Infraestrutura de primeira aplicada a obras rurais/vias vicinais

10/03/2023   |   ARTIGOS AUTORAIS

Neste artigo trazemos alguns termos que são comuns ao meio da infra-estrutura mas que devem ter pouca familiaridade aos usuários e proprietários de vias não revestidas. Uma via de tráfego será tão boa quanto a capacidade de entendimento e execução dos envolvidos, contratados e contratantes. Nós da Ecolink Solutions acreditamos que compartilhar conhecimento é o melhor caminho para a prosperidade e parcerias duradouras. A execução de uma obra viária não é simplista e demanda profissionais da área, entretanto a conservação e manutenção preventiva pode ser realizada por todos que possuírem referências e orientações, aumentando longevidade e segurança dos serviços realizados. Essa é uma prática necessária quanto se trata de vias não revestidas com altas demandas de peso/tráfego. 

TERRAPLENAGEM

A terraplenagem é a etapa de escavação do terreno, ao longo do eixo da estrada, nos pontos altos, que precisam ser rebaixados para atingir a altura do greide projetado e a rampa mínima para a classe da vicinal e o transporte do material escavado, sua descarga e compactação nos pontos baixos, que precisam ser elevados até as cotas do greide.

Dificilmente há uma compensação exata entre os volumes escavados para atingir o greide (cortes) e os volumes depositados e compactados para o mesmo fim (aterros). Quando predominam os primeiros, os volumes excedentes são destinados aos "bota-foras". Quando ocorre o inverso, isto é, quando os volumes necessários para a construção dos aterros são maiores do que os escavados nos cortes, recorre-se à escavação de "empréstimos" para a obtenção dos volumes faltantes.

Além dessas atividades, a terraplenagem compreende serviços preliminares, destinados a preparar o terreno para a execução dos cortes e aterros, tais como, por exemplo, a limpeza, o desmatamento etc.

MATERIAIS

Os materiais trabalhados pela terraplenagem são os solos e as rochas. É comum, nesta etapa da construção de uma via vicinal, denominar os solos como "materiais de primeira categoria", indicando que sua escavação é relativamente fácil. As rochas são chamadas de "materiais de terceira categoria", e sua escavação requer a utilização de explosivos. As rochas em alteração, que ainda não chegaram a se transformar completamente em solos, ou as misturas de pedras com solo, são classificadas como materiais de "segunda categoria" e a sua escavação apresenta uma dificuldade que é intermediária entre a dos solos e a das rochas.

Nesta fase, deve-se medir o teor de umidade por pesagem antes e depois da secagem de uma  mostra do solo, calculando-se a relação percentual entre o peso da água e o peso do solo seco. A granulometria indica as proporções de suas partículas, classificadas conforme o diâmetro dos seus grãos. A consistência depende da granulometria do solo, da forma dos grãos componentes e da maior ou menor presença de água.

Os solos são compostos por frações denominadas:

• pedregulhos, quando as partículas têm diâmetro entre 7,60 mm e 4,80 mm;
• areias, entre 4,80 mm e 0,05 mm;
• siltes, entre 0,05 mm a 0,005 mm (5 micra);
• argilas, com diâmetro menor que 0,005 mm.

Raramente os solos são formados por apenas uma só destas frações. Entretanto, é útil conhecer as proporções em que estão presentes num determinado solo. A análise granulométrica separa os grãos do solo nos seus vários tamanhos e determina suas proporções. Para os pedregulhos e areias, o processo utilizado é o do peneiramento. Para as partículas finas, com diâmetro abaixo de 0,075 mm, utiliza-se o processo de sedimentação, onde os grãos maiores são depositados mais rapidamente que os finos.

A velocidade de decantação é medida em função da variação de densidade numa dada altura e num determinado tempo. O líquido vai ficando mais claro à medida que a densidade diminui.

CONSTRUÇÃO 

Limpeza do Terreno, Destocamento e Remoção da Camada Vegetal

Esta etapa visa a remoção dos materiais inservíveis para a execução dos aterros, do corpo estradal e das áreas de empréstimo (árvores, arbustos, tocos, raízes, entulhos, matacões etc.).

É preciso que seja feita por equipamentos adequados, e, algumas vezes, com o auxílio de explosivos, serviços manuais e serão realizados na largura de até 2,0 m, além da dos “off-sets”. Nos cortes, a camada de 50 cm abaixo do greide projetado deverá estar livre de tocos e raízes.

