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Conferindo o ângulo do talude de aterro e acertando o talude com uma motoniveladora. Onde a motoniveladora não alcança, o acerto é feito manualmente.
ESTABILIDADE DOS ATERROS – CONSOLIDAÇÃO DAS FUNDAÇÕES
Fundação e compactação: Ainda que a compactação de um aterro seja excelente, se o mesmo for construído sobre um subleito fraco, poderá apresentar recalques excessivos ou rupturas.
Principais tipos de ocorrências indesejáveis:
a) Recalque por adensamento:
Resultante das pressões devidas ao peso próprio e das cargas móveis trafegando sobre o aterro, o adensamento é conseqüência do escoamento de água, expulsa dos vazios do solo, quando estes diminuem. SEMPRE EXISTIRÁ ADENSAMENTO E RECALQUE, mas este deverá ser previsto e mantido sob controle.
b) Ruptura por afundamento :
Quando uma camada subjacente ao aterro for de capacidade de suporte muito baixa e de grande espessura, pode afundar por igual, expulsando lateralmente o material ruim, e formando bulbos.
c) Ruptura por escorregamento:
Quando uma camada mole, de baixa resistência ao cisalhamento, sobre outra mais dura, tem seu teor de umidade aumentado e tornando ainda mais baixa tal resistência. Da Mecânica dos Solos, sabe-se que no limite de liquidez, por exemplo, ela é baixíssima, da ordem de 25 g/cm^2. Quando esse tipo de acidente acontece, a forma do escorregamento quase sempre é lenticular (tem forma semelhante à de uma lente).
SOLUÇÕES:
Quando o sub-leito é fraco, como por exemplo um brejo, podemos tentar estabiliza-lo ou removê-lo, com substituição do solo por outro mais adequado. Sempre adotamos a solução mais econômica.
REMOÇÃO DO SOLO RUIM E SUBSTITUIÇÃO POR MELHOR:
Geralmente a remoção é feita por dragas, com imediata substituição por material arenoso. Uma boa técnica é a operação por faixas alternadas, com esgotamento da água que se acumula no fundo através de bombas de sucção ou se a topografia permitir, por valas de escoamento. Após o esgotamento da água, o lodo remanescente tem de ser retirado, e imediatamente aterrado com material arenoso (para permitir fluxo de água, e evitar capilaridade). Nas primeiras camadas não se toma muito cuidado com o grau de compactação, no caso de brejos, pois a velocidade é imprescindível. O material ruim é disposto em "bota-fora". No caso de "minas d’água" de grande vazão, podem ser colocadas manilhas verticais com constante bombeamento enquanto se procede ao aterro provisório. Após ser atingida uma altura suficiente, é fechada e compactada rapidamente (em caso de barragens, pode até ser colocado um tampão em concreto).
DESLOCAMENTO DO MATERIAL INSTÁVEL:
DRENOS VERTICAIS DE AREIA, COM COLCHÃO DE AREIA, para acelerar o adensamento :
Como o adensamento é um fenômeno lento, pode ser acelerado para encaixar-se ao tempo da construção, fazendo-se furos (sonda rotativa ou cravação de tubos drenantes), com o conteúdo lavado por jatos d’água e preenchido com areia. Uma camada de areia (colchão) é lançada sobre o topo dos drenos, para que a água drenada possa sair, quando pressionada pelo aterro em execução. O dimensionamento dos drenos é função dos coeficientes de percolação da água, estudados em Mecânica dos Solos. Os diâmetros variam de 20 a 60 cm, com espaçamento da ordem de dez vezes o valor do diâmetro (2 a 6 m).
OUTROS PROCESSOS:
Remoção (e/ou aterramento) de solos lodosos com dragas de sucção. Usada com solos extremamente moles, geralmente de origem recente. No caso de aterro, é chamado ATERRO HIDRÁULICO. Muito usado no litoral, tem como exemplos mais conhecidos os desaterros de argila marinha na baixada santista e no morro do Castelo(Rio de Janeiro).
Emprego de BERMAS DE EQUILÍBRIO:
Bermas evitam a formação de bulbos e o deslocamento do material instável.
