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ORGANIZAÇÃO

INTERNACIONAL

DO TRABALHO

CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS

PAVIMENTADAS DE BAIXO VOLUME

DE TRÁFEGO

GUIA DE BOAS PRÁTICAS PARA

MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA

DWT / Escritório de Pretoria

i

CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS PAVIMENTADAS

DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO

GUIA DE BOAS PRÁTICAS PARA

MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA

ORGANIZAÇÃO INTERNACIONAL DO TRABALHO

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CONSTRUÇÃO DE ESTRADAS PAVIMENTADAS DE BAIXO VOLUME DE TRÁFEGO

Copyright © Organização Internacional do Trabalho 2013

Primeira publicação 2013

As publicações da Organização Internacional do Trabalho gozam da proteção dos direitos de autor ao abrigo do Protocolo 2 da

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Construção de Estradas Pavimentadas de Baixo Volume de Tráfego - Guia de Boas Práticas para Métodos Baseados em Mão de Obra

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ISBN: 978-92-2-127464-3 (versão impressa)

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Impresso na África do Sul.

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PREFÁCIO

Esta diretriz é dirigida principalmente aos empreiteiros de pequena escala e

aos seus Supervisores envolvidos em obras rodoviárias em estradas de baixo

volume de tráfego através da utilização de métodos baseados em mão de

obra. Os Empreiteiros, Engenheiros Profissionais, Tecnólogos, Técnicos

estabelecidos, Responsáveis pelo Planeamento e Gestores do Programa

podem igualmente considerá-lo um guia de referência útil para os seus

projetos e serviços de Supervisão da construção.

As ilustrações aqui incluídas fornecem exemplos reais e metodologias de

trabalho baseadas em experiências universais que irão auxiliar o leitor a

desenvolver técnicas de construção eficazes.

Para estes trabalhos também devem ser referidas publicações e outras obras

rodoviárias relevantes da Organização Internacional do Trabalho (OIT).

Preparado por: Augustus Osei Asare

Contribuidores: Asfaw Kidanu

Dingilizwe Tshabalala

Revisores: Bjorn Johannessen

Kwaku Osei-Bonsu

ii


AGRADECIMENTOS

A presente Diretriz foi amplamente desenvolvida a partir de materiais de um

projeto piloto e de trabalhos de investigação realizados desde 2001 na

África do Sul pela OIT em colaboração com o Conselho Sul-Africano para a

Investigação Científica e Industrial (Council for Scientific and Industrial

Research – CSIR) e vem complementar um conjunto de cinco manuais

sobre a Implementação de Obras Rodoviárias de Emprego Intensivo

publicados no site do Conselho para o Desenvolvimento do Setor da

Construção (Construction Industry Development Board – CIDB). Também

foram utilizados extratos do OIT-ASIST e outras publicações e foram

adaptadas ao contexto Sul Africano.

O Escritório da OIT na África do Sul, Botsuana, Lesoto, Namíbia e

Suazilândia agradece aos autores a realização da tarefa em circunstâncias

difíceis. A diretriz foi tornada possível com a ajuda de várias pessoas que

foram reconhecidas no prefácio e outros contribuidores cujas publicações

são referidas. O apoio do Governo da África do Sul e, em particular, do

Departamento Nacional de Obras Públicas (DNOP) e do Departamento de

Obras Públicas do Limpopo (DOPL) é amplamente reconhecido na

facilitação da produção desta Diretriz.

Vic van Vuuren

Diretor,

Equipa da OIT para o Trabalho Digno

na África Oriental e Meridional e

Escritório da OIT na África do Sul, Botsuana, Lesoto, Namíbia e Suazilândia

iii


Índice

PREFÁCIO ............................................................................................................................................... i

AGRADECIMENTOS .............................................................................................................................. ii

LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................................viii

LISTA DE GRÁFICOS ........................................................................................................................... ix

LISTA DE TABELAS ............................................................................................................................. ix

LISTA DE ABREVIATURAS E ACRÓNIMOS ......................................................................................... x

SECÇÃO 1: INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 1-1

1.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA .................................................................................... 1-1

1.1.1 Pobreza e desemprego ....................................................................................................... 1-1

1.1.2 Redes rodoviárias degradadas ............................................................................................ 1-1

1.2 ESTRADAS NÃO PAVIMENTADAS: A GRAVIDADE DA SITUAÇÃO ................................. 1-2

1.3 UTILIZADORES ALVO ........................................................................................................ 1-4

1.4 ÂMBITO DA DIRETRIZ ....................................................................................................... 1-4

1.5 TERMOS E TERMINOLOGIA.............................................................................................. 1-5

1.6 ESTRUTURA DA DIRETRIZ ............................................................................................... 1-5

SECÇÃO 2: CONSTRUÇÃO BASEADA EM MÃO DE OBRA ............................................................ 2-1

2.1 UTILIZAÇÃO DE MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA .......................................... 2-1

2.2 DEFINIÇÃO DE MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA ............................................2-1

2.2.1 Vantagens da construção baseada em mão de obra ...........................................................2-1

2.3 PRÉ-REQUISITOS PARA UMA IMPLEMENTAÇÃO BASEADA EM MÃO DE OBRA BEM-SUCEDIDA 2-2

2.3.1 Formação e desenvolvimento das capacidades das partes interessadas ............................2-2

2.3.2 Identificação das partes interessadas e estratégia de comunicação ....................................2-2

2.3.3 Condições socioeconómicas ...............................................................................................2-2

2.3.4 Disponibilidade de mão de obra local ..................................................................................2-2

2.3.5 Condições do estaleiro e complexidade do projeto .............................................................2-3

2.3.6 Utilização de recursos disponíveis localmente .....................................................................2-3

2.3.7 Organização do trabalho .....................................................................................................2-4

2.3.8 Legislação laboral................................................................................................................2-4

2.3.9 Pagamentos atempados ......................................................................................................2-4

2.3.10 Utilização de ferramentas manuais de boa qualidade ..........................................................2-5

2.3.11 Opções adequadas para o projeto de pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego ..............................2-5

2.3.12 Potencial de emprego nas estradas de baixo volume de tráfego .........................................2-5

SECÇÃO 3: IMPLANTAÇÃO ...............................................................................................................3-1

3.1 EQUIPAMENTO DE IMPLANTAÇÃO BÁSICO ...................................................................3-1

3.1.1 Estacas de referência ..........................................................................................................3-1

3.1.2 Fitas métricas ......................................................................................................................3-2

3.1.3 Bandeirolas, pranchas de perfil e cruzetas ..........................................................................3-2

3.1.4 Nível de fio ..........................................................................................................................3-3

3.2 IMPLANTAR UMA LINHA RETA .........................................................................................3-3

3.2.1 Interpolação .........................................................................................................................3-4

3.2.2 Extrapolação .......................................................................................................................3-4

3.2.3 Transferir níveis ...................................................................................................................3-4

iv


3.2.4 Implantação de ângulos ...................................................................................................... 3-5

3.2.5 Implantar trainéis ................................................................................................................. 3-7

3.3 IMPLANTAÇÃO DE UMA INCLINAÇÃO MÁXIMA DO TRAINEL ........................................ 3-7

3.4 VERIFICAR A UNIFORMIDADE DE UM TRAINEL ............................................................. 3-8

3.5 CURVAS HORIZONTAIS SIMPLES .................................................................................... 3-9

3.5.1 Propriedades de uma curva circular horizontal .................................................................. 3-10

3.5.2 Técnicas de implantação de curvas horizontais ................................................................. 3-10

3.5.3 Métodos de implantação de curvas horizontais ................................................................. 3-14

3.5.4 Problemas na implantação de curvas ................................................................................ 3-22

3.6 CURVAS VERTICAIS ........................................................................................................ 3-32

3.6.1 Elementos de curvas verticais ........................................................................................... 3-33

3.6.2 Implantação de curvas verticais......................................................................................... 3-34

SECÇÃO 4: DESMATAÇÃO E TERRAPLENAGEM ........................................................................... 4-1

4.1 TERRAPLENAGEM ............................................................................................................ 4-2

4.2 TRANSPORTE MANUAL COM CARRINHOS DE MÃO ...................................................... 4-3

4.3 ABERTURA DE VALAS E TALUDES .................................................................................. 4-3

4.4 REQUISITOS DE ESCAVAÇÃO ......................................................................................... 4-4

4.4.1 Excavação de valetas .......................................................................................................... 4-4

4.4.2 Conversão de taxas por tarefa em metros lineares.............................................................. 4-5

4.4.3 Medição de quantidades de trabalhos de terraplenagem..................................................... 4-6

4.5 TRABALHOS DE TERRAPLENAGEM EM TERRENOS ACIDENTADOS ........................... 4-8

4.5.1 Correção da curvatura ....................................................................................................... 4-15

4.5.2 Empolamento e retração ................................................................................................... 4-16

4.6 OPERAÇÕES EM PEDREIRA (CÂMARAS DE EMPRÉSTIMO DE TERRA) .................... 4-17

4.6.1 Identificação das câmaras de empréstimo de terras .......................................................... 4-17

4.6.2 Disposição da câmara de empréstimo de terras e da estrada de acesso .......................... 4-17

4.6.3 Escavação de cobertura .................................................................................................... 4-18

4.6.4 Escavação, empilhamento e carregamento de material de empréstimo ............................ 4-19

4.6.5 Pedreiras rochosas ............................................................................................................ 4-20

4.6.6 Restabelecimento de câmaras de empréstimo de terra ..................................................... 4-20

4.6.7 Produtividade das pedreiras .............................................................................................. 4-20

SECÇÃO 5: CAMADAS DE PAVIMENTOS......................................................................................... 5-1

5.1 TIPOS DE PAVIMENTO ...................................................................................................... 5-1

5.2 SELEÇÃO DOS MATERIAIS PARA PAVIMENTOS ............................................................ 5-1

5.2.1 Requisitos mínimos ............................................................................................................. 5-1

5.2.2 Material in situ ..................................................................................................................... 5-1

5.2.3 Material importado ............................................................................................................... 5-4

5.3 LEVANTAMENTO SOBRE O EIXO CENTRAL ...................................................................5-3

5.4 CONSTRUÇÃO DE CAMADAS DE BASE COM MATERIAIS IN SITU. ............................... 5-4

5.4.1 Construção de uma fundação para o abaulado ...................................................................5-4

5.4.2 Passos para a construção de uma camada de base in situ .................................................5-5

5.4.3 Construção de uma camada de base de 150 mm ...............................................................5-6

5.4.4 Construção de camadas de base de 120 mm ......................................................................5-7

5.5 COMPACTAÇÃO DAS CAMADAS ......................................................................................5-7

v


5.5.1 Relações entre densidade e humidade................................................................................ 5-7

5.6 MELHORAR OS MATERIAIS IN SITU PARA CAMADAS DE BASE ................................... 5-8

5.6.1 Mecânica de estabilização do solo ...................................................................................... 5-8

5.6.2 Estabilização mecânica ....................................................................................................... 5-8

5.6.3 Estabilização química .......................................................................................................... 5-8

5.6.4 Estabilização com betume de materiais in situ .................................................................. 5-12

5.6.5 Base tratada com emulsão (BTE) ...................................................................................... 5-13

5.6.6 Construção de uma BTE ................................................................................................... 5-15

5.6.7 Tratamentos alternativos da base ...................................................................................... 5-22

5.6.8 Síntese dos tratamentos da camada de base e respetiva produtividade ........................... 5-22

SECÇÃO 6: DRENAGEM .................................................................................................................... 6-1

6.1 DRENOS SECUNDÁRIOS .................................................................................................. 6-1

6.1.1 Determinar o comprimento de um dreno secundário e escoadouro ..................................... 6-2

6.2 DRENOS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA .................................................................................. 6-3

6.3 ESTRUTURAS CONTRA A SOCAVAÇÃO.......................................................................... 6-4

6.4 PASSAGENS HIDRÁULICAS.............................................................................................. 6-5

6.5 PASSAGENS GALGÁVEIS ................................................................................................. 6-7

6.5.1 Caraterísticas ......................................................................................................................6-7

6.5.2 A superfície de escoamento ................................................................................................6-7

6.5.3 Acessos ...............................................................................................................................6-7

6.5.4 Muros corta-águas ...............................................................................................................6-7

6.5.5 Tapete de enrocamento.......................................................................................................6-7

6.5.6 Proteção adicional contra a erosão .....................................................................................6-8

6.5.7 Localização .........................................................................................................................6-9

6.5.8 Construção ..........................................................................................................................6-9

6.5.9 Obras de gabiões ................................................................................................................6-9

6.6 DRENAGEM SUBTERRÂNEA .......................................................................................... 6-11

SECÇÃO 7: OBRAS COM BETÃO .....................................................................................................7-1

7.1 PREÂMBULO RELATIVO AO BETÃO ................................................................................7-1

7.2 TIPOS DE BETÃO ...............................................................................................................7-1

7.3 COMPOSIÇÃO DO BETÃO ................................................................................................7-1

7.3.1 Água ....................................................................................................................................7-1

7.3.2 Cimento ...............................................................................................................................7-2

7.3.3 Agregado de pedra ..............................................................................................................7-2

7.3.4 Areia ....................................................................................................................................7-2

7.4 MISTURAR BETÃO .............................................................................................................7-3

7.4.1 Tipo de misturas ..................................................................................................................7-3

7.5 PROPRIEDADES DO BETÃO ............................................................................................ 7-4

7.5.1 Resistência ......................................................................................................................... 7-4

7.5.2 Durabilidade ....................................................................................................................... 7-4

7.5.3 Relação água-cimento ........................................................................................................ 7-4

7.6 DOSEAR A MISTURA DE BETÃO ..................................................................................... 7-4

7.7 MISTURA MANUAL ........................................................................................................... 7-5

7.8 MISTURA COM MÁQUINA ................................................................................................ 7-6

vi


7.9 TRANSPORTE DE BETÃO ................................................................................................. 7-6

7.10 COLOCAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO BETÃO .................................................................. 7-7

7.11 ENDURECER O BETÃO ..................................................................................................... 7-7

7.12 ARMADURA DE BETÃO ..................................................................................................... 7-8

7.12.1 Armadura de aço ................................................................................................................. 7-8

7.13 PERIGOS NO MANUSEAMENTO DO BETÃO ................................................................... 7-8

7.14 PRODUTIVIDADE DOS TRABALHOS EM BETÃO ............................................................. 7-9

SECÇÃO 8: OPÇÕES DE SELAGEM UTILIZANDO MÉTODOS DE EMPREGO INTENSIVO ........... 8-1

8.1 GERAL ................................................................................................................................8-1

8.2 FUNÇÃO DE UM SELANTE ................................................................................................ 8-1

8.3 TIPOS DE SELANTES ........................................................................................................8-1

8.4 ESCOLHA DO TIPO DE SUPERFÍCIE ................................................................................8-2

8.5 REQUISITOS GERAIS PARA OPERAÇÕES DE SELAGEM ..............................................8-2

8.5.1 Calendário de realização .....................................................................................................8-2

8.5.2 Preparação da base ............................................................................................................8-2

8.5.3 Medidas de controlo de qualidade .......................................................................................8-3

8.5.4 Limitações climatéricas .......................................................................................................8-4

8.5.5 Controlo do Tráfego .............................................................................................................8-4

8.5.6 Saúde e Segurança no Trabalho .........................................................................................8-4

8.6 MISTURA BETUMINOSA A QUENTE .................................................................................8-4

8.6.1 Construção de Otta seal ......................................................................................................8-4

8.6.2 Vantagens de Otta seals .....................................................................................................8-6

8.6.3 Desafios ..............................................................................................................................8-6

8.6.4 Especificações ....................................................................................................................8-6

8.6.5 Procedimentos de construção de um Otta Seal ...................................................................8-9

8.7 GRAV SEAL ...................................................................................................................... 8-13

8.8 DESAFIOS NA UTILIZAÇÃO DE MISTURAS BETUMINOSAS A QUENTE ...................... 8-13

8.9 SELANTES À BASE DE EMULSÃO .................................................................................. 8-14

8.9.1 Tipos de ligantes por emulsão ........................................................................................... 8-15

8.10 PROCEDIMENTO PARA APLICAR LIGANTE .................................................................. 8-17

8.10.1 Operação .......................................................................................................................... 8-17

8.10.2 Procedimento de pulverização .......................................................................................... 8-18

8.10.3 Determinação da taxa de débito do pulverizador ............................................................... 8-19

8.11 APLICAÇÃO DO LIGANTE ............................................................................................... 8-22

8.11.1 Verificações ....................................................................................................................... 8-22

8.11.2 Controlo da aplicação através de uma secção de ensaio/controlo ..................................... 8-23

8.12 CONSTRUÇÃO DE UM SELANTE DE AREIA SIMPLES .................................................. 8-25

8.12.1 Especificações .................................................................................................................. 8-25

8.12.2 Materiais ............................................................................................................................ 8-25

8.12.3 Granulometria .................................................................................................................... 8-25

8.12.4 Máquina de estaleiro e equipamento ................................................................................. 8-25

8.12.5 Betume .............................................................................................................................. 8-26

8.12.6 Aplicação do ligante .......................................................................................................... 8-26

8.12.7 Aplicação de areia ............................................................................................................. 8-26

vii


8.12.8 Passagem do cilindro e manutenção ................................................................................. 8-27

8.13 CONSTRUÇÃO DE UM SELANTE DE PENETRAÇÃO .................................................... 8-28

8.13.1 Descrição geral ................................................................................................................. 8-28

8.13.2 Materiais ............................................................................................................................ 8-28

8.13.3 Ferramentas e Equipamento ............................................................................................. 8-28

8.13.4 Construção ........................................................................................................................ 8-29

8.13.5 Aplicação da pulverização de penetração ......................................................................... 8-31

8.13.6 Aplicação do ligante para o revestimento .......................................................................... 8-33

8.13.7 Desafios com selantes betuminosos ................................................................................. 8-35

8.13.8 Revestimento com Mistura Betuminosa a Frio ................................................................... 8-35

8.13.9 Modo de Mistura ................................................................................................................ 8-37

8.14 BLOCOS DE PAVIMENTAÇÃO SEGMENTADOS EM BETÃO ......................................... 8-45

8.14.1 Finalidade .......................................................................................................................... 8-45

8.14.2 Vantagens da pavimentação com blocos segmentados .................................................... 8-45

8.14.3 Desvantagens da pavimentação com blocos segmentados............................................... 8-45

8.14.4 Considerações de conceção ............................................................................................. 8-46

8.14.5 Qualidade de condução ..................................................................................................... 8-46

8.14.6 Construção ........................................................................................................................ 8-46

8.14.7 Construção em encostas íngremes ................................................................................... 8-47

8.14.8 Manutenção/reabilitação ................................................................................................... 8-49

8.15 PAVIMENTO EM PEDRA .................................................................................................. 8-49

8.15.1 Pavimento com seixos ....................................................................................................... 8-50

8.15.2 Pavimento com paralelos .................................................................................................. 8-50

8.15.3 Estabelecimento de pedreiras ........................................................................................... 8-50

8.15.4 Cinzelagem ....................................................................................................................... 8-51

8.15.5 Ferramentas necessárias .................................................................................................. 8-52

8.15.6 Dimensões dos paralelos .................................................................................................. 8-54

8.15.7 Pavimentação.................................................................................................................... 8-54

8.15.8 Normas de produtividade para pavimentação com paralelos ............................................. 8-56

8.16 PAVIMENTOS EM BETÃO ARMADO ULTRAFINO (PBAUF) ........................................... 8-57

REFERÊNCIAS ................................................................................................................................... 9-1

ANEXOS ............................................................................................................................................. 9-3

viii


Lista de Figuras

Figura 3-1: Bandeirolas e pranchas de perfil ....................................................................................... 3-2

Figura 3-2: Cruzetas ............................................................................................................................ 3-2

Figura 3-3: Nível de fio ........................................................................................................................ 3-3

Figura 3-4: Implantar uma linha reta com bandeirolas ......................................................................... 3-3

Figura 3-5: Fixar bandeirolas intermediárias na implantação de linhas retas ....................................... 3-4

Figura 3-6: Transferir níveis ................................................................................................................. 3-4

Figura 3-7: Transferir alturas ............................................................................................................... 3-5

Figura 3-8: Implantação de um ângulo de 90° ..................................................................................... 3-5

Figura 3-9: Implantação de um ângulo de 45° ..................................................................................... 3-6

Figura 3-10: Implantação de ângulos de 30° e 60° .............................................................................. 3-6

Figura 3-11: Implantação de um ângulo reto ao eixo central numa curva ............................................ 3-6

Figura 3-12: Confirmar trainéis ............................................................................................................ 3-7

Figura 3-13: Implantar trainéis ............................................................................................................. 3-8

Figura 3-14: Curvas horizontais a ligar eixos centrais retos ................................................................. 3-9

Figura 3-15: Curva circular .................................................................................................................. 3-9

Figura 3-16: Curva composta .............................................................................................................. 3-9

Figura 3-17: Curva inversa .................................................................................................................. 3-9

Figura 3-18: Curva de concordância .................................................................................................... 3-9

Figura 3-19: Propriedades de uma curva circular horizontal .............................................................. 3-10

Figura 3-20: Implantação utilizando o método de quarto ................................................................... 3-14

Figura 3-21: Implantação utilizando o método de quarto ................................................................... 3-17

Figura 3-22: Método de desvio perpendicular da tangente ................................................................ 3-19

Figura 3-23: Método de Desvio Perpendicular ................................................................................... 3-19

Figura 3-24: Método do fio de alinhamento ....................................................................................... 3-21

Figura 3-25: O método de desvio ...................................................................................................... 3-22

Figura 3-26: Ponto de interseção inacessível .................................................................................... 3-22

Figura 3-27: Ponto da curva (t1) inacessível ...................................................................................... 3-23

Figura 3-28: Ponto da curva (t2) inacessível ...................................................................................... 3-24

Figura 3-29: Três retas a serem unidas por uma curva. .................................................................... 3-24

Figura 3-30: A curva deve passar por um ponto fixo. ......................................................................... 3-25

Figura 3-31: Curvas compostas ......................................................................................................... 3-25

Figura 3-32: Curva inversa com retas não paralelas .......................................................................... 3-26

Figura 3-33: Curva sobrelevada ........................................................................................................ 3-28

Figura 3-34: Desenvolvimento da sobrelevação nas curvas .............................................................. 3-28

Figura 3-35: Curva de concordância .................................................................................................. 3-28

Figura 3-36: Curva de parábola cúbica .............................................................................................. 3-30

Figura 3-37: Curvas convexas ........................................................................................................... 3-32

Figura 3-38: Curvas côncavas ........................................................................................................... 3-32

Figura 3-39: Elementos de curvas verticais ....................................................................................... 3-33

Figura 3-40: Implantação de curvas verticais ..................................................................................... 3-34

Figura 4-1: Utilização de guilhos e palmetas ....................................................................................... 4-1

Figura 4-2: Remoção de pedregulhos com pés-de-cabra .................................................................... 4-1

Figura 4-3: Enterramento de pedregulhos ........................................................................................... 4-1

ix


Figura 4-4: Desenho de traçado de perfil longitudinal .......................................................................... 4-2

Figura 4-5: Passos para a abertura de valas e taludes ........................................................................ 4-3

Figura 4-6: Secções trapezoidais de um aterro e corte ........................................................................ 4-6

Figura 4-7: Método da área de secção intermédia ............................................................................... 4-7

Figura 4-8: Método da área de secção média ...................................................................................... 4-7

Figura 4-9: Método prismoidal ............................................................................................................. 4-8

Figura 4-10: Perfil transversal parcialmente em corte e parcialmente em aterro .................................. 4-9

Figura 4-11: Perfil transversal do corte e aterro ................................................................................. 4-10

Figura 4-12: Área total de aterro ou de corte ..................................................................................... 4-10

Figura 4-13: Perfil longitudinal que ilustra exemplo de trabalho de quantidades de corte e aterro ..... 4-12

Figura 4-14: Área talude transversal não uniforme ............................................................................ 4-12

Figura 4-15: Correção da curvatura ................................................................................................... 4-16

Figura 4-16: Pedreira junto à estrada ................................................................................................ 4-17

Figura 4-17: Pedreira com estrada de acesso ................................................................................... 4-18

Figura 4-18: Drenagem da pedreira ................................................................................................... 4-18

Figura 4-19: Mina de teste apresentando o perfil do solo .................................................................. 4-18

Figura 4-20: Escavação de pedreira em encosta ............................................................................... 4-19

Figura 4-21: Construção de cais de carga ......................................................................................... 4-19

Figura 5-1: Estrutura de um pavimento flexível .................................................................................... 5-1

Figura 5-2: Fundação para o abaulado de uma estrada não pavimentada .......................................... 5-4

Figura 5-3: Preparação do abaulado de uma estrada pavimentada ..................................................... 5-4

Figura 5-4: Passos para a compactação de uma camada de base de 150 mm ................................... 5-7

Figura 5-5: Cofragens de aço ............................................................................................................ 5-16

Figura 5-6 Colocação da unidade de mistura (estaleiro) .................................................................... 5-17

Figura 5-7: Colocação das cargas de BTE transportadas em carrinhos de mão ................................ 5-20

Figura 5-8: Construção contígua a uma camada compactada ........................................................... 5-21

Figura 5-9: Disposição da cofragem para BTE .................................................................................. 5-21

Figura 6-1: Sistema de drenagem de estradas .................................................................................... 6-1

Figura 6-2: Implantação de um dreno secundário ................................................................................ 6-2

Figura 6-3: Verificação do comprimento de um dreno secundário ....................................................... 6-2

Figura 6-4: Dreno de captação de água .............................................................................................. 6-3

Figura 6-5: Perfil longitudinal de estruturas contra a socavação .......................................................... 6-4

Figura 6-6: Dimensões das estruturas contra a socavação para drenos convencionais ...................... 6-4

Figura 6-7: Procedimento de instalação de uma estrutura contra a socavação ................................... 6-5

Figura 6-8: Traçado de passagens hidráulicas de descarga e fluxo .................................................... 6-6

Figura 6-9: Procedimentos para a piquetagem de uma passagem hidráulica de 600 mm ................... 6-6

Figura 6-10: Características da passagem galgável ............................................................................ 6-8

Figura 6-11: Acessos à passagem galgável ........................................................................................ 6-8

Figura 6-12: Localização de passagens galgáveis e outras estruturas ................................................ 6-9

Figura 6-13: Perfil transversal do esquema de um gabião ................................................................... 6-9

Figura 6-14: Passos para a construção de gabiões ........................................................................... 6-10

Figura 6-15: Perfil transversal de drenos subterrâneos típicos .......................................................... 6-11

Figura 6-16: Disposição satisfatória de um dreno subterrâneo .......................................................... 6-11

Figura 7-1: Caixa medidora de betão .................................................................................................. 7-5

Figura 7-2: Mistura manual de betão ................................................................................................... 7-6

Figura 7-3: Vigas em betão armado em tensão e compressão ............................................................ 7-8

x


Figura 8-1: Representação esquemática de um pulverizador manual motorizado ............................. 8-15

Figura 8-2: Suporte para lança de pulverização ................................................................................ 8-16

Figura 8-3: Altura de pulverização e sequência de pulverização ....................................................... 8-18

Figura 8-4: Manter a altura correta para pulverização ....................................................................... 8-18

Figura 8-5: Válvulas posicionadas num ângulo do eixo central da lança ........................................... 8-19

Figura 8-6: Direção do Movimento da Lança ..................................................................................... 8-19

Figura 8-7: Escudos de proteção ....................................................................................................... 8-19

Figura 8-8: Posicionamento de agregados ........................................................................................ 8-27

Figura 8-9: Gamela e cilindro ............................................................................................................ 8-29

Figura 8-10: Figura da gamela de aço ............................................................................................... 8-36

Figura 8-11: Faixa de espalhamento ................................................................................................. 8-38

Figura 8-12: Espalhamento do betume asfáltico ................................................................................ 8-39

Figura 8-13: Detalhes a demonstrar como acomodar as espessuras do betume asfáltico húmido e seco.................... 8-40

Figura 8-14: Camadas dos blocos de pavimentação ......................................................................... 8-42

Figura 8-15: Formatos tradicionais das unidades de pavimentação em betão ................................... 8-42

Figura 8-16: Secção usual da viga de ancoragem indicando dimensões ........................................... 8-45

Figura 8-17: Espaçamento das vigas de ancoragem ......................................................................... 8-45

Figura 8-18: Métodos de drenagem da sub-base .............................................................................. 8-45

Figura 8-19: Colocação de padrões para drenagem da superfície ..................................................... 8-46

Figura A-1: Termos de Perfil transversal ............................................................................................. 9-3

Figura A-2: Elementos de drenagem ................................................................................................... 9-4

Figura A-3: Passagem hidráulica ......................................................................................................... 9-5

Figura A-4: Caixa ................................................................................................................................ 9-5

Figura A-5: Passagem galgável ........................................................................................................... 9-6

Figura A-6: Passagem hidráulica a vau ............................................................................................... 9-7

Figura A-7: Menor Dimensão Média do agregado (MDM) .................................................................... 9-9

Lista de Gráficos

Gráfico 3-1: Ângulo de deflexão em função da distância ................................................................... 3-12

Gráfico 3-2: Comprimento da tangente em função do ângulo de deflexão e do raio da curva ........... 3-13

Gráfico 3-3: Comprimento da Tangente T’ em função do Ângulo de Deflexão e da tangente T ......... 3-15

Gráfico 3-4: Desvio do ponto de interseção em função da tangente .................................................. 3-16

Gráfico 3-5: O método do quarto ....................................................................................................... 3-18

Gráfico 5-1: Fluxograma relativo à seleção de materiais e conceção de pavimentos .......................... 5-2

Gráfico 5-2: Correlação entre o ensaio DCP e o CBR ......................................................................... 5-3

Gráfico 5-3: Teor de humidade - massa volúmica aparente seca ........................................................ 5-7

Gráfico 5-4: Curvas de CBR para bases tratadas com emulsão ........................................................ 5-15

Gráfico 8-1: Fuso granulométrico geral para o Otta Seal ..................................................................... 8-6

Gráfico 8-2: Fuso de limites granulométricos ..................................................................................... 8-31

Gráfico 8-3: Taxa de aplicação do ligante .......................................................................................... 8-34

Gráfico 8-4: Fuso de limites granulométricos ..................................................................................... 8-35

xi


Lista de Tabelas

Tabela 1-1: Utilizadores alvo ............................................................................................................... 1-4

Tabela 1-2: Resumo dos capítulos da Diretriz ..................................................................................... 1-5

Tabela 2-1: Potencial de emprego usual nas estradas de baixo volume de tráfego ............................. 2-5

Tabela 2-2: Comparação da Mão de obra/Emprego gerado com o tipo de revestimento rodoviário .... 2-6

Tabela 3-1: Equipamento de implantação básico ................................................................................ 3-1

Tabela 3-2: Tipos de curvas horizontais .............................................................................................. 3-9

Tabela 3-3: Dados para o método de desvio perpendicular daà tangente ......................................... 3-20

Tabela 3-4: Dados para implantação por método de desvio .............................................................. 3-21

Tabela 3-5: Taxas de aceleração radial ............................................................................................. 3-29

Tabela 3-6: Raio Mínimo Desejável para a Curva de Concordância .................................................. 3-29

Tabela 3-7: Dados para implantação de uma curva de concordância ................................................ 3-32

Tabela 3-8: Parâmetros de Simetria da Curva Vertical ...................................................................... 3-33

Tabela 3-9: Solução de níveis reduzidos para o Exemplo 3-3 ........................................................... 3-36

Tabela 4-1: Produtividade de desmatação, decapagem e desenraizamento ....................................... 4-2

Tabela 4-2: Normas de transporte com carrinho de mão (OIT) ............................................................ 4-3

Tabela 4-3: Classificação de materiais in situ ...................................................................................... 4-4

Tabela 4-4: Taxas por tarefa para terraplenagem ................................................................................ 4-5

Tabela 4-5: Conversão de taxas por tarefa em metros lineares ........................................................... 4-5

Tabela 4-6: Tabela para cálculo de volumes através da área de secção intermédia ........................... 4-7

Tabela 4-7: Tabela para cálculo de volumes pela área de secção média ............................................ 4-8

Tabela 4-8: Cálculo dos trabalhos de terraplenagem parcialmente em corte e parcialmente em aterro ..................... 4-10

Tabela 4-9: Níveis reduzidos do terreno ............................................................................................ 4-11

Tabela 4-10: Tabela para cálculo de quantidades (Exemplo 4-9) ...................................................... 4-11

Tabela 4-11: Ponto de alteração de corte para aterro ........................................................................ 4-11

Tabela 4-12: Secções de corte e de aterro ........................................................................................ 4-13

Tabela 4-13: Cálculo do volume de trabalhos de terraplenagem de corte e aterro ............................ 4-14

Tabela 4-14: Níveis de terreno e plataforma reduzidos ..................................................................... 4-14

Tabela 4-15: Cálculo dos volumes de aterro...................................................................................... 4-15

Tabela 4-16: Fatores de Empolamento e Retração ........................................................................... 4-16

Tabela 4-17: Taxas por Tarefa Propostas para Atividades em Pedreiras .......................................... 4-20

Tabela 5-1: Critérios para determinação do tipo de estabilizador ........................................................ 5-9

Tabela 5-2: Propriedades desejáveis do material antes e após a estabilização ................................. 5-10

Tabela 5-3: Massa equivalente de material de cascalho num recipiente de 20 litros ou num carrinho de mão ....... 5-18

Tabela 5-4: Quantidades de emulsão, cimento e cal ......................................................................... 5-18

Tabela 5-5: Quantidades de água necessárias por dosagem ............................................................ 5-19

Tabela 5-6: Síntese dos tipos de tratamento de solos para pavimentos ............................................ 5-23

Tabela 6-1: Espaçamento entre estruturas contra a socavação .......................................................... 6-4

xii


Tabela 6-2: Produtividade em termos de drenagem (OIT) ................................................................. 6-12

Tabela 7-1: Guia de mistura de betão para diferentes aplicações ....................................................... 7-3

Tabela 7-2: Guia de mistura de betão para diferentes tipos de betão .................................................. 7-5

Tabela 7-3: Betoneira recomendada Saídas diárias mínimas ............................................................ 7-6

Tabela 7-4: Resistência comparativa do betão OPC ........................................................................... 7-7

Tabela 7-5: Tempos de remoção da cofragem .................................................................................... 7-8

Tabela 7-6: Taxas de tarefas/produtividade para obras com betão ..................................................... 7-9

Tabela 8-1: Comparação de Otta Seal com Chip Seal ........................................................................ 8-5

Tabela 8-2: Requisitos de granulometria geral do agregado do Otta Seal ........................................... 8-7

Tabela 8-3: Fusos granulométricos alternativos .................................................................................. 8-8

Tabela 8-4: Requisitos do betume ....................................................................................................... 8-8

Tabela 8-5: Taxas de pulverização de betume .................................................................................... 8-8

Tabela 8-6: Taxa de aplicação do agregado ........................................................................................ 8-9

Tabela 8-7: Caraterísticas de ligantes por emulsão betuminosa aniónica e catiónica ........................ 8-15

Tabela 8-8: Guia de especificação para o pulverizador manual de betume motorizado ..................... 8-17

Tabela 8-9: Tempo calculado para a pulverização da secção de controlo ......................................... 8-23

Tabela 8 -10: Aplicação de amostra de rega de penetração .............................................................. 8-23

Tabela 8-11: Verificar utilizando as leituras da vareta ........................................................................ 8-24

Tabela 8-12: Descrição dos símbolos (Chave) .................................................................................. 8-24

Tabela 8-13: Fusos granulométricos de areia .................................................................................... 8-25

Tabela 8-14: Granulometria ............................................................................................................... 8-31

Tabela 8-15: Ajuste do ligante para a contagem de tráfego ............................................................... 8-34

Tabela 8-16: Tempo de aquecimento de um bidão de 210 litros........................................................ 8-35

Tabela 8-17: Fuso de limites granulométricos ................................................................................... 8-35

Tabela 8-18: Quantidade de emulsão catiónica 65% para várias misturas ........................................ 8-39

Tabela 8-19: Espaçamento recomendado das vigas de ancoragem .................................................. 8-47

Tabela 8-20: Propriedades da pedra para pavimentação de estradas ............................................... 8-51

Tabela 8-21: Ferramentas e equipamento para trabalhos de cinzelagem em pedra .......................... 8-53

Tabela 8-22: Dimensões dos paralelos .............................................................................................. 8-54

Tabela 8-23: Normas de produtividade para pavimentação com paralelos ........................................ 8-56

Tabela 8-24: Comparação do pavimento convencional com o PBAUF .............................................. 8-57

Tabela 8-25: Resumo dos tipos de pavimentação baseados em mão de obra .................................. 8-59

Lista de Abreviaturas e Acrónimos

AASHTO Associação Americana de Autoridades Rodoviárias e de Transporte do Estado

ASIST Apoio de Consultoria, Serviços de Informação e Formação

BC Início da Curva

BSS British Standard System BTE Base tratada com emulsão

BVC Início da Curva Vertical

CBMO Construção Baseada em Mão de Obra

CBR California Bearing Ratio

CIDB Conselho para o Desenvolvimento do Setor da Construção

COLTO Comité de Autoridades Terrestres e de Transporte

CSIR Conselho Sul-Africano para a Investigação Científica e Industrial

DCP Penetrómetro de Cone Dinâmico

DNOP Departamento Nacional de Obras Públicas

DOPL Departamento de Obras Públicas do Limpopo

CMOI Construção de Mão de Obra Intensiva

EIIP Programa(s) de Investimento em Atividades de Emprego Intensivo

PAOP Programa Alargado de Obras Públicas

EPBVT Estradas Pavimentadas de Baixo Volume de Tráfego

EUA Estados Unidos da América

EVC Fim da Curva Vertical FC Fim da Curva

GPS Sistema de posicionamento global

I.P Índice de Plasticidade

MBMO Métodos Baseados em Mão de Obra

MDM Menor Dimensão Média

MdQ Mapa de Quantidades

MF Módulo de Finura

MTP Método de Teste Padrão

OIT Organização Internacional do Trabalho OMC Teor Ótimo de Humidade

ONG Organização Não Governamental

OPC Cimento Portland Normal

PBAUF Pavimentos em Betão Armado Ultrafino

IVA Imposto sobre o Valor Acrescentado

PI Ponto de Interseção

SA África do Sul

SABS South African Bureau of Standards SANS South African National Standards

SBMO Selagem baseada em mão de obra

SC Parábola à Curva

ST Parábola à Tangente

TBMO Tecnologia baseada em mão de obra

TMD Tráfego Médio Diário TMDA Tráfego Médio Diário Anual

TRH Relatório Técnico para Autoestradas

TRL Laboratório de Investigação de Transportes

TS Tangente à Parábola VEA Valor de Esmagamento de Agregados VIP Ponto de Interseção Vertical

vpd Veículos por dia

1-1


SECÇÃO 1: INTRODUÇÃO

1.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

1.1.1 Pobreza e desemprego

O Banco Mundial estima (fevereiro de 2010) que o número de pessoas que vivem em situação de pobreza extrema (menos de 1,25 USD/dia) se situa em 1,4 mil milhões (25%) da população mundial. Tendo por base os recentes desenvolvimentos económicos, a Organização Internacional do Trabalho (OIT) também estima que o desemprego mundial em 2010 se situou em 205 milhões de pessoas, o que representa um aumento de 27,6 milhões antes do surgimento da crise económica mundial em 2007. Adicionalmente, o Relatório sobre as Tendências Mundiais de Emprego indica que serão necessários mais de 400 milhões de novos empregos durante a próxima década para evitar um aumento ainda maior do desemprego. Cerca de 900 milhões de trabalhadores, maioritariamente nas economias em vias de desenvolvimento, podem ser conduzidos para uma situação de pobreza extrema. 74,8 milhões de jovens com idades compreendidas entre os 18 e os 24 anos encontram-se desempregados (2011). A nível mundial, a taxa de desemprego dos jovens é três vezes superior à dos adultos, sendo as mulheres e as crianças as mais vulneráveis. Atualmente trabalham mais mulheres do que nunca. Contudo, as mulheres têm uma maior probabilidade do que os homens de os seus empregos serem mal remunerados, de não terem proteção social ou direitos básicos, nem voz no trabalho.

Estas desigualdades vivenciadas por um grande número de pessoas já conduziram a crises sociais e à violência em alguns países. Atingiu-se agora o ponto em que a falta ação resulta, por vezes, em instabilidade social, sendo esperado que estas situações ocorram cada vez com mais frequência. Para abordar esta situação, os governos e os seus parceiros de desenvolvimento têm de manifestar um compromisso genuíno para com a mudança sustentável, acompanhado por uma forte determinação de intervir para que os milhões de pessoas que vivem hoje na pobreza possam melhorar os seus meios de subsistência.

O principal objetivo da OIT foi sempre promover oportunidades para que as mulheres e os homens alcancem o trabalho digno e produtivo, em condições de liberdade, igualdade, segurança e dignidade humana. A prioridade concedida à criação de emprego não se revela exagerada, uma vez que o acesso ao trabalho é o caminho mais seguro para sair da pobreza. Além disso, colocar as pessoas em atividades produtivas é a forma de criar a riqueza que permite a consecução de objetivos de política social.

O trabalho produtivo e as novas oportunidades de emprego podem ser criados de diferentes formas, sendo os investimentos em infraestruturas uma das opções. Nos países em vias de desenvolvimento, existe uma grande necessidade de melhorar as estradas e as ruas locais, tanto nas comunidades rurais como nas urbanas. O salário médio nos países em vias de desenvolvimento é relativamente baixo quando comparado com outros países industrializados, ao passo que quase todos os equipamentos e maquinaria, e as respetivas peças sobresselentes, são importados recorrendo a divisas escassas. A introdução de métodos de trabalho baseados em mão de obra permite criar mais empregos e oferecer melhores rendimentos pecuniários aos candidatos a emprego nas comunidades às quais a infraestrutura se destina. Simultaneamente, apoiar-se mais em mão de obra local como recurso local reduz a dependência de importações estrangeiras.

1.1.2 Redes rodoviárias degradadas

Em muitos países em vias de desenvolvimento há enormes atrasos na manutenção, reabilitação e aumento da capacidade de infraestruturas rodoviárias. Esta situação é frequentemente mais pronunciada em estradas locais. A degradação das estradas de acesso rurais e urbanas acrescenta dificuldades sociais e económicas às comunidades locais.

As estradas não pavimentadas em terra ou cascalho, que normalmente proporcionam acesso local, têm baixos volumes de tráfego, rondando menos de 200 veículos por dia. Porém, devido a outros fatores não relacionados com o tráfego, tais como o clima, o terreno, as condições do solo e a falta de manutenção, estas estradas degradam-se rapidamente,

1 Perspetivas Económicas Mundiais do Banco Mundial, fevereiro de 2010

2 OIT: Trabalho digno, Relatório do Diretor-geral, Conferência Internacional do Trabalho, 100.ª Sessão, Genebra, 2011.

3 OIT: Tendências Mundiais de Emprego 2012, Bureau Internacional do Trabalho - Genebra 2012.

Redes rodoviárias deterioradas

Pós gerado por estradas não pavimentadas

1-2


o que resulta numa limitação do acesso e em elevados custos operacionais de transporte. Adicionalmente, devido à poluição por poeiras, estas estradas resultam numa degradação ambiental e colocam perigos para a saúde. A rápida diminuição dos materiais de construção não renováveis (cascalho) em alguns países torna a reabilitação e manutenção da rede rodoviária em expansão insustentável.

Os projetos padrão utilizados para as estradas com baixo volume de tráfego ignoram muitas vezes as diferentes condições locais e não aproveitam os recursos locais, o que resulta em trabalhos onerosos e com demasiada ênfase no projeto.

Desde o início da década de 1970, foram construídos centenas de quilómetros de estradas rurais usando os aos métodos baseados em mão de obra em países em vias de desenvolvimento da África, Ásia e América Latina. Estas estradas melhoraram substancialmente o acesso nas áreas rurais e abriram oportunidades significativas de desenvolvimento, particularmente no setor agrícola. Além disso, estes programas geraram um número substancial de empregos remunerados em áreas rurais, onde estas oportunidade eram anteriormente muito escassas e, muitas vezes, inexistentes.

No passado (e hoje, em larga medida) foram quase integralmente utilizados métodos baseados em mão de obra para a construção de estradas em cascalho ou terra, sendo o principal material de superfície o cascalho natural obtido de fontes localizadas nas redondezas das estradas. Este método é com frequência considerado uma forma de construção de baixo custo, que não merece uma análise detalhada do projeto. Uma das principais ênfases ao iniciar muitos destes projetos centrou-se nos potenciais benefícios sociais decorrentes de uma maior geração de emprego, tendo-se concedido uma menor atenção aos custos e benefícios em termos de engenharia ao longo do ciclo de vida. Em alguns casos, isto resultou em custos financeiros e ambientais inaceitáveis.

Há também uma crescente preocupação ambiental entre os utilizadores das estradas e o público em geral relativamente ao pó proveniente das estradas não pavimentadas que constitui um potencial perigo para a saúde, particularmente nas áreas residenciais. As estradas em cascalho ou terra com maiores níveis de tráfego exigem uma manutenção de rotina e periódica mais frequente, incluindo trabalhos de recarga. Ao considerar o custo total do ciclo de vida, isto torna-as mais caras em comparação com as estradas com uma superfície betuminosa mais durável. Adicionalmente, a utilização contínua de cascalho natural está a esgotar rapidamente as fontes existentes, tornando-o um produto de base escasso e mais caro de extrair.

face ao exposto, é necessário analisar soluções alternativas de revestimento de longa duração que dependem de recursos disponíveis localmente e podem ser aplicados utilizando tecnologias intermédias. É também importante rever as normas de engenharia para as estradas construídas usando tecnologias de obras baseadas em mão de obra para assegurar qualidade e uma boa relação custo-benefício, fazendo simultaneamente face ao enorme desafio do desemprego.

1.2 ESTRADAS NÃO PAVIMENTADAS: A GRAVIDADE DA SITUAÇÃO

São agora necessárias abordagens adequadas tendo em vista a construção de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego (EPBVT) se os países em vias de desenvolvimento pretenderem melhorar a eficiência do transporte rodoviário e alcançar objetivos mais amplos de crescimento e desenvolvimento socioeconómico.

As abordagens tradicionais à construção de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego são provenientes de tecnologias e estudos de investigação realizados na Europa e nos EUA em ambientes muito diferentes. As condições prevalecentes nos países em vias de desenvolvimento são geralmente muito diferentes em termos de clima, tráfego, materiais e utilizadores das estradas. Não é, pois, surpreendente que muitas das abordagens, tecnologias e projetos importados sejam inadequados.

Os problemas relativos às estradas não pavimentadas exigem atenção, pois está a tornar-se cada vez mais difícil mantê-las, e estas estradas continuam a:

• Ter um volume de tráfego cada vez maior;

• Impor uma carga crescente em termos logísticos, técnicos e financeiros nas entidades rodoviárias devido às limitações de recursos físicos, humanos, financeiros e naturais; e

• Exigir a utilização contínua de um recurso não renovável (cascalho) que está gravemente esgotado em muitas zonas dos países em vias de desenvolvimento.

Rápido esgotamento das fontes de cascalho

1-3


Os estudos de investigação regionais revelam que a utilização de pavimentos betuminosos em vez de cascalho é justificada em termos económicos para estradas com menos de 100 veículos por dia (vpd).4 Esta conclusão contrasta com os valores-limite previamente recomendados para a África Subsariana e que eram superiores a 200 vpd, um número que ainda persiste na mente de muitos profissionais.

A não observação do momento ideal para pavimentar as estradas em cascalho pode sair muito cara às economias nacionais, não só em termos de custos de transporte excessivos, mas também devido aos efeitos socioambientais adversos decorrentes da necessidade de recarga periódica. Esta questão confere um impulso decisivo no sentido de mudar as políticas e adotar estratégias alternativas de pavimentação eficientes em termos de custos.

Os benefícios do ciclo de vida das estradas pavimentadas incluem:

• custos de transporte inferiores (construção, manutenção e funcionamento dos veículos);

• aumento dos benefícios sociais (acesso mais fiável às escolas, clínicas, etc.); e

• redução dos impactos ambientais adversos e dos problemas de saúde e segurança (poluição por poeiras que afeta a saúde humana e a fitossanidade).

Ao longo das últimas duas décadas, a OIT e outras agências investiram tempo e recursos consideráveis para

demonstrar a eficácia e a aplicabilidade contínuas de «substituir» a mão de obra por máquinas nos trabalhos de infraestrutura em estradas não pavimentadas. Ficou provado que para muitos tipos de trabalhos de

engenharia, uma unidade largamente baseada em mão de obra produz resultados eficientes em termos de custos, tempo e qualidade. Contudo, com algumas notáveis exceções, os métodos ainda não foram

adotados de uma forma generalizada.5

Há uma grande quantidade de literatura sobre os detalhes técnicos relativos às obras baseadas em mão de

obra que não será analisada nesta fase.6 Tudo o que é necessário referir neste momento é que o princípio básico das abordagens baseadas em mão de obra, que combinam trabalhadores bem organizados e

motivados (providos de ferramentas manuais de boa qualidade) com o equipamento ligeiro necessário para construir infraestruturas de qualidade, ainda permanece viável. O rácio entre a mão de obra e o equipamento

varia em função da natureza do trabalho, representando a mão de obra entre 10 a 60 por cento do valor total

da obra.

Nos últimos anos, foram realizadas várias iniciativas de investigação e desenvolvimento por várias

instituições visando melhorar os projetos de engenharia para estradas pavimentadas construídas com recurso aos métodos baseados em mão de obra. Foram desenvolvidos novos métodos de trabalho e projetos

usando diferentes combinações de materiais disponíveis localmente, juntamente com ligantes betuminosos, tendo em vista a criação de soluções de pavimentação alternativas adequadas e amigas do ambiente.

Esta Diretriz desmistifica, por conseguinte, a alegação comum de que a tecnologia baseada em mão de obra é uma forma inferior de construção e não merece uma análise detalhada do projeto. Além disso, documenta

métodos inovadores para a conceção, construção e manutenção de estradas de baixo volume de tráfego,

procedimentos e melhores práticas testados e comprovados através de estudos de investigação e de obras de implementação reais realizadas na África do Sul ao longo dos últimos dez anos e que foram replicados

em diversos países, incluindo a Indonésia, Tanzânia e Quénia.

Os estudos de investigação extensos realizados com recurso aos métodos baseados em mão de obra com

vista a melhorar as qualidades dos materiais locais com emulsão e cimento/cal como camada de base colocada numa superfície de qualidade aceitável e cobrindo o pavimento com a selagem adequada,

provaram que estes são eficientes em termos de custos e que prolongam por mais 10 anos a vida útil das estradas com baixo volume de tráfego, com 300 a 500 veículos por dia, mesmo com uma manutenção

limitada.

Estes métodos de trabalho e soluções de projeto também provaram ser mais compatíveis com o

envolvimento de pequenos e médios empreiteiros uma vez que a necessidade de equipamentos pesados de

construção é reduzida. Em conclusão, os métodos promovidos nesta diretriz não requerem mais equipamentos do que os necessários para aplicar os métodos baseados em mão de obra para a construção

de estradas em cascalho.

4 Guidelines to Low-Volume Sealed Roads, Comunidade de Desenvolvimento da África Austral, julho de 2003

5 África, Lesoto, Botsuana, África do Sul, Zâmbia, Quénia, Gana, Uganda, Etiópia e Moçambique têm programas de construção e manutenção rodoviária baseados em mão de obra bem estabelecidos.

6 A base de dados ASISTDOC da OIT enumera relatórios, manuais, diretrizes e outros documentos relevantes.

1-4


Este documento fornece normas e especificações de projeto essenciais e também proporciona diretrizes e recomendações sobre métodos de trabalho práticos. Em algumas circunstâncias, as condições locais podem

exigir alterações a algumas destas recomendações, ao critério do projetista.

1.3 UTILIZADORES ALVO

A experiência demonstra que a implementação bem-sucedida de programas de investimento em atividades

de emprego-intensivo (EIIP) necessita da cooperação de todas as esferas do governo e das partes

interessadas, incluindo os agentes do setor privado. É essencial que os principais membros do pessoal destas organizações tenham os conhecimentos e capacidade necessários para implementar trabalhos que

utilizam tecnologia baseada em mão de obra. As abordagens baseadas em mão de obra têm de ser bem entendidas e consideradas por toda a equipa envolvida nas diversas fases do ciclo do projeto,

nomeadamente ao nível da formulação de políticas, pré-planeamento, planeamento, projeto, implementação, monitorização e avaliação.

A utilização de tecnologias de obras baseadas em mão de obra permite a participação de uma gama mais

ampla de empreiteiros na implementação dos trabalhos. Os empreiteiros de pequena escala não têm, de

uma forma geral, as competências e os recursos necessários para implementar os trabalhos de construção rodoviária convencionais, embora estas empresas contratadas formadas localmente tenham o potencial de

empregar um grande número de trabalhadores. Esta diretriz é, consequentemente, dirigida principalmente

aos empreiteiros de pequena escala e às organizações responsáveis pela supervisão dos trabalhos. Além disso, este documento contém informações de referência valiosas para os responsáveis pelo planeamento,

gestores do programa, engenheiros consultores e empresas contratantes envolvidas em trabalhos baseados em mão de obra. A Tabela 1-1 a seguir proporciona uma visão geral integral dos potenciais utilizadores desta

diretriz.

Tabela 1-1: Utilizadores alvo

Setor Utilizadores alvo

Governo central Decisores de políticas

Gestores de programas e projetos e responsáveis pelo planeamento

Engenheiros e técnicos

Governo Provincial e Local Decisores políticos

Gestores de programas e projetos e responsáveis pelo planeamento


ONG/OBC Gestores de programas e projetos e responsáveis pelo planeamento


Setor privado Engenheiros consultores

Especialistas e técnicos

Empreiteiros de pequena escala

Principais empreiteiros

Fornecedores de produtos betuminosos

Fornecedores de produtos em betão pré-fabricado

1.4 ÂMBITO DA DIRETRIZ

Esta Diretriz visa apoiar os utilizadores na construção de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego

através da utilização de métodos de trabalho baseados em mão de obra. A mesma escreve os métodos básicos de implantação, taxas de tarefas adequadas, métodos de trabalho eficazes e a organização aplicada

às abordagens baseadas em mão de obra.

1-5


1.5 TERMOS E TERMINOLOGIA

Esta Diretriz adotou a terminologia padrão utilizada no planeamento, projeto, construção e manutenção

rodoviário. Para assegurar que todos os utilizadores alvo podem efetivamente utilizar este documento, os termos mais comuns são analisados no Anexo 1.

1.6 ESTRUTURA DA DIRETRIZ

De um modo geral, os capítulos deste Guia destinam-se a ser abrangentes relativamente a cada um dos temas. Os utilizadores podem, assim, beneficiar do seu tema de interesse em particular sem ter de

necessariamente ler os outros capítulos. Porém, recomenda-se aos utilizadores sem experiência prévia em tecnologias de obras baseadas em mão de obra que prestem igualmente atenção aos capítulos Introdução,

Construção baseada em mão de obra, Limpeza e Terraplenagem. Na Tabela 1-2 é apresentado um resumo dos capítulos individuais da Diretriz:

Tabela 1-2: Resumo dos capítulos da Diretriz

Secção 1: Introdução - Esta secção destaca questões em matéria de pobreza, desemprego e redes rodoviárias degradadas que prevalecem nos países em vias de desenvolvimento e a necessidade de utilizar metodologias adequadas e eficientes em termos de custos para resolver estes problemas. Também especifica os utilizadores alvo da Diretriz, seguindo-se um resumo conciso do documento.

Secção 2: Construção de emprego intensivo

- Apresenta ao utilizador as tecnologias de obras baseadas em mão de obra e os principais pré-requisitos para uma implementação bem-sucedida.