Na base dos aterros, especialmente naqueles com altura menor que 2,0 m deverá ser removida a camada contendo raízes e restos vegetais. Quaisquer outros materiais considerados inservíveis para a fundação do aterro também deverão ser removidos. O material resultante dessas operações deverá ser depositado em áreas previamente definidas e licenciadas ambientalmente.

Raspagem, Preparo, Melhoria e Regularização do Subleito

Consiste no conjunto de operações que visam conformar a camada final de terraplenagem, mediante cortes e aterros de até 20 cm de espessura, conferindo-lhe condições adequadas de geometria e compactação, para o recebimento da estrutura do pavimento.

A raspagem será precedida da limpeza, do destocamento e da remoção da camada vegetal. As normas relativas à escavação, aterro e compactação, no que couberem, serão também aplicadas à raspagem.

Escavação de Cortes e Empréstimos

Cortes são aquelas escavações que devem ser executadas dentro dos limites das seções transversais projetadas. Quando seus volumes forem insuficientes para a execução dos aterros, recorre-se a caixas de empréstimo para sua complementação.

Em geral, o material escavado é classificado em várias categorias. Assim, por exemplo, no DER/SP em função da dificuldade de extração do material, ele é classificado segundo as categorias: primeira, segunda, terceira e material brejoso.

• Material de 1ª categoria: compreendem os solos em geral, cuja escavação envolve o emprego de equipamentos convencionais de terraplenagem.
• Material de 2ª categoria: compreendem as pedras soltas, rochas fraturadas em blocos maciços de volume inferior a 0,50 m³, rochas em decomposição não incluídas em 1ª categoria, cuja extração exija o emprego de escarificador pesado (riper).
• Material de 3ª categoria: compreendem a rocha sã, os matacões maciços e os blocos e rochas fraturadas de volume igual ou superior a 2,0 m³, que só possam ser extraídos após redução com o emprego de explosivos ou outros materiais, equipamentos e dispositivos para a sua desagregação (marteletes).
• Material brejoso: compreende os solos a serem removidos que não apresentam, em seu estado natural, capacidade de suporte para apoio direto dos equipamentos de escavação. São solos cuja escavação somente é possível com escavadeiras apoiadas fora da área de remoção, aterros ou estivas colocadas para propiciar suporte adequado ao equipamento. A escavação será precedida da limpeza e destocamento. Sua execução deverá obedecer as Notas de Serviço. 

Bota-Foras: Critério de Seleção

Quando o volume dos cortes exceder o dos aterros, dentro de determinados trechos, haverá a necessidade de bota-foras. Os bota-foras, sempre que possível, deverão ser previstos no projeto e devidamente licenciados ambientalmente.

De preferência, deverão ser utilizados nas saias dos aterros, diminuindo sua inclinação, ou na execução de bermas de equilíbrio. Ambas as soluções melhoram as condições de estabilidade dos aterros.

Transporte do Material Escavado

Consiste no seu deslocamento desde os locais de corte até sua deposição e espalhamento para a execução do aterro e/ou do bota-fora. Na maioria das vezes, são empregados caminhões basculantes, principalmente quando os transportes são muito longos. São também usados basculantes quando os materiais requerem explosivos ou draga de arrasto para sua extração.

Aterros

Aterros são locais previamente definidos (greide da rodovia), dentro dos limites das seções projetadas de materiais procedentes dos cortes ou das caixas de empréstimo.

Sua execução deverá ser precedida de limpeza e destocamento. Os materiais que o constituirão deverão ser selecionados, na fase de projeto, e serem compactados durante a construção do aterro. De modo geral, os materiais arenosos e argilosos são bons; materiais moles não devem ser empregados.

O lançamento do material deve ser feito em camadas de espessura em torno de 20 cm, em toda a área, para possibilitar a compactação. A regularização deve ser feita com motoniveladora a fim de facilitar o adensamento pelas máquinas transportadoras. Na construção de um aterro, é sempre vantajoso que as primeiras camadas, até atingirem uma altura aproximada de 50 cm, sejam constituídas por um material granular permeável, que servirá de dreno às águas de infiltração.

Compactação de Aterros

A compactação é o processo usado para reduzir o volume de vazios de um solo. Sua execução deverá obedecer preferencialmente às especificações de serviço do DER/SP.