EMPREGO DE SOBRECARGAS: fazer o aterro com cota excessiva, para que o peso acelere o recalque com a expulsão do material sem capacidade de suporte. Evitar ruptura do solo instável e afundamento do solo de aterro. Depois de tempo suficiente, quando não se observam mais recalques, remover o excesso, que pode ser reutilizado.
EXECUÇÃO E COMPACTAÇÃO DE ATERROS
Maior preocupação: obter as massas específicas indicadas pelas Especificações da Obra.
f. os trajetos dos equipamentos de transporte sobre o aterro devem permitir uma descarga segura e boa compactação, com o mínimo de resistência ao rolamento, que poderia provocar a paralisação de uma unidade transportadora. Assim, esses trajetos devem ser continuamente reajustados de modo a nunca passarem por uma praça de compactação ou espalhamento, por exemplo.
g. os taludes dos aterros, principalmente os de grande altura, geralmente ficam mal compactados, pois os rolos compactadores não atuam bem nas beiradas, ou estas recebem menos passadas. Fica então uma faixa lateral mal compactada de 30 a 50 cm, que poderia produzir uma superfície de escorregamento, com conseqüente ruptura. Embora seja um serviço difícil, é preciso compactar a superfície da saia de aterro, após o acerto final. Isto pode ser conseguido com pequenos rolos compactadores tracionados por guincho acoplado à tratores.
h. Nunca executar uma compactação em umidade diferente da ótima. O empreiteiro que o faz, perde por consumir combustível em excesso, além de arriscar-se a ter a camada recusada, e ser obrigado a: arrancar, corrigir a umidade, homogeneizar, espalhar e compactar novamente , sem ser pago por isso.
As raras exceções a esta regra serão mencionadas adiante (no assunto "compactação" apenas com o objetivo de chamar a atenção do futuro engenheiro para a necessidade de manter sua mente aberta, e estar sempre pronto à ousar experimentar, atualizar-se sempre em sua profissão e criar novas técnicas. Principalmente, a função do engenheiro é engenhar soluções para problemas, criar técnicas e rotinas, executar e construir e melhorar o mundo e as condições de vida.
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Capítulo 8
PREPARO PARA A COMPACTAÇÃO:
ESPALHAMENTO, HOMOGENEIZAÇÃO E SECAGEM, UMEDECIMENTO
ESPALHAMENTO:
Geralmente é feito um primeiro espalhamento com tratores de lâmina, completado com motoniveladoras, ou apenas com motoniveladoras
APLAINAMENTO
Motoniveladoras: ( plaina ou "patrol" )
No exemplo, o ângulo 3:2 , muito comum em corte ( sem escala).
GRADEAMENTO:
(arado)
( grade )
As grades são rebocadas, em geral, por tratores agrícolas, e são usadas em mistura de solos, secagem do solo antes da compactação, homogeneização de camadas, etc. Eventualmente arados de disco agrícolas executam a mesma função.
Tratores agrícolas
As grades também são usadas na construção de barragens, após a compactação de uma camada, e antes do espalhamento do material para a
seguinte, para arranhar a superfície da camada compactada e garantir uma perfeita aderência com a camada superior.
CARROS TANQUE:
Usados no transporte de água, em terraplanagem são munidos de um registro e uma barra de aspersão, que permite a regulagem da vazão. Esta, conjugada à velocidade do veículo, permite que , com razoável precisão, seja espalhada no solo a quantidade de água necessária para colocá-lo na umidade desejada. O teor de umidade final é geralmente controlado com o "Speedy Moisture Test", e conferido após a compactação em combinação com ensaios de determinação da massa específica aparente.
Usos: umidificação ou umedecimento de aterros antes de compactação, controle de poeira no ambiente de trabalho, transporte de água.
Cuidados : não permitir velocidade excessiva quando o tanque estiver pouco cheio.