Secção 3: Implantação de obras rodoviárias

- Este capítulo centra-se nas técnicas e nos equipamentos básicos para uma implantação precisa dos traçados rodoviários. Abrange a implantação de alinhamentos retos, trainéis e curvas.

Secção 4: Desmatação e Terraplenagem

- Nesta secção são abordados os aspetos relacionados da desmatação relacionados com os trabalhos. Seguidamente, são apresentados detalhes sobre os métodos baseados em mão de obra para trabalhados gerais de terraplenagem, incluindo os requisitos de escavação, aterro e medição de quantidades de terraplenagem. São também fornecidas as taxas de trabalho por tarefa para diferentes condições do solo e meios de verificação das caraterísticas do solo. Esta secção também aborda a preparação de câmaras de empréstimo de terras e os trabalhos de escavação e carregamento.

Secção 5: Trabalhos de pavimentação

- Esta secção descreve os tipos de pavimento rodoviário, estudos do solo in-situ e métodos de estabilização do solo, incluindo as camadas de base tratadas com emulsão.

Secção 6: Drenagem - Este capítulo abrange todos os trabalhos de drenagem rodoviária, incluindo a drenagem de superfície, as estruturas de cruzamentos de cursos de água, incluindo passagens hidráulicas e passagens galgáveis, drenagem subterrânea e obras de proteção do solo.

Secção 7: Obras com betão - Esta secção inclui uma breve visão geral sobre a tecnologia básica do betão e explica detalhadamente os materiais em betão, a sua composição e tipos de misturas, assim como métodos para a produção manual e mecânica de betão e boas práticas no que concerne ao transporte, colocação, compactação e endurecimento do betão.

Secção 8: Opções de pavimentação com recurso a métodos baseados em mão de obra

- Esta secção trata do assunto fundamental e mais importante desta Diretriz, apresentando diretrizes e procedimentos de boas práticas para uma variedade de opções de pavimentação baseadas em mão de obra com base em estudos de investigação extensos e a sua aplicação durante os últimos dez anos. Nesta secção, descrevem-se a função geral, os fatores que afetam a escolha dos tipos de superfície, as vantagens de desvantagens dos diferentes tipos de pavimento e os métodos de construção. São também recomendadas outras formas de pavimentos rodoviários de baixo volume de tráfego.

Bibliografia Todos os materiais e documentos de referência utilizados são enumerados nesta secção usando o formato da norma de referência Oxford.

Anexo 1: Terminologia relativa a estradas

- Para efeitos de entendimento comum, as definições da terminologia rodoviária utilizadas neste guia são descritas neste Anexo.

1-6


Notas

2-1


SECÇÃO 2: CONSTRUÇÃO BASEADA EM MÃO DE OBRA

2.1 UTILIZAÇÃO DE MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA

Os métodos de trabalho baseados em mão de obra envolvem basicamente a utilização de abordagens inovadoras para executar projetos ou fabricar produtos tendo em vista a maximização do emprego e a transferência de competências para os grupos de trabalhadores alvo sem comprometer a qualidade do bem ou produto final. Nos projetos de infraestruturas, isto é conseguido substituindo as máquinas por trabalho manual ao realizar determinadas atividades de trabalho, mantendo a qualidade das obras e a competitividade ao nível dos custos. Alguma literatura de referência menciona estes métodos como Construção baseada em mão de obra ou Tecnologia baseada em mão de obra, enquanto outra se referem aos mesmos como Construção de mão de obra intensiva7. Neste documento, estes termos são utilizados de forma indistinta.

2.2 DEFINIÇÃO DE MÉTODOS BASEADOS EM MÃO DE OBRA

Os métodos baseados em mão de obra envolvem o uso de uma mistura apropriada de mão de obra e bens de equipamento na construção de infraestruturas, com uma preferência por trabalho técnico e economicamente viável, mantendo os padrões de qualidade estabelecidos. É dada habitualmente preferência à utilização de equipamentos leves de construção para atividades de trabalho que não podem ser substituídas pelo trabalho. A experiência local e internacional demonstra que, com uma equipa de supervisão qualificada do local e um enquadramento laboral apropriado, os métodos baseados em mão de obra podem ser aplicados com sucesso a certos tipos de obras de infraestrutura sem aumentar os custos ou comprometer a qualidade.

A medida em que os métodos de trabalho baseados em mão de obra são aplicados pode ser avaliada na base da proporção das despesas do projeto que resultam em salários para trabalhadores não qualificados e semiqualificados. Os salários podem representar cerca de 20 a 50 por cento da despesa total do projeto quando se aplicam métodos baseados em mão de obra para a construção de estradas de baixo volume de tráfego, resultando numa injeção significativa de dinheiro nas economias locais. A intensidade de mão de obra pode atingir 80 por cento nas manutenções de rotina dessas estradas. Noutras obras de infraestrutura, como sistemas de água e saneamento e obras de construção, o custo de materiais como tubagens, bombas e tijolos, entre outros, podem representar uma maior proporção da despesa do projeto. A utilização ideal dos métodos de trabalho baseados em mão de obra nestes tipos de projetos pode aumentar a massa salarial para 15 a 25 por cento da despesa total em comparação com menos de 10 por cento quando se tem por base os métodos de trabalho baseados em equipamentos convencionais.

2.2.1 Vantagens da construção baseada em mão de obra

Os benefícios que se prendem com a utilização de métodos baseados em mão de obra, quando comparados com os métodos baseados em máquinas convencionais, são inúmeros e incluem, entre outros:

• Criação de emprego para a população das comunidades locais;

• Oportunidades de emprego para mulheres e jovens. Isto representa uma melhoria da proteção da segurança social para os grupos vulneráveis

• O aumento de oportunidades de emprego e do rendimento pecuniário pode reduzir o risco de agitação social

• Criação de empresas e apoio aos empreendedores locais, especialmente pequenas, médias e microempresas

• Promoção do desenvolvimento económico local e do aumento dos meios de subsistência, especialmente nas zonas rurais e nas zonas urbanas de baixo rendimento onde as atividades económicas são reduzidas

• Abrandamento da migração rural-urbana

• Transferência de competências para os trabalhadores (essencial para a manutenção de rotina das estradas mediante mão de obra)

• Acréscimo de um maior sentido de propriedade da infraestrutura nas comunidades locais

• Requer menos operadores qualificados

• Otimiza a utilização de recursos locais

• Ao operar simultaneamente vários locais de trabalho, é possível desfazer o mito de que os métodos de trabalho baseados em mão de obra são lentos

• Os projetos são menos dependentes de divisas • Construção de infraestruturas tecnicamente sólidas e economicamente eficientes

7 Alguma literatura refere-se aos métodos de construção de mão de obra intensiva como processos onde não são utilizados quaisquer equipamentos de construção, baseando-se apenas no trabalho manual. Esta abordagem é aplicada comummente em alguns programas de trabalho contra remuneração pecuniária ou trabalho contra alimentos.

2-2


• Construção de infraestruturas em áreas onde o uso de máquinas convencionais não é viável, tais como áreas montanhosas remotas e inacessíveis, vales profundos e aglomerados populacionais informais

2.3 PRÉ-REQUISITOS PARA UMA IMPLEMENTAÇÃO BASEADA EM MÃO DE

OBRA BEM-SUCEDIDA

Para a implementação bem-sucedida de projetos baseados em mão de obra, devem ser cumpridos os seguintes pré-requisitos, critérios e princípios básicos:

2.3.1 Formação e desenvolvimento das capacidades das partes interessadas

A formação é um pré-requisito para o pessoal ou as partes interessadas que pretendem participar em trabalhos baseados em mão de obra, mas que não possuem os conhecimentos e as competências relevantes para realizar estes trabalhos. A formação destina-se também a ajudar a mudar as mentalidades e as competências das pessoas céticas em relação a esta abordagem. É, assim, importante que todas as diferentes partes interessadas, o que engloba os gestores de projetos, consultores/pessoal técnico do dono da obra para a conceção e supervisão do trabalho, assim como os empreiteiros com o seu pessoal de supervisão do estaleiro e os trabalhadores que executam o trabalho, sejam conhecedores de trabalhos baseados em mão de obra e sejam capazes de desempenhar os diferentes papéis e também de trabalhar em conjunto como

uma equipa.

2.3.2 Identificação das partes interessadas e estratégia de comunicação

É essencial a consulta e a participação de todas as principais partes interessadas para uma implementação bem-sucedida dos projetos baseados em mão de obra, na

sua maioria programas baseados na comunidade.

Antes do início do Projeto, é importante identificar as principais partes interessadas locais que têm de participar da implementação do projeto e com quem o Dono da Obra, os Consultores e os Empreiteiros precisam de interagir. As principais partes interessadas devem incluir, entre outros, as autoridades governamentais locais relevantes, os líderes tradicionais, e as estruturas de desenvolvimento da

comunidade e representantes.

2.3.3 Condições socioeconómicas

Ao implementar projetos de obras baseadas em mão de obra, devem prevalecer determinadas condições para que esses projetos sejam bem-sucedidos. As abordagens baseadas em mão de obra são ideais quando existe uma população densa, desemprego elevado, subemprego, salários baixos e elevados níveis de pobreza. Com níveis salariais diários de até 15 USD, e inclusivamente superiores, é geralmente viável aplicar métodos de trabalho baseados em mão de obra, pois os benefícios sociais acumulados tendem a ultrapassar as outras considerações. Em áreas menos e povoadas ou em áreas onde o desemprego é mais baixo, é necessário avaliar cuidadosamente a disponibilidade de mão de obra. Ainda assim, pode ser um ambiente propício para a utilização de tais abordagens. Todavia, as obras têm de ser cuidadosamente planeadas com base na mão de obra disponível, na procura de emprego e no rendimento pecuniário.

2.3.4 Disponibilidade de mão de obra local

Os locais do projeto devem situar-se preferencialmente nas proximidades imediatas de grandes aglomerados populacionais, onde existe uma oferta abundante de mão de obra (idealmente a uma distância que possa ser percorrida a pé com um raio máximo de 5 km). A ausência de mão de obra nas proximidades do projeto pode resultar num aumento dos custos do projeto (em transporte/alojamento) e de administração (foram

Discussão de grupo durante a sessão de formação

Envolvimento de líderes comunitários no recrutamento de trabalhadores

2-3


implementados alguns projetos bem-sucedidos em áreas escassamente povoadas em países como o Botsuana, a Namíbia e Laos).

2.3.5 Condições do estaleiro e complexidade do projeto

Tendo em vista a utilização de métodos de trabalho baseados em mão de obra, a natureza e o âmbito do projeto não devem ser muito sofisticados e difíceis. No caso de situações em que o solo é muito duro ou rochoso, como nos terrenos íngremes8, assim como no caso de obras de infraestrutura que envolvem grandes trabalhos de terraplenagem, pode ser necessário recorrer a maquinaria e equipamentos adequados para complementar o uso da mão de obra. Deve também prestar-se cuidado à seleção dos materiais de construção para assegurar a qualidade e durabilidade das obras de infraestrutura.

2.3.6 Utilização de recursos disponíveis localmente

Durante a fase do projeto, a seleção dos materiais de construção deve privilegiar mais os materiais que maximizam a criação de emprego durante a construção. Além disso, o projeto deve otimizar o uso de materiais disponíveis localmente, como a alvenaria de pedra, o perrê betumado e as obras de gabiões. Quando estão disponíveis competências locais, como assentadores de tijolos e pedreiros, as estruturas devem ser concebidas para maximizar a utilização destes recursos humanos. Por exemplo, um projeto pode especificar a moldagem dos lancis e da tubagem das passagens hidráulicas no local em vez de recorrer a produtos de betão pré-fabricado, aumentando assim a intensidade da mão de obra, aproveitando as competências disponíveis localmente e reduzindo os custos gerais do projeto e de transporte. Embora as preocupações acima mencionadas sejam comuns a todos os projetistas rodoviários, a utilização de tecnologia de obras baseadas em mão de obra leva a abordagem ainda mais longe na maximização da utilização da mão de obra local.

Dreno com perrê

Durante a construção Depois

Ponte em alvenaria de pedra

Durante a construção Depois

Muro de ala de passagem hidráulica com perrê

8 Com a organização e os recursos adequados, os métodos de trabalho baseados em mão de obra estão a ser utilizados com sucesso em obras rodoviárias em terrenos íngremes e rochosos em países como o Lesoto, a Etiópia, o Paquistão e o Nepal.

2-4


Devem ser consideradas as sugestões que se seguem na conceção de projetos de obras rodoviárias com o objetivo de maximizar a criação de emprego:

2.3.7 Organização do trabalho

A organização e o espaçamento dos trabalhadores são importantes para assegurar bons resultados de produção e garantir a segurança adequada na área de trabalho. As considerações do projeto, como escavação com corte lateral e movimento de terras devem ser aplicadas em situações de escavação do solo que possam constituir um risco para a segurança dos trabalhadores. Se estas medidas não puderem ser tomadas, estas obras deverão ser excluídas das atividades de trabalho baseadas em mão de obra.

2.3.8 Legislação laboral

É necessário observar a legislação laboral adequada que rege as condições de trabalho, assim como o bem-estar dos trabalhadores, devendo a mesma ser incluída nos documentos do contrato ao abrigo das Condições Especiais do Contrato.

2.3.9 Pagamentos atempados

Sem uma estrutura que assegure o pagamento atempado aos empreiteiros pelo Dono da Obra e, consequentemente, o pagamento atempado dos salários dos trabalhadores pelos empreiteiros, qualquer projeto baseado em mão de obra, independentemente de quão bem esteja planeado e implementado, está condenado ao fracasso. Ao contrário dos projetos baseados em máquinas convencionais, as obras baseadas em mão de obra contam com seres humanos como principais unidades de produção, os quais têm de receber a sua remuneração atempadamente para lhes ser possível sustentarem-se a si próprios e às suas famílias, permitindo-lhes, assim, continuar a trabalhar. Os atrasos no pagamento dos salários podem conduzir a greves ou outras ações coletivas, assim como à agitação social. Os atrasos no pagamento aos empreiteiros têm efeitos prejudiciais nos seus fluxos de caixa, forçando-os a reduzir as suas atividades de trabalho. O pagamento atempado é, pois, fundamental para o sucesso dos projetos de obras baseadas em mão de obra. É, por conseguinte, de extrema importância que os órgãos do dono da obra agilizem os seus procedimentos de pagamento para garantir o pagamento atempado dos trabalhos concluídos aos empreiteiros. Recomenda-se vivamente que os empreiteiros sejam pagos no prazo máximo de dez dias úteis (duas semanas) a partir da data em que os trabalhos concluídos são avaliados e aprovados no local.

Existem casos em que os empreiteiros não pagaram atempadamente aos seus trabalhadores e que resultaram em graves agitações sociais, tendo os trabalhadores acabado por exigir o pagamento direto aos órgãos do dono da obra. Nos documentos contratuais padrão, o dono da obra não tem obrigações contratuais relacionadas com os salários dos trabalhadores empregados pelos empreiteiros. Para permitir ao dono da obra solucionar estas situações, é prática comum nos projetos de obras baseadas em mão de obra acrescentar uma cláusula ao abrigo das Condições Especiais do Contrato, conforme apresentado abaixo:

«Incumprimento do pagamento a trabalhadores e empregados pelo Empreiteiro Qualquer litígio entre o Empreiteiro e os trabalhadores em relação ao atraso no pagamento ou incumprimento do pagamento de salários justos, se não for resolvido imediatamente, pode obrigar o Empregador a intervir. O Empregador pode, após o incumprimento do pagamento pelo Empreiteiro, pagar os montantes devidos aos trabalhadores e que não foram honrados atempadamente, retirando-os de quaisquer montantes devidos ou que possam tornar-se devidos ao Empreiteiro nos termos do Contrato».

• Os trabalhos de terraplenagem mais pequenos devem ser projetados utilizando os métodos de trabalho baseados em mão de obra Os materiais escavados dos drenos laterais que estão em conformidade com as especificações de terraplenagem devem ser reutilizados para limitar as distâncias de transporte.

• Os traçados verticais e horizontais da estrada devem ser ajustados para otimizar o corte e o aterro, minimizar as distâncias de transporte longitudinais e as escavações profundas ou difíceis ou as áreas que exigem a intervenção de engenheiros especializados, por exemplo, o rebaixamento do nível freático ou a estabilização do solo especializada.

• Deve especificar-se no projeto a preferência por drenos laterais trapezoidais abertos pois são hidraulicamente mais eficientes e fáceis de escavar manualmente do que os drenos convencionais em forma de V.

• Na medida do possível, o material de construção adequado deve ser fornecido de locais situados nas proximidades dos estaleiros. O solo escavado dos drenos laterais deve ser testado para determinar se é adequado para trabalhos de pavimentação rodoviária. Este material pode reduzir a necessidade de recorrer a material adicional importado.

• A distância entre as pedreiras/empréstimos de terras ou fontes de areia não deve exceder preferencialmente 4 a 5 quilómetros, permitindo assim a utilização eficaz de transporte local de pequeno volume. Devem ser envidados esforços para identificar novas fontes de material, em vez de depender apenas das pedreiras já existentes, tendo a devida consideração pela minimização dos danos ambientais.

2-5


2.3.10 Utilização de ferramentas manuais de boa qualidade

A utilização de ferramentas manuais de boa qualidade é essencial para alcançar bons níveis de produtividade, assim como para evitar que os trabalhadores fiquem excessivamente cansados ao realizar as suas atividades de trabalho. Embora para os trabalhos adjudicados o ónus do fornecimento de ferramentas manuais recaia sobre o empreiteiro, é igualmente responsabilidade do dono da obra garantir que as ferramentas que o empreiteiro fornece aos trabalhadores sejam de qualidade e nas quantidades necessárias, uma vez que os custos com as ferramentas estão incluídos no custo do projeto e são eventualmente pagas pelo dono da obra. Para aplicar esta disposição, a cláusula a seguir é, por conseguinte, normalmente acrescentada às Condições Especiais do Contrato.

«Fornecimento de ferramentas manuais

O Empreiteiro deve, durante todo o período de vigência do projeto, fornecer aos seus trabalhadores ferramentas manuais de qualidade adequada e em número suficiente, bem como criar as condições necessárias para manter as ferramentas em condições de trabalho boas e seguras».

2.3.11 Opções adequadas para o projeto de pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego

Há vários projetos de pavimentação recomendados para estradas de baixo volume de tráfego, construídos através de métodos de trabalho baseados em mão de obra, tais como os Otta seals modificados, soluções betuminosas, asfalto frio pré-misturado e blocos de betão interligados.9 Podem também executar-se pavimentos betuminosos quentes utilizando métodos de trabalho baseados em mão de obra, embora estes não sejam favoráveis à realização do trabalho devido às altas temperaturas dos materiais durante a sua aplicação e também porque exigem longos trechos de formação de base completa (no mínimo 700 m) para que a entrega do camião-cisterna seja rentável.

2.3.12 Potencial de emprego nas estradas de baixo volume de tráfego

Com a seleção, conceção e supervisão adequadas por parte de consultores conhecedores em matéria de Construção de Mão de Obra Intensiva, e construção por empreiteiros devidamente formados e equipados, a construção de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego tem um potencial de emprego muito elevado. Quando todas as atividades estiverem em operação, o emprego gerado pode ser de 150 a 200 trabalhadores, como ilustrado na Tabela 2-1 abaixo:

Tabela 2-1: Potencial de emprego usual nas estradas de baixo volume de tráfego

N.º Item

# Descrição Unidade

Quantidade Média por km

Taxa por Tarefa

Potencial de Emprego

Trabalhadores-dias por km

Número de trabalhadores

1 Implantação de trabalhos incluindo piquetagem

m 1000 10 100 5

2 Preparação de pedreira incluindo cobertura m2 2500 9 278 14

3 Escavação de material de empréstimo m3 822 3,00 274 14

4 Carregamento de material de empréstimo m3 945 5 189 10

5 Desbravamento de mato m2 9000 200 45 3

6 Decapagem e decapagem e desenraizamento

m2 10000 100 100 5

7 Terraplenagem (corte e aterro) m3 3500 3 1167 59

8 Abertura de Valas m3 288 2,5 116 6

9 Taludes de aterro e de corte m3 912 2,5 365 19

10 Formação da camada de base m3 945 7,5 126 7

11 Instalação de passagens hidráulicas N.º 4 72 4

12 Drenos secundários/drenos de captação de água

m3 270 2 135 7

13 Estruturas contra a socavação N.º 100 5 20 1

14 Trabalhos de selagem/pavimentação m2 5500 20 275 14

Média total de emprego por km 3262 168

9 Guidelines for Construction of Bituminous Seals using Labour and Light Plant/Equipment, OIT/CSIR, novembro de 2007

2-6


A Tabela 2-2 também ilustra o impacto da geração de emprego com base na escolha da tecnologia e na seleção do tipo de material de revestimento rodoviário na construção/reabilitação de estradas de baixo volume de tráfego:

Tabela 2-2: Comparação da Mão de obra/Emprego gerado com o tipo de revestimento rodoviário

Tipo de estrada Largura Tecnologia de

construção

Total de mão de obra

a utilizar por km

(trabalhador-dias)

% de aumento no

conteúdo de mão de

obra

Estrada de cascalho de classe D 5 m Baseada em máquinas 309

742% Baseada em mão de obra 2 294

Estrada de Asfalto de classe D

3 m Baseada em máquinas 864


5 m Baseada em máquinas 1 246




Estrada em blocos de betão Classe D

3 m Baseada em máquinas 819






Fonte: Conselho de Desenvolvimento da Indústria de Construção da África do Sul (CIDB) Best Practice Guideline Part 1

3-1


SECÇÃO 3: IMPLANTAÇÃO

A implantação é o processo de determinação do traçado em planta e de perfil longitudinal corretos, bem como o posicionamento da geometria rodoviária no terreno do projeto. A implantação correta é fundamental para o sucesso técnico e económico do projeto rodoviário. As estradas de baixo volume de tráfego são geralmente construídas em áreas muito remotas, afastadas da capital e dos centros regionais. Em muitos países em desenvolvimento, nos quais se regista uma escassez de instrumentos caros e sofisticados de precisão de implantação, tais como teodolitos, GPS e níveis topográficos, as obras baseadas em mão de obra podem ainda ser implantadas com suficiente precisão10 através da utilização correta de equipamentos e ferramentas simples. Mesmo nos casos em que inspetores utilizaram instrumentos de precisão na implantação inicial, o restabelecimento quotidiano de níveis e de outros pontos de implantação intermédios durante a construção pode ser feito ao utilizar este conjunto básico de equipamento, nomeadamente pranchas de perfil, cruzetas, fios de alinhamento e níveis de fio. Uma equipa de 4 a 6 pessoas consegue implantar 40 a 100m de lanço de estrada num dia.

3.1 EQUIPAMENTO DE IMPLANTAÇÃO BÁSICO

Tabela 3-1: Equipamento de implantação básico

O conjunto básico de equipamento normalmente utilizado para implantação consiste em:

• Bandeirolas

• Cruzetas (bandeirolas com perfis ajustáveis)

• Viajantes (perfil fixo de 1m de comprimento numa chapa de assentamento)

• Linha de pesca

• Nível de fio

• Fitas métricas, 5m e 30m

• Martelo deslizante (para pregar as bandeirolas)

• Estacas, em madeira ou aço

• Fio de alinhamento

• Martelo (1kg para pregar estacas)

Os instrumentos acima podem ser utilizados para implantar todas as obras, incluindo eixos centrais, perfis transversais, trainel do terreno, drenagem, traçados em planta e de perfil longitudinal e pequenas quantidades de terraplenagem.

Alguns dos instrumentos acima normalmente utilizados na implantação em obras de CMOI são descritos abaixo:

3.1.1 Estacas de referência

As estacas de referência são utilizadas para marcar os eixos centrais e os níveis de transferência em obras rodoviárias. São geralmente estacas de madeira, apesar de também poderem ser utilizados varões de aço (400mm de comprimento e 12mm de diâmetro) sempre que disponíveis. As estacas devem ser protegidas com pedras e pintadas de modo a serem visíveis. Os detalhes da referência devem ser registados numa chapa de aço afixada às estacas ou ao betão fresco.

Existem, geralmente, dois tipos de estacas de referência, nomeadamente estacas de eixo central e de transferência. As estacas de eixo central são retiradas durante as escavações, enquanto as estacas de transferência estão a uma distância razoável do eixo central, dependendo da largura da estrada. Para evitar perdas ou danos nas estacas de transferência, estas são geralmente embutidas em betão.

10 É frequentemente difícil determinar o trainel natural do terreno em terrenos extremamente planos. Nesses casos, pode ser necessária a utilização de um instrumento de nivelamento.

3-2


3.1.2 Fitas métricas

As fitas métricas são normalmente feitas de aço e PVC. As fitas de 10, 20, 30, 50 ou 100 metros de comprimento podem ser utilizadas eficientemente. As fitas em aço são caras, suscetíveis a danos e ilegibilidade após um longo período de utilização, mas são as mais precisas em comparação com outros materiais mais baratos que tendem a alongar e a perder a sua precisão. As fitas mais pequenas de 2m, 3m ou 5m de comprimento são úteis para elementos de construção pequenos, tais como passagens hidráulicas, etc.

3.1.3 Bandeirolas, pranchas de perfil e cruzetas

3.1.3.1 Bandeirolas

As bandeirolas são feitas de tubos metálicos ocos, geralmente tubos de água galvanizados de 25mm de diâmetro, com uma extremidade pontiaguda em aço de reforço afiado. Têm normalmente 2 metros de comprimento e são pintadas de vermelho e branco para serem fáceis de ver durante a implantação. As bandeirolas também podem ser de madeira ou de postes de plástico duro. Podem ser utilizadas para a implantação de traçados em planta e de perfil longitudinal.

3.1.3.2 Pranchas de perfil

Uma prancha de perfil duradoura é feita de chapa de aço fina soldada a um tubo metálico curto que pode deslizar para cima e para baixo e ser fixada a uma bandeirola metálica. Considera-se que um tamanho útil para as pranchas metálicas de perfil seja 40 cm por 10 cm, devendo as mesmas ser pintadas de vermelho para serem visíveis na maior parte dos ambientes. As pranchas de perfil também podem ser em madeira. As pranchas de perfil são utilizadas para implantar níveis de traçado de perfil longitudinal. Consultar Figura 3-1 abaixo.

3.1.3.3 Cruzetas

Geralmente são fabricadas no local a partir de ripas de madeira para obter um perfil "T" e de altura uniforme. Se desejado, pode ser também fabricado um suporte, conforme apresentado na Figura 3-2.

As cruzetas são utilizadas em conjuntos de 3 e a peça horizontal é geralmente pintada, idealmente cada uma com uma cor diferente. São utilizadas para estabelecer níveis adicionais entre os níveis fixos (interpolação) ou além (extrapolação). São particularmente úteis para verificar o trainel de valetas de passagens hidráulicas e níveis finais acabados (longitudinal e transversal).

As pranchas de perfil, as bandeirolas e as cruzetas (viajantes) são baratas e podem facilmente ser fabricadas por uma serralharia local.

Antes de iniciar as obras de implantação, certifique-se de que existe uma reserva suficiente de bandeirolas e pranchas de perfil.

É útil fazer primeiro um buraco para a bandeirola em terrenos compactos ou rochosos. Isto pode ser feito martelando um espeto metálico em aço de reforço de alta resistência para criar o buraco. Também podem ser utilizados pés de cabra para este efeito.

Outra ferramenta extremamente útil é o martelo deslizante com uma cabeça adequada para a bandeirola,

que pode ser utilizado para pregar a bandeirola ao solo.

Figura 3-2: Cruzetas

Figura 3-1: Bandeirolas e pranchas de perfil


3-3

3.1.4 Nível de fio

O nivelamento de cada prancha de perfil pode ser controlado usando um nível de fio. Cada nível de fio é um nível de bolha curto (cerca de 100mm de comprimento) com um gancho em cada extremidade para o pendurar num fio de nylon (linha de pesca). Deve ser pendurado entre as duas bandeirolas, aproximadamente

a meio.

São necessárias pelo menos duas pessoas para utilizar este instrumento - uma na extremidade da linha e a segunda para verificar o nível de bolha. O operador da linha move o fio para cima ou para baixo até a bolha estar centrada. O fio de alinhamento indicará então a linha horizontal. O nível de fio pode ser utilizado para:

• Transferir o nível exato de uma prancha de perfil para outro perfil, garantindo assim que ambos estão ao mesmo nível;

• Medir acima ou abaixo de um nível horizontal conhecido e definir um novo nível; e

• Determinar o talude entre duas pranchas de perfil fixas.

O nível de fio tem um intervalo de precisão de cerca de 50 metros, a partir do qual a sua precisão poderá ser reduzida. É fácil de transportar e, com cuidado, pode ser utilizado para implantar níveis e taludes com um nível plano não inferior a 1 em 300.

Questões a considerar ao utilizar um nível de fio:

• O fio utilizado deve ser uma linha de pesca de nylon fina, permitindo que o nível de fio deslize ao longo do fio facilmente.

• O nível de fio deve ser colocado a meio das duas bandeirolas. Utilize uma fita métrica para determinar o ponto intermédio exato.

• Mantenha o fio tenso - não o deixe afrouxar.

• O nível de fio é um instrumento delicado, deve ter cuidado - não o atire ou manuseie de forma bruta.

• Verifique a precisão do nível de fio regularmente no campo.

Deve ser aplicado o seguinte procedimento para verificar a precisão do nível de fio:

• Coloque duas bandeirolas com 10 metros entre si.

• Prenda uma linha de pesca na marca de 1 metro numa das bandeirolas e transfira o nível para a outra bandeirola, utilizando o nível de fio, e marque este nível.

• Mantenha a linha de pesca presa, vire o nível de fio e ajuste a linha de pesca novamente até a bolha ficar centrada.

• Marque o novo nível e meça a distância entre os dois níveis.

• Se a diferença for inferior a 10 centímetros, o nível correto será apresentado no meio das duas marcas. Se a diferença for superior a 10 centímetros, então o nível de fio está defeituoso e deverá ser substituído.

3.2 IMPLANTAR UMA LINHA RETA

Para projetos rodoviários, é imperativo que sejam estabelecidas linhas retas, por exemplo, o eixo central, os perfis transversais e as estruturas de drenagem.

Figura 3-3: Nível de fio

Figura 3-4: Implantar uma linha reta com bandeirolas


3-4

3.2.1 Interpolação

As duas extremidades da linha reta a ser estabelecida são marcadas com uma bandeirola. Os pontos intermédios podem ser obtidos olhando de uma bandeirola da extremidade à outra e ao mover uma terceira bandeirola até esta estar alinhada com as duas bandeirolas das extremidades (ver Figura acima).

3.2.2 Extrapolação

Pode ser utilizado o mesmo procedimento para expandir a linha reta. Coloque duas bandeirolas a uma certa distância, por exemplo, 20 metros, ao longo da linha que pretende estabelecer. Desloque-se para o próximo ponto na linha com a terceira bandeirola, por exemplo, 20 metros à frente. Visualize as duas primeiras bandeirolas e desloque a terceira bandeirola até estarem as três em linha reta. Marque este ponto com uma estaca e repita o mesmo procedimento a cada 20 metros até chegar ao fim da sua linha reta. Verifique toda a linha novamente.

Figura 3-5: Fixar bandeirolas intermediárias na implantação de linhas retas

3.2.3 Transferir níveis

Para transferir o nível no ponto A para o ponto B, devem ser aplicados os seguintes passos:

1. Fixar um perfil 1m acima do nível no ponto A e fazer o mesmo no ponto B.

2. Com o nível de fio fixo no fio de alinhamento no ponto intermédio dos

pontos A e B, o fio de alinhamento deve

ser elevado ou descido até a bolha do

nível de fio ficar centrada.

3. Medir a diferença “y” acima ou abaixo na bandeirola B entre o nível antigo e o novo

e colocar uma marca na bandeirola como nível de transferência.

Figura 3-6: Transferir níveis


3-5

Transferir níveis numa secção de trainel uniforme

Os dois processos descritos acima nas secções 3.2.2 e 3.2.3 para implantar uma linha reta e transferir

alturas podem ser combinados respetivamente para transferir níveis numa secção com trainel uniforme e,

assim, determinar as alturas de escavação e aterros, tal como ilustrado a seguir.

Figura 3-7: Transferir alturas Transferir níveis na prática

3.2.4 Implantação de ângulos

Implantação de um ângulo reto (90°)*

O ângulo reto é estabelecido ao medir um triângulo com comprimentos laterais de 3, 4 e 5 metros, tal como

ilustrado na figura11.

Meça o comprimento AB de 4 metros ao longo do eixo

central definido. Coloque estacas exatamente nos pontos A e B. Mantenha o ponto zero da fita métrica na

estaca A.

Uma segunda pessoa segura a marca de 8 metros na

estaca B. Uma terceira pessoa segura a fita métrica na

marca de 5 metros que resultará na fixação do ponto C

quando a fita métrica ficar tensa.

Figura 3-8: Implantação de um ângulo de 90°

11 Sempre que existirem limitações de espaço, pode ser implantado um ângulo reto ao utilizar um triângulo de qualquer dimensão cujos lados tenham um rácio de 3:4:5.

1,25 m 1 m

0,5 m

0,75 m 0,8 m

0,6 m

0,82 m 1 m

0,7 m

Eixo central


3-6

Implantação de um ângulo de 45°

Em primeiro lugar, estabeleça um ângulo reto, conforme

apresentado acima.

Defina a mesma distância para as duas linhas (L) a partir do ponto de interseção B, por exemplo, 3,00

metros, e fixe as estacas A e C.

Estenda um fio de alinhamento entre os pontos A e C e

meça o comprimento da distância de A a C. Divida o comprimento de A a C por dois e coloque a estaca D

exatamente a meio deste comprimento.

Estabeleça a nova linha B a D com um fio de

alinhamento e estenda além da estaca D, se

necessário.

Implantação de ângulos de 30° e 60°

Em primeiro lugar, estabeleça um ângulo reto, conforme apresentado acima.

Defina a mesma distância para as duas linhas (L) a partir do ponto de interseção B, por exemplo, 3,00 metros, e fixe as estacas A e C.

Estenda um fio de alinhamento entre os pontos A e C e meça este comprimento da distância de A a C. Divida o comprimento de A a C por três e coloque a estaca D (para 30°) após um terço do comprimento de A a C, ou E (para 60°) após dois terços do comprimento de A a C.

Estabeleça as novas linhas de B a D ou B a E com fio de alinhamento e estenda além da estaca D ou E, se necessário.

Implantação de um ângulo reto ao Eixo Central numa Curva

Para implantar um ângulo reto ao eixo central numa curva

no ponto B:

1. Fixe os pontos A e C à mesma distância (6m,

consideremos) de B, respetivamente.

2. Prenda estacas em D e E, a 3 m do ponto B ao longo

de A-B e B-C, respetivamente.

3. Utilize um fio de alinhamento de 12m de

comprimento e marque o ponto intermédio.

4. Duas pessoas seguram as pontas do fio em D e E,

enquanto uma terceira pessoa ata o fio de alinhamento com uma estaca na marca central F,

B-F estão agora em ângulo reto à curva (e à sua

tangente) no ponto B.

Visualize estacas e/ou perfis de estaqueamento ao longo do eixo central através dos pontos B e F

Eixo central

Figura 3-9: Implantação de um ângulo de 45°

Figura 3-10: Implantação de ângulos de 30° e 60°

Figura 3-11: Implantação de um ângulo reto ao Eixo Central numa Curva

Eixo central


3-7

3.2.5 Implantar trainéis

3.2.5.1 Verificar ou confirmar um trainel existente

• Fixar nas duas extremidades do talude bandeirolas verticalmente e firmemente no solo.

• Ate o fio de alinhamento na marca de 1 metro12 da bandeirola no ponto mais alto do talude.

• Enquanto segura o fio de alinhamento na bandeirola mais baixa, deixe uma segunda pessoa prender o nível de fio no ponto intermédio entre as duas bandeirolas.

• Mova o fio de alinhamento na bandeirola mais baixa para cima ou para baixo até a segunda pessoa indicar que a bolha do nível está exatamente centrada. Marque este nível na bandeirola mais baixa, vire o nível de fio e marque o nível novamente. Meça o meio da diferença entre as duas marcas – este é o nível horizontal exato transferido da bandeirola mais elevada à mais baixa.

• Meça a diferença entre a sua marca de nível horizontal e a marca de um metro na bandeirola (=D).

• Meça a distância exata (comprimento) entre as duas bandeirolas (= L)13.

• Calcule o trainel (percentagem) do talude. O cálculo é realizado do seguinte modo: D dividido por L multiplicado por 100 = a percentagem do talude. Utilize centímetros em todas as medições.

Figura 3-12: Confirmar trainéis

Geralmente, se a altura a partir do solo da bandeirola mais elevada for "a" e a da bandeirola mais baixa for

"b" após a bolha do nível de fio estar centrada, o trainel (G) é dado por: 𝐷 = 𝐿

100% × 𝐺

3.3 IMPLANTAÇÃO DE UMA INCLINAÇÃO MÁXIMA DO TRAINEL

Para implantar uma inclinação máxima do trainel D no solo, os passos envolvidos são os seguintes:

• Definir a diferença de nível (D): = dividir L por 100% e multiplicar pela % dada (por exemplo, 3%, tal como no exemplo abaixo).

𝐺 = (𝑏−𝑎)

𝐿 × 100%

• Fixe o fio de alinhamento na marca de 1m na bandeirola superior

• Com um nível de fio fixo no meio, mova o fio na bandeirola mais baixa de modo que a linha fique horizontal e marque o ponto na bandeirola mais baixa.

12 Em taludes muito acentuados, esta altura de 1m pode ter de ser ajustada conforme necessário.

13 Sempre que possível, utilize comprimentos (L) em múltiplos de 10 para facilidade de cálculo.


3-8

• Adicione agora D a 1m e meça do nível da marca para baixo. Verificará que se o talude do terreno existente for menos acentuado do que D, então, de modo a conseguir medir esta nova altura, precisará de cavar uma pequena ranhura ao lado da bandeirola. Cave a ranhura aos poucos até que possa medir a altura exata (D+1m). O fundo desta ranhura está agora no nível necessário.

• Para transferir um trainel uniformemente terá de utilizar cruzetas de 1m ou pranchas de perfil. Coloque uma cruzeta em cada extremidade, cave uma pequena ranhura de x em x metros, coloque a terceira cruzeta (viajante) no fundo da ranhura e aprofunde ou eleve a ranhura até as três cruzetas estarem alinhadas entre si.

Figura 3-13: Implantar trainéis

Note que se o solo existente tiver um talude mais acentuado do que D, o novo nível de D +1 estará acima do

solo existente, o que implicará que terá de ter enchimento para obter o talude desejado.

3.4 VERIFICAR A UNIFORMIDADE DE UM TRAINEL

Para obter uma superfície razoavelmente lisa e alinhada (horizontal ou trainel) sem depressões ou lombas desnecessárias, precisa de controlar os níveis. O método mais simples é utilizar um conjunto de cruzetas e

viajantes.

O procedimento é o seguinte:

• Fixe as cruzetas ou bandeirolas com pranchas de perfil nas duas extremidades da linha reta que necessita de ser verificada, garantindo que os dois pontos têm os níveis corretos. Se forem utilizadas

pranchas de perfil, assegure-se de que as pranchas nas extremidades estão fixas na medida idêntica na bandeirola, por exemplo, a 1 metro do solo.


3-9

• Enquanto olhar de uma extremidade à outra, deixe que um assistente coloque uma terceira cruzeta ou prancha de perfil em qualquer ponto que queira verificar entre as duas bandeirolas nas extremidades,

por exemplo, a primeira bandeirola está no fundo a montante de uma passagem hidráulica, a segunda é

colocada no fundo a jusante e a terceira é utilizada para verificar se o trainel entre os dois fundos da passagem hidráulica estão uniformes.

3.5 CURVAS HORIZONTAIS SIMPLES

Figura 3-14: Curvas horizontais a ligar eixos centrais retos

O eixo central da estrada é implantado inicialmente por uma série de linhas retas ligadas (secções tangentes). Onde as retas mudam de direção, estas são unidas por curvas circulares para permitir um

funcionamento suave dos veículos à velocidade de projeto selecionada para a estrada. A conceção e construção de curvas é um aspeto importante do levantamento topográfico de rota das estradas.

É proporcionada uma curva horizontal no ponto de interseção de duas linhas retas no plano horizontal. As curvas horizontais são geralmente circulares. São quatro os tipos de curvas circulares, nomeadamente:

i) Curva circular simples; ii) Curva composta; iii) Curva inversa e iv) Curva de concordância.

A Tabela 3-2 descreve de forma sucinta cada um destes tipos de curva.

Tabela 3-2: Tipos de curvas horizontais

Curva circular

Uma curva circular simples consiste num único arco de um raio

definido do círculo (Figura 3-15). A curva é tangencial a duas linhas

retas na rota do eixo central.

Figura 3-15: Curva

circular

Curva composta

Uma curva composta consiste em dois arcos circulares de raios

diferentes com os seus centros de curvatura no mesmo lado da

tangente comum, tal como ilustrado na Figura 3-16.

Figura 3-16: Curva composta

Curva inversa

A curva inversa consiste em dois arcos circulares com raios iguais

ou diferentes que têm os seus centros de curvatura do lado oposto

da tangente comum (Figura 3-17).

Figura 3-17: Curva

inversa

Curva de concordância

A curva de concordância é uma curva horizontal de raio variante.

Proporciona uma mudança gradual da linha reta à curva circular e,

novamente, da curva circular à linha reta (Figura 3-18). As curvas de

concordância são necessárias nas estradas para diminuir o

desconforto da mudança repentina de curvatura na junção de uma

linha reta e uma curva.

Figura 3-18: Curva de

concordância

PI PI 367 m

PI

PI


3-10

3.5.1 Propriedades de uma curva circular horizontal

A Figura 3-19 apresenta duas linhas retas no ponto PI (Ponto de Interseção) a subtender um ângulo de deflexão φ. A curva circular para ligar os dois eixos centrais retos a começar no ponto tangencial BC (Início da Curva) e a acabar no ponto EC (Fim da Curva) pode ser implantada utilizando as seguintes

propriedades básicas de uma curva circular:

𝑇 = 𝑅 × tan(𝜑

2⁄ )

𝑎 = 𝑅(sec(𝜑

2⁄ ) − 1)

𝑏

= 𝑅(1 − cos(𝜑

2⁄ ))

𝐿 = 2𝜋𝑅𝜑

360

Em que: T = Comprimento da

Tangente R = Raio da curva

dado L = Comprimento da

curva

3.5.2 Técnicas de implantação de curvas horizontais

Ao contrário das estradas de tráfego muito reduzido de cascalho de terra batida nas quais são utilizados métodos aproximados na implantação de curvas, as estradas pavimentadas com tráfego relativamente mais elevado e velocidades de projeto devem ser implantadas com precisão para melhorar a segurança. As seguintes técnicas simples podem ser implementadas na determinação precisa dos parâmetros e implantação de curvas horizontais:

i. O raio da curva R O raio da curva aplicável é uma função da velocidade de projeto e será fornecido pelo Engenheiro com base nas condições prevalecentes do local.

ii. Medição do ângulo de deflexão φ

a) Utilização de um transferidor O ângulo de deflexão pode ser medido por um transferidor circular se as condições do local estiverem niveladas de forma que o ângulo seja facilmente medido. No entanto, na maior parte dos casos, o ponto de interseção está inacessível ou existem obstruções que causam medições imprecisas do ângulo pelo transferidor.

b) Utilização de Gráficos

Sempre que as condições do local forem tais que não seja viável colocar um transferidor no PI e medir o ângulo, pode utilizar-se o seguinte procedimento para medir de forma precisa o ângulo de deflexão:

i. Estabelecer as linhas retas e prender uma bandeirola no PI, conforme apresentado na Figura 3-19

acima.

ii. Implantar X e Y a 10m e 20m do PI e medir a distância X-Y

iii. Utilizando a distância X-Y medida, o ângulo de deflexão φ pode ser obtido através da leitura do valor ao utilizar o Gráfico 3-1.

Por exemplo, se os pontos X e Y foram implantados respetivamente a uma distância de 10m do ponto PI e a distância X-Y medida é, consideremos, de 12m, então mover horizontalmente da marca de 12m no eixo X-Y

do Gráfico 3-1 para cortar a curva de 10m X-Y e mover verticalmente para baixo até ao eixo horizontal, dá a leitura do Ângulo de Deflexão correspondente φ = 74°.

Figura 3-19: Propriedades de uma curva circular horizontal


3-11

Se os pontos X e Y foram implantados a 20m de PI, a distância X-Y medida for de 24m e o gráfico X-Y de 20m tiver sido utilizado, será obtida a mesma resposta de Ângulo de Deflexão φ = 74°.

c) Medição do comprimento da tangente T O Gráfico 3-2 pode ser utilizado para determinar o comprimento da tangente da seguinte forma:

i. Localizar o ângulo de deflexão φ determinado de b) no eixo x do Gráfico 3-2.

ii. Mover verticalmente para cortar a Curva de raio R dada, mover horizontalmente e ler o Comprimento da tangente T no eixo y.

Utilizando o exemplo:

i) Localize o ângulo de deflexão 74° determinado no exemplo 1 no eixo x do Gráfico 3-2.

ii) Mover verticalmente para cortar a Curva de raio R=100m (consideremos), mover horizontalmente e ler o Comprimento da tangente T = 75,5 (consideremos 76m) no eixo y.


3-12

Ângulo de Deflexão em função da Distância X-Y

30

X e Y a 20m de PI

25

20

15

X e Y a 10m de PI

10

5

0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Ângulo de Deflexão (Graus)

Gráfico 3-1: Ângulo de deflexão em função da distância

Dis

tân

cia

X-Y

(m

)


3-13

Comprimento da tangente T em função do Ângulo de Deflexão e do Raio da Curva

150

R = 400 R = 300 R = 200

140

130

120

110

100 R = 100

90

80

70

60

50

40

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90


Gráfico 3-2: Comprimento da tangente em função do ângulo de deflexão e do raio da curva

Co

mp

rim

ento

da

tan

gen

te T

(m

)


3-14

3.5.3 Métodos de implantação de curvas horizontais

As estradas pavimentadas de tráfego reduzido têm tráfego e velocidades base mais elevadas que as estradas rurais não pavimentadas. Por conseguinte, serão aplicados métodos simplificados, mas precisos de

implantação de curvas que não sejam métodos aproximados como o Método do fio de alinhamento, que são normalmente aplicados em estradas não pavimentadas de tráfego reduzido e velocidades de projeto mais

baixas. Alguns dos métodos adequados para implantação são descritos abaixo:

3.5.3.1 O método do ângulo de deflexão

Neste método de implantação, a primeira ação consiste em determinar o ângulo de deflexão φ conforme

descrito anteriormente na Secção 3.5.2., bem como em determinar os outros parâmetros da curva, tais como o comprimento da tangente T, o Raio da curva R, comprimentos de desvio a para os pontos intermédios da

curva.

Procedimento:

1. Uma vez determinado φ no Gráfico 3-1, a relação entre φ, T e R é apresentada no Gráfico 3-2. Utilize o Gráfico 3-2 e encontre a T correspondente ao utilizar o raio R.

2. Meça a distância T de PI nas duas retas e pregue estacas em BC e EC.

3. Do Gráfico 3-3, que fornece a relação entre φ, T e T dada pela fórmula:

𝑇 = 𝑇 (tan 𝜑 4⁄

tan 𝜑 2⁄)

determine T’ e implante os dois PI’ à distância T’ de BC e EC.

Do nosso exemplo, traçar o ângulo φ = 74 ° no Gráfico 3-3 para cortar a linha T=76 e mover horizontalmente resulta em T’ = 34.

4. Visualize uma estaca em MP como ponto intermédio entre os dois PI’

5. Determine o desvio ‘a’ do Gráfico 3-4 e implante QP (quartos de ponto)

a. A relação entre φ, T’ e desvio ‘a’ é apresentada no Gráfico 3-4. Determine φ a partir do gráfico e implante os dois QP à distância a.

b. Pregue as estacas nos dois QP e examine a curva ao puxar o fio de alinhamento através da curva.

Seguindo o exemplo em questão, utilizando o Gráfico de 3-4 para traçar φ = 74° para T’ = 33,7 (consideremos 34) e movendo horizontalmente, o desvio ‘a’ é lido como 5,5m.

Os cinco pontos definidos são adequados para a implantação do eixo central e das estacas de estaqueamento na curva, se a curva for relativamente curta.

Figura 3-20: Implantação utilizando o método de quarto


3-15

Comprimento da tangente T' em função do Ângulo de Deflexão e do Raio da Curva

Gráfico 3-3: Comprimento da Tangente T’ em função do Ângulo de Deflexão e da tangente T

Co

mp

rim

en

to d

a t

an

gen

te T

'(m

)



3-16

Desvio a de PI' a QP em função da tangente T'

Gráfico 3-4: Desvio do ponto de interseção em função da tangente

Desvio

a d

e P

I' a

QP

(m

)



3-17

Para curvas mais longas, poderá ser necessário determinar mais quatro pontos intermédios. Para essa

finalidade, pode ser utilizado outro método conhecido como o método do Quarto descrito abaixo.

3.5.3.2 O método do quarto

Procedimento:

1. Determine o ângulo de deflexão, estabeleça BC

e EC a uma distância T igual do PI e verifique se o raio da curva dado satisfaz os critérios base

como no "Método do ângulo de deflexão".

2. Estabeleça o ponto A a meio de BC e EC.

3. Utilize o Gráfico 3-5 para determinar b e implante MP à distância b do ponto A.

4. Estabeleça X e Y a meio de BC e MP, e EC e MP respetivamente.

5. Implante os dois QP’ à distância a = b/4 de X e

Y respetivamente.

6. Coloque estacas intermediárias, se necessário,

para formar uma curva suave com fio de alinhamento.

Este método de Quarto é apenas adequado para curvas curtas se for utilizado como um método autónomo. Pode, no entanto, ser também utilizado como complemento do método de Ângulo de deflexão para estabelecer mais quatro pontos na curva a meio entre BC/EC e os QP’ e MP. O desvio do ponto intermédio das linhas retas entre estes pontos será b/4.

Figura 3-21: Implantação utilizando o método de quarto


3-18

Método do Quarto: Desvio b do ponto A ao MP

T=60

16

15

T=50

14

13

12

T=40

11

10

9 T=30

8

7

6 T=20

5

4

3 T=10

2

1

0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90


Gráfico 3-5: O método do quarto

Desvio

b (

m)


3-19

3.5.3.3 Método de desvio perpendicular da tangente

Se o ângulo de deflexão for pequeno (<20°), a curva pode ser implantada ao medir desvios perpendiculares das

tangentes.

Se Ox for o desvio perpendicular à tangente em Q, que

está à distância x de T1, desenhar PP1 perpendicular à

linha radial T1O. Do triângulo PP1O,

(𝑃1𝑂)2 = (𝑃𝑂)2 − (𝑃𝑃1)2

ou, (𝑅 − 𝑂𝑥)2 = 𝑅2 − 𝑥2

ou,

𝑂𝑥 = 𝑅 − √𝑅2 − 𝑥2

A relação acima foi utilizada para criar a Tabela 3-3 com

base no raio da curva selecionado, para determinar os

desvios perpendiculares para implantação da curva.

Procedimento de implantação de uma curva:

1. Implante PI e determine o ângulo de

deflexão utilizando o Gráfico 3-1. Se o ângulo de deflexão for inferior a

20°, prossiga para o passo 2, caso contrário utilize outro método.

2. Implante BC e EC a uma distância igual ao comprimento determinado

da tangente de PI.

3. Implante estacas temporárias ao

longo das tangentes a 10m de distância, começando por BC e EC

e quantas couberem no comprimento da tangente.

4. Determine os desvios, na Tabela 3-3 utilizando os raios dados, e insira o máximo de pontos de desvio possível.

Note que este método só deve ser utilizado para curvas ligeiras com um ângulo de deflexão inferior a 20°.

Para curvas com um ângulo de deflexão superior a 20° para tangentes mais longas do que as encontradas

em tabela, deve ser utilizado outro método conforme explicado acima.

Figura 3-22: Método de Desvio Perpendicular à Tangente

Figura 3-23: Método de Desvio Perpendicular


3-20

Desvios perpendiculares da tangente (m) para ângulos de deflexão < 20°

Distância tangencial x (m) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Raio de Curva R (m) Distância de desvio Ox do início e fim da curva (m)

150 0,33 1,34

160 0,31 1,25

170 0,29 1,18

180 0,28 1,11 2,52

190 0,26 1,06 2,38

200 0,25 1,00 2,26

210 0,24 0,95 2,15

220 0,23 0,91 2,06

230 0,22 0,87 1,96 3,50

240 0,21 0,83 1,88 3,36

250 0,20 0,80 1,81 3,22

260 0,19 0,77 1,74 3,10

270 0,19 0,74 1,67 2,98

280 0,18 0,72 1,61 2,87

290 0,17 0,69 1,56 2,77 4,34

300 0,17 0,67 1,50 2,68 4,20

350 0,14 0,57 1,29 2,29 3,59 5,181

400 0,13 0,50 1,13 2,01 3,14 4,526 6,17

450 0,11 0,44 1,00 1,78 2,79 4,018 5,48

500 0,10 0,40 0,90 1,60 2,51 3,613 4,92 6,44

550 0,09 0,36 0,82 1,46 2,28 3,283 4,47 5,85

600 0,08 0,33 0,75 1,33 2,09 3,008 4,10 5,36 6,79 8,39

650 0,08 0,31 0,69 1,23 1,93 2,775 3,78 4,94 6,26 7,74

700 0,07 0,29 0,64 1,14 1,79 2,576 3,51 4,59 5,81 7,18

750 0,07 0,27 0,60 1,07 1,67 2,404 3,27 4,28 5,42 6,70

800 0,06 0,25 0,56 1,00 1,56 2,253 3,07 4,01 5,08 6,27

850 0,06 0,24 0,53 0,94 1,47 2,120 2,89 3,77 4,78 5,90

900 0,06 0,22 0,50 0,89 1,39 2,002 2,73 3,56 4,51 5,57

950 0,05 0,21 0,47 0,84 1,32 1,897 2,58 3,37 4,27 5,28

1000 0,05 0,20 0,45 0,80 1,25 1,802 2,45 3,21 4,06 5,01

Tabela 3-3: Dados para o método de desvio perpendicular à tangente


3-21

Outros métodos aproximados que também podem ser utilizados encontram-se explicados abaixo:

3.5.3.4 Método do fio de alinhamento

Procedimento de implantação de uma curva:

1. Determine o Ângulo de Deflexão utilizando o Gráfico 3-1, estabeleça BC e EC a uma distância

T igual do PI. T deve ser divisível por um número inteiro, isto é, 4, 5, 6, etc.

2. Divida as tangentes num número de partes

igual e numere-as conforme apresentado na

Figura 3-24.

3. Os pontos na curva encontram-se na interseção das linhas 1-1 com 2-2, 2-2 com 3-3, 3-3 com 4-4, etc, estabelecidas com cordel de sisal ou utilizando bandeirolas. Note que o número de pontos na curva será sempre inferior por um ao número de partes nas quais as tangentes estão divididas.

4. Coloque estacas intermediárias, se necessário, para formar uma curva suave com fio de alinhamento.

5. Estabeleça o eixo central - e estacas de estaqueamento.

3.5.3.5 O método de desvio

Esta é uma abordagem por tentativas para restabelecer traçados existentes.

Para qualquer raio dado e suposta distância tangencial x, o desvio y é dado pela fórmula: 𝑦 = 𝑥2

𝑅

Foi gerada a Tabela 3-4 a partir desta fórmula para determinar os desvios para implantação da curva.

