APOSTILA COESP I

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CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS E PAVIMENTAÇÃO 
1ª PARTE – CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS
Prof. Jésus Caldeira de Alencar Alvarenga, M. Sc
CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO À TERRAPLENAGEM
NOÇÕES GERAIS
 GENERALIDADES
De forma genérica, a terraplenagem ou movimentação de terras, pode ser entendida como o conjunto de operações necessárias para remover a terra dos locais em que se encontra em excesso para aqueles em que há falta, modificando o terreno natural, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado. 
Assim, a construção de uma estrada de rodagem, ferrovia ou aeroporto, a edificação de uma fábrica ou de uma usina hidrelétrica, ou mesmo de um conjunto residencial, exigem a execução de serviços prévios de terraplanagem, regularizando o terreno natural, em obediência ao projeto que se deseja implantar.
As grandes obras de terraplenagem dos dias atuais, por mais gigantescas que pareçam, serão consideradas modestas pelas gerações futuras. Máquinas maiores e mais eficientes, novos métodos e novas invenções, irão certamente, possibilitar ao homem transformar com mais facilidade, a superfície da Terra, de acordo com as necessidades e seus planos cada vez mais audaciosos.
Terraplenagem é um serviço complexo e especializado. Para executá-lo com êxito é importante conhecer seus princípios básicos. Entre os que se dedicaram a essa atividade, uns falharam, por diversas razões, outros não puderam desenvolver satisfatoriamente o seu empreendimento, e alguns foram bem sucedidos e prosperaram extraordinariamente. Embora não se possa atribuir esses resultados a um só fator, é indiscutível que, no negócio de movimento de terra, o conhecimento e a aplicação dos princípios básicos de terraplenagem é de importância capital.
Pode-se afirmar portanto, que todas as obras de engenharia civil de grande ou pequeno porte, exigem a feitura de trabalhos prévios de movimentação de terras. Por esta razão, a terraplenagem teve o enorme desenvolvimento verificado neste século.
 HISTÓRICO
As obras de terraplenagem datam de épocas as mais remotas. Em verdade, se quiséssemos estabelecer, para isso, um ponto de partida na história, teríamos de remontar até os primórdios da existência do homem. Necessitando abrigar-se das intempéries, o homem primitivo movia terra com as próprias mãos na construção de furnas e cavernas que o protegesse dos rigores do tempo e do ataque das feras. Foram essas, sem dúvida, as primeiras e mais remotas obras de terraplenagem executadas pelo homem.
Cabe notar, entretanto, que a realização de obras de terraplenagem em larga escala não é privilégio de nossa época, pois, há muitos séculos elas vêem sendo executadas pelo homem.
NA ANTIGUIDADE .... egípcios e babilônios ... canais de irrigação às margens dos rios Nilo e Eufrates
ROMANOS ... construção de estradas e aquedutos
MEADOS DO SÉCULO PASSADO ... advento da máquina a vapor ... primeiras tentativas de mecanização
EM 1920 ... Holt e Best lançam trator movido a gasolina ao qual logo foi adaptada uma lâmina, iniciando-se desta maneira, a concepção e fabricação dos modernos equipamentos de terraplenagem
NAS DÉCADAS DE 20 E 30 ... R. G. Le Tourneau criou o primeiro “scraper” rebocado por trator
EM 1936 ... é introduzido o primeiro “motoscraper”, isto é, o scraper autopropelido
 Scraper rebocado por trator
 
 Trator Holt-Caterpillar (1917)
Motoscraper
A partir desta data é de todos conhecido o rápido desenvolvimento dos equipamentos de terraplenagem, apresentando máquinas cada vez mais eficientes sob o aspecto mecânico, do que resultou o aumento extraordinário de sua produtividade. 
 TERRAPLENAGEM MANUAL
Até o aparecimento dos equipamentos mecanizados e mesmo depois, a movimentação de terras se fazia pro processos manuais, com a utilização exclusiva na energia muscular do homem, mediante o uso de pá, picareta e enxadão para o corte e carroça ou vagonetas de tração animal para o transporte. 
Os antigos egípcios construíram as pirâmides de formas geométricas impecáveis e que, ainda hoje, constituem objeto de contemplação como obras de arte e arrojo. Utilizando apenas os métodos de escavação manual e o transporte por meio de cestos e padiolas, abriram canais de irrigação e caminhos, com o objetivo de lhes facilitar os meios de subsistência e comunicação.
No nordeste brasileiro existem ainda vários açudes construídos, ao tempo da escravatura e que representam várias centenas de milhares de metros cúbicos de terra movidos também por meio de cestos, padiolas e carros puxados por bois. 
Por volta do ano de 1819-1820 foi introduzido o uso do arado agrícola na construção de caminhos na Inglaterra e na Escócia. O arado, ao que parece, foi o precursor do atual escarificados, em pregado ehoje com êxito na extração de raízes de árvores e como equipamento auxiliar para afrouxar solos muito compactos, nas obras de terraplenagem mecânica. Nessa época já se cuidava da compactação de aterros fazendo passar o gado repetidas vezes por cima deles, durante a construção. Esse processo veio inspirar, mais tarde, a construção e o emprego dos atuais rolos compactadores “pés de carneiro”.
Por volta de 1840-1841 surgiu a pá de cavalo, também chamada de mariposa, munida de cabos de madeira e de um dispositivo para atrelagem de animais. As capacidades variavam de 0,10 a 0,20 m³, puxadas por 1, 2 ou 4 animais. As pás de cavalo eram um misto de ferramenta e de veículo. O seu trabalho consistia em raspar, carregar e transportar a terra depois de afrouxada pelos arados, reduzindo, assim, as despesas com a escavação e a carga.
Dado o seu pequeno rendimento, a terraplenagem manual dependia, sobretudo, da mão de obra abundante e barata, fator que o desenvolvimento tecnológico e social foi tornando cada vez mais escasso e, por conseqüência, mais oneroso.
Para se ter uma idéia, na execução braçal do movimento de terra, com produção de 50 m³/h de escavação, seriam necessários pelo menos 100 homens. Em comparação, uma escavadeira, operada por apenas um homem, executa a mesma tarefa, o que demonstra claramente as transformações ocasionadas pela mecanização.
Todavia, não se pense que a terraplenagem manual conduziria à excessiva lentidão dos trabalhos. Desde que a mão de obra fosse numerosa, os prazos de execução da movimentação de terras em grande volume eram razoáveis, se comparados com os atuais. Com suficiente organização para resolver os sérios problemas de recrutamento, administração, alojamento e subsistência dos trabalhadores, a terraplenagem manual apresentava rendimento capaz de causar admiração, ainda nos tempos atuais.
 TERRAPLENAGEM MECANIZADA
Entretanto, o aparecimento dos equipamentos mecanizados, surgidos em conseqüência do desenvolvimento tecnológico, em razão de sua alta produtividade, tornava competitivo e preço do movimento de terras, apesar do elevado custo de aquisição destas máquinas. Resumindo, pode-se dizer que a mecanização surge em conseqüência de:
Escassez e encarecimento da mão de obra, causada sobretudo pela industrialização.
Alta eficiência mecânica dos equipamentos, traduzindo-se em grande produtividade, a qual conduzia a preços mais baixos e menores prazos de execução.
Assim, a mecanização caracteriza-se por:
requerer grandes investimentos em equipamentos de alto custo;
exigir serviços racionalmente planejados e executados, o que só pode ser conseguido através de empresas de alto padrão técnico;
reduzir substancialmente a mão de obra empregada, mas por outro lado, provocando a especialização profissional e, conseqüentemente, melhor remuneração; e
permitir a movimentação de grandes volumes de terra em prazos curtos, graças à eficiência de operações e, sobretudo, pela grande velocidade de transporte, o que leva a preços unitários baixos apesar do custo elevadodo equipamento.
 OPERAÇÕES BÁSICAS DA TERRAPLENAGEM
Examinando-se a execução de qualquer serviço de terraplenagem, pode-se distinguir quatro operações básicas que ocorrem em seqüência ou, às vezes, com simultaneidade:
Escavação
Carga do material escavado
Transporte
Descarga e espalhamento
Estas operações básicas podem ser, todas elas, executadas pela mesma máquina ou por equipamentos diversos. Exemplificando, um trator de esteira, provido de lâmina executa sozinho todas as operações acima indicadas, sendo que as três primeiras com simultaneidade. Um conjunto de trator com scraper as executam também, sem auxílio de outro equipamento, sendo que as duas primeiras são simultâneas e as duas últimas em seqüência. Já as máquinas escavo-carregadoras executam as duas operações iniciais em seqüência, necessitando-se de equipamentos diferentes para as duas últimas.
A ESCAVAÇÃO é o processo empregado para romper a compacidade do solo em seu estado natural, através do emprego de ferramentas cortantes, tais como a faca da lâmina ou os dentes da caçamba de uma carregadeira, desagregando-o e tornando possível o seu manuseio.
A CARGA consiste no enchimento da caçamba ou de acúmulo diante da lâmina, do material que já sofreu o processo de desagregação, ou seja, o escavado.
O TRANSPORTE consiste na movimentação da terra do local em que é escavada para o local em que será colocada em definitivo.
A DESCARGA e o ESPALHAMENTO constituem a execução do aterro propriamente dito. Quando as especificações determinarem a obtenção de certo grau de compactação no aterro, haverá ainda a operação final de ADENSAMENTO do solo até os índices mínimos estabelecidos.
Haverá igualmente em certos casos, quando o solo a escavar for muito compacto, a necessidade de tratamento prévio com a finalidade de romper a resistência interna do solo. Esta operação é denominada ESCARIFICAÇÃO.
 CICLO DE OPERAÇÃO
As quatro operações básicas repetem-se através do tempo, constituindo-se, portanto, num trabalho cíclico e o seu conjunto denomina-se CICLO DE OPERAÇÃO. Como veremos mais tarde, a determinação do tempo de ciclo de operação permitirá o estudo da estimativa de produção de um equipamento de terraplenagem.
ESTUDO DOS MATERIAIS DE SUPERFÍCIE
 GENERALIDADES
Para o estudo da terraplanagem será necessário o conhecimento de algumas características dos solos, que têm grande influência no seu comportamento ao ser escavado e, posteriormente ao ser novamente adensado. Por outro lado, dada a imensa diversidade de solos existentes nas camadas superficiais, é preciso agrupá-los em classificações próprias da terraplenagem, para permitir a remuneração dos serviços. Dentre as características mais importantes serão examinadas a expansão volumétrica ou empolamento e o adensamento ou compactação dos solos, lembrando-se alguns princípios elementares da Mecânica dos Solos.
 MATERIAIS REMOVIDOS NA TERRAPLENAGEM
De acordo com a TB-3 (ABNT) os materiais de superfície classificam-se em:
ROCHAS – materiais essenciais da crosta terrestre, provenientes da solidificação do magma ou de lavas vulcânicas ou da consolidação de depósitos sedimentares, tendo ou não sofrido transformações metamórficas. Estes materiais apresentam elevada resistência, somente modificável por contatos com o ar ou a água em casos muito especiais.
SOLOS – materiais constituintes especiais da crosta terrestre, provenientes da decomposição “in situ” das rochas pelos diversos agentes geológicos, ou pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e matéria orgânica coloidal.
 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS REMOVIDOS
Os materiais existentes na crosta terrestre e que são escavados, transportados e compactados durante a execução da terraplenagem, apresentam-se sob os mais diversos aspectos, quer quanto à sua natureza, consistência, constituição ou processo de formação.
Em terraplenagem, na tentativa de classificação dos materiais, constata-se que nenhum auxílio pode ser obtido através das classificações geológica ou da Mecânica dos Solos, pois estas os estudam sob pontos de vista diferentes.
O PRINCIPAL CRITÉRIO que intervém na classificação dos materiais, no que concerne à escavação, é a MAIOR OU MENOR DIFICULDADE OU RESISTÊNCIA QUE OFERECEM AO DESMONTE, seja ele manual ou mecanizado.
Sabe-se que uma rocha bem caracterizada geologicamente pode se apresentar em diferentes graus de compacidade, tendo em conta seu estado de alteração, provocado por diversos agentes naturais (intemperismo), reduzindo as suas características originais de resistência mecânica.
Assim, uma rocha classificada sob o ponto de vista geológico poderá apresentar diferentes resistências ao desmonte, segundo o grau de alteração que já sofreu. Ainda que conserve bem nítida a estrutura da rocha-mater, a sua resistência mecânica poderá ser bastante reduzida, devido à alteração sofrida pelos seus elementos mineralógicos constituintes.
Portanto, sob o ponto de vista da terraplenagem, a rocha classificada numa única categoria geológica poderia apresentar diferentes graus de compacidade e sofreria o desmonte com maior ou menor dificuldade.
A mesma observação pode ser feita com relação às classificações da Mecânica dos Solos, pois um solo caracterizado como argiloso poderá, tão somente pela variação do teor de umidade, apresentar a resistência oferecida ao desmonte, de modo extremamente variável.
Na época da terraplenagem manual, adotava-se a FERRAMENTA utilizada na escavação para se obter à classificação correspondente do material escavado.
Após o advento da mecanização, a classificação passou a se basear no EQUIPAMENTO capaz de realizar economicamente o desmonte, agrupando-se os materiais de superfície em CATEGORIAS de materiais de escavação, a seguir enumerados:
1ª CATEGORIA – solos que podem ser escavados com o auxílio de equipamentos comuns, como trator de lâmina, motoscraper, pá-carregadeira, etc.
2ª CATEGORIA – são os materiais removidos com os equipamentos já citados, mas que pela sua maior consistência exigem um desmonte prévio com escarificador ou emprego descontínuo de explosivos de baixa potência.
3ª CATEGORIA – materiais de elevada resistência mecânica que só podem ser tratados com o emprego exclusivo de explosivos de alta potência.
CLASSIFICAÇÃO DO DNER
Baseado nesta ordem de idéias, os organismos rodoviários criaram classificações próprias para a utilização em seus contratos de terraplenagem, procurando enquadrar a maioria dos tipos de solos presentes em suas áreas de atuação.
Definição das categorias segundo o DNER:
1ª CATEGORIA – terra em geral, piçarra ou argila, rocha em adiantado estado de decomposição, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo de 15 cm, qualquer que seja o teor de umidade, compatíveis com a utilização de dozer, scraper rebocado ou motorizado.
2ª CATEGORIA – rocha com resistência a penetração mecânica inferior à do granito, rochas em decomposição, blocos de rocha de volume menor que 1 m³, matacões e pedras de diâmetro médio superior a 15 cm e modelos de grande consistência, cuja extração se processa com o uso de explosivos, escarificação pesada, ou a sua combinação.
3ª CATEGORIA – rocha com resistência à penetração superior a do granito e blocos de rocha de volume superior a 1 m³, cuja extração e redução, para tornar possível o carregamento, se processa com o emprego contínuo de explosivos.
 IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DA CLASSIFICAÇÃO
Na verdade a necessidade de se classificarem os materiais de escavação nas citadas categorias provém do simples fato de que os mais resistentes, oferecendo maior dificuldade ao desmonte, demandam o emprego de um número maior de horas de equipamento ou obrigam ao seu uso de modo mais intensivo, gerando obviamente, maiores custos de escavação.
Em conseqüência desta constatação, chega-se facilmenteà conclusão de que às diferentes categorias corresponderão preços unitários de escavação bastante diversos.
Daí deriva a importância econômica da classificação dos materiais, permitindo a remuneração dos serviços de desmonte de acordo com o esforço empregado nesta operação.
Pela TABELA DE PREÇOS DO DNER , os preços de remuneração das 3 categorias variam na proporção aproximada de 1:2:15 a 1:2:5 conforme a DMT.
É condição essencial do classificador possuir farta experiência anterior, aliada ao bom senso, para bem executar a sua tarefa, pois de certa forma, o critério de classificação é afetado por fatores que podem interferir na sua capacidade de julgamento.
Além disso, dada a grande variação das características das camadas de solos, especialmente quando há presença de alteração de rocha em vários estágios do processo, torna-se muito difícil, às vezes, distinguir a transição das camadas, pois poderá ocorrer a mudança gradual da consistência do material, dificultando o trabalho do classificador.
Outra dificuldade prende-se ao fato de que determinados equipamentos modernos, dispondo de grande esforço trator, aliado a grande aderência (ex. motoscraper de 2 motores) auxiliados por tratores empurradores (pusher), já têm sido empregados com relativo sucesso na escavação de material de 2ª categoria, desde que o grau de resistência ao corte não seja muito elevado e não se apresente misturado com matacões ou blocos de rocha viva.
Evidentemente as maiores dificuldades residem na transição da 1ª para a 2ª categorias, já que a caracterização da rocha viva é bastante fácil.
O problema se acentua quando num corte são encontradas as três categorias, obrigando o classificador a estimar os volumes de cada uma delas, estabelecendo-se percentagens mais ou menos arbitradas dos volumes a serem pagos.
Conclui-se, portanto, que muitas críticas fundamentadas podem ser feitas aos critérios de classificação. No entanto, não têm havido melhoria na solução do problema, apenas a tentativa de mudança das categorias, ora ampliando-as, ora reduzindo-as a duas, sem entrar no âmago da questão, que seria a eliminação do arbítrio ou critérios pessoais classificatórios. 
 EMPOLAMENTO DOS SOLOS
É um fenômeno característico dos solos, que tem grande importância na terraplenagem.
Quando se escava o terreno natural, a terra que se encontrava num certo estado de compactação natural, proveniente do seu próprio processo de formação, experimenta uma expansão volumétrica que chega a ser considerável em certos casos.
Após o desmonte, a terra assume, portanto, um volume solto (Vs) maior do que aquele em que se encontrava em seu estado natural (Vn) e, conseqüentemente, com um peso específico solto (s) correspondente ao material solto, obviamente menor do que o peso específico natural (n).
Assim temos:
sn pois Vs > Vn
Chama-se FATOR DE CONVERSÃO ( f ) de um solo à relação 
f = s / n < 1
Mas, pela definição de peso específico
s = P / Vs e n = P / Vn
temos que f = (P/Vs) / (P/Vn) = Vn / Vs ou Vn = f . Vs
O conhecimento do fator de conversão de um solo é fundamental para efeitos de orçamento e oferta de preços, devido ao fato de nos serviços de terraplenagem em geral, os volumes serem considerados, medidos e pagos no corte, ou seja, no seu estado natural.
Logo n = c donde Vn = Vc e Vc = f . Vs
Já, para efeito de cálculo do número de viagens do equipamento, o volume será considerado solto, devido ao fato do material ser transportado neste estado.
Chama-se PORCENTAGEM DE EMPOLAMENTO de um solo à relação
%E = (1/f - 1) . 100 donde f = 100 / ( 100 + %E )
Os solos naturais apresentam expansões volumétricas diferentes, gerando diversos valores de f e de %E. De modo geral, quanto maior a percentagem de finos (silte e argila) maior será esta expansão. Ao contrário, os solos arenosos, com pequenas porcentagens de finos, sofrem pequeno empolamento. 
CARACTERÍSTICAS APROXIMADAS DE ALGUNS MATERIAIS
Para utilização quando não houver tempo ou possibilidade de uma determinação exata das suas características. Os pesos indicados representam médias.
	MATERIAL
	c (kg/m³)
	%E
	f
	s (kg/m³)
	Argila natural
	1.760
	40
	0,72
	1.260
	Terra, barro, seco
	1.550
	25
	0,80
	1.250
	Terra, barro, úmido
	2.000
	25
	0,80
	1.600
	Cascalho seco
	1.890
	12
	0,89
	1.680
	Cascalho úmido
	2.250
	12
	0,89
	2.000
	Areia seca
	1.600
	12
	0,89
	1.420
	Areia molhada
	2.070
	12
	0,89
	1.850
 COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Os solos soltos, se trabalhados com equipamentos especiais (rolos compactadores), sofrem elevada diminuição de volume, ou compactação, causada pela aproximação dos grãos devido à redução do índice de vazios.
Podemos definir o peso específico compactado pela relação
comp = P / Vcomp
Para P constante temos:
comp > c > s
Vcomp < Vc < Vs
Em razão da diversidade dos solos e das diferentes energias de compactação empregadas, é bastante difícil estimar-se a relação Vcomp / Vc.
Todavia, para a terra comum (solo argilo-siltoso com areia) pode-se admitir uma redução de 5 a 15 % em relação ao volume no corte. Esta relação é importante quando a terraplenagem é paga em volume medido no aterro, como no caso de barragens de terra, por exemplo.
