo-se a contribuio da resistncia ao rolamento em uma percentagem correspondente de resistncia de rampa: j que 1% de rampa adversa oferece uma resistncia de 10 Kgf para cada tf de peso do veculo, cada 10 Kgf de resistncia por tf de peso do veculo pode ser representada como 1% adicional de rampa adversa. Resistncia total percentual = Rampa efetiva Rampa efetiva = Fro em termos de rampa percentual + rampa (%) R efetiva = Fro (%) + rampa (%) 12.7- Observaes 12.7.1- Potncia Necessria: a potncia necessria para impulsionar uma mquina atravs de uma superfcie, de um corte, ou ao longo de uma estrada. Os fatores que determinam a potncia necessria so a resistncia ao rolamento e a resistncia de rampa. 12.7.2- Potncia Disponvel:

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Objetivo: determinao da fora de trao disponvel em uma mquina para a execuo de um trabalho. Fatores que a determinam:

Potncia - relaciona o trabalho realizado por uma fora com o tempo gasto para a realizao desse trabalho; um valor constante, para um dado veculo

Velocidade varivel A relao entre velocidade, potncia e trao pode ser expressa por:

Potncia = trao velocidade

Uma vez que a potncia ser constante, a fora de trao disponvel mudar medida que a velocidade sofrer alterao.

Figura 12.1 - Velocidade versus trao na barra para um trator de esteiras

No caso de um veculo de rodas, a trao medida em trao do aro das rodas, que a fora disponvel entre o pneu e o solo para impulsionar o veculo para frente. Mquinas equipadas com conversor de torque tm um grande nmero de combinaes de trao em Kgf (ou trao no aro das rodas) versus velocidade. Curvas de trao do aro das rodas versus velocidade para mquinas com conversor de torque esto includas em manuais de produo de fabricantes. A Figura 12.2 apresenta curvas tpicas de trao no aro das rodas versus velocidade para um trator-scraper de rodas com 16,8 m3 de capacidade. Estas curvas fornecem a

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velocidade estimada em que a mquina pode deslocar-se e a trao que ela capaz de exercer sob uma determinada srie de condies.

Figura 12.2 - Curvas tpicas de trao no aro das rodas versus velocidade 12.7.3- Potncia utilizvel (Usvel) a mxima potncia que se pode usar. Depende dos limites impostos pelas condies reais de trabalho. - Fatores que a determinam a) Aderncia a capacidade que tm as esteiras ou rodas de aderirem ao solo. Influi diretamente na fora tratora; quanto menor a aderncia, menor a fora tratora. NOTA -A aderncia funo do peso sobre as rodas ou esteiras e das condies do solo

Tra

o

no a

ro d

as r

odas

Tra

o

no a

ro d

as r

odas

AltitudenciaeAder

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A aderncia representada por um coeficiente varivel com as condies do terreno. Este coeficiente corresponde a uma percentagem do peso existente sobre as rodas motrizes. Se afirmarmos que o coeficiente de 0,35 para os pneus em uma estrada revestida com cascalho, isto significa que o esforo mximo de trao para este terreno corresponde a 35% do peso suportado pelas rodas motrizes.

Fa = a P

Para se determinar o peso sobre o conjunto propulsor: -Para tratores de esteira - Usar o peso total do trator -Para tratores de 4 rodas - Usar a % de peso suportada pelas rodas motrizes (folha de especificao) ou 40 % do peso total do conjunto trator-scraper -Para tratores de 2 rodas - Usar a % de peso nas rodas motrizes (folha de especificao) ou 60% do peso do conjunto trator-scraper. Uma mquina no pode exercer uma trao superior ao peso que ela tem sobre suas rodas acionadoras ou esteira. b) Altitude A cada 100m , acima de 1000m, perde-se 1% de potncia. Isso porque, medida que a altitude aumenta, o ar torna-se menos denso. Motores de aspirao natural, sem turbocompressores ou ventoinhas para acumular ar dentro dos cilindros, so afetados mais seriamente. Motores com turbocompressor podem manter sua capacidade nominal at altitudes muito mais elevadas que motores de aspirao natural. Geralmente, para motores com turbocompressor, no h perda de potncia em altitudes abaixo de 2250 metros.