Raio

R (m)

Distância

x (m)

Desvio

y

(m)

Distância

x (m)

Desvio

y

(m)

500 10 0,20 20 0,80

450 10 0,22 20 0,89

400 10 0,25 20 1,00

350 10 0,29 20 1,14

300 10 0,33 20 1,33

250 10 0,40 20 1,60

200 10 0,50 20 2,00

150 10 0,67 20 2,67

100 10 1,00 20 4,00

50 5 0,50 10 2,00

Tabela 3-4: Dados para implantação por método de desvio

Figura 3-24: Método do fio de alinhamento


3-22

Procedimento de implantação da curva:

1. Estabelecer PI como interseção dos eixos centrais retos.

2. Escolha o início da curva BC numa tangente.

3. Suponha a distância x (normalmente 10m) e utilize a Tabela 3-4 para determinar o desvio y.

4. Implante o ponto A na tangente à distância x de BC.

5. Implante o ponto B no desvio perpendicular y/2 de A.

6. Implante o ponto C à distância x de B na extensão de BC.

7. Implante o ponto D no desvio perpendicular y de C.

8. Repita até alcançar a outra tangente no ponto H.

9. Implante o ponto I na extensão F-H.

10. Implante o ponto J no desvio perpendicular y/2 de I. Este deve estar no eixo central reto.

Se não for possível alcançar a outra tangente de forma satisfatória, terá de escolher outro ponto de partida BC e repetir a implantação.

3.5.4 Problemas na implantação de curvas

Devido a determinadas circunstâncias de local, podem ocorrer os seguintes casos de limitações durante a implantação de curvas:

• Caso 1. Ponto de interseção (V) inacessível.

• Caso 2. Ponto da curva (T1) inacessível

• Caso 3. Ponto de tangência (T2:) inacessível.

• Caso 4. Três retas a ser unidas por uma Curva.

• Caso 5. A curva deve passar por um Ponto Fixo.

As soluções para os problemas acima são abordadas a seguir.

Por vezes, o ponto de interseção (V) é num lago, rio, charco, floresta densa ou qualquer outro lugar inacessível. Nesse caso, não é possível determinar o ângulo de deflexão (φ) através dos métodos descritos anteriormente. Também não é possível localizar os pontos T1 e T2 medindo a distância da tangente T de V. Por conseguinte, pode ser aplicado o seguinte procedimento para ultrapassar a situação na implantação da curva.

Procedimento:

1. Estabeleça dois pontos M e N nas tangentes que são intervisíveis.

2. Determine os ângulos α e β (utilizando o Gráfico 3-1)

3. Meça o comprimento MN de forma precisa

4. Ângulo de deflexão φ = α + β

5. Calcule os comprimentos de MV e NV ao resolver o triângulo

MNV (utilizando a Lei dos Senos)

Caso 1. Ponto de interseção (V) inacessível.

Figura 3-25: O Método de Desvio

Figura 3-26: Ponto de interseção inacessível


3-23

ex.

𝑀𝑉

sin 𝛽=

𝑀𝑁

sin 𝜑=

𝑁𝑉

sin 𝛼

∴ 𝑀𝑉 = 𝑀𝑁sin 𝛽

sin 𝜑

𝑁𝑉 = 𝑀𝑁sin 𝛼

sin 𝜑

6. Calcule os comprimentos da tangente VT1 e VT2

𝑉𝑇1 = 𝑉𝑇2 = 𝑅 tan(𝜑

2⁄ )

7. Determine os comprimentos MT1 e NT2:

𝑀𝑇1 = 𝑉𝑇1 − 𝑀𝑉

𝑁𝑇2 = 𝑉𝑇2 − 𝑁𝑉

8. Localizar os pontos T1 medindo a distância MT1 a partir de M. De igual modo, localize o ponto T2

9. Utilize o método do Quarto para implantar a curva.

Caso 2. Ponto da curva (T1) inacessível.

Procedimento:

1. Selecione um ponto M na linha VT1 perto do ponto T1, mas remova as obstruções. Meça a distância MV.

2. Determine a distância MT1

𝑀𝑇1 = Comprimento da Tangente (𝑇) − 𝑀𝑉

3. Selecione outro ponto N na linha VT1 produzido no outro lado da obstrução.

4. Determine o estaqueamento de N a partir dos registos de campo.

5. Selecione um outro ponto Q num lado da linha MN, de forma que NQ e MQ fiquem perpendiculares e meça as distâncias MQ e NQ. Determine o comprimento MN utilizando o teorema de Pitágoras:

𝑀𝑁 = √(𝑀𝑄)2 + (𝑁𝑄)2

6. Determine o estaqueamento de T1:

Estaqueamento de 𝑇1 = Estaqueamento de 𝑁 + 𝑀𝑁 − 𝑀𝑇1

7. Determine o estaqueamento de T2:

Estaqueamento de 𝑇2 = Estaqueamento de 𝑇1 + Comprimento da Curva

8. Implante a curva no sentido inverso do ponto de T2 como uma curva à esquerda.

Figura 3-27: Ponto da curva (T1) inacessível


3-24

Caso 3. Ponto da curva (T2) inacessível.

Procedimento: 1. Selecione um ponto M na linha VT2 perto do ponto T2, mas

remova as obstruções. Meça a distância MV.

2. calcule a distância MT2

𝑀𝑇2 = Comprimento da Tangente (𝑇) − 𝑀𝑉

3. Selecione outro ponto N na linha VT2 feita além da

obstrução T2.

4. Selecione um outro ponto Q num lado da linha MN, de forma que NQ e MQ fiquem perpendiculares e meça as

distâncias MQ e NQ. Determine o comprimento MN utilizando o teorema de Pitágoras:

𝑀𝑁 = √(𝑀𝑄)2 + (𝑁𝑄)2

5. Determine o estaqueamento de N:

Estaqueamento de 𝑇2 = Estaqueamento de 𝑇1 + Comprimento da Curva

Estaqueamento de 𝑁 = Estaqueamento de 𝑇2 + 𝑀𝑁 − 𝑀𝑇2

Caso 4. Unir três Retas por uma curva de raio desconhecido.

A condição a ser cumprida é a de que cada reta deve ser

tangente à curva de raio desconhecido R, que deve ser

determinado.

Da Figura 3-29, podem ser determinados os ângulos u e a

utilizando o Gráfico 3-1.

𝐵𝑇1 = 𝐵𝑇2 = 𝑅 tan𝜃

2

Além disso 𝐶𝑇2 = 𝐶𝑇3 = 𝑅 tan𝛼

2

𝐵𝐶 = (𝐵𝑇2 + 𝐶𝑇2) = 𝑅 tan𝜃

2+ 𝑅 tan

𝛼

2

Assim sendo 𝑅 = 𝐵𝐶

(tan𝜃

2+ tan

𝛼

2)

Assim que R tenha sido determinado, a curva pode ser implantada utilizando qualquer um dos métodos descritos previamente.

Figura 3-28: Ponto da curva (T1) inacessível

Figura 3-29: Três retas a serem unidas por uma Curva


3-25

Caso 5. A curva deve passar por um ponto fixo.

Por vezes, as condições do local podem limitar a passagem da curva por um certo ponto, consideremos D, conforme apresentado na Figura 3-30. Se x, y, e z forem distâncias medidas de V, respetivamente, e se φ for determinado através do Gráfico 3-1, α pode ser calculado como:

Tan 𝛼 = 𝑦

𝑥 Também pode ser provado que:

cos(𝛼 + 𝜃) = cos(𝛼 + 𝜑 2⁄ )

cos 𝜑 2⁄

Se x, y, α, e φ forem conhecidos, pode-se calcular θ utilizando a equação acima.

O raio R da curva pode ser determinado da seguinte forma:

Distância 𝑇1𝑂 = 𝑅 = 𝑇1𝑀 + 𝑀𝑂 = 𝑦 + 𝑅 cos 𝜃

𝑛𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜, 𝑦 = 𝑧 𝑠𝑖𝑛 𝛼 , 𝑎𝑠𝑠𝑖𝑚 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑅 = 𝑧 𝑠𝑖𝑛 𝛼 + 𝑅 𝑐𝑜𝑠 𝜃. Reorganizado obtemos:

𝑅(1 − cos 𝜃) = 𝑧 sin 𝛼

Assim sendo, 𝑅 = 𝑧 sin 𝛼

1− cos 𝜃

Determine o comprimento da tangente 𝑇 = 𝑅 tan 𝜑 2⁄

A curva de raio R e a distância tangencial T passarão pelo ponto D.

Curvas compostas

Uma curva circular composta é constituída por dois (ou mais) arcos

circulares de raios diferentes no mesmo lado da tangente comum. A

curva com dois arcos circulares é designada por curva composta de dois centros, enquanto as de três são conhecidas como curvas

compostas de três centros. A Figura 3-31 apresenta uma curva composta com dois arcos circulares T1T3 e T3T2 a encontrarem-se no

ponto comum T3. O ponto T3 é conhecido como o ponto de curvatura

composta (P.C.C.). A curva tem dois centros O1 e O2 para os arcos

T1T3 e T3T2, respetivamente. Os pontos T1 e T2 são conhecidos como

pontos de curvatura e de tangente, respetivamente. Considere o raio

do arco mais pequeno (Rs (= R1) e o do arco maior RL (R2). Podem

obtidas as seguintes fórmulas da geometria:

i. Comprimento da tangente menor

𝑇1𝑀 = 𝑀𝑇3 = 𝑡𝑆 = 𝑅𝑆 tan(𝜑1 2⁄ )

ii. Comprimento da tangente maior

𝑇2𝑁 = 𝑁𝑇3 = 𝑡𝐿 = 𝑅𝐿 tan(𝜑2 2⁄ )

iii. 𝑀𝑁 = 𝑀𝑇3 + 𝑇3𝑁 = 𝑅𝑆 tan(𝜑1 2⁄ ) + 𝑅𝐿 tan(𝜑2 2⁄ )

Do triângulo BMN utilizando a lei dos senos,

iv. Comprimento total da tangente menor: 𝑇1𝑀 + 𝑀𝐵 = 𝑇𝑆 = 𝑡𝑆 + (𝑡𝑠 + 𝑡𝐿)sin(𝜑2)

sin(𝜑)

v. Comprimento total da tangente maior: 𝑇2𝑁 + 𝐵𝑁 = 𝑇𝐿 = 𝑡𝐿 + (𝑡𝑠 + 𝑡𝐿)sin(𝜑1)

sin(𝜑)

Figura 3-30: A curva deve passar por um ponto fixo

Figura 3-31: Curva composta


3-26

vi. Comprimento total da curva composta: 𝑙 = 𝑙𝑆 = 𝑙𝐿 = 𝜋𝑅1𝜑1

180 +

𝜋𝑅2𝜑2

180

vii. Estaqueamento de 𝑇1 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐵 – 𝑇𝑆

viii. Estaqueamento de 𝑇3 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑇1 + 𝜋𝑅1𝜑1

180

ix. Estaqueamento de 𝑇2 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑇1 + 𝜋𝑅1𝜑1

180 +

𝜋𝑅2𝜑2

180

Implantação de curvas composta

Uma vez que uma curva composta não passa de uma combinação de duas (ou mais) curvas simples,

qualquer um dos métodos abordados para a implantação de curvas simples pode ser aplicado na implantação de uma curva composta assim que os parâmetros acima sejam conhecidos.

A utilização de curvas compostas proporciona flexibilidade na adaptação da estrada ao terreno e outros comandos e a simplicidade com que tais curvas podem ser utilizadas podem tentar o técnico de conceção a

utilizá-las sem restrições. É necessário, no entanto, proceder com cautela, pois o condutor não espera ser

confrontado com uma mudança no raio assim que tenha entrado numa curva. A sua utilização deve também ser evitada quando as curvas são fechadas.

Curvas inversas

Uma curva inversa é composta por duas curvas circulares a virar em direções opostas com os seus centros

no lado oposto da tangente comum no ponto da curvatura inversa. O raio das curvas pode ser o mesmo ou diferente. Em rotas nas quais dois eixos centrais retos são paralelos, ou quando o ângulo entre os mesmos é

muito pequeno, são necessárias curvas inversas. Estas são também inevitáveis em estradas sinuosas/em serpentina em regiões acidentadas. No entanto, deve ser evitada uma inversão brusca no traçado. Tal

mudança faz com que seja mais difícil para o condutor manter-se na sua via. Existem vários cenários que podem ser encontrados no campo ao implantar curvas inversas, conforme descrição abaixo:

Caso 1. Retas não paralelas.

Pressuposto: R1 = R2 = R

Dado φ1 e φ2 (φ2> φ1); Comprimento da tangente comum BE; Estaqueamento de V.

Necessário: R; e estaqueamentos de T1, D, e T2.

Se d for o comprimento da tangente comum BE. Então

𝐵𝐸 = 𝐵𝐷 + 𝐸𝐷 = 𝑑 = 𝑅 tan 𝜑1 2⁄ + 𝑅 tan 𝜑2 2⁄

Assim sendo, 𝑅 = 𝑑

tan 𝜑1 2⁄ +tan 𝜑2 2⁄

Do triângulo BEV, 𝜑2 = 𝜑 + 𝜑1; ou 𝜑 = 𝜑2 − 𝜑1

Pela Lei dos Sinos𝐵𝑉 = 𝑑sin 𝜑2

sin 𝜑; logo 𝑇1𝑉 = 𝐵𝑇1 + 𝐵𝑉 = 𝑅 tan

𝜑1

2+ 𝑑

sin 𝜑2

sin 𝜑

Estaqueamento de 𝑇1 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑉 – 𝑇1𝑉 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑉 − (𝑅 tan𝜑1

2+ 𝑑

sin 𝜑2

sin 𝜑)

Estaqueamento de 𝐷 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑇1 + 𝜋𝑅𝜑1

180

Estaqueamento de 𝑇2 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷 + 𝜋𝑅𝜑2

180

Note que a primeira secção da curva T1D é implantada de T1, enquanto a segunda secção DT2 é implantada de D.

E

Figura 3-32: Curva inversa com retas não paralelas


3-27

Caso 2. Retas não paralelas

Pressuposto: R1 = R2 = R

Dado os ângulos δ1, δ2 e comprimento L da linha T1T2.

Necessário: Raio R.

Pode ser provado que o ângulo 𝜃 = sin−1 (cos 𝛿2+ cos 𝛿1

2) ; e raio R é 𝑅 =

𝐿

cos 𝛿1+2 cos 𝜃− sin 𝛿2

O ângulo central 𝜑1 = 𝛿1 + (90° − 𝜃); e 𝜑2 = 𝛿2 + (90° − 𝜃)

Os comprimentos dos arcos podem ser calculados a partir dos valores φ1, φ 2, e R.

Caso 3. Retas não paralelas

Dados os ângulos δ1, δ2 e o comprimento L da linha T1T2; e um raio consideremos R1

Necessário: Raio R2

A seguinte fórmula pode ser deduzida da geometria do diagrama acima:

𝐿2 = 2𝐿(𝑅1 sin 𝛿1 + 𝑅2 sin 𝛿2) = 4𝑅1𝑅2 sin2 (𝛿1 − 𝛿2

2)

Ao substituir os valores de L, δ1, δ2, e R1, a equação acima pode ser utilizada para determinar o valor de R2. A mesma equação pode ser utilizada para determinar o valor de R1 se os valores de L, δ1, δ2, e R2 forem dados.

Caso 4. Retas paralelas.

Pressuposto: φ1 = φ2,

Dados R1, R2 e os ângulos φ1 (= φ2)

Necessário: Calcular outros elementos.

Atribua V à distância entre as duas retas; e H à distância horizontal entre os dois centros.

Atribua L à distância T1T2 entre o início e o fim das curvas.

Pode ser deduzida da geometria do diagrama acima que:

I. 𝑉 = 2(𝑅1 + 𝑅2) sin2(𝜑1 2⁄ )

II. 𝐿 = 2(𝑅1 + 𝑅2) sin 𝜑1 2⁄ ; ou 𝐿 = √2𝑉(𝑅1 + 𝑅2)

III. 𝐻 = 2(𝑅1 + 𝑅2) sin 𝜑1

Para o caso específico em que 𝑅1 = 𝑅2 = 𝑅, então 𝑉 = 2𝑅(1 − cos 𝜑1); 𝐿 = 2√𝑉𝑅; 𝐻 = 2𝑅 sin 𝜑1 =

𝑉 cot(𝜑1 2⁄ )


3-28

Sobrelevação de curvas

A sobrelevação é aplicada a curvas circulares para neutralizar a força centrífuga exercida sobre veículos que se deslocam na curva. A sobrelevação é criada ao inclinar (Figura 3-33) o declive do abaulado na metade exterior da estrada impedindo assim os veículos de escorregar para fora da estrada enquanto fazem a curva. Por razões de segurança, deve ser criada sobrelevação em todas as estradas independentemente do volume de tráfego. A mudança de perfil transversal normal em retas para um perfil sobrelevado deve ser feita gradualmente. O comprimento sobre o qual a sobrelevação é desenvolvida é conhecido como comprimento de desenvolvimento da sobrelevação Ld, conforme ilustrado na Figura 3-34. O comprimento de desenvolvimento da sobrelevação mínimo pode ser calculado utilizando as seguintes fórmulas:

𝐿𝑑 = 𝑣𝐷(𝑛2− 𝑛1)

0.126 para (𝑣𝐷 <80 km/h); ou 𝐿𝑑 =

𝑣𝐷(𝑛2− 𝑛1)

0.09 para (𝑣𝐷 > 80 km/h);

Em que:

Ld = Comprimento de desenvolvimento da sobrelevação (m) n2 – n1 = declive transversal ou sobrelevação nas extremidades do

comprimento de desenvolvimento (m/m)

vD = Velocidade de projeto (km/h)

Figura 3-33: Curva sobrelevada

A sobrelevação máxima admissível é de 7%, que se aplica ao raio de curvatura horizontal mínimo, Rmin. O valor máximo de 5% deve aplicar-se a áreas urbanas onde existem mais controlos de nível.

Para curvas com raio de curvatura superior ao Rmin, a sobrelevação máxima necessária é determinada diretamente com base na expressão:

𝑒 = 𝐵𝑣𝐷

2

282.8𝑅 em metros; ou como um declive: 𝑠 =

𝑣𝐷2

282.8𝑅

Em que e = sobrelevação (m) s = sobrelevação (%)


R = raio (m)

B = largura de faixa de rodagem

Curvas de concordância

Como mencionado acima, as curvas de concordância proporcionam uma mudança suave da secção da tangente (reta) para a curva circular e vice-versa. Permitem também a introdução de sobrelevação para neutralizar a força centrífuga radial exercida sobre veículos que se deslocam na curva, assegurando assim segurança e conforto aos ocupantes dos veículos.

Quando uma curva de concordância é utilizada em combinação com um perfil sobrelevado, a sobrelevação deve ser obtida dentro dos limites da transição do traçado, conforme apresentado na Figura

As definições utilizadas na descrição da curva são: TS - Tangente à Parábola; SC - Parábola à Curva; CS - Curva à Parábola; ST - Parábola à Tangente

Figura 3-34: Desenvolvimento da sobrelevação nas curvas

Figura 3-35: Curva de concordância


3-29

Para incluir a curva de concordância, a curva circular é normalmente deslocada para dentro no centro da

curva, conforme ilustrado na Figura 3-35. A translação pode ser calculada pela fórmula: 𝑆 = 𝐿𝑇

2

24𝑅 em que LT é

o comprimento da curva de concordância

Nota: Se S < 0,25m, a transição será geralmente ignorada ou não será necessária.

Existem dois tipos de curvas de concordância, nomeadamente a clotóide e a parábola cúbica.

Curva clotóide

A curva de concordância Clotóide tem a equação: K = R.LT = rl, em que K = Parâmetro Clotóide, expresso como a taxa de varação de curvatura ao longo da Clotóide; R = Raio de um arco circular (m); r = raio da clotóide; LT = Comprimento da Clotóide de concordância (m); e l = qualquer comprimento ao longo da Clotóide

Comprimento da curva de concordância LT

O comprimento da concordância do plano (LT) é determinado pela taxa de variação da aceleração radial q.

A equação de LT é dada por 𝐿𝑇 = 𝑉𝐷

3

46,7 𝑞𝑅 ,

em que LT = comprimento da curva de concordância (m)


q = taxa de aumento da aceleração radial (m / sec3)

R = raio da curva circular (m)

Nota: Valores típicos para q situam-se entre 0,6 - 0,3 m/sec3 para vD de 40-140km/h, respetivamente. Os valores abaixo são recomendados:

VD (km/h) 40 - 70 80 - 120 >120

q (m/s3) 0,6 0,45 0,3

Tabela 3-5: Taxas de aceleração radial

O comprimento máximo da curva de concordância é𝐿𝑇 (max) = √24𝑅

É uma prática geralmente aceite aplicar valores mais elevados do raio da curva do que o mínimo, segundo o qual o requisito da sobrelevação e/ou atrito lateral é diminuído. Os raios mínimos desejáveis para determinadas velocidades de projeto são apresentados abaixo:

Tabela 3-6: Raio Mínimo Desejável para a Curva de Concordância

VD km/h 50 60 70 85 100 120

Rmin (s = 5%) m 180 255 360 510 720 1020

Rmin (s = 7%) m 127 180 255 360 510 720

Curva de parábola cúbica

A parábola cúbica é outra curva comum resultante da Clotóide. Na ausência de teodolito no local, a curva de

concordância pode ser implantada com uma fita métrica ao utilizar a equação da Parábola cúbica: 𝑥 = 𝑦3

6𝑅𝐿𝑇.

3-30


Os passos são os seguintes:

• Escolha valores convenientes de distâncias y medidas ao longo da tangente inicial e calcule os

desvios x da equação da Parábola Cúbica acima.

• Meça as distâncias y1, y2, y3, etc ao longo da

linha da tangente e localize as estacas ao implantar os respetivos desvios perpendiculares x1,

x2, x3, etc.

Implantação de uma curva de concordância

Uma curva de concordância é implantada seguindo qualquer um dos mesmos métodos de curvas simples descritos anteriormente. As seguintes fórmulas podem ser utilizadas para a implantação da curva de concordância:

Comprimento total da tangente 𝐿 = (𝑅 + 𝑆) tan(𝜑

2⁄ )

= Distância de PI a TS (início da concordância) = (𝑅 + 𝑆) tan(𝜑

2⁄ ) + 𝐿𝑇

2⁄

O comprimento da curva circular (arco) = 𝑅 × 𝜑(𝑒𝑚 𝑟𝑎𝑖𝑜) − 𝐿𝑇

O estaqueamento de TS = estaqueamento IP = (IP a TS)

O estaqueamento de SC = TS + LT

O estaqueamento de CS = SC + Comprimento do Arco

O estaqueamento de ST = CS +LT

Exemplo 3-1

Foi-lhe solicitado que implantasse uma curva circular ligada por duas parábolas com um raio de curva

mínimo de 200m numa estrada rural que tem um ângulo de interseção de 25°, sendo o estaqueamento no PI de 1208,70. O declive transversal máximo para a curva deve ser de 5% e a velocidade de projeto deve ser

60 km/h. Calcule os estaqueamentos para TS, SC, CS e ST para a implantação da curva.

Solução:

(i) Calcule o comprimento da curva de concordância LT

𝐿𝑇 = 𝑉𝐷

3

46,7𝑞𝑅=

603

46,7 ×0,60 ×200= 38,54𝑚 ;

(ii) Calcule a Variação para ver se é necessário aplicar Transição, se necessário

A translação pode ser calculada por: 𝑆 = 𝐿𝑇

2

24𝑅=

38,542

24 ×200= 0,31𝑚

Uma vez que S = 0,31 > 0,250, a transição é, por conseguinte, necessária.

(iii) Calcule o Comprimento da Tangente e o Arco

Comprimento da tangente 𝐿 = (𝑅 + 𝑆) tan(𝜑

2⁄ ) = (200 + 0,31) × tan(252⁄ ) = 39,84𝑚

Distância de PI a TS (início da transição):(𝑅 + 𝑆) tan(𝜑

2⁄ ) + 𝐿𝑇

2⁄ = 39,84 + 38,542⁄ = 59,11𝑚

Figura 3-36: Curva de parábola cúbica


3-31

Comprimento da curva circular = arco 𝑅 × 𝜑(𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑛𝑠) − 𝐿𝑇 = (200 × 25 × 𝜋180⁄ ) − 38,54 = 48,73𝑚=

(iv) Calcule os Estaqueamentos

Estaqueamento de TS = estaqueamento PI - (PI para TS) = 1208,70 - 59,11 = 1149,59

Estaqueamento de SC = TS + LT = 1149,59 + 38,54 = 1188,13

Estaqueamento de CS = SC + Arc = 1188,13 + 48,73 = 1206,86

Estaqueamento de ST = CS + LT = 1206,86 + 38,54 = 1245,40

Exemplo 3-2

Uma curva composta que consiste num arco circular central e duas curvas de concordância deve ser implantada num traçado de estrada de tráfego reduzido para unir duas retas com ângulo de deflexão de 12°. A largura de faixa de rodagem é de 6,3m; a velocidade de projeto é de 60 km/h e o raio é de 300m. A taxa de variação da aceleração radial é 0,6m/s3. A sobrelevação deve ser introduzida a uma taxa não superior a 1,5%.

- Calcule a quantidade de sobrelevação que deve ser integrada ao longo da transição de entrada

- Calcule o comprimento da curva de concordância e verifique se as curvas de concordância são longas o suficiente para a introdução de sobrelevação.

- Calcule os dados necessários para a implantação da curva de concordância através do desvio tirado em intervalos de 10m ao longo do comprimento da tangente.

Solução:

Dados fornecidos: q =0,6m/s3 b=6,3m, v = 60km/h , R = 300m

(i) A quantidade de sobrelevação que deve ser integrada no arco circular central

𝑒 = 𝐵𝑣𝐷

2

282,8𝑅=

6,30 × 602

282,8 × 300= 0,267 𝑚

Expresso em % do declive de sobrelevação 𝑆 = 𝑉𝐷

2

282,8𝑅 × 100% =

602

282,8 ×300 × 100% = 4,24%

O raio de 300m é maior do que o valor mínimo desejável de 255m (Tabela 3-11) para uma velocidade de 60 km/h.

O talude de sobrelevação de 4,24% é inferior ao valor máximo desejado de 5%. Por conseguinte, a altura de sobrelevação de 0,267m que deve ser integrada no arco circular central.

(ii) Calcular o comprimento da concordância e verificar se as curvas de concordância são longas o suficiente:

O comprimento de cada curva de concordância necessária para o conforto e segurança é obtido a partir da

equação:

𝐿𝑇 = 𝑉𝐷

3

46,7𝑞𝑅 =

603

46,7 × 0,6 × 300 = 25,7 𝑚

O valor de sobrelevação de 0,267 m deve ser introduzido e removido ao longo de uma distância de 25,7m,

que representa um trainel de:0,267

25,7 × 100% = 1%

Uma vez que este valor é menor do a taxa máxima admissível de 1,5%, as transições são longas o suficiente.


3-32

(iii) Os dados necessários para a implantação da curva de concordância através do desvio tirado em intervalos de 10m ao longo do comprimento da tangente

Utilizando a fórmula da Parábola Cúbica: 𝑥 = 𝑦3

6𝑅𝐿𝑇 ;

y 𝑥 = 𝑦3

6𝑅𝐿𝑝

0 𝑥0 = 03

6 × 300 × 25,7= 0

10 𝑥10 = 103

6 × 300 × 25,7= 0,022

20 𝑥20 = 203

6 × 300 × 25,7= 0,173

25,7 𝑥25.7 = 25,73

6 × 300 × 25,7= 0,367

Tabela 3-7: Dados para implantação de uma curva de concordância

3.6 CURVAS VERTICAIS

É proporcionada uma curva vertical no ponto de interseção de duas linhas retas com diferentes trainéis no plano vertical. A curva vertical proporciona uma mudança suave nos trainéis e é introduzida para garantir segurança e visibilidade adequadas aliadas ao conforto dos passageiros. As curvas verticais são geralmente parabólicas em perfil. As curvas verticais são classificadas em duas categorias:

• Curva convexa

• Curva côncava

Uma curva vertical com convexidade para cima chama-se curva convexa. A curva ocorre quando

uma rampa encontra outro segmento ascendente com trainel menos acentuado, ou uma rampa

encontra um trainel horizontal, ou quando um

declive encontra um segmento descendente com um trainel mais acentuado, ou uma rampa encontra

um declive. Estes encontram-se ilustrados na Figura 3-37:

Por outro lado, uma curva vertical com concavidade para cima ou convexidade para baixo

chama-se curva côncava. São apresentados exemplos de curvas côncavas na Figura 3-38:

Figura 3-37: Curvas convexas

Figura 3-38: Curvas côncavas


3-33

3.6.1 Elementos de curvas verticais

Figura 3-39: Elementos de curvas verticais

A curva vertical pode ser simétrica ou assimétrica.

Da Figura 3-39 acima, as seguintes são propriedades das curvas verticais:

VIP = Ponto de interseção vertical; onde as tangentes dos declives se intersetam. BVC = Início da Curva Vertical EVC = Ponto de tangente vertical; onde a curva termina. g1 = Inclinação da tangente onde se encontra o BVC; medido em percentagem do talude. g2 = Inclinação da tangente onde se encontra o EVC; medido em percentagem do talude. l1, l2 = Comprimento (horizontal) da curva, i.e. curva AC e BC em metros x1x2 = A distância horizontal de BVC e EVC respetivamente em metros

Nota: para uma curva simétrica, x1 = x2 = x; y1 = y2 = y; l1 = l2 = l.

Os parâmetros variantes da curva vertical baseados na simetria são apresentados abaixo:

Tabela 3-8: Parâmetros de Simetria da Curva Vertical

Parâmetro Curva Simétrica Curva Não Simétrica

Calcule o desvio de VIP 𝑒 =

𝑙

4

(𝑔2 − 𝑔1)

100 𝑒 =

𝑙1 × 𝑙2

2𝐿(

𝑔2 − 𝑔1

100)

y1 = O desvio da tangente a uma distância x1 da BVC 𝑦 = (

𝑥

𝑙)

2

𝑒 𝑦1 = (𝑥1

𝑙1)

2

𝑒

y2 = O desvio da tangente a uma distância x2 da BVC 𝑦 = (

𝑥

𝑙)

2

𝑒 𝑦2 = (𝑥2

𝑙2)

2

𝑒

xmáx = A distância horizontal para o ponto de viragem (ponto mais alto ou mais baixo)

𝑥𝑚𝑎𝑥 =𝑔1𝐿

𝑔1 − 𝑔2 𝑥1𝑚𝑎𝑥 =

𝑙1

𝑙2(

𝑔1𝐿

𝑔1−𝑔2) 𝑥2𝑚𝑎𝑥 =

𝑙2

𝑙1(

𝑔2𝐿

𝑔2−𝑔1)


3-34

3.6.2 Implantação de curvas verticais

Figura 3-40: Implantação de curvas verticais

Os seguintes passos podem ser utilizados para implantar curvas verticais:

i. Utilizando os métodos explicados na secção 3.2.5, meça os taludes longitudinais g1 e g2 dos trainéis das duas interseções.

ii. Calcule a diferença algébrica 𝐴 = 𝑔2 − 𝑔1

iii. Comprimento L da Curva Vertical fornecido pelo Engenheiro. (l = L/2)

iv. Calcule o desvio de VIP 𝑒 =𝑙

4×

(𝑔2−𝑔1)

100

v. Fixe bandeirolas e pranchas de perfil colocadas em níveis ao longo da secção reta e curva que definem os respetivos taludes medidos.

vi. Meça a distância vertical z da prancha de perfil ao solo no início da curva em cada lado.

vii. Desde o início da curva em cada lado, coloque a prancha de perfil a cada x = 10m (consideremos) na curva pelo desvio,

𝑦 = (𝑥

𝑙)

2𝑒 . O topo das pranchas de perfil colocadas definirá a curva vertical.

viii. A medição da distância vertical z da bandeirola a partir do nível de cada prancha de perfil colocada determinará a dimensão da terraplenagem (corte ou aterro) a cada distância de x = 10m (consideremos).

O exemplo prático 3-3 abaixo, ilustra os passos acima na implantação de uma curva vertical

Exemplo 3-3

Implante uma Curva Convexa com os seguintes dados:

g1: = +2,15%; g2: = -3,47%; Estaqueamento VIP = 3+25,000; RL de VIP = 45,237; Velocidade de projeto = 90km/h; Comprimento da Curva L = 300m.

Solução:

1. Calcule a diferença algébrica 𝐴 = 𝑔2 − 𝑔1 = −3,47 − 2,15 = −5,62%


3-35

2. Calcule o desvio de VIP 𝑒 =𝑙

4×

(𝑔2−𝑔1)

100=

150×5.62

4×100 = 2.108

3. Calcule os desvios a cada 25m utilizando a equação 𝑦 = (𝑥

𝑙)

2𝑒

Para 𝑥 = 25𝑚, 𝑦 = (25

150)

2× 2,108 = 0,058𝑚

Para 𝑥 = 50𝑚, 𝑦 = (50

150)

2× 2,108 = 0,234𝑚

Para 𝑥 = 75𝑚, 𝑦 = (75

150)

2× 2,108 = 0,527𝑚

Para 𝑥 = 100𝑚, 𝑦 = (100

150)

2× 2,108 = 0,937𝑚

Para 𝑥 = 125𝑚, 𝑦 = (125

150)

2× 2,108 = 1,464𝑚

4. Calcule os Níveis Reduzidos numa linha de declive reto:

𝐴𝑡 (𝐴) 𝐶ℎ. 1 + 75 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2,15 ×150

100) = 45,237 − 3,225 = 42,012

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 2 + 00 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2,15 ×125

100) = 45,237 − 2,688 = 42,549

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 2 + 25 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2,15 ×100

100) = 45,237 − 2,150 = 43,087

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 2 + 50 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2,15 ×75

100) = 45,237 − 1,613 = 43,624

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 2 + 75 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2.15 ×50

100) = 45,237 − 1.075 = 44.162

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 3 + 00 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2.15 ×25

100) = 45,237 − 0.538 = 44.699


3-36

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 3 + 25 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (2,15 ×0

100) = 45,237 − 0 = 45,237

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 3 + 50 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×25

100) = 45,237 − 0,868 = 44,369

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 3 + 75 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×50

100) = 45,237 − 1,735 = 43,502

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 4 + 00 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×75

100) = 45,237 − 2,603 = 42,634

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 4 + 25 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×100

100) = 45,237 − 3,470 = 41,767

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 4 + 50 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×125

100) = 45,237 − 4,338 = 40,899

𝐴𝑡 𝐶ℎ. 4 + 75 = 𝑅. 𝐿. 𝑎𝑡 𝑉𝐼𝑃 − (3,47 ×150

100) = 45,237 − 5,205 = 40,032

O supracitado pode ser tabelado conforme apresentado na Tabela 3-9 abaixo:

Tabela 3-9: Solução de níveis reduzidos para o Exemplo 3-3

Estaqueamento ("chainage")

(m)

N.R na Linha de

declive (m)

Desvio y

(m)

N.R na Curva

(m)

1 + 75 (A) 42,012 0,000 42,012

2 + 00 42,549 0,058 42,491

2 + 25 43,087 0,234 42,853

2 + 50 43,624 0,527 43,097

2 + 75 44,162 0,937 43,225

3 + 00 44,699 1,464 43,235

3 + 25 (C) 45,237 2,108 43,129

3 + 50 44,369 1,464 42,905

3 + 75 43,502 0,937 42,565

4 + 00 42,634 0,527 42,107

4 + 25 41,767 0,234 41,533

4 + 50 40,899 0,058 40,841

4 + 75 (B) 40,032 0,000 40,032

A curva pode ser implantada tal como explicado na secção 3.6.2 acima.

.


4-1

SECÇÃO 4: DESMATAÇÃO E TERRAPLENAGEM

Esta secção centra-se nos trabalhos de desmatação e terraplenagem

associados a obras rodoviárias.

A desmatação envolve, normalmente, a escavação e remoção de

resíduos, detritos, vegetação, sebes, arbustos e árvores pequenas com um perímetro até 200 mm, arbustos incluindo a decapagem de terra

vegetal, raízes e outra matéria orgânica suscetível de servir de alimento para térmites. A quantidade de vegetação pode variar

consideravelmente, desde áreas semiáridas onde os trabalhos de

desmatação são insignificantes, até florestas densas onde poderão ser necessárias ferramentas mecânicas para remover grandes raízes de

árvores. Pode igualmente ser necessário demolir e remover edifícios redundantes e estruturas antigas danificadas.

Nas obras baseadas em mão de obra, esta operação é divida em

atividades comuns, como desbravamento de mato, decapagem e

desenraizamento bem como remoção de árvores e cepos para facilitar a organização da obra e a gestão de recursos. A decapagem e

desenraizamento é o processo de remoção e eliminação de terra

vegetal, incluindo raízes, cepos (remoção de cepos), arbustos, raízes transversais e detritos associados.

Os trabalhos de desmatação, decapagem e desenraizamento podem normalmente ser realizados manualmente com ferramentas

apropriadas. Em casos excecionais, em que seja necessário desbravar áreas massivas e difíceis necessitam, poderá ser mais eficaz utilizar

ferramentas mecânicas e mão de obra munida de ferramentas manuais básicas.

Existem vários métodos que podem ser aplicados à remoção de rochedos, incluindo a movimentação, enterramento e fracionamento

utilizando equipamentos motorizados, tais como compressores com

martelo pneumático, e recorrendo a explosivos. Perante a indisponibilidade desses equipamentos, já foram utilizados com algum

sucesso o fogo e a água (aquecimento e arrefecimento) e corte de rocha através da utilização de guilhos e palmetas. Ilustram-se alguns

exemplos abaixo:

Decapagem, decapagem e desenraizamento manual

Remoção de cepos

Remoção de pedregulhos

Pedregulho exposto

Aquecimento de rocha com Figura 4-1: Utilização de guilhos e

fogo palmetas

Figura 4-2: Remoção de Figura 4-3: Enterramento de pedregulhos com pés-de-cabra pedregulhos


4-2

Corte

Corte e transporte para aterro

Corte

Aterro

As atividades de desmatação organizam-se melhor recorrendo a tarefas individuais ou em grupo. A seguir

apresentam-se exemplos de taxas por tarefa das atividades de desmatação, decapagem e desenraizamento. As taxas por tarefa para a maioria das tarefas de desmatação dependem do tipo de vegetação e da

facilidade de remoção, conforme apresentado na Tabela 4-1.

Tabela 4-1: Produtividade de desmatação, decapagem e desenraizamento (OIT)

Atividade Descrição Produção ótima em m2 por dia de

trabalho

Desbravamento de mato

Mato ligeiro (usando um corta-mato) 250 - 350

Mato mediano (utilizando facas de mato ou serras de arco)

150 - 250

Mato denso (serra de arco e machado) 100 - 150

Desbaste de ervas Remoção de vegetação até à superfície do solo

350 -500

Remoção de cepos Remoção de arbustos 75 - 125

Remoção dos cepos com raízes grandes

Tarefa paga à jornada – de acordo com

a experiência (depende da dimensão e dificuldade)

Decapagem e desenraizamento

Remoção de terra vegetal e raízes até

250 mm de profundidade em solo argiloso macio

60 - 175

Remoção de pedregulhos e outras obstruções

Remoção de detritos soltos, pedregulhos e outras obstruções (árvores caídas, animais mortos, etc.)

Tarefa paga à jornada ou em grupo – de acordo com a experiência (depende da dimensão e dificuldade)

Fonte: OIT

4.1 TERRAPLENAGEM

Quando se utilizam métodos de construção com equipamentos convencionais, os trabalhos de terraplenagem são distribuídos longitudinalmente ao longo do traçado da estrada, envolvendo, assim,

transporte de longo curso de quantidades substanciais de material. No entanto, quando os trabalhos de terraplenagem não são muito extensos, podem ser organizados tendo por base mão de obra, com a ajuda de

equipamento de controlo de nível e instrumentos auxiliares, tais como réguas, pranchas de perfil, cruzetas, entre outros, e ainda assim atingir a qualidade e rapidez exigida. Em estradas de baixo volume de tráfego, o

transporte de longo curso de materiais para cortes e aterros pode ser reduzido, nivelando os materiais transversalmente ao longo do perfil transversal da estrada, limitando assim o transporte à utilização de

carrinhos de mão e equipamentos de transporte ligeiros.

DESENHO DE TRAÇADO DE PERFIL LONGITUDINAL

a) Métodos convencionais baseados em equipamento - por Nivelamento Longitudinal

Nível do Terreno Existente

b) Métodos baseados em mão-de-obra - por Nivelamento Transversal

Figura 4-4: Desenho de traçado de perfil longitudinal

C

Corte

Aterro


4-3

4.2 TRANSPORTE MANUAL COM CARRINHOS DE MÃO

O transporte manual com carrinhos de mão demonstrou ser mais económico para distâncias até 150 metros.

A Tabela 4-2 apresenta a produtividade que pode ser alcançada ao utilizar carrinhos de mão. Para distâncias maiores, torna-se necessário utilizar outros meios de transporte apropriados, como tratores e reboques,

camiões basculantes e camiões.

Quando se utilizam carrinhos de mão, é importante manter o caminho de transporte em boas condições,

com uma superfície lisa e seca. De igual forma, os carrinhos de mão devem ser mantidos em boas

condições de funcionamento.

Os camiões para o transporte não devem ser demasiado grandes ou altos, caso contrário são difíceis de carregar e manobrar em estaleiros onde decorram trabalhos de escavação com recurso a mão de obra. Os camiões basculantes com uma capacidade de 5 a 7 m³ demonstraram, por isso, serem ideais para trabalhos baseados em mão de obra.

4.3 ABERTURA DE VALAS E TALUDES

Quando os trabalhos de terraplenagem são organizados nivelando??? os materiais transversalmente ao longo do perfil transversal da estrada, os solos adequados dos drenos são utilizados para a construção da

sub-base/base da estrada. O melhor do perfil transversal hidráulico de um dreno lateral é um trapézio e este dreno de forma aberta pode ser escavado manualmente, através dos passos seguintes:

1) Definir a secção retangular central do trapézio utilizando fios e estacas e atribuindo trabalhadores recorrendo à taxa por tarefa apropriada para escavar as dimensões necessárias (largura e

profundidade);

2) Definir o talude frontal utilizando fios e estacas para as dimensões necessárias e atribuir trabalhadores à

escavação deste talude;

3) Por fim, definir o talude traseiro utilizando um processo semelhante ao utilizado para o talude traseiro e

atribuir trabalhadores à escavação.

Os passos estão ilustrados na Figura 4-5 e nas fotografias abaixo (note-se que as dimensões variam

consoante o desenho do perfil transversal da estrada).

Figura 4-5 Passos para a abertura de valas e taludes

Construção de drenos abertos recorrendo a métodos de trabalho baseados em mão de obra

Distância de transporte (m)

Produtividade em m3/dia útil

0 - 20 8,5

20 - 40 7,0

40 - 60 6,5

60 - 80 5,5

80 - 100 5,0

100 - 150 4,5

Tabela 4-2: Normas de transporte com carrinho de mão (OIT)


4-4

4.4 REQUISITOS DE ESCAVAÇÃO

4.4.1 Escavação de valetas

Modo geral, as valetas com uma profundidade máxima até 1,5 m podem ser escavadas manualmente sem

necessitar de entivação14. No entanto, em certas formações geológicas difíceis, o Engenheiro pode dar

instruções ao Empreiteiro para entivar ou suportar a valeta consoante necessário. É importante que as tarefas sejam definidas de uma forma justa para encorajar o trabalho nesta atividade. As tarefas injustamente

definidas tendem a desencorajar os trabalhadores e originar caos no estaleiro.

Os tipos de solo classificam-se geralmente como soltos ou densos, dependendo da dificuldade/facilidade da

sua escavação. Diferentes países ou instituições utilizam variadas classificações. Estas classificações são frequentemente utilizadas para definir taxas por tarefa corretas e eliminar ambiguidades durante a

implementação. Abaixo apresenta-se um exemplo da África do Sul.

Tabela 4-3: Classificação de materiais in situ

MATERIAIS GRANULARES MATERIAIS COERENTES

Consistência Descrição Consistência Descrição

Muito solto Desagrega-se muito facilmente

quando raspado com uma

picareta geológica.

Muito macio A cabeça da picareta geológica pode

ser facilmente inserida até à haste do

manípulo.

Solto Pouca resistência à penetração

pela extremidade afiada da

picareta geológica.

Macio Facilmente indentado com o polegar,

a extremidade afiada de uma picareta

geológica pode ser inserida até 30-

40 mm, pode ser moldado com os

dedos com alguma pressão.

Médio denso Resistência considerável à

penetração pela extremidade

afiada da picareta geológica.

Firme Indentado pelo polegar com esforço; a

extremidade afiada da picareta

geológica pode ser inserida até

10 mm; muito difícil de moldar com os

dedos, pode ser perfurado com uma

enxada comum.

Denso Resistência muito elevada à

penetração pela extremidade

afiada da picareta geológica;

requer muitas batidas para

escavação.

Rígido Pode ser indentado com a unha do

polegar, pequena indentação

produzida empurrando o pico da

picareta geológica contra o solo; não

se consegue moldar com os dedos.

Muito denso Elevada resistência a batidas

repetidas de uma picareta

geológica.

Muito rígido Indentado com a unha do polegar com

muita dificuldade, pequena indentação

produzida pela batida da picareta

geológica.

Fonte: Contraction Industry Development Board (CIDB), África do Sul

Definição de

atividade

Descrição do solo Ferramentas adequadas Coerente Não coerente

Macio Macio Muito solto Facilmente escavável com uma pá ou enxada

Médio Firme Solto Pode ser escavado com uma pá

Duro Rígido Compacto É necessário um alvião, picareta ou outra ferramenta com cabo

Muito duro Muito rígido ou duro Denso ou muito denso

Além de picareta, é necessário um pé-de-cabra

Rocha Rocha São necessários marreta e cinzel

Fonte: Banco Mundial

14 Entivação é o termo utilizado em construção para designar o processo de revestimento e suporte das faces verticais escavadas para impedir desmoronamentos

e garantir a segurança.


4-5

Tabela 4-4: Taxas por tarefa para terraplenagem

Atividade Taxa por tarefa Observações

Desbravamento de mato Mato ligeiro 250-2,0 m2/dia útil A duração da tarefa de desbravamento de mato dependerá da largura de desbravamento especificada.

Remoção de Árvores e Cepos 100-2,0 m2/dia útil > 20 cm Ø de cepo, taxa por tarefa em m2. < 20 cm Ø, taxa por tarefa em N.º (Utilizar experiência)

Decapagem e desenraizamento

Superfície do solo até 5 cm de espessura

150 m2/dia útil A duração da tarefa de arranque dependerá da largura de decapagem e decapagem e desenraizamento especificada.

Remoção de Grandes Blocos de Rocha

pago diariamente Por experiência

Abertura de Canais 2-4 canais/dia útil Verificar de acordo com o volume de terraplenagem.

Apenas Escavação

Solo macio/solto 3,5 m3/dia útil Com uma distância máxima de projeção de 4,0 m.

Solo duro 2,5 m3/ dia útil

Solo muito duro 1,5 m3/dia útil

Escavação e Carregamento

Solo macio/solto 3,0 m3/ dia útil

Solo duro 2,0 m3/ dia útil

Solo muito duro 1,0 m3/dia útil

Abertura de Valas

Solo macio/solto 3,5-4,0 m3/dia útil Depositar o material escavado no centro da estrada. Tarefas aplicáveis a construção do dreno secundário e taludes.

Solo duro 2,5-3,0 m3/dia útil

Solo muito duro 1,5-2,0 m3/dia útil

Taludes

Solo macio/solto 3,5-4,0 m3/dia útil Depositar o material escavado do talude de aterro no centro da estrada e o material do talude de corte fora da estrada.

* Para Terreno Ondulado/Montanhoso, onde é rochoso, o talude frontal pode ser reduzido

Solo duro 2,5-3,0 m3/dia útil

Solo muito duro 1,5-2,0 m3/dia útil

Fonte: OIT

4.4.2 Conversão de taxas por tarefa em metros lineares

As taxas de produtividade são medidas em unidades de comprimento, área, volume e números. Normalmente, as taxas por tarefa determinadas em área e volume não são facilmente visualizadas ou

compreendidas pelos trabalhadores. Por exemplo, se for dito a um trabalhador no estaleiro para escavar 3m3 como tarefa do dia, é-lhe difícil determinar a dimensão real da tarefa. Assim sendo, é útil converter as taxas

por tarefa em metros lineares que são fáceis de compreender pelos trabalhadores. A Tabela 4-5 abaixo apresenta alguns exemplos de tarefas convertidas em metros lineares: Tabela 4-5: Conversão de taxas por tarefa em metros lineares

Remuneração por tarefa Fórmula Exemplo

1. Área para comprimento

(ex.: desmatação/decapagem e desenraizamento da via reservada da estrada para uma largura uniforme)

𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ) =𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝑖𝑛 𝐴𝑟𝑒𝑎)

𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ

Se a tarefa de decapagem e desenraizamento for de 200m2 com uma largura média de 5m:

𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ) =200𝑚2

5𝑚= 40𝑚

2. Volume para comprimento

(ex.: escavação de uma vala numa largura e profundidade uniformes)

𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ) =𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝑖𝑛 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒)

𝐴𝑟𝑒𝑎 (𝑜𝑓 𝐶𝑟𝑜𝑠𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛)

Se a tarefa de abertura de valas for de 3m3 com um perfil transversal da vala de 0,5m de largura e 0,3m de profundidade:

𝑇𝑎𝑠𝑘 (𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ) =3𝑚3

(0.5 × 0.3)= 20𝑚


4-6

4.4.3 Medição de quantidades de trabalhos de terraplenagem

Esta secção pretende guiar os supervisores do estaleiro através dos conceitos de medição precisa das quantidades de trabalhos de terraplenagem para fins de pagamento ou relatórios. A escavação manual de

solos e o depósito do material adjacente à secção escavada longe da mesma, são ambos designados com o termo terraplenagem. A escavação de solos do terreno existente é conhecida como um "corte" e o depósito

da terra em algum local é geralmente designado por aterro ou aterro.

O perfil transversal de uma valeta pode ser retangular ou trapezoidal. Em solos rochosos ou duros, o perfil

transversal pode ser retangular mas, na maioria dos casos, é quase sempre trapezoidal. O perfil transversal

de um aterro é sempre trapezoidal, pois a terra ou pedra de aterro não podem ser apropriadamente colocadas na vertical. A Figura 4-6 apresenta as secções trapezoidais de trabalhos de terraplenagem em

cortes e aterros.

Figura 4-6: Secções trapezoidais de um aterro e corte

O volume de terraplenagem é calculado multiplicando a área do perfil transversal do corte ou aterro pelo

comprimento da valeta ou aterro. Como as partes laterais das valetas ou da terra em aterro possuem sempre uma inclinação, o talude é apresentado como uma relação s: 1, em que s é a distância horizontal numa (1)

profundidade ou altura vertical. d representa sempre a profundidade do corte ou altura do aterro. s: 1 é a relação dos taludes laterais como horizontal:vertical. B é a largura da base da valeta acabada ou a largura da

crista acabada no caso de um aterro. Por outras palavras, para uma altura vertical, a distância horizontal é "s" e para uma profundidade ou altura vertical d, a distância horizontal é sd.

Utilizando a Figura 4-6, a área do perfil transversal é calculada a partir da soma da parcela retangular central e as áreas dessas duas parcelas triangulares laterais, determinada pela fórmula:

𝐴 = 𝐵𝑑 + 2 (1

2× 𝑠𝑑 × 𝑑) = 𝐵𝑑 + 𝑠𝑑2

Se L for o comprimento da valeta ou do aterro e o perfil transversal permanecer inalterado em todo o seu

comprimento, a quantidade ou o volume de terraplenagem poderão ser estabelecidos multiplicando a área do perfil transversal pelo comprimento L, o volume total terraplenagem é assim dado por:

𝑉 = 𝐴 × 𝐿 = (𝐵𝑑 + 𝑠𝑑2)𝐿

A unidade de medição de terraplenagem é metros cúbicos. Os diferentes tipos de solos como os arenosos, argilosos, rochosos, etc. são estimados separadamente. Isto deve-se ao facto de as respetivas taxas por

tarefa e taxas unitárias de pagamento para os diferentes tipos de solo poderem variar consideravelmente.

Os trabalhos de terraplenagem são calculados tendo por base as secções longitudinais e secções

transversais em diferentes comprimentos desde o ponto inicial. Em primeiro lugar, é marcada a plataforma da estrada no perfil longitudinal do terreno, respeitando os princípios de drenagem do terreno da estrada.

Quando se determina a plataforma da estrada, é sempre dada ênfase à manutenção de um nível acima do terreno existente, para que a chuva e cheias não inundem e danifiquem a estrada. No entanto, nem sempre

é possível manter a plataforma acima do terreno existente. Em alguns locais, o terreno estará mais elevado do que a estrada e nesses pontos o solo é cortado para obter um traçado de perfil longitudinal correto. Como

as obras rodoviárias envolvem corte e aterro, devem ser envidados esforços para equilibrar os cortes e

aterros. Na maioria dos casos, a estrada é implantada acima do terreno existente, requerendo um aterro para atingir essa plataforma. Os solos utilizados para o aterro são obtidos quer a partir dos cortes ao longo do

traçado da estrada, quer das câmaras de empréstimo de terra situadas na proximidade da estrada.

O perfil longitudinal é normalmente traçado com uma escala horizontal de 1 cm = 10 m para 30 m e a escala

vertical de 1 cm = 1 m para 5 m, dependendo do talude e das ondulações da área.


4-7

4.4.3.1 Métodos de cálculo da área de secção e do volume de terraplenagem

As quantidades de terraplenagem podem ser calculadas utilizando várias abordagens. A seguir descrevem-se os métodos mais comuns:

- Método de área de secção intermédia

- Método da área de secção média

- Método da fórmula do prismoide

i. Método de área de secção intermédia

Quando o terreno possui uma inclinação longitudinal, a altura do aterro ou a profundidade do corte poderão não permanecer iguais ao longo do comprimento L. Neste caso, a área de secção intermédia não é medida nas extremidades, mas a meio do seu comprimento. A multiplicação desta secção pelo comprimento L indica o volume de terraplenagem. Conforme ilustrado na Figura 4-7, sendo d1 e d2 as alturas do aterro ou do corte em cada um dos perfis da extremidade, B a largura da plataforma, s o talude lateral, e L o comprimento total do aterro ou corte:

A altura ou profundidade média dm do perfil transversal é dada por:

𝑑𝑚 =𝑑1 + 𝑑2

2

A área de secção média Am é dada por:

𝐴𝑚 = 𝐵𝑑𝑚 + 𝑠𝑑𝑚2 × 𝐿

O volume V de terraplenagem:

𝑉 = (𝐵𝑑𝑚 + 𝑠𝑑𝑚2 ) × 𝐿

Figura 4-7: Método da área de secção intermédia

A tabela 4-6 abaixo pode ser utilizada para calcular facilmente as quantidades.