CAPÍTULO II – INTRODUÇÃO AOS EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM
GENERALIDADES
O emprego das máquinas na execução de terraplenagem vem se firmando a cada dia mais, graças ao extraordinário rendimento de unidades cada vez mais potentes, velozes e de maior capacidade, não sendo exagerado dizer-se que há hoje máquinas especiais para cada tipo de serviço. Para que o emprego das máquinas alcance o máximo rendimento e, portanto a maior economia possível, é necessário que o usuário conheça suas possibilidades, características, limitações, uso adequado, etc. Assim, os serviços devem ser planejados previamente e as equipes de máquinas devem ser dimensionadas no sentido de evitar paralisações e obedecer ao cronograma de execução da obra.
CLASSIFICAÇÃO E TERMINOLOGIA DAS MÁQUINAS RODOVIÁRIAS
A Norma Brasileira da ABNT – P – TB – 51 refere-se à classificação e terminologia das máquinas rodoviárias, em vigor desde 1968. Compreende:
Parte I – Equipamentos e máquinas para terraplenagem
Parte II – Equipamentos e máquinas para compactação
CLASSIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Para efeito de estudo dos equipamentos de terraplenagem, adotaremos a seguinte classificação:
Unidades de tração
Unidades escavo-empurradoras
Unidades escavo-transportadoras
Unidades escavo-carregadoras
Unidades aplainadoras
Unidades de transporte
Unidades compactadoras
Unidades escavo-elevadoras (não convencional)
LOCOMOÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Antes de se passar ao estudo destes equipamentos, será necessário conhecermos os princípios que regem a locomoção das máquinas de movimentação de terras. Este estudo se faz necessário para sua utilização nos processos de estimativa de produção destes equipamentos. Supondo-se que a produção da máquina dependerá do tempo de ciclo gasto na execução do trabalho, conclui-se que a sua perfeita determinação é o primeiro passo a ser dado no cálculo da estimativa de produção. Sendo o tempo de ciclo o somatório dos tempos gastos nas diversas operações que o compõem, o cálculo destes tempos elementares dependerá do conhecimento dos espaços percorridos e das velocidades de deslocamento da máquina em cada trecho que o ciclo for decomposto. Compreende-se, por conseguinte, que o objetivo básico na determinação da produção será de início, a estimativa, tanto quanto possível exata, da velocidade de deslocamento dos equipamentos. Isto, entretanto, só será possível pela análise dos fatores que influem na locomoção das máquinas.
 POTÊNCIA
Em terraplenagemanalisaremos a potência sobre três aspectos diferentes:
POTÊNCIA NECESSÁRIA – é aquela que vamos necessitar para executar um trabalho.
POTÊNCIA DISPONÍVEL – é aquela que a máquina pode fornecer para executar um trabalho.
POTÊNCIA USÁVEL – é aquela que podemos utilizar limitada pelas condições locais.
POTÊNCIA NECESSÁRIA
Os fatores que a determinam são aqueles que opõem resistência ao movimento.
 RESISTÊNCIA AO ROLAMENTO (RR)
É a força que se opõe ao movimento das rodas de um veículo sobre um terreno ou pavimento.
RR = P . fR
RR – Resistência ao rolamento (kg)
P – Força sobre as rodas, normal à superfície de rolamento (kg)
fR – Fator de resistência ao rolamento. Corresponde ao coeficiente de atrito.
Fatores que influem na Resistência ao Rolamento:
Condições do solo
Penetração na superfície do solo (afundamento)
Flexibilidade dos pneus
Pressão dos pneus
Desenho da banda de rodagem
Peso nas rodas
Irregularidades do terreno (vantagem do emprego de pneus gigantes, de grandes raios)
Pressão de contato, etc.
O coeficiente de rolamento apresenta diferentes valores em função do maior ou menor afundamento dos pneus. Desta forma, conclui-se que os terrenos soltos, ou muito úmidos, e que apresentem baixa capacidade de suporte, são os mais sujeitos ao afundamento e, por conseguinte, possuem coeficientes de rolamento elevados. O quadro abaixo fornece valores usuais de fR para vários tipos de terreno. Valores intermediários podem ser estabelecidos por interpolação ou um pouco de prática.
	SUPERFÍCIE DO TERRENO
	fR (kg/t)
	Estrada dura, lisa e estabilizada, sem penetração sob carga (concreto ou macadame betuminoso)
	20
	Estrada firme e lisa, cedendo ligeiramente sob carga (macadame comum ou cascalho)
	30
	Estrada irregular de terra, com pouca conservação, sem água, cedendo consideravelmente sob carga (argila dura, 2,5cm ou mais de penetração)
	50
	Estrada irregular de terra, sem estabilização, piso algo mole (10 a 15cm de penetração)
	75
	Estrada irregular de terra mola, lamacenta ou arenosa
	100 a 200
Afundamento dos pneus
Para superar um obstáculo de altura h, um veículo com peso P sobre a roda motriz, de raio r, deverá desenvolver um esforço trator E, para vencer o referido obstáculo.
Sendo E = P . (h/2R)1/2 , isto significa que para E e P constantes, usando-se raios maiores poderemos superar obstáculos de alturas maiores.
Os tratores de esteira em função de seu deslocamento ser feito sobre a própria esteira, não há preocupação com flexionamento dos pneus ou penetração das rodas. Somente a fricção interna no trem de força precisa ser explicada. Esta perda é considerada na diferença entre a potência no volante e a potência na barra de tração de um trator de esteira. Assim, para todas as finalidades práticas, um TRATOR DE ESTEIRAS NÃO APRESENTA RESISTÊNCIA AO ROLAMENTO. Quando um trator de esteira reboca um scraper, somente o peso incidente sobre as rodas precisa ser considerado para a determinação da resistência ao rolamento.
 RESISTÊNCIA DE RAMPA OU DE GREIDE (RG)
É a força da gravidade que se opõe ao movimento nas rampas. Quando o veículo desce a rampa, a força auxilia o movimento e recebe o nome de ASSISTÊNCIA DE RAMPA.
RG = ( P . i
RG - Resistência de greide (kg)
P - Peso da máquina (kg)
i - Declividade (%)
(+) - Aclive
(-) - Declive
 RESISTÊNCIA DE INÉRCIA (RI)
É a força que deve ser vencida toda vez que o veículo acelera. Surge toda vez que o veículo sofre uma variação de velocidade ( (v ), num certo intervalo de tempo ( t ).
RI = ( m . a = ( (P/g) . a = ( (P/g) . ((v/t) = ( 28,3 . P . (v/t
RI – Resistência de inércia (kg)
P – Peso do veículo (kg)
g – Aceleração da gravidade (9,8 m/s²)
a – Aceleração do veículo (m/s²)
(+) – Acerelação
(-) – Desaceleração
 RESISTÊNCIA DO AR (RAR)
É a força que o ar oferece ao deslocamento.
RAR = ( K’ . S . v ) / 13
RAR – Resistência do ar (kg)
K’ – Coeficiente de forma (( constante entre 0 e 150 km/h)
	Veículos – 0,02 a 0,07
	Máquinas de obra – 0,07
S – Área (m²)
V – Velocidade de deslocamento da máquina (km/h)
Como os veículos de obra têm vmax ( 60 km/h, a resistência do ar será de modo geral desprezível em face dos esforços tratores disponíveis no eixo motor.
RESISTÊNCIA TOTAL ou a soma de todas as resistências que afetam um veículo, em qualquer momento, será expressa por:
(R = RR + RG + RI + RAR
POTÊNCIA DISPONÍVEL
Os fatores que a determinam são:
 POTÊNCIA NOMINAL DO MOTOR
Expressa em HP. Ela indica a capacidade da máquina executar um trabalho a uma determinada velocidade. A potência desenvolvida pela motor é o fator primordial que determina o comportamento da máquina, tendo em vista suas aplicações.
TIPOS:
POTÊNCIA DE CAPACIDADE – Determinada no banco de provas, sem os acessórios, com rotação máxima, durante apenas 5 minutos, ao nível do mar, pressão de 760 mm Hg. Esta seria a potência máxima que o motor forneceria em condições ideais de ensaio.
POTÊNCIA DE DESEMPENHO – Determinada na saída do eixo do virabrequim, motor com todos os acessórios, rotação máxima limitada pelas condições de uso do veículo nas condições de pressão e temperatura fixadas pela SAE (Society of Automotive Engineers) – 746 mm Hg e 29,4 ºC, carga contínua).
A POTÊNCIA DE DESEMPENHO ou POTÊNCIA NO VOLANTE é a que nos interessa conhecer, por ser determinada em condições que se aproximam à situação real de uso do motor. Será designada pela notação N0.
A potência no volante N0 se transmite às rodas motrizes, através dos órgãos de transmissão, entre os quais a embreagem, caixa de cambio, comando final, etc.
Nesta transmissão haverá perdas por atrito nos mancais e engrenagens, de maneira que a potência realmente disponível nas rodas motrizes será dada pela expressão:
Nr = N0 . (m
Onde:
Nr = Potência disponível nas rodas motrizes (HP)
(m = Coeficiente de rendimento mecânico da transmissão
	máquinas novas – 0,80
	máquinas desgastadas – 0,60
A função básica da transmissão será reduzir o número de rotações do motor, no volante, para um número bem menor nas rodas motrizes e compatível com a velocidade de deslocamento do veículo, numa certa marcha.
 MARCHA ESCOLHIDA 
A marcha escolhida para a máquina executar o serviço determina a velocidade e os quilogramas de força tratora disponíveis para executá-lo.
Uma máquina possui um conjunto de engrenagens de transmissão de força, donde a sua combinação resultará em várias velocidades e força tratora para executar um trabalho, Estas combinações vão desde as velocidades baixas, com muita força tratora, às altas velocidades, com pouca força tratora, e se encontram relacionadas em folhas de especificações editadas pelos fabricantes, para as máquinas de esteira e de rodas. Para determinar a velocidade de locomoção, devemos comparar a potência necessária para vencer a resistência total com a potência disponível, tirada da folha de especificações. Evidentemente iremos, se possível, escolher a velocidade mais alta. 
 
Diagrama tração x velocidade – CAT D7
OBSERVAÇÃO – Uma vez escolhida a marcha e a velocidade, resta-nos saber se esta velocidade é compatível com as condições de campo, ou seja, torna-se necessário saber se a potência disponível é realmente a potência usável .
POTÊNCIA USÁVEL
São os seguintes os fatores que a determinam:
 ADERÊNCIA
É a capacidade que tem as esteiras ou as rodas de aderirem ao solo. É sempre uma limitação da potência, isto é, quanto menor a aderência, menor será a força tratora. A aderência é função do peso sobre as esteiras ou rodas tratoras e do tipo e condições do solo. Quando as esteiras ou as rodas patinam, dizemos que há insuficiência deaderência. Se for este o caso, uma das duas atitudes abaixo podem ser tomadas:
Aumentar o peso.
Melhorar as condições do solo.
Fad = Pad . fad
Fad = Força de aderência (kg)
Pad = Peso sobre as esteiras ou rodas tratoras (kg)
Fad = Coeficiente de aderência ou de tração
O coeficiente de aderência ou de tração é variável com o tipo e condições do terreno, e exprime a percentagem de peso máxima sobre as esteiras e rodas tratoras, ditadas pela experiência, para que haja aderência. Se dizemos que o coeficiente de aderência para pneus em uma estrada de terra firme é 0,55, isto significa que o esforço máximo de tração, para este terreno, corresponde a 55 % do peso suportado pelas rodas motrizes.
Examinando-se a tabela abaixo, constata-se que os coeficientes de aderência são maiores para as máquinas de esteira, comparadas com as de pneus, para qualquer tipo de terreno.
COEFICIENTES DE ADERÊNCIA – Fonte: Caterpillar do Brasil
	MATERIAIS
	PNEUS
	ESTEIRAS
	Concreto
	0,90
	0,45
	Barro argiloso seco
	0,55
	0,90
	Barro argiloso úmido
	0,45
	0,70
	Barro argiloso sulcado
	0,40
	0,70
	Areia seca
	0,20
	0,30
	Areia úmida
	0,40
	0,50
	Pedra britada
	0,65
	0,55
	Estrada de cascalho
	0,36
	0,50
	Terra firme
	0,55
	0,90
	Terra solta
	0,45
	0,60
Este fato representa a grande vantagem das máquinas de esteira sobre as de pneus. Enquanto aquelas trabalham em condições adversas, tais como, rampas fortes, terrenos de pouca aderência, excesso de umidade, etc., as de pneus, em condições semelhantes, seriam sensivelmente afetadas pelas más características de aderência do solo, chegando-se até a impedir a operação, devido ao patinamento das rodas.
Para se determinar o peso sobre o conjunto propulsor usa-se a percentagem de peso suportada pelas rodas motrizes, dada pela folha de especificações do fabricante. 
Distribuição de carga nos motoscrapers CAT-631 e CAT 627
CAT 631
Vazio – P1 = 67% P2 = 33% 
Carregado – P1 = 53% P2 = 47 %
CAT 627
Vazio – P1 = 59% P2 = 41%
Carregado – P1 = 48% P2 = 52%
Distribuição de carga no caminhão fora-de-estrada CAT-769
Vazio – P1 = 49,6% P2 = 50,4%
Carregado – P1 = 33.3% P2 = 66,7%
 ALTITUDE
A altitude do local de serviço pode afetar o rendimento do equipamento. À medida que a altitude aumenta, a atmosfera torna-se menos densa, portanto, menor quantidade de oxigênio é injetada no cilindro, ocasionando uma mistura ar-combustível prejudicada, o que ocasiona uma redução na potência do motor.
Quando não se conhece as especificações da máquina, deve-se deduzir 1 % da potência para cada 100 m de elevação acima de 900 m de altitude.
% PERDA DE POTÊNCIA = ( H – 900 ) / 100
CONDIÇÃO DE MOVIMENTO DE UMA MÁQUINA
Fad > ER > (R
ER = Força tangencial fornecida às rodas ou à barra de tração pelo motor
ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
INTRODUÇÃO
A estimativa de produção dos equipamentos de terraplenagem não é um processo preciso, pois além de depender de diversos parâmetros de determinação difícil, ainda existem outros fatores aleatórios que influem de forma decisiva no desempenho das máquinas.
Assim, para os cálculos de estimativa de produção somos, muitas vezes, obrigados a recorrer a julgamentos ou opiniões pessoais baseadas em experiência anterior, para ser possível a obtenção de resultados corretos, se comparados posteriormente com a realidade.
Todavia, devemos ressaltar que, utilizando-se os processos de cálculo indicados neste capítulo, corrigidos quando necessário pela experiência anterior, chegamos a resultados muito próximos da realidade.
TEMPO DE CICLO
Em qualquer trabalho de terraplenagem, como já vimos anteriormente, as máquinas têm que executar, em seqüência ou com simultaneidade, as quatro operações básicas que, em seu conjunto denominamos ciclo de operação.
Um ciclo de operação compreende:
Escavação
Carga
Ida com carga até o aterro ou bota-fora
Descarga
Retorno sem carga ao ponto de partida
Tempo de ciclo, então, é o tempo gasto por uma ou mais máquinas para executar o ciclo completo. Convencionou-se que o tempo de ciclo seja medido a partir do instante que o equipamento inicia a escavação, até o momento em que retorna a esta posição inicial, mas isto não é obrigatório e a fixação deste início poderia ser feita em qualquer fase do ciclo.
Uma vez preparado um projeto de terraplenagem e em plena operação, é fácil calcular o tempo de ciclo de uma determinada unidade na obra, cronometrando vários ciclos completos das máquinas e, em seguida, tirando a média. Más, o que se deve fazer se o serviço ainda não tiver sido iniciado?
Este é um problema que, geralmente, é encontrado por empreiteiros de terraplenagem na preparação de uma proposta de trabalho, em uma determinada obra, ou quando estiverem tentando preparar a melhor disposição para a utilização de seu equipamento ou ainda no dimensionamento das unidades em função de um prazo de execução determinado.
Mas, talvez a mais importante razão para se avaliar o tempo de ciclo seja o cálculo da produção ou a redução deste tempo de ciclo, através de um melhor planejamento ou melhor organização do trabalho. Lembrem-se que tempo é dinheiro e o tempo economizado em um trabalho de terraplenagem representa lucro para o empreiteiro.
Analisando as quatro operações básicas que constituem o ciclo, verifica-se que este pode ser decomposto numa seqüência de movimentos elementares repetidos através de ciclos consecutivos.
A esses movimentos elementares correspondem tempos elementares que, observados num grande número de ciclos se mantêm mais ou menos constantes para um determinado tipo de equipamento, enquanto que outros são muito variáveis, pois dependem diretamente das distâncias percorridas.
CLASSIFICAÇÃO
O tempo de ciclo pode ser classificado em duas categorias:
TEMPO FIXO – É o tempo gasto em escavação, carga e descarga, incluindo quaisquer manobras que possam ser necessárias. Este tempo é relativamente constante, independente da distância de transporte do material.
TEMPO VARIÁVEL – É o tempo gasto no transporte ou, mais precisamente, o tempo consumido na estrada pela máquina para transportar o material na ida e retornar vazia. Este tempo varia com a distância e a velocidade de locomoção.
Considerando-se o tempo de ciclo em duas partes, o método de cálculo torna-se consideravelmente simplificado. A maioria dos fabricantes publica constantes de tempo fixo para seu equipamento, baseadas em estudos reais de tempo, para uso em cálculos de produção. Contudo, deve-se assimilar que estas constantes destinam-se a servir exclusivamente como guias. É sempre melhor calcular o tempo fixo ou ajustá-lo às condições do material e da própria obra.
Temos então:
tc = tf + tv
Como tv = ti + tr
tc = tf + ti + tr
tc = tf + (Di . 0,06/vi) + (Dr . 0,06/vr)
Sendo:
tc = tempo de ciclo (min)
tf = tempo fixo (min)
tv = tempo variável (min)
ti = tempo de ida (min)
tr = tempo de retorno (min)
Di = distância de transporte de ida (m)
Dr = distância de transporte de retorno (m)
vi = velocidade de locomoção na ida (km/h)
vr = velocidade de locomoção no retorno (km/h)
CONCLUSÃO
O tempo de ciclo determina o número de viagens executadas por hora. É evidente que o ideal para o empreiteiro é conseguir o máximo possível de viagens por hora. Para isto existem alguns princípios, ditados pelo bom senso, que devem ser seguidos a fim de reduzir ao mínimo o tempo de ciclo e, por conseguinte, elevar a produção.
PRINCÍPIOS PARA REDUZIR O TEMPO DE CICLO
Aproveitar sempre que possível a assistência de rampa, quer na escavação, quer na fase de transporte, para aumentar a velocidade do equipamento, com economia de potência consumidana operação e, por conseguinte, do combustível.
Eliminar o tempo de espera, quando há ciclos combinados de duas ou mais máquinas, operando dentro de condições de sincronismo.
As unidades básicas das quais depende a produção (pusher, carregadeira) devem ser máquinas bem dimensionadas à tarefa e, sobretudo, em bom estado mecânico, para não interferirem na produção, que poderá ser paralisada em caso de sua falta temporária.
Planejar cuidadosamente as estradas de transporte. Embora a linha reta seja a menor distância entre 2 pontos, às vezes é conveniente contornar elevações e terrenos acidentados.
Conservar as estradas de transporte, proporcionando maior velocidade de operação.
FATOR DE EFICIÊNCIA
É um dos elementos mais complexos no cálculo da produção, uma vez que sofre influência de um número diverso de fatores, tais como:
Experiência do operador
Consertos e ajustagens
Atrasos pessoais
Atrasos causados pelo plano geral de trabalho
Manutenção
Condições meteorológicas
Condições adversas do solo
Tipo do equipamento
Espera devido a outros equipamentos, etc.
Trata-se, evidentemente, de fatores totalmente aleatórios que exercem individualmente sua influência negativa no desempenho dos equipamentos, mas que só podem ser levados em conta de forma global.
O Fator de Eficiência exprime então, a relação entre o número de horas efetivamente trabalhadas, em relação ao número de horas que o equipamento fica a disposição da obra para a execução de uma tarefa, ou seja, o turno de trabalho admitido.
Na prática, adota-se a EFICIÊNCIA HORÁRIA, ou seja, a média de minutos trabalhados em uma hora, dividida por 60 minutos.
Em condições normais admite-se para máquinas de esteiras, que em cada 60 minutos de máquina à disposição, temos 50 minutos de trabalho efetivo, ou seja, E = 50/60 = 0,83.
Para máquinas de pneus, em condições análogas, supõe-se um rendimento ligeiramente inferior, em razão das más condições meteorológicas afetarem-nas mais diretamente, ou seja, E = 45/60 = 0,75.
