UNIVERSIDADE DO ALGARVE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA
Bacharelato em Engenharia Civil-1ºCiclo
Regime Diurno-2004/2005-2ºSemestre-3ºAno
Construção e Processos
Monografia
Meios Mecânicos de Movimentação e Compactação de Terras
Docentes:
Eng.ª Fátima Farinha Eng.º António André
Trabalho realizado por:
Carlos Silveira N.º 22973 Tânia Ribeiro N.º 22984 Cláudia Prazeres N.º 23437 Luís Horta N.º 23446
Faro, 8 de Abril de 2005
Escola Superior de Tecnologia Área Departamental de Engenharia Civil
Construção e Processos
SUMÁRIO
Este trabalho, realizado no âmbito da disciplina de Construção e Processos, tem
como objectivo aprofundar o tema da movimentação e compactação de terras,
nomeadamente dos meios mecânicos disponíveis e utilizados para transporte e
compactação, que apesar de muito importante na construção, este tema está muito pouco
desenvolvido em termos de bibliografia.
No decorrer desta monografia, serão descritos e sintetizados de acordo com o
seu campo de aplicação, os equipamentos mecânicos mais utilizados nesta área, essa
descrição será sempre que possível, acompanhada de fotografia e quadro síntese com
algumas das especificações comerciais/dados técnicos.
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ÍNDICE
SUMÁRIO ..................................................................................................................................1 ÍNDICE ......................................................................................................................................2 1.INTRODUÇÃO ........................................................................................................................3 2.MOVIMENTAÇÃO DE TERRAS.............................................................................................5
2.1.EQUIPAMENTO LIGEIRO ............................................................................................7 2.2.EQUIPAMENTO CORRENTE .......................................................................................9 2.2.EQUIPAMENTO PESADO ..........................................................................................20
3.COMPACTAÇÃO DE TERRAS ............................................................................................26 3.1.EQUIPAMENTO LIGEIRO DE COMPACTAÇÃO .......................................................27 3.2.EQUIPAMENTO PESDO DE COMPACTAÇÃO .........................................................32
4.CONCLUSÃO .......................................................................................................................42 5.BIBLIOGRAFA .....................................................................................................................44 6.ANEXOS ...............................................................................................................................45
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1.INTRODUÇÃO
A utilização dos solos como material de construção faz-se desde o início da
civilização humana. Neste capítulo da Engenharia Civil, os nivelamentos, as
escavações, os aterros, entre as outras actividades tomam proporções e volumes
enormes, e essenciais na construção de diversas obras.
Designa-se por movimentação de terras aos trabalhos relacionados com a
modificação do relevo de um terreno. Esta modificação dos níveis do solo concretiza-se
pelo desmonte e aterro. O desmonte caracteriza-se pelo rebaixamento do nível do
terreno por extracção de terras, no que diz respeito ao aterro, consiste na colocação de
terras até que o nível do terreno se eleve ao nível desejado.
Os movimentos de terras, são de forma geral, os que abrangem uma grande
superfície e são executados em terreno descoberto, para a execução de estradas, e outras
infra-estruturas. A movimentação de terras engloba várias actividades que se distinguem
em termos de profundidade e extensão em superfície.
Os trabalhos de movimentação de terras culminam muitas vezes na compactação
do terreno ou solo. Com a compactação procura-se melhorar as características dos solos,
de forma a satisfazer os requisitos de uma determinada obra. Designa-se por
compactação de um solo a acção manual ou mecânica que visa provocar nesse solo uma
diminuição do seu índice de vazios, a qual é conseguida, fundamentalmente, à custa da
redução do volume da sua fase gasosa, melhorando as suas características de resistência,
deformabilidade e permeabilidade.
Em geral, o comportamento dos solos depende do seu índice de vazios,
nomeadamente as suas características de resistência ao corte, deformabilidade e
permeabilidade, pelo que, quanto menor for o seu índice de vazios, maior será a sua
resistência ao corte e menores serão a sua deformabilidade e permeabilidade.
Mediante a redução do índice de vazios e densificação de um solo através da
compactação, é possível melhorar as suas condições de resposta a futuras solicitações. A
compactação é um processo de estabilização de solos utilizado em diversos tipos de
obras de engenharia, nomeadamente em aterros rodoviários e barragens de terra, em que
o solo é o próprio material resistente ou de construção. A energia de compactação pode
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ser transmitida de várias formas, nomeadamente através de esforços de pressão, impacto
(energia dinâmica), vibração ou uma combinação destes.
A figura seguinte sintetiza os diversos equipamentos e respectiva aplicação.
Figura 1 – Produtos mais adequados ás diversas aplicações nas operações de
movimentação de terras.
Segundo orientação do docente tentou-se abranger apenas o transporte no que
diz respeito à movimentação de terras, no entanto não se consegue pronunciar sobre este
tema sem incluir a remoção de terras, não só porque faz parte da definição de
movimentação de terras mas também porque muitos dos equipamentos que realizam
transporte realizam também escarificação e até remoção do terreno, no entanto tentou-se
sempre que possível não entrar em detalhes.
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2.MOVIMENTAÇÃO DE TERRAS
Correntemente, os solos apresentam na superfície uma camada que possui uma
determinada percentagem de material orgânico e material rochoso alterado. O material
orgânico é compressível e no seu processo de degradação natural, assim como nas
variações do teor em água, sofre importantes alterações no seu volume.
Regra geral, qualquer que seja o tipo de obra a construir, é necessário que exista
uma ligação ao solo com um mínimo de estabilidade, dependendo da exigência de cada
situação em particular. Deste modo antes de construir, a área de implantação e
especialmente a área de fundações tem de ser alvo de um trabalho de movimentação de
terras, em que todo o material sem qualidade para a construção é removido.
Por outro lado, existem obras que necessitam a remoção de grandes volumes de
solo e outras que necessitam solo ou material rochoso para a sua própria execução,
como é o caso dos taludes de vias de comunicação e os aterros das barragens,
respectivamente. A construção de eixos rodoviários, consome grandes quantidades de
equipamentos de remoção de terras, que se conjugam com equipamento de transporte,
que conduz os materiais para locais onde possam ser reutilizados na mesma obra ou
para locais de vazadouro.
A movimentação de terras, é assim uma etapa importante no desenvolver da
maioria dos trabalhos de construção. Ao longo dos tempos as máquinas destinadas à
movimentação de terras têm vindo a especializar-se, existindo actualmente um vasto
tipo de equipamentos, assim como uma considerável gama de produtos e marcas do
mesmo tipo de equipamento. As novas tecnologias e conhecimentos vão sendo
progressivamente aplicados na concepção e desenvolvimento de máquinas cada vez
mais eficientes, conduzindo a rendimentos de trabalho bastante superiores.
É neste contexto que surgiram equipamentos, específicos para determinada área
ou áreas, possuindo características próprias que levaram a que no seguimento deste
trabalho fossem distinguindos segundo as seguintes classes: equipamentos ligeiros,
equipamentos correntes e equipamentos pesados.