Tabela 4-6: Tabela para cálculo de volumes através da área de secção intermédia

Estação ou estaqueam

ento

Profundidade ou Altura

d

Profundidade ou altura média

dm

Área da parcela

retangular central

Bdm

Área dos lados SDm

2

Áreas totais

Bd + SDm2

Comprimento entre estações

L

Volume

𝑉 = (𝐵𝑑𝑚 + 𝑠𝑑𝑚2)𝐿

Aterro Corte

ii. Método da área de secção média

Com este método, as respetivas áreas de secção transversal das

extremidades são calculadas utilizando as respetivas profundidades. A área média é calculada utilizando as áreas das extremidades calculadas. Sendo A1 e A2 as áreas das secções transversais nas duas extremidades, em que d1 e d2 são as respetivas profundidades, então, conforme ilustrado na Figura 4-8:

A área da secção da extremidade A1 é: 𝐴1 = 𝐵𝑑1 + 𝑠𝑑12


A área de secção média A é dada por: 𝐴 =𝐴1+𝐴2

2

Assim, o volume V é dado por: 𝑉 = (𝐴1+𝐴2

2) × 𝐿

Figura 4-8: Método da área de secção média


4-8

As quantidades podem ser facilmente calculadas em forma de tabela, conforme apresentado na tabela 4-7 abaixo:

Tabela 4-7: Tabela para cálculo de volumes pela área de secção média

Estação ou estaqueamento


d

Área da parcela retangular

central Bdm

Área dos

lados

Sd2

Áreas totais

Bd + sd2

Área de secção média

Comprimento entre

estações

L

Volume 𝑉 = (𝐵𝑑 + 𝑠𝑑2)𝐿

Aterro Corte

iii. Método da Fórmula Prismoidal

Ainda usando a Figura 4-8, sendo A1 e A2 as áreas das secções transversais nas duas extremidades, em

que d1 e d2 são as respetivas profundidades, então:



A área da secção da extremidade A m é: 𝐴𝑚 = 𝐵𝑑𝑚 + 𝑠𝑑𝑚2 ; em que 𝑑𝑚 =

𝑑1+𝑑2

2 ;

Assim, o volume de trabalhos de terraplenagem V através do Método Prismoidal é dado por: 𝑉 =𝐿

6× (𝐴1 + 4𝐴𝑚 + 𝐴2).

No caso de séries de perfis transversais (consideremos 5) em intervalos iguais D, conforme apresentando como exemplo na

Figura 4-9, o volume calculado utilizando a Fórmula Prismoidal

torna-se: 𝑉 =𝐷

3[(𝐴1 + 𝐴5) + 4(𝐴2 + 𝐴4) + 2𝐴3]

Modo geral, para um número de perfis transversais em intervalos iguais D, a equação é dada como:

𝑉 =𝐷

3[(𝐴1 + 𝐴𝑛) + 4{(𝐴2 + 𝐴4) + (𝐴6 + 𝐴8) + ⋯ }

+ 2{(𝐴3 + 𝐴5) + (𝐴7 + 𝐴9) + ⋯ }]

Por extenso, a equação passa a ser:

𝑉 =𝐷

3{(𝐹𝑖𝑟𝑠𝑡 𝑎𝑟𝑒𝑎 + 𝑙𝑎𝑠𝑡 𝑎𝑟𝑒𝑎) + 4 × (𝑒𝑣𝑒𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑎𝑠) + 2 × (𝑜𝑑𝑑 𝑎𝑟𝑒𝑎𝑠)}

Nota:

1. Os três métodos aplicam-se na sua totalidade aos cortes e aterros, apesar de os primeiros dois métodos

serem os geralmente utilizados uma vez que são mais simples e fáceis de aplicar. No entanto, o Método

prismoidal é mais preciso e deve ser aplicado em casos com grandes trabalhos de terraplenagem e

taxas unitárias elevadas que exigem uma maior precisão.

2. No caso da utilização da Fórmula prismoidal, o número de perfis transversais a partir dos quais de deve

calcular o volume deve ser ímpar. Se o número de perfis transversais for par, o volume da última secção

deverá ser calculado separadamente e adicionado ao número ímpar dos perfis.

Os outros métodos que podem ser utilizados para o cálculo de quantidades de trabalhos de terraplenagem e que não são descritos neste guia, incluem:

a) Método de cotas

b) Método de curvas de nível

4.5 TRABALHOS DE TERRAPLENAGEM EM TERRENOS ACIDENTADOS

Em terrenos acidentados, o solo é irregular e, para além do talude longitudinal, podem igualmente existir taludes transversais. Para a construção de novas estradas, os níveis são obtidos em intervalos regulares ao

longo do eixo central do traçado da estrada. Os taludes transversais podem ser medidos como a relação entre a distância horizontal e a altura vertical. É geralmente escrito como r:1, o que significa que para a

distância horizontal r, a elevação ou descida vertical é um (1). O talude transversal pode ser determinado

Figura 4-9: Método prismoidal


4-9

utilizando um nível de fio ou colocando uma régua de madeira com cerca de 3 a 4 m de comprimento

horizontalmente e verificando a elevação vertical com um nível de bolha de ar.

Quando se estima o volume de trabalhos de terraplenagem, assume-se que o talude transversal se mantém

igual entre dois perfis transversais consecutivos. As áreas do perfil transversal podem ser determinadas utilizado a Figura 4-10 e a fórmula apresentada abaixo, enquanto os volumes são calculados utilizando um

dos três métodos descritos anteriormente. Em seguida, descreve-se como calcular as quantidades de trabalhos de terraplenagem com um talude transversal de r:1.

Caso 1: Perfil transversal parcialmente em corte e parcialmente em aterro

Figura 4-10: Perfil transversal parcialmente em corte e parcialmente em aterro

A área ABG descreve a secção de aterro e a área

DCG representa o corte.

Inclinação do talude lateral de aterro = s: 1

Inclinação do talude lateral de corte = p: 1

Largura da plataforma acabada = 2b

Pode ser comprovado que:

Área de aterro 𝐴𝐵𝐺 =1

2

(𝑏−𝑟𝑑)2

𝑟−𝑠

Área de corte 𝐷𝐶𝐺 =1

2

(𝑏−𝑟𝑑)2

𝑟−𝑝

Largura lateral 𝑤1 =1

2

(𝑏+𝑠𝑑)𝑟

𝑟−s

Largura lateral 𝑤2 =1

2

(𝑏+𝑝𝑑)𝑟

𝑟−p

Também pode ser comprovado que:

Talude lateral 𝐴𝐵 =(𝑏−𝑟𝑑)

𝑟−𝑠√𝑠2 + 1

Talude lateral 𝐶𝐷 =(𝑏−𝑟𝑑)

𝑟−𝑠√𝑝2 + 1

Note que se o ponto G estiver no lado direito do centro

F as áreas poderão ser determinadas com a mesma

fórmula, mas com os sinais trocados no numerador,

apenas se:

Área de aterro 𝐴𝐵𝐺 =1

2

(𝑏−𝑟𝑑)2

𝑟−𝑠

Área de corte 𝐷𝐶𝐺 =1

2

(𝑏−𝑟𝑑)2

𝑟−𝑝

O Caso 1 é sobretudo utilizado em trabalhos de terraplenagem baseados em mão de obra, uma vez que o corte e aterro são maioritariamente equilibrados em cada perfil transversal para minimizar o transporte

longitudinal do material.

Exemplo 4-1: Trabalhos de terraplenagem com perfis transversais parcialmente em corte e parcialmente em aterro

Uma estrada deve ser construída num terreno contínuo em corte e parcialmente em aterro. A largura da

plataforma do pavimento da estrada é de 8 m, o talude transversal do terreno existente é de 8:1, o aterro possui um talude de 2:1 e o talude de corte é de 1,5:1. A profundidade do corte no centro é de 0,2 m de uma

ponta à outra. Calcular a quantidade de trabalhos de terraplenagem no aterro e corte de um comprimento de 250 m.

4-10


Solução:

Inclinação do talude lateral de aterro = s: 1 = 2:1 Inclinação do talude lateral de corte = p: 1 = 1,5:1

Talude do terreno = r : 1 = 8:1

Largura da plataforma acabada = 2b = 8; b =4

Altura no centro do corte e aterro h = 0,2m

Tabela 4-8: Cálculo dos trabalhos de terraplenagem parcialmente em corte e parcialmente em aterro

Parte do perfil

transversal

Altura do aterro ou

Profundidade do corte (m)

Talude transvers

al do terreno

Área seccional Comprimen

to entre estações L

Volume V (m3)

Corte Aterro

Corte 0,2 8,00 Área de corte = 1

2

(𝑏+𝑟𝑑)2

𝑟−𝑝=

1

2×

(4+8×0.2)2

8−1.5= 2.41𝑚2 250,0 603,08 -

Aterro 0,2 8,00 Área de aterro = 1

2

(𝑏−𝑟𝑑)2

𝑟−𝑠=

1

2×

(4−8×0.2)2

8−2= 0.48𝑚2 250,0 - 120,00

Quantidades Totais 603,08 120,00

Caso 2: A área de secção é completamente em aterro ou completamente em corte

As secções da estrada podem ser implantadas completamente em aterro (áreas de baixa altitude) ou

completamente em corte (através de uma montanha). Nesses terrenos, é óbvio que não é possível equilibrar o corte e aterro em cada perfil transversal. Pelo contrário, o material necessita de ser transportado de um

corte para um local onde a estrada é em aterro ou levado a entulho. O exemplo que se segue na Figura 4-12 ilustra o método de cálculo de trabalhos de terraplenagem.

Figura 4-12: Área total de aterro ou de corte

O terreno tem um talude transversal de r : 1

Inclinação do talude lateral de aterro = s: 1

Altura do aterro = d



Área 𝐴𝐵𝐶𝐷 =𝑠𝑏2+𝑟2(2𝑏𝑑+𝑠𝑑2)

𝑟2−𝑠2

Largura lateral 𝑤1 = 𝑏 +𝑟𝑠

𝑟−𝑠(𝑑 +

𝑏

𝑟)

Largura lateral 𝑤2 = 𝑏 +𝑟𝑠

𝑟+𝑠(𝑑 −

𝑏

𝑟)

Também pode ser comprovado que:

Talude lateral 𝐴𝐵 =𝑤1−𝑏

𝑠√𝑠2 + 1

Talude lateral 𝐶𝐷 =𝑤2−𝑏

𝑠√𝑠2 + 1

Comprimento 𝐴𝐸 =𝑤1

𝑟√𝑟2 + 1

Comprimento 𝐷𝐸 =𝑤2

𝑟√𝑟2 + 1

Em que r1 e r2 são os taludes transversais do solo nas

duas extremidades. Geralmente considera-se que os

taludes transversais do solo nas duas extremidades. são

iguais, pelo que r1 e r2 têm o mesmo valor

Figura 4-11: Perfil transversal do corte e aterro


Exemplo 5 2: Completamente em aterro e corte

Uma estrada proposta para construção possui uma secção de Estaqueamento de 0+120 a 0+360 com uma largura da plataforma de 10 m. Os taludes laterais são de 1,5:1 para corte e de 2:1 para aterro. A plataforma da estrada possui um trainel descendente uniforme de 1:200. No estaqueamento 0+120, a plataforma está ao nível do terreno. Os níveis reduzidos (NR) do terreno em diferentes locais são determinados na Tabela 4-9 abaixo:

Tabela 4-9: Níveis reduzidos do terreno

Estaqueamento ("chainage") 0+120 0+150 0+180 0+210 0+240 0+270 0+300 0+330 0+360

RL do Solo 118,60 119,25 119,40 118,85 118,50 117,25 116,80 117,15 117,20

1. Calcular as quantidades de trabalhos de terraplenagem para esta secção. 2. Traçar o perfil longitudinal e o perfil transversal para os cortes e aterros.

Solução:

Largura da plataforma B = 10m; talude lateral do corte s = 1,5 e talude lateral do aterro s = 2 A plataforma da estrada diminui uniformemente com um trainel de 1/200 a partir do Estaqueamento 0+120. Utilizando o formato de tabela do Método de área de secção intermédia, a solução é determinada como a seguir:

(i) Quantidades de trabalhos de terraplenagem para a secção

Tabela 4-10: Tabela para cálculo de quantidades (Exemplo 4-9)

Estaqueamento

("chainage")

Nível do terreno

(a)

Nível da plataform

a (b)


d

(c) = (a) - (b)

Profundidade ou altura média

dm (d)

Área da parcela central

Bdm (e) = 10 x (

d)

Área dos lados sdm

2 (f) = s x (e

)

Áreas totais

Bd + sdm2

(g) =(e) + (f)

Comprimento entre estações

L

(h)

Volume V = (Bdm + sdm

2) L (i) = (g) + (h)

0+120 118,6 118,60 - - - - - - - -

0+150 119,25 118,45 -0,80 -0,40 4,00 0,24 4,24 30 127,20

0+180 119,4 118,30 -1,10 -0,95 9,50 1,35 10,85 30 325,61

0+210 118,85 118,15 -0,70 -0,90 9,00 1,22 10,22 30 306,45

0+240 118,5 118,00 -0,50 -0,60 6,00 0,54 6,54 30 196,20

variação 118,6 118,60 0,00 -0,25 2,50 0,09 2,59 13,64 35,38

0+270 117,25 117,85 0,60 0,30 3,00 0,18 3,18 16,36 52,02

0+300 116,8 117,70 0,90 0,75 7,50 1,12 8,62 30 258,75

0+330 117,15 117,55 0,40 0,65 6,50 0,84 7,34 30 220,35

0+360 117,2 117,40 0,20 0,30 3,00 0,18 3,18 30 95,40

Volume total 626,52 990,84

Nota: a. Os volumes calculados apresentam o corte longitudinal para aterro e não corte para aterro dentro de um

perfil transversal. b. A profundidade negativa (-ve) demonstra que é um corte, enquanto a profundidade positiva (+ve)

significa um aterro

c. Uma vez que o sinal de profundidade/altura se altera entre os Estaqueamento 0+240 e 0+270, significa que dentro dessa secção os trabalhos de terraplenagem alteram-se de corte para aterro.

d. O ponto exato onde a alteração de corte para aterro ocorre é calculado da seguinte forma:

Tabela 4-11: Ponto de alteração de corte para aterro

Sendo x o comprimento do corte dentro da secção

o comprimento do corte é, então, 30 − 𝑥

A partir dos dois triângulos similares: 𝑥

0.5=

(30−𝑥)

0.6

Pela multiplicação cruzada e solução para x determina-

se: 𝑥 = 13,64m

∴Comprimento de corte = 13,64m

Comprimento de aterro = 16,36m

4-11


Figura 4-13: Perfil longitudinal que ilustra exemplo de trabalho de quantidades de corte e aterro

Caso 3: Quando o talude transversal não é uniforme numa secção

Figura 4-14: Área talude transversal não uniforme

Quando o talude transversal não é uniforme numa

secção, são necessários no mínimo três pontos para

definir o talude do terreno. Usando a Figura 4-14,

Sendo taludes do terreno = 𝑟1 ∶ 1, 𝑎𝑛𝑑 𝑟2 ∶ 1

Inclinação do talude lateral de corte = s: 1



Área de ABCD =1

2𝑠[(𝑏 + 𝑠ℎ)(𝑤1 + 𝑤2) − 2𝑏2]

Largura lateral 𝑤1 =𝑟1

𝑟1+𝑠(𝑏 + 𝑠ℎ)

Largura lateral 𝑤2 =𝑟2

𝑟2+𝑠(𝑏 + 𝑠ℎ)

Da mesma forma, pode ser comprovado que as

alturas no corte são: Altura ℎ1 = ℎ −𝑤1

𝑟1

Altura ℎ2 = ℎ +𝑤2

𝑟2

No aterro, as alturas são respetivamente:

Altura ℎ1 = ℎ +𝑤1

𝑟1

Altura ℎ2 = ℎ −𝑤2

𝑟2

4-12


4-13

Exemplo 5-3: Trabalhos de terraplenagem em secções de corte e de aterro

Deve ser construída uma estrada num terreno acidentado com larguras de plataforma de 10 m em aterro e 8 m em cortes. O talude lateral de aterro é de 2:1 e a dos cortes é de 1,5:1. As alturas do aterro e as

profundidades dos cortes no centro da estrada e os taludes transversais do terreno em intervalos de 50 m são os abaixo determinados. Calcular as quantidades de trabalhos de terraplenagem.

Tabela 4-12: Secções de corte e de aterro

Distância (m) Profundidade de corte (m)

Altura do aterro (m) Talude transversal do terreno

0 0,5 - 8:1

50 0,7 - 10:1

100 0,4 - 12:1

150 0,3 - 8:1

200 - 0,6 12:1

250 0,4 8:1

300 - 0,3 12:1

350 - 0,6 10:1

Solução:

A estrada passa de corte a aterro entre o Estaqueamento 150 m e 200 m. A distância de x a partir do ponto

zero do Estaqueamento de 150 m é como se segue: 𝑥

0.3=

(50−𝑥)

0.6 ; resolvendo a equação em ordem a x,

obtemos 𝑥 = 16.67𝑚

A distância do ponto zero ao Estaqueamento 150 é: 150 + 16,67 = 166,67m

A média harmónica do declive transversal do terreno no ponto zero é:

𝑟 =2𝑟1𝑟2

𝑟1+𝑟2=

2×8×12

8+12=

192

20= 9.6 = 10 (aprox.)

No ponto zero, metade da estrada será em corte e a outra metade em aterro, d = 0 e a largura da plataforma

pode ser considerada 10 m, ou seja, b = 5m.

No ponto zero, a área de secção da parcela de corte = 1

2

𝑏2

(𝑟−𝑝)=

1

2

52

(10−1.5)= 1.47𝑚2

No ponto zero, a área de secção da parcela de aterro = 1

2

𝑏2

(𝑟−𝑝)=

1

2

52

(10−2.0)= 1.1.56𝑚2

b = 4m em corte e b = 5m para aterro. s = 2 e p = 1,5. O volume de trabalhos de terraplenagem é calculado

no formato de tabela, como a seguir:


4-14

Tabela 4-13: Cálculo do volume de trabalhos de terraplenagem de corte e aterro

Estaqueamento

("chainage")

Altura do aterro ou Profundid

ade do corte (m)

d

Talude transversal do terreno

r

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑆𝑒𝑐çã𝑜 =𝑠𝑏2 + 𝑟2(2𝑏𝑑 + 𝑠𝑑2)

𝑟2 − 𝑠2

(m2)


Comprimento entre

estações L

Volume V (m3)

Corte Aterro

0 0,5 8,00 1.5 × (4)2 + 82(2 × 4 × 0.5 + 1.5(0.5)2)

82 − 1.52 = 4.92 - - -

50 0,7 10,00 1.5 × (4)2 + 102(2 × 4 × 0.7 + 1.5(0.7)2)

102 − 1.52 = 6.73 5,82 50 291,24

100 0,4 12,00 1.5 × (4)2 + 122(2 × 4 × 0.4 + 1.5(0.4)2)

122 − 1.52 = 3.66 5,20 50 259,76

150 0,3 8,00 1.5 × (4)2 + 82(2 × 4 × 0.3 + 1.5(0.3)2)

82 − 1.52 = 3.02 3,34 50 167,00

166,67 0 10,00

1

2

𝑏2

(𝑟 − 𝑝)=

1

2

52

(10 − 1.5)=

25

17= 1.47 𝑚2

1

2

𝑏2

(𝑟 − 𝑠)=

1

2

52

(10 − 2)=

25

16= 1.56 𝑚2

3,02 16,67 50,39

200 0,6 12,00 2 × (5)2 + 122(2 × 5 × 0.6 + 2(0.6)2)

122 − 22 = 7.27 5,15 33,33 171,64

250 0,4 8,00 2 × (5)2 + 82(2 × 5 × 0.4 + 2(0.4)2)

82 − 22 = 5.44 6,36 50 317,76

300 0,3 12,00 2 × (5)2 + 122(2 × 5 × 0.3 + 2(0.3)2)

122 − 22 = 3.63 4,53 50 226,73

350 0,6 10,00 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.6 + 2(0.6)2)

102 − 22= 7.52 5,57 50 278,72

Volume total 768,38 994,85

Exemplo 4-4: Trabalhos de terraplenagem em secção de somente aterro

Um lanço de uma estrada deve ser construído com uma tangente de declive do terreno de 0,1. O Nível Reduzido (NR) e o nível do terreno para os estaqueamentos são indicados na tabela abaixo. Calcular a quantidade de trabalhos de terraplenagem se a largura da plataforma for de 10m com um talude de 2:1. A largura de cada intervalo de estaqueamento é de 30m.

Tabela 4-14: Níveis de terreno e plataforma reduzidos

Estaqueamento ("chainage")

Distância N.R. do Solo N.R. da Plataforma

0 0 100,80 101,20

1 30 101,25 101,80

2 60 101,90 102,40

3 90 102,60 103,00

4 120 102,90 103,60

5 150 103,60 104,20

Solução: tan 𝜃 = 0.1 =1

10𝑟 ∶ 1 = 10 ∶ 1

Note-se que todas as secções são em aterro uma vez que a plataforma é mais elevada que o nível do terreno em todos os pontos dados de estaqueamento. A altura do aterro em cada Estaqueamento é calculada subtraindo o nível reduzido do terreno do nível reduzido da plataforma. As quantidades são calculadas em forma de tabela, como apresentado abaixo:


4-15

Tabela 4-15: Cálculo dos volumes de aterro

Estaqueamento

("chainage")

Nível do terreno

Nível da plataform

a

Profundidade de

aterro (m) d

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑆𝑒𝑐çã𝑜 =𝑠𝑏2 + 𝑟2(2𝑏𝑑 + 𝑠𝑑2)

𝑟2 − 𝑠2

(m2)


Comprimento entre

estações L

Volume

V (m3)

0 100,8 101,20 0,40 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.4 + 2(0.4)2)

102 − 22 = 5.02 - - -

1 101,25 101,80 0,55 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.55 + 2(0.55)2)

102 − 22= 6.88 5,95 30 178,52

2 101,9 102,40 0,50 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.5 + 2(0.5)2)

102 − 22 = 6.25 6,57 30 196,95

3 102,6 103,00 0,40 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.4 + 2(0.4)2)

102 − 22 = 5.05 5,64 30 169,06

4 102,9 103,60 0,70 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.7 + 2(0.7)2)

102 − 22 = 8.83 6,93 30 207,81

5 103,6 104,20 0,60 2 × (5)2 + 102(2 × 5 × 0.6 + 2(0.6)2)

102 − 22 = 7.52 8,18 30 245,31

Volume total 997,66

4.5.1 Correção da curvatura

As quantidades de trabalhos de terraplenagem calculadas nas secções acima assumiram que as várias

secções são paralelas umas às outras e as secções transversais estão dispostas normalmente (perpendiculares) ao eixo central da via. Deve ser notado que, quando umo eixo central é em curva, os perfis

transversais são dispostos em direções radiais conforme apresentado na Figura 4-15 não sendo, assim,

paralelos entre si.

Os métodos de áreas de secção intermédias ou médias e prismoidal descritos nas secções anteriores foram

derivados assumindo que as secções se encontram em planos paralelos. Deste modo, os volumes calculados por estas fórmulas têm de ser ajustados quando o eixo central é curvado e os perfis não são

paralelos. Um fator de correção15, conhecido como a correção da curvatura, é aplicado às áreas calculadas para obter os volumes corretos.

O fator de correção da área C é determinado por 𝐶 = ±𝐴𝑒

𝑅 , em que

A = a área calculada; e = a excentricidade (a distância do centroide da área até ao eixo central e R = raio da

curva.

O volume ajustado para a terraplenagem de uma área de secção A e o comprimento L dentro de uma curva

é determinado por: 𝑉 = 𝐿𝐴 (1 ±𝑒

𝑅)

Nota: Nota: e é negativo quando o centroide se encontra dentro da curva (ou seja, no mesmo lado do eixo central como o centro da curvatura) e positivo quando o centroide se encontra fora do eixo central da curva.

A excentricidade "e" de um perfil transversal específico pode ser determinada localizando o seu centroide. O centroide é determinado dividindo o perfil transversal em formas regulares pequenas (como retângulos, triângulos, etc.) e medindo a tendência destas pequenas áreas em relação à linha central.

15 Isto obtém-se utilizando o Teorema de Pappus que declara que o volume retirado por uma área que gira à volta de um eixo é igual ao produto da área e do

comprimento do caminho traçado pelo centroide dessa área, ou seja: V = área x distância traçada pelo centroide.


4-16

Figura 4-15: Correção da curvatura

(i) O valor de C depende do tipo da secção:

Para Secção de Nível, C = 0,0

(ii) Para uma secção de dois níveis,

𝐶 = ±𝐴𝑒

𝑅; 𝑤ℎ𝑒𝑟𝑒 𝑒 = ±

𝑤1𝑤2(𝑤1 + 𝑤2)

3𝐴𝑠

w1, w2 são as larguras laterais e s são os taludes laterais.

(iii) Para secção de dois níveis em encosta,

𝑒 =1

3(𝑤1 +

𝑏

2− 𝑠ℎ) ; 𝑓𝑜𝑟 𝑠𝑚𝑎𝑙𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎.

𝑒 =1

3(𝑤1 +

𝑏

2− 𝑠ℎ) ; 𝑓𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑎.

A correção é bastante significativa quando o raio R da curva é relativamente pequeno. A correção é também importante no caso de alargamento nas curvas e no caso de secções em encosta.

4.5.2 Empolamento e retração

Quando os solos duros são escavados, aumentam o seu volume. É, assim, necessário utilizar um fator de

empolamento para determinar o volume do material resultante dos trabalhos de escavação. O fator de empolamento é definido como:

Fator de Empolamento =Volume depois da Escavação

Volume antes da Escavação

De igual modo, define-se um fator de retração quando se compacta um solo no seu destino final:

Fator de Retração =Volume depois da Compactação

Volume antes da Compactação

A Tabela 4-16 apresenta-se como um guia para os fatores de empolamento e retração para os diferentes tipos de solo.

Tabela 4-16: Fatores de Empolamento e Retração

Material Densidade de

empolamento (kg/m3) Fator de

empolamento Fator de retração

Argila (PI reduzido) 1,650 1,3 1,0

Argila (PI elevado) 2,100 1,4 0,9

Argila e cascalho 1,800 1,35 1,0

Areia 2,000 1,05 0,89

Areia e Cascalho 1,950 1,15 1,0

Cascalho 2,100 1,05 0,97

Calcário 1,850 1,5 0,97

Xisto 2,350 1,5 1,33

Pedra calcária 2,600 1,63 1,36

Arenito (poroso) 2,500 1,6 1,0

Arenito (cimentado) 2,650 1,61 1,34

Basalto 2,950 1,64 1,36

Granito 2,410 1,72 1,33

Fonte: OIT - LIC Guidelines for water provision, sanitation, solid waste and building works


4-17

4.6 OPERAÇÕES EM PEDREIRA (CÂMARAS DE EMPRÉSTIMO DE TERRA)

4.6.1 Identificação das câmaras de empréstimo de terras

Se não existir material suficiente dentro do traçado da estrada, terá de ser obtido material adequado por empréstimo de um outro local para aterros e trabalhos de construção das camadas da estrada. As câmaras de empréstimos de terra são normalmente identificadas pelo Dono da Obra. Recomenda-se que antes de o empreiteiro iniciar os trabalhos de abertura de qualquer pedreira, seja realizado um estudo adequado pelo Engenheiro, incluindo: • Definição de eventuais locais a partir do conhecimento geológico da área e/ou um estudo da vegetação

local, faces de corte e através de diálogo com a população local; • Escavação de câmaras de teste para examinar a extensão dos depósitos de material adequado, assim

como a de material de cobertura a ser removido; • Uma planta da área identificado a localização e instalações sistemáticas de câmaras de teste adicionais

e apresentando-as na planta com resultados dos testes. Amostras do material que necessita de ser testado em laboratório para comprovar que cumpre os requisitos mínimos de qualidade. As amostras devem ser realizadas escavando câmaras de teste numa grelha de 10 x 10 m ao longo de toda a área da câmara de empréstimo. Podem ser colocados marcos em betão nos perímetros das áreas para facilitar a identificação e direção de funcionamento da pedreira. Os resultados dos testes do material devem ser apresentados num formato padrão, documentando:

• A localização e extensão da fonte; • A espessura e propriedades (dureza, teor de pedra) da cobertura; • A espessura e propriedades do filão (dureza, conteúdo pétreo, resultados dos testes padrão) e volume

total a extrair da pedreira; • Recomendações sobre métodos para trabalhos na pedreira, incluindo exequibilidade de escavação

manual. • Estrada de acesso proposta

Nota: Se o trabalho for para subcontratar, é essencial que esta informação sobre a pedreira esteja disponível em tempo útil - incluindo a quantidade estimada de material.

Antes de iniciar os testes de qualquer material, o proprietário do terreno deve ser consultado e deve ser obtida a licença para utilização dessa terra. A indemnização encontra-se normalmente regida pelas respetivas disposições regulamentares rodoviárias.

Deve ser realizada uma avaliação cuidadosa para determinar a abordagem mais económica na utilização das áreas de extração identificadas. Mesmo que uma fonte possua material suficiente para cobrir um lanço muito longo de estrada, poderá ser mais económico abrir outra pedreira com uma rota de transporte mais curta. Os custos devem ser analisados cuidadosamente, incluindo a comparação de custos de transportes longos face às despesas envolvidas na abertura de novas áreas de extração.

4.6.2 Disposição da câmara de empréstimo de terras e da estrada de acesso

Apesar das condições variarem de local para local, existem alguns princípios gerais para a disposição apropriada que se devem observar.

A disposição da pedreira deve permitir a entrada e saída de camiões basculantes ou tratores e reboques sem obstruírem a passagem uns aos outros. As Figuras 4-16 e 4-17 apresentam disposições possíveis para áreas de pedreira.

Figura 4-16: Pedreira junto à estrada


4-18

Figura 4-17 Pedreira com estrada de acesso

Quando a pedreira não se encontrar na via reservada da estrada ou estiver localizada na proximidade de uma estrada existente, terá de ser construída uma estrada de acesso. A estrada de acesso deve permitir que os veículos acedam facilmente à pedreira, passem uns pelos outros e invertam a marcha em frente à pedreira. Quando o trabalho é submetido a concurso público, o custo desse trabalho deve estar incluído no preço da proposta. Deve ser tido presente que o equipamento de transporte o seu manuseamento é dispendioso, por isso, é melhor gastar o dinheiro uma só vez construindo uma boa estrada de acesso, do que gastar dinheiro repetidamente cada vez que um camião basculante ou um trator é retido ou fica parado na estrada de acesso. A pequena equipa de trabalhadores localizados na pedreira deverá estar encarregada de manter a estrada de acesso. Também poderá ser necessário fornecer algum cascalho para secções da estrada de acesso quando a pedreira estiver estabelecida e o equipamento for colocado no estaleiro.

Deve ser utilizada sinalética rodoviária e sinaleiros para controlar o trânsito no cruzamento da estrada de acesso à pedreira com a estrada principal.

Figura 4-18: Drenagem da pedreira Pedreira não drenada

A pedreira deve ser apropriadamente drenada para prevenir a acumulação de água em poços na mina durante a chuva, o que por vezes torna a mina inoperacional.

Deve igualmente ser drenada por motivos de higiene e segurança, especialmente em áreas propensas à malária e, também, para prevenção de queda acidental de crianças de aldeias vizinhas nos poços criados.

4.6.3 Escavação de cobertura

É necessário retirar a vegetação e material orgânico da superfície, assim como algum solo (cobertura) por cima do "material bom" antes de trabalhar na pedreira, pelos seguintes motivos: • A cobertura não é adequada para os trabalhos das camadas da estrada

para as quais é necessário material de empréstimo. Isto pode ser avaliado a partir dos resultados dos testes;

• A vegetação herbácea e as raízes da cobertura não são adequadas para trabalhos de construção de estradas;

• O restabelecimento da pedreira é muito importante - a terra vegetal, as sementes e a vegetação herbácea devem ser empilhadas para esta finalidade.

Figura 4-19: Mina de teste apresentando o perfil do solo


4-19

4.6.4 Escavação, empilhamento e carregamento de material de empréstimo

Quando o solo não é muito rochoso e as condições o permitem, a escavação, empilhamento e carregamento de material de empréstimo podem ser executados manualmente. Os trabalhos de escavação numa área de pedreira em encosta devem seguir os passos indicados na Figura 4-20 para prevenir acidentes de derrocada e garantir a segurança dos trabalhadores.

É necessário planear cuidadosamente o trabalho na pedreira para um funcionamento eficiente dos trabalhos de pavimentação da estrada. O trabalho de preparação da pedreira deve iniciar-se muito antes de serem iniciados os trabalhos da plataforma e da camada da base da estrada. É útil empilhar material suficiente para que, assim que o veículo de transporte chegue, este possa ser totalmente utilizado sem ter se aguardar que seja escavado material suficiente.

Diariamente, é necessário escavar e empilhar novo material na pedreira. A quantidade empilhada durante um dia deve corresponder ou exceder a quantidade esperada para ser transportada no dia seguinte. Os trabalhos de escavação numa pedreira são adequados para tarefas em grupo/equipa. Uma tarefa em grupo/equipa, em comparação com tarefas individuais, reduz a quantidade de trabalho de preparação e supervisão exigido pelo encarregado.

Deve ser dada especial atenção ao modo como a pedreira se desenvolve para que o trabalho continue a realizar-se de um modo eficaz. Sempre que possível, devem ser escavados cais e o material escavado deve ser empilhado em cima dos cais, conforme ilustrado na Figura 4-21, a fim de facilitar o carregamento manual para os camiões. Deste modo, o material está sempre depositado para dentro ou a partir do mesmo nível que os camiões ou reboques.

Figura 4-21: Construção de cais de carga

Escavação e empilhamento para criar um cais de carga Carregamento de um camião

Figura 4-20: Escavação de pedreira em encosta


4-20

4.6.5 Pedreiras rochosas

Quando as câmaras de empréstimo são muito rochosas e os solos são difíceis de escavar manualmente, poderá revelar-se eficaz utilizar explosivos para desagregar certos tipos de materiais antes de os desmontar e empilhar manualmente. A alternativa é partir o material empilhado recorrendo a máquinas, para carregamento por mão de obra. Esta abordagem pode ser vantajosa especialmente para trabalhos de pavimentação rodoviária onde se pretendem os materiais mais duros, uma vez que possuem frequentemente uma força maior (CBR). A utilização de máquinas em pedreiras:

• Agiliza o processo de empilhamento de material duro para posterior carregamento manual. • Se o material consistir em grandes quantidades de material grosso e de grandes dimensões, como

dolerito erodido ou material rochoso quartzítico, recomenda-se esmagar o material com uma unidade móvel de britagem.

A escavação e o empilhamento de material podem ser realizados como trabalhos ao abrigo de um contrato separado O equipamento pesado pode completar o seu trabalho numa pedreira específica e deslocar-se para a próxima pedreira para posterior carregamento manual do material, conforme necessário nos trabalhos rodoviários. (Isto reduz o custo de manter o equipamento inativo no estaleiro durante períodos prolongados).

4.6.6 Restabelecimento de câmaras de empréstimo de terra

As pedreiras devem ser restabelecidas no final dos trabalhos de pavimentação, ajustando a inclinação das faces escavadas para taludes estáveis, repondo a vegetação e a terra vegetal para cobrir bem a área. Isto pode ser realizado com recurso a mão de obra. O material orgânico empilhado deve ser espalhado nas superfícies finais. Se possível, a área restabelecida deve ser regada para encorajar o crescimento de vegetação.

4.6.7 Produtividade das pedreiras

Por experiência, uma câmara de empréstimo bem organizada, que seja preparada, escavada e carregada com recurso a mão de obra, pode por si só empregar 50 a 80 trabalhadores. A Tabela 4-17 abaixo apresenta as produtividades recomendas de trabalhos na pedreira:

Tabela 4-17 Taxas por Tarefa Propostas para Atividades em Pedreiras

Atividade Taxa por Tarefa

Preparação da estrada de acesso 20-60 m/trabalhador-dia

Desbravamento de mato 200-600 m2/trabalhador-dia

Escavação da cobertura + carregamento em carrinho de mão 2-4 m3/trabalhador-dia

Escavação de cascalho solto 2,5-3,5 m3/trabalhador-dia

Escavação de cascalho duro 1,5-2,0 m3/trabalhador-dia

Escavação de cascalho de dimensões excessivas 1-1,2,0 m3/trabalhador-dia

Escavação de cascalho de dimensões muito excessivas 1,0 m3/trabalhador-dia

Carregamento de cascalho para reboque de trator (capacidade de 3 m3) 8-10 m3/trabalhador-dia

Carregamento de cascalho para o camião (capacidade de 5m3) 5-8 m3/trabalhador-dia

Espalhamento de cascalho 12 – 15 m3/trabalhador-dia

Reperfilamento da estrada 50-60 m/trabalhador-dia

Transporte em carrinho de mão Quantidade N.º de viagens/dia

0-40 m 10,5 m3/trabalhador-dia 210




Fonte: OIT, Road construction and upgrading (ROCAU)

Nota: Utilizar as taxas apenas como orientação e criar o seu próprio conjunto de taxas

Pedreira parcialmente pedreira completamente restabelecida restabelecida

5-1


SECÇÃO 5: CAMADAS DE PAVIMENTOS

5.1 TIPOS DE PAVIMENTO

Sempre que se fala de pavimentos rodoviários, é comum fazer a distinção entre pavimentos flexíveis e rígidos. Os pavimentos em materiais britados ou betuminosos de estradas projetadas são comummente

designados por “flexíveis”, enquanto os pavimentos em betão são designados por “rígidos”. Esta secção aborda os pavimentos flexíveis, dado que constituem o tipo de pavimento predominante em estradas de

baixo volume de tráfego.

Para designar os componentes de um pavimento flexível, usam-se os seguintes termos:

Camada de desgaste: A camada superior do pavimento é denominada camada de desgaste. A principal função da camada de desgaste é conferir estanquidade e proteger as

camadas inferiores, garantindo resistência suficiente ao desgaste abrasivo causado pelo tráfego. Normalmente é constituída por um revestimento

superficial betuminoso ou por uma camada de materiais betuminosos

previamente misturados, tal como ilustrado na Figura 5-1.

Camada de base: Constitui a principal camada estrutural do pavimento.

Normalmente é formada por pedra britada ou cascalho ou ainda por solos pedregosos, rocha decomposta, areias e areias argilosas estabilizadas com

cimento, cal ou betume.

Figura 5-1: Estrutura de um pavimento flexível

Sub-base: A camada imediatamente subjacente à camada de base designa-se por sub-base, que funciona

como uma camada secundária de distribuição da carga. Normalmente é constituída por material de qualidade inferior ao usado na camada de base, tal como cascalho natural e areias com cascalho não

transformadas ou ainda uma mistura de cascalho, areia e cal. Em termos de considerações de projeto, esta camada poderá não ser necessária para estradas de baixo volume de tráfego que apresentem uma boa

fundação. Poderá ainda funcionar como camada de separação que impede a contaminação da camada de base por materiais de baixa resistência da fundação e devido a condições húmidas; desempenha um papel

importante na proteção da camada de fundação contra danos resultantes do tráfego de construção.

Camada de fundação: Trata-se da camada superior do solo natural, geralmente constituída por materiais

locais inalterados ou solos escavados de outro local e dispostos como enchimento. Em ambos os casos, esta

camada é compactada durante a construção para conferir maior resistência.

5.2 SELEÇÃO DOS MATERIAIS PARA PAVIMENTOS

As camadas de sub-base e base das estradas de baixo volume de tráfego são, por norma, projetadas17 com

base na importação de materiais de câmaras de empréstimo identificadas, sem ter seriamente em consideração a adequabilidade dos materiais in situ disponíveis na reserva imediata da estrada.

5.2.1 Requisitos mínimos

A camada de base do pavimento rodoviário tem de ser construída em material com uma determinada

resistência mínima. No caso de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego, com circulação até 500

veículos por dia, o intervalo adequado para a capacidade de resistência (índice CBR) de uma camada de base situa-se entre 15 e 45% ou acima (CBR embebido) com um IP entre 6 e 12, contanto que seja

proporcionada uma drenagem adequada. Experiências demonstram que a granulometria18 dos materiais de base é menos importante do que a sua capacidade de resistência.

5.2.2 Material in situ

Na maioria dos estaleiros de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego, os materiais transportados

de câmaras de empréstimo a longas distâncias para utilização na construção da base/sub-base apresentam

muitas vezes a mesma (ou até menos) qualidade do que os materiais in situ desperdiçados,

17 Outros tipos de análise da projeção de pavimentos, incluindo o tráfego, as condições climáticas e as caraterísticas dos materiais, não são abrangidos neste guia.

18 A granulometria é uma forma de classificar um solo determinando a respetiva distribuição de tamanho de grão. Para tal, a amostra de solo é peneirada através

de um conjunto de peneiros sobrepostos, ficando o peneiro de dimensão mais larga por cima e o peneiro mais fino por baixo. O solo retido em cada peneiro é

pesado e representado em percentagem do peso total da amostra.

5-2


existentes em algumas secções da plataforma da estrada. Tal acontece quando os projetistas não se

esforçam por realizar uma prospeção de material novo apropriado existente ao longo do perfil da estrada, optando por recorrer a câmaras de empréstimo que por vezes implicam o transporte a muito longas

distâncias. Em consequência, os custos de construção da estrada aumentam devido às despesas excessivas de transporte. Os custos do pavimento podem sofrer uma redução considerável se for feito um esforço

durante a projeção para analisar a utilização de materiais disponíveis a nível local.

Assim, torna-se útil realizar uma análise dos materiais do pavimento e a conceção de estradas de baixo

volume de tráfego determinando a resistência e outras caraterísticas dos solos in situ. Caso os solos locais não apresentem resistência suficiente, convém considerar uma eventual melhoria do material através de

estabilização mecânica ou química, para satisfazer os requisitos mínimos de conceção. Desse modo, reduz-

se a necessidade de importar material do exterior, beneficiando das seguintes vantagens:

• Uma poupança significativa nos custos do projeto (até 20%) em termos das despesas de transporte,

dependendo da distância de transporte.

• Evita-se a escavação e o desperdício de material potencialmente útil, o que resulta na redução dos custos do projeto.

• Verifica-se um maior avanço, dado que os materiais adequados para a construção da estrada se

encontram junto à mesma, o que se traduz numa conclusão mais rápida dos trabalhos e em poupanças adicionais.

• Viabilidade da aplicação de métodos de trabalho baseados em mão de obra para a escavação e construção da sub-base/base, aumentando assim o recurso do projeto a mão de obra.

• Limita-se a degradação ambiental causada pela abertura de grandes câmaras de empréstimo.

O fluxograma apresentado a seguir ilustra os passos que devem ser seguidos para uma seleção financeiramente viável dos materiais para pavimentos de estradas de baixo volume de tráfego.

Gráfico 5-1: Fluxograma relativo à seleção de materiais e conceção de pavimentos

Análise de materiais in situ: (ao longo do eixo central e dos drenos laterais)

15 < CBR in situ < 45% 6 < IP < 12,

Não

Os materiais in situ

satisfazem os requisitos

para a camada de

base?

Sim CBR in situ > 45%

IP < 12,

Não

Analisar a utilização de materiais in situ com o tratamento apropriado (estabilização/modificação) para satisfazer os requisitos de base

CBR in situ < 15% IP < 6

Utilização de materiais in situ na

construção da camada de base

Vantagens:

• Redução drástica dos custos

• Favorece o recurso a mão de obra

• Maior celeridade de construção e

resultados

Os custos de

tratamento são mais

elevados do que a

importação de

materiais de câmaras

de empréstimo?

Prescindir da utilização de materiais in situ.

Sim Importar materiais para a camada de

base de uma câmara de empréstimo.

Não

Tratar os materiais in situ para satisfazer

os requisitos e utilizar na camada de

base.

5-3


5.2.3 Material importado

Apenas é necessário recorrer à importação quando os materiais in situ são muito fracos (CBR < 15%) e o

tratamento desses solos é muito dispendioso. A decisão final de conceção quanto à importação ou melhoria

dos solos in situ deve, portanto, ser informada por uma avaliação detalhada dos custos do tratamento dos materiais in situ comparativamente aos custos do empréstimo em termos de distâncias de transporte,

quantidades de materiais, extensão do esforço para remoção dos materiais e viabilidade da escavação dos materiais com recurso a métodos de trabalho baseados em mão de obra.

5.3 LEVANTAMENTO SOBRE O EIXO CENTRAL

O meio mais rápido e económico de determinar a capacidade de suporte dos materiais in situ ao longo do perfil da estrada é aplicando o ensaio com Penetrómetro Dinâmico de Cone (DCP).

Os ensaios DCP devem ser realizados a meio da época das chuvas ou quando a mesma estiver a terminar. Tal irá conferir um fator de

segurança à conceção.

Recomenda-se que os ensaios DCP sejam realizados em intervalos

de 50 metros ao longo da estrada, em três pontos: no eixo central e em cada berma. Caso o lanço de estrada/rua seja pequeno, é útil

realizar pelo menos três ensaios a cada 80 - 100 metros. É possível efetuar medições DCP contínuas a uma profundidade de 800 mm

ou de 1200 mm se estiver fixada uma haste de prolongamento.

Recomenda-se a realização de outros ensaios de campo nos pontos selecionados, tais como o de plasticidade do solo ou de

granulometria.

Os ensaios DCP podem ser usados para determinar o CBR de materiais in situ disponíveis ao longo do perfil

de uma estrada nova ou já existente. O Gráfico 5-2 a seguir pode ser usado para determinar os CBR.

Gráfico 5-2: Correlação entre o ensaio DCP e o CBR

Fonte: TRL, Nota n.º 31 sobre Estradas DCP (mm/pancada)

Ensaio DCP

5-4


No entanto, é aconselhável realizar em laboratório ensaios completos de CBR com amostras selecionadas

dos pontos de ensaio, para verificar os resultados dos ensaios DCP.

5.4 CONSTRUÇÃO DE CAMADAS DE BASE COM MATERIAIS IN SITU

5.4.1 Construção de uma fundação para o abaulado

Figura 5-2: Fundação para o abaulado de uma estrada não pavimentada

Contrariamente aos passos implicados na construção do abaulado de estradas de cascalho não

pavimentadas - tal como ilustrado na Figura 5-2, em que a escavação é realizada a nível da plataforma antes de construir um abaulado em “forma de telhado” triangular - nas estradas pavimentadas a camada de

fundação deve ser preparada de uma só vez de acordo com os declives do abaulado exigidos. Assim, evita-se a criação de uma camada fina tipo “biscoito” nas bordas do abaulado formado. Os passos para a

preparação da fundação de estradas pavimentadas encontram-se ilustrados a seguir:

i. Selecione pontos de controlo ao longo de uma determinada secção do perfil da estrada e estabeleça os níveis corretos que resultam num equilíbrio dos materiais existentes em cada perfil transversal.

ii. Defina o nível do perfil do eixo central para uma diferença de altura (com base no declive do abaulado) em relação aos níveis de perfil das bermas esquerda e direita, de modo a preparar uma camada de

fundação escavada e acabada com o abaulado desejado relativamente à largura da plataforma a partir do eixo central. No caso de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego, o abaulado

recomendado deve situar-se no intervalo de 2,5 – 3,5%.

iii. Para obter o espalhamento desejado, deve-se primeiro cortar lombas para encher todas as depressões

e compactar em camadas uniformes.

iv. Escave materiais aprovados dos lados da estrada e disponha-os em cada lado do eixo central. Aumente

a largura do corte caso seja necessário mais material. Caso o material esteja seco, faça uma cavidade

no cimo da pilha e adicione água. Deixe de um dia para o outro de modo a permitir a infiltração de água.

v. Se necessário, adicione cuidadosamente mais água para obter o teor ótimo de humidade (OMC) enquanto espalha e nivela os materiais de acordo com o declive do abaulado exigido. Concluído o

nivelamento, a superfície é compactada até ao ponto de rejeição e mantendo simultaneamente a forma correta do abaulado.

Figura 5-3: Preparação do abaulado de uma estrada pavimentada

5-5


5.4.2 Passos para a construção de uma camada de base in situ

Caso os solos in situ satisfaçam os requisitos para a construção de uma camada de base, pode-se seguir os

passos seguintes na construção da camada de base não estabilizada, recorrendo a material escavado dos

drenos laterais.

vi. Escave material aprovado dos drenos laterais e forme uma camada ou empilhe entre as estacas das

bermas. Aumente a largura do corte caso seja necessário mais material

vii. Caso o material esteja seco, faça uma cavidade no cimo da camada ou pilha e adicione água. Deixe de

um dia para o outro de modo a permitir a infiltração de água.

Nota: Se o material dos drenos laterais não for de boa qualidade (não aprovado), pode ser estabilizado

antes da sua utilização. Não sendo possível a estabilização, o material deve ser removido para um local

seguro para excedentes e substituído por material aprovado, importado de outro local.

viii. Disponha cofragens no sentido longitudinal, um primeiro conjunto ao longo do eixo central e um segundo conjunto ao longo de um limite da largura da base. A parte superior das cofragens deve estar

suficientemente alta para permitir o espessamento da camada de base até formar uma camada compactada com a espessura desejada (aproximadamente 150 mm). Aconselha-se a construção de

meia largura da base de cada vez.

ix. Adicione mais água se necessário e misture até obter o teor ótimo de humidade. Depois, espalhe o

material entre as cofragens, uniformize e compacte até ao ponto de rejeição.

Assegure-se de que os trabalhadores não pisam nem caminham sobre a camada de base solta para evitar diferenças em termos de compactação.

x. Retire as cofragens do eixo central, disponha cofragens no limite da outra meia largura e espalhe material até uma altura de 50 mm acima da secção compactada (utilize um perfil de delimitação de 50

mm). Depois, compacte até atingir o ponto de rejeição, o que irá comprimir esta secção ao mesmo nível que a primeira largura compactada.

xi. Para revestir o limite da camada de base compactada, disponha estacas e fios no limite da berma.

xii. Disponha material solto até uma altura de 50 mm em relação à camada compactada (utilizando um perfil

de delimitação de 50 mm) e compacte até ao talude necessário.

3

1

2

Estaca

5-6


As fotos apresentadas a seguir ilustram em detalhe todos os passos anteriores.

Implantação de cofragens de aço para reter a Utilização de régua de nível para um espalhamento

camada de base uniforme da camada de base

Camada de base espalhada e compactada Revestimento do limite da camada de base

5.4.3 Construção de uma camada de base de 150 mm

Se o pavimento for projetado com uma camada de base compactada com 150 mm de espessura, a camada

é demasiado espessa para ser compactada numa única camada utilizando um cilindro vibrante de condução apeada de 900 kg, conforme descrito acima. Continuando a utilizar cofragens e perfis de espessamento, a

camada de base deverá então ser construída num procedimento de duas etapas, conforme apresentado em seguida:

1) Corrija a sub-base/fundação com uma precisão de +/-10 mm em relação aos níveis do projeto.

2) Humedeça e escarifique a superfície da sub-base/fundação utilizando ancinhos, de modo a obter um

bom ligamento com a camada base.

3) Misture o material da camada de base para obter o teor ótimo de humidade, encha com material solto e

uniformize até ao topo da secção de base da cofragem de aço de 100 mm x 100 mm. Compacte o material até ao ponto de rejeição. Isto irá criar uma primeira camada com uma espessura compactada

de aproximadamente 67 mm.

4) Escarifique a superfície para obter um bom ligamento com a camada seguinte.

5) Coloque um perfil de espessamento de 90 mm em cima da secção de base de 100 mm x 100 mm. Misture a segunda camada de material de camada de base até obter o teor ótimo de humidade, coloque o material solto e uniformize até ao topo do perfil de espessamento. Volte a compactar o material até ao

ponto de rejeição. Isto criará uma segunda camada compactada com uma espessura de cerca de 83

mm e uma espessura total das duas camadas compactadas de 150 mm. A Figura 5-4 seguinte ilustra os passos acima descritos.

5-7


5.4.4 Construção de camadas de base de 120 mm

Esta camada também é demasiado espessa para ser compactada numa única operação. Em vez disso, siga

os passos acima, mas substitua o perfil de espessamento de 90 mm por um perfil de 50 mm.

5.5 COMPACTAÇÃO DAS CAMADAS

5.5.1 Relações entre densidade e humidade

Quando sujeitos a compactação dinâmica, praticamente todos os

solos demonstram uma relação semelhante entre o teor de humidade e a densidade (baridade seca). Cada solo tem um teor

ótimo de humidade em que o solo atinge a densidade máxima sob uma determinada força de compactação. Este facto,

conforme ilustrado no Gráfico 5-3, constitui a base para o

processo moderno habitualmente usado na construção de pavimentos rodoviários e aterros, barragens de terra, diques e

estruturas semelhantes.

No laboratório, a compactação é simulada pela utilização de um

peso em queda livre colidindo numa massa de solo confinada. Na construção rodoviária, a compactação é assegurada através da

utilização de cilindros ou compactadores vibratórios aplicados a camadas relativamente finas de solo. No campo, procura-se

normalmente manter o solo com uma humidade ótima e conduzir o solo à densidade máxima ou até alguma

percentagem especificada da mesma. No laboratório, os ensaios de compactação normalmente são realizados com a utilização dos métodos “Proctor normal” ou “AASHTO normal” (T99). A humidade ótima e a

densidade máxima são normalmente determinadas em laboratório, através de uma série de determinações da baridade húmida e do teor de humidade correspondente. Após a conclusão das determinações do teor de

humidade, as baridades secas podem ser calculadas e representadas graficamente. Solos diferentes reagem de forma diferente à compactação com teores de humidade inferiores ao ótimo. O teor de humidade é menos

importante para argilas pesadas do que para os solos siltosos e arenosos com menor plasticidade. As argilas

Figura 5-4: Passos para a compactação de uma camada de base de 150 mm

Cofragem de aço de 100 x 100 mm

+/- 134

Perfil de espessamento

de 90 mm

Gráfico 5-3: Teor de humidade - massa volúmica aparente seca

massa v

olú

mic

a a

pare

nte

seca (

g/c

m3)

5-8


podem ser compactadas através de um leque relativamente amplo de teores de humidade abaixo do ótimo

com alterações comparativamente pequenas na massa volúmica aparente seca. Por outro lado, os solos granulares que têm melhor granulometria e densidades mais altas, sob a mesma força de compactação,

reagem prontamente a pequenas alterações no teor de humidade, com alterações significativas na massa volúmica aparente seca. As areias relativamente limpas, mal graduadas e sem plasticidade também são

relativamente insensíveis a alterações da humidade. Outros fatores como o teor de agregado grosso também influenciam os resultados dos ensaios de compactação.

Os cilindros de compactação são classificados por peso e os habitualmente usados são cilindros de rolos suaves para a compactação de terraplenagem e da camada de desgaste. Os cilindros pés de carneiro são

usados na compactação de solos coesivos de grandes enchimentos. Os cilindros de pneus são úteis para a

compactação de solos arenosos e a compressão final da camada de desgaste betuminosa. Os cilindros vibrantes são úteis para a compactação profunda de solos granulares, enquanto equipamento de

compactação como compactadores manuais, pilões, compactadores pneumáticos e unidades de compactação vibratória são usados para solos não coesivos em localizações que não são acessíveis a

cilindros convencionais.

5.6 MELHORAR OS MATERIAIS IN SITU PARA CAMADAS DE BASE

5.6.1 Mecânica de estabilização do solo

A estabilização do solo é um processo que produz uma melhoria no desempenho de um solo para a sua utilização como material de construção. O objetivo é melhorar a estabilidade e a capacidade de suporte de

carga do solo. Estas alterações são conseguidas através da dosagem controlada, compactação e/ou a adição de um estabilizador adequado ou aditivo. Os processos seguintes descrevem os princípios básicos da

estabilização do solo:

a) Avaliação das propriedades do solo disponível;

b) Avaliação das propriedades em falta no solo;

c) Desenvolvimento de um método adequado para conferir as propriedades em falta através de métodos de estabilização económicos;

d) Compactação do solo melhorado.

A estabilização do solo poderá resultar numa ou mais das seguintes alterações:

• as propriedades químicas podem sofrer transformação (estabilização); • as propriedades físicas como a densidade, expansão, retração e estabilidade podem sofrer

transformação (modificação); • o solo pode reter algumas das propriedades mínimas de resistência devido a medidas de

impermeabilização.

Os três métodos mais comuns para melhorar a resistência de materiais in situ são a estabilização mecânica, a estabilização química e a estabilização com betume. Cada método é descrito sucintamente a seguir.