Os equipamentos empregados na sua execução são: irrigadeiras, unidades de compactação autopropelidas ou tracionadas (rolo compactador e trator) de qualquer tipo: estático ou vibratório, liso ou corrugado.

De modo geral, os vibratórios lisos são utilizados em solos arenosos; os de pés de carneiro em solos argilosos, e os pneumáticos em quase todos os tipos de solo. Os equipamentos de compactação deverão ser dimensionados de acordo com os de escavação e de transporte, de forma a poder compactar adequadamente e em tempo hábil os materiais que se destinam ao aterro, sem ocasionar a necessidade de esperas antieconômicas.

Fundação de Aterros

Os aterros a serem construídos em encostas com mais de 40% de inclinação transversal deverão ser feitos em patamares, "degraus", ao longo de toda a área a ser aterrada. Este escalonamento do terreno, de acordo com as curvas de nível, propicia boa solidarização do aterro com o terreno natural.

Os problemas de fundação dos aterros em terreno pantanoso e/ ou sobre solos moles se manifestam através de grandes recalques ou mesmo pela ruptura do aterro e do terreno.

As sondagens e ensaios que são normalmente realizados permitem conhecer as características destes terrenos. As soluções usualmente preconizadas para estes tipos de terreno são a consolidação por adensamento, a remoção da camada mole, a execução de drenos de areia ou de bermas de equilíbrio.

A escolha da solução dependerá das condições específicas de cada caso e, obviamente, dos custos correspondentes a cada uma das alternativas.

Remoção da Camada Mole

Quando a espessura da camada de solo mole for pequena (até cerca de 2,0 m) a remoção poderá ser feita com o emprego de escavadeira com caçamba de arrasto ("drag-line") ou de mandíbulas ("clam-shell").

Para maiores espessuras, procura-se provocar o deslocamento do material mole com o auxílio de explosivos ou, apenas, pelo peso do próprio aterro, auxiliado pela abertura prévia de uma vala, ao longo do trecho, externa aos "off-sets".

Bermas de Equilíbrio

São banquetas laterais de equilíbrio com a finalidade de criar momentos resistentes aos de ruptura, criados pela carga do aterro, e aumentar a resistência ao cisalhamento do solo de fundação. Para dimensionar as bermas, utiliza-se o conceito de altura crítica. Altura crítica (hcr) é a altura máxima que poderá atingir um aterro sem o perigo da ruptura do terreno de fundação.

Taludes de Aterros

Os taludes de aterros podem, em certas circunstâncias, causar acidentes por instabilidade. Nestes casos, a verificação da estabilidade deve ser feita por engenheiro experiente.

A experiência indica que, no Estado de São Paulo, para aterros de até seis metros de altura, compactados cuidadosamente, é perfeitamente satisfatória a inclinação máxima de 3,00 m na horizontal por 2,00 m na vertical. Este critério abrange praticamente todos os aterros das vicinais.

MATERIAIS

Na construção dos pavimentos das vicinais são empregados na garnde maioria das vezes somente solos e agregados

Solos

Convém acrescentar às considerações já feitas sobre os solos no item terraplenagem, alguns comentários sobre a capacidade de suporte dos solos.

A capacidade de suporte dos solos (e das diversas camadas do pavimento) é um dos principais fatores a se considerar no projeto do pavimento.

Uma ideia aproximada da capacidade dos solos de resistir a cargas, sem sofrer deformações permanentes é dada pelo Índice Suporte Califórnia, conhecido por ISC ou CBR, da designação originária da expressão em inglês, "California Bearing Ratio".

Esse Índice é obtido pelo ensaio descrito no método DER M 53-71. Trata-se de um ensaio mecânico que mede a resistência do solo, submetendo-se um corpo de prova à penetração de um pistão de aço, em condições padronizadas.

O corpo de prova é preparado compactando-se a amostra de solo em um molde metálico, cilíndrico, com posterior imersão em água e medição de sua expansão.

Os solos devem atender também aos requisitos de granulometria e plasticidade conforme as Normas do DER/SP e para estruturas constituídas por solos lateríticos os parâmetros e conceitos da Metodologia MCT.

Os solos lateríticos merecem uma consideração especial porque, embora apresentando granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade diferentes dos especificados tradicionalmente para os materiais de base, têm apresentado excelente comportamento em pavimentos já com vários anos de uso.