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Imagem 1 – Talude de escavação, para construção do IC27,
a Norte da Aldeia de Odeleite.
Imagem 2 – Barragem do Beliche (Castro Marim).
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2.1.EQUIPAMENTO LIGEIRO
O equipamento ligeiro de movimentação de terras é especialmente vocacionado para
trabalhos de volumetria reduzida, como forma de apoio a equipamentos de maiores
dimensões, para trabalho em locais com reduzido espaço de manobra e ainda nos locais
onde se exija uma baixa compactação do solo através do seu funcionamento.
Salienta-se assim o uso destes equipamentos em trabalhos agrícolas específicos,
zonas ajardinadas, arranjos em zonas industriais (armazéns), residenciais ou comerciais.
A utilização preferencial deste tipo de máquinas em detrimento de equipamentos de
maior capacidade, pode dever-se ainda a factores que têm a ver com as suas próprias
características de funcionamento, como a menor propagação de vibrações no solo e o
menor ruído de funcionamento, entre outras.
Como equipamento ligeiro de movimentação de terras existem as Mini
Carregadoras de Pneumáticos e as de Rasto Liso, as Mini Escavadoras e as Mini Pás de
Rodas.
MINI CARREGADORAS DE PNEUMÁTICOS E DE RASTO LISO
Imagem 3 – Mini Carregadora.
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Modelo Potência Peso Operativo Balde 216B 37 KW 635 kg 0,36 m3
226B 43 KW 680 Kg 0,36 m3
248BAA 57 KW 907 Kg 0,40 m3
262BAA 59 KW 1224 Kg 0,40 m3
Quadro I – Síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos de
Mini Carregadoras CATERPILLAR.
MINI PÁS DE RODAS
Imagem 4 – Pá de Rodas.
Modelo Peso de Operação (kg) Capacidade Produtiva (kg) ROBOT 160 2410 600 ROBOT 170 2510 700
ROBOT 170 HF 2510 700 Quadro II – Síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos
Mini Pás de Rodas JCB
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2.2. EQUIPAMENTO CORRENTE
DUMPERS
O Dumper de pequenas dimensões é usualmente utilizado como um pequeno
camião a curta distância, sendo no entanto mais manobrável e versátil que o camião. É
por excelência um equipamento utilizado em estaleiros e aplicável a pequenas
reparações em zonas industriais, residenciais e comerciais.
Têm uma capacidade de carga que ascende a algumas centenas de quilos,
podendo transportar uma variada gama de materiais e produtos, possuem boa facilidade
de locomoção em meios com alguma adversidade e detêm ainda grande e apreciada
capacidade de manobra.
Os Dumpers de pequena dimensão possuem uma “caixa” para transporte de
material localizada sobre o eixo dianteiro, ancorada ao chassis, onde se localizam as
rodas motoras. As rodas traseiras são normalmente as direccionais e possuem menor
robustez que as dianteiras. A descarga do material efectua-se pela frente do veículo por
um sistema de báscula.
Imagem 5 – Dumper.
RETRO ESCAVADORA
Esta máquina tão conhecida, destina-se a escavar, abaixo da cota de instalação
da mesma, ou seja, em profundidade, e além disso é também utilizada em transporte,
ainda que a curtas distâncias, dificilmente se encontra uma obra com trabalhos no
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âmbito da movimentação de terras que não possua retro escavadoras. A escavação
efectuada é relativamente precisa, pois a direcção do trabalho é de forma controlada.
Constituída por lança inclinável, onde num ponto intermédio se encontra um braço
articulado, onde por sua vez, na extremidade se fixa uma colher ou pá de grande
resistência munida de dentes capazes de romper o terreno, com abertura voltada para
baixo. A escavação processa-se com um movimento de aproximação, cortando o terreno
de cima para baixo e de fora para dentro. Durante a elevação, a colher encontra-se na
posição interior extrema da trajectória da articulação, descarregando os produtos da
escavação girando pela articulação a colher para fora, virando a “boca” para baixo,
ficando pronta novamente para escavar. Da precisão referida anteriormente, resulta a
sua aplicação, em alguns casos, como s seguintes:
o Abertura de valas para colocação de tubagens, drenos, cabos, entre outros, sendo
a largura da vala igual à do balde aplicado na máquina;
o Escavação de fundações, isoladas ou continuas, para edifícios;
o Auxilia também a colocação de tubagens de grandes diâmetros.
Imagem 6 – Retro Escavadora.
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Modelo Peso Operativo (kg) Potência (kw) Balde (m3) 428DNF 8000 59 1,0 432DAG 8000 63 1,0 438DAG 8000 70,8 1,0
442DEXAG 8000 70 1,0 Quadro III - Síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos de retro
escavadoras CATERPILLAR.
TRACTORES Os tractores são utilizados em trabalhos de terraplenagem, pois proporcionam
um fornecimento de força quer em movimento quer estacionada.
Os tractores são classificados quanto aos rastos ou sistema de locomoção, tractor
de lagartas ou de rasto contínuo e tractor sobre pneumáticos, em que este último é
dividido em tractores de duas e quatro rodas.
O Tractor de lagartas é constituído por chassis, sobre o qual se apoia o motor e
toda a transmissão, comandos e sistema de caminhamento. O sistema de locomoção é
constituído por uma esteira contínua formada por uma corrente de elos duplos de faces
rectilíneas e paralelas sobre a qual descarregam todas as rodas.
O grande interesse deste tipo de tractor surge da possibilidade de locomoção em
terrenos de mau piso e fortes inclinações, da pequena pressão descarregada no solo
pelas lagartas, e da melhor aderência em terrenos argilosos secos e húmidos, areia seca e
solta, neve e gelo.
Este tipo de tractor atinge uma velocidade máxima de 9 a 11 Km/h, no entanto
não pode atingir velocidades superiores a 3,5 Km/h em trabalhos de escavação e arrasto
de terras.
O Tractor sobre pneumáticos difere do tractor de lagartas principalmente nos
rastos e nos comandos. Dispõem de rodas motoras e directrizes. São comandados por
sistema normal de direcção por volante, com ou sem apoio hidráulico ou até por um
sistema eléctrico.
Tractores de pneumáticos com duas rodas utilizam-se no reboque de veículos,
atingindo velocidades de cerca de 24Km/h com boa aceleração e alguns chegam a
atingir cerca de 40 Km/h e percorrem distâncias iguais ou superiores a 300m em
terrenos médios.
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E por fim os Tractores de pneumáticos com quatro rodas são utilizados no
reboque de atrelados de grande capacidade e scrapers de pequena capacidade. Têm
como vantagens o trabalho a distâncias médias e longas (entre 300 a 3000 metros),
velocidades maiores (30 a 50 Km/h) e maior facilidade de engate ao atrelado, mas em
contrapartida exigem maior espaço para manobra e melhor piso.
Imagem 7 – Tractor de rasto liso.
Imagem 8 – Tractor de 4 rodas motrizes, trabalhando com
scraper de pequenas dimensões.