Fora tratora usvel = coeficiente de aderncia peso sobre o conjunto propulsor

COEFICIENTES DE ADERNCIA(OU TRAO) PARA TRATORES

MATERIAIS PNEUS ESTEIRAConcreto 0,90 0,45Argila seca 0,55 0,90Argila mida 0,45 0,70Estrada comum (mal conservada) 0,40 0,70Areia solta seca 0,20 0,30Areia solta mida 0,40 0,50Material de pedreira 0,65 0,55Estrada de cascalho (no compactada) 0,35 0,50Terra firme 0,55 0,90Terra solta 0,45 0,60

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13- Produo de Obra H muitos fatores influenciando cada obra. Um empreiteiro precisa saber o mximo possvel sobre a obra, antes de poder enfrent-la com sucesso. Embora no existam duas obras exatamente iguais, h vrias semelhanas e sabendo como control-las, um empreiteiro conseguir um bom ponto de partida para comear a resolver seu problema. A produo sofre a influncia de trs fatores bsicos: 1-Tempo 2-Material 3-Eficincia Objetivo escavao ou corte, carregamento, transporte (incluindo retorno), descarga e espalhamento. 13.1- Tempo de Ciclo o tempo gasto pela mquina para executar uma operao completa (carregamento, transporte, descarga e retorno). Tempo Fixo o tempo gasto em carregamento e descarga, incluindo quaisquer manobras que possam ser necessrias - Tempo Constante, independente da distncia de transporte e retorno Tempo Varivel o tempo de percurso, ou o tempo nas fases de transporte e retorno do ciclo. Este tempo varia com a distncia e as condies da estrada de transporte.

O empreiteiro tem certa quantidade de m3 de terra para ser removida, em

determinado prazo

A partir da pode determinar quantos m3 devem ser removidos por hora de trabalho

Para saber se tem condies de realizar o trabalho

Deve saber quantos m3/h pode remover com seu equipamento

Para isso deve saber o que cada mquina pode fazer

O empreiteiro tem certa quantidade de m3 de terra para ser removida, em

determinado prazo

A partir da pode determinar quantos m3 devem ser removidos por hora de trabalho

Para saber se tem condies de realizar o trabalho

Deve saber quantos m3/h pode remover com seu equipamento

Para isso deve saber o que cada mquina pode fazer

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13.1.1- Perda de Tempo 01-Fraca Manuteno da rea de Corte 5,0% 02-Posicionamento Ineficiente 6,6% 03-Carregamento Muito Demorado 16,6% 04-Pusher Inadequado 5,0% 05-Estradas Mal Conservadas 41,6% 06-Manuteno Mecnica Insuficiente 16,6% 07-Manuteno Deficiente do Aterro 8,4% 13.1.2- Observaes 1)Para reduzir o tempo fixo: - Carregamento efetuado colina abaixo - Eliminar o tempo de espera no corte, combinando o nmero de scrapers e pushers numa proporo correta para a obra - Utilizar os pushers equipados com escarificadores 2)Para reduzir o tempo varivel -Planejar, cuidadosamente, o traado das estradas de transporte. -Conservao das Estradas. 13.2- Eficincia 13.2.1 - Fator de Eficincia Eficincia de trabalho um dos elementos mais complexos no clculo de produo, pois influenciado por fatores como: -Experincia do Operador -Pequenos Consertos e Ajustamentos -Atrasos Pessoais -Atrasos Causados pelo Plano Geral de Trabalho A Tabela 13.1 apresenta uma aproximao de eficincia, se no houver dados disponveis da obra:

15,01%

26,61%

316,63%

45,01%

541,68%

78,42%6

16,63%

Tabela 13.1 - Fatores de Eficincia de Trabalho

Horas de Trabalho Fator de Eficincia-Operao Diurna Normal

Trator de Esteiras 50 min/h 0,83Trator de Rodas 45 min/h 0,75

-Operao Noturna Normal

Trator de Esteiras 45 min/h 0,75Trator de Rodas 40 min/h 0,67

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O fator de eficincia igual mdia de minutos trabalhados em uma hora, dividida por 60 min 13.2.2- Fatores de Correo So utilizados para modificar os clculos de produo, para que estes se ajustem a um determinado trabalho e s condies locais. Variam para cada tipo de mquina usada na obra. 13.3.1- Etapas para clculo da produo 1) Capacidade da Mquina O primeiro passo determinar a capacidade da mquina, que ser expressa como A Carga por ciclo. 2) Tempo de Ciclo O segundo passo calcular o tempo de ciclo da mquina. Todos os tempos de ciclo tm quatro etapas: carregamento, transporte, descarga e retorno. Achando-se o tempo de ciclo, pode-se determinar o nmero de ciclos por hora. 3) Produo horria O terceiro passo calcular a produo horria, multiplicando-se o nmero de ciclos por hora pela carga por ciclo. Isso d a produo horria com 100% de eficincia. Em seguida, multiplicar esse valor pelo fator de eficincia de trabalho, baseado na utilizao do tempo. 4) Considerao de fatores de correo O quarto passo considerar quaisquer fatores de correo. Estes fatores podem ser baseados na competncia do operador, nos mtodos de produo, nas condies do tempo, do trfego, em imprevistos, etc. A capacidade de um empreiteiro para determinar e aplicar estes fatores de correo em suas prprias condies especficas de trabalho ir determinar, em grande parte, o seu grau de sucesso no ramo da terraplenagem. 14. - Produo dos Motoscrapers 14.1- Tempo de Ciclo Tempo de Carregamento - 0,6 a 1 min Fixo Tempo de Manobra e Descarga - 0,6 a 0,8 min - Fixo Tempo de Transporte - depende do peso transportado, da potncia disponvel, do esforo de trao, da rampa efetiva, das condies da estrada de transporte e da distncia percorrida Tempo de IDA - Varivel Tempo de RETORNO - Varivel 14.2 - Clculo Produo Horria Ph = C N E F Ph - produo Horria - m3 /h C - Capacidade da Caamba em m3 E - Eficincia Horria

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N N de Ciclos por Hora F - Fator de Converso dos Solos 14.2.1 - Nmero Ciclos por Hora (N) T = Tempo gasto em 1 ciclo 14.2.2 - Clculo do Tempo Gasto em 1 Ciclo (T) Calcular: a) Tempo Ida TIDA b) Tempo Retorno TRET Para determinao dos tempos de ida e de retorno podem ser utilizados bacos fornecidos por fabricantes de equipamentos, conforme exemplificado nas Figuras 14.1 e 14.2; podem ser utilizados bacos de desempenho, conforme Fig. 14.3, ou podem ser utilizados bacos trao versus velocidade. 1) Fig. 14.1 Rampa efetiva. x Dist. Tempo Scraper Carregado 2) Fig. 14.2 Rampa efetiva. x Dist. Tempo Scraper Vazio 3) Desempenho do retardador e dos freios tratores-scrapers de rodas podem, por motivos de segurana, ser obrigados a limitar sua velocidade de operao em descidas ngremes Fig.14.3 PBRUTO x Rampa efetiva Marcha Vel.

Grfico Retardador Rampa efetiva Neg Uma vez encontrada a mxima velocidade segura, o tempo de percurso para o segmento pode ser calculado por: Figura 14.1 - Grficos

TN 60=

=1000

60)/.(

).((min)hKmVeloc

mDistTempo

6%

8%

Ram

pa e

fetiv

a

Dis

tnc

ia

sent

ido

nic

o

4,30 min

mps

Carregado

6%

8%

Ram

pa e

fetiv

a

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Carregado

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Figura 14.2 - Grficos 14.3- Pusher (carregamento de scraper) Tempo de Ciclo Figura 14.3 - Grficos Curva de desempenho Motoescavotransportador Grfico Retardador Motoscraper 621E Clculo da Velocidade

Vazio

15

Ram

pa e

fetiv

aTempo - min

Dis

tnc

ia

sent

ido

nic

o

metrosps

1,20 min

Vazio

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metrosps

1,20 min

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14.3- Pusher (carregamento de scraper) -Tempo de Carregamento - idntico ao tempo calculado para scrapers - 0,6 a 1,0 min -Tempo de Impulso (ou Reforo, fora da rea de corte) - 0,15 min -Tempo de Manobra (ou Retorno percurso at o trator scraper seguinte) 40% do tempo de carregamento -Tempo de Contato (acoplamento com o trator scraper) - 0,10 min Considerando - Tempo de Carregamento = 0,6 min - Tempo de Impulso = 0,15 min - Tempo de Manobra ( ou Retorno) = 0,24 min (40% de 0,6 min) - Tempo de Contato (acoplamento com o trator scraper) - 0,10 min - Ciclo Total de Pusher = 1,09 minutos 14.4- No de Scrapers Servidos

pusherdociclodetemposcraperdociclodetempoN =

15- Carregadeiras Observaes:

Deve-se tomar cuidado para no utilizar uma caamba que seja grande a ponto de causar instabilidade na mquina durante a operao

Capacidades nominais que devem ser consideradas na seleo de mquinas:

Capacidade rasa: definida como o volume de material retido na caamba que, depois de carregada, teve o excesso retirado, passando-se uma barra reta no sentido da largura da caamba, com uma extremidade da barra apoiada na borda cortante e a outra na parte superior da chapa traseira ou da placa de reteno da caamba

Capacidade coroada ou nominal: obtida posicionando-se a caamba de modo que a linha rasa fique paralela ao solo e, em seguida, empilhando-se material adicional no topo da carga rasa, num ngulo de repouso de 2:1. O volume total obtido corresponde capacidade nominal da caamba

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Capacidade esttica de tombamento: definida como o peso mnimo, no centro de gravidade da caamba, que far a mquina girar at um ponto onde as rodas traseiras fiquem afastadas do solo.

Para satisfazer aos padres SAE (Society of Automotive Engineers), a carga de

operao de carregadeiras de rodas no deve ultrapassar 50% da Carga Esttica de Tombamento, em giro completo, da mquina equipada com acessrios necessrios para a execuo do trabalho (Para carregadeiras de esteiras, 35%).

Outro fator que deve ser considerado no clculo da produo de carregadeiras o

Fator de Carregamento (ou fator de derramamento ou fator de enchimento)

Devido s caractersticas fsicas do material que est sendo carregado, a quantidade de material na caamba nem sempre representa a capacidade nominal da caamba. A porcentagem da capacidade nominal realmente retida variar com cada tipo de material. Essa porcentagem denominada fator de carregamento.

Escolha da Mquina Seleo da carregadeira de tamanho adequado (1) Determinar a produo requerida ou desejada (2) Determinar o tempo de ciclo da carregadeira e o nmero de ciclos por hora. Deve-se pressupor um tamanho de mquina para selecionar um tempo de ciclo bsico (3) Determinar a carga til de material solto requerida por ciclo (4) Determinar o tamanho de caamba necessrio (5) Proceder a escolha da mquina, tomando o tamanho da caamba e a carga til como critrios para satisfazer os requisitos de produo (6) Comparar o tempo de ciclo utilizado nos clculos com o tempo de ciclo da mquina selecionada. Se houver diferena, recomear o processo a partir do passo (2) Produo de Carregadeiras de Esteiras

Basicamente a produo da carregadeira igual quantidade de material que a caamba transporta por carga, vezes o nmero de cargas da caamba por hora

(1) Capacidade da Mquina ou Carga por Ciclo

O material que uma carregadeira pode deslocar pode estar em estado natural (no corte) ou solto (retirado de uma pilha) Material no corte Para ajustar o material escavado (solto) na caamba para m.c.c. (metros cbicos no corte), apenas multiplicar a capacidade nominal da caamba pelo fator de converso.

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Mas no caso de uma carregadeira, esta no a capacidade final da mquina. O Fator de Carregamento ou Fator de Transporte deve tambm ser considerado. Material solto Quando o material estiver solto, a capacidade da mquina pode ser determinada multiplicando-se a capacidade nominal da caamba pelo Fator de Carregamento ou Fator de Transporte Uma vez determinada a carga potencial da caamba, verificar as graduaes da carga esttica de tombamento da mquina especfica, a fim de determinar se a carga da caamba de fato uma carga de operao segura (que no deve exceder 35% da carga esttica de tombamento). Tabela 15.1 - Produo e Seleo de Mquinas

(2) Tempo de ciclo Tempo total de ciclo = tempo de carregamento + tempo de manobra + tempo de percurso + tempo de despejo Tempo de ciclo bsico = tempo carregamento + tempo despejo + tempo manobra O tempo de ciclo bsico para uma carregadeira varia em mdia entre 0,25 e 0,35 min

Tabela 15.2 - Fatores de Carregamento de Carregadeiras de Esteiras

Material Solto Fator de Carregamento K (%)Agregados midos mistos 95 110Agregados uniformes at 3mm (1/8) 95 110

De 3mm (1/8) a 9mm (3/8) 90 110De 12mm (1/2) a 20mm (3/4) 90 110De 24 mm (1) e acima 90 110