Estes valores recomendados pela maioria dos fabricantes, admitem equipamentos em bom estado mecânico, condições meteorológicas favoráveis, operadores hábeis e organização eficiente dos serviços.
PRODUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO
É o volume escavado, transportado e descarregado na unidade de tempo, representado pelo produto do volume solto da caçamba pelo número de ciclos efetuados na unidade de tempo (freqüência).
P = C . N
N = 1/tc, donde
P = c . 1/tc
Na prática usamos calcular a produção do equipamento por hora, donde surge a denominação PRODUÇÃO HORÁRIA (PH).
PH = C . 1h/tc = C . 60 min/tc
Como a terraplenagem normalmente é paga pelo volume medido no corte, entra-se com o fator de conversão, a fim de obter-se a produção horária expressa em volume de corte. Em função da eficiência, temos finalmente:
PH = C . f . (60/tc) . E
PH = Produção horária (m³/h)
C = Capacidade da caçamba (m³)
f = Fator de conversão
tc = Tempo de ciclo (min)
E = Eficiência horária
AUMENTO DE PRODUTIVIDADE
Analisando-se a fórmula básica da produção de um equipamento, tendo-se em vista o aumento de sua produtividade, verificamos que existem 3 parâmetros que influem na produção:
CAPACIDADE DA CAÇAMBA – Para conseguirmos maior produção haverá necessidade do enchimento total da caçamba, desde que a carga não ultrapasse a carga máxima prevista pelo fabricante.
TEMPO DE CICLO MÍNIMO – Para que seja realmente mínimo, será necessário que não haja paradas e que os movimentos elementares que o constituem sejam executados com a menor duração possível.
FATOR DE EFICIÊNCIA – É o parâmetro que pode ser afetado de forma mais direta pelo engenheiro da obra, no sentido do aumento de produção, ao contrário do que ocorre nos outros dois fatores citados, nos quais a influência do engenheiro é inexpressiva.
CAPÍTULO III - EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM
1 – UNIDADES DE TRAÇÃO
– GENERALIDADES
Chama-se TRATOR a uma unidade autônoma que produz a energia necessária para tracionar ou empurrar outras máquinas e que pode receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas. Esta unidade pode ser montada sobre esteiras (tratores de esteiras) ou pneumáticos (tratores de rodas ou pneus). Estas máquinas possuem certas características comuns, como:
Esforço Trator – é a força que o trator possui na barra de tração (trator de esteiras) ou nas rodas motrizes (trator de pneus) para executar a função de rebocar ou empurrar outros equipamentos ou implementos.
Velocidade – é a velocidade de deslocamento da máquina.
Aderência – é a maior ou menor capacidade do trator de deslocar-se sobre os diversos terrenos ou superfícies revestidas, sem haver o patinamento da esteira ou dos pneus.
Flutuação – é a característica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem haver o afundamento excessivo da esteira ou dos pneus.
Balanceamento – é a qualidade que deve possuir o trator, proveniente de uma boa distribuição de massas e de um centro de gravidade a pequena altura do solo, dando-lhe boas condições de equilíbrio, sob as mais variadas condições de trabalho.
A esteira é constituída por placas de aço rígidas, as sapatas, de vários tipos e tamanhos, ligadas umas às outras de maneira que haja articulação entre elas, permitindo a sua adaptação ou acomodação às irregularidades do terreno. Essas placas possuem , na superfície de contato com o terreno uma saliência chamada garra, que nele penetra, aumentando a aderência entre a esteira e a superfície de suporte. Com o aumento do tamanho das garras, haverá uma maior aderência entre as superfícies, mas com maior dificuldade de manobra da máquina.
A largura da esteira é bastante variável, dependendo do tipo, do porte e da utilização da máquina. O uso de esteiras largas permite a diminuição da pressão exercida sobre o terreno, facilitando ou permitindo o deslocamento sobre solos de baixa capacidade de suporte. De modo geral, as pressões transmitidas ao terreno são da ordem de 0,5 a 0,8 kg/cm², aproximadamente igual à pressão exercida pelo pé de um homem sobre o chão. Os tratores de rodas, ao contrário, transmitem pressões da ordem de 3 a 6 kg/cm². A diminuição da largura da esteira implica no aumento da pressão de contato, de sorte que nos terrenos mais fracos haverá a tendência de afundamento. Nos terrenos de maior suporte, a maior pressão exerce certo adensamento sobre o solo, do que resulta maior resistência ao cisalhamento, especialmente nos solos coesivos. Entretanto, nos solos arenosos isso não ocorre e, pelo contrário, procura-se aumentar a área de contato para se evitar o patinamento pela falta de aderência.
– PARTE RODANTE DE UM TRATOR DE ESTEIRA
Corte AB
Chassis da Esteira - É o elemento estrutural que recebe o peso próprio da superestrutura do trator e o transmite aos roletes inferiores.
Roda Motriz – É uma roda dentada que transmite o torque, proveniente da transmissão, às esteiras.
Roda de Guia – É uma roda cuja função é alinhar e dar tensão adequada às esteiras, pois seus eixo pode se deslocar em relação ao chassis da esteira.
Roletes Inferiores – São blocos de seção circular que giram em torno do seu eixo, apoiando-se sobre a parte superior dos elos ou links.
Roletes Superiores – São aqueles que têm a função de suportar o peso próprio da parte superior da esteira.
Elos ou Links – São peças individuais justapostas duas a duas e ligadas por pinos articulados, de maneira que dois elos consecutivos são articulados, movimentando-se livremente um relação ou outro.
Sapatas – São placas individuais, parafusadas a dois elos, cuja função é distribuir o peso do trator sobre o solo. Cada sapata possui uma saliência denominada garra (10), que aumenta a aderência das esteiras sobreo terreno.
Mola Tensora – É uma mola helicoidal que trabalha sob tensão, cuja função é absorver os choques (tração e compressão) sofridos pela esteira, pelo afastamento ou aproximação da roda guia em relação à roda motriz.
Parafuso de Regulagem da Mola Tensora – Dispositivo que permite variar a tensão aplicada à esteira.
Garra.
Pino – Elemento de seção circular e forma cilíndrica que é introduzido entre dois elos consecutivos articulados, permitindo o seu movimento relativo.
Bucha – De aço temperado e elevada dureza, envolve o pino, de modo que o desgaste se produz sobre a sua superfície, ao entrar em contato com os dentes da roda motriz.
– COMPARAÇÃO ENTRE TRATORES DE ESTEIRAS E DE PNEUS
TRATORES DE ESTEIRAS
São os mais usados em terraplenagem, pois são os mais indicados para os serviços pesados, devido ao fato de apresentarem elevado esforço trator aliado a uma boa aderência sobre o terreno, o que lhes permite rebocar ou empurrar grandes cargas, sem haver patinamento, mesmo em rampas de grande declividade. Alem disso, graças ás baixas pressões de contato entre a esteira e o terreno, podem trabalhar em quase todos os tipos de terreno e em locais que nenhum outro veículo poderia fazê-lo. Entretanto, quanto à velocidade, que é baixa, atingindo no máximo 12 km/h, resulta a maior desvantagem do trator de esteira, impedindo por razões econômicas a sua utilização em distâncias longas.
TRATORES DE PNEUS
Têm como principal característica as altas velocidades de deslocamento, que podem atingir em certos casos, valores da ordem de 50 km/h. Isso favorece o seu uso em distâncias longas e constitui a sua maior vantagem, pela redução do tempo de ciclo. Entretanto, o aumento de velocidade é conseguido à custa de perda do esforço trator. Além disso, o esforço trator disponível fica limitado pela aderência, sempre mais baixa que nos de esteira, especialmente nos solos argilosos úmidos e arenosos muito secos. Devido a pressão de contato entre o pneus e a superfície ser elevada, a sua utilização em terrenos fracos fica bastante limitada.
OBS. Quanto ao balanceamento, os projetistas procuram uma distribuição racional das massas, para os dois tipos, reduzindo tanto quanto possível a altura de seu centro de gravidade, para diminuir o momento de tombamento, sob as mais adversas condições de carga e de rampa.
COMPARAÇÃO ENTRE OS TRATORES DE PNEUS
VANTAGENS DOS DE DUAS RODAS
Maior facilidade de manobra
Menor resistência ao rolamento
Economia de pneus
Maior peso das rodas tratoras
VANTAGENS DOS DE QUATRO RODAS
Melhor dirigibilidade
Poder operar como unidade independente quando separado do reboque
Os tratores de duas rodas têm uso muito limitado. Na prática são utilizados no reboque de scrapers e de alguns compactadores especiais.
 CAMPO DE APLICAÇÃO
Em razão de suas características diferentes, o trator de esteiras e o de pneus têm os seus campos de aplicação bem distintos.
TRATOR DE ESTEIRA – Trabalhos que requerem elevados esforços tratores, com rampas de grande declividade, resultante da topografia acidentada, ou quando executados em terrenos de baixa capacidade de suporte, não importando o fator velocidade.
TRATOR DE PNEUS – Quando a topografia é favorável e as condições de suporte e aderência são boas.
Os fabricantes de equipamentos têm introduzido certas modificações na parte mecânica que resultam na melhoria do desempenho dos tratores de pneus quanto à aderência e à flutuação. Podemos citar a utilização de tração nas 4 rodas, aumento de potência dos motores, diferenciais travantes, pneumáticos revestidos de esteiras ou correntes metálicas, fatores estes que têm contribuído para sanar as deficiências das máquinas de pneus, permitindo, inclusive, a execução de trabalhos anteriormente considerados como exclusivos aos tratores de esteiras.
 TRANSMISSÃO MECÂNICA E HIDRÁULICA
A transmissão do torque produzido no eixo do virabrequim de um motor à barra de tração ou às rodas motrizes de um equipamento pode ser feita por dois sistemas diferentes:
Transmissão Mecânica
Transmissão Hidráulica
A transmissão mecânica se caracteriza pela existência de elementos rígidos móveis (eixos e engrenagens) que se acoplam de maneira a transmitir o conjugado do motor aos elementos que provocam o movimento da máquina. Para variar a velocidade haverá a necessidade de em certo momento, mudar duas engrenagens que estão em contato, por outras duas que possuas uma razão de desmultiplicação diferente, ou seja, a relação entre o número de dentes deve ser alterada. Para permitir o acoplamento das duas novas engrenagens escolhidas, será necessário que não haja movimento relativo entre ambas nesse instante, isto é, a transmissão do conjugado deverá ser interrompida e teremos uma mudança de velocidade sem carga.
Nas transmissões ditas hidráulicas (power-shift), graças ao mecanismo denominado conversor de torque, que não possui nenhum vínculo mecânico entre o eixo motriz e o eixo movido, mas apenas um acoplamento fluido, a mudança de marcha e de velocidade poderá ser feita sem que haja interrupção do fluxo de torque desde o motor até a roda motriz, significando a mudança de marcha com carga, ou seja, com transmissão ininterrupta de potência.
2. UNIDADES ESCAVO-EMPURRADORAS
DESCRIÇÃO
O trator de esteira ou de pneus, que é a máquina básica da terraplenagem, pode receber a adaptação de um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar a terra. Este implemento é denominado LÂMINA e o equipamento passa a denominar-se TRATOR DE LÂMINA ou DOZER.
A lâmina tem sua seção transversal curva para facilitar a operação de desmonte e na parte inferior recebe a ferramenta de corte, denominada FACA da lâmina, nela aparafusada. Nas extremidades temos duas peças menores que são os CANTOS da lâmina. As facas e os cantos são facilmente removíveis para a substituição oportuna, quando desgastados pela abrasão resultante da operação de corte, ou quando sofrem fraturas pelo choque com obstáculos diversos, como blocos de rocha, matacões, restos de concreto, etc. As lâminas são suportadas por braços laterais, fixados no chassis da esteira, um de cada lado.
 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A POSIÇÃO OCUPADA PELA LÂMINA
BULLDOZER – Lâmina reta ou fixa. É aquela que é perpendicular ao eixo longitudinal do trator. Esta montagem só permite a escavação e o transporte para a frente.
ANGLEDOZER – Lâmina gira em torno de um eixo vertical, podendo formar ângulos diferentes de 90º com o eixo longitudinal do trator. A sua vantagem está no fato de que o trator ao deslocar-se, a terra já é levada lateralmente, o que facilita a escavação e o transporte a meia encosta, formando uma leira contínua paralela à direção seguida pelo trator.
TILT-DOZER – Lâmina pode girar em torno do eixo longitudinal do trator. O movimento de inclinação é obtido por intermédio de dois pistões hidráulicos colocados lateralmente.
 Lâmina inclinável (tombamento)
 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMANDO DA LÂMINA
COMANDO MECÂNICO (A CABO) – O acionamento da lâmina, ou seja, a sua movimentação na direção vertical era feito, nos modelos antigos, por um sistema de guinchos, polias e cabos de aço.
COMANDO HIDRÁULICO (PISTÃO) – Nos modelos modernos o acionamento foi modificado para o tipo hidráulico, que apresenta diversas vantagens em relação ao anterior. O acionamento hidráulico é feito por dois pistões de duplo efeito, que sustentam o braço em U, e são movidos pela pressão fornecida por uma bomba hidráulica de alta pressão. Uma das principais vantagens consiste no fato de que os dois pistões podem exercer um empuxo sobre o solo, forçando a lâmina, ou mais especificamente a faca sobre a superfície a ser cortada, facilitando a operação e aumentando a eficiência da operação de corte, resultando em aumento de produção.CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE LÂMINA
Existem no mercado diversos tipos de lâminas, cada qual com a sua denominação, feitio, capacidade, aplicação, etc., específica. Dentre essas nos interessam:
LÂMINA UNIVERSAL (U) – As grandes laterais (asas) dessa lâmina a tornam eficiente para movimentar grandes cargas. Devido a possuir uma relação potência/comprimento da borda cortante inferior à de uma lâmina reta, a penetração não deve ser considerada como fundamental. Portanto é indicada para aplicações em materiais leves ou de fácil movimentação.
LÂMINA RETA (S) – É a mais versátil. Fisicamente menor que a lâmina U é mais fácil de manobrar e pode manejar uma variedade maior de materiais, movimentando facilmente materiais pesados. É indicada para movimentar grandes cargas a maiores distâncias, como recuperação do terreno, amontoamento, abastecendo tremonhas e fixando cargas para carregadeiras.
LÂMINA ANGULÁVEL – Pode ser posicionada plana ou com ângulo de aproximadamente 25º para cada lado. Projetada para operações de amontoamento lateral, abertura de estradas, reaterros, abertura de valetas e outros serviços semelhantes.
LÂMINA DE EMPUXO (PUSHER) – A lâmina é substituída por um batente metálico reforçado. Usada para empurrar outras unidades, principalmente os scrapers na fase de carregamento.
 IMPLEMENTOS
Outros implementos podem ser adaptados ao trator de esteira, tais como, por exemplo, o ESCARIFICADOR ou RIPPER, montado na sua parte traseira. Consta de um ou mais dentes reforçados, providos de pontas cortantes, utilizados para romper os solos muito compactos, inclusive os de 2ª categoria, para depois serem transportados por uma lâmina comum. Dispõe de ação de pistões hidráulicos que forçam os dentes sobre o solo, aumentando a eficiência do implemento.
 Escarificador com acionamento hidráulico 
 Lâmina SU Escarificador ou “Rípper”
 APLICAÇÕES EM SERVIÇOS DE TERRAPLENAGEM
Roçada leve – limpeza de trecho que apresenta capoeira, árvores de pequeno porte, eventualmente algumas árvores e blocos de rocha.
Roçada pesada – remoção de moitas densas, árvores e pedras que cubram mais de 25% da área a desmatar.
Limpeza e desnudamento do terreno – indicados quando a superfície é rugosa e a distância de transporte inferior ao limite econômico.
Escavação a meia encosta.
Escavação em raspagem.
Espalhamento de terras.
Execução de caminhos de serviço.
Enchimento de valas.
Empurrar outras unidades, etc.
Os dozer de esteira podem trabalhar em quase todos os tipos de terreno, excessão feita àqueles onde ocorra afundamento de mais de 60¢ de altura das esteiras.
 LIMITE DE DISTÂNCIA ECONÔMICA
Os dozers, como todas as máquinas utilizadas em terraplenagem, têm um limite de distância econômica, acima da qual deverão ser utilizados outros tipos de equipamento.
- DOZER DE ESTEIRA		- 60m
- DOZER DE PNEUS		- 100m
 ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = C . f . (60/tc) . E
PH	- Produção horária (m³/h)
C	- Capacidade de carga da lâmina (m³)
E	- Eficiência horária (40 a 50 min/h)
tc	- Tempo de ciclo
CAPACIDADE DE CARGA DA LÂMINA
Alguns fabricantes fornecem tabelas que dão a capacidade de carga da lâmina para os diferentes tipos de materiais. Na sua falta, existem processos adotados de avaliação, Para uma lâmina de largura L e altura H tem-se:
- solos arenosos	( α ≈ 30º ) – C = 0,86 . H2 . L
- solos argilosos	( α ≈ 45º ) – C = 0,60 . H2 . L
Outro processo bastante prático e de resultados corretos consiste em escavar uma carga completa da lâmina, levando-a a uma área plana. Em seguida, levanta-se a lâmina, empurrando o material para a frente, a fim de formar uma pilha de terra de formato uniforme, tão aproximadamente quanto possível, conforme o esquema abaixo.
figura
Faz-se a medida das diversas alturas e larguras, procurando-se as médias.
h = ( h1 + h2 + h3 ) / 3
l = ( l1 + l2 + l3 ) / 3
C = 3/8 . h . l . L
OBSERVAÇÃO: Estes valores calculados se referem à condição de rampa i = 0%, ou seja, terreno plano ou horizontal. Como na prática é comprovado que a capacidade sofre acréscimo ou decréscimo de volume, conforme o dozer trabalho em declives ou aclives, respectivamente, a produção deverá ser corrigida através da capacidade de carga da lâmina, de acordo com a tabela abaixo.
	Rampa Média (%)
	Acréscimo de Produção (ω) i (-)
	Decréscimo de Produção (ω) i (+)
	0
	1,00
	1,00
	5
	1,07
	0,93
	10
	1,13
	0,87
	15
	1,18
	0,82
	20
	1,22
	0,78
	25
	1,24
	0,76
	30
	1,26
	0,74
As fórmulas apresentadas ganharão então seu formato final ao serem acrescidas do Fator de Correção (ω), em função do percentagem de rampa.
DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE CICLO
Num corte e aterro, feitos com trator de lâmina, a máquina executa inúmeras operações de corte, transporte e espalhamento do material, com distâncias de transporte muito diferentes, desde as mais curtas até as mais longas. Para simplificar o problema, admite-se para o cálculo do tempo de ciclo uma distância média de percurso, representada pela distância do centro de gravidade do corte até o centro de gravidade do aterro, ou seja, D, com rampa média im.
Por outro lado, durante a escavação, transporte e espalhamento, os esforços empregados para vencer as grandes resistências opostas ao movimento são bastantes desiguais, mas admite-se que seja usada a 1ª marcha no trajeto de ida, o que é confirmado pela experiência. A velocidade de retorno em vazio será normalmente a da 2ª marcha. A velocidade máxima de marcha a ré será usada para distâncias maiores, em terreno regular e horizontal. Temos, portanto:
tv = ( Di . 0,06 / vi ) + ( Dr . 0,06 / vr )
Como tc = tf + tv, restaria adicionar aos tempos variáveis os tempos fixos, representados no caso por duas mudanças de sentido (reversão), duas mudanças de marcha para aceleração ou desaceleração da máquina e possíveis manobras para colocar o trator em linha. 