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Modelo Peso Operativo (kg)
Potência (KW/HP)
Força Max. Tracção (KN)
Lamina (mm)
D31-E20 6270 52/71 88,6 2415-840 PAT D31-20 6940 52/71 87,9 2875-790 PAT
D575-2D 142500 888/1150 1250 7400-3250 D575-2R 132000 784/1066 1250 6750-2820
Quadro IV – Síntese dos dados técnicos relativos a alguns
modelos de tractores Komatsu.
SCRAPER
Esta máquina intervém em todas as fases de terraplanagem, por exemplo,
limpeza de terreno, com a remoção das terras vegetais superiores, no movimento de
terras com o corte e transporte das zonas de escavação para depósito nas zonas de
aterro, entre outros.
Este equipamento pode remover e transportar o material numa só operação sem
interromper a marcha. O scraper é equipado com uma caixa sobre um ou dois eixos com
pneumáticos de baixa pressão ou com lagartas, atrelado por um tractor. O chassis é
articulado de forma a que o fundo bascule cravando a aresta frontal no terreno e,
simultaneamente, elevando o taipal anterior permitindo a entrada da carga pela abertura.
Os scrapers rebocados por tractores lagartas com capacidade até 3m3 podem
percorrer de 30 a 120m, em contrapartida os de 22,5 a 30m3 percorrem de 180 a 900m,
em relação à locomoção por tractores de pneus, para uma capacidade de 8 a 13,5m3
percorrem uma distância económica entre 400 a 3500m.
Para obter um melhor rendimento devem-se evitar distâncias muito longas, no
máximo de 600 a 700m, salientando-se que um scraper de 15m3 em terreno normal pode
escavar e transportar numa distância de 500m cerca de 120m3 de terra por hora.
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m muitos
inconv
r libertados antes de cada
movim
como
antarias, construção de auto-estradas, respectivamente, entre outros.
Quando o rendimento da escavadora é baixo, utiliza-se camiões de caixa
múltipla porque oferecem mais possibilidades nas obras de movimentos de terras.
Imagem 9 – Scraper, puxado por tractor.
CAMIÕES Esta máquina, é normalmente utilizada em terraplanagens de pouca importância,
ou como recurso na falta de equipamentos adequados, porque te
enientes, por exemplo, as manobras, meios auxiliares de carga e descarga e
exigências quanto ao piso. Estes inconvenientes atenuam-se quando as distâncias são
longas e o traçado permita velocidades superiores a outros transportadores.
É constituído por basculantes para trás ou lateralmente (em ambos os sentidos ou
em um só), normalmente utiliza-se os basculantes para trás pois, além de permitir a
descarga em movimento, com consequente espalhamento, não corre o risco de empeno
do chassis ou rotura dos encravamentos da caixa que devem se
ento, utiliza-se em distâncias longas, transportando os produtos de escavação ou
de desmatação, neste último caso quando os scrapers não possam carregar. A
capacidade basculante varia em função da potência do motor.
Os camiões de grandes dimensões têm uma capacidade aproximadamente de
18m3, que permite o transporte e carga e a execução de certos trabalhos, tais
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Imagem 10 e 11 – Camiões basculantes para trás (veículos ligeiros).
Imagem 12 e 13 – Camiões basculantes para trás (veículos pesados).
ATRELADOS ESPECIAIS A aplicação dos atrelados especiais é semelhante ao dos camiões basculantes
com as vantagens resultantes da sua maior capacidade e da sua concepção.
Os atrelados graças á sua grande capacidade permitem a sua utilização em
trajectos mais curtos que o dos camiões, a sua maior robustez e a articulação do
conjunto permite a deslocação sobre pisos irregulares. A facilidade de atrelagem e
desatrelagem destes equipamentos permitem manter o tractor em trabalho contínuo,
alternando as caixas, no transporte de materiais de carga e descarga difícil.
“Sendo possível dispor de atrelado de capacidade, pesos próprios e robustez
diferentes pode-se, praticamente, aproveitar um tractor em qualquer terreno, optando-se
pelo atrelado que maior aproveitamento fizer da sua potência em face das características
do caminho a percorrer.”
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Tal aproveitamento pode resultar até da substituição de um atrelado de tanto
peso por outro mais leve o que, perante um terreno difícil se traduzida numa menor
dimensão da carga a transportar.
Imagem 14 – Atrelado basculante para trás.
ESCAVADORA – CARREGADORA Recorre-se a escavadoras-carregadoras nas escavações das obras correntes, além
da possibilidade de escavar, podem proceder ao lançamento dos produtos escavados
directamente em transportadoras e tem como desvantagem o facto de ter uma reduzida
capacidade de corte.
Estas máquinas diferem das carregadoras em relação à potência do motor e na
robustez do balde, porque a escavação exige uma força maior e a danificação dos
aparelhos de ataque é mais rápida do que a carga do material desagregado.
É constituído por um tractor com um balde cilíndrico robusto de directriz
parabólica ou curva semelhante, munido de dentes de aço especial, e sustentado por dois
braços articulados accionados por um sistema hidráulico.
Este sistema permite ao balde elevar-se na vertical e girar sobre os pontos de
apoio nos braços, resumindo, basculando-o em qualquer altura e em movimentos
combinados.
Este equipamento pode ser montado sobre os dois tipos de tractor, lagartas e
pneumáticos. Em obras correntes utiliza-se os pneumáticos.
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Imagem 15 – Escavadora-carregadora.
Modelo Peso Operativo (Kg)
Potência (HP)
Força de Rotura (Kg)
Pá
3063 3200 50 3200 Capac.:0.55m3 Lagura:1.4 m
3.63F 5150 67 5850 Capac.:0.8-1.1m3 Lagura:1.8 m
9.63 8800 115 7100 Capac.:1.4 -1.6m3 Lagura:2,35 m
90.13 11150 152 8600 Capac.:1,7 – 2,5 m3 Lagura:2,4 m
Quadro V – Quadro síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos
de Escavadoras-carregadoras Komatsu.
NIVELADORAS Há niveladoras rebocadas e as auto motrizes, com propulsão própria. As
niveladoras têm relativamente às motoniveladoras, os inconvenientes da duplicação de
manobras, a elevada dificuldade de inversão de marcha e o grande espaço necessário
para descrever as curvas. As motoniveladoras possuem 4 rodas traseiras motrizes sob a
cabine e o motor e 2 dianteiras directrizes, inclináveis para uma melhor execução e
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nivelamento dos trabalhos. Também existem recentemente motoniveladoras com todas
as rodas motrizes, existindo ainda modelos articulados.
Este tipo de máquinas possui bastante versatilidade, empregando-se com
frequência na desmatagem, espalhamento de materiais de aterro para execução de
camadas de base e revestimento de pavimentos e escavações de pequenas camadas de
terreno, por exemplo para na remoção da superfície orgânica de um solo. A sua
principal função é assim a regularização de superfícies, ou seja o seu nivelamento,
possuindo para tal efeito um lâmina inferior ao chassis, colocada entre os rodados
posteriores e os anteriores, funcionando por processos de corte ou espalhamento. A
lâmina é fixa a uma coroa circular, que por rotação permite alterar o ângulo da lâmina
relativamente ao eixo longitudinal da máquina. Nos sistemas mais modernos esta
funcionalidade é comandada através de macacos hidráulicos. A lâmina pode ainda
deslocar-se perpendicularmente ao eixo longitudinal da máquina, por deslocação desta
relativamente à coroa circular (ou outro sistema). Este movimento permite que a lâmina
atinja grandes inclinações, quando esta se situa fora da viga central.