Rocha explodidaBem explodida 80 95Razoavelmente explodida 75 90Pouco explodida 60 75OutrosMistura de pedra e terra 100 120Argila mida 100 - 120Terra, mataces, razes 80 100Materiais cimentados 85 100

57752,897347002,3963B32601,75953B20401,1593917701,0933

Capacidade de operao recomendada (Kg)

Aplicao geral Tamanho da caamba (m3)

Modelo(Fabricante)

57752,897347002,3963B32601,75953B20401,1593917701,0933

Capacidade de operao recomendada (Kg)

Aplicao geral Tamanho da caamba (m3)

Modelo(Fabricante)

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Tempo de carregamento - depender do material que estiver sendo carregado. Tempo de manobra - cerca de 0,20 minutos, em acelerao total ou com um operador competente. Tempo de despejo determinado pelo tamanho e resistncia do alvo de despejo e varia entre 0,00 e 0,10 minutos. Tempos tpicos de despejo em caminhes comuns vo de 0,04 a 0,07 minutos. Tempos de Percurso (Transporte e Retorno) podem ser determinados utilizando-se grficos de tempo de percurso. O grfico da Figura 15.1 um exemplo. Figura 15.1 - Grfico para clculo do tempo de percurso Produo horria Para escavaes medidas no corte: Ph = q F K E N q - capacidade nominal da caamba (m3); F - Fator de converso dos solos; K - Fator de carregamento ou fator de eficincia da caamba. Expresso em % da capacidade, depende do grupo de solo; E fator de eficincia de trabalho, baseado em utilizao de tempo; N n de ciclos por hora; N = onde T - tempo total de ciclo (segundos) Fatores de Correo a produo horria multiplicada por quaisquer fatores de correo dar a produo horria final estimada da mquina

Tabela 15.3 - Tempos de Carregamento de Carregadeiras de EsteirasMaterial MinutosAgregados uniformes 0,03 0,05Agregados midos mistos 0,03 0,06Argila mida 0,03 0,07Terra, mataces, razes 0,04 0,20Materiais cimentados 0,05 0,20

T3600

39

Produo de Carregadeiras de Rodas Tempo de ciclo Tempo total de ciclo composto pelas mesmas quatro partes: carregamento, transporte, despejo e retorno Tempo de ciclo bsico: inclui carregamento, despejo, manobras, ciclo completo do sistema hidrulico e percurso mnimo. Para simplificar, considera-se que o tempo de ciclo bsico para uma carregadeira de rodas varia em mdia entre 0,45 e 0,55 min. A esse tempo mdio de ciclo bsico adicionam-se ou subtraem-se tempos variveis, para obteno do tempo total do ciclo bsico. Determinao do tempo total de ciclo: adiciona-se o tempo de percurso (obtido em grficos) ao tempo total do ciclo bsico. Carga til requerida por ciclo determinada dividindo-se a produo horria requerida pelo nmero de ciclos por hora. Tabela 15.4 - Correes de tempo de ciclo de carregadeiras de rodas

+0,02At 3 mm (1/8)- 0,02De 3 mm (1/8) a 20 mm (3/4)

Minutos somados (+) ou subtrados (-) ao/do ciclo bsico

At +0,04Operao no-contnuaAt +0,04Alvo pequenoAt +0,05Alvo frgil

At -0,04Operao contnua

At +0,04Caminhes de terceiros

At 0,04Caminhes e carregadeiras de um mesmo proprietrio

Diversos

+0,02Descarregado por caminho

+0,01De 3 m de altura ou menos, empilhada por correia transportadora ou buldzer

0,00De 3 m de altura ou mais, empilhada por correia transportadora ou buldzer

Pilha+0,04 ou maisNo corte+0,03 ou maisDe 150 mm (6) para cima0,00De 20 mm (3/4) a 150 mm (6)

+0,02MistoMateriais

+0,02At 3 mm (1/8)- 0,02De 3 mm (1/8) a 20 mm (3/4)

Minutos somados (+) ou subtrados (-) ao/do ciclo bsico

At +0,04Operao no-contnuaAt +0,04Alvo pequenoAt +0,05Alvo frgil

At -0,04Operao contnua

At +0,04Caminhes de terceiros

At 0,04Caminhes e carregadeiras de um mesmo proprietrio

Diversos

+0,02Descarregado por caminho

+0,01De 3 m de altura ou menos, empilhada por correia transportadora ou buldzer

0,00De 3 m de altura ou mais, empilhada por correia transportadora ou buldzer

Pilha+0,04 ou maisNo corte+0,03 ou maisDe 150 mm (6) para cima0,00De 20 mm (3/4) a 150 mm (6)