5.6.2 Estabilização mecânica

Este é o processo de dosagem ou mistura cuidadosa de dois ou mais tipos de solo e de compactação da

mistura resultante para obter uma camada estável. Por exemplo, as propriedades de solos granulares contendo finos reduzidos são melhoradas se forem misturados com solos finos como argila, resultando numa

estabilidade e resistência melhoradas. De igual modo, a estabilidade e resistência de um solo argiloso pode

ser melhorada pela adição de uma proporção de material granular. Em seguida, são apresentados os fatores que afetam a estabilidade de camadas estabilizadas mecanicamente:

• Dosagem adequada da mistura, ou seja, composição granulométrica;

• Resistência dos agregados;

• Propriedades dos solos a misturar; • Presença de constituintes prejudiciais no solo ou nos agregados; • Qualidade da compactação.

5.6.3 Estabilização química

Uma alternativa possível passa pela utilização de estabilizadores químicos para melhorar os materiais in situ

ou importados. O principal objetivo da estabilização química é melhorar a adequação dos cascalhos naturais disponíveis localmente para a construção de pavimentos, evitando assim a necessidade de importar outros

materiais. Isto pode levar muitas vezes a uma utilização mais eficiente em termos de custos dos materiais

5-9


disponíveis com as propriedades benéficas seguintes, em comparação com o material base não tratado: • maior capacidade de resistência ou estabilidade

• maior capacidade de distribuição de carga

• maior resistência à erosão

• menor sensibilidade às alterações de humidade

• maior manuseabilidade dos materiais argilosos

A escolha do estabilizador químico19 depende do material a estabilizar e da posição que irá ocupar no

pavimento rodoviário. Esses estabilizadores são geralmente aplicados com dosagens relativamente baixas,

tipicamente entre 3 e 6 por cento. No entanto, de modo a evitar problemas, estes devem ser sujeitos a um processamento e construção cuidadosos e bem controlados. A adequação de um determinado estabilizador

para tratar os materiais disponíveis numa obra rodoviária específica deve ser avaliada através de ensaios laboratoriais.

A aplicação ideal depende do tipo de solos com variações de custos evidentes. Cada material tem de ser avaliado individualmente e a necessidade de um tipo apropriado de camada de desgaste também terá de ser

analisada.

Estabilização com cimento e cal

Enquanto o cimento é particularmente eficaz na estabilização de materiais de média a baixa plasticidade, a cal é mais eficaz para materiais com quantidade suficiente de argila com um IP superior a 10. Ambas as

ações reduzem o IP e aumentam a resistência do material. Por exemplo, a adição de 2 a 10 por cento de cimento a um solo in situ pode aumentar a sua Resistência à Compressão Simples (RCS) de 0,5 para 3,5

MPa a 100%. AASHTO modificado. Não é incomum o empolamento ser reduzido de 7 ou 8 por cento para 0,1 por cento pela adição de cal. A reação de troca de iões ocorre rapidamente e pode aumentar o CBR de

materiais argilosos por um fator de dois ou três.

Critérios de seleção de químicos

Quando a estabilização química ou a modificação de solos in situ é considerada a alternativa mais económica ou viável, a seleção do estabilizador baseia-se na plasticidade e distribuição granulométrica do

material a ser tratado. O estabilizador adequado pode ser selecionado de acordo com os critérios

apresentados na Tabela 5-1.

Tabela 5-1: Critérios para determinação do tipo de estabilizador

Tipo de estabilização

Tipo de estabilizador

Percentagem de passados superior a 25% em peneiro de 0,075 mm

Percentagem de passados inferior a 25% em peneiro de 0,075 mm

IP ≤ 10 10 < IP ≤ 20 IP > 20 IP ≤ 6 PP20

≤ 60 IP ≤ 10 IP > 10

Cimento Sim Sim 0 Sim Sim Sim

Cal21 0 Sim Sim Não 0 Sim

Fonte: TRL, Nota n.º 31 sobre Estradas

A Tabela 5.2 indica as propriedades desejáveis dos materiais do solo antes e após a estabilização.

19 Neste contexto, os estabilizadores químicos incluem estabilizadores específicos de solos e materiais convencionais à base de cal ou cimento.

20 Plasticidade do produto (PP) = índice de plasticidade (IP) x percentagem de passados no peneiro de 0,425 mm.

21 No tratamento de solos, pode-se utilizar cal na forma de cal viva (óxido de cálcio), cal hidratada (hidróxido de cálcio) ou suspensão de cal. A cal viva obtém-se através da transformação química de carbonato de cálcio (calcário) em óxido de cálcio. A cal hidratada obtém-se quando a cal viva reage quimicamente com a água. A cal hidratada reage com as partículas de argila, transformando-as permanentemente num ligante cimentício forte.


5-10

Tabela 5-2: Propriedades desejáveis do material antes e após a estabilização

Propriedades desejáveis do material antes da estabilização

Ensaio de peneiração segundo a norma britânica (BS) (mm)

Percentagem por massa do total de passados de agregado no peneiro

Pedra britada

Pedra britada ou cascalho

Sub-base de cascalho

53 100 100 -

37,5 85-100 80-100 -

20 60-90 55-90 -

5 30-65 25-65 -

2 20-50 15-50 -

0,425 10-30 10-30 -

0,075 5-15 5-15 -

Limite de liquidez (LL) 25 30 -

Índice de plasticidade (IP) 6 5 20

Limite de retração (LC) 3 5 -

Propriedades recomendadas após a estabilização

Ensaio de resistência à compressão simples (RCS) (MPa) aos 7 dias; 100% AASHTO modificado

3,0 - 6,0 1,5 - 3,0 0,75 - 1,5

Ensaio de resistência à compressão simples (RCS) (MPa) aos 7 dias; 97% AASHTO modificado

2,0 -4,0 1,0 - 2,0 0,5 - 1,0

Índice de plasticidade (IP) 4 4 6

Fonte: Recomendação Técnica para Autoestradas (TRH 13); África do Sul

Construção - Mistura e colocação

A quantidade necessária de cal ou cimento deve ser cuidadosamente misturada com o solo seco em pequenas dosagens, garantindo uma consistência uniforme antes de adicionar a água necessária. A mistura

deve depois ser aplicada utilizando cofragens para assegurar que é obtida a espessura (livre) de base

necessária. Deve-se evitar caminhar/pisar na camada de base solta para evitar uma compactação irregular. Devem ser disponibilizadas luvas, máscaras de nariz, galochas e outro vestuário de proteção aos

trabalhadores.

Cura

Uma cura apropriada é importante por três razões:

• Garante a retenção de humidade suficiente na camada para que o estabilizador possa continuar a hidratar.

• Reduz a retração.

• Reduz o risco de carbonatação no topo da camada.

Num clima quente e seco a prevenção da perda de humidade é difícil, pelo que o processo de cura necessita

de muita atenção. Se a superfície for constantemente pulverizada e mantida húmida durante o dia e a noite,

o teor de humidade na parte principal da camada permanecerá estável, mas a operação poderá lavar o

estabilizador da parte superior da camada. Além disso, se a operação de pulverização for intermitente, a

superfície acaba por secar (uma ocorrência comum quando este método é usado), fazendo com que a cura se torne completamente ineficaz. Por conseguinte, é muito importante cobrir sempre a camada não

compactada com plástico polietileno para evitar a perda de humidade antes da compactação.

(Cuidado: também é aconselhável impregnar imediatamente a secção compactada acabada para evitar a

perda de humidade).

Compactação

Uma camada estabilizada deve ser compactada o mais rápido possível após a mistura ter sido concluída, de

modo a realizar todo o potencial de resistência e alcançar a densidade sem submeter o material a tensões excessivas. Se a camada estiver sujeita a tensões excessivas, formam-se planos de corte próximo do topo

da camada e é provável uma falha precoce ao longo deste plano, em particular quando a camada apenas está coberta por uma camada de desgaste.

5-11


Controlo de retração e fissuras de deformação

Não existe um método simples para prevenir a ocorrência de fissuras de retração nas camadas

estabilizadas. Contudo, podem ser adotadas técnicas de projeto e construção que de algum modo podem

atenuar o problema. Sabe-se que a retração, em particular nos materiais estabilizados com cimento, é influenciada por:

o Perda de água, em particular durante o período de cura inicial.

o Teor de cimento.

o Densidade do material compactado.

o Método de compactação.

o Teor de humidade de pré-tratamento do material a estabilizar.

A cura apropriada é essencial não só para manter a hidratação, mas também para reduzir as variações de volume na camada. Um período inicial de cura húmida mais longo resultará numa retração menor quando a camada subsequentemente secar. Quando a camada acabar por secar, a resistência aumentada associada ao teor de estabilizador elevado fará com que as fissuras de retração formem um espaçamento aumentado e tenham uma largura substancial. Com teores de cimento menores, as fissuras de retração ocorrem num espaçamento reduzido e o material vai rachar mais rapidamente quando sujeito ao tráfego devido à sua resistência reduzida. A probabilidade destas fissuras mais finas se refletirem na camada de desgaste é reduzida, mas a própria camada estabilizada será mais fraca e terá uma durabilidade menor. De modo a maximizar tanto a resistência como a durabilidade da camada do pavimento, o material é compactado até à densidade máxima possível. No entanto, para alguns materiais estabilizados por vezes é difícil atingir padrões de compactação normal e qualquer aumento na força de compactação para os atingir poderá ter um efeito adverso, causar planos de corte na superfície da camada ou aumentar a retração subsequente do material visto que a sua densidade é maior. Caso seja difícil atingir a densidade pretendida, deve ser considerado um teor de estabilizador maior de modo a produzir uma camada adequadamente mais resistente e duradoura com uma densidade inferior.

Efeitos de carbonatação

Os solos estabilizados com cal e, em menor grau, com cimento, podem perder resistência através da carbonatação. Este efeito é particularmente evidente em solos estabilizados com cal, finos, relativamente

fracos (especialmente calcretos). Quando usados como material da camada de base, a exposição prolongada destes solos estabilizados ao ar antes da selagem também pode resultar na produção de uma

camada superior fraca antes da camada de desgaste. Pode ocorrer o esmagamento subsequente do agregado, bem como um ligamento fraco entre a superfície e a base, levando à falha do pavimento.

As medidas que melhoram os efeitos de carbonatação durante o processo de estabilização incluem:

• Cobertura imediata com a camada de material seguinte • Aplicação imediata de uma rega de impregnação betuminosa

• Cura húmida completa (sem secagem da superfície) • Construção de uma camada com uma espessura sacrificial que será removida

Abertura ao tráfego.

Tem sido realizada uma investigação insuficiente para determinar os efeitos exatos de abrir uma camada de base ao tráfego antes da conclusão do período de cura, mas considera-se que permitir o tráfego no pavimento durante os primeiros dois dias pode ser benéfico para algumas camadas estabilizadas, desde que o tráfego não marque a superfície e que todo o tráfego seja impedido no pavimento desde o fim do segundo dia até ter passado uma semana (Williams, 1986). Uma abertura precoce ao tráfego em um efeito semelhante ao efeito de fissuração precoce da camada pela passagem do cilindro no prazo de um ou dois dias após a sua construção, mas é preferencial a compressão, visto que assegura uma cobertura regular de toda a largura da faixa de rodagem.


5-12

As fotografias abaixo ilustram a estabilização com cal realizada com métodos baseados em mão de obra.

Estabilização com cal na prática

Utilização de cobertura plástica para evitar a Base estabilizada compactada perda de humidade

5.6.4 Estabilização com betume de materiais in situ

Outro método de estabilização eficaz é tratar os materiais in situ com betume e revestir a camada de base com uma selagem de baixo volume (Otta, mistura betuminosa a frio, etc.) descrita em secções posteriores

deste Guia. Um meio adequado de preparar essa camada de base utilizando métodos de trabalho baseados

em mão de obra seria utilizar uma emulsão betuminosa misturada ao longo da estrada, tipicamente em betoneiras, gamelas ou sobre uma plataforma limpa.

Contudo, é importante que os materiais tratados atinjam as propriedades estruturais exigidas para uma

camada de base (CBR mínimo de 45 a 80 por cento), com uma quantidade económica de emulsão. Por isso,

os solos disponíveis a nível local destinados a esse fim devem primeiro ser testados em laboratório.

A emulsão betuminosa pode ser usada no tratamento de um vasto leque de materiais. O teor ótimo de

ligante depende das propriedades reais do material de base e tem de ser analisado isoladamente.

Os ensaios de estabilização com betume demonstraram que a aplicação de 1-2% de emulsão betuminosa

pode melhorar os solos naturais com CBR de 15% e uma resistência à compressão simples (RCS) de 140 kPa para valores superiores, respetivamente, a 45% e 2000 kPa. Materiais arenosos de elevada compressão

podem necessitar apenas de uma pulverização superficial de emulsão diluída para conferir a resistência

necessária. Nesses casos, não será necessária a aplicação de impregnação e pode-se aplicar uma camada de selagem diretamente sobre a superfície tratada. Contudo, caso estejam disponíveis instalações

laboratoriais, recomenda-se a realização de testes e ensaios aos solos locais para verificar o teor de betume apropriado e atingir a resistência mínima desejada.


5-13

5.6.5 Base tratada com emulsão (BTE)

As bases tratadas com emulsão são comummente preparadas com cascalho in situ ou recuperado (muitas

vezes de pouca qualidade para utilização como camada de base), tratado com uma pequena percentagem

de emulsão betuminosa22 para aumentar a resistência da camada de base. Por norma, adiciona-se menos de 2,5% de emulsão ao material; mas, mais uma vez, isto depende da qualidade do material de origem.

5.6.5.1 Vantagens das BTE

A adição de emulsão betuminosa a cascalho in situ ou recuperado tem as seguintes vantagens:

• A utilização de materiais locais anula a necessidade de importar materiais adequados para a camada de base de pedreiras distantes do estaleiro de obras. A adição de pequenas percentagens de emulsão a

solos existentes localmente pode constituir uma solução alternativa eficaz em termos de custos. • As BTE são especialmente adequadas para obras rodoviárias baseadas em mão de obra, não só porque

a técnica se presta à construção de uma base de qualidade com recurso a mão de obra e equipamento ligeiro, mas também porque a camada de base acabada pode ser aberta ao tráfego por um período

prolongado sem danos imprevistos para a superfície. Constitui uma vantagem na medida em que os

trabalhos de pavimentação com recurso a métodos baseados em mão de obra normalmente decorrem mais devagar do que com métodos convencionais, que muitas vezes resultam na necessidade de

desviar o tráfego de lanços de estrada parcialmente acabados por períodos de tempo mais longos. É ainda uma caraterística comum de bases estabilizadas com cimento ou cal.

• A emulsão reduz a fricção interna dos materiais britados durante a construção, melhorando assim a sua densidade compactada e facilidade de trabalho.

• Reduz a sensibilidade à água e melhora a coesão ao ligar o agregado fino.

• A adição de uma quantidade bastante pequena de emulsão pode aumentar significativamente o CBR e a

Resistência à Compressão Simples (RCS) do material.

• A resistência e rigidez das BTE são semelhantes às dos materiais ligeiramente cimentados.

• A formação de rodeiras na camada de base pode ser significativamente reduzida quando aberta ao tráfego antes da selagem.

• A coesão de uma BTE limita o desenvolvimento de buracos na base quando a camada de desgaste é danificada.

• Ao enriquecer a camada superior da BTE durante a construção, elimina-se normalmente a necessidade de impregnação.

• Ao utilizar agregado de pedra britada como base, o risco de segregação da matriz de agregado é reduzido durante a construção.

• Permite que a camada esteja apta para o tráfego mais cedo do que a maioria das outras camadas de base – assim que a emulsão sofra rotura e não se observe qualquer saliência sob o tráfego.

• A utilização de emulsões resulta numa poupança em termos de consumo do combustível necessário para o aquecimento, visto que as emulsões são aplicadas à temperatura ambiente (mistura a frio).

• O cascalho não necessita de secagem, pois as emulsões aderem rapidamente a agregados húmidos.

• Geralmente é possível curar BTE e recuperar núcleos completos, o que permite a realização fácil e

rápida de ensaios para efeitos de controlo de qualidade.

5.6.5.2 Componentes do material

Como referência, pode-se considerar a utilização dos materiais seguintes numa BTE:

Cimento É adicionada uma pequena percentagem de cimento (1 - 1,5%) que funciona como catalisador e facilita a rotura da emulsão. O cimento acelera a resistência da BTE quando a camada tem de ser aberta ao tráfego.

Cal Caso os solos apresentem uma plasticidade elevada (IP > 6), aconselha-se a adição de cal ao material para reduzir o IP. É necessário determinar o efeito da cal no material, com a adição de emulsão.

22 A emulsão betuminosa é constituída por pequenas gotas de betume suspenso em água. O betume emulsionado pode ser facilmente misturado com agregados;

depois, o betume adere aos agregados e a água evapora.


5-14

Emulsão

A emulsão a utilizar tem de ser uma emulsão aniónica23 estável a 60%. Normalmente a emulsão é fornecida em bidões de 210 litros.

Cascalho natural

As BTE podem ser preparadas a partir de uma diversidade de cascalhos naturais, incluindo: • Granitos decompostos (poderão necessitar de cal) • Doleritos decompostos (poderão necessitar de cal) • Basaltos decompostos • Cascalho quartzítico • Cascalho de lateritos ou ferricretos • Cascalho de chertes • Cascalho arenoso • Calcretos

Por vezes, estão apenas disponíveis areias de grão fino. Ao adicionar 15 a 20% de agregados britados de 6,7 ou 9,5 mm a este material fino, pode-se obter uma melhoria significativa da capacidade de suporte.

As secções seguintes descrevem o trabalho preparatório, os materiais, as instalações e o equipamento e o processo de construção de uma camada de base estabilizada com emulsão, que

inclui: • Camada de base tratada com emulsão (BTE), 100 mm de espessura • Cascalho compósito e camada de base tratada com emulsão, 100 mm de espessura

Processo de conceção

O processo de conceção para materiais tratados com pequenas percentagens de emulsão (menos de 3%) baseia-se no seguinte procedimento: • Caraterização dos materiais a utilizar nas BTE; • Determinação do teor ótimo de fluido24; • Preparação de amostras em análise, nas quais a quantidade de betume residual varia entre 0 e 2%, em

incrementos de 0,5%, mas cujo teor ótimo de fluido (água higroscópica, água de emulsão e de compactação) se mantém inalterado;

• Compactação de acordo com o método AASHTO normal modificado à temperatura ambiente; • Cura das amostras (24 horas à temperatura ambiente, seguindo-se 48 horas de cura em forno a 40 °C

caso o teor ótimo de humidade seja inferior a 8% ou 45 horas a 60 °C caso o teor ótimo de humidade seja superior a 8%);

• Determinação do CBR e da RCS após 4 dias e 6 horas de imersão, respetivamente; e • Determinação do teor ótimo residual de betume.

Para determinados materiais, como os doleritos com um IP de cerca de 3 a 4, mas que contenham argilas, recomenda-se a adição de cal ao material. Para quantificar a presença de tais argilas, o ensaio de IP deve ser realizado em materiais com dimensões superiores ao peneiro de 0,075 mm.

Nota: Antes de utilizar materiais de solos locais, recomenda-se que um laboratório de materiais conceituado realize ensaios baseados em métodos normalizados para testar as BTE.25

O Gráfico 5-4 apresentado a seguir pode também ser usado para verificar se uma base tratada com emulsão (BTE) de 100 mm será adequada como camada de base de uma fundação bem formada e compactada.

Segundo o Gráfico 5-4, o CBR in situ da fundação/sub-base não pode ser inferior a 40, para permitir a

disposição da BTE de 100 mm numa fundação/sub-base formada - caso contrário, será necessário providenciar uma camada adequada de solo importado para revestimento conforme ao gráfico.

23 As emulsões aniónicas são mais apropriadas e apresentam uma grande capacidade de absorção para agregados pulverulentos em relação às emulsões

catiónicas.

24 O teor de fluido é a quantidade total de fluido na mistura, incluindo a mistura higroscópica, o betume e a água presentes na emulsão e a humidade adicionada

para compactação. O teor ótimo de fluido para uma força específica de compactação é o teor de fluido a que se obtém a densidade máxima.

25 Na África do Sul, é proposto um método apropriado de ensaio pela Associação Sul-Africana de Betumes (SABITA) no Manual 21, 1999.


5-15

Gráfico 5-4: Curvas de CBR para bases tratadas com emulsão

Revesti

men

to m

ínim

o p

ara

a p

art

e s

up

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or

da c

am

ad

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de

base (

mm

)

0

C A M A D A D E

100

B A S E

200

300

400

500

600

2 3 4 5 6 7 8 9 10

20 30 40 50 60 70 80 90 CBR

Legenda: carga de roda de carga de roda de carga de roda de 7000 libras 9000 libras 12 000 libras

5.6.6 Construção de uma BTE

5.6.6.1 Especificação

A especificação pode destinar-se à construção de uma base tratada com emulsão de aproximadamente 100 mm, construída de acordo com os requisitos e modificada para se adequar a métodos de construção

baseados em mão de obra.

5.6.6.2 Materiais

Os materiais necessários à construção da BTE são: • Cascalho - aprovado de fonte in situ ou câmara de cascalho (pedreira)

• Emulsão aniónica estável a 60% (emulsionante de resina vinílica), decantada de bidões de 210 litros (as

emulsões preparadas com resina vinílica como emulsionante têm menor tendência para assentar do que outros emulsionantes)

• Cimento

• Cal (se necessário para regular o IP)

5.6.6.3 Instalações, equipamento e ferramentas

Para a construção de uma BTE com recurso a métodos

baseados em mão de obra, recomenda-se as seguintes

instalações e equipamento:

• Suporte com estrutura em aço para bidões de emulsão

• Rampas de aço ou madeira • Válvula de esfera (75 mm de diâmetro)

• Recipientes de medida – 25, 20 e 5 litros (para materiais secos e húmidos) e varetas

• Betoneira de capacidade adequada (14/10 ou

400/300), gamelas de aço ou qualquer superfície dura limpa.

• Cilindro vibrante de condução apeada de dimensões adequadas (750 kg a 1,2 toneladas)

• Perfis de cofragem em aço espesso 150 x 100 mm x 6 mm (cofragens) (comprimentos de 3 m, 2 m e 1 m);

Suporte com estrutura em aço para decantação de emulsão


5-16

• Placas de separação em aço 50 x 2 mm (comprimentos de 3 m, 2 m e 1 m) • Estacas em aço (cortadas a partir de varões com 10 mm de diâmetro) para fixação da cofragem

• Rodos de aço

• Réguas de nível • Plástico de cobertura

• Reservatório de água de 1000 litros instalado numa carrinha de caixa aberta ou num reboque - com bomba

• Recipientes com capacidade de armazenamento de 210 litros de água • Recipiente com capacidade de 25 litros e tampa de calha para armazenar o conteúdo restante dos

sacos de cimento

5.6.6.4 Construção

A emulsão deve ser aniónica e estável a 60% (emulsionante de resina vinílica), decantada de bidões de 210

litros. Antes de utilizar os bidões de emulsão, estes devem ser deslizados para trás e para a frente, de forma

a misturar bem a emulsão, pois o betume existente na emulsão tende a assentar durante algum tempo de

armazenamento. Os bidões cheios devem ser armazenados em posição horizontal e os bidões vazios em

posição vertical.

Para um acabamento organizado e preciso, coloque os bidões numa estrutura de aço e adapte uma válvula

de esfera no bidão. A válvula de esfera deve ser imersa e limpa com parafina no final de cada turno. Devem ser disponibilizados recipientes de medida com

varetas calibradas para a medida precisa da quantidade necessária de emulsão em cada mistura.

A cofragem para a colocação da BTE deve ser em aço angular espesso, 150 x 100 mm x 6 mm, e estar

disponível em comprimentos de 1, 2 e 3 metros. Os

comprimentos mais pequenos devem ser usados para curvas pequenas.

Recomenda-se que a cofragem em aço apresente as dimensões e espessura indicadas na Figura 5-5.

Devem ser disponibilizadas cofragens em número suficiente para um dia completo de trabalho.

(Para uma unidade de construção são necessárias uma betoneira 400/300, gamelas de aço ou qualquer

superfície dura limpa e cerca de 30 m de cofragens).

5.6.6.5 Processo de construção

Tolerâncias Devido à colocação de uma camada de desgaste relativamente fina, a BTE deve ser construída em

patamares para acomodar a superfície até 6 mm em relação ao nível definido.

Colocação de perfis laterais em aço A colocação e fixação da cofragem deve ser realizada com cuidado, para evitar a formação de saliências na superfície e obter um alinhamento vertical e horizontal uniforme.

O alinhamento vertical e horizontal deve ser rigorosamente verificado para garantir que a cofragem está bem colocada e fixada antes de dispor o material para a BTE.

Depois de colocar os perfis laterais, deve verificar novamente os níveis (utilizando uma régua e nível de

bolha ao longo da parte superior dos perfis laterais) e retocar a superfície para obter a espessura correta da BTE (100 mm). A existência de espaços ou depressões na sub-base não só resultará na necessidade de

uma maior quantidade de BTE, mas também num assentamento não uniforme.

Figura 5-5: Cofragens de aço


5-17

Planeamento do estaleiro É fundamental um bom planeamento e controlo do fornecimento e armazenamento do cascalho.

Assume-se que:

- o material é fornecido em camiões com capacidade de 5 m3

- a camada de base está a ser construída em meia largura (2,75 metros) - a camada apresenta uma espessura compactada de 100 mm (150 mm solta/não compactada). Logo:

O afastamento entre reservas é:

Volume = comprimento x largura x espessura (não compactadas/soltas)

5𝑚3 = 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 × 2.75𝑚 × 0.150𝑚

𝐶𝑜𝑚𝑝𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑠) =5𝑚3

2,75 × 0,15𝑚= 12𝑚

Figura 5-6 Colocação da unidade de mistura (estaleiro)

Colocação da unidade de mistura A unidade de mistura é instalada numa localização correspondente a um dia de avanço na produção relativamente às reservas de cascalho (Figura 5-6) para que seja necessário deslocá-la apenas de dois em dois dias.

Ao manusear a emulsão betuminosa, deve-se ter os seguintes cuidados: • Na descarga dos bidões, é importante não deixar que caiam do camião de transporte - nesse sentido,

deve-se fazer rolar os bidões do camião recorrendo a rampas de aço ou madeira. Este processo impede a ocorrência de danos nos bidões e a rotura precoce da emulsão no bidão.

• Quando os bidões ficam armazenados durante algum tempo, o betume existente na emulsão tende a assentar no fundo do bidão. Antes de utilizar a emulsão, os bidões devem ser deslizados para trás e para a frente, de forma a misturar bem a emulsão. Nota: Os bidões cheios devem ser armazenados em posição horizontal e os bidões vazios em posição vertical.

• Para um acabamento organizado e preciso, é fundamental colocar os bidões numa estrutura de aço e adaptar uma válvula de esfera manual ao bidão. São usados recipientes de medida e varetas de aço calibradas para medir com rigor a quantidade necessária de emulsão em cada mistura.

5.6.6.6 Dosagem e mistura

O material pode ser misturado manualmente em gamelas de aço ou numa betoneira. Assegure-se de que a mistura apropriada26 está de acordo com o que foi determinado pelo laboratório, isto é, a percentagem de emulsão, cimento e/ou cal a adicionar ao cascalho ou agregado. Assumindo que o laboratório determinou que a BTE consistirá de: a) 2% de emulsão aniónica estável a 60%/m3 b) 1% de cimento/m3 c) 1,5% de cal/m3 d) O teor ótimo de humidade (OMC) do cascalho é de 6% e) O cascalho apresenta uma massa volúmica aparente seca de 2000 kg/m3

Nota: As percentagens acima referidas de emulsão, cimento, cal e água baseiam-se na massa compactada de cascalho.

26 Nota: Para efeitos de planeamento/concurso podem ser usadas as seguintes proporções por metro cúbico de material compactado:

• Cimento: 7 litros (22 kg)

• Emulsão: 45 litros

• Água: 120 litros (aprox.)

(A quantidade de líquido a adicionar deve ser de aproximadamente 1 a 1,5% acima do teor ótimo de humidade necessário para a densidade AASHTO modificada).


5-18

Massa compactada de cascalho equivalente

Uma vez que os materiais medidos em recipientes de 20 litros ou carrinhos de mão serão soltos, toma-se em

consideração o empolamento do material. Se o material estiver completamente seco, pode ser usado um

coeficiente de 1,37 (esta condição é pouco provável). Se o material apresentar um teor ótimo de humidade, pode ser usado um coeficiente de 1,5 (esta condição é também pouco provável). Por conseguinte, é

aconselhável utilizar um coeficiente médio de (1,37+1,5)/2 = 1,43.

A massa equivalente de material de cascalho na lata de 20 litros ou no carrinho de mão é calculada

conforme ilustrado na Tabela 5-3.

Tabela 5-3: Massa equivalente de material de cascalho num recipiente de 20 litros ou num carrinho de mão

Recipiente de 20 litros Carrinhos de mão (capacidade de 69 litros)

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 =20

1.43= 13.99 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑒𝑠

A densidade de cascalho é de 2000 kg/m3 e a massa compactada do material de cascalho por recipiente de 20 litros é:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 =13.99

1000× 2000 = 27.97𝑘𝑔

Supondo que são usados 6 recipientes, então a massa total de cascalho será:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 27.97 × 6 = 167.82𝑘𝑔

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 =20

1.43= 13.99 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑒𝑠

A densidade de cascalho é de 2000 kg/m3 e a massa compactada do material de cascalho por carrinho de mão é:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 =48.25

1000× 2000 = 96.50𝑘𝑔

Supondo que são usados 4 carrinhos de mão, então a massa total de cascalho será:

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 96.50 × 4 = 386.02𝑘𝑔

Quantidades de emulsão, cimento e cal

As quantidades de emulsão, cimento e cal necessárias são determinadas conforme ilustrado na Tabela 5-4 abaixo:

Tabela 5-4: Quantidades de emulsão, cimento e cal


Utilizando a massa de cascalho de 167,82 kg por mistura:

1) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 1% × 167.82 = 1.68𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.50𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐶𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =1.68

1.50= 1.12 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

2) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙 = 1.5% × 167.82 = 2.52𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.065𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐶𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =2.52


3) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 = 2% × 167.82 = 3.36𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.00𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =3.36


= 3.40 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠)

Utilizando a massa de cascalho de 386,0kg por mistura:

1) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 1% × 386.0 = 3.86𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.50𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐶𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =3.86


2) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙 = 1.5% × 386.0 = 5.79𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.065𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐶𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =5.79


3) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 = 2% × 386.0 = 7.72𝑘𝑔/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.00𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠ã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =7.72


= 7.7 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠)


5-19

Quantidade de água

O teor ótimo de humidade (OMC) necessário = 6%

A emulsão aniónica estável a 60% necessária = 2%

Importa salientar que a emulsão a 60% contém a mistura de emulsão a 60% e 40% de água.

Por conseguinte, a emulsão de 2% contém 60

100× 2 = 1.2% 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖𝑜𝑛, 𝑎𝑛𝑑

40

100× 2 = 0.8% 𝑊𝑎𝑡𝑒𝑟.

Por conseguinte, o teor real de água a adicionar = 6.0 − 0.8 = 5.2%.

Esta quantidade de água pode ser adicionada em duas etapas:

i. Primeiro adicione 2,2% de água à mistura seca de cascalho, cimento e cal.

ii. Depois adicione os restantes 3,0% para diluir a emulsão, que posteriormente será adicionada à mistura

de cascalho, cimento e cal.

O volume necessário de água de acordo com a dosagem é ilustrado na Tabela 5-5:

Tabela 5-5: Quantidades de água necessárias por dosagem


Utilizando a massa de cascalho de 167,82 kg por mistura:

1) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2,2% = 2,2% × 167,82 =

3,69𝑘𝑔

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1,00𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ Á𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =3,69

1,00= 3,69 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

2) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 = 3,0% × 167,82 = 6,3𝑘𝑔


∴ Á𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =6,3


Por conseguinte, misture os 4,2 litros de emulsão (da

Tabela 5-3) com os 6,3 litros adicionais de água:

Emulsão mais água = 4,2 + 6,3 = mistura de 10,5 litros

Utilizando a massa de cascalho de 386,0kg por mistura:

1) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2,2% = 2,2% × 386,0 = 4,49𝑘𝑔


∴ Á𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =4,49


2) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 = 3,0% × 386,0 = 11,6𝑘𝑔

𝑀𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 1.0𝑘𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜

∴ Á𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠𝑎𝑔𝑒𝑚 =11,6

1,0

= 11,6 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑎

Por conseguinte, misture os 7,7 litros de emulsão (da

Tabela 5-3) com os 11,6 litros adicionais de água:

Emulsão mais água = 7,7 + 11,6 = mistura de 19,3 litros

Notas: • A quantidade de água não constitui um fator crítico, mas não deve ser inferior à quantidade calculada

para obter o teor líquido ótimo, conforme ilustrado acima. • A primeira e segunda tentativas de mistura permitem determinar que quantidade - se necessária - de

água pode ser adicionada para obter uma mistura que pode ser trabalhada e facilmente “espalhada”. • Dependendo das condições climáticas, poderá ser adicionada uma quantidade de 1-2% ao teor ótimo de

humidade acima referido, para responder à perda de humidade durante o manuseamento da emulsão.

Mistura da BTE

A mistura da BTE deve ser realizada em betoneiras ou gamelas de aço de dimensões adequadas.

O material usado na BTE deve estar armazenado o mais próximo possível da área de trabalho, como descrito anteriormente.

A mistura de materiais deve ser realizada pela seguinte ordem:


5-20

• Os materiais secos, agregados, cimento e cal (se necessária) são adicionados primeiro e bem misturados;

• Depois, adiciona-se um terço de água e mistura-se bem;

• Por último, adiciona-se a emulsão diluída com os restantes dois terços de água e mistura-se até obter

uma consistência uniforme.

As fotos apresentadas a seguir ilustram os passos anteriormente descritos. De igual modo, a mistura pode ser realizada manualmente em gamelas, como explanado na Secção 8.5.3.

Dosagem de agregado, cal e cimento

Introdução de agregado, cal e cimento na betoneira

Adição de 1/3 de água

Mistura da restante água e emulsão e adição da

BTE misturada Descarga da BTE misturada

5.6.6.7 Colocação da BTE

Se a sub-base estiver seca, é importante regar ligeiramente a superfície para humedecer e reduzir a tensão superficial antes de colocar a BTE.

A BTE deve ser disposta o mais uniformemente possível deitando a carga dos carrinhos de mão em distâncias uniformes, entre os perfis laterais, para fazer o mínimo de movimentos durante o nivelamento do

material solto, conforme ilustrado na Figura 5-7.

Figura 5-7: Colocação das cargas de BTE transportadas em carrinhos de mão

840

840

840


5-21

Calcular o espaçamento para uma camada solta de 150 mm para meia largura de 2,75 m

Uma largura de 2,75 metros permite a colocação de 5 cargas de carrinho de mão em espaços de 0,84 metros.

Assumindo que o carrinho de mão tem uma capacidade de 0,69 m3, o espaço entre filas de carrinhos de mão

para obter uma profundidade livre de 150 mm (0,15 m) é: 5×0,069𝑚3

2,75𝑚×0,15𝑚= 0,84𝑚 = 840𝑚𝑚 (𝐹𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎 5 − 7)

Coloque a placa de separação em aço espesso 50 mm x 6 mm, conforme ilustrado na Figura 5-9, no topo do suporte de 100 mm dos perfis laterais e utilize os rodos de aço e as réguas de aço para espalhar e nivelar a

BTE, obtendo uma camada solta de 150 mm. Para uma menor segregação do material, usa-se rodos de aço em vez de ancinhos.

Caso a camada esteja a ser construída contígua a um trabalho anteriormente realizado (por ex., construção de meia largura), deve-se colocar um espaçador de 50 mm x 50 mm em cima do trabalho realizado para

obter a espessura correta do material solto para o trabalho novo (Figura 5-8).

Figura 5-8: Construção contígua a uma camada

compactada

Ao utilizar material grosseiro, uma remoção

cuidadosa dos fragmentos grandes da superfície e a sua substituição por material mais fino resultará

num acabamento mais liso. Os fragmentos grandes podem ser dispostos no solo do trabalho em

progresso.

À medida que o trabalho avança, deve-se estender uma proteção plástica preta sobre o trabalho para

impedir a rotura precoce da emulsão. Depois de

colocar cerca de 8-10 metros de BTE, pode

desenrolar a proteção, retirar as placas de separação e iniciar a passagem do cilindro.

Compactação da BTE

A passagem do cilindro, com o compactador em modo de vibração, é realizada até que a camada solta de 150 mm fique compactada até ao limite superior do suporte de 100 mm da cofragem lateral. Uma passagem incorreta do cilindro pode resultar na formação de ondulações na superfície. A passagem do cilindro deve ser iniciada a partir da borda da cofragem e desenvolver-se paralelamente aos limites da cofragem, deslocando-se de ambos os lados para o centro da camada com ligeiramente menos de metade da largura do cilindro após cada passagem. Continue

Figura 5-9: Disposição da cofragem para BTE


5-22

a passar o cilindro na secção até a camada ficar nivelada com as cofragens.

Passe sempre o cilindro em modo de vibração, paralelamente aos limites da cofragem, deslocando-se de ambos os lados para o centro da camada, com ligeiramente menos de metade da largura do cilindro após cada passagem. Continue a passar o cilindro na secção até a camada ficar nivelada com as cofragens.

Antes de iniciar a construção da camada de desgaste, deve-se aguardar o tempo necessário para que ocorra a rotura total da emulsão.

Todo o material solto é removido da superfície antes de aplicar cuidadosa e uniformemente uma emulsão diluída (1:8) na superfície e iniciar a construção da camada de desgaste. Pode-se utilizar uma vassoura

áspera para distribuir homogeneamente a emulsão diluída.

Base composta de cascalho com camada superior tratada com emulsão

Em estradas com volume limitado de tráfego e com uma fundação ou sub-base formada por materiais naturais de elevada resistência, é muitas vezes eficaz em termos de custos construir uma camada de base

estabilizada parcialmente com emulsão. Trata-se de uma camada de base com 67 mm de espessura, constituída por cascalho natural, e um revestimento de cascalho natural tratado com emulsão de 33 mm - a

que se aplicam os mesmos métodos de construção descritos acima.

Nota: Os carrinhos de mão devem circular fora da faixa de rodagem e não se deve caminhar sobre o

cascalho espalhado, mas não compactado, pois a compactação não ficará uniforme nem a superfície final

homogénea.

Coloque uma placa de separação em aço espesso 50 mm x 6 mm no topo do suporte de 100 mm dos perfis

laterais e utilize os rodos de aço e as réguas de aço para espalhar a BTE e obter uma camada solta de 50 mm.

Caso a camada esteja a ser construída contígua a um trabalho anteriormente realizado (por ex., construção de meia largura), deve-se colocar um espaçador de 50 mm x 50 mm em cima do trabalho realizado para

obter a espessura correta do material solto para o trabalho novo.

5.6.7 Tratamentos alternativos da base

Outros tratamentos da base com recurso a mão de obra não contemplados neste guia são as bases de macadame hidráulico (aglutinado em água) e betuminoso.

Compactação de uma camada BTE Camada BTE compactada


5-23

5.6.8 Síntese dos tratamentos da camada de base e respetiva produtividade

A Tabela 5-5 apresenta uma síntese das vantagens, desvantagens e produtividade de vários tratamentos de

solos para a camada de base que são adequados para obras baseadas em mão de obra:

Tabela 5-6: Síntese dos tipos de tratamento de solos para pavimentos Tipo de tratamento de solos para pavimentos

Vantagens Desvantagens Produtividade diária

Solo natural in situ não tratado

• Obtém-se uma base com um acabamento de qualidade recorrendo a cofragens e ao controlo de qualidade.

• Anula a necessidade de importar materiais adequados para a camada de base de pedreiras distantes, o que pode resultar na redução dos custos do projeto.

• Evita-se a escavação e o desperdício de material potencialmente útil, o que resulta na redução dos custos do projeto.

• Verifica-se um maior avanço, dado que os materiais adequados para a construção da estrada se encontram junto à mesma, o que se traduz numa conclusão mais rápida dos trabalhos e em poupanças adicionais.

• Limita-se a degradação ambiental causada pela abertura de grandes câmaras de empréstimo.

• Aplicável apenas em lanços de estrada em que o material in situ satisfaz os requisitos de base.

• É necessária uma boa e intensa supervisão para atingir os requisitos.

• É crucial formar uma equipa equilibrada para assegurar que todos os trabalhos (irrigação/mistura, mistura seca de solo e cimento, e passagem de cilindro) são realizados numa sequência uniforme.

• 3,5 m3/dia de trabalho (Tarefa conjunta para uma equipa de 15 elementos que produz 350 m2 de uma camada de base com 150 mm de espessura, realizando a dosagem, irrigação, mistura de solos, espalhamento e uniformização)

Estabilização com cal

• Permite a utilização de solos marginais ou com elevado IP.

• Reduz o IP, aumenta a manuseabilidade, a capacidade de suporte e a resistência à água do cascalho.

• Potencial de formação de fissuras de reduzida estabilização.

• Resulta melhor com materiais de solos relativamente bem graduados e módulo reduzido de finura.

• O tráfego deve ser desviado até que a selagem esteja concluída.

• Os danos causados pelo tráfego implicam uma reparação relativamente demorada em comparação com o cascalho natural.

• Uma boa cura pode ser difícil, especialmente com material de base cristalino

• 3m3/dia de trabalho (Tarefa conjunta para uma equipa de 15 elementos que produz 300 m2 de uma camada de base com 150 mm de espessura, realizando a dosagem, mistura seca de solo e cal, irrigação, nova mistura, espalhamento e uniformização)

Estabilização com cimento

• Permite a utilização de material de base de solos marginais.

• Aumenta a capacidade de suporte e a resistência à água do cascalho.

• Funciona melhor com material de solo razoavelmente bem graduado.

• Elevada propensão para a formação de fissuras de estabilização estreitamente espaçadas.

• O tráfego deve ser desviado até que a selagem esteja concluída.

• Uma boa cura pode ser difícil, especialmente com material de base cristalino

• 3m3/dia de trabalho (Tarefa conjunta para uma equipa de 15 elementos que produz 300 m2 de uma camada de base com 150 mm de espessura, realizando a dosagem, mistura seca de solo e cimento, rega, nova mistura, espalhamento e uniformização)

Base tratada com emulsão

• A emulsão reduz a fricção interna dos materiais do solo, melhorando assim a sua densidade compactada e manuseabilidade.

• Aumento significativo do CBR e da RCS do material.

• Limita o desenvolvimento de buracos na base quando a camada de desgaste é danificada.

• Elimina a necessidade de impregnação.

• Permite que a camada esteja apta para o tráfego mais cedo do que a maioria das outras camadas de base – assim que a emulsão sofra rotura

• Os solos não necessitam de secagem, pois as emulsões aderem rapidamente a agregados húmidos.

• É possível curar BTE e recuperar núcleos completos, o que permite a realização fácil e rápida de ensaios para efeitos de controlo de qualidade.

• Implica a utilização de bom material de solo e razoavelmente bem graduado.

• Implica a disponibilidade de emulsão betuminosa e do equipamento de mistura necessário.

• 2m3/dia de trabalho (Tarefa conjunta para uma equipa de 15 elementos que produz 300 m2 de uma camada de base com 150 mm de espessura, realizando a dosagem, mistura seca de solo, cal e cimento, rega, nova mistura, espalhamento e uniformização)


5-24

Notas

6-1


SECÇÃO 6: DRENAGEM

Para lidar de forma satisfatória com a queda de águas pluviais numa estrada ou junto à mesma, são necessárias várias medidas de drenagem. Os maiores danos em estradas de baixo volume de tráfego são causados pelas águas pluviais. Um bom sistema de drenagem reduz significativamente os efeitos negativos da água, minimizando as necessidades futuras de manutenção das estradas.

A água pode causar danos numa estrada, sobretudo de duas formas:

- enfraquecendo o solo do pavimento e reduzindo, assim, a capacidade de suporte de tráfego;

- por erosão e assoreamento (causando danos na estrada e reduzindo a eficácia do sistema de drenagem).

O sistema de drenagem, com todos os componentes conforme ilustrado na Figura 6-1, deve, portanto, ter a capacidade de reter toda a água pluvial e permitir o seu escoamento rápido e desimpedido, para que não penetre na estrutura da estrada e reduza a sua capacidade de suporte. Um sistema de drenagem funcional consegue efetivamente manter o pavimento seco em condições de chuva e deve permitir que a estrada - com todos os seus componentes - seque rapidamente após a chuva e recupere toda a sua resistência.

O sistema de drenagem geralmente necessita da maioria dos componentes indicados a seguir para funcionar com eficácia. É importante que esses componentes sejam instalados nas localizações necessárias. - Abaulado da camada de desgaste: drena água da camada de desgaste (abordada na secção anterior). - Drenos laterais: recolhem água da camada de desgaste e do terreno adjacente (abordada na secção

anterior). - Drenos secundários: desviam água dos drenos laterais, dispersando-a em segurança pelos terrenos

adjacentes. - Drenos de captação de água: intercetam e desviam água de superfície que escorre para a estrada a

partir de terrenos adjacentes. - Estruturas contra a socavação: impedem a erosão nos drenos laterais atenuando a velocidade da água

de escoamento. - Passagens hidráulicas/galgáveis: permitem a passagem da água de um lado da via para o outro.

Em casos isolados, as águas/nascentes subterrâneas necessitarão de algumas medidas de drenagem subterrânea.

6.1 DRENOS SECUNDÁRIOS

Os drenos secundários (ou drenos de saída) desviam a água dos drenos laterais para os terrenos adjacentes.

Este desvio deve ser feito de forma a evitar a ocorrência de erosão no ponto de descarga. Por isso, sempre que possível devem ser construídos drenos secundários, para que o volume de água acumulada em cada dreno não seja elevado. Deve existir pelo menos uma saída para um dreno secundário ou uma passagem hidráulica a cada 200 metros de dreno lateral.

A água de descarga deve ser conduzida para limites de terrenos sempre que possível. Deve-se tomar providências para que os drenos secundários realizem a descarga sem perturbações ou danos para os terrenos agrícolas. Os drenos secundários devem ter uma largura mínima de 0,60 metros e o perfil transversal deve apresentar pelo menos a mesma capacidade que o dreno lateral. Os drenos secundários devem ter uma inclinação de 2 - 5%. As inclinações devem ser devidamente verificadas para que os drenos façam uma correta descarga dentro destes limites.

Parte do solo escavado é usado para bloquear a extremidade de descida do dreno lateral e garantir que a água corre para o dreno secundário. A Figura 6-2 ilustra as características principais de um dreno secundário.

Figura 6-1: Sistema de drenagem de uma estrada

6-2


Figura 6-2: Implantação de um dreno secundário Piquetagem de um dreno secundário

Escavação de um dreno secundário Um dreno secundário funcional

6.1.1 Determinar o comprimento de um dreno secundário e escoadouro

Figura 6-3: Verificação do comprimento de um dreno secundário

Os drenos secundários devem ser implantados de forma a que o comprimento não seja superior a 30 metros, caso contrário a implantação deixa de ser económica e fica sujeita a assoreamento.

Tomando como exemplo a Figura 6-3, o procedimento seguinte pode ser usado para verificar o comprimento

de um dreno secundário ou escoadouro de uma passagem hidráulica:

6-3


1. Coloque a cruzeta 1 ao centro da vala, no ponto de saída do dreno secundário e a cruzeta 2 a uma distância (aprox.) de 10 m em relação ao eixo do dreno secundário previsto.

2. Ajuste o perfil na cruzeta 1 para 1 metro acima da cota de fundo de drenagem e inicie a piquetagem na cruzeta 2, de acordo com a inclinação especificada para a cota de fundo do dreno secundário, aprox. 2%

(transferindo a altura da cruzeta 1 para a cruzeta 2 e descendo o perfil em 0,2 m).

3. Observe os dois perfis enquanto um assistente desloca um viajante com 1 m de altura ao longo do eixo, afastando-o da cruzeta 2.

4. O fim do dreno secundário corresponde ao ponto em que o topo do viajante fica alinhado com os dois

perfis.

5. Meça a distância entre a cruzeta 1 e o viajante enquanto comprimento do dreno secundário.

É de referir que, se o comprimento do dreno secundário exceder os 30 m, então deve-se optar por uma solução mais viável para que o comprimento seja igual ou inferior a 30 m. Isto pode ser feito aplicando uma das seguintes medidas: (i) Dividindo o comprimento medido em dois e aplicando uma inclinação menos pronunciada (por ex., 1%)

na segunda metade; (ii) Alterando o ângulo de saída ou o ponto de saída; (iii) Aumentando o leito de estrada e, por conseguinte, a cota de fundo de drenagem.

Cuidado: Todos os drenos de saída e secundários devem ser determinados antes de decidir o nível definitivo do leito de estrada. Não é algo que deva ser ponderado depois de iniciar os trabalhos de terraplenagem.

6.2 DRENOS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA

Quando a estrada se situa numa encosta, uma quantidade significativa de água pluvial poderá escorrer pela encosta até à estrada, causando eventuais danos à superfície de corte da estrada e, inclusive, deslizamento de terra. Face a este perigo, deve-se preparar um dreno de captação de água na vertente mais alta e paralela à estrada, para intercetar e conduzir a água de superfície para um ponto de descarga seguro, geralmente um curso de água natural.

A localização27 do dreno de captação de água deve ser bem ponderada, para que: i. Permita uma drenagem a uma inclinação satisfatória a todo o comprimento (>2%).

ii. Não esteja demasiado próxima de uma superfície escavada, aumentando o risco de um deslizamento de terra (ver Figura 6-4b).

Caso não seja possível evitar inclinações acentuadas, devem ser instaladas estruturas contra a socavação (consultar Tabela 6-1).

O material escavado para formar o dreno é geralmente colocado na vertente descendente para formar um dique. Logo que possível, deve-se desenvolver o coberto vegetal na cota de fundo e vertentes inclinadas do dreno de captação de água e do dique para evitar a sua erosão.

O dreno de captação de água deve geralmente apresentar 0,60 m de largura, 0,40 m (mínimo) de profundidade, com taludes de corte a 3:1 (ver Figura 6-4).

Face ao potencial agravamento do risco de erosão resultante de drenos de captação de água mal construídos, e aos problemas de manutenção, deve-se ter ainda em conta medidas alternativas de controlo da erosão dos declives.

(a) Dreno de captação de água bem executada (b) Dreno de captação de água mal executado

Figura 6-4: Dreno de captação de água

27 Nos casos em que o dreno de captação de água tem de ser construído em propriedade privada, é necessário obter autorização do proprietário.

6-2


Sedimentos

Cota de fundo da drenagem inicial > 4%

6.3 ESTRUTURAS CONTRA A SOCAVAÇÃO

Quando os drenos de abertura longitudinal e sem revestimento apresentam inclinações superiores a 4%, a água flui rapidamente. Por isso, se não forem tomadas medidas de proteção, é provável que ocorra socavação de solos propensos à erosão em drenos laterais. A forma mais simples de responder à socavação passa por reduzir o volume de água (construindo drenos secundários a intervalos frequentes). Pode-se ainda construir estruturas contra a socavação para reduzir a velocidade da água, as quais retêm os sedimentos transportados no fluxo de água e proporcionam um conjunto de prolongamentos com declives moderados, quebradas por pequenas “quedas de água”. (Ver Figura 6-5)

Nova cota de fundo da drenagem < 4%

Figura 6-5: Perfil longitudinal de estruturas contra a socavação

As estruturas contra a socavação são geralmente construídas com pedras naturais ou estacas de madeira. A estrutura contra a socavação deve ter uma cota de pelo menos 0,2 m abaixo do limite da faixa de rodagem,

de forma a evitar que o fluxo de água seja desviado dos drenos laterais (ver Figura 6-6). Por isso, as estruturas contra a socavação construídas têm de ser controladas com um modelo (que faz parte do modelo

de vala e talude - ver Figura 6-7). O intervalo de construção das estruturas contra a socavação depende da

inclinação, tal como ilustrado na Tabela 6-1. A inclinação do dreno lateral deve ser verificada por meio de um nível de bolha e fita métrica, nível de Abney ou fio de alinhamento e nível.

Tabela 6-1: Espaçamento entre estruturas contra a socavação

Trainel da

estrada

Espaçamento entre estruturas

contra a socavação de acordo com

as condições do solo

Trainel da

estrada

Espaçamento entre estruturas

contra a socavação de acordo com

as condições do solo

Bom Mau Bom Mau

2% Sem dados Sem dados 8% 7,5m 4m

3% Sem dados 20m 9% 6m 3m

4% Sem dados 15m 10% 5m 2,5m

5% 20m 10m 12% 4m Revestimento com

alvenaria 6% 15m 7,5m 14% Revestimento com

alvenaria 7% 10m 5m 15%

6-4

Uma estrutura contra a socavação funcional

Figura 6-6: Dimensões das estruturas contra a socavação para drenos convencionais

Va

la

Va

la

Talu

de

Talu

de

Faixa de rodagem Faixa de rodagem


6-5

As estruturas contra a socavação não devem ser construídas em estradas com declives inferiores a 3%-4%,

pois isso resultaria no arrastamento excessivo de material no dreno lateral e em danos na estrada.

Após a construção de uma estrutura contra a socavação básica, deve-se construir logo a seguir um tapete de

enrocamento a jusante,

utilizando pedras ou cobertura vegetal fixadas ao

fundo da vala com estacas de madeira. O tapete de

enrocamento ajuda a reduzir o impacto da queda de água. A

cobertura vegetal deve ser disposta contra o paramento a

montante da estrutura contra a socavação, para impedir a

infiltração de água na mesma e

desviar a deposição de materiais para trás da

estrutura contra a socavação. O objetivo a longo prazo é

obter uma cobertura vegetal completa sobre as estruturas

contra a socavação para estabilizá-las.

6.4 PASSAGENS HIDRÁULICAS

Esta secção abrange a construção de passagens hidráulicas em betão pré-fabricado com tubagens e de estruturas simples de canais, de gabião e alvenaria para a utilização em estradas de baixo volume de tráfego. Trata-se de estruturas pequenas adequadas para construção por parte de empreiteiros locais ou, em caso de execução direta sob a autoridade rodoviária competente, por um supervisor ou superintendente de estradas. Poderão ainda ser construídas pequenas pontes ou passagens galgáveis a vau sujeitos a disposições relativas à obra semelhantes. No que respeita a estruturas mais complexas que implicam uma supervisão especializada e competências técnicas (tais como uma bateria de passagens hidráulicas com diâmetros de tubagem superiores a 0,2 m, passagens hidráulicas do tipo "box culvert", pontes, muros de contenção e grandes passagens galgáveis a vau sobre rios largos), deve-se consultar a administração da respetiva entidade rodoviária para fornecer orientações sobre o projeto e a construção.

Existem duas categorias possíveis de passagens, de acordo com as suas funções: - Uma passagem de descarga é parte integrante do sistema de drenagem da estrada e transporta água

por baixo da estrada, da cota mais alta para a cota mais baixa da estrada. Durante e após as chuvas, permite o escoamento de água da superfície da estrada e das áreas adjacentes. As passagens de descarga transportam água apenas sazonalmente.

- No ponto de intersecção entre um curso de água existente e o traçado da estrada é necessária a construção de uma passagem de fluxo. O volume de água a escoar através do cruzamento inclui a enchente transportada pelo curso de água ou rio e o escoamento de águas do sistema de drenagem da estrada. Os níveis de cheias serão mais elevados durante as chuvas fortes, mas está normalmente previsto um caudal mínimo ao longo do ano.

As passagens de descarga são geralmente dispostas perpendicularmente ao traçado (horizontal) da estrada. As passagens de fluxo devem ser dispostas no sentido que menos afete o fluxo natural do curso de água. A Figura 6-8 ilustra o traçado de passagens de descarga e de fluxo.

Tais estruturas já poderão existir em algumas estradas rurais não pavimentadas e necessitam apenas de pequenas reparações ou requalificações. Estes trabalhos poderão incluir a substituição de secções, tais como a instalação de tubos danificados, muros de montante, proteção de tapetes de enrocamento, instalação de muros corta-águas, entre outros.