Existem vários acessórios para acoplar à lâmina, destacando-se os dentes para
escarificação do terreno e as lâminas complementares, com um posicionamento e forma
específica, que se aplicam na extremidade da lâmina principal para execução de valetas.
Todos os movimentos executados pela lâmina e comando da máquina, são
controlados pelo manobrador por meios mecânicos ou hidráulicos, a partir da cabine.
Imagem 16 e 17 – Niveladoras (motoniveladoras).
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Modelo Peso Operativo(Kg) Potência (KW) Lamina(mm) 120 H 14900 104/93 3660 mm 135 H 14400 116/101 3660 mm 16 H 29360 205 4880 mm 24 H 62950 373 7320 mm
Quadro VI – Quadro síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos
de motoniveladoras CATERPILLAR.
BULL CLAIN SHOVEL É um tractor equipado com uma lâmina semelhante a do Bull-dozer, mas mais
curva, e uma contra lâmina frontal, lateralmente fechada, podendo ambas as laminas
fecharem-se, como maxilas, em torno de um eixo horizontal superior e pode vaiar a
inclinação das laminas simultaneamente com a elevação em relação ao solo. Este
equipamento permite, fechando as lâminas, a elevação do material, e, abrindo as
maxilas, trabalhar como Bull-dozer. É mais frequente a sua utilização como
carregadora, aproveitando-se a outra função no amontoamento dos materiais na
operação de carga.
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2.3.EQUIPAMENTO PESADO
DOZERS Por definição, um dozer é uma máquina auto motriz com rodas de pneumáticos
ou de rasto liso (lagartas), destinada a exercer uma força de tracção ou impulsão através
de um equipamento montado. A diferenciação e diferente designação que cada um dos
diferentes tipos de dozers recebe, é desta forma devida ao equipamento principal que a
máquina possui. Este tipo máquinas geralmente possui motores capazes de fornecer
elevadas potências para o trabalho a realizar.
Dos diferentes tipos de dozers existentes o mais conhecido e o mais vulgarmente
observado é o Bull-Dozer equipado com um ou vários Rippers na sua secção traseira.
Assim sendo, além do Bull-Dozer, têm-se os seguintes equipamentos pertencentes a este
grupo: Angle-Dozer, Tilt-Dozer, Tip-Dozer, Clering-Dozer, Bushcutter, Stump-Dozer,
o Push-Dozer e o Bull Claim Schovel.
Os Dozers equipados com pneus, normalmente têm quatro rodas motoras de
igual diâmetro. Atingem velocidades em trabalho, em terreno de boa aderência, da
ordem de 4,5 a 5 km/h, enquanto que os Dozers de rasto liso ou lagartas ficam pelos 2,5
a 3,5 km/h. Para distâncias de trabalho até 60m e em determinadas condições até 100m,
o rasto liso é mais económico que os tractores de pneus, utilizados para distâncias que
podem atingir 150 a 200m. Estas diferenças prendem-se principalmente com a distinta
forma com que os dois tipos de máquina executam a manobras de inversão de marcha, a
capacidade de manobra, o volume arrastado e a capacidade de tracção.
BULL-DOZER Um Bull-Dozer é um tractor, normalmente de rasto liso, com uma lâmina frontal
posicionada na perpendicular ao seu deslocamento. Esta possui apenas movimento no
plano vertical.
Este equipamento, é dos dozers o mais versátil, tem aplicação na escavação,
remoção e amontoamento de terra, rocha desagregada, materiais rolados, produtos de
demolição de rocha por explosivos, no abate de árvores, arranque de raízes e na
desmatação. É sobretudo utilizado na escavação e no amontoamento dos materiais
escavados ou no seu transporte por arrasto, a direito para locais de depósito a uma
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distância máxima de 60m em trabalho frontal. Exerce também, embora indirectamente,
a função de compactador, devido ao elevado número de passagens e vibrações nos
deslocamentos necessários ao trabalho que realiza. Na construção de aterros esta função
é importante, uma vez que ao efectuar o espalhamento das camadas de aterro, acaba por
preparar caminho, principalmente em tempo molhado, para outras máquinas de
terraplanagem que lhe seguem actuarem.
Há a possibilidade de equipar a lâmina com um calço apropriado, permitindo ao
Bull-dozer executar trabalhos de Pusher.
Existem Bull-dozers com comados hidráulicos e por cabos. Actualmente a
maioria deles são de comandos hidráulicos, permitindo montar na sua parte posterior
um Ripper. A elevação ou penetração do Ripper no terreno é feito por acção de um ou
vários macacos hidráulicos. Os Rippers são preparados para trabalharem com um, dois
ou três dentes, conforme a natureza do terreno e a potência da máquina.
Imagem 18 e 19 – Bull-dozers.
Modelo Peso Operativo (Kg) Potência (KW/HP) Lamina (mm) D3GLX 7800 52/70 2460 D4GXL 8200 60/80 2670 D7RIIPS 25000 179/240 3904 D9RDS 49000 306/410 4314
Quadro VII – Quadro síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos
de Bull-Dozers de Rastos CATERPILLAR.
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MOTORSCRAPER Este equipamento encontra-se sobretudo nas grandes obras, como construção de
auto-estradas ou barragens, onde pode percorrer de 700 a 2000m.
É motorizado, podendo apresentar dois a três eixos, consoante a parte tractora
correspondente a um tractor de duas ou quatro rodas. Para efectuar grandes capacidades
e potência é preciso Scrapers com dois motores síncronos que podem actuar
permanentemente.
No momento da escavação e carga é preciso uma força adicional de tracção
geralmente obtida pela utilização de um tractor a empurrar o Scraper.
Normalmente é designado Motorscraper quando a tracção for feita por tractores
de pneus, tem como capacidade de 8 a 13,5m3 e uma distância produtiva compreendida
entre os 400 a 3500m.
Esta máquina para além de escavar e transportar também é utilizada como
compactor de pneumáticos, função só aplicada nas deslocações pelo trabalho de
transporte.
Imagem 20 – Motorscraper.
Tipo (sistema) Modelo Potência ao volante (kW/HP) Capacidade (m3) Velocidade
máxima (km/h) 611 198-265 11 44,4 Com motor único (e
auxiliados por veiculo tractor) 651E 410-550 34 50,0
613CII 130-175 8,5 35,1 Auto-carregadores 633EII 366-490 26 53,8 627F 414-555 15 51,5 Puxa-empurra 57E 186-250 34 50,0
Quadro VIII – Quadro síntese dos Motorscrapers CATTERPILLAR.