Adota-se, para tratores de esteira: tf = 0,30 mim
ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
A produção das lâminas é estimada através da fórmula:
PEFETIVA (Vsolto) = PMÁXIMA x FATORES DE CORREÇÃO
A produção máxima é obtida em um gráfico, como o abaixo, para os diversos tipos de lâmina, segundo as seguintes condições ideais, conforme o Manual de Produção da Caterpillar:
100% de eficiência no trabalho (hora de 60 minutos – ciclo em nível)
Máquina de servotransmissão, com tempos fixos de 0,05 mim
A máquina corta numa extensão de 15 m, depois desloca a carga da lâmina para despejá-la morro abaixo – tempo de despejo = 0 seg
Densidade do solo de 1.370 kg/m³
Empregam-se lâminas de comando hidráulico
Escava em 1ª marcha
Carrega em 2ª marcha
Retorna em 2ª marcha
Para se obter a produção estimada em volume de corte é necessário aplicar o fator de conversão apropriado. Então:
PEFETIVA (Vsolto) = PMÁXIMA x FATORES DE CORREÇÃO x f
FATORES DE CONVERSÃO PRINCIPAIS para tratores de esteira:
a) Operador	Excelente		1,00
		Médio			0,75
		Deficiente		0,60
b) Material	Solto			1,20
		Penetração Difícil
			C/ cilindro de inclinação
			S/ cilindro de inclinação
			Lâmina com controle a cabo
		Difícil de amontoar (mat. Seco, sem coesão ou muito pegajoso) 	0,80
		Rocha escarificada ou fragmentada					0,60 – 0,80
c) Visibilidade (poeira, chuva, neblina ou obscuridade)				0,80
d) Eficiência de trabalho
50 min/h							0,83
40 min/h							0,67
e) Transmissão direta – tf = 0,10 mim						0,80
f) Lâmina – angulável 								0,50 – 0,75
- UNIDADES ESCAVO-TRANSPORTADORAS
– DESCRIÇÃO
São aquelas que escavam, carregam e transportam materiais de consistência média. São unidades constituídaspor uma caçamba, rebocada por uma unidade de tração. Esta unidade de tração é que caracteriza os dois tipos básicos:
SCRAPER DE ARRASTO – Consiste numa caçamba montada sobre dois eixos com pneumáticos, normalmente tracionada por trator de esteira. Os comandos de acionamento são executados por cabos e polias de aço, movidas pelo guincho montado no trator rebocador.
SCRAPER AUTOMOTRIZ ou MOTOSCRAPER – Consiste de um scraper de um único eixo que se apoia sobre um trator de pneus de um ou dois eixos, através do pescoço. A razão desta montagem reside no ganho de aderência que as rodas motrizes do trator passam a ter, em conseqüência do aumento do peso que incide sobre elas (pêso aderente). Além disso, assegura grande independência de movimentos entre os dois componentes, permitindo a execução de curvas e manobras com facilidade. Os movimentos da caçamba, do avental e do ejetor são comandados pelo operador da máquina e podem ser feitos através de transmissão elétrica ou transmissão mecânica.
– COMPARAÇÃO ENTRE MOTOSCRAPERS DE 2 E 3 EIXOS
2 EIXOS – apresenta a vantagem de possuir uma distribuição de pesos que melhora a aderência entre as rodas motrizes e o solo, em razão da maior concentração de cargas nestas últimas, o que diminui o seu patinamento na operação de carregamento. Outra vantagem reside na facilidade de giro entre o trator e o scraper, permitindo ângulos de giro de até 90º. Todavia, por ter apenas 2 eixos, apresenta menor balanceamento.
3 EIXOS – apresenta a vantagem de possuir melhor balanceamento em conseqüência do apoio em 3 eixos, podendo por isso desenvolver maiores velocidades. Entretanto, a distribuição das cargas em 3 eixos alivia o peso sobre o eixo propulsor, diminuindo a aderência. Assim, este motoscraper não poderá ser utilizado em rampas mais fortes, as quais são vencidas com mais facilidade pelo modelo de 2 eixos. Para sanar esta deficiência pode-se usar um trator com 2 eixos motrizes, embora isto signifique um aumento no seu custo.
 
OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS NA TERRAPLENAGEM
São 3, e realizadas em três posições diferentes do scraper:
1ª POSIÇÃO – ESCAVAÇÃO E CARREGAMENTO: caçamba arriada, avental levantado de modo que abra a janela de carregamento. Ejetor na posição traseira. É a posição de carga. A lâmina corta o terreno em raspagem, em camadas de espessura regulável e o solo vai penetrando, enchendo a caçamba.
2ª POSIÇÃO – TRANSPORTE: caçamba levantada, avental arriado de modo a fechar a janela.
3ª POSIÇÃO – DESCARGA: caçamba levantada, avental também levantado, proporcionando a abertura da janela. O solo é escoado empurrado pelo ejetor e espalhado em camadas de espessura regulável (depende da altura do fundo da caçamba).
– PUSHER
Em geral, na fase de carregamento é necessário que um trator adicional forneça a força necessária suplementar para o corte e carregamento da terra. Este trator que empurra o scraper durante esta operação recebe a denominação de PUSHER (empurrador), devido à lâmina especial usada para este fim. Em vista disso, os motoscrapers são equipados com uma espécie de para-choque, destinado a receber o empuxo transmitido pelo trator através dessa lâmina.
O trator pusher deverá ser dimensionado para que tenha potência compatível com os esforços resistentes que vai enfrentar, conseguindo-se o enchimento do scraper tanto mais rápido quanto maior o esforço trator disponível. Admite-se como regra prática que é necessário 1kg de esforço trator para carregar 1kg de terra.
Entretanto, a velocidade de enchimento da caçamba decresce com o decorrer do tempo de carregamento, em razão das maiores resistências oferecidas à entrada de terra por aquela que já está na caçamba.
 
– TIPOS DE MOTOSCRAPER
Para sanar esta deficiência das máquinas ditas convencionais, os fabricantes têm procurado criar outros tipos denominados autocarregáveis que, sob condições favoráveis, podem dispensar o pusher durante o carregamento.
Um dos modelos dito autocarregável é o motoscraper de dois motores e tração nos 2 eixos, obtido com a adição de um motor suplementar ao eixo traseiro. Estes motores funcionam em conjunto ou geminado (twin-motoscraper).
Torna-se patente que com 4 rodas motrizes o problema da falta de aderência fica parcialmente corrigido e, em condições favoráveis, consegue-se o carregamento.
Modernamente, surgiu a combinação denominada PUSH-PULL (empurra-puxa), no qual 2 motoscrapers de 2 motores se ajudam mutuamente na operação de carga, sem intervenção de qualquer outra máquina.
O sistema consiste na colocação de um gancho no para-choque traseiro do scraper, que se acopla com uma alça móvel, colocada na frente do trator, permitindo o engate e desengate das duas máquinas através de manobras comandadas pelos seus operadores. Assim, enquanto a máquina da frente se carrega, é auxiliada pela outra que funciona como pusher, fornecendo o esforço trator necessário e, posteriormente, o motoscraper já carregado reboca o outro, no momento do carregamento.
Outra solução tentada é o scraper com elevador. Na parte dianteira da caçamba coloca-se um elevador inclinado com palhetas, acionado por motor elétrico ou sistema hidráulico independente. As palhetas arrastam o material escavado pela lâmina, elevando-o à parte superior da caçamba, vencendo a resistência oferecida pela própria terra que já se encontra dentro do scraper.
– APLICAÇÕES
Na limpeza e remoção de terra vegetal, quando o terreno é uniforme e a distância de transporte maior que 60m.
Para remover os cortes iniciados pelos dozers, com transporte a distâncias intermediárias.
Quando operando em terrenos duros ou médios, necessitam da passagem prévia de um escarificador.
– LIMITE DE DISTÂNCIA ECONÔMICA
As unidades rebocadas por tratores de esteiras desenvolvem pouca velocidade e por isso são indicadas para transporte a curtas distâncias, até 250m, e para uso em terrenos irregulares ou bastante úmidos.
As unidades rebocadas por tratores de pneus podem desenvolver maiores velocidades a maiores distâncias, da ordem de 1.400m, economicamente.
3.8 – ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = C . f . (60/tc) . E
C = capacidade de carga do scraper (m³)
3.8.1 – DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE CICLO 
tc = tf + tv
3.8.1.1 – TEMPOS VARIÁVEIS – Como já foi visto o tv depende das velocidades escolhidas para o transporte de ida carregado e retorno vazio.
tv = ti + tr
A condição para a determinação da velocidade já foi indicada anteriormente.
Σ R < F < Fad
No caso de motoscrapers para a adoção da marcha de transporte entramos com o valor de ΣR no diagrama TRAÇÃO X VELOCIDADE, verificando em que ponto interceptamos as curvas das diversas marchas disponíveis.
OBSERVAÇÃO: Na adoção da marcha de transporte, três hipóteses podem ocorrer:
(R > 0, quando RR > RG
(R = 0, quando RR = RG
(R < 0, quando RR < RG
No caso a, usa-se o diagrama tração x velocidade como indicado acima. Nas hipóteses b e c, a máquina estará impulsionada por uma força constante que a acelerará, de modo que para se obter um movimento uniforme haverá necessidade de freiar a máquina, ou usar marcha mais reduzida.
Teoricamente, a velocidade de descida da rampa poderia atingir a velocidade máxima da máquina, mas, por razões de segurança, o próprio operador limita-a a valores tanto mais reduzidos quanto maior for o declive da rampa.
Neste caso, costuma-se estimar a velocidade de segurança pela qual optará o operador, aplicando uma regra prática: A MÁQUINA DESCERÁ CARREGADA, PROVAVELMENTE, COM A MESMA VELOCIDADE QUE SUBIRIA, QUANDO VAZIA.
EFEITO RETARDADOR: É um dispositivo de frenagem hidrodinâmica, que equipam as unidades com transmissão automática (power-shift), utilizado para estabilizar a velocidade, em rampaslongas e descendentes. Outro diagrama tração x velocidade dará a velocidade a ser usada.
3.8.1.2 – TEMPOS FIXOS
Os tempos fixos do ciclo de um motoscraper referem-se a:
tempo de carga
tempo de posicionamento
tempo de aceleração e desaceleração
tempo de manobra e descarga
Apesar de ser considerado tempo fixo, o tempo de carga depende de vários fatores, tais como:
tipo de equipamento
compacidade do solo
rampa favorável
habilidade do operador, etc.
Estes fatores, obviamente, podem influir favoravelmente ou não, dependendo das condições vigentes, de sorte que os valores indicados para os diversos tempos devem ser considerados como médias, podendo haver discrepâncias razoáveis com os tempos efetivamente cronometrados em condições reais. Adota-se, geralmente, quando não se tem dado algum:
tf = 2,5 min, quando C < 11 m³
tf = 3,0 min, quando C > 11 m³
INSERIR MANUAL DO PRODUÇÃO
 
OBS. O conjunto trator de esteiras com scraper terá sua produção calculada de forma semelhante. Apenas os tempos fixos serão modificados:
Com pusher – 1,8 min
Sem pusher – 2,3 min
3.9 – NÚMERO DE SCRAPERS SERVIDOS POR UM ÚNICO PUSHER
Sabendo-se que a maioria dos unidades escavo-transportadoras precisa de auxílio do trator pusher, no momento do carregamento, haverá necessidade de serem combinados os ciclos respectivos.
Teremos que fazer a análise do ciclo do “pusher” para, em seguida, estudarmos a sincronização com a operação dos “motoscrapers”. 
O ciclo do “pusher” pode ser decomposto em movimentos elementares:
A condição ideal para a determinação do número de motoscrapers servidos por um pusher será a condição de sincronismo, isto é, não haverá espera de nenhuma das máquinas. Para este cálculo, será necessário conhecer-se o tempo de ciclo mínimo do motoscraper (E = 100 %), isto é, admite-se que a operação seja feita sem paradas.
Então, 
nº de motoscrapers p/ um pusher = tc mínimo do motoscraper (E=100%)/tc do pusher
Ou,
N = tc scraper / tc pusher = tc s / tc p
Duas hipóteses podem ocorrer:
N = nº inteiro – condição de sincronismo perfeito
N = nº fracionário – deverá ser feito o arredondamento. Se a aproximação for para menos, o pusher estará trabalhando em folga. Se for para mais, haverá espera dos motoscrapers.
3.9.1 – TEMPO DE CICLO DO PUSHER
O tempo de ciclo do pusher pode ser considerado em condições normais – tc p = 1,5 a 2,0 min, ou ainda:
tc p = 1,4 . tcarga + 0,25 (min).
Segundo o Manual de Produção da TEREX-GM:
	
	Condições Favoráveis
	Condições Médias
	Condições Desfavoráveis
	Manobras e Contato
	0,6
	0,8
	1,2
	Carregamento e Empuxo
	0,6
	0,8
	1,2
	Espera
	0,2
	0,4
	1,0
	Total do Ciclo
	1,4
	2,0
	3,4
CAP. IV – UNIDADES ESCAVO CARREGADORAS
DESCRIÇÃO
São aquelas que escavam e carregam o material sobre um outro equipamento que o transporta até o local de descarga, de modo que o ciclo completo compreendendo as 4 operações básicas é executado por duas máquinas distintas.
As máquinas assim denominadas são representadas pelas carregadeiras e escavadeiras que, embora de construção diversa, executam as mesmas operações de escavação e carga.
CARREGADEIRAS
São também denominadas pás-carregadeiras, podendo ser montadas sobre esteiras ou pneus. Na terraplenagem convencional, normalmente se utilizam as carregadeiras com caçamba frontal, isto é, instalada na parte dianteira da máquina.
CARREGADEIRA DE ESTEIRAS
Sobre um trator de esteiras convencional, apenas ligeiramente modificado, são adaptados dois braços laterais de levantamento da caçamba, acionados por dois pistões de elevação de duplo efeito, alimentados por uma bomba hidráulica de alta pressão que, por sua vez, é acionada por uma tomada de força do motor. A caçamba é articulada em relação aos braços e, comandada por dois pistões de acionamento, pode ocupar diversas posições.
Braço de levantamento da caçamba
Caçamba frontal
Pistão de elevação
Pistão de acionamento da caçamba
Quanto ao carregamento das unidades de transporte, as carregadeiras é que se movimentam, deslocando-se entre o talude de terra e o veículo, sendo que num ciclo completo de carga haverá dois movimentos à frente e dois à ré, conforme a figura abaixo.
É fácil perceber que a movimentação da carregadeira é intensa em seu trabalho, além das freqüentes mudanças de direção. Isto obriga a utilização de sapatas das esteiras ligeiramente modificadas em relação às usadas nos tratores de lâmina. Para facilitar as manobras, evitando-se o desgaste excessivo da parte rodante, as garras da sapata são eliminadas, havendo algumas saliências de pequena altura, para garantir um mínimo de aderência entre elas e o solo.
Pela razão de conseguirem praticamente girar sobre si mesmas sem maiores dificuldades, são indicadas para a operação em locais de dimensões limitadas.
CARREGADEIRA DE PNEUS
Apresentam certas vantagens e certas deficiências sobre as de esteira. A vantagem reside na velocidade de deslocamento da máquina, o que resulta em grande mobilidade, bem como na possibilidade do equipamento se deslocar a grandes distâncias pela sua própria força, eliminando o custo elevado e as dificuldades inerentes ao transporte em carretas, exigido pelas máquinas de esteiras. Por outro lado, a tração sobre os pneus revela-se deficiente, especialmente na fase de escavação, pois em conseqüência dos elevados esforços a serem vencidos pelas rodas motrizes, há o risco permanente do seu patinamento.
Por esta razão os fabricantes de equipamentos têm procurado introduzir modificações de projeto e de componentes mecânicos para contornar, minimizar ou eliminar estas dificuldades ou deficiências. Uma carregadeira moderna tem as seguintes propriedades ou características que objetivam a sua melhor utilização:
TRAÇÃO DAS 4 RODAS, com dois eixos motrizes e dois diferenciais, melhorando substancialmente as condições de operação quanto à aderência.
DIREÇÃO ARTICULADA, pela montagem do eixo dianteiro rígido, mas pivotante em relação à superestrutura da máquina, o que diminui substancialmente o raio de giro, permitindo manobras mais fáceis em locais de dimensões reduzidas.
PÊSO PRÓPRIO ELEVADO, 	aumentando o peso aderente sobre as rodas motrizes e melhorando portanto a tração.
MOTOR COLOCADO NO EIXO TRASEIRO, com o mesmo efeito citado no item anterior e, ainda, equilibrando a máquina e fazendo contrapeso à caçamba carregada, melhorando as suas condições de balanceamento.
PNEUMÁTICOS REVESTIDOS com esteiras ou correntes.
Todavia, estas modificações, embora melhorem naturalmente o desempenho do equipamento de pneus, não conseguem equipará-lo ao de esteiras, sob o ponto de vista operacional, e também conduzem a um aumento no custo de aquisição. As dimensões da carregadeira deverão ser conjugadas ao tamanho e capacidade da unidade de transporte escolhida ou à disposição. Para tal, verificar o item dimensões nas especificações das máquinas em questão.
ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = C . f . (60/tc) . E . FE
C = Capacidade da caçamba (m³)
FE = Fator de enchimento da caçamba
CAPACIDADE DA CAÇAMBA
Deve ser tirada das especificações técnicas da máquina e se refere à capacidade rasa ou coroada. Desde que a caçamba seja dotada de uma chapa denominada para-terra, pode-se admitir a utilização da capacidade coroada para os cálculos de produção.
Convém notar, entretanto, que na mesma carregadeira podem ser adotadas caçambas de capacidades diferentes, dependendo do peso específico solto ((s) do material que vai ser carregado. O que limita a capacidade da caçamba é a carga máxima de operação, admitida pelo fabricante.
Dividindo-se a carga máxima admissível pelo (s do material que vai ser trabalhado, determina-se a capacidade idealda caçamba para as condições vigentes.
TIPOS DE CAÇAMBA
Os fabricantes apresentam para cada modelo vários tamanhos e formatos de caçambas, permitindo ao usuário uma escolha correta em função, principalmente, do tipo de material a ser removido. Entre outros, dois tipos de caçamba se sobressaem na execução dos serviços de terraplenagem:
caçamba de aplicação geral – borda reta
caçambas para pedras – borda tipo pá
Em serviços de remoção de rochas ou material altamente compactado, aconselha-se a adaptar-se dentes à caçamba, tendo em vista o aumento da produção, já que eles fornecem penetração quando requerida, reduzem o desgaste nas bordas da caçamba e conservam o material fluindo para o interior da caçamba e não sob a caçamba. Estes dentes são aparafusados à borda da caçamba e são oferecidos em vários formatos e tamanhos.
FATOR DE ENCHIMENTO DA CAÇAMBA (FE)
É um fator de correção da produção, em função da natureza do material carregado, levando-se em conta o maior ou menor volume de vazios existente entre partículas ou fragmentos do material.
	MATERIAL
	FE
	Areia e cascalho
	0,90 a 1,00
	Terra comum
	0,80 a 0,90
	Argila dura
	0,65 a 0,75
	Rocha bem fragmentada
	0,60 a 0,75
	Rocha mal fragmentada
	0,40 a 0,50
TEMPO DE CICLO
O ciclo de uma carregadeira, quer seja de esteiras ou de pneus, compreende tempo de carga + tempo de manobras + tempo de percurso + tempo de descarga. Quando trabalhando na carga de um veículo transportador, compreende os seguintes movimentos elementares:
carga da caçamba
retorno carregado
manobra
avanço até o veículo transportador
descarga
retorno vazio
manobra
avanço até o corte
São considerados tempos fixos 1, 3, 5 e 7, os quais podem ser avaliados em 0,25 min. Os tempos variáveis dependerão das distâncias D1 e D2 percorridas entre o talude e o veículo transportador. Normalmente D1 = D2 = 5 m, no mínimo, sendo os tempos gastos nestes percursos função das velocidades utilizadas pelo operador.
tc = 0,25 +( Di . 0,06 / vi ) + ( Dr . 0,06 / vr )
OBS: A CATERPILLAR considera o tc = 0,40 min, para este percurso básico. Para distâncias superiores utiliza-se de diagramas.
ESCAVADEIRAS
São máquinas de escavação bastante antigas, tendo surgido em meados do século XIX, ainda movidas a vapor, nos Estados Unidos. Com o aparecimento do motor diesel elas se tornaram mais compactas, mais potentes e com maior mobilidade, passando a desempenhar um papel primordial nas grandes escavações, como por exemplo a abertura do Canal do Panamá.
É um equipamento que trabalha estacionado, isto é, sua estrutura portante se destina apenas a lhe permitir o deslocamento, sem contudo participar do ciclo de trabalho. Assim, ela poderá ser montada sobre:
esteiras
pneumáticos
trilhos
Nos trabalhos normais de terraplenagem, geralmente se emprega a montagem sobre esteiras, razão pela qual elas serão aqui focalizadas. Podemos distinguir duas partes bem definidas nas escavadeiras:
INFRAESTRUTURA – Compõe-se de um chassis apoiado sobre as esteiras, que suporta a superestrutura móvel em torno de um eixo vertical. O mecanismo que permite o giro de 360º consta de um círculo ou “coroa de giro”, dentado exterior ou interiormente, sobre o qual corre uma engrenagem acionadora do tipo “pinhão”, ligada por uma transmissão ao eixo motriz.. Para melhorar a flutuação e o equilíbrio da máquina, a largura das sapatas da esteira é maior, além de serem lisas, sem garras. O deslocamento do equipamento é obtido através das esteiras acionadas por um sistema de transmissão ligado ao eixo motriz. Todavia, em razão do porte da máquina e do seu balanceamento deficiente, a velocidade de translação é muito baixa, atingindo cerca de 2 a 6 km/h. Assim, o seu deslocamento deve se efetuar somente em pequenas distâncias, dentro do local de trabalho. Quaisquer outros transportes, a distâncias maiores, devem ser feitos por carretas.