Os solos lateríticos são abundantes no Estado de São Paulo, destacando- se entre eles os chamados solos arenosos finos lateríticos (SAFL).

O DER/SP tem construído bases e sub-bases com o emprego desses solos, o que constitui um avanço tecnológico considerável. No volume III, Anexo 7, encontram-se algumas recomendações quanto à execução desses serviços.

Apresenta-se a seguir um resumo da metodologia MCT, que estabelece critérios e procedimentos para classificação, identificação e utilização dos solos lateríticos especialmente na camada de base. A classificação MCT tem como objetivo verificar se um solo tem comportamento laterítico ou não laterítico (saprolítico), e assim dar subsídios à avaliação das propriedades mecânicas e hídricas dos solos típicos de regiões com clima tropical úmido.

A nomenclatura para a identificação dos solos é dividida em dois grandes grupos: solos de comportamento laterítico e solos de comportamento não laterítico.

Classe de Comportamento Laterítico: designada pelo prefixo

“L”, subdividida nos seguintes grupos:

• LA – Areia Laterítica;
• LA’ – Solo Arenoso Laterítico;
• LG’ – Solo Argiloso Laterítico.

Classe de Comportamento Não Laterítico: designada pelo prefixo “N”, subdividida nos seguintes grupos:

• NA – Areia Não Laterítica;
• NA’ – Solo Arenoso Não Laterítico;
• NS’ – Solo Siltoso Não Laterítico;
• NG’ – Solo Argiloso Não Laterítico.

Para a classificação MCT são realizados os seguintes ensaios:

• compactação Mini-MCV;
• perda de massa por imersão.

O ábaco da classificação de solos MCT é traçado com os valores de c’ e e’.

O coeficiente c’ correlaciona-se aproximadamente com a granulometria e é fornecido pelo ensaio de compactação Mini-MCV. Um valor elevado c’, acima de 1,5, caracteriza as argilas e solos argilosos.

Os valores baixos, menor que 1,0, caracterizam as areias e os siltes não plásticos ou pouco coesivos. E entre os valores 1,0 e 1,5, encontram-se solos de vários tipos granulométricos, compreendendo areias siltosas, areias argilosas, argilas arenosas, argilas siltosas etc.

Para a determinação do Índice de laterização (e’), através da expressão abaixo, são necessários os valores de Pi e d. O coeficiente d é obtido pelo ensaio de compactação Mini-MCV e o Pi é obtido através do ensaio de perda de massa por imersão.

O índice e’ indica o comportamento laterítico ou não laterítico do solo. O comportamento laterítico começa a se manifestar quando d > 20 e Pi < 100, estabelecendo a linha horizontal principal no gráfico (e’ = 1,15) que separa os solos L dos solos N.

Para os solos pobres em finos, a transição ocorre para valores mais altos de Pi, o que levou ao estabelecimento da linha horizontal secundária em posição um pouco acima (e’ = 1,40).

Os valores das propriedades dos grupos da Classificação MCT, com seus equivalentes numéricos na Hot da energia normal do Mini-Proctor.

Outras maneiras de classificar os solos de comportamento laterítico é por meio do método da pastilha, que utiliza equipamento simples, e a determinação de forma expedita dos parâmetros: contração do material e penetração da agulha na amostra a ser ensaiada.

Agregados

Nesta seção, são tratados: a pedra britada, o pedregulho, o pedregulho britado, a areia e o pó de pedra. São caracterizados principalmente por sua granulometria e resistência à abrasão.

O aspecto referente a granulometria já foi abordado anteriormente, quando se tratou de solos, na terraplenagem.

O ensaio de resistência à abrasão comumente empregado é de chamado "Abrasão Los Angeles". Para sua realização, de acordo com o método M-24-61 do DER/SP, coloca-se uma amostra, com granulometria padronizada, dentro de um tambor rotativo que, ao girar, provoca desgaste do material.

Após um tempo determinado, o material é retirado do tambor e passado numa peneira definida pelo método de ensaio. A porcentagem, representada pelo peso do material que passa nessa peneira, em relação ao peso total da amostra, é a "Abrasão Los Angeles".

Fonte do conteúdo: Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo (DER/SP) Manual Básico de Estradas e Rodovias Vicinais: Volume I - Planejamento,