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DUMPERS O Dumper de grandes dimensões é semelhante ao camião mas as suas
características impõe-lhe um campo de aplicação diferente. Estes têm uma capacidade
que vai desde poucas toneladas, que são utilizados nos estaleiros para o transporte de
materiais, até aos de 400 toneladas.
O dumper tem uma distância de transporte económica inferior ao do camião,
sendo 1 a 1,5Km para os dumpers de pequena capacidade e de 3 kms para os de grande
capacidade. A maior aceleração, a inscrição em curva de menor raio, o maior numero de
rodas motoras, os pneus de grande diâmetro com piso especial, a repartição de carga,
garantindo a estes um maior peso aderente, e a facilidade de descarga tornam o Dumper
um transportador vantajoso em terrenos de mau piso e acidentados.
O Dumper tem especial interesse em pequenos trajectos e em terrenos difíceis
em que pela sua robustez e as primeiras velocidades da caixa o tornam mais económico
que o camião, em consumo, manutenção e poder de carga. Em contrapartida, o camião
apresenta vantagens em longos percursos em estrada e se desloque a alta velocidade.
Imagem 21 – Dumper.
VAGÕES E VAGONETAS O transporte de aterros sobre carris justifica-se em grandes distâncias, no plano
ou com muito pequenas inclinações, com a carga e a descarga feitas em pontos fixos.
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O custo da conservação do material de via e do próprio material rolante é
relativamente baixo, mas o investimento inicial e o custo da montagem são
consideravelmente elevados, originando o primeiro uma amortização elevada e tendo o
segundo de ser completamente imputado ao trabalho, pelo que a utilização deste meio
de transporte impõe um estudo cuidadoso.
Este meio de transporte apresenta uma pequena resistência ao rolamento, baixa
aderência e grande resistência em curva. A sua baixa aderência limita a rampa máxima a
inclinações muito pequenas, impondo trabalhos preparatórios do traçado do percurso,
demorados e dispendiosos, salvo o que se terão frequentes paralisações e prejuízos
resultantes de descarrilamentos.
Quando o material se encontra amortizado e os transportes são feitos nas
condições já indicadas, com pequenas inclinações e a longa distância, sem necessidade
de obras arte para a instalação da via, estes transportadores mostram-se de grande
interesse e vantagem económica.
Por tal motivo, é o meio mais vantajoso nos trabalhos de reparação ou alteração
de traçado nos caminhos de ferro.
Imagem 22 – Vagão.
CARREGADORAS Em terraplanagens não são muito utilizadas, com muita frequência, as maquinas
exclusivamente carregadoras, pois podem ser substituídas, com vantagem, por escavo-
carregadoras e escavadoras de lança.
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No entanto dispõem-se de máquinas para tal fim como as Pás Carregadoras,
tapetes rolantes ou transportadores de godés usados neste caso como elevadoras.
As pás carregadoras são semelhantes ao Bull Claim Shovel mas com um balde
de uma só peça e mais frágil.
Dentro destas maquinas encontra-se as que descarregam voltando a abertura do
balde para baixo, sempre em trabalho frontal, outras cujo sistema pode girar em relação
ao chassis debitando frontal ou lateralmente no tractor e, ainda, aquelas que, passando o
balde sobre a cabine, descarregam atrás de si próprias.
As carregadoras de débito lateral ao posterior são as mais eficientes.
Os tapetes rolantes e os elevadores de godés estão, normalmente, integrados em
sistema de escavação de grande débito o trabalho continuo. A utilização na carga de
transportadores intermitentes exigirá receptáculos extremos para armazenamento,
realizando-se depois as cargas por gravidade.
Imagem 23 – Pá carregadora.
Modelo Peso Operativo Potência Balde WA95-3 handy 6000 Kg 55 KW (75 hp) 0,6--1,6 m3 WA115 PT-3 7500 Kg 65 KW (88 hp) 1,2--2,2 m3
WA600-3 44000 Kg 328 KW (445 hp) 6,1--11,0 m3 WA700-3 70800 Kg 478 KW (650 hp) 8,7--15,0 m3 Quadro IX - Quadro síntese dos dados técnicos relativos a alguns modelos de
pás carregadoras da Komatsu.
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3.COMPACTAÇÃO DE TERRAS
Como foi referido na introdução, pretende-se com a compactação de um
material, solo ou argamassa, a melhoria do seu comportamento face à utilização que se
lhe pretende dar. Ao compactar o material está-se a reduzir o seu índice de vazios,
aumentando consequentemente o seu peso volúmico. O grau de compactação depende
da energia de compactação e do número de vezes que esta é aplicada (que estão
directamente relacionados o mecanismo compactador), a velocidade a que é efectuada e
a espessura da camada a compactar.
No caso da compactação de solos o teor em água condiciona em muito a
compactação e o comportamento futuro da obra. O controlo da compactação em obra é
efectuado de diversas formas, sendo que uma das mais importantes é o controlo do grau
de compactação. O grau de compactação é expresso por uma relação entre o peso
volúmico seco em obra e o peso volúmico seco obtido em laboratório. É assim
especificado no caderno de encargos de uma obra o grau de compactação mínimo a
obter e o tipo específico de equipamento a utilizar para obter esse fim, dado que para
semelhantes graus de compactação são obtidas diferentes propriedades físicas consoante
o mecanismo compactador utilizado. Nomeadamente no que toca a aterros para obras
hidráulicas a compactação deverá ser rigorosa e correctamente efectuada e controlada.
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3.1. EQUIPAMENTOS LIGEIROS DE COMPACTAÇÃO
Os equipamentos ligeiros de compactação são empregues numa grande
variedade de trabalhos. São utilizados na compactação de aterros em valas para a
colocação de tubagens e condutas enterradas, na compactação de determinados
pavimentos como as calçadas e pavimentos em peças de betão para circulação de peões
e no acabamento e em determinados locais onde os meios de compactação pesados não
conseguem aceder. Em geral e dependendo das necessidades da obra são muito
empregues em locais rodeados de edificações onde a propagação de vibrações seja
prejudicial.
PILÃO O pilão pode ser manual ou acoplado a uma máquina (pilão mecânico). O
apiloamento manual é uma técnica com eficiência limitada, quer em termos de energia
transmitida ao solo, como em termos de aplicabilidade. Esta técnica é utilizada em
pequenos trabalhos, por exemplo numa zona histórica ou numa rua destinada ao tráfego
de peões em calçada, onde por qualquer motivo existiu a necessidade de abrir uma
pequena vala. A recolocação do solo e pavimento poderá dependendo da situação sofrer
a compactação por apiloamento. A compactação gerada pelo pilão tem origem numa
pressão dinâmica.
Existe um processo de tratamento para solos pouco densos e pouco coesivos,
derivado do apiloamento, que se baseia igualmente na transmissão de pressão dinâmica
ao solo. O processo designa-se por compactação dinâmica, e consiste num impacto de
uma massa de betão ou aço, elevada por uma grua e largada de uma altura que pode
atingir os 40 metros. O método foi desenvolvido para o tratamento de áreas extensas e
com profundidades até 30 metros. Esta técnica não se insere no grupo dos equipamentos
ligeiros de compactação.