Referencias bibliográficas:
Ricardo ,Hélio de Souza e Catalani , Guilherme - Manual Prático de Escavação , Pini Editora
Senso, Wlastermiler de - Terraplenagem – USP., 1975
Silveira, Araken – Terraplenagem – Universidade de S. Carlos , 1971
Rolo pé-de-carneiro
Nos solos misturados, ou misturas de solos, é mais difícil prever com segurança qual o equipamento de compactação que dará os melhores resultados. Os rolos combinados, como pés-de-carneiro vibratórios, autopropelidos e de grande peso atingem ampla faixa de solos, como os argilo-siltosos, siltosos, silto-arenosos, etc., o mesmo acontecendo com os rolos de pneus pesados, e com grande pressão nos pneus, ou os rolos mais leves com pneus oscilantes (estes últimos são melhores quando predomina a areia nas misturas).
Rolo pneumático (oscilante)
Por essa razão se executam PISTAS EXPERIMENTAIS para testar o equipamento ideal para cada solo, e obter os outros parâmetros que influem no processo, como ESPESSURA DA CAMADA SOLTA, NÚMERO DE PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, UMIDADE, PESO DO LASTRO, etc. O gráfico e a tabela que se seguem são apenas indicações, uma orientação geral para os tipos de compactadores mais frequentemente usados conforme os tipos de solo.
Escolha do rolo compactador
TIPO DE ROLO
PESO MÁXIMO (toneladas)
ESPESSURA MÁXIMA APÓS COMPACTAÇÃO
UNIFORMIDADE DA CAMADA TIPO DE SOLO Pé de carneiro estático 20 40 cm Boa Argilas e siltes Pé de carneiro vibratório 30 40 cm Boa Misturas de areia com silte e argila
Pneumático leve 15 15 cm Boa Misturas de areia com silte e argila
Pneumático pesado 35 35 cm Muito boa Praticamente todos Vibratório com rodas metálicas lisas 30 50 cm^ Muito boa^
Areias, cascalhos, material granular Liso metálico estático, 3 rodas 20 10 cm^ Regular^
Materiais granulares, brita
Rolo de grade ou malha 20 20 cm Boa
Materiais granulares ou em blocos Combinados 20 20 cm Boa Praticamente todos
endurecida. Geralmente é preferível aumentar o peso e/ou diminuir a velocidade, e adotar número de passadas entre 6 e 12.
ESPESSURA DA CAMADA:
Razões econômicas fazem preferir que a espessura seja a maior possível. Mas características do material, tipo de equipamento e finalidade do aterro são fatores que devem predominar. Equipamentos diversos exigem espessuras de camada diferentes. A tabela "Escolha do rolo compactador", vista anteriormente, é uma orientação inicial, devendo a escolha levar em consideração os demais fatores. Geralmente se adotam espessuras menores que as máximos, para garantir compactação uniforme em toda a altura da camada. Em obras rodoviárias, fixa-se em 30 cm a espessura máxima compactada de uma camada, após compactação, aconselhando-se como normal 20 cm, para garantir a homogeneidade. Para materiais granulares, recomenda-se no máximo 20 cm compactados. Resultados obtidos com aterros experimentais podem modificar tais especificações.
HOMOGENEIZAÇÃO DA CAMADA:
Feita com motoniveladoras, grades e arados especiais, a camada solta deve estar bem pulverizada, sem torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha, antes da compactação, principalmente se for necessário aumentar o teor de umidade.
VELOCIDADE DE ROLAGEM:
A movimentação dos pé-de-carneiro em baixa velocidade acarreta maior esforço de compactação, mas a medida que a parte inferior da camada se adensa, a velocidade aumenta naturalmente. A velocidade de um rolo compactador é função da potência do trator, já que são necessários cerca de 250 kg de força tratora por tonelada de peso para vencer a resistência à rolagem, no caso de material solto. Ao início, usar 1ª marcha, mas a medida que o solo se adensa, passamos à segunda marcha. Rolos pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a 15 km/h, rolos pé-de-carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h. Aos primeiros são recomendadas essas velocidades maiores, porque as ações dinâmicas oriundas do seu grande peso acusam os pontos fracos de compactação, principalmente quando esta é feita em umidade superior à ótima (aparecem borrachudos). A baixa velocidade recomendada para o equipamento vibratório permite a compactação com menor número de passadas, pelo efeito mais intenso das vibrações.