+0,02MistoMateriais

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Seleo de caambas Produo horria - Exemplo

calcular a carga til requerida por ciclo

dividir pelo peso/m3 de material solto

Determinar o tamanho de caamba necessrio para transportar o volume requerido por ciclo, dividindo-se esse volume pelo fator de carregamento

caambadatocarregamendefatorciclorequeridovolumecaambadatamanho /=

Dessa forma determina-se o volume (m3) de material solto por ciclo(Para clculos precisos de produo necessrio um conhecimento razovel do peso

especfico dos materiais. Quando os pesos especficos reais no forem conhecidos, podem ser utilizadas tabelas que fornecem o peso especfico mdio de certos materiais)

calcular a carga til requerida por ciclo

dividir pelo peso/m3 de material solto

Determinar o tamanho de caamba necessrio para transportar o volume requerido por ciclo, dividindo-se esse volume pelo fator de carregamento

caambadatocarregamendefatorciclorequeridovolumecaambadatamanho /=

Dessa forma determina-se o volume (m3) de material solto por ciclo(Para clculos precisos de produo necessrio um conhecimento razovel do peso

especfico dos materiais. Quando os pesos especficos reais no forem conhecidos, podem ser utilizadas tabelas que fornecem o peso especfico mdio de certos materiais)

Tabela 15.5 - Fatores de Carregamento de Carregadeiras de Rodas

Material Solto Fator de Carregamento K (%)Agregados midos mistos 95 100Agregados uniformes at 3mm (1/8) 95 100

De 3mm (1/8) a 9mm (3/8) 90 95De 12mm (1/2) a 20mm (3/4) 85 90De 24 mm (1) e acima 85 90

Rocha explodidaBem explodida 80 95Razoavelmente explodida 75 90Pouco explodida 60 75OutrosMistura de pedra e terra 100 120Argila mida 100 - 110Terra, mataces, razes 80 100Materiais cimentados 85 95

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16 - Produo de caminhes fora-de-estrada Para a determinao da produo de caminhes fora-de-estrada devem ser seguidos os quatro passos bsicos: determinao da capacidade da mquina (geralmente em tf); do tempo de ciclo, da produo horria e considerao do fator de correo 16.1- Tempo de Ciclo dos Caminhes T Ciclo = T. Carga + T. Transporte + T. Despejo T.Carga = determinado pela capacidade da carregadeira ou escavadeira que est trabalhando com o caminho. Para calcular o T.carga, calcular o nmero de caambas necessrias para carregar o caminho at a sua capacidade nominal. T. Despejo = depende da disposio da obra, da maneira como a carga despejada T. Transporte e Retorno = podem ser calculados usando-se curvas de tempo de percurso A soma desses quatro elementos mais qualquer tempo previsto de espera ser o tempo de ciclo total Clculo do tempo de ciclo dos caminhes

a) - No de Unidades de Transporte para atender produo de uma escavadeira (N) N= c) N de caambas para encher uma unidade (n1):

KqQ1n

=

Kq1nQ =

Sendo Q Capacidade do caminho;

tctttdtc ++

tc - 1 unidade (1 caminho)tc + td + tt - tempo total de ciclo do caminhoOnde tc - tempo de carga de um caminho

td tempo de despejott - tempo de transporte (ida + retorno)

(b) - Clculo do Tempo de Carga para encher 01 unidadetc = n1. T (2-E) E - fator de eficincia de trabalho da carregadeira

ou escavadeiraT - Tempo de um ciclo da carregadeira ou

escavadeiran1 - Nmero de caambas

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q Capacidade da caamba K Fator de carregamento d) Clculo do tempo total de ciclo do caminho:

tdtcttTt ++= Desempenho do retardador e do freio Ao operar em declives ngremes os caminhes fora-de-estrada devem limitar sua velocidade de operao, para que a capacidade de frenagem ou retardamento da mquina no seja ultrapassada. Isso afeta o tempo de percurso. A mxima velocidade segura pode ser obtida usando-se curvas de desempenho, como a que aparece na Figura 16.1. Uma vez determinada a mxima velocidade segura, o tempo de percurso para o segmento pode ser calculado atravs da seguinte frmula. Deve-se observar que as curvas do retardador so, geralmente, baseadas no comprimento da rampa. Distncias de rampa mais curtas permitem maiores velocidades descendentes.