SUPERESTRUTURA – Ou plataforma da máquina, está soldada à roda de giro, de modo que pela rotação do pinhão, haverá rotação da coroa de giro e, conseqüentemente, de toda superestrutura a ela ligada. Compreende a cabine de comando, o motor e as transmissões necessárias para acionar os diversos elementos móveis. Este acionamento pode ser feito por:
b.1 – cabrestantes e cabos de aço
b.2 – cilindros hidráulicos
b.3 – motores elétricos independentes
Nas máquinas de terraplenagem os dois primeiros tipos são os mais utilizados, adotando-se os motores elétricos no caso de máquinas de grande porte.
TIPOS
As escavadeiras podem ser empregadas em trabalhos de escavação bastante diversos, dependendo do tipo de lança e caçamba utilizada. A lança é o mecanismo que pode ser colocado ou retirado da escavadeira e destinado a efetuar certos tipos de escavação, quando se acopla uma caçamba. Os tipos de lança e caçamba utilizados é que vão definir os tipos de escavadeiras.
LANÇA COM CAÇAMBA FRONTAL – SHOVEL
DESCRIÇÃO – As suas partes principais constam da lança propriamente dita (1) sustentada pelo cabo (6), havendo a possibilidade de variar o seu ângulo de inclinação de 25º a 60º, geralmente. Na parte intermediária da lança acha-se o braço móvel (2), que pode girar em torno da articulação (14), executando neste movimento de baixo para cima o corte do talude mediante a caçamba (3). O acionamento deste braço é feito com o auxílio do cabo (11), por sua vez acionado pelo cabrestante (7). Para melhorar o rendimento da escavação o operador pode exercer certo empuxo sobre o terreno através do movimento do braço avançando-o (ou retraindo-o) mediante o acionamento do pinhão da cremalheira (9). Este movimento permite também ao operador posicionar a caçamba sobre a unidade de transporte, obtendo melhor distribuição da terra descarregada.
OPERAÇÃO – Deve iniciar-se o corte com a caçamba 60 a 90 cm à frente das esteiras. A caçamba deverá encher-se em um único movimento para a frente. A caçamba é provida de dentes que facilitam o corte da terra, especialmente quando esta é mais consistente. A descarga do material da caçamba se faz geralmente pelo fundo, abrindo-se uma tampa móvel, pelo emprego de um comando a cabo. Os movimentos básicos efetuados por uma shovel podem ser assim resumidos:
b.1) deslocamento da máquina à frente ou a ré
b.2) levantamento da caçamba
b.3) avanço ou recuo do braço móvel
b.4) giro da superestrutura
b.5) variação do ângulo da lança
b.6) abertura da tampa do fundo da caçamba
APLICAÇÃO – Se destina a escavar taludes situados acima do nível do terreno em que a máquina se situa. Podem operar, praticamente, todos os tipos de materiais, inclusive rocha já fragmentada pelo fogo. Quando a altura de corte é grande, e portanto maior que a altura máxima de alcance do shovel, costuma-se empregar duas ou mais escavadeiras trabalhando em planos diferentes. Quando não se tem condições de trabalhar em terraços, deve-se utilizar o dozer, principalmente o bulldozer, para desmontar a parte alta dos cortes. As alturas dos cortes são fixadas pela altura ótima de corte, que será definida no item “Estimativa de Produção”, através da qual se obtém a melhor carga da caçamba e, por conseguinte, maior produção.
OBSERVAÇÕES 
As esteiras do shovel devem ser mantidas em nível ou com a menor rampa possível.
Para melhor rendimento o giro deve ser o menor possível, o que é obtido localizando a unidade de transporte cuidadosamente e próximo à frente de ataque. Outra regra, visando evitar as perdas de tempo para posicionamento das unidades transportadoras é utilizar duas unidades, ou seja, enquanto uma é carregada, a outra se posiciona e vice-versa. Evidentemente estas técnicas só podem ser aplicadas em cortes de certa largura.
Nos últimos anos as carregadeiras de esteiras e de pneus, graças a sua maior mobilidade e capacidade da caçamba passaram ,cada vez mais, a substituiras escavadeiras com shovel. Todavia, o lançamento de escavadeiras shovel com acionamento totalmente hidráulico, mais rápidas e sobretudo de movimentos mais precisos ocasionou, novamente, a reconquista da posição anteriormente desfrutada.
As escavadeiras shovel normalmente utilizadas em terraplenagem possuem capacidade de caçamba variando de pequenos a médios volumes, sendo normal avaliar-se o porte de escavadeira pelo volume raso de sua caçamba. De modo geral as capacidades comerciais variam de 3/8 a 2 ½ yd³ (1 yd³ = 0,76 m³). Todavia, há equipamentos maiores, mas que por sua mobilidade deficiente, proveniente do próprio tamanho, limita suas aplicações especificamente aos serviços de mineração.
LANÇA COM CAÇAMBA DE ARRASTE – DRAG-LINE
DESCRIÇÃO – É constituída por uma estrutura em treliça metálica, em cuja extremidade há uma roldana pela qual passa o cabo de elevação da caçamba (4), acionado pelo cabrestante. A lança é sustentada pelo cabo (2), permitindo a variação do ângulo de inclinação, geralmente entre 25º e 40º, através da articulação (5). Para melhorar o raio de alcance, há a possibilidade de se aumentar a extensão da lança, intercalando-se uma seção intermediária (6). A escavação se faz pelo arrastamento da caçamba (7), devidamente posicionada, formando um ângulo de ataque favorável com o terreno. Este arrastamento se consegue através do cabo de arraste (3), acionado por um cabrestante.
OPERAÇÃO – O sistema de suspensão da caçamba, esquematizado anteriormente, permite diversos posicionamentos da mesma, possibilitando o corte, a carga e o despejo. A escavação se inicia com a caçamba no ponto mais baixo e é feita puxando-a por arrasto para junto da máquina. Para efetuar a descarga, basta soltar o cabo de arraste e a caçamba permanecerá na posição vertical de despejo.
APLICAÇÃO – São indicadas para escavação de terrenos pouco consistentes ou moles, mesmo que possuam altos teores de umidade e situados abaixo do nível em que se encontra a máquina. Principais usos:
c.1) Remoção de solos moles, com excesso de umidade e presença de matéria orgânica. Apresentando tais características, estes solos demonstram baixa capacidade de suporte à ação das cargas, impedindo o tráfego de qualquer equipamento, inclusive o trator de esteiras. Assim, só podem ser retirados com o auxílio de uma escavadeira drag-line que pode escavar à distância e até a profundidade de alguns metros.
c.2) Abertura de canais de drenagem, corta-rios, limpeza de cursos d’água, etc. Neste caso a caçamba drag-line permite a escavação ainda que abaixo do nível do lençol freático, ou seja, faz-se a remoção de solos submersos. Nesta hipótese, convém utilizar a caçamba perfurada que permite durante a carga a separação da água, que escoa rapidamente. Torna-se claro que nestas condições o fator de enchimento da caçamba diminui sensivelmente, atingindo até 30 % ou menos.
 
OBSERVAÇÕES:
Não se deve efetuar o giro da lança durante a escavação, pois há o perigo de vergar ou entortar.
Devido ao sistema de suspensão e controle da caçamba não possuir rigidez, devido aos cabos, a operação de descarga não tem precisão (oscilação da caçamba), preferindo-se descarregar a terra em bota-foras e depósitos. O tempo necessário para descarga em caminhão é duplicado.
O raio de alcance máximo da caçamba dependerá do uso ou não da extensão intermediária da lança, do seu ângulo com a horizontal e principalmente da habilidade do operador na operação de arremesso da caçamba mediante movimento pendular.
LANÇA COM CAÇAMBA DE MANDÍBULAS – CLAM-SHELL
DESCRIÇÃO – É constituída por uma lança idêntica à da drag-line, com a mudança do tipo de caçamba e logicamente de seus comandos. A caçamba é constituída por duas partes móveis, comandadas por cabos que podem abrir ou fechar como mandíbulas, ou seja, trabalha mordendo o solo, sendo equipada com dentes para facilitar a penetração.
OPERAÇÃO – A escavação é feita pela ação do peso próprio da caçamba, devido à queda, e posteriormente pelo fechamento das referidas mandíbulas, de modo que a remoção do material avança verticalmente e em profundidade. 
APLICAÇÃO – Basicamente se destinam às mesmas tarefas indicadas para a drag-line. Todavia, duas características próprias deste implemento modificam a sua utilização em relação àquele equipamento. Em primeiro lugar é o alcance bastante reduzido em relação à drag-line, o que limita o seu emprego. Em segundo lugar, não existindo o arrasto da caçamba mas apenas a sua elevação no sentido vertical, permite o seu emprego na escavação e remoção de terra dentro de valas, ainda que fortemente escoradas.
 
OBSERVAÇÃO – Assim como a drag-line, não possui precisão na descarga, pelos mesmos motivos expostos. Para sanar algumas deficiências existentes nos comandas a cabo, foram lançadas recentemente clam-shell com acionamento hidráulico. 
LANÇA RETROESCAVADORA – BACK-SHOVEL
DESCRIÇÃO – É um equipamento semelhante ao shovel, com a diferença de que a caçamba é voltada para baixo. São máquinas de capacidade de caçamba relativamente pequena e raio de alcance limitado.
OPERAÇÃO – A escavação é feita de cima para baixo no sentido do chassis. À medida que a escavação prossegue a máquina vai se deslocando para trás.
 
APLICAÇÃO – Destinam-se à escavação abaixo do nível inferior da máquina, adaptando-se às mesmas tarefas indicadas para a drag-line, embora sejam mais utilizadas na escavação de valas de pequenas profundidades e pouca largura.
 
OBSERVAÇÃO – Lançadas nos últimos anos, as retroescavadeiras de acionamento hidráulico, graças à rapidez e precisão de seus movimentos, têm ampliado o seu campo de aplicação, executando tarefas que eram típicas da drag-line. 
GENERALIDADES
A maior dificuldade na operação destes equipamentos consiste no seu balanceamento, às vezes deficiente, ocasionado por um momento de tombamento muito grande. Isto obriga a colocação de contrapesos na parte posterior da cabine, para contrabalançar o levantamento da caçamba cheia de terra, especialmente quando esta tem peso específico elevado ou está com teor de umidade muito acima do normal.
Embora as escavadeiras possuam esteiras com sapatas bastante largas, conduzindo a pressões mínimas sobre o solo, quando a capacidade de suporte deste é muito baixa, somos obrigados a executar a estiva, ou seja, a colocação de madeira roliça na forma de um estrado, com o objetivo de aumentar a área de distribuição do peso.
Para perfeita utilização destes equipamentos convém conhecer as principais dimensões e o alcance dos seus diversos elementos componentes. Para tal utilizar o catálogo e especificações dos fabricantes.
A maioria das escavadeiras permite a troca da lança e a substituição da ferramenta escavadora ou acessórios.
ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = C . f . (60/tc) . E . FE
TEMPO DE CICLO
O ciclo de uma escavadeira compreende vários movimentos elementares que podem ser assim enumerados:
carga da caçamba - tf
giro carregado - tv
descarga - tf
giro vazio - tv
Assim, há tempos fixos como a carga e descarga da caçamba e tempos variáveis de giro, que dependem diretamente do ângulo de giro utilizado, Este, por sua vez, dependerá do posicionamento da unidade transportadora em relação à escavadeira.
ESCAVADEIRAS SHOVEL
Para estas escavadeiras há um outro fator que afeta o seu desempenho, denominado altura ótima de corte. Compreende-se que deverá haver uma relação entre o volume da caçamba e a altura do talude de terra que vai ser escavado. Se esta altura for pequena e a caçamba de grande capacidade, completado o movimento correspondente à carga, haverá apenas o enchimento parcial da caçamba. Se desejarmos o enchimento total, será necessário repetir-se a operação, introduzindo-se um tempo parasita evitável.Para tal, bastaria utilizar-se de uma caçamba de volume menor, para a qual se consegue o enchimento numa única operação.
Por outro lado, se usarmos uma caçamba de dimensões muito reduzidas, em relação à altura do barranco, haverá uma perda do material escavado, que não é recolhido pela caçamba, surgindo a necessidade de nova operação de carga do material que sobra. O uso da altura ótima de corte, condicionada pela capacidade da caçamba, resulta no aumento da produção do equipamento e, inversamente, o uso de qualquer altura maior ou menor conduz à diminuição da produção.
A Associação dos Fabricantes de Escavadeiras do Estados Unidos, a Power Crane and Shovel Association, apresenta os tempos de ciclo mínimos para as diversas capacidades de caçambas, admitindo-se três condições de trabalho diferentes e denominadas escavação fácil, média ou difícil, conforme a menor ou maior compacidade que apresenta o material a ser desagregado. Estes tempos são os mínimos para executar os movimentos elementares do ciclo, supondo-se que não haja paradas nem esperas, e a produção correspondente seja máxima. Entretanto, não seria possível manter-se este rendimento ininterruptamente, talvez, nem por algumas horas. 
A tabela seguinte demonstra, também, a influência do ângulo de giro no tempo de ciclo mínimo. Com referência a este fator, chega-se à conclusão de que a produção diminui com o seu aumento.
ESCAVAÇÃO COM SHOVEL
TEMPO DE CICLO EM SEGUNDOS PARA ALTURA ÓTIMA DE CORTE
As alturas ótimas de corte para as escavadeiras shovel, de acordo com a PC & SA são em metros:
	CAPACIDADE DA CAÇAMBA (yd³)
	ESCAVAÇÃO FÁCIL
	ESCAVAÇÃO MÉDIA
	ESCAVAÇÃO DIFÍCIL
	½
	1,40
	1,74
	2,14
	¾
	1,62
	2,07
	2,44
	1
	1,83
	2,38
	2,74
	1 ¼
	1,98
	2,59
	2,99
	1 ½
	2,14
	2,80
	3,26
	1 ¾
	2,26
	2,96
	3,51
	2
	2,38
	3,11
	3,72
Para facilitar a correção da produção para alturas de corte e ângulos de giro diversos, foram organizados tabelas de dupla entrada pela PC & SA, considerando-se como valores padrão o ângulo de giro de 90º e a altura ótima de corte, aos quais corresponde o fator de correção F = 1,00. Para quaisquer outros ângulos ou alturas, os valores de F são encontrados ou interpolados pela tabela seguinte:
ESCAVADEIRAS COM SHOVEL
FATOR DE CORREÇÃO PARA ÂNGULOS DE GIRO E ALTURAS DE CORTE
	ALTURA DE CORTE EM % DA ALTURA ÓTIMA DE CORTE
	45 º
	60 º
	75 º
	90 º
	120 º
	150 º
	180 º
	40%
	0,93
	0,89
	0,85
	0,80
	0,72
	0,65
	0,59
	60%
	1,10
	1,03
	0,96
	0,91
	0,81
	0,73
	0,66
	80%
	1,22
	1,12
	1,04
	0,99
	0,86
	0,77
	0,69
	100%
	1,26
	1,16
	1,07
	1,00
	0,88
	0,79
	0,71
	120%
	1,20
	1,11
	1,03
	0,97
	0,86
	0,77
	0,70
	140%
	1,12
	1,04
	0,97
	0,91
	0,81
	0,73
	0,66
	160%
	1,03
	0,96
	0,90
	0,85
	0,75
	0,67
	0,62
FATOR DE ENCHIMENTO DE CAÇAMBA
À semelhança do que foi dito em relação às carregadeiras, aplica-se o fator de enchimento, que leva em conta os vazios do material dentro da caçamba, ou seja:
	MATERIAL
	FE
	Areia e cascalho
	0,90 a 1,00
	Terra comum
	0,80 a 0,90
	Argila dura
	0,65 a 0,75
	Rocha bem fragmentada
	0,60 a 0,75
	Rocha mal fragmentada
	0,40 a 0,50
EFICIÊNCIA HORÁRIA
Estudos levados a efeito pela “U.S. HIGWAY RESERACH BOARD” (HRB), através de grande número de observações de escavadeiras em trabalhos rodoviários, mostraram que em condições desfavoráveis, o tempo de operação produtiva atingiu apenas 50 % do tempo disponível para o trabalho. Sob condições mais desfavoráveis este valor aumentava, atingindo-se 75 %. Estes resultados permitem que seja admitido um coeficiente de rendimento médio da ordem de 60 %, ou seja, E = 0,60.
CAP. V – UNIDADES DE TRANSPORTE
5.1. DESCRIÇÃO
São aquelas utilizadas na terraplenagem quando as distâncias de transoporte são de tal grandeza que o emprego de motorscrapers se torna antieconômico. Assim, para grandes distâncias deveremos optar pelo uso de equipamentos mais rápidos, de baixo custo, que tenham maior produção, ainda que com emprego de um número elevado de unidades.
5.2. TIPOS
5.2.1. CAMINHÕES BASCULANTES
A báscula é adaptada sobre um chassis de caminhão convencional e sua capacidade varia de 4,5 a 6,0 m³ de modo geral. Embora o comum seja de descarga traseira, existem tipos de descarga lateral, utilizados em ambientes de pé direito muito pequeno e em serviços especiais não muito comuns na terraplenagem convencional.
5.2.2. REBOQUES TRANSPORTADORES (VAGÕES DE CARGA)
São unidades de porte, com grande capacidade, geralmente rebocados por unidades motoras especiais ou adaptadas, ou ainda por tratores de pneus utilizados nos motoscrapers. Têm o mesmo emprego que os basculantes, diferenciando-se entre si, pelo modo de fazer a descarga:
fundo móvel – “botton-dump”
traseira – “rear-dump”
lateral – “side-dump”
Atingem velocidades da ordem de 70 km/h e possuem capacidade de caçamba variável, em função do porte da máquina.
5.2.2.1. COMPARAÇÃO ENTRE VAGÕES E BASCULANTES
Vantagens dos vagões:
menor número de unidades
menor número de motoristas
facilidade para a escavadeira
Vantagens dos basculantes:
menor valor aquisitivo
desenvolvem maiores velocidades
maior facilidade de manobra
não há perda de produção quando uma unidade tem que ser retirada
5.2.3. DUMPERS
São unidades que se assemelham aos basculantes, porém, apresentam sua estrutura muito reforçada para suportar os esforços surgidos na sua operação. A descarga é feita por basculagem da caçamba, acionada por pistão hidráulico. 
Para eliminar manobras na carga ou descarga, o dumper possui uma peculiaridade que o caracteriza, ou seja, a possibilidade do veículo se deslocar para a frente ou para trás, indiferentemente, com o operador sempre olhando para a frente. Isto é conseguido pela existência de comandos duplos e de um assento e volante de direção giratórios, com ângulo de 180º. Atingem 30 km/h de velocidade quando vazios, com capacidade de caçamba da ordem de 4 a 6 m³.
5.2.4. CAMINHÕES FORA DE ESTRADA
São veículos construídos e dimensionados para serviços pesados de construção. Por esta razão são de grande tonelagem e com dimensões que fogem ao normal, impedindo o seu uso em estradas de tráfego normal e restringindo a sua utilização aos canteiros de obras. Apresentam certas características mecânicas de fabricação que os tornam resistentes e especialmente adaptados ao trabalho pesado, tais como:
diferencial travante
transmissão automática
direção hidráulica, etc.
Os volumes da caçamba são superiores a 10 m³ e atingem velocidades da ordem de 60 km/h. Como é fácil perceber são unidades de alto custo aquisitivo, do que resulta seu emprego, apenas, em trabalhos de grande movimento de terra. Há caminhões superpesados que podem transportar mais de 100 t, com motores de 1.000 HP.
5.2.5. PARA OUTRAS FINALIDADES
Existem outros tipos de unidades de transporte cujas finalidades não são o transporte da terra em si, mas são necessários na execução de outras etapas da obra, entre eles...