SAPO MECÂNICO
O sapo mecânico e tem uma placa metálica na base inferior que é impulsionada
no sentido do solo, por acção de um motor de combustão, com uma determinada
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cadência. O mecanismo exerce uma pressão dinâmica no solo. É um equipamento que
devido às suas dimensões é fácil de operar, possuindo uma excelente manobrabilidade
em valas e junto de obstáculos e tubagens.
Imagem 24 – Sapo mecânico.
O sapo mecânico oferece um desempenho elevado, quando utilizado na
compactação de solos coesivos como as argilas e os siltes, em áreas estreitas e
confinadas. Também podem ser aplicados na compactação de areias e britas.
Motor Capacidade Dimensões
Motor Honda Peso líquido 67-68 kg Largura da placa 230/280 mm
Modelo GX 100 Peso operacional 68-69kg Comprimento
da placa 330 mm
Sistema de arranque Cabo Frequência 12 Hz C x L x H 810 x 422 x
1074 mm Combustível Gasolina Amplitude 65-75 mm
Potência 2,2kW/3600rpm Velocidade 15-18 m/min
Depósito de combustível 2,5 l Impacto 14,8 kN
Consumo de combustível 0,67 l/h
Quadro X - Quadro dos dados técnicos relativos a um sapo mecânico
da Dynapac, o LT6000.
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PLACAS VIBRANTES São equipamentos de compactação muito versáteis, podendo ser de pequenas
dimensões e peso, manobradas por um operador manual, ou podem em determinadas
situações surgir agrupadas em linha em conjuntos que são fixos a um elemento tractor.
As placas vibrantes podem ser de movimento para a frente, ou de movimento
reversível, ou seja podem ter movimento para a frente ou para trás. As de movimento
para a frente são concebidas para a compactação de solos granulares e pisos
betuminosos. As placas vibrantes reversíveis têm a sua aplicação virada para a
compactação de valas e determinados espaços confinados e ainda na compactação de
pavimentos de blocos.
Imagem 25 – Placas vibrantes.
A energia de compactação das placas vibrantes é uma energia de vibração capaz
de transmitir ao material uma energia dinâmica de 6 a 12 vezes o peso do próprio
aparelho. A nível do motor, estes as placas vibrantes são equipadas com motores de
combustão interna. São comercializadas com diferentes frequências de funcionamento
consoante a utilização pretendida. Uma frequência de compactação elevada incide sobre
as partículas de menores dimensões e uma frequência baixa sobre as partículas de
dimensões superiores.
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Dimensões Largura da placa 450 mm
Comprimento da placa 650 mm C x L x H 1265x450x1115 mm
Motor Hatz Diesel 1B20 2,8 kW, 2600 rpm Características
Frequência 82 Hz Amplitude 1,7 mm
Força centrífuga 35 kN Velocidade 25 m/min
Recomendado para Areia/Brita
Sub-base/Base Quadro XI – Quadro dos dados técnicos relativos á placa
vibrante LG160, da Dynapac.
CILINDROS Os cilindros que se incluem no grupo dos equipamentos de compactação ligeiros são
regra geral cilindros de 2 rolos, sendo a compactação originada por esforços de pressão
ou esforços de pressão e acção da vibração. São especialmente indicados na
compactação de solos granulares e misturas betuminosas, em obras de pequeno porte.
Imagem 26 – Cilindro ligeiro de 2 rolos.
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Especificações Peso líquido 678 kg
Peso operacional 716 kg Frequência 61 Hz Amplitude 0.45 mm
Força centrífuga 21 kN Velocidade 0-3,6/0-2,3 km/h Dimensões
Diâmetro do cilindro 400 mm Largura do cilindro 650 mm
C x L x H 1100(2514)x714x1045 mmMotor
Hatz 1D50S 6,8 kW, 2600 rpm Recomendado para
Areia/Brita Sub-base/Base
Asfalto Quadro XII – Quadro dos dados técnicos relativos ao cilindro
ligeiro LP6500, da Dynapac.
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3.2. EQUIPAMENTOS PESADOS DE COMPACTAÇÃO
CILINDROS DE PNEUS Os cilindros de pneus têm tido um grande desenvolvimento nos últimos anos,
devido à sua grande versatilidade na compactação de diferentes tipos de solos, com
excepção das areias uniformes.
Este tipo de cilindro pode atingir a 200 tf e transmitir cargas por pneu até às 50
tf. A área de contacto com o solo e a pressão transmitida são determinantes para a
compactação a realizar, a qual é função da carga transmitida por pneu e da pressão do ar
no seu interior.
A procura da melhor eficiência conduz a utilizar equipamentos com a carga
máxima por roda compatível com a traficabilidade do solo. Também é recomendável a
pressão máxima de enchimento dos pneus compatível com a traficabilidade. A
velocidade máxima, por sua vez, é aquela que seja compatível com a segurança,
adoptando-se em geral valores da ordem de 6 km/h.
Imagem 27 – Cilindro de pneus.
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Capacidade Asfalto até 4800 m²/h Solos até 400 m³/h
Especificações Peso operacional 12400 kg
Peso operacional máx. 27000 kg Sobreposição dos pneus 42 mm
Velocidade 0-23 km/h Tracção traseira 4 rodas Tanque de água 415 l
Volume para lastro 8 m³ Número de pneus 5 frente/4 trás
Pressões de contacto com solo 250-550 kPa Carga por roda, 9 rodas, std/máx. 1370/3000 kg/wheel
Dimensões Largura de compactação 2350 mm Medida dos pneus, lisos 13/80 R20 radial
Comprimento 5150 mm Largura 2350 mm
Altura, c/s ROPS 3580/2890 mm Motor
Cummins 4BT 3.9 74 kW, SAE/2200 rpm Quadro XIII – Quadro dos dados técnicos relativos ao cilindro
de pneus CP271l, da Dynapac.
Em alguns modelos os pneus são colocados lado a lado, em número tal que pode
ser conseguida a cobertura completa da camada a compactar.
A compactação com cilindros de pneus é mais rápida e económica do que a
compactação efectuada com cilindros de pés de carneiro, no entanto, não são indicados
para a compactação de solos finos plásticos. São indicados para a compactação de
revestimentos betuminosos, bases e sub-bases de estradas e, também, para areias limpas
e argilas siltosas magras.
CILINDROS ESTÁTICOS DE RASTO LISO Trata-se de cilindros de rolo de aço em que, como o seu próprio nome indica, o
rasto é liso. A sua classificação é feita pelo seu peso total por unidade de largura do
rolo, podendo variar entre 30 kgf/cm e 110 kgf/cm.
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São cilindros que têm uma eficiência de compactação reduzida em profundidade,
pelo que não se devem utilizar camadas com espessuras superiores a 15 cm, depois de
compactadas.
Imagem 28 – Cilindro estático de rasto liso, de 1 rolo.