INFLUÊNCIA DA AMPLITUDE E FREQUÊNCIA DAS VIBRAÇÕES (ROLOS VIBRATÓRIOS)
A freqüência recomendada é de 1500 a 3000 vibrações por minuto, mas alteração entre esses valores altera pouco o efeito da compactação. Já a amplitude aumentada causa sensível aumento no grau de compactação, para
todas as freqüências pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito de impacto.
INFLUÊNCIA DA FORMA DAS PATAS (VARIAÇÕES DO PÉ-DE- CARNEIRO)
A observação sobre o efeito da amplitude, no caso anterior, levou ao desenvolvimento de novos desenhos de patas para produzir impacto(tamping), em compactadores autopropelidos com velocidades maiores. A experimentação permite definir a velocidade que produza melhor compactação para o conjunto formado pelo solo e pelo rolo propulsor.
Para alguns solos e usos, podem ser obtidas características indesejáveis, principalmente com respeito à homogeneização da camada. Outros desenhos de patas também alteram a produção do rolo compactador.
PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR:
O rendimento de um rolo pode ser avaliado por
R ( m^3 / h ) =10. L.E.V****. N
onde
L = largura do rolo compressor em metros;
E = espessura da camada em cm;
V = velocidade do rolo em km/h
N = número de passadas do rolo
Sujeito, é claro, ao fator de eficiência.
95-100 % do Proctor normal Camadas de base de pavimentos 95-100 % do Proctor modificado
A rolagem deve ser feita longitudinalmente, dos bordos para o eixo, e com superposição de – no mínimo 20 cm entre duas rolagens consecutivas.
MÉTODOS DE CONTROLE DE COMPACTAÇÃO:
a. Determinação da umidade
O processo mais usado na construção de estradas é o do "Speedy Moisture Test", estudado em Mecânica dos Solos. Principalmente no trabalho com solos finos, necessita calibração por comparação com o método da estufa. Há que tomar cuidado com os erros de zeragem, temperaturas muito diferentes de 20ºC, etc.
b. Determinação do Grau de Compactação (G)
Depende da determinação da massa específica aparente "in situ". O método eleito é função do tipo de solo compactado, como já estudado em Mecânica dos Solos. Os mais utilizados são o do óleo grosso, do frasco de areia, do cilindro de cravação. O primeiro, no caso de solos coesivos com pedregulho, o segundo em qualquer caso, o terceiro quando os solos apresentam coesão e não tem pedregulhos.
O grau de compactação de campo é definido por G% = 100. γs (campo) / γs(maximo) onde γs = Ps / V e Ps = 100.P / (100 + h) e h a umidade média do solo.
CRITÉRIOS ESTATÍSTICOS NO CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE ATERROS (CONTROLE DE QUALIDADE)
O DNER adota como mínimo a amostragem em intervalos de 100 m, alternando a coleta entre o eixo e bordos direito e esquerdo, podendo diminuir em função da importância da obra. O caso ideal em que todo um trecho de construção de estrada tem os graus de compactação uniformemente satisfatório não é sempre atingido, mesmo que a maior parte atenda ao exigido. Um critério para aprovação poderia ser o da média, que deverá alcançar o G% especificado, desde que individualmente os ensaios atinjam o mínimo admissível. Esse mínimo é determinado com base na Estatística, considerando a distribuição de G% como Normal:
determinar a média aritmética
bem como o desvio padrão, dado por
, (n<30)
as probabilidades de ocorrência de quaisquer intervalos de valores das massas específicas podem ser calculadas com auxílio da variável aleatória Z definida como
permitindo assim calcular a probabilidade de ocorrência de valores abaixo de μ -Z.σ e acima de μ + Z.σ.
Esses resultados podem ser encontrados nas tabelas de distribuição normal padronizada, disponíveis nos diversos livros básicos de estatística. A tabela 1 abaixo exemplifica com as probabilidades em relação à alguns valores de Z.