5.2.5.1. CAMINHÕES DE CARROCERIA FIXA
São usados no transporte de diversos materiais, com carga e descarga manual, como:
madeira para formas
cimento
máquinas fixas
vergalhões
areia, etc
5.2.5.2. TRAILERS OU CARRETAS
São reboques especiais utilizados para o transporte rápido, de um para outro canteiro de obras ou, ainda, de uma frente de ataque para outra, de máquinas e acessórios diversos, sendo geralmente rebocados por cavalos mecânicos. 
FIGURA
5.2.5.3. CAMINHÕES TANQUE
São veículos que consistem geralmente, num depósito de líquidos, montado sobre um chassis de caminhão. Dentre estes nos interessa aqueles que são dotados de equipamento parairrigação, empregados nos serviços de terraplenagem para corrigir o teor de umidade do solo, permitindo a sua compactação mais eficiente e denominados de caminhões ou carros pipa.
Este equipamento de irrigação consiste em tubos metálicos perfurados, ligados ao depósito d’água por meio de canalização dotada de registro, cuja abertura, conjugada à velocidade de marcha de trabalho, permite regular a quantidade d’água que cai sobre o solo por unidade de área. Estes carros são geralmente dotados de uma bomba d’água e respectivos mangotes para o enchimento do tanque no local de abastecimento.
FIGURA
5.3. ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = C . f . (60/tc) . E
C = capacidade da unidade de transporte (m³)
E = Eficiência horário, geralmente 50 min/h
5.3.1. TEMPO DE CICLO
O tempo de ciclo de uma unidade de transporte será formado pelos seguintes tempos elementares:
tempo de carga da unidade – tf
tempo de transporte carregado – tv
tempo de manobra e descarga – tf
tempo de retorno vazio – tv
tempo de posicionamento para a carga – tf
Como as unidades de transporte são utilizadas em operações conjugadas com as unidades escavo-carregadoras, o tempo de carga dependerá destas unidades, ou seja:
tcarga = n . tc u.c.
n = Cu.t. / ( Cu.c. . FE )
tc u.c. = tempo de ciclo da unidade escavo-carregadora
n = número de caçambadas para encher uma unidade de transporte
Cu.t. = capacidade da unidade de transporte
Cu.c. = capacidade da unidade escavo-carregadora
O número de unidades de transporte para atender a produção de uma unidade escavo-carregadora seria, então:
N = tc u.t. / tcarga
tc u.t. = tempo de ciclo da unidade de transporte
Admite-se E = 100 %, pois se adotássemos E < 100 % para um dos equipamentos, nos ciclos que não houvesse esperas, e isto pode ocorrer durante muitos ciclos, um dos equipamentos, a carregadeira ou os veículos teriam espera desnecessária. Por outro lado, a experiência mostra que deve haver adequação entre a capacidade da caçamba da unidade carregadora e a da unidade de transporte, sendo que o número de caçambadas ( n ) deve estar compreendido entre 3 e 6.
O número N poderá não ser inteiro. Neste caso, poderemos optar pelo uso do número inteiro imediatamente inferior ou superior. Se adotarmos o valor inferior, haverá falta de unidades de transporte e a unidade carregadora terá espera. Na outra hipótese, haverá espera das unidades transportadoras e a produção será governada pela produção máxima da unidade carregadora. Convém, todavia, notar que, ainda que teoricamente obtivéssemos um número inteiro para N, na prática dificilmente o balanceamento previsto seja efetivo, eliminando-se os tempos de espera na carga.
Na realidade, o tempo de ciclo de transporte é afetado freqüentemente por fatores imprevistos que tendem, em geral, a aumentá-lo, como por exemplo, o uso de equipamento de transporte com características diferentes de desempenho, seja por fabricação, seja por estado mecânico deficiente. A própria atitude do operador ou motorista poderá levar a tempos de percurso maiores ou menores. Por isso, a fim de obter-se um melhor rendimento, deve-se conservar o solo na zona de trabalho limpo e seco, de modo a facilitar as manobras e saídas das unidades transportadoras, além de se procurar trabalhar com caminhões de mesma capacidade.
Os tempos variáveis são calculados de acordo com a mesma sistemática apresentada até agora, ou seja, em função das distâncias de transporte. Os tempos fixos são fornecidos pelos fabricantes. Segundo a TEREX-GM, para caminhões fora de estrada temos:
	
	Manobra e Descarga
	Manobra e Descarga
	Posicionamento na Carga
	Posicionamento na Carga
	Condições de operação
	Descarga traseira
	Descarga pelo fundo
	Descarga traseira
	Descarga pelo fundo
	Favorável
	1,00
	0,30
	0,15
	0,15
	Média
	1,30
	0,60
	0,30
	0,50
	Desfavorável
	1,5 a 2,0
	1,50
	0,50
	1,00
5.4. PRODUÇÃO DE UM CARRO PIPA
5.4.1. TEMPO DE CICLO
O tempo de um ciclo completo de um pipa compõe-se das seguintes parcelas:
tempo para encher o depósito – t1 = C / Q
tempo para ir do abastecimento ao local de trabalho – t2 = ( 0,06 . Di ) / vi
tempo para esgotar o tanque na pista – t3 = C / q
tempo de retorno para abastecimento – t4 = ( 0,06 . Dr ) / vr
tempo fixo para manobras – t5 = 2 a 3 minutos
tc = t1 + t2 + t3 + t4 + t5
Sendo:
C = capacidade do tanque (l)
Q = vazão da bomba no abastecimento (l/min)
q = vazão de descarga nos irrigadores (l/min)
5.4.2. NÚMERO DE VIAGENS POR HORA
N = 60 / tc
5.4.3. QUANTIDADE D’ÁGUA TRANSPORTADA E IRRIGADA POR HORA
 
V = C . (60/tc) . E
E = Eficiência horária, geralmente 70 a 80 %.
CAP. VI – UNIDADES APLAINADORAS
6.1. DESCRIÇÃO
São aquelas destinadas a dar o acabamento final de uma superfície em terraplenagem, isto é, executam as operações para conformar o terreno aos greides finais de projeto. São conhecidas através de duas denominações usuais, motoniveladora ou patrol.
São máquinas autopropulsoras, equipadas com lâmina e escarificador e montadas sobre pneus, sendo suas principais características a grande mobilidade da lâmina de corte e a sua precisão de movimentos, permitindo o seu posicionamento nas situações mais diversas.
6.2. OPERAÇÃO
A lâmina é montada em um disco ou roda dentada, colocada normalmente sob o chassis, em posição horizontal. Devido a possibilidade de levantar-se ou abaixar-se este disco, o operador, através de comandos hidráulicos ou mecânicos, tem condições de regular a profundidade de corte. O disco pode girar em torno de um eixo vertical, regulando-se assim a posição da lâmina em relação à direção de deslocamento, possibilitando empurrar a terra para a frente ou para os lados. O disco pode, ainda, sair de sob o chassis e colocar-se lateralmente, de modo que a lâmina possa trabalhar inclinada até a posição vertical e, assim, raspar os taludes de corte. Para compensar os esforços laterais, as rodas dianteiras são inclináveis.
O escarificador fica, geralmente, situado à frente da lâmina e desempenha papel importante no trabalho, porque procede a escarificação dos terrenos duros ou com pedras, que podem danificar a lâmina.
As rodas motrizes são acionadas por um único eixo sem diferencial, pois a pequena distância entre elas e as velocidades relativamente baixas, permitem o uso de eixo rígido. Isto permite o eixo traseiro que é flutuante, adaptar-se às irregularidades do terreno.
6.3. UTILIZAÇÃO
São utilizadas em diversos tipos de serviços, como:
valetamento
taludamento
corte em raspagem
desnudamento do terreno
espalhamento de terras descarregadas pelas unidades de transporte
acabamento do leito, sub-base e base da estrada
espalhamento de agregado na fase de pavimentação
conservação de estradas de terra
6.4. GENERALIDADES
As patrois desenvolvem velocidades da ordem de 40 km/h, possuindo geralmente de 4 a 6 marchas a frente.
Até 300 m a eficiência é maior voltando a ré no percurso.
Não são indicadas para trabalhos de escavação em profundidade, mas somente em raspagem.
O seu serviço é executado em várias passadas.
Não devem ser usadas em terrenos muito úmidos ou lodosos, em vista da possibilidade das rodas dianteiras atolarem.
6.5. MARCHAS INDICADAS PARA OS SERVIÇOS
Espalhamento – 4ª a 8ª
Acabamento – 4ª a 8ª
Manutenção de caminhos – 2ª a 4ª
Taludamento – 1ª a 3ª
Valetamento – 1ª a 3ª
Raspagem – 1ª a 3ª
6.6. ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
Devido ao seu emprego ser muito diversificado, é impraticável a determinação de produção, a não ser para algumas tarefas simples, como o espalhamento e regularização de camadas de terra para a compactação e manutenção de estradas, através de um certo número de passadas da lâmina.
6.7. TEMPO NECESSÁRIO PARA EXECUTAR O SERVIÇOt = ( N . D ) / ( Vm . E )
t = tempo (h)
N = número total de passadas
D = distância (km)
Vm = velocidade média (km/h)
6.7.1. VELOCIDADE MÉDIA
Vm = Dt / tt
Dt = D1 + D2 + . . . + Dn
Tt = d1/v1 + D2/v2 + . . . + Dn/vn
Como comumente D1 = D2 = . . . = Dn
Vm = ( n . D ) / D ( 1/v1 + 1/v2 + . . . + 1/vn )
Vm = n / ( 1/v1 + 1/v2 + . . . + 1/vn )
v1 ( v2 ( . . . ( vn, porque as velocidades variam, podendo crescer como em um espalhamento e diminuir as aplainar certas superfícies rugosas.
6.7.2. EFICIÊNCIA HORÁRIA – Comumente na ordem de 50 min/h.
6.7.3. NÚMERO DE PASSADAS
O número de passadas, isto é, o número de vezes que a patrol tem que passar sobre a faixa, para completar a operação, é função da natureza do solo, da largura da faixa, do estado da faixa, do peso da máquina, etc.
6.7.4. COMPRIMENTO ÚTIL DA LÂMINA
Como geralmente a lâmina trabalha inclinada em relação à direção do deslocamento, o comprimento útil da lâmina não é o seu comprimento real ou efetivo (L).
l = L . sen (
Patrol – tração animal
CAP. VII – UNIDADES COMPACTADORAS
7.1. DESCRIÇÃO
São aquelas destinadas a efetuar a operação denominada compactação, isto é, um processo mecânico de adensamento de solos ou outro tipo de material, resultando num aumento de densidade e consequentemente redução do índice de vazios. A compactação visa aumentar a resistência e capacidade de suporte dos materiais usados na construção de estradas, aeroportos e barragens.
7.2. PROCESSOS DE APLICAÇÃO DO ESFORÇO DE COMPACTAÇÃO
- PRESSÃO – Divido ao peso próprio (estático) do equipamento, ou seja, apenas uma força vertical comprime de maneira constante o solo.
- AMASSAMENTO – Combina a força vertical com uma componente horizontal, oriunda de efeitos dinâmicos do movimento (pé de carneiro) ou de eixos oscilantes (pneumáticos). A resultante das duas forças conjugadas provoca um adensamento mais rápido, com menor número de passadas.
- VIBRAÇÃO – Consiste numa força vertical aplicada de maneira repetida, com freqüência elevada, superior a 400 golpes por minuto. Isto significa que à força vertical se soma uma aceleração produzida por um mecanismo especialmente destinado a este fim.
- IMPACTO - Resulta de uma ação semelhante à vibração, diferenciando-se, apenas, pela baixa freqüência de aplicação, inferior a 400 golpes por minuto.
A cada processo correspondem equipamentos apropriados à compactação, utilizando-se as diversas formas de transferência de energia.
Por pressão é obtida pelos rolos compressores de rodas metálicas ou lisas, de grande peso próprio.
Por amassamento é obtido pelos rolos pneumáticos com rodas oscilantes ou pelos rolos pé de carneiro, especialmente os autopropelidos, em que a tração se faz através do tambor e nos quais se faz presente a conjugação dos esforços verticais e horizontais.
Por vibração é obtido com rolos vibratórios dos mais diversos tipos, trabalhando geralmente na faixa de freqüência de 1.000 a 2.000 golpes por minuto e com determinada amplitude de oscilação. O maior rendimento se obtém quando a vibração do rolo entra em ressonância com a do material constituinte do terreno. Esta freqüência é dita então freqüência de ressonância.
Por impacto se faz ocasionalmente, quando não se pode utilizar outros equipamentos. É obtido com o sapo mecânico.
7.3. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
Os modernos equipamentos de compactação são autopropelidos, pelos seguintes motivos principais:
Maior maneabilidade
Elimina o problema da manobra no fim da cancha, compactando-se para frente e a ré, descongestionando a pista.
7.3.1. SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
A escolha do equipamento para determinado serviço de compactação é bastante complexo, pois além da diversidade dos equipamentos disponíveis, há a considerar, ainda, a diversidade dos tipos de solos existentes, bem como as características próprias do comportamento de cada um. Todavia é possível estabelecer alguns princípios básicos que regem a escolha, levando-se em conta os tipos predominantes de solos.
Basicamente dividimos os solos em dois grupos:
Solos coesivos – nos quais há uma parcela preponderante de partículas finas e muito finas, nas quais as forças internas de coesão desempenham papel predominante.
Solos granulares (não coesivos) – nos quais praticamente há muito pouca ou nenhuma coesão entre os grãos, havendo, entretanto, atrito entre eles.
Para os solos granulares ou arenosos a vibração é o processo mais indicado, pois as partículas permanecem justapostas pelo atrito. Havendo a vibração, com a freqüência e amplitudes corretas, consegue-se o escorregamento e acomodação das partículas, ocasionando a rápida diminuição do índice de vazios.
Para os solos muito coesivos que, além da parcela do atrito interno, possuem coesão, a vibração não é suficiente para produzir o deslocamento dos grãos, tornando-se inócua como agente de compactação neste caso. Para esta categoria de solos coesivos, somente o amassamento é capaz de produzir esforços internos de modo a vencer a resistência oposta pelas forças de coesão, razão pela qual apenas equipamentos tipo pé de carneiro e os conjugados são capazes de compactá-lo.
Por outro lado, os pé de carneiro, se aplicados em solos arenosos, pouco ou não plásticos, se revelam totalmente inadequados, pois apenas revolvem-nos, sem conseguir o seu adensamento. Para a maioria dos solos, nos quais encontramos materiais coesivos e granulares misturados na mais diversas proporções, é bastante difícil prever-se, com margem de segurança, qual o equipamento de compactação que trará maiores resultados. Os fabricantes de equipamentos têm procurado oferecer máquinas de compactação que se adaptem à maioria dos solos existentes, tornando mais ampla a sua faixa de aplicação.
Assim, por exemplo, os rolos pé de carneiro vibratórios, aliando a vibração e o amassamento, conseguem adensamento rápido e econômico de mistura de solos que, por não apresentarem características definidas de coesivos e não coesivos, não aceitam com facilidade a compactação pelos equipamentos usuais.
Por outro lado, os rolos pneumáticos pesados, com pneus de grande diâmetro e grande largura, com alta pressão interna, têm capacidade de compactar praticamente todos os tipos de materiais. Mesmo os pneumáticos leves, mas que dispõem de rodas oscilantes, têm campo de aplicação bastante amplo, especialmente nos solos constituídos por misturas de argila, silte e areia.
Tendo em vista o que foi exposto acima, a conclusão que se chega é que, de modo geral, não convém pre-fixar-se o tipo de equipamento para a realização da compactação de um solo, sendo aconselhável que a escolha seja feita em função da experiência, testando-se os diversos equipamentos disponíveis, até a determinação daquele que melhor se adapte às condições vigentes, conduzindo à uma compactação rápida e econômica. Por esta razão é que se prefere, nos inícios dos trabalhos de compactação, executar pistas ou canchas experimentais onde são testados os diversos equipamentos e ajustados os demais parâmetros que influem no processo, tais como a espessura da camada solta, o nº de passadas, a velocidade do equipamento, a umidade do solo, o uso de lastro, a pressão de contato, etc.
7.3.2. TIPOS DE EQUIPAMENTOS
7.3.2.1. ROLOS PÉ DE CARNEIRO
Consta de um tambor cilíndrico de aço, ôco, no qual se inserem saliências de comprimento variável, denominadas patas, e obedecendo a certo posicionamento. As dimensões do cilindro são variáveis, em função do fabricante.
Cada tambor pode ser cheio de água ou areia para aumentar o seu pêso e pode trabalhar isoladamente ou em conjunto, no caso dos rebocados.
Compactador auto propelido
As patas têm formato bastante variável, possuindo aço temperado em suas extremidades. Em alguns tipos essas patas são removíveis.De modo geral o comprimento das patas varia de 15 a 25 cm, nos rebocados, sendo a sua superfície de ataque também muito variável. Em média pode-se considerar 40 cm².
Formato das patas
Rolo pé-de-carneiro
A energia de compactação é obtida pela pressão de contato de uma fileira de patas, pois é nesta posição, ao fim da compactação, que o pêso total do equipamento se distribui. Pode-se definir a pressão de contato máxima de uma pata (Pc) pela expressão:
Pc = P / ( n . a )
P = Peso total do equipamento
n = número de patas de uma fileira
a = área de contato de uma pata com o solo
Estas pressões atingem de 10 a 100 kg/cm², de modo geral, dependendo logicamente do tipo de solo, da superfície de contato das patas, da quantidade de lastro, etc. É claro que nas primeiras passadas, enquanto o solo está solto, haverá penetração de outras fileiras simultaneamente, o que diminui de início, a pressão de contato. A pressão máxima, evidentemente, se obtém no topo da camada.
As patas, penetrando na camada solta do solo, executam a compactação do fundo para o topo da camada, isto é, de baixo para cima, até que completado o adensamento não há mais penetração das patas. O esquema de penetração pode ser assim representado:
Esquema de penetração das patas no solo
A camada a compactar não deve exceder mais do que 5 cm do comprimento da pata. Consegue-se maiores densidades quando a espessura da camada é uniforma e a superfície é mantida nivelada, o que se consegue com o auxílio de uma patrol. Recomenda-se velocidade de operação entra 5 e 6 km/h e compactar-se o solo com umidade um pouco abaixo da ótima.
INFLUÊNCIA DO ESPAÇAMENTO DOS PÉS
Em uma passada o rolo percorre uma área S = 2 . ( . r . l , onde r = raio do tambor, incluindo o comprimento das patas, mas a área realmente coberta é igual a s = n . a, sendo n = número de patas e a = área de contato de cada pata. O número de passadas para uma cobertura do rolo será igual a:
N = ( 2 . ( . r . l ) / ( n . a )
Pelo exame da fórmula observa-se que aumentando o número de patas e portanto diminuindo-se o espaçamento entre as patas, diminui-se o número de passadas para se obter uma cobertura. Medindo-se a densidade de cada passada do rolo, teremos um gráfico como o apresentado abaixo.
FIGURA
A partir de determinado ponto a passagem do rolo não afeta mais a compactação.
Configurações de Conjuntos de Rolos Pé de Carneiro Rebocados
7.3.2.2. ROLOS LISOS OU DE RODAS METÁLICAS
Constam de tambores cilíndricos lisos adaptados segundo certo posicionamento. De modo geral podem ser de três rodas ou tandem. Os tandem possuem uma roda na frente e outra atrás de mesma largura. Os de três rodas possuem uma na frente e duas atrás, sendo estas mais estreitas, mas de maior diâmetro. As dimensões gerais, assim como pêso, pressão de contato, velocidade de deslocamento, etc., são variáveis em função do fabricante. Pode-se variar o pêso destes rolos tarando-se os mesmos, ou seja, enchendo suas rodas com água ou areia.
FIGURA
Desenvolvem pressões muito altas na superfície, o que pode provocar a formação de uma camada resistente, que irá impedir o adensamento das camadas inferiores. Por este motivo, não são normalmente empregados na compactação de solos, sendo mais usados para a compactação de acabamento. Recomenda-se para evitar o efeito de ponto que a superfície a compactar possua o mínimo de irregularidades. O efeito de ponto provoca o aumento de pressões nas partes mais elevadas, causando com isso desuniformidade na aplicação do esforço de compactação, resultando uma compressão deficiente nos pontos mais baixos, comprometendo a vida futura do pavimento.
TANDEM – São mais usados em pavimentação na compactação da camada de rolamento. Pesam de 5 a 10 t e dispõem de uma pingadeira, para umidecimento da superfície cilíndrica, evitando aderência da mistura betuminosa.
TRÊS RODAS – São mais utilizados na compressão de agregados grandes, como acontece nas bases de macadame hidráulico e betuminoso. Seu pêso varia de 10 a 14 t.