Capacidade Solos até 500 m³/h
Especificações Peso operacional 7200 kg
Peso do módulo dianteiro 3700 kg Peso operacional máx. 9200 kg
Carga estática linear, std/máx. 22,1/26,9 kg/cm Frequência/Amplitude, Alta 31 Hz/1,7 mm
Frequência/Amplitude, Baixa 43 Hz/0,8 mm Força centrífuga Alta/Baixa 114/109 kN
Velocidade 0-5 km/h Tracção Rodas e cilindro
Distância do meio-fio, esq./dir. 366 mm Dimensões
Largura do cilindro 1676 mm Diâmetro do cilindro 1219 mm
Espessura da chapa do cilindro 22 mm Comprimento 4776 mm
Largura 1852 mm Altura, c/s ROPS 2825/2051 mm
Motor Cummins 4BT 3.3 60 kW, SAE/2200 rpm
Quadro XIV – Quadro síntese dos dados técnicos relativos ao
Cilindro de rasto liso CA150D, da Dynapac.
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São utilizados com alguma frequência em obras rodoviárias, nomeadamente em
aterros rodoviários e camadas de base dos pavimentos, apresentando bons resultados na
compactação de materiais granulares e em enrocamentos.
Não são indicados para a compactação de solos coesivos, sobretudo quando
estes apresentam uma elevada plasticidade.
CILINDRO DE TRÊS ROLOS O cilindro de três rolos é um compressor automóvel com um cilindro frontal e
dois posteriores motores, todos lisos, sendo o dianteiro o cilindro compressor. Sobre as
rodas motoras descarrega grande parte do peso do chassis e do motor.
Imagem 29 – Cilindro estático de três rolos.
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Capacidade Asfalto até 2200 m²/h Solos até 425 m³/h
Especificações Peso operacional 11000 kg
Peso do módulo dianteiro 5700 kg Peso do módulo traseiro 5100 kg Peso operacional máx. 13200 kg
Carga estática linear std/máx, diant. 51/60 kg/cm Carga estática linear std.máx, tras. 49/59 kg/cm
Velocidade 0-15 km/h Tracção 3 cilindros
Tanque de água 530 l Dimensões
Diâmetro do cilindro 1500 mm Largura 2150 mm
Largura de compactação 2100 mm Comprimento 4836 mm
Altura, c/s ROPS 2990/2500 mm Motor
Cummins 4BT 3.9 73 kW, SAE/1800 rpm
Quadro XI – Quadro dos dados técnicos relativos ao cilindro
de três rolos CS142, da Dynapac.
TANDEM Difere do cilindro de três rolos por apresentar dois cilindros um frontal e outro
posterior, ambos compressores, sendo o peso de chassis e dos motores distribuído por
ambos os cilindros.
Imagem 30 – Tandem estático.
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Capacidade Asfalto até 1800 m²/h Solos até 450 m³/h
Especificações Peso operacional 10400 kg
Peso do módulo dianteiro 5150 kg Peso do módulo traseiro 5250 kg Peso operacional máx. 11200 kg
Carga estática linear std/máx, diant. 30,7/33,0 kg/cm
Carga estática linear std.máx, tras. 31,2/33,7 kg/cm Frequência/Amplitude, Alta: 51 Hz/0,8 mm
Frequência/Amplitude, Baixa: 51 Hz/0,4 mm Força centrífuga Alta/Baixa 138/70 kN
Velocidade 0-11 km/h Tracção Ambos os cilindros
Distância do meio-fio, esq./dir. 685/824 mm Tanque de água 2 x 485 l
Dimensões Largura do cilindro 1680 mm
Diâmetro do cilindro 1300 mm Espessura da chapa do cilindro 18 mm
Comprimento 4950 mm Largura 1810 mm
Altura, c/s ROPS 2970/2170 mm Motor
Cummins 4BTAA 3.9-C 93 kW, SAE/2200 rpm Quadro XII – Quadro dos dados técnicos relativos
ao tandem CC422, da Dynapac.
CILINDROS ESTÁTICOS DE PÉS DE CARNEIRO Este tipo de cilindros é constituído por um rolo metálico com hastes metálicas
(“pés”) solidarizadas, em forma troncocónica e com cerca de 20 cm de comprimento.
Os cilindros existentes no mercado apresentam pesos que variam entre as 3 e as 4 tf e
podem ser puxados por tractores ou serem autopropulsionados. As características mais
importantes que os cilindros de pés de carneiro possuem são o seu peso e a pressão
transmitida ao solo através dos seu “pés”.
Com estes cilindros podemos atingir velocidades de compactação entre os 10
km/h e os 12 km/h no fim da compactação, embora nas primeiras passagens a
velocidade não deva exceder os 5 km/h.
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Este tipo de cilindros podem utilizar-se em todos os solos, excepto areia e brita,
sendo mais aconselhável para a compactação de solos argilosos, já que desfazem mais
facilmente os torrões que este tipo de solo tende a formar e evitam a laminação das
camadas com a compactação, facto que provoca um decréscimo da resistência global do
aterro.
Imagem 31 – Cilindro estático Pés de Carneiro.
Quando comparamos a compactação de solos finos entre os cilindros estáticos de
pés de carneiro e os cilindros de rasto liso ou de pneus, os cilindros estáticos de pés de
carneiro levam uma grande vantagem, porque quando se compactam solos finos com
cilindros de rasto liso ou de pneus, o aterro tende a se apresentar dividido por
superfícies horizontais de baixa resistência, correspondentes ás superfícies de ligação
entre as várias camadas compactadas que constituem o aterro e, por outro lado,
dificilmente se consegues destruir a generalidade dos torrões.
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Capacidade Solos até; Silte 1400 m³/h
Solos até; Argila 700 m³/h Especificações
Peso operacional 21600 kg Peso operacional máx. 21750 kg
Velocidade 0-23 km/h Tracção 4 rodas motoras
Número de patas 60/roda Altura da pata 185 mm Área da pata 200 cm² Dimensões
Largura de compactação, 2 linhas 4410 mm Largura total 3600 mm
Comprimento total 7100 mm Altura, c/s ROPS 3637/2710 mm
Diâmetro do cilindro (incl. patas) 1525 mm Motor
Cummins 6CT 8.3 160 kW, SAE/2200 rpm Quadro XIII – Quadro síntese dos dados técnicos relativos ao
cilindro pés de carneiro CT 262, da Dynapac.
CILINDROS VIBRADORES Os cilindros vibradores podem ser de três tipos, cilindros de rasto liso, cilindros
de pés de carneiro e cilindros de pneus, desde que estes tenham um vibrador acoplado
ao rolo de compactação. A maioria destes equipamentos, actualmente vem dotada de
sistema de vibração. São em todo semelhantes aos equipamentos de compactação
descritos anteriormente, mas têm superior eficiência, devido à sua acção dinâmica.
Trata-se de um cilindro que tem tido um grande desenvolvimento e aplicação
nos últimos anos. Existem no mercado cilindros vibradores com possibilidade de ajuste
de frequência de vibração, de forma a tirar o máximo rendimento em diversos tipos de
solos e de misturas betuminosas.
O conjunto solo–rolo tem uma frequência de ressonância onde a amplitude é
máxima e o rendimento da compactação é maior. As frequências mais comuns variam
entre 300 e 5000 ciclos por minuto e a amplitude pode atingir 6,5 mm ou mais.