A conceção de estruturas novas deve ter em conta o tipo de cruzamento e tráfego e devem ser usados materiais disponíveis a nível local na sua construção. Devido às dificuldades de tratamento da madeira e da sua deterioração rápida, as estruturas não são geralmente construídas com este material. Atualmente, o betão é o material mais comummente usado para os componentes estruturais de estruturas de drenagem transversal.

1. FERRAMENTAS NECESSÁRIAS

- Modelo de vala e talude

- Nível de bolha

- Martelo

- Faca de mato

- Estacas

2. COLOCAÇÃO DA 1.ª ESTACA

- Coloque a 1.ª estaca na borda da vala

- Martele a estaca até que o nível de bolha fique em posição horizontal

3. CONSTRUÇÃO

- Construa a estrutura contra a socavação alinhada com o modelo

Figura 6-7: Procedimento de instalação de uma estrutura contra a socavação


6-6

As principais estruturas a instalar em

qualquer estrada são determinadas na fase de avaliação e os respetivos custos

estimados são indicados no projeto. A

construção das estruturas deve, sempre que possível, ser realizada antes de iniciar as

obras rodoviárias, de forma a facilitar o transporte de materiais durante o restante

período de construção.

Procedimentos para a piquetagem de uma

passagem hidráulica com um diâmetro de 600 mm em terreno irregular ou montanhoso

Tal como

ilustrado na Figura 6-9, o procedimento apresentado a seguir pode ser usado para piquetar uma passagem hidráulica com um diâmetro de 600 mm num terreno irregular ou montanhoso.

Procedimento:

1. Coloque as cruzetas 1 e 2 no eixo central previsto para a passagem hidráulica no limite da berma 3,15 m.

2. Ajuste o perfil na cruzeta 1 em 0,5 m acima do nível do leito de estrada e calcule a altura h1 de acordo com a tabela abaixo.

3. Piquete a inclinação do fundo da passagem hidráulica, por exemplo 4% para a cruzeta 2 (reduzindo-a a 3,15 x 4% = 0,126 m) e ajuste o perfil.

4. Passe para a cruzeta 3 e ajuste o perfil da h2 (h1 menos a espessura da laje inferior) acima da extremidade inferior (o viajante de 1 m será demasiado curto) Mova a cruzeta 3 ao longo do eixo central da saída até que os perfis 1, 2 e 3 fiquem nivelados. Desça a cruzeta 3 até este ponto e ajuste o perfil novamente para que fique nivelada com as cruzetas 1 e 2.

5. Meça o comprimento da saída de drenagem a partir da extremidade do dreno lateral. Caso o dreno tenha mais de 30 m de comprimento, tente com uma cota de fundo ligeiramente menor (por exemplo 2 ou 3%). Repita os passos 1 a 5 ou coloque a hipótese de elevar o leito de estrada.

6. Quando os níveis estiverem corretos, fixe a cruzeta 4 fora da área de trabalho para que não seja removida e ajuste a prancha de perfil para que fique nivelado com as cruzetas 1, 2 e 3.

Altura de perfil acima do leito de estrada = 0,50 m

Cobertura mínima de terra = 0,30 m (camadas de fundação e base)

Dimensão externa da passagem hidráulica

Laje superior = 0,15 m Estas dimensões variam de acordo com o tipo de passagem hidráulica

Abertura = 0,60 m

Laje inferior = 0,15 m

h1 (h2) = 1,70 m (1,424 m) As cotas de fundo da passagem hidráulica e do dreno têm de coincidir na saída da passagem hidráulica.

Este procedimento pode também ser seguido para a piquetagem de passagens hidráulicas de outras dimensões.

Figura 6-8: Traçado de passagens hidráulicas de descarga e fluxo

Figura 6-9: Procedimentos para a piquetagem de uma passagem hidráulica de 600 mm


6-7

Em terrenos planos, a inclinação do dreno de saída pode ser reduzida para 2%

6.5 PASSAGENS GALGÁVEIS

Uma passagem galgável permite que a água corra pela superfície da estrada e não a nível subterrâneo, enquanto uma passagem galgável a vau permite que os fluxos normais de água passem por baixo e, durante as cheias, pela superfície da estrada. A conceção e construção de passagens galgáveis a vau não são abordadas neste manual. As passagens galgáveis são geralmente usadas para a passagem de águas sazonais, embora sejam adequadas também para cursos de água permanentes. As passagens galgáveis são usadas nas seguintes situações: - Existência de rochas abaixo ou ao nível do solo e em que uma passagem hidráulica resultaria

dispendiosa ou consumiria demasiados recursos; - Num curso de água largo em que o caudal de água (sazonal ou permanente) pode ser distribuído pela

estrutura para que a circulação de veículos e peões seja segura a maior parte do ano; - Locais em que as passagens hidráulicas sofram um rápido assoreamento ou em que a água de cheias

arraste árvores, ramos ou pedras até ao local de cruzamento, obstruindo as passagens hidráulicas ou pontes. Por exemplo, no Botsuana optava-se muitas vezes por passagens galgáveis devido ao facto de os terrenos serem relativamente planos, pois as passagens hidráulicas sofriam assoreamento durante as cheias ou chuvas fortes.

As passagens galgáveis não são apropriadas em locais com caudal rápido de água ou em que o volume de água poderia colocar em risco a passagem de veículos, pessoas ou animais. Deve-se estudar bem o tipo e custo da passagem de rios intermitentes muito largos em áreas semiáridas, especialmente em estradas com baixo volume de tráfego.

6.5.1 Caraterísticas

As passagens galgáveis são geralmente construídas em pedra natural, gabiões, alvenaria ou betão. No entanto, todas exigem determinadas características descritas em seguida e ilustradas na Figura 6-10.

6.5.2 A superfície de escoamento

A superfície de escoamento sobre o leito de um curso de água ou rio deve ser praticamente plana e pode ser construída em pedra natural pousada à mão (caudal lento apenas), alvenaria ou betão. A superfície de pedra pousada à mão exige mais manutenção do que as superfícies cimentadas. Os gabiões não apresentam uma superfície adequada para a circulação de peões ou veículos.

A superfície das passagens galgáveis deve ter resistência contra o fenómeno de “arranque” e o poder erosivo da água de cheias. A extensão da superfície de escoamento deve ser claramente assinalada com postes de marcação que sejam visíveis mesmo sob condições de cheias. A Figura 6-10 apresenta diferentes configurações para superfícies de escoamento de passagens galgáveis.

6.5.3 Acessos

Os acessos devem permitir a descida e saída de veículos da passagem galgável sem que fiquem imobilizados ou percam tração. Em passagens galgáveis pequenas (comprimento inferior a 10 metros), os acessos não podem ter um declive superior a 5% (1 em 20). Em passagens galgáveis mais extensas, os acessos podem apresentar um declive até 10% (1 em 10). A transição de declive entre a rampa de acesso e a zona principal da passagem galgável deve ser suave. Os acessos devem possuir o mesmo revestimento que a parte principal da passagem galgável. O revestimento deve prolongar-se pelo menos até ao nível máximo da cheia anteriormente registado (Figura 6-11).

Deve-se ter o cuidado de não integrar a construção das rampas de acesso no curso de água existente, para não reduzir a área de perfil transversal do curso de água.

6.5.4 Muros corta-águas

Geralmente as passagens galgáveis integram na sua estrutura um muro corta-águas enterrado a jusante. Este muro fixa a derivação no leito do curso de água e impede a socavação e solapamento da laje da derivação. Um muro corta-águas a montante reduz as forças de infiltração e elevação da água que passa sob a estrutura.

6.5.5 Tapete de enrocamento

Imediatamente a jusante do muro enterrado, é necessário um tapete de enrocamento para proteger a passagem galgável da erosão resultante da turbulência causada pela estrutura. A montante da passagem galgável poderá também ser necessário um tapete de enrocamento com muros corta-águas.


6-8

6.5.6 Proteção adicional contra a erosão

A passagem galgável pode necessitar de proteção adicional contra a erosão nas rampas de acesso, de forma a proteger dos danos causados pelas cheias.

NOTA 1. CORTA-ÁGUAS A JUSANTE DEVEM PROLONGAR-SE 1 A 1,5 METROS ABAIXO DO NÍVEL DO LEITO. DEPENDENDO DO RISCO DE SOCAVAÇÃO

Figura 6-10: Características da passagem galgável

NOTA: A ESTRUTURA NÃO DEVE REDUZIR A ÁREA DO PERFIL TRANSVERSAL DO CURSO DE ÁGUA

Figura 6-11: Acessos à passagem galgável


6-9

6.5.7 Localização

A localização de uma passagem galgável ou estrutura similar não pode coincidir com o ponto provável em que o curso de água ou rio muda o seu curso e, portanto, deve-se evitar curvas. O ideal é que a passagem galgável se situe numa secção reta do curso de água, com um leito bastante uniforme e devem ser evitados locais muito sujeitos a erosão ou assoreamento. As rampas de acesso não devem necessitar de terraplenagens extensas.

A cota de fundo da passagem galgável deve ser definida ligeiramente acima do nível médio do leito do curso de água existente. Caso seja demasiado alta, irá

ocorrer assoreamento a montante da passagem galgável e aumentará o risco de erosão imediatamente a jusante da estrutura. Caso seja demasiado baixa, a passagem galgável sofrerá assoreamento.

Existindo um pequeno desnível entre a superfície de escoamento e o tapete de enrocamento (até 0,3 m), a passagem galgável realiza a sua própria limpeza e impede-se a assoreamento da superfície de escoamento.

6.5.8 Construção

A construção da passagem galgável tem por objetivo afetar o menos possível o caudal de água. Qualquer alteração no perfil transversal ou no perfil longitudinal do leito do curso de água irá afetar o caudal e agravar o potencial erosivo, especialmente em condições de cheias.

Caso seja necessário alterar o nível para manter a superfície de escoamento da passagem galgável limpa ou para suportar uma alteração do nível do leito, tal deve ocorrer na junção do muro e do tapete de enrocamento. No entanto, as duas partes da estrutura devem estar bem interligadas para resistir às forças inevitáveis de erosão.

O muro deve prolongar-se pelo menos um metro abaixo do nível do leito para funcionar como estrutura essencial e para impedir a infiltração de água caso se trate de uma construção de alvenaria ou de uma superfície de escoamento em laje de betão impermeável. Prevendo-se uma ação intensa das forças erosivas, este muro deve ser ainda mais fundo.

As superfícies de escoamento impermeáveis (alvenaria e betão) devem possuir um muro corta-águas a montante que se prolongue pelo menos 0,70 m abaixo do leito do rio.

Poderá ser necessário construir a passagem galgável com água a fluir no rio ou curso. Nesse caso, a água tem de ser desviada em redor da estrutura ou a passagem galgável construída em duas fases. De qualquer forma, será necessário instalar temporariamente diques de terra ou sacos de areia para conter o fluxo de água. As escavações poderão ter de ser drenadas manualmente, com recurso a baldes ou uma bomba acionada por motor.

6.5.9 Obras de gabiões

Os gabiões são cestos de malha de arame preenchidos com pedras e

ligados para formar estruturas

básicas. São usados sobretudo em:

• Muros de contenção

• Passagens galgáveis

• Proteção contra a erosão

Os cestos de gabião podem ser fabricados em: • Grades de gabião construídas

para o efeito

• Telas de aço soldado

• Redes metálicas galvanizadas

Gabiões usados como muros contra a socavação para uma estrada com encosta lateral

Figura 6-13: Perfil transversal do esquema de um gabião

Figura 6-12: Localização de passagens galgáveis e outras estruturas

6-10


Os gabiões são usados em substituição de betão ou alvenaria. As estruturas de gabião devem ser construídas com base nos mesmos princípios de uma boa fundação, estabilidade e controlo de qualidade. Os gabiões têm como vantagens a sua simplicidade de construção (exigem pouca qualificação), a utilização de materiais locais (pedras), a passagem da humidade evitando assim o aumento da pressão de água, e a sua flexibilidade (caso ocorra um ligeiro assentamento).

6.5.9.1 Construção de gabiões

As fundações devem ser escavadas à cota e limpas como qualquer estrutura comum: os materiais não adequados devem ser removidos, substituídos por solo, pedra ou cascalho de qualidade, e compactados. Os cestos devem ser colocados na sua posição definitiva. Os passos a seguir na construção de cestos de gabião estão ilustrados na Figura 6-14.

Os cestos devem ser interligados por meio de arame de fixação de 3 mm, fixando todas as bordas a cada 0,15 m com uma volta dupla. O arame de fixação deve ser bem apertado com um alicate de alta capacidade e fixado com várias torções. Os cestos interligados devem ser esticados e estabilizados com arames e estacas para atingir a forma pretendida.

No enchimento à mão são usadas pedras resistentes, cujo tamanho não pode ser superior a 250 mm nem inferior ao tamanho de malha. O tamanho ideal situa-se entre 125 e 200 mm. As pedras devem ficar bem juntas com o mínimo de espaços.

Os cestos com 1 metro de altura devem ser enchidos até 1/3 da altura. Depois, deve-se colocar arames de atar horizontais e esticá-los com um guindaste para que as faces verticais fiquem uniformes e sem saliências. Após o enchimento até 2/3 da altura do cesto, deve-se continuar com o reforço. As cestas com 500 mm de altura devem ser reforçadas apenas a meia altura. Os gabiões de 250/330 mm não necessitam de reforço interno. Se a água cair diretamente na parte superior do gabião, deve-se instalar ainda arame de atar vertical para fixar a tampa do gabião quando estiver fechada.

1. MONTAR A CESTA 2. UNIR BEM AS CESTAS COM ARAME 3. COLOCAR TIRANTES E ESTICAR AS CESTAS ATÉ À FORMA

PRETENDIDA

4. REFORÇO INTERMÉDIO 5. REFORÇO COM GUINDASTE 6. FECHAR E FIXAR A TAMPA

Figura 6-14: Passos para a construção de gabiões


6-11

As pedras devem ser dispostas com cuidado cerca de 30-50 mm acima da parte superior das paredes da cesta para permitir o assentamento. Para preencher os espaços na face superior pode-se utilizar material mais pequeno; deve-se, no entanto, evitar a utilização de pedras pequenas. Depois, as tampas são fechadas e esticadas ligeiramente sobre as pedras, se necessário utilizando (com cuidado) pés-de-cabra. Os cantos devem ser fixados temporariamente para que a malha revista toda a área da cesta. A tampa deve ser bem entrelaçada na parte superior das paredes; se necessário, são retiradas pedras para não esticar demasiado a tampa.

6.6 DRENAGEM SUBTERRÂNEA

Em algumas zonas, as águas subterrâneas podem constituir um problema para o pavimento rodoviário. Tal ocorre quando o alinhamento rodoviário atravessa terrenos alagadiços ou pantanosos onde se verifica a existência de águas estagnadas, lençóis freáticos superficiais e/ou nascentes. Ocorre igualmente em situações como: solos de fundação pobres; probabilidade de infiltração intensa dos aterros de uma escavação; a escavação no cimo de uma colina afeta um estrato permeável acima do qual está um lençol

freático.

Na impossibilidade de alterar o traçado para evitar esses locais, poderão ser necessárias medidas específicas de drenagem subterrânea. O objetivo dessa drenagem subterrânea é:

• Reduzir a probabilidade de entrada de águas subterrâneas no pavimento

• Recolher e transportar águas de superfície infiltradas para uma saída.

• Proteger a camada de fundação, e

• Minimizar os custos de controlo da humidade.

Os drenos subterrâneos típicos podem ser construídos com tubos perfurados, fabricados em plástico e com parede corrugada ou lisa, tubos reforçados com fibra ou drenos cobertos (dreno francês). Os tubos plásticos

têm menor resistência ao esmagamento, mas são mais leves e fáceis de instalar do que outros tipos de tubos. Nas Figuras 6-15 e 6-16 seguintes, são apresentados os tipos de drenos subterrâneos típicos e o seu

posicionamento.

Figura 6-15: Perfil transversal de drenos subterrâneos típicos

A água da camada de base consegue chegar ao dreno subterrâneo através da sub-base.

Disposição alternativa e satisfatória de um dreno subterrâneo A água da camada de base tem acesso direto ao dreno subterrâneo.

Figura 6-16: Disposição satisfatória de um dreno subterrâneo


6-12

Taxas por tarefa/produtividades de execução de drenagens

A Tabela 6-2 apresenta as produtividades recomendadas de execução de obras de drenagem à mão.

Tabela 6-2: Produtividade em termos de drenagem (OIT)

TAXA POR TAREFA / CRITÉRIOS DE PRODUTIVIDADE

ATIVIDADE TAXA POR TAREFA OBSERVAÇÕES

Recolha e carregamento de pedra 2,5 m3/dia útil

Recolha e carregamento de areia 3,0 m3/dia útil

Colocação manual de pedras para construir muros de contenção

2,5 m3/dia útil

Construção de estrutura contra a socavação 5 nos./dia útil Caso esteja disponível pedra em local próximo.

Construção

de

passagem

hidráulica

Passagem hidráulica normal em laje

48 dias úteis/passagem hidráulica

Passagem hidráulica com 600 mm Ø


Passagem hidráulica com 900 mm Ø


Construção

de

passagem

galgável

Piquetagem + supervisão 4 dias úteis/passagem galgável

Passagem galgável normal de 10 x 6

Escavar a camada de fundação 5 dias úteis/passagem galgável

Preparar a base e colocar malha soldada

2 dias úteis/passagem galgável

Muro corta-águas 12 dias úteis/passagem galgável

Laje fundida 20 dias úteis/passagem galgável

Proteção da saída, etc. 7 dias úteis/passagem galgável


7-1

SECÇÃO 7: OBRAS COM BETÃO

7.1 PREÂMBULO RELATIVO AO BETÃO

O betão é um material de construção composto por cimento (geralmente cimento Portland normal), bem

como por outros ligantes hidráulicos, como cinza volante e cimento de altos fornos, agregados (geralmente um agregado grosso, por exemplo, cascalho, calcário ou granito, além de um agregado fino, tal como a

areia), água e, em alguns casos, aditivos químicos. A palavra betão provém da palavra latina “concretus” que significa “endurecido” ou “duro”.

O betão solidifica e endurece após a mistura com água e a colocação devido a um processo químico

conhecido como hidratação. A água reage com o cimento, interligando-se com os outros componentes, criando um material semelhante a pedra. O betão é utilizado para fazer pavimentos, estruturas

arquitetónicas, fundações, estradas e autoestradas, pontes e viadutos, estruturas de estacionamento, tijolos, paredes de blocos de cimento e sapatas para portões, vedações e postes.

Nas obras rodoviárias, a maioria das estruturas construídas envolve obras com betão, que, se não forem construídas adequadamente, poderão afetar negativamente a vida útil da estrada. A preparação in situ do

betão e dos seus produtos permite aumentar a utilização de mão de obra nos projetos, mas requer a disponibilidade dos materiais e o controlo rigoroso para a obtenção da garantia de qualidade.

7.2 TIPOS DE BETÃO

Existem muitos tipos diferentes de betão com base na sua composição e na utilização pretendida. Os tipos normalmente utilizados nos trabalhos gerais de engenharia civil são betão leve, betão de enchimento, betão

estrutural, betão pré-esforçado e betão pré-fabricado.

O betão leve tem um baixo teor de cimento e destina-se a utilizações não estruturais. É utilizado principalmente para enchimento como, por exemplo, em escavações. O betão de enchimento é também

conhecido por betão não armado e é utilizado para fundações, incluindo para recobrimento, para estruturas de betão em massa, como barragens, e muros de suporte de gravidade. O betão estrutural tem uma

densidade relativamente alta e é composto por agregado de pedra. Tem uma elevada resistência e é geralmente armado e projetado para fins de suporte de carga. O betão pré-esforçado consiste

essencialmente em betão estrutural submetido a compressão nas partes que são sujeitas a forças de tensão durante o serviço, de maneira a que, de uma forma geral, o betão não fique em estado de tensão em

nenhum local sob a carga de serviço. O botão pré-fabricado é o betão que se coloca em moldes separados

para endurecer sob condições de produção controladas, sendo depois transferido para o local da obra para montagem final. Este procedimento, que permite a produção de moldes de betão de alta qualidade com um

custo relativamente baixo, é utilizado para a produção de lajes de pavimentação, tijolos, canais de estrada, lancis, lintéis, postes para cercas, vigas e materiais semelhantes. As unidades pré-fabricadas podem incluir

armaduras e inserções de aço projetadas.

7.3 COMPOSIÇÃO DO BETÃO

O betão é normalmente composto por água, cimento, areia e agregado de pedra numa proporção

determinada em função da utilização e da qualidade pretendidas.

7.3.1 Água

A água usada para o betão é geralmente isenta de óleos, ácidos, álcalis e impurezas orgânicas. Como orientação, a água adequada para consumo pode ser utilizada para fazer betão. Não obstante, quando se

trabalha em áreas remotas pode não ser possível obter água potável e pode ser necessário utilizar água não potável no projeto. Deverá ser notado o seguinte:

• A água macia produz um betão mais fraco do que a água dura28.

• A água dos pântanos, geralmente, não é adequada para fazer betão.

• A água que contém vegetais em decomposição é indesejável, uma vez que essa contaminação interfere na consolidação do cimento.

28 A água macia tem dureza CaCO3 inferior a 50mg/l, a razoavelmente macia de 50 a 100 mg/l, a ligeiramente dura de 100 a 150 mg/l, a

razoavelmente dura de 150 a 250 mg/l, a dura de 250 a 350 mg/l e a muito dura mais de 350mg/l. A água da chuva é geralmente macia, pois

tem muito poucas possibilidades de absorver produtos químicos.


7-2

• A água salgada do mar não é indicada para nenhuma obra com betão, particularmente para as obras com betão armado. Porém, a água do mar pode ser usada para fazer betão de enchimento se não houver mais nenhuma água disponível. A água do mar retarda a consolidação e o endurecimento, tendo um risco associado de eflorescência29, mas não afeta, de uma forma geral, a tensão máxima de rutura do betão, a não ser que estejam presentes na água quantidades excessivas de sal. O excesso de sais tende a corroer a armadura.

7.3.2 Cimento

A maior parte dos trabalhos de engenharia emprega o uso do cimento Portland normal (OPC). No que respeita os trabalhos em betão, deverá ser assumida, de forma geral, a utilização de OPC, exceto se for especificado outro tipo de cimento. Nem todos os outros tipos de cimento30 estão disponíveis em muitos países devido a constrangimentos tecnológicos e relacionados com a procura. Como orientação, devem ser respeitados os seguintes pontos: • O cimento deverá ser armazenado num local seco e protegido dos elementos atmosféricos, colocado

numa plataforma de madeira elevada pelo menos 150mm acima do chão • Evite empilhar mais de dez a doze sacos, pois os sacos inferiores podem rebentar. Geralmente, os

sacos não devem ser empilhados a uma altura que exceda 4,5 metros • Armazene o cimento em pilhas próximas uma das outras para evitar a circulação do ar e a absorção da

humidade do ar • Evite armazenar cimento durante mais de dois meses a partir da data de saída das instalações do

fabricante, antes da sua utilização • O cimento armazenado durante mais de dois meses não deverá ser usado para componentes

estruturais fundamentais. O cimento armazenado durante mais de dois meses, mas menos de seis meses, pode ser usado em alguns trabalhos de importância secundária, com a aprovação do engenheiro. O cimento armazenado durante mais de seis meses deverá ser descartado, ou pelo menos testado de novo, antes de considerar qualquer reutilização. Como regra geral, os stocks mais antigos devem ser utilizados primeiro.

7.3.3 Agregado de pedra

O agregado de pedra é a camada de agregado que normalmente é formada por pedra britada e que consiste nos materiais que são retidos principalmente nos peneiros de 5mm. As características do betão estão diretamente relacionadas com as dos agregados. O agregado deve, por conseguinte, ser durável e quimicamente inerte sob as condições às quais será exposto. As dimensões máximas nominais do agregado grosso são geralmente 50 mm, 40mm, 20mm, 13mm e 10mm, dependendo da utilização pretendida do betão. Como orientação, a dimensão máxima do agregado não deverá exceder 25% da espessura mínima do componente e não deverá exceder a cobertura da armadura projetada.

O agregado de pedra utilizado nos trabalhos em betão deverá estar limpo e isento de argila, barro, vegetais e outras matérias orgânicas. O empilhamento dos agregados deverá assegurar que a segregação é evitada. O agregado lavado deverá ser empilhado e drenado durante pelo menos doze horas.

7.3.4 Areia

A areia é um agregado fino e grande parte passa através de um peneiro de 5 mm. É utilizada como um ingrediente do betão que preenche os vazios do agregado grosso, de modo o produzir um betão denso e reduzir a quantidade de cimento utilizado.

A areia usada no betão deverá ser limpa e isenta de impurezas, como argila, lodos, sais, mica e matéria orgânica. As partículas de carvão na areia são particularmente indesejáveis pois corroem a armadura. Geralmente, a areia do mar é demasiado fina e, adicionalmente, o sal nela contido tende a atacar a armadura. As areias com alta concentração de sal também têm tendência a retardar a consolidação e o endurecimento do cimento no betão, originando também eflorescência, embora este fenómeno não afete negativamente a tensão máxima de rutura.

Os seguintes testes de campo simples são usados para determinar a extensão da contaminação da areia utilizada no betão: • Teste para lodo ou argila: Pode ser realizado um teste aproximado friccionando uma amostra de areia

entre as mãos humedecidas e observando a descoloração nas palmas. A areia limpa vai deixar as palmas da mão ligeiramente manchadas, enquanto as areias argilosas deixá-las-ão sujas.

29 A eflorescência é o fenómeno que ocorre quando os sais e outros materiais dispersáveis em água chegam à superfície do betão e da argamassa. 30 Outros tipos de cimento: alta alumina, super sulfatados e cimentos especiais.


7-3

• Teste de decantação: Este teste é mais rigoroso. Encha até meio um copo de diâmetro constante com

areia e depois encha até três quartos com água potável limpa. Misture o conteúdo cuidadosamente agitando o copo e deixe-o repousar durante uma hora. A areia limpa assenta imediatamente. A presença

de argila vai deixar a água enlameada no topo. A argila/lodo assentará lentamente e formará uma camada em cima da areia. Se a espessura da camada de argila for superior à camada de areia em 6%

ou mais, esta necessitará de ser lavada. • Teste para impurezas orgânicas: Coloque uma amostra de areia numa garrafa de vidro com um

volume igual de uma solução a 3% de soda cáustica (isto é, 25 gramas num litro de água) e deixe a mistura repousar durante 24 horas. A mistura de água por cima da areia deverá ser normalmente

amarela pálida se a areia estiver limpa. Uma cor da mistura de água marcadamente amarela ou

castanha indica a presença de quantidades excessivas de material orgânico.

7.4 MISTURAR BETÃO

O betão é misturado usando diferentes proporções dos seus ingredientes básicos, dependendo da finalidade

e da função da estrutura completa. A qualidade do betão depende largamente da porção de cada um desses

ingredientes. Da mesma forma, os métodos usados para misturar e endurecer determinam a qualidade final do betão.

7.4.1 Tipo de misturas

O betão é classificado em Classe ou Tipo, de acordo com a resistência que influencia a sua aplicação. Um

projeto de mistura depende do tipo de estrutura a construir, das considerações ambientais, das propriedades dos materiais e da mão de obra, entre outros. As misturas de betão são habitualmente especificadas

arbitrariamente na relação de uma unidade de cimento para areia e agregado de pedra, por exemplo, 1:2:4. Normalmente, quando a dosagem é feita por volume, é utilizado um saco de cimento de 50 kg para um

volume de 35 litros. Diferentes fabricantes de cimento especificam que um saco de volume de cimento varia

entre 33 a 36 litros. Pressupondo que um saco seja equivalente a 35 litros, isto significa que uma mistura

1:2:4 consiste num saco de cimento de 50 kg misturado com 70 litros (2 x 35 litros) de areia e 140 litros (4 x

35 litros) de pedra. Este conceito fundamental quanto à mistura de betão é importante para profissionais, projetistas e utilizadores finais do betão.

A seguinte tabela fornece um guia básico de misturas de betão utilizadas para diferentes fins.

Tabela 7-1: Guia de mistura de betão para diferentes aplicações

Guia de mistura de betão

Tipos de construção adequados

1 : 1 : 2 Colunas armadas com carga elevada; arcos de vão longo

1 : 1,5 : 2 Reservatórios de betão armado e estruturas de retenção de água; estradas em betão;

pilares em betão; postes para cercas; componentes pré-fabricados em betão armado;

outras obras onde é utilizado o betão denso para fins de impermeabilidade ou de alta

resistência.

1 : 2 : 4 Obras com betão armado normal em vigas, colunas, paredes, arcos e lajes para estradas.

1 : 2,5 : 5 Betão de enchimento em superestruturas, componentes maciços de betão armado,

pisos para maquinaria, paredes abaixo do nível do solo, fundações de casas,

sapatas, sapatas de fundação para estruturas leves de um só piso, blocos de betão

de cimento

1 : 3 : 6

1 : 4 : 8 Fundações em betão de enchimento, misturas leves para substituir solos de fundação insuficientes. 1 : 5 : 10

1 : 6 : 12

Diretrizes OIT-CMOI para o abastecimento de água, saneamento, resíduos sólidos e obras de construção

A mistura de betão está sempre sujeita à aprovação do Engenheiro.


7-4

7.5 PROPRIEDADES DO BETÃO

A resistência e a durabilidade são geralmente consideradas as qualidades mais importantes do betão. Outras

propriedades importantes do betão que não são analisadas neste documento incluem a deformação, a contração, os módulos de elasticidade, a resistência ao fogo, a resistência à abrasão e a condutividade

térmica.

7.5.1 Resistência

A medida mais comum para avaliar a qualidade do betão é a resistência à rutura por compressão. A

resistência característica do betão é a sua resistência à rutura por compressão com base na resistência medida sobre cubos durante 28 dias. Os cubos de 150mm são comprimidos até à sua rutura após 28 dias de

mistura, e a resistência à compressão é anotada e registada fornecendo a resistência característica da amostra. O teste é geralmente realizado com recurso a uma máquina de teste de compressão adequada.

7.5.2 Durabilidade

A durabilidade do betão está associada à sua capacidade de suportar as condições ambientais. A

durabilidade está diretamente relacionada com a permeabilidade do betão. Durante o projeto e a construção com betão, os principais requisitos de durabilidade são intrinsecamente regidos pelo seguinte:

• Definir um limite máximo para a relação água-cimento

• Definir um limite mínimo para o teor de cimento

• Definir um limite mínimo para a cobertura de betão para a armadura

• Assegurar uma boa compactação

• Assegurar um endurecimento adequado

A conformidade com o acima exposto assegura a durabilidade do betão.

7.5.3 Relação água-cimento

A resistência do betão depende em grande parte da quantidade de água usada durante a mistura. A quantidade utilizada deverá ser a mínima necessária para oferecer uma trabalhabilidade suficiente para permitir uma consolidação eficiente do betão. O uso excessivo de água compromete a tensão máxima de rutura do betão e, simultaneamente, o facto de utilizar menos água reduz a sua trabalhabilidade e também compromete a qualidade. A quantidade de água é especificada em peso e indicada como uma fração do cimento usado, alternativamente o peso da água dividido pelo peso do cimento:

𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 Á𝑔𝑢𝑎 − 𝐶𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 á𝑔𝑢𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

Se a areia estiver húmida (a humidade pode atingir 25% do seu peso), a quantidade de água adicionada terá de ser reduzida. Um simples teste manual ajuda a determinar se a mistura tem a consistência e o conteúdo de água corretos: • Pegue numa mão cheia de betão misturado e forme uma bola na sua mão. Se não o conseguir fazer, é

porque a mistura está muito húmida.

• Deixe cair esta bola numa superfície dura e observe se a bola mantém a sua forma geral. Se a bola se

desmoronar completamente, é porque a mistura está muito húmida.

7.6 DOSEAR A MISTURA DE BETÃO

Para uma maior facilidade de construção, os vários ingredientes do betão são medidos em volume ou em

peso, sempre que a precisão e o equipamento o permitirem. Esta operação é referida como dosagem.

Normalmente, são misturadas manualmente pequenas quantidades de betão, no local. Os volumes maiores são produzidos utilizando uma betoneira disponível no local ou solicitada a uma central de betão localizada

nas proximidades. Nas áreas urbanas, estão disponíveis fornecedores de betão pré-misturado. A mistura manual é usada para obras de importância secundária que envolvem betão de qualidade inferior

(consideramos 25 MPa ou menos), tal como para pontões, bases de caixas de visita e outras pequenas obras. A mistura manual também pode ser promovida visando maximizar a criação de emprego. Ao fazer a

dosagem por volume, são usadas caixas de medição com o objetivo de alcançar as proporções de mistura necessárias para dosear os agregados secos.

A dosagem (medir as proporções de material) pode ser feita de duas maneiras, nomeadamente por volume


7-5

ou por peso. Pode ser feita, facilmente, uma caixa de medição, em madeira ou em aço, com o mesmo

volume de um saco de cimento de 50 kg - 35 litros quando cheia até ao nível do topo. Colocam-se duas pegas na caixa para facilitar o seu levantamento e descarregamento nas áreas de mistura ou nas betoneiras,

como apresentado na Figura 7-1.

Ao misturar betão para estruturas de retenção de água, recomenda-se vivamente a utilização de dosagem

por peso devido aos requisitos acrescidos em termos de qualidade.

Figura 7-1: Caixa de medição de betão

Medidas internas:

Comprimento = 40 cm

Largura = 35 cm

Altura = 25 cm

Volume = 0,035m3

= 35 litros

A Tabela 7-2 apresenta as misturas prescritas para o cimento portland normal, utilizando a dosagem por

volume. A Tabela 7-2 assume a vibração mecânica do betão.

Tabela 7-2: Guia de mistura de betão para diferentes tipos de betão

Tipo Relação da mistura Relação água-cimento Dimensão nominal da pedra

10 MPa 1 : 4 : 8 0,85 50 mm

15 MPa 1 : 3 : 6 0,70 19 mm

20 MPa 1 : 2,5 : 5 0,60 19 mm

25 MPa 1 : 2 : 4 0,56 19 mm

30 MPa 1 : 1,5 : 3 0,52 19 mm

40 MPa 1 : 1 : 2 0,50 19 mm

Fonte: Especificação DPW 377, África do Sul

7.7 MISTURA MANUAL

A mistura manual envolve a utilização de mão de obra e ferramentas manuais simples como pás, pás pneumáticas e regadores. Os lotes misturados manualmente não devem exceder 0,5 m3 e a mistura nunca

deverá ser feita no solo nu, uma vez que isto resultará na contaminação da mistura. Pode ser construída uma plataforma de cerca de 4 m por 4 m com pranchas de madeira, chapas metálicas ou betão magro. A

seguir, são apresentados os passos habituais para fazer misturas manuais:

• Meça a quantidade de areia e de pedra com uma caixa de medição de acordo com a proporção especificada e coloque-as em camadas alternadas na plataforma.

• Espalhe a quantidade necessária de cimento por cima. • Os materiais secos devem ser misturados pelo menos três vezes. Duas pessoas, uma em cada lado da

pilha, deslocam-na com uma pá para um local conveniente, misturando o material durante este

processo. Esta operação é repetida, sendo a pilha devolvida à sua posição original e depois novamente

para o local anterior até que a cor da mistura seca seja uniforme. • Depois, uma terceira pessoa adicionará água enquanto mexe a mistura pela quarta vez usando um

regador ou um balde (use a sua própria mão para salpicar a água do balde) de forma a que a água seja

espalhada uniformemente enquanto o material é mais uma vez misturado. Apenas deverá ser adicionada a quantidade correta de água.

• É necessário continuar a misturar quando se começar a perder a água do meio (a mistura deverá ser mexida pelo menos três vezes) até que o betão esteja molhado uniformemente e tenha atingido a

consistência necessária (ver Figura 7-2 abaixo). • Outro método frequentemente aplicado é espalhar a mistura seca, fazer uma cavidade no meio e depois

adicionar água na cavidade. Depois, faz-se a mistura com muito cuidado para evitar perda de água da cavidade no meio.


7-6

Figura 7-2: Mistura manual de betão

7.8 MISTURA COM MÁQUINA

Esta secção centra-se na utilização de betoneiras para fabricar betão. Esta secção centra-se na utilização de

misturadoras móveis. Estas são normalmente utilizadas no local, em combinação com a mão de obra e ferramentas manuais. As betoneiras estão disponíveis em dois tipos diferentes: basculantes e fixas. As

betoneiras basculantes inclinam-se para descarregar o seu conteúdo, enquanto as fixas são esvaziadas

através de calhas. Os tamanhos das betoneiras são designados por dois números, consideramos 142/100 - 199/142 no sistema métrico (alternativamente, é indicado como 5/3,5; 7/5 em unidades imperiais). A primeira

figura indica a capacidade do tambor em litros (alternativamente, indica pés cúbicos em unidades imperiais) e esta é a capacidade da betoneira para materiais secos. A segunda indica o volume aproximado do betão

produzido em litros (alternativamente, em pés cúbicos). Uma betoneira 142/100 produz 100 litros de betão a partir de 142 litros de material seco (alternativamente, uma betoneira 5/3,5 produz 3,5 pés cúbicos de betão

a partir de 5 pés cúbicos de material seco).

A seguir, são apresentados os passos habituais para utilizar betoneiras:

Passo 1: Transportar os lotes de material para perto da betoneira.

Passo 2: Colocar em primeiro lugar o agregado de pedra no tambor da betoneira, seguindo-se a areia e depois o cimento.

Passo 3: É então adicionada uma pequena quantidade de água ao tambor em rotação para o lubrificar, seguida pela mistura seca para obter uniformidade.

Passo 4: Adicionar gradualmente a água restante enquanto a betoneira está a misturar. O betão deverá ser misturado durante pelo menos dois minutos até que fique uniforme em termos de cor e de consistência.

Passo 5: O tambor deverá ser lavado após cada um dos lotes ter sido descarregado, antes de colocar o próximo lote.

A Tabela 7-3 fornece uma estimativa das taxas de saída de betão sugeridas para as betoneiras de betão selecionadas.

Tabela 7-3: Betoneira recomendada Saídas diárias mínimas

Tipo de tamanho da betoneira

Saído por turno de oito horas em m3/turno (6 horas de funcionamento mais 2 horas de descanso e limpeza)

142/100 (5/3,5) 7,3

199/142 (7/5) 9,3

284/199 (10/7) 11,7

7.9 TRANSPORTE DE BETÃO

O betão deverá ser misturado o mais perto possível do local onde vai ser colocado para evitar a segregação

durante o transporte e para reduzir o tempo entre a mistura e a colocação. No local, o betão é geralmente transportado em carrinhos de mão, em gamelas na cabeça ou em baldes. O betão preparado (pré-misturado)

é transportando para o local por camiões e é, por isso, necessário garantir um bom acesso ao local onde o betão vai ser colocado. Todas as cofragens têm de estar preparadas e aprovadas pelo engenheiro antes de

se começar a verter o betão.


7-7

7.10 COLOCAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO BETÃO

O betão deverá ser colocado o mais rapidamente possível e antes de começar a consolidar. Deverá ser

colocado até uma hora após a descarga da betoneira e até quinze minutos depois da mistura manual. A cofragem, ou o escoramento, deverá estar limpa, protegida de movimentos ou de fugas e deverá ser

molhada antes do betão ser vertido. A cofragem de aço e de madeira deverá ser lubrificada (para este fim é aceitável utilizar óleo de motor usado misturado com gasóleo) para permitir que seja retirado facilmente mais

tarde.

A compactação do betão pode ser realizada de duas maneiras, manualmente, comprimindo com as mãos, ou

usando um vibrador mecânico (vibrador poker). No caso de camadas de betão com uma espessura que não exceda 30 cm, pode considerar-se a vibração manual. Esta espessura pode ser aumentada até 50 cm

quando se utiliza um vibrador. Deve-se comprimir ou vibrar cada uma das camadas antes de espalhar a

camada seguinte. Regra geral, obtém-se uma compactação suficiente quando aparece água na superfície e/ou esta pinga através das juntas da cofragem, desde que a relação água-cimento esteja correta e a

cofragem tenha sido construída com as juntas estanques. Deve-se tomar cuidado para não vibrar

excessivamente as camadas, pois isto conduz à segregação e compromete a sua tensão máxima de rutura.

A vibração manual pode ser realizada com recurso a uma barra de armadura redonda em aço. Enterre a barra não muito profundamente na camada de betão, gire a barra e mova-a para cima e para baixo ao

mesmo tempo. Repita este procedimento a cada 10 a 15 cm em todas as direções da camada.

Antes de colocar o betão, assegure-se de que a armadura está isenta de crostas soltas, ferrugem solta ou

escamada, óleo e gordura. Contudo, não se considera prejudicial se uma camada fina de ferrugem ligeira aderir firmemente às barras de aço. Quando as varas de aço são armazenadas durante longos períodos de

tempo, poderá ser-lhes dado um banho de cimento para reduzir a ferrugem, devendo ser depois colocadas

no chão com uma cobertura para as proteger da chuva. A ferrugem solta pode ser removida usando escovas metálicas. Tanto o óleo como o lubrificante ou a tinta podem ser removidos através do calor ameno de um

maçarico. Deverá ser evitado o sobreaquecimento das varas de aço a todo o custo.

É possível nivelar corretamente as superfícies planas utilizando uma prancha de madeira retangular ou,

quando adequado, uma talocha mecânica ou uma régua vibratória.

7.11 ENDURECER O BETÃO

O endurecimento do betão é o processo realizado para proporcionar humidade e temperatura favorável para

permitir que o cimento continue a hidratar, aumentado assim a resistência do betão. Quando se adiciona água ao cimento ocorre uma reação química, comummente conhecida como hidratação, que resulta na

consolidação e endurecimento do cimento. O betão deverá ser mantido a uma temperatura entre 5 e 25 ºC

na primeira metade do dia após a moldagem, uma vez que as temperaturas mais elevadas podem retardar o futuro desenvolvimento da resistência e as temperaturas mais baixas podem reduzir significativamente a

tensão máxima de rutura do betão. Isto é conseguido utilizando tapetes de isolamento para manter o betão quente. Manter o betão húmido faz com que a temperatura baixe quando a água se evapora. É geralmente

aceite que o betão continue a endurecer durante pelo menos um ano após a moldagem. A Tabela 7-4 abaixo apresenta a relação entre a resistência e a idade do betão ao longo do período de um ano.

Tabela 7-4 Resistência comparativa do betão OPC

Idade Resistência como Percentagem dos Critérios Especificados

3 dias 40%

7 dias 65%

28 dias 100%

3 meses 115%

6 meses 120%

12 meses 130%

Fonte: Diretrizes OIT-CMOI para o abastecimento de água, saneamento, resíduos sólidos e obras de construção

São necessários pelo menos 28 dias para que o betão ganhe a resistência necessária para utilização nos


7-8

projetos. Este intervalo de tempo é denominado período de endurecimento e devem ser prestados cuidados

especiais ao betão durante este ciclo. A superfície do betão deverá ser mantida constantemente molhada. Isto pode ser realizado através de qualquer uma, ou da combinação, das seguintes formas:

• as lajes de betão podem ser cobertas com areia húmida ou lona molhada e regadas regularmente;

• cobrir o betão com folhas de polietileno (deve-se acrescentar água periodicamente);

• regar continuamente; • o betão deverá ser protegido da luz solar direta;

• deverá cobrir-se o topo das paredes e das vigas com lona molhada, folha ou película de polietileno; • deverá adicionar-se água aos topos durante pelo menos 7 dias.

A cofragem não deverá ser retirada antes do tempo estipulado nas especificações. A Tabela 7-5 proporciona

uma diretriz para os tempos de retirada (remoção) da cofragem.

Tabela 7-5: Tempos de remoção da cofragem

DESCRIÇÃO

Período de tempo mínimo para a remoção de cofragens em dias para

Cimento Normal Cimento de

endurecimento rápido

Tempo: Normal Frio Normal Frio

Lados das vigas, paredes, colunas sem carga 2 4 1 2

Lages com esteios na parte de baixo 4 7 2 4

Vigas para sofitos com esteios na parte de baixo, incluindo lajes estriadas

7 12 3 5

Remoção dos esteios das lajes 10 17 5 9

Remoção dos esteios das vigas 14 28 7 12

Fonte: Especificação NDPW 371

7.12 ARMADURA DE BETÃO

O betão é fraco em termos de tensão e forte em termos de compressão. São normalmente aplicados diferentes tipos de

armaduras para melhorar a sua resistência à tração na área de

tensão de maneira a evitar falhas, tal como apresentado na Figura 7-3:

Estes incluem barras de armadura de aço, chapas de aço, armadura de rede de arame soldada, fibra de vidro e fibra de

plástico. Devido à abundância de aço, são mais comummente utilizadas as barras de aço e as redes de arame soldadas.

Deverá prestar-se cuidado de modo a manter a cobertura de betão, colocando espaçadores na armadura e assegurando que esta não se desloca.

7.12.1 Armadura de aço

Para fins de armadura, são normalmente utilizados o aço macio, as barras de aço de alta resistência e as

redes de arame soldadas (malha)31. De uma forma geral, o aço macio tem um limite de elasticidade de 250 e 300 N/mm2. No caso do aço de alta resistência, é comum um limite de elasticidade de 410, 450 e 460

N/mm2. As barras são normalmente fornecidas com um comprimento entre 6 a 18 metros, com acréscimos

de 1 metro conforme pedido para os diâmetros de 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32 e 40mm.

7.13 PERIGOS NO MANUSEAMENTO DO BETÃO

O cimento é essencialmente um produto químico e a exposição ao mesmo pode ter efeitos adversos para a

saúde. Deste modo, devem ser tomados cuidados no fabrico, transporte e colocação do betão visando reduzir os potenciais riscos, usando sempre luvas e agindo com cuidado para que o cimento não salpique os

31 Na África do Sul, as barras de armadura têm de estar em conformidade com a norma SANS 920 e a armadura de estruturas com a norma SANS 1024.

Figura 7-3: Vigas em betão armado em

tensão e compressão


7-9

olhos. Deverá ser usado vestuário protetor para evitar o contacto com a pele. Os olhos podem ficar

gravemente afetados pelo cimento. Caso sejam projetados salpicos de cimento para os olhos de um trabalhador, é necessário que este lave abundantemente os olhos com água limpa durante pelo menos 30

minutos.

Por último, vale a pena lembrar que a cofragem e o escoramento necessitam de ser suficientemente fortes

para suportar a carga do betão antes deste endurecer. A estabilidade da cofragem e do escoramento necessita de ser cuidadosamente monitorizada quando se verte o betão para vigas e lajes. Enquanto o betão

está a verter para estas estruturas, é importante que as pessoas permaneçam em locais seguros e evitem as áreas nas quais a cofragem possa cair.

7.14 PRODUTIVIDADE DOS TRABALHOS EM BETÃO

a Tabela 7-6 fornece um guia para a produtividade da mão de obra nos trabalhos em betão

Tabela 7-6: Taxas de tarefas/produtividade para obras com betão

TAXAS DE TAREFA / NORMAS DE PRODUTIVIDADE

ATIVIDADE TAXA POR TAREFA OBSERVAÇÕES

Recolha e carregamento de pedra 2.5 m3/dia útil

Recolha e carregamento de areia 3.0 m3/dia útil

Mistura manual do betão 1.0 m3/dia útil


7-10

Notas

8-1


SECÇÃO 8: OPÇÕES DE SELAGEM UTILIZANDO MÉTODOS DE

EMPREGO INTENSIVO

8.1 GERAL

As estradas não pavimentadas em terra batida e em cascalho em países em desenvolvimento geralmente deterioram rapidamente, principalmente devido a fatores não associados ao tráfego, tais como o clima, terreno, condições do solo e conservação ineficaz, resultando em despesas de manutenção enormes. Além disso, a poluição por poeira criada por estas estradas pode causar perigos de degradação ambiental e de saúde. O esgotamento rápido de material de construção não renovável (cascalho) em alguns países torna a reabilitação e manutenção da rede rodoviária em expansão insustentáveis.

O revestimento de estradas em cascalho utilizando projetos adequados conducentes a métodos de trabalho baseados em mão de obra pode reduzir os requisitos de manutenção, aumentado, simultaneamente, os benefícios para as economias locais. Os estudos regionais32 demonstraram que é economicamente justificado a longo prazo selar estradas em cascalho, tendo em conta custos do ciclo de vida mesmo com níveis de tráfego inferiores a 100 veículos por dia (vpd).

O objetivo desta secção é partilhar a experiência dos estudos sobre opções de selagem de estradas de baixo volume de tráfego efetuados na província de Limpopo na África do Sul, que foi repetido noutros países, incluindo a Tanzânia, Quénia, Indonésia e Camboja, e apresentar soluções técnicas favoráveis à mão de obra e recetivas a abordagens de emprego intensivo.

8.2 FUNÇÃO DE UM SELANTE

As superfícies betuminosas são parte integrante do pavimento da estrada e desempenham várias funções que oferecem muitas vantagens em relação às estradas não pavimentadas. Essas incluem: • Proporcionar uma superfície resistente e impermeável que sela e protege o pavimento da entrada de

humidade e a consequente perda de resistência; • Proporcionar uma superfície resistente à derrapagem que resiste a forças abrasivas e perturbadoras do

tráfego e do ambiente; • Evitar a formação de corrugações, pó e lama, permitindo assim a segurança nas viagens a velocidades

mais elevadas e custos inferiores de operação e manutenção de veículos.

Quanto a todas as estradas betumadas, a resistência do pavimento deve ser suficiente para suportar as cargas de tráfego esperadas.

8.3 TIPOS DE SELANTES

Esta secção abrange os requisitos, procedimentos de construção e desafios encontrados e recomendações das melhores opções para tipos de selantes mais favoráveis à mão de obra e recetivos a métodos baseados em mão de obra:

o Mistura Betuminosa a Quente

• Otta Seal

• Grav Seal

o Selante à base de emulsão

• Selante de areia

• Otta Seal Modificado

• Cape Seal

• Lama betuminosa

• Mistura ligante para selagens de macadame Mistura betuminosa a frio

• Selante baseado em mão de obra (LBS – Próprio)

• Mistura betuminosa a frio in situ

Os ligantes betuminosos para selagem são produzidos sob a forma de betume de penetração direta, betume fluidificado ou emulsões betuminosas. Todos estes podem ser modificados, por exemplo, com granulado de borracha ou látex para melhorar as suas propriedades.

32 SADC Guideline on Low-Volume Sealed Roads, julho de 2003

8-2


8.4 ESCOLHA DO TIPO DE SUPERFÍCIE

A escolha do tipo de superfície betuminosa depende de vários fatores, tais como:

• Tipo de pavimento (resistência, propriedades de flexão, etc.); • Fatores económicos e financeiros (fundos disponíveis, custos do ciclo de vida, etc.);

• Qualidade de condução; • Fatores operacionais (tráfego, tensões superficiais, geometria, etc.);

• Segurança (textura superficial, interferência com o tráfego, etc.);

• Considerações ambientais (clima, ruído, etc.); • Estratégias de construção e manutenção; • Caraterísticas de materiais disponíveis (agregado, ligante, etc.).

Além do tipo de superfície satisfazer os vários requisitos técnicos e ambientais, é necessário realizar uma comparação do custo do ciclo de vida de tipos de superfícies de modo a conseguir determinar qual a solução mais eficiente ao nível do custo. Estas comparações considerariam normalmente não só os custos iniciais da construção, mas também incluiriam os custos de manutenção e operação dos veículos.

8.5 REQUISITOS GERAIS PARA OPERAÇÕES DE SELAGEM

8.5.1 Calendário de realização

Os gestores de projetos devem garantir que o estaleiro está preparado e que os recursos necessários são mobilizados para o estaleiro antes do início da operação de selagem. Todo o equipamento necessita de estar

em bom estado de funcionamento, os materiais de ser entregues e o pessoal competente mobilizado. Os itens

mais importantes são: - Os produtos betuminosos a serem utilizados. Os gestores precisam de efetuar as encomendas

atempadamente antes da data de início planeada para as operações de selagem. O betume deve ser armazenado de forma segura e fácil de utilizar;

- O agregado a ser utilizado. Por vezes, poderá ser difícil obter o agregado de granulometria correta da britadeira mais próxima. Poderá ser necessário realizar uma produção especial para obter a granulometria

requerida, devendo igualmente ser reservado tempo para testar o agregado e transportá-lo para o estaleiro. É, então, importante assegurar a garantia por parte dos fornecedores de que entregarão os

produtos atempadamente. Ao encomendar o agregado, tenha em conta possíveis desperdícios; - O pulverizador manual motorizado. Deve verificar-se que se encontra em bom estado de

funcionamento. Se qualquer peça apresentar defeitos, poderá levar um período de tempo considerável

para que seja entregue e instalada. Deverá ter sempre um conjunto de peças sobressalentes de grande consumo em stock (velas de ignição, correias, filtros, etc).

- Escudos de proteção. Estas podem ser fabricadas numa oficina. Devem ser fabricadas chapas de aço lisas de 1mm com as medidas de 1m por 2m montadas numa estrutura de tubulação de aço quadrada.

Estas deverão ter duas pegas num dos lados compridos para permitir segurar e movimentar as mesmas com facilidade.

- Para o posicionamento de agregados é necessário metade de um bidão aberto nas duas extremidades com duas pegas e este pode facilmente ser fabricado numa oficina.

Todos os outros itens e materiais necessários são componentes de uso geral e facilmente disponíveis a

qualquer altura (gasóleo, parafina, solvente de alcatrão, cordel, pano de tecido de lã de carneiro, estacas,

baldes, etc). Certifique-se de adquirir estes itens e de os transportar para o estaleiro atempadamente.

8.5.2 Preparação da base

8.5.2.1 Reparar e limpar a superfície da camada de base

Regra geral, nenhuma parte das obras deve ser coberta por outra camada de pavimento antes de ter sido testada e aprovada. Por conseguinte, antes da impregnação ou selante serem aplicados, a sua base deve

satisfazer todos os requisitos em termos de:

- Compactação (ou densidade)

- Nível

- Textura superficial

- Regularidade superficial

8-3


É importante que as informações acima sejam confirmadas por escrito pelo Engenheiro. Qualquer irregularidade ou ponto fraco deve ser reparado conforme as instruções e aprovado antes do início das obras de impregnação e selagem. No dia da selagem, a base é varrida para remover todos os materiais soltos, detritos, excrementos de animais, etc. É necessário cuidado especial para assegurar que todas as poeiras finas foram completamente varridas. Caso contrário, a impregnação ou selante não ficará devidamente unida à superfície da camada de base.

8.5.2.2 Humidificação da base

O betume não penetrará ou ficará devidamente unido à base se a superfície estiver completamente seca. Tal deve-se à tensão superficial do material de base que faz com que o material repele o betume. Por conseguinte, a base será ligeiramente pulverizada com água imediatamente antes da aplicação do betume para quebrar esta tensão superficial. A aplicação de uma neblina fina com uma mangueira e um bico de pulverização é a melhor solução para evitar uma aplicação excessiva e o encharcamento da base. Também podem ser utilizados regadores com bicos de pulverização. Se, por algum motivo, a aplicação do betume for adiada e a base tiver secado, deverá ser aplicada água novamente antes do betume ser pulverizado. A incapacidade de quebrar a tensão superficial resultará em "olhos de peixe", isto é, bolhas no betume sem cobertura e ligação à base subjacente. Estes são potenciais pontos fracos que, caso não sejam corrigidos, resultarão em falhas de selagem prematuras localizadas e desenvolvimento precoce de covas.