VANTAGENS DOS ROLOS LISOS
Fácil operação e manutenção
Acabamento excelente
Baixo custo de aquisição
DESVANTAGENS 
Efeito de ponte
Pequenas fissuras no pavimento
Fraturamento do agregado, pela alta pressão que exerce, alterando a granulometria de projeto e deixando a superfície escorregadia, pois diminui a rugosidade da mesma
APLICAÇÕES
Em concreto asfáltico
Em macadame hidráulico e betuminoso
Em penetrações diretas e invertidas
Em acabamento de superfície, etc.
7.3.2.3. ROLOS VIBRATÓRIOS
Constam de um tambor com excêntrico, produzindo vibração num cilindro metálico. A vantagem obtida é a maior ação de profundidade da compactação. O princípio de funcionamento consiste no acionamento de uma massa móvel colocada excentricamente em relação a um eixo, provocando vibrações de certa freqüência e amplitude, que se propagam pelo tambor até o terreno.
Rolo vibratório liso (Dynapac)
Mesmo nos rolos vibratórios modernos autopropelidos, o motor de acionamento da massa excêntrica é independente do motor que impulsiona o rolo, pois há necessidade de se ajustar freqüentemente o número de rotações do excêntrico, para que as vibrações produzidas entrem em ressonância com as partículas do solo, de modo a se obter vantagem na intensidade do efeito vibratório, com maior rapidez e rendimento de operação.
Rolo pé-de-carneiro vibratório
As freqüências empregadas oscilam entre 900 a 2.000 ciclos por minuto, sendo, em geral, utilizadas as mais baixas. Verificou-se, também, experimentalmente, que os rolos vibratórios têm maior rendimento a baixas velocidades de deslocamento, pois a compactação depende do tempo total em que as oscilações são aplicadas sobre a superfície. Em termos práticos, isto significa que usando-se maiores velocidades, necessitamos de maior número de passadas para se obter o adensamento desejado. Recomenda-se velocidades de operação entre 1,6 e 2,5 km/h.
São indicados para compactar solos granulares, graúdos ou finos, podendo ter ou não alguma porcentagem de elementos coesivos. Para compactação com estes tipos de rolos, recomenda-se um teor de umidade ligeiramente superior ao ótimo, obtido em laboratório.
UTILIZAÇÃO
Solos arenosos, pedregulhosos e silto ou argilo-arenosos
Macadame hidráulico
Solo-cimento
Solo-brita, etc.
PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO VIBRATÓRIA
FREQÜÊNCIA – número de ciclos por minuto do oscilador
AMPLITUDE – referida como distância vertical, é a distância através do qual o rolo se move
FORÇA DINÂMICA – força que produz a vibração, ou seja, a energia de cada impulso oriunda da força centrífuga do oscilador
FORÇA ESTÁTICA – pêso próprio do vibrador
7.3.2.4. ROLOS PNEUMÁTICOS
São constituídos por uma plataforma ou caixa metálica apoiada em dois eixos com pneumáticos. O número de pneumáticos é variável em cada eixo, com um mínimo de 3 até um máximo de 7, em geral. Para melhor cobertura do terreno a compactar, as rodas dos eixos são desencontradas em seu alinhamento, de modo que as do eixo traseiro correm nos espaços deixados pelas dianteiras. Isto significa o emprego de um número impar de pneus num eixo num eixo e de um número par no outro.
Para melhorar a compactação as rodas podem ser montadas duas a duas, num eixo oscilante, articulado em relação à plataforma. Esta montagem permite o contado permanente das rodas com o terreno, ainda que haja irregularidades, depressões ou saliências, evitando-se o efeito de ponte que ocorreria se o eixo fosse rígido. Outras vezes os pneumáticos são montados ligeiramente excêntricos, em relação ao eixo, produzindo-se o efeito de compactação por amassamento do solo.
Efeito combinado das pressões
Rolo pneumático com eixo oscilante
O adensamento do solo vai depender da pressão de contato entre os pneus e o terreno. De modogeral, quanto maior for esta pressão, haverá maior facilidade na obtenção de densidades elevadas. Todavia, há uma limitação, imposta pela própria resistência oferecida pela camada de solo à ação das cargas, pois haverá o risco de ruptura, desde que pressões de contato muito elevadas sejam utilizadas.
Como a pressão de contato depende, em grande parte, da pressão interna do pneu, torna-se claro que os rolos pneumáticos de alta pressão são mais eficientes, pois conseguem atingir as densidades exigidas em menos passadas. Todavia, o aumento da carga por roda, obtido pelo emprego de lastro, não significa necessariamente, o aumento proporcional da pressão de contato, pois há a considerar a flexibilidade da borracha. Aumentando-se a carga por roda, haverá maior deformação do pneu e consequentemente, aumento da área de contato, resultando um aumento pequeno da pressão de contato.
Exemplificando, para um pneumático com pressão interna de 70 lb/pol², duplicando-se a carga por roda, haverá aumento da pressão de contato de apenas 18 %, quadruplicando-a, observar-se-á um acréscimo de somente 43 %. Chega-se à conclusão, então, que o emprego de lastros extremamente pesados não é vantajoso, pois o benefício obtido na compactação é contrabalançado por outros fatores negativos, especialmente o aumento da resistência ao rolamento, diminuindo a velocidade de rolagem.
Nos rolos autopropulsores modernos, a pressão de enchimento dos pneus pode ser controlada na cabine pelo operador, através de um dispositivo de controle automático que permite variar a pressão com o rolo trabalhando, conforme o esquema abaixo:
FIGURA
OPERAÇÃO
Inicia-se a rolagem com pressão baixa nos pneus para permitir uma grande área de contato e consequentemente uma baixa pressão de contato. Isto é devido à baixa capacidade de suporte do material solto. A pressão inicial dos pneus vai depender do tipo de material a compactar, espessura da camada, temperatura, etc. (1) e (2). A compactação propriamente dita se dá numa fase intermediária (3) e final (4), quando aumentamos a pressão dos pneus a fim de reduzir a área de contato e portanto, aumentar a pressão de contato.
FIGURA
Os rolos pneumáticos são mais utilizados na fase de pavimentação, embora possam ser utilizados na compactação de solos arenosos ou coesivos. Sua velocidade de operação varia de 5 a 8 km/h. Velocidades exageradas de rolagem causam problemas, pois impedem a ação de esmagamento, necessária á boa compactação. Experiências têm demonstrado que v = 16 km/h ou mais exigem o dobro de passadas para se obter a mesma densidade que se conseguiria a 8 km/h, ou menos. Recomenda-se compactar o solo com umidade logo abaixo da ótima. 
7.3.2.5. OUTROS TIPOS
ROLOS DE GRELHA OU DE GRADE – É normalmente do tipo rebocado, podendo Ter um ou mais tambores, cuja face de contato com o material a compactar é constituída de malhas quadradas de aço que concentram as pressões nas interseções, podendo estas atingir valores da ordem de 100 kg/cm². É usado com sucesso no aproveitamento de materiais granulares como base, provocando a fratura dos materiais graúdos. É empregado na recuperação de pavimentos antigos, que se destinam a funcionar como base e também na consolidação de aterros. Recomenda-se os seguintes cuidados no seu emprego:
Espessura máxima da camada a compactar da ordem de 20 cm.
A camada inferior onde se apoia a camada a compactar deverá ser uma camada firme, para evitar o afundamento do material granular que se está compactando.
O material granular que se vai compactar deve ter um desgaste Los Angeles ≥ 20 %.
A velocidade de operação deverá ser da ordem de 3 km/h.
ROLOS DE PLACAS OU SEGMENTADOS – A chapa lisa do tambor é substituída por segmentos de placas descontínuas e cujo emprego é semelhante ao de grade. Podem ser em tandem ou de três rodas.
7.3.2.6. ROLOS COMBINADOS
Recentemente os fabricantes de equipamentos de compactação têm se preocupado em apresentar tipos de rolos que sejam utilizáveis na maior faixa possível de solos, desde os coesivos até os arenosos. Isto se consegue pela combinação dos tipos básicos, utilizando-se simultaneamente a aplicação da carga estática, do amassamento e da vibração.
PÉ DE CARNEIRO VIBRATÓRIO – Embora geralmente rebocado, pode ser autopropelido. Consta de um tambor cilíndrico onde são acopladas as patas curtas, com formas arredondadas, sem arestas vivas, munido de dispositivo de vibração. É empregado na compactação de bases granulares.
PNEUMÁTICOS VIBRATÓRIOS – Seu emprego é bastante discutido, lembrando-se que a flexibilidade dos pneus absorverá, em parte, as vibrações transmitidas ao terreno e conduzirá a um desgaste excessivo dos pneus.
7.3.3.CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEM UMA MÁQUINA DE COMPACTAÇÃO
Peso sem lastro, volume para lastro e o lastro;
Número de cilindros e/ou rodas;
Diâmetro dos cilindros e/ou rodas;
Largura de rolagem (depende da disposição dos cilindros e/ou rodas)
Número de patas ou segmentos que tocam o solo por vez, altura e área de contato das patas;
Pressão e área de contato aplicada ao solo;
Abertura da malha; 
Freqüência de trabalho, etc. 
7.4. FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO
Em função da extrema diversidade de solos e da variedade de equipamentos disponíveis, a compactação é uma operação que não se pode predeterminar com segurança a forma mais rápida e econômica de executá-la. Será, então, necessário o conhecimento dos parâmetros que influem no processo, a fim de ajustá-los, de modo a se conseguir maior eficiência e melhores resultados na compactação.
7.4.1. UMIDADE DO SOLO
Desempenha papel fundamental na obtenção da densidade máxima para determinado tipo de solo, exigindo-se a utilização do teor ótimo no processo de adensamento. Todavia, os solos em seu estado natural se apresentam, muitas vezes, com umidade muito inferior (épocas de poucas chuvas) ou muito superior (período de chuvas) à ótima. Como nestes casos não se consegue atingir o pêso específico máximo, será necessário efetuar-se a correção do teor de umidade pela irrigação das camadas na hipótese do solo estar muito seco, ou pela aeração (revolvimento) quando se encontra muito úmido.
irrigação – feita com caminhão pipa, provido de barra distribuidora.
aeração – feita com arado e grades de disco, revolvendo o solo e expondo-o à ação dos ventos e raios solares. Na sua falta é aceitável o emprego da patrol que em sucessivas operações de escavação, enleiramento e espalhamento consegue o mesmo efeito. 
7.4.2. NÚMERO DE PASSADAS
É o fator que, afetando a produção do equipamento na razão inversa, pode aumentá-la ou reduzi-la substancialmente, refletindo diretamente no custo do serviço e no seu tempo de execução. Obviamente, haverá interesse em se determinar o menor número de passadas que conduza à densidade máxima desejada, utilizando-se no solo o teor ótimo de umidade.
Isto, todavia, só pode ser feito, com segurança, por tentativas, desde que os outros parâmetros estejam fixados. Por esta razão, recomenda-se a execução inicial da compactação em pistas experimentais para ajustagem definitiva dos fatores, até atingir-se as condições ideais. Fixado o número de passadas, o operador deve ser instruído no sentido de fazer a cobertura da camada com a superposição mínima de 30 cm entre duas passadas laterais.
7.4.3. ESPESSURA DA CAMADA
É preferível, por razões econômicas, que seja a maior possível. Entretanto há outros fatores em jogo que determinam a altura da camada espalhada, tais como características do material e o tipo de equipamento empregado.
De modo geral, a prática indica, é preferível a fixação de valores menores a fim de se garantir a compactação uniforme em toda a altura da camada. No caso de materiais argilo-siltosos, usando-se o rolo pé de carneiro,recomenda-se que a espessura solta da camada não ultrapasse 20 % da altura da pata do rolo. As especificações de compactação dos solos em obras rodoviárias fixam em 30 cm a espessura máxima final das camadas após a rolagem, aconselhando-se espessuras normais em torno de 20 cm, para se garantir a homogeneidade. Para materiais granulares recomenda-se que sejam usadas camadas de no máximo 20 cm compactados.
Cabe observar, porém, que estes números são resultantes de recomendações genéricas, sendo lícito modificá-los, aumentando-os ou diminuindo-os em função dos resultados oferecidos pela pista experimental. O que realmente importa é que a espessura adotada, em função do equipamento usado, garanta a homogeneidade da camada, isto é, que se obtenha a mesma densidade em toda a sua massa.
7.4.4. HOMOGENEIZAÇÃO DA CAMADA
É importante que a camada solta, antes da compactação, se apresente tanto quanto possível, pulverizada de forma homogênea, sem a presença de torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rochas. Os implementos usados nesta tarefa são os já mencionados – grades, arados especiais e patrois, os quais revolvendo a terra em sucessivas passadas, conseguem o objetivo visado.
7.4.5. VELOCIDADE DE ROLAGEM
Como o material solto oferece, devido ao afundamento, resistência elevada ao rolamento, inicialmente deve-se empregar a 1ª marcha, devido ao maior esforço trator. Além disso, como as patas do rolo pé de carneiro penetram a certa profundidade na camada solta, a movimentação em baixa velocidade permite a aplicação de maiores esforços de compactação. Com o adensamento do solo, as patas vão penetrando cada vez menos e a resistência ao rolamento diminui, permitindo o uso de marchas mais velozes e de menor força de tração. O mesmo procedimento pode ser adotado para os rolos pneumáticos. Para os vibratórios deve-se adotar uma velocidade constante.
7.5. ESPECIFICAÇÕES PARA A COMPACTAÇÃO
Atualmente as especificações fixam apenas o pêso específico a ser atingido no campo, deixando-se os outros fatores como o tipo de equipamento, número de passadas, etc, a critério do executor e da fiscalização da obra. Chama-se grau de compactação G à relação:
G = (campo / (max
Onde:
(campo = massa específica obtida no aterro executado
(max = massa específica máxima obtida no Ensaio Proctor, em laboratório, com a energia de compactação especificada
As especificações gerais para terraplenagem do DNER estabelecem que os aterros deverão ser compactados até 60 cm abaixo do greide, atingindo o pêso específico seco correspondente a 95 % do pêso específico obtido no ensaio DNER – DPT – M47-64. Os últimos 60 cm do aterro, que servirão de subleito para o pavimento, serão compactados até atingirem 100 % do pêso específico obtido no ensaio acima mencionado.
A umidade do material deverá ser a umidade ótima determinada naquele ensaio, com a variação de ( 3 %. A espessura das camadas já adensadas será de 20 a 30 cm.
Quanto à qualidade dos materiais, a norma determina que deverão ser evitados, na execução do aterro, solos com CBR < 2 % e expensão > 4 %.
São freqüentes, também, as especificações que se referem ao grau de compactação em relação aos ensaios do Procto Normal e Modificado, estabelecendo-se valores de G a 95 ou 100 % do pêso específico máximo obtido naqueles ensaios.
7.6. SEQÜÊNCIA CONSTRUTIVA DA COMPACTAÇÃO DE ATERROS
Resumidamente:
Lançamento e espalhamento do material com motoscraper ou unidades de transporte, procurando-se obter a espessura solta adotada.
Regularização da camada utilizando-se a patrol. Admite-se que a espessura da camada solta seja 20 a 25 % maior do que a altura final, após a compactação.
Homogeneização da camada.
Determinação da umidade natural do solo, através de um método expedito, como o do aparelho “speedy”, por exemplo. Três hipóteses podem ocorrer:
hn > hot – procede-se a aeração
hn = hot – procede-se a compactação
hn < hot – procede-se a irrigação
Rolagem ou compactação propriamente dita, utilizando-se o equipamento mais indicado, para de maneira mais rápida e econômica, obter-se o grau de compactação desejado, em toda a camada. A rolagem deve ser feita em passadas longitudinais, dos bordos para o eixo da pista, com superposição lateral de , no mínimo, 30 cm, entre duas passadas consecutivas.
Controle da compactação.
7.7. MÉTODOS DE CONTROLE DA COMPACTAÇÃO
Para conhecimento do grau de compactação é preciso extrair corpos de prova, de dimensões conhecidas, do aterro compactado, determinar seu pêso específico e seu teor de umidade, para comparação com os valores especificados.
A determinação do teor de umidade requer um período de, pelo menos, 8 horas para secagem do solo em estufa. Como o trabalho de terraplenagem se processa ininterruptamente e não se pode esperar todo aquele tempo para a decisão sobre a camada de solo lançada e/ou compactada, costuma-se usar métodos expeditos para a determinação do teor de umidade.
7.7.1. DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
São 3 os principais métodos expeditos para a determinação do tero de umidade do solo compactado:
Método da Frigideira
Método do Álcool
Método do Speedy
7.7.2. DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO
O segundo elemento necessário à determinação do grau de compactação é o pêso específico da amostra e, portanto, seu pêso e volume. O volume da amostra pode ser determinado por um dos seguintes métodos:
Método do Frasco de Areia
Método do Óleo
Método do Cilindro
Método das Soluções Plastificantes, etc.
7.7.3. MÉTODO DE HILF
Permite conhecer o desvio da umidade (diferença entre a umidade ótima e a umidade do aterro) e o grau de compactação, sem ser necessária a determinação da curva de compactação e do teor de umidade do solo no momento da compactação. O método baseia-se entre acréscimos de umidade e densidade de compactação e na correlação entre as umidades e pêsos específicos máximos dos solos. O método é muito satisfatório e de larga aplicação.
7.7.4. PROCESSO NUCLEAR
Há cerca de 15 anos foi desenvolvido em Michigan, nos Estados Unidos, um aparelho nuclear destinado a medir, de forma expedita e com rapidez, a densidade e conteúdo de umidade dos solos durante a compactação de aterros.
O instrumento oferece a vantagem de não necessitar de pessoal altamente especializado, além de fornecer resultados suficientemente exatos em poucos minutos.
Trata-se de um aparelho dotado de fonte radioativa (radio – 226 – berilo) montada em caixa de aço inoxidável de aproximadamente 25 cm de lado por 5 cm de espessura, que é colocado sobre a superfície do aterro cuja densidade e umidade se pretende medir. A fonte emite raios gama e neutros para o interior do material a ensaiar, até a profundidade desejada. Os raios são parcialmente absorvidos e refletidos. Os refletidos passam através de tubos contadores Geiger Muller no marcador superficial e, em seguida, são amplificados e transmitidos por um circuito eletrônico. Quanto mais denso é o material, menor e o número de raios gama que absorve e quanto maior é o conteúdo de umidade, menos neutros rápidos absorve. O número de radiações por minuto se lê diretamente em uma agulha contadora a raio refletido e, estes valores, são relacionados com a densidade e umidade por meio de curvas de calibragem.
Este processo é bastante prático e eficaz, tanto para ensaios como principalmente para controle e fiscalização permanentes dos trabalhos de pavimentação no campo.
7.8 – ESTIMATIVA DE PRODUÇÃO
PH = ( 1.000 v . l . e . E ) / N
Onde:
PH = Produção horária (m³/h)
v = Velocidade média do rolo compactador (km/h)
l = Largura útil de rolagem (m)
e = Espessura da camada (m)
E = Eficiência horária (40 a 50 min/h)
N = Número total de passadas
CAPÍTULO IV - SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE TERRAPLENAGEM
GENERALIDADES
O problemada seleção do equipamento de terraplenagem ideal, para a realização de determinada tarefa, reside na análise de todos os fatores que exercem influência no seu comportamento. A experiência mostra que vários parâmetros precisam ser conhecidos ou determinados, para permitir a escolha da equipe mais indicada. Há a considerar, também, que em muitos casos pode haver mais de uma equipe que satisfaça às condições vigentes, ficando a escolha ao arbítrio de critérios pessoais. Portanto, será muito útil ao encaminhamento da solução mais vantajosa, o conhecimento desses parâmetros e a forma pela qual influem no desempenho dos equipamentos. Os fatores que influem nesta escolha podem ser classificados em três grupos:
Fatores Naturais – são aqueles que dependem das condições vigentes no local de trabalho, tais como topografia mais ou menos acidentada, natureza dos solos existentes, regime de chuvas, etc.
Fatores de Projeto – são representados pelo volume de terra a ser movida, as distâncias de transporte, as rampas, etc.
Fatores Econômicos – podem ser resumidos no custo unitário do trabalho que, em última análise, é o fator predominante e, freqüentemente, decisivo na escolha a ser feita.
Todavia, é necessário frisar que, em certos casos, os fatores naturais ou de projeto podem eliminar, por peculiaridades próprias, as soluções mais econômicas, que nesta hipótese, deixariam de ser viáveis.