Dado que a frequência da ressonância ser variável durante a compactação de um
solo, a compactação deve ter início em frequências baixas e vai aumentando ao longo
das progressivas passagens.
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Este tipo de cilindros é indicado para a compactação de materiais granulares, em
que o re-arranjo inter partículas e a redução significativa do índice de vazios exige a
vibração do solo com uma determinada amplitude e frequência e esforços de pressão
(peso próprio do cilindro mais a força vibratória).
Os cilindros de peso elevado e com baixas frequências de vibração são indicados
para a compactação de cascalhos e enrocamentos, enquanto que cilindros de peso
reduzido a média e altas frequências são mais apropriados para areias e siltes.
Neste tipo de cilindros a velocidade de compactação é extremamente importante,
pois dela depende o número de aplicações de cargas dinâmicas a que uma dada camada
de solo é sujeita. Para velocidades de compactação superiores a 5 Km/h, o rendimento
do equipamento diminui significativamente. Para camadas de solo com espessuras da
ordem de 60 a 80 cm, devem utilizar-se velocidades de compactação da ordem de 2 a 3
km/h, quando as espessuras são mais reduzidas podem atingir-se velocidades de
compactação até 5 km/h.
Imagem 32 – Cilindro vibratório de 1 rolo.
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Capacidade Asfalto até 1400 m²/h Solos até 500 m³/h
Especificações Peso operacional 11700 kg
Peso do módulo dianteiro 6190 kg Peso do módulo traseiro 5510 kg Peso operacional máx. 12400 kg
Carga estática linear, std/máx. 30,2/32,0 kg/cm Carga por roda, 4 rodas, std/máx. 1280/1360 kg/roda
Frequência/Amplitude, Alta 50 Hz/0,6 mm Frequência/Amplitude, Baixa 63 Hz/0,3 mm Força centrífuga Alta/Baixa 116/74 kN
Velocidade 0-11 km/h Tracção Rodas e cilindro
Distância do meio-fio, esq./dir. 735/874 mm Tanque de água 2x485 l
Dimensões Largura do módulo cilindro/roda 1960/1900 mm
Diâmetro do cilindro 1400 mm Espessura da chapa do cilindro 19 mm
Comprimento 5090 mm Largura 2090 mm
Altura, c/s ROPS 3040/2240 mm Motor
Cummins 4BTAA 3.9-C 93 kW SAE/2200 rpm Quadro XIX – Quadro dos dados técnicos relativos ao cilindro
vibratorio CC 522C HF, da Dynapac.
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4. CONCLUSÃO
Com o trabalho realizado, verificou-se que grande parte dos equipamentos de
movimentação de terras se assumem como equipamentos versáteis, dado que além da
função principal a que se destinam, possuem ou podem ser adaptados e preparados a um
conjunto de outras funções. Para uma determinada função, estes equipamentos detêm
uma vasta gama de acessórios, melhorando a sua eficácia e desempenho. No trabalho
realizado procurou-se identificar e generalizar os principais tipos de equipamentos neste
domínio, descobrindo-se ainda a existência de uma certa quantidade de equipamentos
variantes daqueles abordados.
No que diz respeito às dimensões dos meios de movimentação de terras, com a
pesquisa efectuada, verificou-se o que tinha sido referido na introdução, ou seja existem
equipamentos com dimensões muito diferentes, sendo que existe uma clara distinção
entre os seguintes tipos: os de dimensão reduzida com um horizonte de trabalho
bastante específico, denominados equipamentos ligeiros, os equipamentos correntes e os
equipamentos pesados.
Os equipamentos ligeiros dadas as suas características desempenham um
importante papel como meios auxiliares de equipamentos de maiores dimensões, são
fundamentais na execução de tarefas em locais de reduzido espaço e em zonas onde se
pretenda minimizar os efeitos secundários resultantes do trabalho de maquinaria com
maior envergadura.
Entre o grupo dos equipamentos correntes e o dos pesados, verificou-se que em
determinados casos não existe uma nítida distinção entre eles, sendo que no caso dos
Dumpers têm-se desde os que transportam poucas centenas de quilos, até aos das
centenas de toneladas.
A versatilidade e campos de aplicação dos equipamentos de movimentação de
terras decresce com a dimensão do aparelho, verificando-se em geral que os
equipamentos pesados apenas possuem uma única função específica. Desta forma a
escolha das máquinas a empregar para a realização de um trabalho com a maior
eficiência possível leva a que se façam estudos rigorosos, pois se uma máquina com
uma dimensão menor possui velocidades de movimentação e de trabalho superiores,
melhor capacidade de manobra, etc, por outro lado tem uma força de trabalho inferior a
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uma máquina de dimensão superior. Esta não é contudo a abordagem pretendida para o
trabalho realizado.
Em relação à compactação de solos, dependendo do tipo de solo existente para
compactar e ainda dependendo da finalidade do aterro, verificou-se a existência de
vários processos e máquinas para realizar essa compactação, conferindo diferentes
propriedades resistentes, de deformabilidade e de impermeabilidade. Apesar de ser uma
actividade bastante corrente, à semelhança da movimentação de terras houve alguma
dificuldade em encontrar material para fundamentar este trabalho de pesquisa, existindo
no entanto ainda equipamentos de compactação que não abordamos, pois são variações
dos principais tipos apresentados.
O razoável conhecimento e domínio do tema abordado neste trabalho é de
grande importância em determinados ramos da Engenharia Civil. De um modo geral
grande parte dos equipamentos referenciados não eram de todo desconhecidos, mas no
que diz respeito à sua parte técnica existia uma grande vazio que foi deste modo
colmatado. No que diz respeito ao campo de aplicação dos diferentes meios mecânicos
existentes actualmente para movimentação e compactação de terras, o trabalho levou a
um aprofundar de conhecimentos, pela consulta de inúmeros catálogos dos
representantes e marcas que produzem estas “ferramentas” imprescindíveis a uma boa
quantidade de trabalhos no ramo da Engenharia Civil, com economia, qualidade e
rapidez.
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5. BIBLIOGRAFIA
BRANCO, J. Paz; Infra-estruturas, estruturas, alvenarias e cantarias em edifícios;
Edição da E.P. Gustave Eiffel; 1ªEdição – Junho de 1993.
BAUD,G.; Manual de construção; Hemus – Livraria Editora LTDA.
CORREIA, M.Santos; Estudo e construção de estradas, Livraria Almedina; 5ª Edição;
Coimbra 1981.
VIEGAS, José ; Elementos teóricos de Mecânica dos Solos; EST/UAlg; 2002.
Internet:
www.dynapac.com
www.netmaquinas.com
www.dynapac.com
www.construlink.com
www.liebherr.com/lh/es/default_lh.asp
www.netmaquinas.com
www.volvo.com/constructionequipment/europe/pt-pt/products
www.maquiguarda.pt/maquinas/jcb
http://barloworld.stet.pt
www.galucho.pt
www.komatsu.com
Monografia
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