8.5.3 Medidas de controlo de qualidade

Devem ser implementadas medidas de Controlo de Qualidade para trabalhos de selagem conforme indicado abaixo através da realização de ensaios específicos sobre materiais, componentes e padrões de fabrico para garantir que o produto final cumpre os requisitos do projeto:

• Devem ser utilizadas ferramentas manuais de boa qualidade e equipamento apropriado conforme especificado

• Testar a qualidade dos agregados de selagem • O engenheiro deve verificar e aprovar/aceitar as seguintes operações de selagem:

o Betume e agregado fornecidos e pré-envolvimento, se aplicável

o Aplicação de rega de impregnação, se aplicável.

o Velocidade de propagação do ligante.

o Velocidade de propagação do agregado.

o Varredura e passagem do cilindro.

o Construção de implantação/níveis, juntas, transversal e longitudinal

o Qualidade geral de fabrico

o Gestão do tráfego

Para a aprovação do betume e agregados, pode ser necessário realizar os seguintes testes num laboratório respeitável: Agregados de selagem:

• Dureza e durabilidade o Valor de resistência ao desgaste Los Angeles (VRDLA)

o Valor de esmagamento de agregados (VEA)

o Valor de impacto de agregados (VIA)

o 10% finos (esmagamento de agregados) Valor (10% EEAF)

o Alteração pelo sulfato magnésio

• Forma o Índice de Floculação (IF)

o Menor Dimensão Média (MDM)

• Dimensão e granulometria o Dimensão nominal

o Análise granulométrica (Distribuição Granulométrica)

o Índice de Plasticidade (IP) Ligantes e impregnações:

• Betume de penetração e fluidificado

o Penetração a 25 °C.

o Ponto de amolecimento do ensaio de resistência de bola sobre anel.

8-4


o Viscosidade.

o Destilação a 190, 225, 260 e 316°C.

• Emulsões

o Viscosidade Saybolt-Furol.

o Estabilidade no armazenamento.

o Capacidade de revestimento.

o Destilação e ensaios sobre o resíduo.

No que respeita aos produtos betuminosos, o empreiteiro poderá ter confiar no certificado do fabricante que deverá acompanhar todas as entregas da fábrica ao estaleiro.

8.5.4 Limitações climatéricas

As operações de selagem devem ser apenas realizadas durante o dia e apenas com boas condições climatéricas e quando não há previsão de chuva. A temperatura da superfície da estrada deve estar acima de 10°C. Pulverizar ao fim da tarde não é aconselhável, pois a redução da temperatura do ar ao pôr-do-sol influenciará a presa e a cura da impregnação ou ligante. Deve ter-se cuidado ao pulverizar em dias de vento, pois a pulverização pode ser transportada pelo vento alguma distância e danificar equipamentos ou veículos de passagem na direção do vento da operação.

8.5.5 Controlo de tráfego

É muito caro e raramente são proporcionadas variantes em projetos de construção baseada em mão de obra. Normalmente, o tráfego pode utilizar uma metade da estrada não construída enquanto a outra metade está em construção. Devido ao risco de tráfego adjacente às obras, devem ser tomadas medidas para avisar e proteger os utentes rodoviários e os trabalhadores rodoviários. As placas de sinalização rodoviária devem ser colocadas em ambos os lados das obras rodoviárias para avisar o tráfego vindo de ambos os sentidos da obstrução adiante. A sinalização de aviso deve alertar o tráfego para a presença de homens a trabalhar, uma via fechada, gravilha solta e limites de velocidade no estaleiro. Estas placas de sinalização devem ser colocadas à frente das obras rodoviárias para dar um aviso antecipado do perigo para o tráfego, ao longo do comprimento das obras rodoviárias para proteger o estaleiro do tráfego e no fim das obras rodoviárias para indicar que não existem quaisquer outros limites para o tráfego. Devem ser utilizados cones de sinalização para marcar os limites do estaleiro. Deve ser utilizado um sistema de semáforos temporário ou um operador de trânsito a utilizar um sinal reversível do tipo "vermelho/verde".

A acomodação do tráfego tem de ser bem gerida, pois coloca toda a mão de obra em risco. Poderão ser necessárias lombas temporárias para diminuir a velocidade do tráfego de passagem. É crucial ministrar formação sobre a correta operação de acomodação de tráfego nas obras rodoviárias para a segurança da equipa de trabalhadores, bem como para permitir um tráfego seguro e com boa circulação.

8.5.6 Saúde e Segurança no Trabalho

O bem-estar da mão de obra é fundamental para uma boa produtividade e boa qualidade do produto final. A saúde e segurança dos trabalhadores é regida pela legislação e regulamentação laboral nacional, as quais terão de ser respeitadas. As medidas de Saúde e Segurança no Trabalho em trabalhos de selagem incluem o armazenamento seguro, manuseamento, pulverização de produtos betuminosos a quente, primeiros socorros, equipamento de proteção individual (PPE) e equipamento de combate a incêndios.

8.6 MISTURA BETUMINOSA A QUENTE

8.6.1 Construção de Otta seal

Um Otta Seal é um tipo de superfície betuminosa que foi originalmente desenvolvida no início da década de 60 pelo Laboratório de Investigação de Transportes e Rodovias Norueguês. O seu nome deriva do local na Noruega onde foi utilizado pela primeira vez – Otta, que é uma cidade no vale de Gudbrandsdalen. Apesar de se destinar inicialmente para servir de superfície temporária de estradas em cascalho acabadas de construir, o seu bom desempenho levou à sua adoção como revestimento permanente de selagem simples ou dupla tanto para estradas novas, como estradas já existentes na Escandinávia, bem como na África Oriental e do Sul e, até certo ponto, na Ásia.

8-5


Os Otta Seal consistem essencialmente em superfícies betuminosas com 16-32 mm de espessura, constituídas por uma mistura de agregado graduado de cascalho natural ou brita conjuntamente com ligantes relativamente moles (baixa viscosidade), com ou sem aplicação um selante de areia. O mecanismo de desempenho é o seguinte - o agregado graduado é aplicado numa película relativamente espessa de ligante comparativamente mole que, com a passagem do cilindro e o tráfego, se move para cima através dos interstícios do agregado. Deste modo, o agregado graduado depende do encravamento mecânico e da ligação do betume para a sua resistência – semelhante a uma pré-mistura de betume. É desejável ter movimentação de tráfego na selagem imediatamente após a passagem de cilindro para produzir o seu aspeto final após 4-8 semanas, conferindo-lhe um aspeto semelhante ao de uma "pré-mistura". Normalmente não é necessária impregnação da base. Este tipo de superfície contrasta com o agregado britado uniforme que é "colado" a um ligante relativamente duro (alta viscosidade) utilizado em revestimentos superficiais convencionais, por exemplo, Chip Seals, conforme apresentado na Tabela 8-1. Dependendo das condições prevalecentes, a aplicação dos Otta Seals pode ser simples ou dupla, os dois tipos com ou sem ensaibramento.

Tabela 8-1: Comparação de Otta Seal com Chip Seal

Otta Seal OTTA SEAL

Chip Seal convencional CHIP SEAL

SIMPLES SIMPLES

Sem impregnação 1 Impregnação

1 Ligante 2 Ligante

2 Agregado graduado 3 Pedra

CHIP SEAL

OTTA SEAL DUPLO

DUPLO 1 Impregnação

Sem impregnação 2 Ligante

1 Ligante 3 Pedra grande

2 Agregado 4 Ligante

graduado 5 Pedra pequena

Parâmetro Otta Seal Chip Seal convencional

Qualidade do agregado Requisitos simplificados para:

- resistência

- granulometria

- forma da partícula

- adesão do ligante

- teor de pó

- Maximiza a utilização de cascalho natural localmente disponível ou do produto britado.

Requisitos rigorosos para:

- resistência

- granulometria

- forma da partícula

- adesão do ligante

- teor de pó

- A utilização maximizada do produto britado é difícil, a utilização de cascalho natural é inadequada em prática

Tipo de ligante São necessários ligantes relativamente moles (baixa viscosidade): Grau de penetração 150/200 ou betume fluidificado MC3000 ou MC800.

São necessários ligantes relativamente duros para a retenção de pedras: (grau de penetração 80/100 sob as condições de Botswana).

Conceção Abordagem empírica à conceção. Dependeu inicialmente e em larga medida de experiência e testes no local.

Métodos de conceção racionais de base empírica.

Técnica de construção Sensibilidade relativamente baixa a padrões de fabrico. Os métodos de mão de obra intensiva são fáceis de aplicar se desejado.

Sensível a padrões de fabrico. Os métodos de mão de obra intensiva são difíceis de aplicar.

Custos da construção Na maior parte dos casos, os custos são inferiores aos Chip Seals, até 40%, dependendo da disponibilidade do agregado.

Competitivo a nível de custos apenas se existirem boas pedreiras nas proximidades; o preço do betume é elevado e os volumes de tráfego são elevados (> 500 vpd).

Questões contratuais Precisam de ser resolvidas questões contratuais adicionais. Questões contratuais bem conhecidas

Estética Pode ser difícil obter um aspeto apelativo e uniforme. No entanto, obter tal aspeto não é necessariamente um indicador de um bom resultado para Otta Seals.

Varia entre um aspeto muito apelativo e um aspeto pobre, consoante a qualidade do fabrico da construção.

Qualidade antiderrapante durante precipitação

Inferior a um Chip Seal bem concebido

construído utilizando brita grande. No entanto, é melhor do que a lama betuminosa e o betão betuminoso.

Situa-se entre os extremos de excelente e muito pobre, copnsoante a qualidade do fabrico da construção.

8-6


Parâmetro Otta Seal Chip Seal convencional

Utilização em camadas de base betuminosa fresca

Não é adequada devido à necessidade de alto teor de

betume necessários para a ascensão do ligante através

dos interstícios do agregado.

Adequado mas requer conceção e construção

cuidadosa para evitar exsudação excessiva.

Manutenção periódica entre resselagens

Geralmente tem pouca necessidade de manutenção

periódica entre resselagens.

Normalmente, é necessário o rejuvenescimento

através de rega entre resselagens para manter a

retenção de pedras.

Durabilidade do selante

A utilização de ligantes relativamente moles e uma

matriz densa aumenta a durabilidade do selante.

A utilização de ligantes relativamente duros

reduz a durabilidade do selante.

Vida útil típica Vida útil típica:

- Otta Seal Duplo: 12 – 15 anos

- Otta Seal Simples com ensaibramento: 9 – 11 anos

Vida útil típica:

- Chip Seal Duplo: 8 - 10 anos

- Chip Seal Simples: 5 - 6 anos É essencial fabrico adequado

Fonte: Ministry of Works, Transport, and communications, Roads Department, Botswana (junho de 1999). The Design,

Construction and Maintenance of Otta Seals Guideline No. 1. ISBN 99912-0-285-4. Allkopi AS, Oslo: Norwegian Public Roads

Administration (NPRA).

8.6.2 Vantagens de Otta Seal

Alguns dos fatores que favorecem a utilização de Otta Seals incluem situações nas quais:

• A construção rodoviária está a ser realizada em áreas remotas onde ocorre cascalho natural e onde poderá ser exageradamente dispendioso montar instalações de britagem;

• Eliminar o transporte de britas ao longo de grandes distâncias, reduzindo assim o custo rodoviário geral

• O fabrico pode ser de qualidade indiferenciada;

• A flexibilidade e a durabilidade da superfície requerem uma tolerância elevada comparativamente a

pavimentos de baixa qualidade e capacidade de suporte baixo com deflexões elevadas;

• Existe uma capacidade de manutenção baixa;

• Prevalecem níveis de radiação solar elevados.

8.6.3 Desafios

Um dos principais desafios dos Otta Seals é o seu aspeto inicial, inconsistente e um tanto irregular durante os

primeiros 4-6 meses da sua vida útil. Durante esta fase, a superfície pode parecer rica em betume até mesmo "exsudar", precisando do espalhamento de areia ou pó de britagem sobre a área afetada para absorver o

excesso de betume. Isto tende a dar a impressão errada aos leigos de que algo está errado com a superfície ou que é de qualidade inferior a um Chip Seal mais tradicional. No entanto, NÃO é com certeza o caso. Após

cerca de 8-12 semanas, com tráfego, o Otta Seal começará a "assentar" e a apresentar um aspeto mais uniforme e consistente que se assemelha ao Betão Betuminoso mais caro, geralmente utilizado em estradas

de elevado volume de tráfego.

Outra desvantagem da utilização de Otta Seals está relacionada com a necessidade de considerar algumas questões contratuais adicionais para abordar algumas dos requisitos particulares aos Otta Seal.

8.6.4 Requisitos

8.6.4.1 Agregados

O agregado utilizado em Otta Seals é bem graduado, tal como cascalho natural ou britado. Uma vez que o selante pode ser construído com cascalho natural, é uma boa opção em áreas onde seja difícil obter brita comercial. A granulometria preferencial depende, até certo ponto, do volume de tráfego no momento da construção, bem como dos dois primeiros meses imediatamente a seguir à operação de selagem, pois contribui significativamente para a formação do Otta Seal.

O tamanho máximo preferencial das partículas é de 16mm mas também podem ser aceites >19 mm na primeira selagem quando é construído um selante duplo. O quantidade de materiais não granulados (<0,075 mm) não deve, preferencialmente, exceder os 10%. Teores mais altos de materiais não granulados podem resultar em problemas de construção, pois o ligante tende a revestir as partículas mais finas antes das maiores, e pode resultar. Este desafio pode ser compensado, até certo ponto, ao aumentar o teor de betume. A experiência revela que os requisitos do agregado para Otta Seals são indicativos e que a experiência prática também apresenta bons resultados quando o agregado não está em conformidade com as curvas granulométricas do

8-7


solo.

8.6.4.2 Fusos granulométricos gerais e resistência do agregado

As tabelas 8-2 e 8-3 apresentam os requisitos da granulometria para um Otta Seal e o Gráfico 8-1 o fuso granulométrico geral. Os requisitos da resistência do agregado são fornecidos na Tabela 8-3 enquanto as

Tabelas 8-4 e 8-5 fornecem os requisitos de betume e taxa de pulverização, respetivamente. A tabela 8-6 também fornece a taxa de pulverização do agregado.

Tabela 8-2: Requisitos de granulometria geral do agregado do Otta Seal

Propriedades do material

Requisitos método de ensaio TMH

Índice de Plasticidade (IP) máx 10 A 3

Índice de Floculação (IF) máx 30 (aplica-se apenas a material britado) B 3T

Tamanhos do peneiro [mm]

Requisitos de granulometria gerais [% de passados]

19 16

100 80– 100

A 1

19 16

100 80– 100

13,2 9,5

52– 100 36– 98

6,7 4,75

20– 80 10– 70

2,00 1,18

0– 48 0– 38

0,425 0,075

0– 25 0– 10

Gráfico 8-1: Fuso granulométrico geral para o Otta Seal

Como orientação para o projetista de Otta Seals, foram produzidos três fusos

granulométricos, dependendo do tráfego, para permitir uma conceção

mais racional. No entanto, o projetista

deve ter em mente que podem ser utilizados, geralmente, todos os tipos

de agregados abrangidos pelo fuso especificado geral, desde que a

viscosidade do ligante e as taxas de pulverização sejam adaptadas em

conformidade.

Fonte: The Design, Construction and Maintenance of Otta Seals ; Guideline No. 1. junho de 1999

Peneiro (mm)

Percentagem de passado

s

8-8


Tabela 8-3: Fusos granulométricos alternativos

1. FUSOS GRANULOMÉTRICOS ALTERNATIVOS

Tamanhos do peneiro

(mm)

Granulometria aberta Granulometria média Granulometria densa método de ensaio

TMH (% de passados) (% de passados) (% de passados)

19

16

100

80 – 100

100

84 – 100

100

93 – 100

A 1

13,2

9,5

52 – 82

36 – 58

68 – 94

44 – 73

84 – 100

70 – 98

6,7

4,75

20 – 40

10 – 30

29 – 54

19 – 42

54 – 80

44 – 70

2,00

1,18

0 – 8

0 – 5

3 – 18

1 – 14

20 – 48

15 – 38

0,425

0,075

0 – 2

0 – 1

0 – 6

0 – 2

7 – 25

3 – 10

Tabela 8-4: Requisitos do betume

2. ESCOLHA DE BETUME EM RELAÇÃO AO TRÁFEGO E GRANULOMETRIA

TMDA na altura da construção Tipo de betume

Granulometria aberta Granulometria média Granulometria densa

Mais de 1000 Não aplicável grau de penetração 150/200

MC 3000

MC 800 no tempo frio

100– 1000 grau de penetração 150/200

grau de penetração

150/200 no tempo frio

MC 3000

MC 800 no tempo frio

Menos de 100 grau de penetração 150/200

MC 3000 MC 800

Fonte: Ministry of Works, Transport, and Communications, Roads Department, Botswana (junho de 1999). The Design, Construction and Maintenance of Otta Seals Guideline No. 1. ISBN 99912-0-285-4. Allkopi AS, Oslo: Norwegian Public Roads Administration (NPRA).

Tabela 8-5: Taxas de pulverização de betume

3. TAXAS DE PULVERIZAÇÃO DE BETUME

Granulometria

Tipos de Otta Seal Aberta Média Densa

TMDA <100 TMDA >100

Duplo 1ª camada 1,6 1,7 1,8 1,7

2ª camada (*) 1,5 1,6 2,0 1,9

Simples com ensaibramento Areia fina 0,7 0,7 0,6

Poeira de britagem ou areia de rio grossa

0,9 0,8 0,7

1ª camada (*) 1,6 1,7 2,0 1,9

Simples (*) 1,7 1,8 2,0 1,9

Resselagem de manutenção (simples) 1,5 1,6 1,8 1,7

O betume de grau de penetração 80/100 NUNCA será utilizado em Otta Seals, a menos que seja amolecido ou fluidificado para satisfazer os requisitos acima de viscosidade.

O betume fluidificado pode ser feito ao misturar grau de penetração 80/100 no local utilizando as seguintes proporções: Para fazer grau de penetração 150/200: 3 - 5% amaciador misturado com 95 - 97% de grau de penetração 80/100.

O amaciador pode ser um produto de destilação do petróleo desenvolvido especificamente para o efeito, alternativa óleo do motor, velho ou novo. Deve ser utilizada, adicionalmente, parafina com 3% de pontos de potência.

O betume fluidificado pode ser feito ao misturar grau de penetração 150/200 no local utilizando as seguintes proporções: Para fazer MC 3000: parafina de potência 5 - 8% misturada com 92 - 95% de grau de penetração 150/200. Para fazer MC 800: parafina de potência 15 - 18 misturada com 82 - 85% de grau de penetração 150/200.

A circulação no depósito deve ser realizada durante pelo menos 1 hora após a mistura.

8-9


Tabela 8-6: Taxa de aplicação do agregado

4. TAXAS DE APLICAÇÃO DO AGREGADO

Tipos de selantes Taxas de propagação de agregados (m3 /m2)

Granulometria aberta Granulometria média Granulometria densa

Otta Seals 0,013 – 0,016 0,013 – 0,016 0,016 – 0,020

Ensaibramento 0,010 – 0,012

Fonte: Ministry of Works, Transport, and Communications, Roads Department, Botswana (junho de 1999). The Design,

Construction and Maintenance of Otta Seals Guideline No. 1. ISBN 99912-0-285-4. Allkopi AS, Oslo: Norwegian Public Roads

Administration (NPRA).

8.6.5 Procedimentos de construção de um Otta Seal

São seguidos os passos que se seguem na selagem Otta

utilizando métodos CMOI:

i. Devido às temperaturas elevadas, os ligantes betuminosos

moles utilizados para Otta Seal são entregues aos

estaleiros através de camiões-cisterna de distribuição de

betume. Por motivos de eficiência de custos, o fornecimento

mínimo deve ser de 5000 litros.

ii. Isto significa que pelo menos 1km da plataforma de base

devia estar preparada e pronta para a operação de

selagem. É de salientar que uma boa ligação entre a

camada de base e a camada de desgaste é tão importante

para os Otta Seals como para qualquer selante betuminoso.

Numa camada de base não impregnada, a camada de

desgaste deve ser varrida para ficar livre de todo o pó e

qualquer outra matéria estranha antes de começar as

operações de revestimento. Para suprimir qualquer pó e

favorecer alguma penetração na camada de base, é

necessário realizar uma rega ligeira antes de pulverizar o

ligante. Após a rega, deve deixar-se secar a camada de

base até estar num estado humedecido antes de pulverizar

o ligante.

iii. Para facilitar o espalhamento por mão de obra, o agregado

é posicionado e espaçado em conformidade com a taxa de

pulverização do agregado ao longo de ambos os lados do

lanço de estrada a selar.

iv. Com base nas taxas por tarefa adequadas, estime a mão

de obra necessária para espalhar a brita e forneça as

ferramentas manuais necessárias aos trabalhadores. Uma

vez que o betume é pulverizado a uma velocidade rápida ao

utilizar a bomba distribuidora, um número adequado de

trabalhadores deve ser atribuído à

Camião-cisterna de distribuição de betume

Rega da superfície

Agregados posicionados

(*) Numa camada de base impregnada, a taxa de pulverização será reduzida em 2,0 l/m2 na primeira camada.

Notas: - Quando o agregado tem uma capacidade de absorção de água superior a 2%, a taxa de pulverização

de betume será aumentada em 0,3 l/m2.

- O ligante para o ensaibramento será de MC 3000 para pó de britagem e areia de rio grossa, MC 800

para areia fina.

As taxa de aplicação do agregado serão, em prática, aumentadas muitas vezes para reduzir o risco de exsudação.

8-10


equipa de espalhamento de britas para corresponder à

taxa de pulverização.

v. Antes de iniciar a pulverização, o camião-cisterna de

distribuição de betume necessita de ser verificado para

garantir que:

a. A temperatura do betume está correta

b. Nenhum dos bicos de pulverização está entupido

vi. O betume deve ser emitido pelo camião à taxa de

pulverização correta. Se não for proporcionado um desvio,

deve pulverizar-se metade da largura da estrada de cada

vez. Deve ser pulverizado um lanço de cerca de 300m de

cada vez para permitir que a equipa de espalhamento de

britas o cubra com agregados antes de pulverizar o

próximo lanço. No entanto, durante o tempo de espera

pela próxima pulverização, deve assegurar-se de que os

bicos de pulverização não entopem por aquecimento, pois

tal afetará a taxa de pulverização do próximo lanço.

vii. A equipa de espalhamento de britas deve cobrir cada

lanço pulverizado o mais rápido possível e em cerca de 20

minutos. Com organização e varredura cuidadosa, é

possível obter manualmente um espalhamento uniforme e

superfície lisa aceitáveis, embora sejam obtidos melhores

resultados e velocidade com a utilização de espalhadores

"Chippy" operados manualmente, se disponíveis, ou

através da utilização de uma vassoura larga de arrasto

improvisada. A taxa por tarefa recomendada para

espalhamento manual é de 2m3/dia. Devido à urgência

para cobrir os lanços pulverizados com betume

imediatamente, o espalhamento é normalmente realizado

em trabalho de grupo em vez de lanços atribuídos

individualmente. As ferramentas utilizadas para o

espalhamento são as pás, carrinhos de mão e vassouras

duras. É fornecido um exemplo do cálculo do

espaçamento dos pontos de colocação dos agregados na

secção 8.13.5.

viii. A compactação da brita aplicada uniformemente deve ser

preferencialmente feita com cilindros de pneus com peso

mínimo de 12 toneladas ou mais. Este tipo de cilindro tem

a elevada capacidade de amassar o ligante numa direção

ascendente para o agregado, bem como de aplicar

pressão em toda a área. É necessário um mínimo de 15

passagens com um cilindro de pneus, bermas incluídas,

no dia da construção. Também podem ser guiados

camiões carregados para fazer várias passagens para

ajudar na compactação. É impossível sobrestimar a

importância da passagem suficiente do cilindro no Otta

Seal.

ix. Poderá ser vantajoso, após a passagem inicial do cilindro

(no dia da construção), aplicar uma passagem com um

cilindro tandem de aço estático para melhorar a

incorporação do agregado maior. Durante este processo,

qualquer agregado fraco será decomposto e contribuirá

para a produção de uma textura de matriz densa.

Pulverização do betume por um camião-cisterna de betume

Espalhamento manual do agregado

Utilização de um espalhador "Chippy"

Utilização múltipla de Espalhadores "Chippy"

8-11


Deve ser permitido tráfego comercial na área revestida

imediatamente após a finalização da passagem inicial com

o(s) cilindro(s) de pneus. Isto proporciona amassamento

adicional do ligante à mistura do agregado.

Deve ser aplicado um limite de velocidade máxima de 40-50

km/hora imediatamente após a construção e deve ser

mantido durante 2-3 semanas quando qualquer excesso de

agregado tenha sido varrido.

x. É essencial que sejam realizadas inspeções de

acompanhamento do Otta Seal para garantir que qualquer

defeito que possa ter ocorrido durante a operação de

selagem é corrigido. Deve ser realizada uma inspeção

durante os primeiros 6-7 dias após a selagem,

principalmente se houver uma mudança significativa nas

condições climatéricas, por exemplo, precipitação ou uma

mudança extrema de temperatura. Uma mudança repentina

em cargas de tráfego também pode afetar uma superfície

construída recentemente.

xi. O cuidado imediato pós-construção é importante para uma

selagem bem-sucedida e não deve ser negligenciado. Isto

inclui passagem do cilindro e varredura adicional do

agregado desalojado pelo tráfego. Durante os dois primeiros

dias após a selagem, deve realizar-se a passagem exaustiva

com cilindros de pneus para garantir que todas as partículas

incorporadas no ligante estão devidamente revestidas. Deve

aplicar-se um mínimo de 15 passagens diárias com um

cilindro de pneus, abrangendo toda a área revestida. 2-3

semanas após a construção, o agregado que foi desalojado

pelo tráfego durante o período pós-construção imediato deve

ser varrido novamente para a zona de passagem das rodas,

conforme exigido durante as primeiras 2-3 semanas. Isto

garante que quantidades máximas de partículas de agregado

fiquem incorporadas no ligante mole. Um Otta Seal

construído recentemente poderá estar poeirento e produzir

"projeção de pedras" nas primeiras semanas após a

construção. 2-3 semanas após a construção, podem ser

varridos quaisquer excessos de agregado e os limites de

velocidade do tráfego podem ser retirados. Se for utilizado

cascalho natural com teor relativamente elevado de materiais

não granulados, o período deve ser prolongado.

xii. Sempre que seja aplicada uma selagem dupla, deverá decorrer um período mínimo de 8-12 semanas entre a

construção da primeira camada e da segunda. Isto serve para permitir que o máximo possível de tráfego

percorra a superfície, bem como para permitir a evaporação do solvente. Durante este período, a camada de

desgaste torna-se mais consolidada e a zona de passagem das rodas, onde o agregado ficou incorporado por

causa do tráfego, deverá começar a apresentar um aspeto semelhante ao de uma "pré-mistura".

xiii. A ocorrência inicial de exsudação e manchas gordurosas não deve constituir um motivo de preocupação e pode

ser apagada com agregado e, preferencialmente, cilindradas na camada de desgaste. Sinais de exsudação

ligeira confirmam que a proporção agregado/ligante foi ideal.

xiv. Ao utilizar cascalho natural com teor relativamente elevado de materiais não granulados, o período antes da

varredura do cascalho em excesso deve ser prolongado o máximo possível e não deve ser inferior a 6-8

semanas.

8.6.5.1 Utilização de cascalho natural num Otta Seal

Compactação por um cilindro de pneus

Camiões basculantes carregados a ajudar na compactação

Um lanço de Otta Seal completo

8-12


Em locais onde não existem fontes de agregados comerciais, pode-se extrair e peneirar cascalho natural para obter a granulometria necessária dentro dos fusos, conforme apresentado acima, e utilizá-lo na selagem.

As fotos abaixo ilustram as operações de selagem Otta utilizando cascalho natural:

Peneiração de agregados naturais na câmara de empréstimo

Espalhamento de Cascalho Natural Manualmente no Otta Seal

A utilizar uma vassoura de arrasto para nivelar o espalhamento do cascalho natural manualmente

Compactação do cascalho natural do Otta Seal

Otta Seal de cascalho natural compactado

8-13


8.7 GRAV SEAL

O Grav Seal é um produto de marca registada da Colas SA, resultante dos princípios do Otta Seal e construído utilizando um processo semelhante. A principal diferença é que o ligante utilizado no Grav Seal é um betume modificado com um polímero (látex) que o faz manter a sua elasticidade ao longo do tempo. O Grav Seal é, em todos os outros aspetos, semelhante ao Otta Seal, apesar de o agregado ser preferencialmente proveniente de britadeiras comerciais.

8.8 DESAFIOS NA UTILIZAÇÃO DE MISTURAS BETUMINOSAS A QUENTE

Apesar da opção de misturas betuminosas a quente abordada acima

proporcionar selantes de boa qualidade, os desafios encontrados e a

experiência ganha na aplicação de LBM revelou que as aplicações de

misturas betuminosas a quente não são favoráveis à mão de obra

pelos seguintes motivos:

• O betume de penetração ou o betume fluidificado (utilizando

solventes como querosene e/ou gasóleo) deve ser aquecido

entre 130 e 190°C antes da utilização. O betume é extremamente

inflamável a estas temperaturas e pode facilmente causar danos

e ferimentos graves ao pessoal, caso não seja manuseado

cuidadosamente e em conformidade com as normas de

segurança.

• A selagem com misturas betuminosas a quente, para serem

efetivas a nível de custos, necessitam de camiões com enorme

capacidade de débito (cerca de 5.000 litros), pelo que terão de

ser formados longos lanços de camada de base (cerca de 1km)

para uma pulverização única com o distribuidor de betume

motorizado. Se não for devidamente protegida do tráfego, a

camada de base construída utilizando métodos baseados em

mão de obra ficará exposta por longos períodos de tempo e será

danificada pelo tráfego antes da selagem, necessitando assim de

reparações caras e difíceis antes da selagem. Para evitar esta

situação, é necessário fechar completamente o lanço de estrada

ao proporcionar desvios, o que por vezes significa um custo

adicional para o projeto.

• Os fumos tóxicos da mistura betuminosa a quente constituem um

risco para a saúde da mão de obra, conforme ilustrado por fotos.

• O ritmo de aplicação do agregado por mão de obra não é

proporcional ao ritmo acelerado de pulverização de um

distribuidor de betume motorizado. Por conseguinte, a

pulverização de betume com o distribuidor é feita em pequenos

lanços de cada vez. Durante a espera pelo espalhamento do

agregado antes de pulverizar o próximo lanço, os bicos do

pulverizador ficam entupidos, resultando numa pulverização

irregular e na baixa qualidade do selante acabado devido à

desselagem ou desmoronamento dos lanços seguintes.

• Devido ao carácter remoto dos locais e avarias dos camiões-

cisterna de betume e espalhadores, os custos aumentam

inevitavelmente e causam estrangulamentos de ordem logística

para o empreiteiro em relação à redundância da mão de obra

mobilizada e outros recursos para a operação de selagem. Esta

situação surge especialmente quando a avaria ocorre depois de

o camião-cisterna estar no estaleiro para a pulverização.

• Competência técnica elevada e supervisão necessárias para

assegurar a aplicação correta da:

o Taxa de pulverização do betume

o Temperatura de pulverização do betume

o Taxa de aplicação do agregado

Temperatura da mistura betuminosa a quente e fumos tóxicos

Espalhamento manual lento de agregados

8-14


• É difícil obter uma aplicação uniforme de brita manualmente.

Tem de ser aplicado outro equipamento improvisado (o

"Chippy"33) para uma aplicação uniforme a um custo

adicional;

• As misturas betuminosas a quente, tais como os Otta Seals,

requerem manutenção extensa após a construção até três

meses para varrer para o lugar agregados desalojados e

apagar as manchas de exsudação extensa. Isto provou ser

difícil de controlar contratualmente e levou os empreiteiros a

"cobrar excessivamente" pelo Otta Seal;

• As pedras soltas podem causar danos aos para-brisas dos

veículos durante os primeiros meses antes de todos os

agregados soltos estarem eventualmente alojados

firmemente no selante ou serem varridos;

• Os empreiteiros têm relutância em remobilizar após três

meses relativamente à aplicação de rega e de

ensaibramento;

• É necessária compactação extensiva, preferencialmente

com um cilindro de rasto liso pesado, para os chip seals

colarem a brita no betume pulverizado. Os Otta Seals

requerem um cilindro de pneus pelo menos três dias após a

selagem. Isto é necessário para amassar o betume através

do agregado, garantindo que todas as partículas estão

cobertas e unidas. No entanto, os cilindros de pneus são,

muitas vezes, escassos em países em desenvolvimento e

nem sempre podem ser mobilizados para o estaleiro como e

quando necessário. A passagem do cilindro pode ser

realizada com camiões carregados, como substitutos, mas

isto requer uma monitorização cuidadosa para garantir que toda a superfície recebe o esforço de compactação

necessário.

• Quando é utilizado cascalho natural, a cor do selante ainda se assemelha inicialmente em aspeto a uma

camada de cascalho. Isto causou resistência entre o público e comunidades desinformadas que tendem a

pensar que não estão a obter uma estrada de "parte superior preta" adequada;

Atualmente, a tendência geral na indústria é utilizar cada vez mais soluções à base de emulsão devido à melhoria das condições ambientais ao utilizar emulsão. A utilização de betume a frio elimina a necessidade de monitorização cuidadosa da temperatura do betume – que é sempre o maior desafio.

8.9 SELANTE À BASE DE EMULSÃO

Devido aos desafios com misturas betuminosas a quente, conforme indicado acima, a atenção foi transferida para a utilização de técnicas de selagem à base de emulsões betuminosas34. Os motivos para a utilização de selantes à base de emulsão são o facto de proporcionarem: • Processos a frio que poupam energia • Manuseamento e armazenamento facilitado (baixa viscosidade)

• Seguro e ecológico

• Técnicas de baixo custo implementadas no local

Foram também desenvolvidas novas técnicas utilizando selantes à base de emulsão para estradas de baixo volume de tráfego. Estão agora disponíveis várias opções para a utilização de projetos de obras rodoviárias baseados em mão de obra, todas elas baseadas na emulsão betuminosa, isto é: • Selante de areia

• Otta Seal modificado ou selante de penetração

• Mistura betuminosa a frio

Outros tipos de selagem à base de emulsão favoráveis à mão de obra que não foram abrangidos nesta diretriz são a lama betuminosa, os cape seals e as misturas ligantes para selagens de macadame.

33 O "Chippy" é uma máquina não motorizada especialmente concebida na África do Sul para a aplicação uniforme de agregados com base em mão de obra

34 As emulsões betuminosas são misturas de líquidos imiscíveis, tais como óleo e água, estabilizadas por um Emulsionante.

Espalhamento irregular do agregado

8-15


8.9.1 Tipos de ligantes por emulsão

Podem ser utilizados os seguintes tipos de ligantes por emulsão com caraterísticas conforme descrito na Tabela 8-7 para selagem de estradas de baixo volume de tráfego:

Tabela 8-7: Caraterísticas de ligantes por emulsão betuminosa aniónica e catiónica

Emulsão Aniónica (60% betume e 40% água) Emulsão Catiónica (65% betume e 35% água)

a) Tem carga negativa, adere a partículas

carregadas positivamente, tais como o calcário,

alcalino por natureza.

b) Funciona melhor em climas de baixa humidade

c) A viscosidade é inferior à da emulsão catiónica e

a taxa de aplicação para uma rega de colagem

deve ser reduzida para aproximadamente 0,7 a

0,8 litros/m2, caso contrário o ligante tende a fluir

mesmo com trainéis mínimos.

d) Mais adequado para agregados em pó

(Possivelmente muito absorventes, por exemplo,

pó de britagem de origem de uma rocha básica.)

A humidificação das pilhas também poderá

ajudar.

e)

f) Pedras duras não absorventes

i. Tem carga positiva; adere a partículas carregadas

negativamente, tais como sílica, é ácida na

natureza, utilizada com agregados húmidos e em

tempo frio

ii. A rutura da catiónica estável35 ocorre a um ritmo

mais lento dependendo da taxa de evaporação.

Ideal para climas de elevada humidade

iii. Cura lenta, consoante a taxa de evaporação.

iv. Pode ser utilizada à temperatura ambiente com

agregados que não precisam de secar

completamente.

v. São incorridos custos mais baixos devido a uma

poupança considerável em combustível para fins

de aquecimento.

vi. Operar com temperaturas mais baixas para

misturar a frio proporciona uma margem de

segurança maior.

vii. Permite que a mistura a frio seja empilhada por

longos períodos de tempo ou embaladas em

recipientes pequenos e armazenados. Isto facilita o

tratamento de áreas muito pequenas de forma

rápida, limpa e económica.

viii. Ideal para a maior parte dos agregados de

ocorrência natural, por exemplo, a areia de rio é

negativamente carregada num meio aquoso e tem

a capacidade de absorver emulsionantes

catiónicos.

ix. Na ausência de Emulsão Catiónica (65% betume e

35% água), pode ser utilizado Catiónico (60%

betume e 40% água) mas aumentando o teor de

emulsão por 1% (isto é, 65 dividido por 60)

As emulsões betuminosas são classificadas pelos diferentes tempos de presa (tempo necessário para as gotas

do betume coalescerem após a aplicação e para a água evaporar) e pela estabilidade da emulsão (capacidade

das gotas de ficar em suspensão). Tanto as emulsões Aniónicas como as Catiónicas podem ser:

• Presa Rápida (RS)

• Presa Média (MS)

• Presa Lenta (SS)

As categorias de emulsões betuminosas são determinadas pela quantidade de emulsionante a utilizar no processo de fabrico. As categorias de emulsão são:

• Pulverização

• Pré-mistura

• Estável

Normalmente, é necessária uma rega de impregnação na camada de base preparada para a aplicação do ligante por emulsão no processo de selagem.

35 A rutura da emulsão ocorre quando a água na emulsão evapora, ficando as gotas de betume a coalescerem até ser formado o cimento betuminoso.

8-16


Regas de Impregnação e Regas de Colagem

Uma rega de impregnação envolve aplicações de pulverização de baixa viscosidade de betume asfáltico numa base granular a ser preparada para colocar a mistura betuminosa. Uma rega de impregnação desempenha várias funções importantes:

• Os revestimentos e ligantes perdem partículas minerais na superfície da base

• Endurece a superfície da base

• Impermeabiliza a superfície da base ao colmatar os vazios capilares ou interligados

• Proporciona aderência ou ligação entre a base a mistura betuminosa

As emulsões que podem ser utilizadas para impregnação são as de Presa Lenta SS-1, SS-1h36, CSS-1 e CSS-1h e requerem quase sempre diluição com água. As taxas de diluição variam habitualmente entre 1:1 e 10:1 (água para emulsão), dependendo das caraterísticas do material de base e método de tratamento. As taxas de aplicação podem variar para uma emulsão diluída 1:1 de um valor tão baixo quanto 2,3 l/m2 para altos teores de materiais não granulados e bases compactas e até 6,8 l/m2 para areias soltas e superfícies muito porosas. Poderá ser necessário utilizar uma maior diluição e aplicar várias vezes em taxas mais baixas em materiais muito densos. Isto é feito para melhorar a penetração e evitar escorrimento e compactação da emulsão.

Por outro lado, uma rega de colagem é um aplicação por pulverização muito ligeira de emulsão asfáltica diluída. É usado para criar uma ligação entre uma superfície existente e um betume asfáltico modificado com látex (mistura a frio) aplicado.

As emulsões asfálticas geralmente utilizadas para regas de colagem são Presa Lenta SS-1, SS-1h, CSS-1 e CSS-1h diluída. A emulsão pode ser diluída ao adicionar uma quantidade igual de água. Para evitar uma rutura prematura, a água deve ser adicionada à emulsão e não a emulsão à água. É preferível água quente para a diluição e o material diluído é geralmente aplicado a uma taxa de 0,25 - 0,70 l/m2. Deve ser aplicada uma rega de colagem apenas numa área que possa ser coberta pelo pavimento no mesmo dia. Os melhores resultados são obtidos quando a rega de colagem é aplicada enquanto a superfície do pavimento está seca e a temperatura da superfície é superior a 25°C. A superfície à qual se vai aplicar a rega de colagem deve ser limpa e estar livre de material solto para aderir. Uma boa rega de colagem resulta num revestimento fino mas uniforme de betume asfáltico residual na superfície quando a emulsão quebrou.

Após pulverizar a rega de colagem, deve ser dado tempo antes de colocar o revestimento para a rutura completa de uma emulsão diluída (de cor castanha para preta). O tráfego deve ser mantido fora da área regada.

Os procedimentos e os equipamentos para a aplicação de uma impregnação são exatamente iguais aos descritos nas secções seguintes para regas de colagem e não serão abordados separadamente.

Estas técnicas à base de emulsões eliminam a maior parte dos problemas enfrentados pelos empreiteiros na aplicação de métodos baseados em mão de obra com aplicações de misturas betuminosas a quente na medida que: • A selagem pode acompanhar o ritmo da construção de base, eliminando assim a necessidade de

construção e exposição ao tráfego e condições climatéricas de longos troços de base antes da selagem poder ser realizada. Permite o processo "selar à medida que avança" diariamente como nas operações de cobrimento com cascalho baseadas em mão de obra;

• A impregnação e a selagem servem de membrana de cura para as camadas de base estabilizadas, resolvendo assim o problema de obter uma cura ideal da base.

• Aumenta os resultados da intensidade de mão de obra da produção diária sem comprometer a qualidade do produto acabado;

• Não requer supervisão técnica elevada comparativamente às opções de misturas betuminosas a quente; por conseguinte, a tecnologia é adequada para empreiteiros em início de atividade (inexperientes).

• Facilita o transporte de emulsão para o estaleiro em bidões de 210 litros e elimina todos os estrangulamentos associados à utilização de distribuidores betuminosos motorizados pesados.

• Minimiza os perigos de manuseamento e para a saúde dos trabalhadores. • Requer menos equipamento, uma vez que os camiões-cisterna e o equipamento de aquecimento já não

são necessários.

36 O “SS” significa presa lenta e o número seguinte “1” denota baixa viscosidade. Geralmente, quanto mais elevado for o número, mais elevada

é a viscosidade (teor de betume mais elevado). A letra “h” denota a dureza, enquanto um “s” denota um (grau de penetração) mole do betume

base utilizado para a emulsão.

8-17


A lama betuminosa e os cape seals também utilizam emulsões e são favoráveis à mão de obra mas não são

abordados nesta diretriz.

Outras misturas à base de emulsões próprias que foram experimentadas com bons resultados mas que não

foram abordadas neste documento são:

• Selagem baseada em mão de obra (LBS)

• Ligante de alcatrão

• Mistura a frio Coulgar

8.10 PROCEDIMENTO PARA APLICAR LIGANTE

Os procedimentos para a impregnação e aplicação do ligante por emulsão em selantes de areia e Otta Seals

modificados são os mesmos. Normalmente é utilizado um

pulverizador manual motorizado, conforme apresentado

abaixo, para alcançar as normas de qualidade. A especificação geral e o modo de operação de um

pulverizador manual típico encontram-se descritos na Tabela 8-8.

Exemplo de um pulverizador manual motorizado

Tabela 8-8: Guia de especificação para o pulverizador manual de betume motorizado

Peças Especificação

Motor 5 kW motor diesel (também disponível com motor a gasolina 3,7 kW)

Bomba Bomba de engrenagem, transmissão direta do veio de saída do redutor de velocidade do motor através de um acoplamento flexível. A produção ao pulverizar é de aproximadamente 17 – 18 litros/minuto.

Lança Mangueira de saída resistente ao óleo de 5 metros montada numa lança de 1 metro, incluindo cabo, válvula de segurança e dois bicos reguláveis de pulverização lisos de 65 graus.

Equipamento de aquecimento

Anel queimador de tamanho ideal, regulador de gás, válvula de regulação de ar, escudo térmico e suporte de transporte de garrafa de gás.

Para a utilização eficiente e prolongada do equipamento é aconselhável e fortemente recomendado que o

funcionamento, operação e manutenção do equipamento sejam completamente compreendidos e que sejam aplicadas boas práticas. Caso o equipamento não seja sistematicamente limpo e mantido, podem ser

desperdiçadas várias horas.

8.10.1 Operação

Os seguintes passos são alguns dos passos envolvidos na operação do pulverizador:

• Antes de ligar o motor, verifique os níveis de óleo desaparafusando os dois bujões do óleo na parte inferior

do motor. O nível de óleo deve estar sempre nivelado com a borda inferior dos bujões do óleo.

• Verifique se existe combustível suficiente no depósito antes de ligar a máquina.

• Nunca deixe o depósito ficar sem combustível, pois resultará no motor a ter de ser "purgado".

• Antes de ligar o motor, o tubo de entrada/cárter da máquina de pulverização deve ser colocado no bidão

de 210 litros de emulsão e a válvula de controlo na lança de pulverização deve ser aberta.

• Ligue o motor rodando para a posição ON, abrindo o estrangulador e puxando o cabo de arranque. A

bomba do pulverizador demora aproximadamente um minuto a ser ferrada.

• A bomba do pulverizador é autoferrante, no entanto, se a máquina não tiver sido utilizada durante várias

semanas, a bomba do pulverizador terá de ser ferrada. Para tal, remova o filtro e adicione apenas óleo

8-18


suficiente na tampa do filtro de tal modo que ocorram derramamentos quando a colocar novamente no

motor. • Uma vez ferrada, a válvula de controlo na lança de pulverização pode ser colocada na posição OFF. Pode

deixar o motor ligado, pois o pulverizador, geralmente, tem um sistema de derivação automático incluído.

Figura 8-1: Representação esquemática de um pulverizador manual motorizado

• Quando for difícil ligar o motor no tempo frio, retire a tampa de borracha no topo do motor, coloque 5ml de óleo

no tubo e coloque novamente a tampa de borracha.

• Alguns pulverizadores manuais motorizados têm sistema de aquecimento anexado para fins de aquecimento

do bidão da emulsão como e quando necessário.

• Deve ter cuidado sempre que utilizar o pulverizador para garantir a segurança dos trabalhadores e

equipamentos. Deve ser observado o seguinte:

• Utilize sílex para acender o queimador. Não utilize fósforos. Se não houver sílex, utilize um pedaço de papel

enrolado. Nunca acenda o queimador com o bidão na máquina.

• Em primeiro lugar, acenda o queimador e posicione o bidão.

• Nunca deixe um bidão a ser aquecido sem vigilância – tenha sempre alguém a verificar a temperatura e a mexer

a emulsão cuidadosamente para evitar o derrame da emulsão.

• Mantenha sempre a máquina num bom estado de limpeza – não só no exterior mas também no interior. Ao

utilizar "Tar Solve" com parafina diluída (4 partes de parafina para 1 de Tar Solve) aplicado com um pincel ou

pulverizador, o equipamento pode ser lavado com uma mangueira. O processo deve ser realizado no fim de

cada turno para manter o equipamento limpo.

• Utilize sempre vestuário de proteção ao operar o equipamento de pulverização, isto é, luvas, botas e fato-

macaco.

• Quando for necessário aquecer a emulsão, utilize um isqueiro de sílex de ignição por faísca e não fósforos para

acender o queimador

• Certifique-se de que todas as válvulas estão fechadas na garrafa de gás quando acabar de aquecer o bidão

até à temperatura especificada.

• Guarde a garrafa de gás num local seguro após ter terminado a pulverização.

• Não utilize gasóleo para limpar o equipamento de pulverização ou as mãos.

8.10.2 Procedimento de pulverização

• Antes de começar qualquer pulverização de emulsão, é essencial ter três metades de bidões limpas (105

litros) disponíveis no estaleiro. Encha metade de um bidão com água e a segunda metade com parafina. • Antes de utilizar qualquer bidão de emulsão para trabalho de pulverização, é essencial verificar o seu

conteúdo para determinar se existe assentamento do betume no fundo do bidão. Abra o bidão e mergulhe o cabo de uma vassoura (pau) no bidão e examine o fundo para deteção de assentamento. Ao extrair a

pau, é possível avaliar visualmente a consistência o revestimento por emulsão. O assentamento nos

bidões é um problema e o bidão não deverá ser utilizado até que o problema seja resolvido. Para o efeito, deve-se abrir o bidão e mexer o conteúdo até obter uma consistência uniforme e bombear o conteúdo

para um bidão limpo. A aspiração da lama espessa para o pulverizador pode causar vários atrasos e problemas graves.

• Assim que a máquina tiver sido ferrada com o cárter/tubo de entrada no bidão, poderá iniciar-se a pulverização.

• Quando o conteúdo de um bidão acabarem, desligue o motor e substitua o bidão vazio por um bidão cheio

de emulsão testada. Ligue o motor e continue a pulverizar.

• No fim de um turno ou pausa de almoço, retire o tubo de entrada da bomba do bidão e esvazie a emulsão

8-19


no sistema e coloque imediatamente o cárter no ½ bidão de água e continue a recircular a água limpa

através do sistema até que esteja a fluir "água límpida" através do sistema. • Assim que o fluxo da água for límpido, coloque o tubo de entrada da bomba no meio bidão de parafina e

faça a parafina circular através do sistema de volta para o bidão.

• Note-se que dispõe apenas de um máximo de dois minutos para mover o tubo de entrada da bomba da água para o bidão com parafina.

• Se os recipientes de água e parafina não estiverem prontos, desligue o motor até estes estarem prontos. O motor não deverá, em circunstância alguma, funcionar durante mais de dois minutos sem "alimentar"

abomba com emulsão, água ou parafina. • Deve ser utilizada a mesma parafina desde que esteja

suficientemente limpa. – esta parafina não pode ser utilizada como combustível.

• A água deve ser substituída para cada turno diário. • Após a conclusão da pulverização e da limpeza, a lança de

pulverização não deverá ser colocada no chão com os bicos

na sujidade. Normalmente são fornecidos dois "descansos" montados numa metade de um bidão para resolver o

problema - conforme apresentado na Figura 8-2: • A terceira metade de bidão é utilizada para verificar a taxa

de débito da bomba. A taxa de débito da bomba deve ser determinada antes do início das obras de revestimento.

8.10.3 Determinação da taxa de débito do pulverizador

8.10.3.1 Taxa de débito

Antes de aplicar a rega de colagem ou as pulverizações de penetração, é essencial verificar a taxa de débito

do pulverizador em relação à especificação do fabricante. Para o pulverizador de amostra apresentado na secção anterior, a taxa de pulverização é de 17 litros por minuto. A taxa de débito varia dependendo da

viscosidade do ligante, que também varia de acordo com a temperatura na qual o ligante é pulverizado. Os métodos para testar o débito da bomba são os seguintes

Método 1:

• Pulverize o ligante a utilizar numa metade de um bidão de emulsão padrão limpo (105 litros) durante

um ou dois minutos, com o bidão de ligante por emulsão posicionado no chassis do pulverizador

manual motorizado e a metade do bidão vazia na superfície da estrada; • Com uma vareta calibrada, meça a quantidade de ligante pulverizado nesses um ou dois minutos

• Isto indicará o débito da bomba em litros por minuto. Este valor pode ser comparado com a

especificação do fabricante, sendo esta geralmente de 17 litros/min a 18 litros/min.

Método 2:

• Meça os bidões de emulsão a serem pulverizados com uma vareta – L1

• Pulverize a área medida de, consideremos, 2,75m x 2m = 5,5m2

• Registe o tempo decorrido (T) em segundos para pulverizar a área medida

• Meça o bidão após a pulverização – L2

• A quantidade de emulsão pulverizada em litros é L1 – L2

• A quantidade de ligante pulverizado em litros por segundo é, então, (L1 – L2) /T (l/s)

• A taxa de débito pode ser depois ser comparada com a taxa de débito do fabricante.

8.10.3.2 Controlo de tempo de taxas de pulverização

Ao saber a taxa de débito da bomba em litros por minuto e a taxa de aplicação do ligante necessária para qualquer camada de agregado, é possível calcular o tempo em minutos e/ou segundos durante o qual pode

ocorrer a operação de pulverização para cobrir um determinado lanço utilizando um pulverizador manual

Nota: Antes de prosseguir com qualquer pulverização, terá de determinar a taxa de débito como base para o cálculo

do tempo necessário para a pulverização do ligante à taxa de aplicação especificada numa determinada área.

Figura 8-2: Suporte para lança de pulverização

8-20


motorizado ou qualquer outro pulverizador. Isto é calculado da seguinte forma:

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑣𝑒𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠/𝑚2) =𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎çã𝑜 (𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚2)

𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑑é𝑏𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 (𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜)

8.10.3.3 Formação de operadores e equipas de equipamento de pulverização

8.10.3.3.1 Uniformidade

Antes de tentar fazer qualquer superfície betuminosa, recomenda-se que se apresente a operação de

pulverização aos operadores de pulverização e à equipa de apoio ao treinar inicialmente com pulverização de água numa aplicação uniforme por metro quadrado. Não se deve tentar a pulverização efetiva da emulsão até

o operador e a equipa estarem totalmente familiarizados com todos os aspetos da operação e confiantes numa aplicação uniforme de água.

Treinar a operação de pulverização normalmente envolve:

• Ligar os queimadores (se necessário);

• Ligar a máquina de pulverização;

• Verificar o débito da bomba; • Treinar o movimento dos escudos de proteção durante a pulverização;

• Treinar o começo da pulverização por um operador de cronómetro; • Verificar a taxa de aplicação para secções de controlo de 2m; 3m e 4m

• Treinar para manter a lança de pulverização a uma altura uniforme acima da superfície a cobrir durante a pulverização;

• Registo dos resultados dos tempos e das leituras da vareta.

Assim que o grupo se sentir confortável com todas as fases e aspetos da operação de pulverização, o próximo

passo é aplicar a emulsão 1:10 diluída como impregnação no lanço de estrada a revestir. Deverá ser introduzida, paralelamente, a utilização de escudos de proteção para proteger qualquer lancil, etc., e os

trabalhadores deverão receber formação sobre o movimento sistemático dos escudos ao longo do rebordo da zona a revestir. A utilização de escudos é essencial para uma operação limpa e segura. Os escudos devem

mover-se ligeiramente à frente da aplicação do ligante. A utilização de papel castanho reforçado garante também a limpeza e alinhamento das juntas de pulverização.

Pulverização com escudos de proteção e papel

reforçado

Pulverização de emulsão numa superfície

impregnada

8-21


A altura ideal (H) da lança de pulverização é tal que se obtenha uma sobreposição de aproximadamente

metade da largura de um jato, conforme ilustrado na Figura 8-3 abaixo. É melhor utilizar uma altura ligeiramente mais elevada do que mais baixa. Tente manter a altura constante durante a pulverização, obtendo assim uma

sobreposição uniforme que, por sua vez, resulta numa aplicação uniforme.

Figura 8-3: Altura de pulverização e sequência de pulverização

Uma vez determinada a altura correta de pulverização (H), esta pode ser mantida amarrando um pedaço de

arame de comprimento correto à lança, conforme ilustrado na Figura 8-4.

Para que os dois leques de pulverização não "colidam" ou não interfiram um com o outro, produzindo assim uma aplicação irregular, a posição das válvulas deve ser ajustada num ângulo pequeno em relação ao eixo

central da lança, conforme apresentado na figura 8-5. Centro de lança Válvula 1 Spray 1

Spray 2 Válvula 2

Figura 8-5: Válvulas posicionadas num ângulo do eixo central da lança

Figura 8-4: Manter a altura correta para pulverização

8-22


A movimentação da lança por parte do operador

em arco (ou em semicírculo) enquanto está quase parado no meio da estrada é um erro

comum na operação de pulverização. Em vez disso, o operador deve mover a lança

diretamente ao longo da largura da estrada andando de lado e segurando a lança de modo

a que esteja paralela ao centro da estrada, conforme apresentado na Figura 8-6.

O movimento da lança de pulverização deve ser

diretamente ao longo da largura da estrada com a lança paralela ao eixo central.