 
FATORES NATURAIS
2.1) NATUREZA DO SOLO
É o primeiro fator a ser considerado no estudo da seleção do equipamento, devendo ser determinadas as principais características físicas do solo, como a granulometria, resistência ao rolamento, capacidade de suporte à ação das cargas, umidade natural, etc.
Quanto os solos locais apresentam baixa capacidade de suporte, devido ao excesso de umidade ou à presença de matéria orgânica e resistências ao rolamento muito elevadas, estes fatores praticamente já eliminam todas as soluções que envolvam máquinas de pneus, pois estas enfrentam problemas de afundamento excessivo e falta de aderência, que impediriam sua utilização ou conduziriam a custos muito elevados e antieconômicos.
Neste caso, a opção que resta seria o emprego de máquinas de esteira, as quais, graças a sua boa flutuação e aderência, poderiam levar a cabo a movimentação de terra prevista.
Em casos extremos, como por exemplo os solos argilosos com matéria orgânica, muito úmidos (solos turfosos), com baixíssima capacidade de suporte, nem podem suportar o peso próprio de um trator de esteiras, não restando senão a hipótese de se proceder à sua remoção com escavadeiras, dada a impossibilidade de qualquer tráfego de tratores sobre eles.
Quando o greide da plataforma a ser terraplenada interfere com o lençol freático, a umidade em excesso pode reduzir substancialmente a capacidade de suporte do solo, equiparando-o aos turfosos.
2.2) TOPOGRAFIA
A topografia local, mais ou menos acidentada, que resulta em rampas, aclives e declives, mais ou menos pronunciados, é fator muito importante a ser levado em conta, pois certos tipos de equipamentos não podem ser empregados, desde que não consigam vencer as rampas, por falta de potência ou por falta de aderência entre o trem propulsor e o solo. Por outro lado, quando os declives são muito acentuados, a falta de segurança na operação pode levar ao impedimento de sua utilização.
Assim, entre equipamentos do mesmo tipo, alguns por sua características construtivas, apresentam maiores possibilidades de uso em rampas acentuadas, como por exemplo o scraper rebocado por trator de esteiras ou o motoscraper com 2 motores e tração nas 4 rodas.
2.3) REGIME DE CHUVAS
Em regiões onde a precipitação pluvial é intensa e/ou freqüente em certas épocas do ano, este fato deve ser considerado na seleção do equipamento, pois a ocorrência de pequenas precipitações freqüentes constitui-se num fator extremamente negativo na produtividade dos equipamentos e, conseqüentemente, nos custos dos serviços por eles realizados.
Estudos realizados em São Paulo mostram que as chuvas de precipitação maior que 5mm são prejudiciais aos trabalhos de campo e sua ocorrência, em mais de 10 dias por mês, pode representar paralizações de até 50% do tempo disponível, principalmente no verão chuvoso.
Mesmo nos meses de inverno, com pequenas precipitações, observa-se a média de 15% de paralizações.
Nestas condições, em estações chuvosas, principalmente nas regiões serranas de precipitação intensa, é desaconselhável o emprego de equipamentos de pneus, sendo preferível a opção de máquinas de esteira.
FATORES DE PROJETO
3.1) VOLUME A SER MOVIDO
É um dos fatores preponderantes na escolha do equipamento, porque, sendo grande o volume a ser movido, isto significa um faturamento elevado que permitirá grandes investimentos em máquinas de melhor qualidade ou, ainda, em um número maior de unidades.
Inversamente, pequenos volumes a serem trabalhados têm, como resultado, o emprego de equipamentos de menor produtividade e menor custo de aquisição.
O volume a ser terraplenado, por outro lado, sendo de pequena expressão, pode resultar em prazos de execução muito curtos para equipamentos de alta produtividade, de sorte que torna desaconselhável o seu uso devido às despesas com o seu deslocamento e ao faturamento diminuto, se comparado ao resultante da utilização mais intensiva das máquinas.
3.2) DISTÂNCIA DE TRANSPORTE
Se considerado individualmente, este é o principal fator que deve ser levado em conta na seleção dos equipamentos. Sabe-se que as operações de carga, descarga, manobras, etc., demandam tempos relativamente pequenos, se comparados com os tempos variáveis que dependem diretamente da distância percorrida.
Portanto, o custo destas operações é pequeno, quando comparado com os de transporte para as distâncias médias e longas e que constituem a maior parcela no custo de produção.
Sabemos que o custo do serviço é obtido pela relação
C = ( CH / ( PH
em que o numerador é o custo global e o denominador é a produção global da equipe. A produção das máquinas está na razão inversa do tempo de ciclo, ou
P = f (1/tc)
Logo, quanto maior a distância de transporte, maiores serão os tempos variáveis e, portanto, maiores os tempos de ciclo e, inversamente, menor será a produção. Portanto, teremos custos cada vez maiores. Assim, para distâncias consideradas pequenas ( < 50m ), as máquinas de esteira com lâmina, embora sejam de baixa velocidade ( < 10 km/h ), são as indicadas, porque os custos resultantes são igualmente baixos.
Deve-se levar em conta que os equipamentos desenvolvendo velocidades maiores em distâncias curtas, não conseguem atingir a velocidade máxima, pois durante a aceleração já alcançam a zona de aterro, não se conseguindo o aproveitamento de sua principal vantagem que é a velocidade.
Entretanto, para distâncias além de 100m, o tempo de ciclo do trator de lâmina já se torne muito longo, reduzindo drasticamente a produção. Para estas distâncias maiores, torna-se mais interessantes usar equipamentos que transportam maiores volumes ou, mais velozes. Estudos levados a efeito pelo HRP indicaram que:
Na faixa de distâncias entre 50 e 200m o scraper rebocado era utilizado mais freqüentemente;
Os motoscrapers com rebocador de um eixo, eram preferidos na faixa de 100 a 400m, porque já podiam desenvolver velocidades maiores (até 50 km/h);
Os motoscrapers com rebocadores de 2 eixos, que desenvolvem velocidades de até 75 Km/h, eram mais freqüentemente usados na faixa de 300 a 750m.
Para distâncias maiores de 900m, o tempo de ciclo das unidades escavo-transportadoras já se torna muito grande, exigindo o emprego de muitas unidades para suprir a pequena produção individual, o que leva a um investimento muito grande.
Será melhor, para distâncias longas, a adoção de unidades transportadoras de baixo custo, o que permite o uso de um número grande de unidades na frota de transporte, sem contudo implicarnum investimento demasiadamente alto, e carregadas sempre por unidades escavo-carregadoras.
FATORES ECONÔMICOS
Pelo exposto, pode-se constatar a existência de faixas de distâncias nas quais certos tipos de equipamentos conduzem a custos unitários menores, ou seja, é possível definirem-se faixas de utilização econômica para os diversos equipamentos. Torna-se patente, porém, que a escolha, levando-se em conta tão somente o custo, deve supor que as outras condições, como rampas, natureza do solo, volumes, etc. Sejam satisfeitas pelo equipamento.
Num mercado de trabalho competitivo, em que as obras são licitadas quase que exclusivamente mediante critérios de custo, torna-se óbvio a importância da seleção correta do equipamento que conduza aos menores preços unitários. Na realidade, a escolha definitiva de uma equipe deverá ser feita mediante a estimativa bem realista da produção provável e do seu custo, pelos métodos já estudados.
DIMENSIONAMENTO DAS EQUIPES – VERIFICAÇÃO DO PRAZO DE EXECUÇÃO
Após a seleção dos equipamentos mais indicados para realizar economicamente a tarefa de acordo com os critérios já expostos, será necessário determinar o número de unidades capazes de cumprir o prazo fixado para a tarefa ou, supondo-se que já esteja estabelecido o número de unidades disponíveis para a execução do trabalho, verificar se o prazo fixado será ou não cumprido. No primeiro caso teremos um cálculo de dimensionamento de equipamentos e, no segundo, um cálculo de verificação.
Em geral, no planejamento de um serviço de terraplenagem temos, através de dados proveniente do projeto, o volume V de terra (em m³) que deverá ser escavado e movido, bem como a distância média de transporte. Sendo P o prazo, em dias corridos, estabelecido para a conclusão do trabalho e t o turno diário de atividade, em h/dia, teremos que:
n = V / ( PHmax . E . P . t )
Onde n = número mínimo de unidades para garantir o cumprimento do prazo. 
Observa-se pela expressão acima, que à medida que a eficiência horária diminui, devido às causas que já foram analisadas, tais como condições metereológicas, estado mecânico do equipamento, organização dos trabalhos pela empresa, etc., o número de unidades deve ser aumentado proporcionalmente para a garantia de execução no prazo.
Inversamente, com valores elevados de E, decresce o número de unidades a serem utilizadas.
É facil compreender o papel relevante desempenhado pelo fator E, quer no cumprimento do prazo, quer na rentabilidade da empresa, sendo absolutamente necessário que o supervisor da obra tenha sempre a preocupação de atingir os maiores valores possível de E.
Já no cálculo de verificação, conhecendo-se o número de unidades disponíveis n, teremos:
P = V / ( PHmax . E . t . n )
CAPÍTULO V – EXECUÇÃO DA TERRAPLENAGEM
1) INTRODUÇÃO
Cabe ao engenheiro de uma empresa que pretenda participar de uma licitação de terraplenagem os seguintes providências preliminares:
ESTUDO DO PROJETO
Da planta topográfica, onde se acha a diretriz do projeto, com curvas de nível
Do greide em perfil longitudinal
Dos tipos de seções
Dos volumes de cortes e aterros
Do diagrama de movimentação de terras
ESTUDO DAS ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS quanto aos materiais e normas a serem obedecidas
INSPECIONAR O TRECHO. Há contratos, inclusive, que exigem do empreiteiro o atestado de visita dado pelo órgão fiscalizador. 
ELABORAR A SUA PROPOSTA, confrontando-a com a orçamento base para a licitação. 
2) SERVIÇOS PRELIMINARES À EXECUÇÃO DA TERRAPLENAGEM
Após a licitação, antes do início da execução dos movimentos de terra em estradas, barragens ou plataformas industriais, cabe ao engenheiro tomar outra série de providências indispensáveis, para permitir a utilização posterior dos equipamentos pesados.
2.1) ESCOLHA E/OU COMPRA DOS EQUIPAMENTOS
Embora esta solução já tenha sido vista no capítulo anterior, ela deve atender a uma série de critérios, listados a seguir:
De preferência utilizar máquinas de mesma capacidade e do mesmo fabricante. Isto facilita a substituição de peças e diminui a manutenção.
É mais racional utilizar duas máquinas pequenas do que uma só grande.
Não é aconselhável utilizar máquinas recém lançadas no comércio, sem que o uso já as tenha confirmado. A inovação, embora promissora, pode ser prejudicial ao bom andamento do serviço.
Outros fatores que devem ser levados em consideração são:
preço de custo
condição de venda
assistência técnica e mecânica
etc
“A MELHOR MÀQUINA É AQUELA QUE POSSUI MAIOR ASSISTÊNCIA”
2.2) INSTALAÇÃO DO CANTEIRO DE OBRAS
Em função da dimensão da obra, maior ou menor proximidade dos centros urbanos, tempos de execução, facilidades locais, de energia elétrica e água potável, entre outras, a construção do canteiro terá características bastante diversas quanto às instalações a serem erigidas, como alojamento para o pessoal, escritórios, almoxarifados e oficinas. Como regra geral deve-se escolher um lugar, tanto quanto possível, perto do centro de gravidade dos serviços.
Existe a possibilidade de se alojar o pessoal em centros urbanos próximos, limitando as instalações do canteiro ao atendimento operacional dos equipamentos que, embora interessante economicamente, não é recomendada pela experiência, pois, além do deslocamento diário ao local da obra, que origina perda de tempo significativa, pode também afetar o comportamento do pessoal e o desempenho do trabalho, resultando em perda de produtividade.
Um canteiro padrão a uma obra de implantação rodoviária, que é uma instalação provisória de uma obra fixa, deve conter instalações para:
escritório da obra;
almoxarifado;
oficina de manutenção;
alojamento, refeitórios, etc.;
água potável, esgoto e iluminação.
As construções devem ser econômicas, utilizando-se materiais de custo módico e que, sobretudo, possam ser reaproveitados, após a desmontagem do acampamento. A seguir apresentamos o layout de um canteiro de obras instalado por firma empreiteira numa obra rodoviária.
2.3) TRANSPORTE DOS EQUIPAMENTOS
Em seguida a preocupação maior consiste no envio dos equipamentos ao local da obra. As máquinas de esteiras e outras de grandes dimensões devem ser transportadas por carretas especiais. As unidades de pneus, desde que devidamente autorizadas pelos órgãos rodoviários, podem trafegar nas estradas, após cuidados especiais de sinalização a fim de serem evitados acidentes. 
Convém lembrar que as despesas com o transporte de máquinas é um item do orçamento que não deve ser omitido, pois, no caso de grandes distâncias esse custo pode ser elevado, devendo ser debitado à obra que se inicia.
2.4) CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS DE SERVIÇO E OBRAS DE ARTE PROVISÓRIAS
Destinam-se a permitir o acesso a todos os pontos do trecho a ser implantado, dando condições aos equipamentos pesados atingirem as frentes de serviço. Devem ser obras de baixo custo, com movimento mínimo de terra, abrangendo a largura de 4 a 5m de plataforma. Procura-se melhorar o greide, eliminando ou suavizando as rampas de inclinação mais forte. Nas baixadas, para evitar solos de má qualidade ou afastar o perigo de inundações, é necessária a execução de pequenos aterros, com os respectivos elementos de drenagem (bueiros).
Para essa tarefa os tratores de esteiras com lâmina angulável são os mais indicados. Visto que, na maioria dos casos, procura-se um traçado a meia-encosta, com seção mista de corte e aterro.
2.5) CONSOLIDAÇÃO DOS TERRENOS DE FUNDAÇÃO DOS ATERROS
Um trabalho preparatório de grande importância é a consolidação dos terrenos de fundação dos aterros, quando se apresentam com pouca consistência e pequena capacidade de suporte, permitindo, se carregados com o peso próprio do aterro, recalques exagerados e, eventualmente, escorregamentolateral, ocasionando o afundamento do mesmo.
Existem várias técnicas que consistem, em última análise, em apressar-se o processo de adensamento do solo, aumentando a sua capacidade de suporte, garantindo a estabilidade do aterro e a ocorrência de recalques aceitáveis.
2.6) LOCAÇÃO TOPOGRÁFICA
A partir do eixo locado o executante deverá proceder à marcação dos pontos de “offset” para a terraplenagem, bem como o deslocamento das estacas numeradas do eixo para o exterior dos “offsets”, garantindo sua conservação.
Destaca-se a importância da marcação topográfica na execução da terraplenagem, lembrando que a ocorrência de erros na locação do projeto implica graves prejuízos ao executante, uma vez que a correção desses erro é bastante difícil e onerosa.
Na realidade, as estacas dos offsets não são colocadas na posição exata, ficando afastadas, para maior segurança, 5m de cada lado já que as máquinas começam a escavação ou o aterro exatamente nesses pontos e os piquetes podem desaparecer na primeira passada dos equipamentos.
Para a locação dos offsets precisamos conhecer alguns elementos do projeto, a saber:
cota vermelha, ou seja, a indicação de estaca em estaca, das alturas de corte ou aterro;
largura da plataforma; e
declividade dos taludes de corte ou aterro adotado.
De posse desses dados, passamos a determinação das distâncias horizontais (XE e XD) dos offsets esquerdo e direito, em cada estaca e das alturas (hE e hD) em relação ao eixo piqueteado (terreno natural) e (HE e HD) em relação ao greide final de projeto.
Estes valores, que podem ser calculados analiticamente ou graficamente, são anotados numa folha específica denominada NOTA DE SERVIÇO.
2.7) LIMPEZA DA FAIXA, DESMATAMENTO E DESTOCAMENTO
Após a marcação dos “offsets”, o empreiteiro deve proceder á operação de limpeza da faixa com a remoção, nas áreas destinadas à implantação da estrada, das obstruções naturais ou artificiais existentes, tais como toda a vegetação, tocos e raízes, entulhos, matacões e outros obstáculos porventura encontrados.
O desmatamento compreende o corte e a remoção de toda a vegetação, qualquer que seja a sua densidade.
O destocamento consiste na retirada de tocos e raízes, operação que pode ser difícil e demorada quando as raízes são profundas ou se agarram a matacões.
A limpeza da faixa compreende ainda a remoção da camada de terra vegetal (solo orgânico) que possui húmus, detritos vegetais e raízes, que a tornam inaproveitável nos aterros, pela sua elasticidade e compressibilidade.
As especificações gerais para obras rodoviários fixam que a limpeza da faixa deverá atingir as estacas de “offset” mais um acréscimo de 2m para cada lado.
EXECUÇÃO DOS CORTES
3.1) GENERALIDADES – Os cortes são segmentos da rodovia, cuja implantação requer escavação do material constituinte do terreno natural, ao longo do eixo e no interior dos limites das seções de projeto (off-sets) que definem o corpo estradal. Podem ser:
Em seção plena (ou em caixão), quando a implantação corresponde ao encaixe completo da seção transversal no terreno natural.
Em meia encosta, quando a implantação corresponde ao encaixe , apenas parcial, da seção transversal no terreno natural, caso em que a plataforma apresenta parte em aterro.
3.2) ESCAVAÇÃO – A escavação dos cortes será executada mediante a utilização racional de equipamento adequado, que possibilite a execução dos serviços sob as condições especificadas e produtividade requerida, e subordinar-se-á aos elementos técnicos constantes das notas de serviço elaboradas em conformidade com o projeto.
O desenvolvimento da escavação se processará mediante a previsão da utilização adequada ou rejeição dos materiais extraídos. Assim, serão apenas transportados, para a constituição dos aterros, os materiais que pela classificação e caracterização efetuadas nos cortes, sejam compatíveis com as especificações de execução dos aterros, em conformidade com o projeto. Aqueles julgados tecnicamente inadequados (refugo) serão levados a um bota-fora.
Entretanto, sempre que forem constatados materiais de boa qualidade, para uso nas camadas superficiais da plataforma ou, ainda, nas camadas de reforço, sub-base ou base dos pavimentos, conforme conveniências técnicas e econômicas, será feito o seu depósito, para posterior utilização.
Quando ( Vc > ( Va efetuaremos BOTAS-FORAS, que de preferência, serão feitos ao lado dos aterros, alargando-se a plataforma para maior segurança do tráfego. Para melhor entrosamento das massas de terra, é preferível que esta operação seja feita concomitantemente com a do aterro.
Quando ( Vc < ( Va efetuaremos EMPRÉSTIMOS, que em princípio, deverão ser situados contíguos ao corpo estradal, resultando sua escavação em alargamento dos cortes. Nos trechos em curva, sempre que possível, os empréstimos deverão se situar no lado interno destas, para melhoria da visibilidade.
3.3) CONTROLE TOPOGRÁFICO – Quando a escavação as imediações das alturas HE e HD, os trabalhos são paralisados. Faz-se nova locação do eixo. Em seguida, procede-se ao nivelamento do terreno no eixo relocado, calculando-se as pequenas alturas de corte (eventualmente aterros) e elabora-se nova nota de serviço para o acabamento da plataforma, que, em geral, é feito com a lâmina da patrol, pois se trata de serviço de raspagem, ou seja, corte de pequena altura e de precisão na medida.
As especificações gerais do DNER fixam em ( 0,10 m a variação máxima da altura para o eixo e bordos.
É necessário também, acompanhar-se a execução do corte, a fim de que seja obedecido 
3.4) MEDIÇÃO
3.5) CLASSIFICAÇÃO E PAGAMENTO
EXECUÇÃO DOS ATERROS
4.1) GENERALIDADES
4.2) ESTABILIDADE DOS ATERROS
4.2.1) CONSTRUÇÃO LENTA DO ATERRO
4.2.2) REMOÇÃO DA CAMADA MOLE
4.2.2.1) H < 3 m - 
4.2.2.2) H > 3 m – 
4.2.3) DRENOS VERTICAIS DE AREIA
4.2.4) BERMAS
4.3) LANÇAMENTO DO MATERIAL
4.3.1) DECLIVIDADE TRANSVERSAL MENOR QUE 15%
4.3.2) DECLIVIDADE TRANSVERSAL ENTRE 1% E 25%
4.3.3) DECLIVIDADE TRANSVERSAL ENTRE 25% E 40%
4.3.4) DECLIVIDADE TRANSVERSAL MAIOR QUE 40%
4.4) CONTROLE TOPOGRÁFICO
4.5) MEDIÇÃO E PAGAMENTO
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