7,16)/()((min)

hKmvelocidademetrosdistnciapercursodetempo =

Figura 16.1 - Curva de desempenho

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17- Motoniveladoras So empregadas: 1) Abertura de valetas 2) Taludamento 3) Espalhamento de Terras 4) Acabamento do leito de estradas, de sub-base e base. 5) Conservao das Estradas de Transporte 6) Espalhamento de Agregados na Fase de Pavimentao 17.1- Tempo para Executar um Servio T - Tempo p/ executar o servio em horas d - Distncia em Km n - no de passadas sobre a faixa, para completar a operao. funo da natureza do solo, largura da faixa, estado da faixa e peso da mquina Vm - Velocidade Mdia em Km/h 17.2- Produo Horria ( m2 /h) L = A sen A - Comprimento real da Lmina - ngulo formado entre a posio da Lmina e a Direo da Marcha 18 - Compactao o processo pelo qual se obtm, artificialmente, a compresso ou o aumento de resistncia do solo. aplicado em Barragens, Aeroportos, Estradas, etc. Produo Horria - Ph (m3/h) Ph = L V e 10 n

VmndT =

Ph =

Ph - Produo em m2/hE - Eficincia HorriaL - Comprimento til da lmina (m)Vm - Velocidade Mdia - m/hn - No de Passadas

nLEVm

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L = Largura compactada por passada (em metro) V = Velocidade mdia em km/h e = Espessura, em cm, compactada 10 = Constante n = No necessrio de passadas da mquina 19 Custos de Mquinas 19.1-Composio de custos Na composio de custos para a realizao de um servio de Terraplenagem, vrios fatores contribuem. Os ndices utilizados podem variar dependendo da firma ou do profissional, sendo o maior contribuinte para essa variao a EFICINCIA. Custo Horrio de Equipamentos O custo de uma operao a ser realizada parcelado nos seguintes componentes: - Custos de propriedade: Depreciao (valor de aquisio dividido pela vida til); Seguro; Impostos de propriedade; Juros (deve ser considerado mesmo quando o pagamento foi feito vista, pois o dinheiro do proprietrio poderia estar rendendo se no tivesse sido utilizado na aquisio da mquina) - Custos de operao: Manuteno (reparo das peas) Mo de Obra (salrio do operador) Material (combustvel, lubrificantes, filtros, graxa, pneus para mquinas de rodas, pontas de escarificador, bordas cortantes para motoniveladoras, etc.) Custo por m3 Para empreiteiros de terraplenagem, a despesa mais importante o custo total por metro cbico de terra removida. Para o seu clculo, os custos horrios de propriedade e operao e a produo horria devem ser corretamente determinados. Esse clculo no inclui margem de lucro, que deve ser includa para se obter um preo de concorrncia.

)/()/($/ 3

3

hpagosmhorriaproduohtrabalhonousadooequipamentdototalcustomcusto =

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Bibliografia RICARDO, Hlio de Souza e CATALANI, Guilherme. Manual Prtico de Escavao. Terraplenagem e Escavao de Rocha. 3ed. Editora PINI. 2007. SENO, Wlastermiler. Terraplenagem. Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. 1980. ABRAM, Isaac; ROCHA, Aroldo V. Manual Prtico de Terraplenagem. Salvador, Bahia. 2000. Manual de Produo da Caterpillar (1995). Edio 26. Apostila do Prof. Luiz Cezar Duarte Pacheco, da Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora. Apostila do Prof. Gil Carvalho Paulo de Almeida, da Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora.

Exemplo 1Qual o Custo horrio de um Trator de Esteira, considerando:

Potncia -300 HP Anos - 10 anos Horas - 2000 h. por ano Valor de Aquisio - R$ 530.000,00 Depreciao - R$ 26,50 (530.000 / (2000 h x 10 anos)) Juros - R$ 16,91 Manuteno - R$ 53,00 Operao

. Material - R$ 18,85

. Mo de Obra - R$ 3,61 Custo Horrio

. Improdutivo - R$ 47,02 (26,50 + 16,91 + 3,61)

. Produtivo - R$ 118,87 (26,50 + 16,91 + 3,61 + 53,00 + 18,85)