Figura 8-6: Direção do Movimento da Lança

Figura 8-7: Escudos de proteção

8.11 APLICAÇÃO DO LIGANTE

8.11.1 Verificações

Antes do início da pulverização, deve realizar as seguintes

verificações:

o Assegure-se de que há emulsão, agregado,

combustível e parafina suficientes no estaleiro para concluir a obra. Para tal, deve estabelecer a área a

revestir e a taxa de aplicação do ligante e do agregado;

o A taxa de débito da bomba deve ser determinada

conforme descrito;

o Confirme que o agregado foi devidamente fornecido e

posicionado;

o Certifique-se de que a superfície a selar está limpa e que qualquer reparação é devidamente realizada;

o Verifique que a área a revestir foi devidamente implantada;

o Assegure-se de que foram tomadas medidas para proteger os lancis, etc.;

Operação de pulverização em prática

8-23


o Foi colocado papel reforçado nas juntas inicial e final;

o Por último, confirme que todos os membros da equipa estão nos seus postos e prontos para agir, isto é,

se a mão de obra de espalhamento de brita e de movimentação dos escudos de proteção e os operadores de registo se encontram prontos.

8.11.2 Controlo da aplicação através de uma secção de ensaio/controlo

Para a aplicação precisa do ligante, o trabalho deve ser controlado ao contar o tempo de aplicação da

quantidade calculada de ligante numa área predeterminada. Recomenda-se que sejam definidas duas secções de controlo de dois metros e que o tempo de pulverização de cada lanço seja registado. O tempo necessário

para pulverizar cada lanço à velocidade exigida é calculado antecipadamente. Antes de poder ser feita uma seção de ensaio, é necessário estabelecer as seguintes informações:

o A taxa de débito da bomba (l/min);

o A taxa de aplicação do ligante (l/m2);

o A área da secção de ensaio (2m comprimento x largura) (m2);

o O volume a pulverizar deve ser calculado em litros (l);

o O tempo de pulverização do volume deve ser determinado (minutos ou segundos)

Para uma aplicação precisa, o trabalho deve ser controlado por um operador à parte, utilizando um cronómetro

e dizendo em voz alta os segundos à medida que o trabalho avança para que o operador de pulverização possa controlar o ritmo do trabalho. O cronometrista precisa de registar (consultar Tabela 8-9) o tempo

necessário para pulverizar cada uma das 4 ou 5 seções de controlo e orientar o operador a nível de tempo, seja para aumentar ou diminuir a velocidade da cobertura da área.

Tabela 8-9: Tempo calculado para a pulverização da secção de controlo

Secção de controlo (metros) Tempo calculado para Pulverização

(Segundos)

0– 2 0– 21

2– 4 0 - 42*

4– 6 42– 84

6– 8 84– 126

8– 10 126– 168

*Cronómetro definido para zero

Tabela 8 -10 Aplicação de amostra de rega de penetração

Descrição Valor

Taxa de débito do pulverizador 0,283 litros por segundo (17 l/min divididos por 60)

Taxa de aplicação de pulverização da rega de penetração

1,7 litros/m2 (rega de colagem de 0,7 litros//m2 subtraída do requisito total de 2,4 litros/m2). A taxa de aplicação total do ligante é obtida do gráfico MDM no Gráfico 7-3.

Largura da estrada 3,5 m

Comprimento de controlo 2m

Área da secção de controlo 7m2 (2m x 3,5m)

Quantidade a aplicar à secção de controlo

7 x 1,7= 11,9 litros

Tempo para aplicar 11,9 litros na secção de controlo

11,9/0,283 = 42 segundos

Cada vez que a pulverização parar no fim da secção ou secções de controlo, devem ser realizadas leituras da vareta e estas devem ser registadas antes do início da pulverização seguinte e devem também ser feitas no

fim da operação de pulverização. A taxa de aplicação de ligante calculada com recurso ao cronómetro e a taxa de débito do pulverizador acima descritas devem ser comparadas com as leituras da vareta, conforme ilustrado

na Tabela 8-11.

8-24


Tabela 8-11: Verificar utilizando as leituras da vareta

1 2 3 4 5 6 7 8

Área a pulverizar

(comprimento x largura)

A

(m2)

Taxa de aplicação utilizando débito da bomba (D-litros/segundos) e tempo (T)

Verificar com "varetas" conforme descrito nesta secção

Tempo de pulverização

calculado

(A x R)/D

Tc

(segundos)

Tempo de pulverização

efetivo

Ta

(segundos)

Volume de pulverização

aplicada

(Ta x D)

(litros)

Taxa de Aplicação

(Ta x D)/A

Rd

(litros/m2)

Nível inicial

D1

(litros)

Fim do nível de pulverização

D2

(litros)

Taxa de Aplicação

(D1-D2)/A

Ra

(litros/m2)

A0

A1

A2 etc.

Tabela 8-12: Descrição dos símbolos (Chave)

Coluna Símbolo Descrição Unidade

1 A0 Área de controlo a pulverizar (largura x 2m comprimento m2

A1, A2 etc. Áreas de controlo seguintes a pulverizar (largura x comprimento) m2

2 Tc Tempo calculado para pulverizar a área de controlo e as áreas de controlo seguintes (A x R)/D em que R é a taxa de aplicação exigida

Segundos

3 Ta Tempo efetivo para pulverizar a área de controlo e as áreas de controlo seguintes Segundos

4 Ta x D Volume aplicado do ligante à área de controlo e áreas de controlo seguintes com base no débito da bomba e taxa de pulverização

Litros

5 Rd Taxa de aplicação do ligante à área de controlo e áreas de controlo seguintes com base no débito da bomba e taxa de pulverização

Litros/m2

6 & 7 D1 – D2 Volume do ligante pulverizado com base nas leituras da vareta Litros

8 Ra Taxa de aplicação do ligante com base nas leituras da vareta Litros

Assim que o tempo de pulverização da secção de controlo 1 para o comprimento de estrada de 2m tiver sido calculado e pulverizado, deverá colocar-se o relógio no zero e calcular o tempo de pulverização dos lanços 2, 3, 4 (e 5), sendo que o cronometrista orientará o operador da pulverização em cada secção. O tempo efetivo que o operador de pulverização demora em cada secção é registado na coluna 3 da Tabela 8-11. A variação da aplicação de pulverização pode ser verificada comparando a taxa de aplicação efetiva calculada na coluna 5 com a taxa de pulverização prevista. {O registo dos tempos na coluna 3 deve ser feito por um operador à parte (operador de registo), uma vez que não pode ser feito pelo cronometrista}.

As leituras da vareta são efetuadas com uma haste de aço calibrada/graduada em intervalos de 10 litros até 210 litros. A quantidade de emulsão pulverizada para cada ciclo de pulverização é registada em litros. O cronometrista, o operador de registo e o operador de pulverização devem trabalhar em estreita colaboração. A pulverização só pode começar depois do cronometrista ter colocado o ponteiro dos segundos do cronómetro no zero e dado o sinal para iniciar a pulverização.

O operador de registo marcará as secções separadas para verificar em intervalos de 2m e registará o tempo no fim de cada secção pulverizada de 2m. A partir destas leituras, pode estabelecer-se uma nova verificação da precisão do trabalho ao multiplicar o débito da bomba D pelo tempo necessário para pulverizar cada secção. O operador de pulverização controla a velocidade de movimentação da lança de pulverização ao ouvir o cronometrista a contar os segundos necessários para cada secção de 2m utilizando o seu relógio de pulso (ou de preferência um cronómetro), tendo em conta o número de segundos para cobrir cada lanço de estrada de 2m.

O supramencionado pode parecer complicado, mas se os operadores tiverem tempo suficiente para praticar algumas vezes inicialmente com água e depois com emulsão diluída, torna-se um exercício simples.

8-25


8.12 CONSTRUÇÃO DE UM SELANTE DE AREIA SIMPLES

Um selante de areia consiste num selante simples ou duplo de agregado (areia de rio, pó de britagem ou areão) unido com um ligante betuminoso. Para uma camada de desgaste permanente, é geralmente necessário pelo menos um selante de areia duplo. Um selante de areia simples pode ser utilizado como selante temporário até o selante permanente ter sido aplicado. Os selantes de areia são adequados para a construção por mão de obra e máquinas leves, pois:

• O ligante pode ser aplicado sob a forma de uma emulsão betuminosa ao utilizar um pulverizador manual motorizado;

• O agregado de areia para a selagem simples pode ser distribuído com pás e vassouras; • Frequentemente, é possível encontrar agregado de areia adequado perto do estaleiro, o qual é facilmente

fornecido através de trabalho manual • O revestimento pode ser compactado utilizando um cilindro de condução apeada

8.12.1 Requisitos

A areia é um agregado fino, sendo que a maior parte passa num peneiro de 5mm. É utilizada como ingrediente no betão e na selagem betuminosa que preenche os vazios para produzir uma matriz densa. A areia utilizada nas obras de construção deve ser limpa e isenta de impurezas como argila, siltes, sais, mica e matéria orgânica. A areia do mar é geralmente demasiado fina e o seu teor de sal tende também a ser prejudicial para as obras de construção.

Os requisitos36 para os selantes de areia são fornecidas em vários países como parte dos requisitos de revestimento padrão.

8.12.2 Materiais

Os materiais necessários para a construção de um selante de areia são:

• Agregado superficial de tamanho especificado (obtido de uma fonte/pedreira comercial ou de uma fonte natural)

• betuminoso na forma de uma emulsão betuminosa Catiónica37 de pulverização (65/35).

8.12.3 Granulometria

A granulometria da areia pode variar consideravelmente, mas os requisitos indicados abaixo devem ser

geralmente respeitados. No entanto, se a areia de fontes comerciais que satisfaçam estes requisitos não se

encontrar disponível ou for demasiado cara (devido aos custos de transporte), podem ser obtidos bons resultados utilizando fontes disponíveis localmente (por exemplo, areia de rio ou areia lavada na berma da

estrada), devendo-se nesse caso ter o cuidado de remover o excesso de pó.

Tabela 8-13: Fusos granulométricos de areia

Tamanhos do peneiro (mm) Percentagem em Massa a Passar pelo Peneiro

6,70 100

0,300 0– 15

0,150 0 -2

8.12.4 Máquina de estaleiro e equipamento

São necessárias as seguintes ferramentas e equipamentos principais utilizados na construção de um selante

de areia:

• Pulverizador manual motorizado • Estrutura de elevação • Recipientes de meio bidão para o posicionamento de pilhas de agregados (105 litros)

• Carrinhos de mão

36 Na África do Sul, por exemplo, os requisitos do selante de areia são emanados pelo COLTO (1998), Secção 4900. 37 A maior parte das areia de rio tendem a ser ácidas e atraídas por emulsionantes catiónicos, daí a utilização de emulsão catiónica. A emulsão

aniónica é mais adequada para quando se utiliza pó de britagem de uma pedreira comercial.

8-26


• Pás • Escudos de proteção • 6 mm corda • Estacas • Martelo • Papel castanho reforçado – para obter margens das juntas limpas e alinhadas • Vareta calibrada

8.12.5 Betume

A emulsão betuminosa catiónica de pulverização (65% betume e 35% água) é ideal para selantes de areia

natural. No tempo frio é aconselhável aquecer a emulsão até 50°C. As propriedades de fluxo desta emulsão são melhores do que as das emulsões aniónicas. Por exemplo, esta emulsão catiónica não flui com tanta

facilidade como a emulsão aniónica; por conseguinte, a taxa de aplicação pode ser mais elevada.

8.12.6 Aplicação do ligante

A rega de colagem é aplicada a 1,6 litros/m2. Durante a pulverização, a equipa deve:

- Proteger os lancis e outro mobiliário rodoviário utilizando material de proteção adequado - Deve ser utilizado papel castanho reforçado para obter juntas limpas. - O ligante deve ser aplicado uniformemente com o pulverizador manual, seguindo o procedimento descrito

anteriormente neste capítulo.

8.12.7 Aplicação de areia

- A taxa de espalhamento é de 0,007m3/m2. - A lavagem da areia (se necessária) deve ser feita muito antes da data de construção. - Acumule a quantidade conhecida de areia ao longo da estrada em intervalos calculados. Consulte o

procedimento abaixo para calcular a distância de posicionamento. - Aplique o agregado apenas depois da ocorrência de uma rutura parcial da emulsão (como indicação, a

cor da emulsão muda de castanho para preto quando a rutura ocorre. O tempo que demora a ocorrer depende da temperatura nesse dia específico).

- Para reduzir o pó na areia, vire a pá durante o espalhamento para a areia ser elevada antes de cair no ligante. Assim, o vento levará a maior parte do pó.

- As manchas de areia irregulares podem ser corrigidas com recurso à utilização de vassouras.

Para posicionar a areia, utilize os seguintes passos para determinar a distância de espaçamento ao longo da

estrada.

1. Taxa de aplicação do agregado = 0,007m3/m2

2. Largura da estrada = 5,5m

3. Volume de ½ bidão = 105 litros (0,105m3)

4. Volume dos agregados espalhados de meio bidão = 5,5m x y x 0,007 m3/m2

5. Assim, a distância de espaçamento y = 0,105

5,5×0,007 = 2,73m

6. Por conseguinte, a área coberta por cada meio bidão = 5,5 x 2,73 = 15,02m2

A areia das metades dos bidões é espaçada em intervalos de 2,73m e espalhada uniformemente por toda a área

previamente demarcada com pedras.

8-27


Utilização de areia natural lavada

8.12.8 Passagem do cilindro e manutenção

A passagem do cilindro no agregado é realizada com um cilindro de condução apeada, mas a utilização de um

trator ou de um camião carregado proporcionaria compactação adicional, especialmente se existirem

ondulações na camada de desgaste.

Compactação de um Lanço Selado de Areia Natural

A areia deve ser novamente varrida para a estrada com vassouras periodicamente após a aplicação do selante de areia. As manchas onde ocorre exsudação são apagadas com mais areia.

Pode ser utilizado pó de britagem que satisfaça os requisitos de granulometria com emulsão aniónica.

Apresenta-se abaixo um exemplo de um selante de areia utilizando pó de britagem comercial;

Selante de areia com pó de britagem comercial

8-28


8.13 CONSTRUÇÃO DE UM SELANTE DE PENETRAÇÃO

8.13.1 Descrição geral

O selante de penetração é uma variação do "Otta" seal e destina-se a permitir a construção de um selante graduado utilizando métodos de trabalho baseados em mão de obra com uma emulsão betuminosa como

ligante. Consiste na colocação de um agregado graduado38 numa rega de colagem de emulsão betuminosa à taxa de aplicação predeterminada e depois penetrar a camada de agregado com uma emulsão betuminosa. A

espessura desta camada de selante é baseada na Menor Dimensão Média (MDM) da fração grande do

agregado. Além de ser mais baseado em mão de obra do que o Otta Seal, o selante de penetração tem as seguintes vantagens:

• Requer uma aplicação de quantidades menores de agregado e de ligante comparativamente ao Otta Seal, pois forma uma camada mais fina;

• Não precisa de um camião-cisterna para aplicar a mistura betuminosa a quente;

• Não representa uma ameaça de danos para os veículos e potenciais reclamações devido a agregados soltos;

• Não necessita que o agregado seja varrido novamente para estrada durante um longo período de tempo, o que é uma operação decididamente cara.

8.13.2 Materiais

Os materiais necessários para uma selagame simples são:

• Agregado superficial de granulometria especificada (obtido de uma fonte/pedreira comercial) e • 60% de ligante por emulsão betuminoso aniónico estável (devido à utilização de agregados de pedreiras

comerciais, conforme explicado na secção 7.3.5).

8.13.3 Ferramentas e Equipamento

São recomendadas as seguintes ferramentas e equipamento para a construção superfície de selagem simples com métodos de emprego intensivo:

- Pás - Vassouras - Carrinhos de mão - Martelo - Corda de sisal de 7mm, 2 x rolos de 50m - Papel reforçado, 4 rolos x 1 metro de largura - Estacas em aço, 300mm x 9mm - Equipamento traçador de linhas - Fita métrica de aço, 50m - Bidões de 105 litros abertos com pegas de elevação

para posicionamento dos agregados - Folha de plástico reforçada para posicionamento de

agregados (1,5 x 1,5 m – 5 No) - Bidões de 105 litros (verificação das taxas de

pulverização e limpeza do equipamento de pulverização)

- Elevador de bidões para levantar os bidões de ligante - Vareta calibrada para imersão da emulsão nos bidões - Pulverizador manual motorizado - Cilindro vibrante de condução apeada de tamanho

adequado (750kg – 1,5 toneladas) - Escudos de proteção (Figura 7-8)

38 Só foram experimentados agregados de fontes comerciais no Otta Seal modificado. Não foi utilizado cascalho natural.

Metades de bidões para posicionamento

8-29


8.13.4 Construção

i. Preparação da superfície

A superfície da base deve ser devidamente limpa e preparada para aplicar o selante. Isto envolve:

• Varrer a estrada. Deve-se remover todo o material solto, lama e excrementos na superfície. • Piquetar a largura da estrada a pavimentar, marcando o limite da estrada com uma corda de sisal de 7mm. • Se necessário, pulverizar ligeiramente a superfície com uma emulsão 1:8 diluída (1 litro de emulsão para 8

litros de água). Normalmente, numa Base Tratada com Emulsão, tal só deve ser necessário se a BTE tiver sido exposta ao tráfego durante um período de tempo prolongado. Esta aplicação de emulsão e água pode ser considerada como uma ligeira impregnação do BTE (aplicação de 0,5 - 0,6 litros/m2 de emulsão aniónica estável diluída).

• Proteger qualquer lancil e dreno, etc. da pulverização de emulsão utilizando escudos de proteção.

ii. Aplicação do ligante betuminoso

Ao trabalhar com qualquer ligante no estaleiro, a limpeza é essencial. Se ocorrer um derramamento do ligante, este deve ser limpo imediatamente.

O ligante por emulsão é aplicado utilizando um pulverizador motorizado, conforme descrito na Secção 7.26.7 acima.

O aquecimento do ligante por emulsão, se necessário, deve ser feito cuidadosamente, mexendo o ligante enquanto este é aquecido para evitar "exsudações" e derrames. A temperatura do ligante é verificada continuamente com um termómetro. Normalmente, a temperatura demora cerca de 45 – 60 minutos a chegar aos 50°C se as temperatura ambiente ou noturna for baixa, ou seja, inferior a 10°C. O aquecimento da emulsão aplica-se especificamente quando se utiliza emulsão catiónica. A emulsão aniónica pode ser aplicada sem ser aquecida nos meses quentes de verão, mas é aconselhável aquecê-la no tempo frio de inverno.

Pulverização do ligante em mais de uma aplicação

A baixa viscosidade da emulsão (comparativamente a um betume de penetração) impossibilita a pulverização da emulsão a mais de 0,6 - 0,7 litros/m2 sem o ligante começar a fluir (mesmo nas superfícies mais "planas"). Para resolver este problema, é pulverizada a rega de colagem é a 0,6 - 0,7 litros/m2 e a mistura do ligante calculado é aplicada como uma pulverização de penetração no topo agregado colocado, no qual o agregado inibirá qualquer fluxo indesejável do ligante.

iii. Aplicação do agregado

A aplicação de agregado só deve começar após a pulverização de aproximadamente 10m da estrada para evitar que o agregado caia em lanços de estrada não pulverizados. O método de aplicação do agregado é

igual ao descrito anteriormente na secção dos selantes de areia para o posicionamento de agregados e o espalhamento manual. Alternativamente, a aplicação de agregado também pode ser realizada utilizando um

espalhador manual de brita. Neste caso, o espalhador teria de ser ajustado e as secções experimentais teriam

de ser alargadas para assegurar a aplicação correta do agregado.

Posicionamento de agregados e espalhamento manual

Passos envolvidos:

• Coloque as pilhas de agregado com precisão ao longo do comprimento da estrada, no espaçamento (x)

determinado pelo engenheiro, com base na taxa de aplicação determinada em m3/m2 do agregado, pois isto ajudará a obter uma taxa de aplicação uniforme. O agregado deve ser colocado em folhas de plástico de

1,5m x 1,5m para reduzir o desperdício.

8-30


Pega-se numa pá de agregado e levanta-se a

mesma para o ar. Durante este processo, gira-se rapidamente a pá para pulverizar a brita de

forma uniforme sobre a área a cobrir. Desta forma, a pedra cairá sobre a rega de colagem

húmida enquanto o pó, se houver, cairá em cima da pedra ou, se houver uma brisa, será levado

para longe da superfície.

Figura 8-8: Posicionamento de agregados

Posicionamento de agregados (note a folha plástica)

Espalhamento manual do agregado Varrimento da superfície Passagem do cilindro

Assim que tiverem sido aplicadas pedras suficientes para que se possa caminhar na superfície sem entrar em contacto com o ligante húmido, os espaços vazios serão preenchidos com pedras adicionais. Varra com

cuidado a superfície para distribuir o agregado uniformemente. Pode ser obtida uma selagem eficiente ao seguir simplesmente o processo descrito.

Assim que a superfície tiver sido coberta com o agregado sem sobrarem partes descobertas do ligante, poderá

começar a passagem com um cilindro de condução apeada. Após uma passagem do cilindro na superfície (isto é, uma cobertura completa do cilindro), deverá ser novamente dedicada atenção à cobertura das partes

descobertas. A primeira passagem do cilindro deve ser feita sem vibração, mas a passagem seguinte do cilindro, quando o agregado é devidamente colocado de forma a obter cobertura total, pode ser feita com a

vibração intermediária do cilindro. A passagem do cilindro é efetuada em linhas retas paralelas ao eixo central ou às margens da estrada. É fundamental que a passagem do cilindro seja realizada uniformemente ao longo

de toda a largura da superfície da estrada. Normalmente, deverão ser suficientes três passagens para assentar

Nota: Encha o bidão devidamente

8-31


o agregado.

8-32


8.13.5 Aplicação da pulverização de penetração

A emulsão betuminosa restante não aplicada na rega de colagem é agora pulverizada como uma pulverização

de penetração. Aplicam-se precauções semelhantes às das juntas e à proteção de lancis, drenos, etc. como

no caso da rega de colagem. Se a superfície for deixada em aberto por qualquer período de tempo antes da aplicação da pulverização de penetração (recomenda-se que seja aplicada no prazo de 24 horas), deve ter-se

em atenção o seguinte:

• Qualquer pó, sujidade ou areia transportada pelo vento para os vazios da superfície deve ser removida/soprada com um compressor, e

• Deve ser realizada a varredura e passagem do cilindro na superfície uma vez para reassentar qualquer agregado que possa ter sido desalojado ou afetado por tráfego não autorizado. Não deverá ser permitido qualquer tráfego nesta superfície antes de ser aplicada uma segunda camada de ligante.

• A estrada pode ser aberta ao tráfego após "rutura" da emulsão.

Considerações de conceção

A atenção aos detalhes ao planear as obras de revestimento é fundamental. A quantidade de emulsão depende

da quantidade de agregados aplicada. Por sua vez, a quantidade de agregado é determinada pela MDM. O Gráfico 8-2 calcula a taxa de aplicação de emulsão com base direta na MDM. Quando as taxas de aplicação

tiverem sido estabelecidas, é igualmente fundamental aplicá-las da forma mais precisa quanto fisicamente possível.

O selante de penetração geralmente consiste em agregado graduado de 9,5 mm ou menos. A granulometria

deve ser abrangida pelo fuso granulométrico na Tabela 8-14 e no Gráfico 8-2 abaixo, mas com tendências para o limite inferior do fuso.

Tabela 8-14: Granulometria

Gráfico 8-2: Fuso de limites granulométricos

É fundamental limitar o material de fração inferior de modo a não exceder o limite superior do fuso

granulométrico, pois a percentagem de material fino tende a:

o Reter o ligante na superfície superior do selante, impedindo a devida penetração da camada.

o Absorver o ligante, resultando num produto "seco"

Aplicação do agregado

Taxa de aplicação e posicionamento de agregados

A taxa de aplicação do agregado (R) determina a quantidade de pedra necessária para qualquer trabalho.

Determine a dimensão da obra ou da ÁREA a selar medindo o comprimento e a largura da estrada em metros

L (m) x W (m) = A (m²) (ÁREA).

Abertura do

peneiro (mm)

Percentagem de passados %

Limite superior

Ideal Limite inferior

13,2 100

9,5 96 90 85

6,7 82 74 65

4,75 70 58 45

2,00 50 35 20

0,850 30 20 10

0,425 16 10 2

0,250 10 6 1,8

0,150 8 5 1,5

0,075 5 3 1

<0,075

8-33


Se a taxa de aplicação/m² for conhecida, a quantidade ou o volume são determinados multiplicando a Área

(m²) x taxa de aplicação (R) m3/m²

Volume V (m3)= A(m²) x R(m3)/m²

Método da gamela e do cilindro

A gamela e o cilindro (Figura 8-9) são um apoio desenvolvido para determinar visualmente a MDM do

agregado. Com base nesta figura é possível determinar a taxa de aplicação do agregado em m3/m2 e a taxa de aplicação do ligante betuminoso em litros/m2.

O aparelho consiste em:

• Uma gamela com um diâmetro determinado e preciso na qual o agregado a utilizar na • construção da camada de desgaste é espalhado conforme descrito mais adiante

• Um cilindro de diâmetro e altura precisos, no qual se despeja o agregado da gamela

• Uma haste de medida graduada a partir da qual se pode ler a Menor Dimensão Média (MDM) do agregado.

A taxa de aplicação do agregado é determinada utilizando o aparelho "Gamela e cilindro" colocando material de uma amostra representativa das frações de agregado graduado na gamela para obter a textura visualmente

desejada. A espessura da camada é determinada pela fração maior, enquanto os vazios são preenchidos com as frações menores. Esta quantidade de agregado é então despejada no cilindro e a taxa de aplicação é

determinada pela leitura da MDM teórica do agregado no medidor e divisão deste valor por 1000 para determinar a taxa de aplicação do agregado em m3/m2.

Figura 8-9: Gamela e cilindro

8-34


Posicionamento de agregados

Para obter uma aplicação uniforme do agregado pela mão de obra é necessário colocar as pilhas de agregados

em quantidades predeterminadas e em intervalos uniformes ao longo do lado da estrada a revestir. Pode ser utilizada uma metade do bidão de 210 litros com o fundo do bidão removido e com duas pegas anexadas ao

bidão para facilidade de manuseamento nesta operação. O espaçamento das pilhas de agregados "y" pode ser calculado da seguinte forma:

1. Taxa de aplicação do agregado = 0,0098m3/m2 2. Metade da largura da estrada = 2,75m 3. Volume de ½ bidão = 105 litros (0,105m3) 4. Volume dos agregados espalhados de ½ bidão = 2,75m x y x 0,0098m3/m2

5. Assim, a Distância de Espaçamento y = 0.105

2.75 ×0.0098 = 3,90m

6. Por conseguinte, a área coberta por cada ½ bidão = 2,75 x 3,90 = 10,73m2

Os agregados do ½ bidão devem ser espaçados em intervalos de 3,90 m e espalhados uniformemente por toda a área previamente demarcada com pedras.

8.13.6 Aplicação do ligante para o revestimento

Tipos de ligantes

As emulsões são ideais para aplicação manual, pois não têm de ser aquecidas, eliminado assim a necessidade

de um camião-cisterna e os perigos associados ao trabalho com ligante a quente.

Como contêm 35 – 40% de água, o problema de exsudação da superfície resultante do excesso de aplicação

é, em larga medida, resolvido.

Uma emulsão aniónica de pulverização a 60% (60% betume e 40% água) demonstrou ser adequada para a

construção de um selante de penetração, na medida em que concede tempo suficiente para que a emulsão penetre o selante antes da rutura.

Taxa de aplicação do ligante

A quantidade de ligante necessário por m2 depende da MDM do agregado a utilizar. Por conseguinte, é

necessário estabelecer a MDM antes de se poder determinar a quantidade de ligante. Quando a MDM é conhecida, pode-se determinar a quantidade de emulsão a 60% ou 65% para uma selagem simples através

do Gráfico 8-3.

Nota: Ao aquecer esta emulsão, deve-se ter o cuidado de a aquecer com os queimadores em lume brando. A temperatura à qual é aquecida não pode exceder 50°C. É fundamental supervisionar e mexer durante o aquecimento

8-35


Se o tráfego for inferior a 250 veículos por dia, pode adicionar-se mais 10% de ligante. Se o tráfego estiver entre 250 e 500 veículos por dia, adicione 7,5% de ligante (ref. Tabela 8-15).

Nota:

O aumento do teor de betume tem por finalidade a compensação da falha do revestimento por emulsão betuminosa de estradas de baixo volume de tráfego resultante da rutura do tratamento superficial por motivos não relativos ao carregamento excessivo. Esta falha é principalmente causada pela oxidação40 do ligante betuminoso, que se torna quebradiço e resulta em fissurações e desselagem, enquanto as estradas de elevado volume de tráfego têm um efeito benéfico ao fechar microfissuras em películas de betume e vazios superficiais no betume asfáltico, limitando assim o fluxo de oxigênio. Este efeito de oxidação é compensado pelo aumento da taxa de aplicação de betume em estradas de baixo volume de tráfego, garantindo assim vazios menores nas misturas de betume asfáltico.

Tabela 8-15: Ajuste do ligante para a contagem de tráfego

Contagem de tráfego de Veículos por dia (Estimativa para a estrada)

Ajuste para cálculo da Pulverização Total

500 + veículos por dia Sem ajuste

250 - 500 veículos por dia Adicionar 7,5% ao ligante calculado

Menos de 250 veículos por dia Adicionar 10% ao ligante calculado

Exemplo: Se a taxa de aplicação do ligante para um agregado com MDM de 8mm for 2,5 litros per m² e a contagem de tráfego se encontrar entre 250 – 500 vpd, esta taxa deverá ser aumentada em 7,5%: 2,5 x (100 + 7,5) % = 2,5 x 107,5% = 2,69 litros por m²

Aproximadamente, 2,7 litros por m² É de salientar que uma rega de colagem não deverá exceder + 0,6 – 0,7 litros/m² e que a mistura do ligante deverá ser pulverizada como uma pulverização de penetração. Antes de qualquer pulverização do ligante, é aconselhável ministrar formação ao operador sobre a pulverização de água enquanto verifica a taxa de aplicação (utilizando um cronómetro), conforme descrito anteriormente.

Aquecimento do ligante em projetos de maior dimensão No tempo frio, a emulsão precisa de ser aquecida até 50°C para obter a viscosidade correta para pulverização eficiente. O aquecimento pode ser feito utilizando queimadores a gás montados nos pulverizadores manuais ou utilizando lenha. Recomenda-se, em projetos de maior dimensão, que sejam utilizados aquecedores de bidões móveis separados para aquecer o ligante. Um aquecedor (queimador) de bidões pode elevar a temperatura de um bidão de emulsão em 15°C a 20°C durante o período de tempo que demora a pulverizar 210 litros. Dependendo da temperatura ambiente noturna, pode ser necessário mais de um aquecedor móvel. A Tabela 8-16 dá uma indicação do tempo necessário para aquecer um bidão de emulsão de 210 litros até 50°C

40 Um ligante oxidado é definido como um ligante que se tornou duro e quebradiço em consequência de um ataque químico por parte do oxigénio na presença de calor ou luz solar.

Gráfico 8-3: Taxa de aplicação do ligante

8-36


Tabela 8-16: Tempo de aquecimento de um bidão de 210 litros

Temperatura Mínima °C Temperatura de Pulverização °C

Aproximado de aquecimento de bidão de 210 litros (minutos

0 50 30– 40

15 50 20– 30

20 50 20– 25

25 50 15– 20

8.13.7 Desafios com selantes betuminosos

Embora os selantes por emulsão sejam bastante favoráveis à mão de obra, eliminando alguns dos desafios da utilização de misturas betuminosas a quente, ainda existem algumas desvantagens, na medida que: • É necessária uma alta precisão para garantir que:

A taxa de aplicação do ligante está correta A taxa de aplicação dos agregados está correta

8.13.8 Revestimento com Mistura Betuminosa a Frio

A mais recente inovação em matéria de pesquisa é a produção bem-sucedida no local de mistura betuminosa a frio manual. Este selante é muito fácil de preparar e é altamente recomendável utilizar métodos baseados em mão de obra. Trata-se simplesmente de misturar no local um ligante por emulsão com um agregado uniformemente graduado de granulometria e propriedades conforme apresentado abaixo, colocando-o numa camada de base preparada e compactando-o até ao ponto de rejeição. Tem as seguintes vantagens: • Aumenta os resultados da intensidade de mão de obra da produção diária sem comprometer a qualidade

do produto acabado. • Não requer supervisão técnica sofisticada comparativamente a outras opções; por conseguinte, é

adequado para trabalhos realizados por empreiteiros em início de atividade com experiência limitada em obras com betume.

• Facilita o transporte do ligante para o estaleiro em bidões de 210 litros e elimina todos os desafios associados à utilização de camiões-cisterna de betume pesados.

• Minimiza os perigos de manuseamento e para a saúde. • Permite abertura de lanço completado ao tráfego no mesmo dia.

Especificações Técnicas

Os materiais necessários para a mistura betuminosa a frio in situ são: • Ligante betuminoso como rega de colagem na forma de uma emulsão estável aniónica 60%. • Ligante por emulsão para o betume asfáltico na forma de uma pré-mistura catiónica 65% (Tosas KMS 65)

Granulometria do agregado

A granulometria do agregado deve ser abrangida pelo fuso granulométrico na Tabela e no Gráfico abaixo. Abertura do

peneiro (mm) Percentagem de passados %

Limite superior

Ideal Limite inferior

13,2 100

9,5 96 90 85

6,7 82 74 65

4,75 70 58 45

2,00 50 35 20

0,850 30 20 10

0,425 16 10 2

0,250 10 6 1,8

0,150 8 5 1,5

0,075 5 3 1

<0,075

Tabela 8-17: Fuso de limites granulométricos Gráfico 8-4: Fuso de limites granulométricos

8-37


O agregado deve encontrar-se livre de materiais decompostos, material vegetal ou qualquer outra substância prejudicial. Se a granulometria do agregado tiver tendência para os limites inferiores, poderá ser necessário aumentar as percentagens das frações médias mantendo-se, no entanto, dentro do fuso para proporcionar uma granulometria mais contínua.

É fundamental limitar o material de fração inferior de modo a não exceder o limite superior do fuso granulométrico. Uma percentagem demasiado alta de material fino tende a absorver o ligante, resultando num produto "seco".

Espessamento do agregado

O espessamento do agregado constitui um problema que deve ser abordado, especialmente se o agregado estiver húmido. Se o agregado for seco, não existirá qualquer problema. Todavia, normalmente, o agregado fornecido pelas britadeiras das pedreiras é húmido e o problema surge quando parte da pilha está húmida e parte está seca.

Para resolver este problema, humedeça a pilha completamente com uma mangueira cerca de 6 a 8 horas ou mais antes da utilização e cubra a pilha com uma cobertura de plástico. Determine o grau de empolamento utilizando um recipiente de 25 litros e aplicando o seguinte procedimento:

• Determine a altura interna do recipiente de 25 litros (digamos y); • Encha o recipiente com material húmido e retire o material em excesso de forma a ficar nivelado com o

topo do recipiente; • Adicione água ao recipiente do agregado até que este esteja completamente saturado, certificando-se de

que o ar é removido na sua totalidade ao apiloar o recipiente com uma haste fina (por exemplo, cabo de um ancinho ou varão para betão);

• Verta a água em excesso e meça a redução em altura do agregado (digamos x); • Então , x/y dará o grau de empolamento (fator de empolamento) para ajustes da quantidade de emulsão

a utilizar na mistura.

Por conseguinte, se a quantidade de emulsão a utilizar na mistura for 290 litros/m³, esta quantidade de emulsão deve ser reduzida por um fator de x/y. º≠ A quantidade de emulsão a utilizar por m³ é, por conseguinte:

290 − (𝑥

𝑦) × 290 = 290 (1 −

𝑥

𝑦) litros

Dureza do agregado

O valor de esmagamento de agregados (VEA) do material grosso não deverá exceder 30.

Porosidade do agregado

A porosidade do agregado também afeta a quantidade de emulsão a adicionar à mistura. Sempre que existir a probabilidade de a porosidade do agregado ser elevada, é aconselhável aumentar a quantidade de emulsão. A porosidade do agregado pode ser determinada submetendo o agregado ao ensaio de absorção de querosene.40

40 Nota: É sempre aconselhável pedir a um laboratório respeitável para testar e controlar o agregado de revestimento de betume asfáltico.

Nota: Utilizar agregado uniformemente húmido reduz a quantidade de água a adicionar à mistura para produzir o

betume asfáltico. Resolve também o problema da formação de bolas de materiais não granulados quando a

emulsão for adicionada.

Se o agregado a utilizar estiver completamente seco, adicione uma pequena quantidade de água antes de

adicionar a emulsão para garantir que não ocorre a formação de bolas na mistura quando a emulsão for adicionada.

8-38


Teor de água do betume asfáltico

A quantidade aproximada de água a adicionar para produzir 40 a 60 litros de betume asfáltico é de 1-3 litros.

Esta quantidade pode ser aumentada se o agregado estiver completamente seco e prevalecerem condições

de calor ou reduzidas se o agregado estiver húmido. De qualquer modo, deve ser controlado para garantir que o agregado é completamente humedecido antes de adicionar a emulsão.

Requisitos de equipamento e ferramentas manuais

São recomendadas as seguintes ferramentas e equipamento para a construção de um pavimento em mistura

betuminosa a frio utilizando métodos baseados em mão de obra:

• Cilindro vibrante de condução apeada ( 750kg – 1,5 toneladas);

• Uma gamela feita de 3mm de aço e de dimensões, 3 N.º. • Carrinhos de mão,

• Corda de sisal de 7mm, 2 x rolos de 50m, • Pás quadradas planas,

• Vassouras duras, • Martelo,

• Estacas de 150mm para segurar cofragens,

• equipamento traçador de linhas, • Fita métrica de aço, 50m,

• Rodos de aço,

• Perfis de caixa de aço 20mm como perfis de guia para colocação de betume asfáltico (quatro pedaços, cada com 2 e 3m de comprimento) com três orifícios de 4mm de diâmetro por perfil,

• Perfil de aço de 6mm de espessura x 50mm de largura (perfil de guia) para acomodar betume asfáltico húmido e seco (quatro pedaços de 2 e 3m de comprimento),

• Régua de 2m (betonilha),

• 6 recipientes de medida de 20 litros,

• 5 recipientes de medida de 10 litros, • 1 jarro de medida de 5 litros,

• Suporte com estrutura em aço para decantação de bidões de emulsão, • Válvula de esfera de 50 mm de diâmetro para decantação de emulsão dos bidões.

8.13.9 Modo de Mistura

(a) Amassadura e mistura de betume asfáltico em betoneiras

A mistura a frio utiliza betoneiras para garantir que é conseguida a qualidade necessária sem contaminação.

Todos os ingredientes utilizados na mistura devem ser amassados com precisão. Os bidões de 20 litros utilizados para a medição do agregado devem ser calibrados para determinar o nível de 20 litros e,

posteriormente, deverá cortar-se o nível com esta marca.

Nas misturas com uma betoneira, estes são alguns dos pontos a

salientar:

• A betoneira não deverá ser enchida em excesso. Recomenda-

se que o tamanho da betoneira seja tal que, quando enchida até metade da sua capacidade, proporcione 100 litros de

betume asfáltico.

• O tambor da betoneira deve encontrar-se sempre na posição horizontal ao adicionar os ingredientes húmidos e ao misturar.

• A área de colocação da betoneira e do suporte do bidão de emulsão deve estar limpa, bem drenada e ter uma superfície

adequada para evitar que os carrinhos de mão transportem sujidade e lama para a base. Deve também ser mantida limpa

durante as operações para evitar que o betume seja transportado pelos carrinhos de mão para a nova obra.

Adicionar agregado à betoneira

8-39


• O agregado para o betume asfáltico deve ser colocado o mais

próximo possível do estaleiro da obra, preferencialmente no ponto intermédio do comprimento da estrada que uma carga de

agregado cobrirá.

• Utilizando os recipientes de medida, adicione a quantidade correta de agregado à betoneira enquanto o tambor está a rodar.

• A água é então adicionada lentamente à betoneira e a mistura continua até o agregado estar completamente humedecido. A

quantidade de água a adicionar é estabelecida antes do início da obra, mas será de aproximadamente 1% da massa do

agregado. • Por último, a emulsão de mistura catiónica 65% (Tosas KMS 65

C ou semelhante) é vertida lentamente na betoneira e não despejada na betoneira. Ao verter o fluido lentamente na

betoneira, ocorre um revestimento melhor, mais rápido e mais

eficiente do agregado sem derramamento ou aspersão da emulsão e do betume asfáltico. O tambor da betoneira não

deverá estar na posição vertical quando a emulsão é vertida. • Esta posição vertical deve ser utilizada pelo operador para

proteção da aspersão causada pelo despejo da emulsão no tambor. O tambor deve estar ligeiramente fora da posição

horizontal e, ao verter lentamente para o fundo da garganta do tambor, ocorrerá muito pouca aspersão. Verta um pouco de

cada vez e deixe misturar antes de verter mais.

• O interior do tambor deve ser inspecionado regularmente para fins de verificação de depósito no fundo do tambor. O depósito

torna-se evidente quando parece formar-se uma mistura aquosa de emulsão e agregado (mal graduado) devido ao depósito de

alguns dos agregados no fundo do tambor. • Isto ocorre se o operador tiver mantido o tambor durante longos

períodos na posição semivertical durante a mistura. Para corrigir

esta situação, coloque o tambor na posição quase horizontal e bata levemente na base do tambor com um martelo de 2 kg. O

depósito soltar-se-á.

A utilização de betoneiras limita a produção diária de selante em

virtude da capacidade limitada da betoneira e do número de

betoneiras, além de aumentar o custo de selagem devido aos seus custos de aluguer, operação e manutenção. Além disso, se a

betoneira avariar poderá resultar na paragem de todas as obras. Estes desafios são exacerbados em locais de oferta escassa de

betoneiras.

(b) Utilização de gamelas em aço

Na tentativa de ultrapassar tais desafios, foram desenvolvidas gamelas de aço personalizadas para a mistura de betume asfáltico

que permitem a mistura manual no mesmo período de tempo que com betoneiras, sem comprometer a qualidade da mistura.

Após vários ensaios laboratoriais e de campo para determinar a adequação do desenho do recipiente, comprovou-se que um

recipiente com as dimensões abaixo indicadas é ideal para uma

mistura eficaz e eficiente por uma equipa de três trabalhadores a misturar um volume de 40 a 60 litros num tempo de mistura de 1 a 2

minutos.

Adicionar água à betoneira

Adicionar emulsão

Despejar a emulsão misturada

Gamela de aço

8-40


(c) Proporções da mistura

A Tabela 8-18 abaixo indica a quantidade de emulsão de Pré-Mistura Catiónica a 65% a adicionar para vários volumes de agregados a fim

de proporcionar a mistura betuminosa desejada:

Tabela 8-18: Quantidade de emulsão catiónica a 65% para várias misturas

Volume da Mistura (litros) 100 80 60 40

Volume do Agregado (Seco) (litros) 100 80 60 40

Volume de 65% Emulsão (litros) 15 12 9 6

Volume de Água (litros) (aprox.) 3 2,5 1,5 1

Nota: No tempo muito frio, poderá ser necessário aquecer a

emulsão para a tornar mais fluida

(d) Passos da mistura, colocação e compactação de betume asfáltico

Preparação da superfície da camada de base

• Varra a estrada construída em conformidade com os requisitos. Qualquer lama e material solto transportado para a superfície terá

de ser removido, incluindo os excrementos de animais. • Proceda à piquetagem da largura da estrada a ser revestida,

marcando o eixo central e o limite da estrada nos pontos intermédios nos quais se colocarão as cofragens da caixa para a

superfície de betume asfáltico.

• A "equipa de espalhamento" deve verificar e corrigir os níveis da base antes de colocar o betume asfáltico de 20mm de espessura

(húmido e não compactado). • Coloque 3 pedaços de perfis de caixa de aço de 20mm ao longo do

limite exterior da estrada. A superfície de betume asfáltico é colocada em lanços com uma largura de 1 a 1,5 metros. Coloque

mais três pedaços na largura desejada ao avançar para o centro da estrada. Verifique a precisão dos níveis da base e remova qualquer

ponto mais elevado no qual se obtenha uma cobertura inferior a

18mm. Os pontos baixos isolados podem ser acomodados com betume asfáltico extra até um máximo de 20mm. O agregado

grande na base pode ser tratado/britado com um martelo de 2kg para garantir a cobertura mínima de 18mm.

Aplicação de uma rega de colagem

• Aplique uma rega de colagem de emulsão estável aniónica diluída

a 60% (1:8 emulsão/água), utilizando uniformemente um regador e

uma vassoura sobre a superfície.

Amassadura e mistura de betume asfáltico

Durante a utilização de uma gamela, estarão normalmente 3 pessoas

presentes a misturar. Uma dessas pessoas deverá ser nomeada para ficar encarregue da equipa de mistura.

A marcar a posição dos perfis de delimitação

Colocação dos perfis de delimitação

Aplicação de uma rega de colagem

Figura 8-10: Desenho da gamela em aço

8-41


Esta pessoa é responsável por:

• Verificar se a gamela se encontra livre de qualquer matéria estranha antes do início de qualquer obra.

• Garantir que a quantidade correta de agregado, água e emulsão

está amassada e pronta para utilização. • Controlar a operação de mistura para garantir que o agregado,

água e emulsão estão completamente misturados. • Garantir que a gamela se encontra limpa no fim das operações do

dia. A área de colocação da gamela e do suporte do bidão de emulsão deve estar limpa, bem drenada e ter uma superfície

adequada para evitar que os carrinhos de mão transportem sujidade e lama para a base. Deve também ser mantida limpa

durante as operações para evitar que o betume seja transportado pelos carrinhos de mão para a nova obra. A utilização do suporte

do bidão e da válvula de esfera de 50mm promove a medição

precisa da emulsão e minimiza o desperdício devido a derramamento.

Na amassadura e na mistura de betume asfáltico:

• O agregado a utilizar no betume asfáltico deve ser depositado o

mais próximo possível do estaleiro da obra, preferencialmente no ponto intermédio do comprimento da estrada que uma carga de

agregado cobrirá. • Utilizando os recipientes de medida de 20 litros, adicione 40-60

litros do agregado à gamela.

• A água é então adicionada lentamente ao agregado e a mistura continua até o agregado estar completamente humedecido. A

quantidade de água adicionada é estabelecida antes do início da obra e depende do teor de humidade no agregado (normalmente

1,5-3 litros). • Por último, é decantada do bidão a quantidade necessária de

emulsão de pré-mistura catiónica a 65% (Tosas KMS 65 ou semelhante), utilizando a válvula de esfera de 50mm e vertendo

uniformemente sobre a superfície do agregado na gamela, não despejando para a gamela. Ao verter a emulsão uniformemente

sobre o agregado, ocorre um revestimento melhor, mais rápido e

mais eficiente do agregado sem derramamento ou aspersão da emulsão e do betume asfáltico.

• A pessoa responsável pela equipa de mistura deve garantir que, uma vez misturados todos os ingredientes, o betume asfáltico é colocado em carrinhos de mão sem a ocorrência de qualquer

desperdício ou desordem. Apenas deve ser descarregado de cada vez um terço a metade da carga do carrinho de mão (20-30 litros).

Amassadura dos agregados

Bidão de emulsão no suporte

Dispositivo de esfera e válvula

Nota:

O betume na emulsão tende a assentar no fundo do bidão quando este tiver estado armazenado durante algum tempo. Por conseguinte, é fundamental rolar o bidão e misturar bem o conteúdo antes de o utilizar. Recomenda-se que os bidões sejam virados ao contrário no dia antes da sua utilização, antes de serem rolados para a utilização do dia seguinte. No tempo muito frio, poderá ser necessário aquecer a emulsão para a tornar mais fluida.

8-42


Mistura manual do betume asfáltico in situ

Figura 8-11: Faixa de espalhamento

Colocação do betume asfáltico

Após a preparação da superfície da base e a colocação dos perfis da caixa de 20mm para medir a espessura do betume asfáltico húmido, conforme descrito no Passo 1 acima, proceda da seguinte forma: • Descarregue as cargas de betume asfáltico do carrinho de mão com a ajuda de pás à frente da betonilha

no espaçamento determinado pelo Engenheiro (consultar Figura 8-11 sobre como espalhar o material utilizando uma betonilha para nivelar a superfície de forma rápida e eficiente). O motivo de despejo de quantidades tão pequenas é que colocar betume asfáltico a mais demasiado perto da betonilha torna o trabalho mais difícil e demorado para os operadores da betonilha e para os operadores de rodos.

Durante o processo de passagem do betume asfáltico do carrinho para a estrada com pás, estas devem ser mergulhadas num bidão de água e limpas com um pano de tecido de lã de carneiro molhado.

Espalhamento e compactação

• Mova o material para a frente da betonilha com os rodos de aço, com a assistência da ocasional pá, conforme ilustrado na Figura 8-11, para que seja necessário um esforço mínimo para o grupo de betonilha nivelar o material com derramamento mínimo para fora dos perfis de guia.

• A compactação pode começar assim que os perfis de guia tenham sido removidos e a rutura inicial tenha começado a ocorrer para toda a profundidade da camada. Este período é afetado pelas condições climatéricas prevalecentes.

• O processo de passagem do cilindro tem continuidade até a compactação da camada solta de 20mm resultar numa espessura de aproximadamente 14mm.

• A passagem do cilindro no betume asfáltico deve realizar-se ao longo da direção longitudinal da estrada. Sempre que possível, pelo menos metade do rolo do cilindro deve estar apoiado em betume asfáltico compactado. A passagem do cilindro incorreta pode resultar no desenvolvimento de ondulações na superfície do betume asfáltico.

• Assim que a passagem do cilindro tiver sido concluída e antes de se proceder à construção de

revestimento de betume asfáltico adjacente, deve-se recortar em forma de quadrado com

Nota: Existe um limite de tempo limitado disponível desde o momento em que o ligante por emulsão é adicionado

à mistura ao momento em que é descarregado e espalhado. Deve ser transportado antes da rutura do

ligante – isto facilitará a operação de espalhamento. Por conseguinte, recomenda-se que a largura de um

lanço de betume asfáltico colocado não exceda 1 – 1,5 metros. Tente dispor os perfis de guia de forma a

não coincidir com nenhum caminho antigo dos carrinhos de mão.

Posicionamento de betume asfáltico

8-43


precisão as margens do pavimento compactado, sobre

as quais estas superfícies serão aplicadas, e qualquer material resultante desta operação deverá ser removido

da superfície da estrada.

Figura 8-12: Espalhamento do betume asfáltico

Reboco do betume asfáltico

Compactação de betume asfáltico

Notas:

- Não deverão ser utilizados ancinhos para mover o betume asfáltico solto para a sua posição, pois este processo leva à segregação do agregado, resultando numa textura não uniforme.

- Se todas as ferramentas manuais forem continuamente limpas em meio bidão de água ao lado do local de trabalho, a operação decorrerá com maior eficiência. Em vez de utilizar meio bidão de água, poderá ser mais eficiente utilizar um carrinho de mão de água, pois pode ser deslocado com facilidade à medida que o trabalho é realizado.

- É fundamental que o processo de amassadura, mistura, despejo, transporte, colocação e reboco seja devidamente controlado e eficientemente executado para garantir que o processo é concluído antes da rutura da emulsão. Assim que ocorrer a rutura da emulsão, será difícil colocá-la e rebocá-la.

- Se houver previsão ou certeza de precipitação, não é possível tentar realizar obras com betume asfáltico.

- Não se deve ser permitir tráfego na superfície antes da rutura e presa da emulsão.

- O betume asfáltico não deverá ser colocado numa superfície seca. É, portanto, fundamental garantir que existem instalações de irrigação antes de iniciar a obra.

- A limpeza do equipamento é sempre aconselhável. Ao armazenar e manusear os perfis de guia, é fundamental ter o devido cuidado a fim de evitar que os perfis sejam danificados ou entortados.

- A limpeza no estaleiro da obra e arredores é fundamental para garantir que os peões ou a equipa de trabalho não carregam qualquer betume solto para a obra.

- Assim que for iniciada uma mistura, não deverá haver qualquer interrupção na obra até completar o ciclo de mistura e colocação, por exemplo, pausas de almoço, etc. Os operadores de betonilha devem ser substituídos de hora a hora para que possam realizar trabalho menos árduo durante pelo menos uma hora até completar o ciclo de mistura e colocação, por exemplo, pausas de almoço, etc. Os operadores de betonilha devem ser substituídos de hora a hora para que possam realizar trabalho menos árduo durante pelo menos uma hora.

8-44


Construção da próxima faixa adjacente de revestimento de betume asfáltico

Ao colocar o betume asfáltico no lanço de estrada adjacente, deve-se ter em conta a espessura (+ 14 mm) do

betume asfáltico seco e compactado já colocado no primeiro lanço da estrada. Para tal, colocam-se perfis de

6 mm no topo do limite do betume asfáltico seco e paralelos ao eixo central da estrada, e perfis de 20 mm no limite da estrada, conforme ilustrado na Figura 8-12.

A produção de um dia

Construção da secção adjacente

Perfil da caixa 20mm

Perfis de guia 6mm

Betume asfáltico

compactado (14mm)

Construção completa

Betume asfáltico húmido

(20mm) Secção adjacente

Figura 8-13: Detalhes a demonstrar como acomodar as espessuras do betume asfáltico húmido e seco

Secções completas de revestimento de betume asfáltico

Nova faixa adjacente a construir

Faixa completa

Perfil da caixa 20mm

Perfis de guia 6mm

8-45


Método de reparação de uma superfície danificada

i. Marque uma forma retangular precisa para remoção do betume asfáltico danificado dentro desta área.

ii. Corte com precisão as bordas da área marcada utilizando uma pá quadrada

Marcar a área da cova Aparar a área da cova

iii. Remova cuidadosamente o betume asfáltico da área marcada e componha as bordas com precisão

iv. Varra a área exposta, aplique uma rega de colagem de emulsão diluída 1:8 e alinhe os perfis de guia de 6 mm ao longo das duas margens da área

Remoção do material antigo Área preparada para a aplicação de betume asfáltico

v. Misture e espalhe o betume asfáltico com precisão entre os perfis de guia e compacte de forma a este ficar nivelado com a superfície existente após a remoção do excesso de material

Rebocar o topo "Remendo" acabado

praticamente invisível

8-46


8.14 BLOCOS DE PAVIMENTAÇÃO SEGMENTADOS EM BETÃO

A opção de utilizar blocos segmentados em betão na pavimentação das estradas é mais uma forma de aumentar significativamente o número de trabalhadores num projeto de estradas de baixo volume de tráfego, e que resulta num produto acabado durável e de alta qualidade.

Os blocos de pavimentação segmentados em betão concebidos para estradas são produzidos com betão de alta resistência (MPa 25+), tendo cada unidade geralmente entre 0,02 a 0,025m2 em área plana, de 60 a 80mm de espessura, lados planos ou recortados e faces superiores e inferiores paralelas com bordas chanfradas ou não chanfradas (ver Figura 8-14). Os blocos mais finos são usados para cargas de estradas residenciais, pedestres e de baixo volume de tráfego e, por sua vez, as lajes mais largas são utilizadas para aplicações pesadas, incluindo pavimentos industriais.

60mm Blocos retangulares (cinzentos)

20mm Leito de areia

150mm Solo granulado compactado a 93% Mod AASHTO

Material in situ compactado a 90% Mod AASHTO

Figura 8-14: Camadas dos blocos de pavimentação Figura 8-15: Formatos tradicionais das unidades de pavimentação em betão

8.14.1 Finalidade

Tal como sucede com as superfícies em betão, a durabilidade inerente das lajes de betão segmentadas torna-as uma superfície ideal quando um pavimento é submetido a um desgaste excessivo. A vantagem das lajes de betão, quando comparadas com uma superfície em betão, é que os custos iniciais de construção podem ser inferiores devido à utilização de uma ampla gama de materiais para as camadas de suporte. As superfícies com pavimentação segmentada em betão (que incorporam um leito fino de areia) podem ser colocadas sobre qualquer substrato, seja um material totalmente ligado, como um material granular estabilizado, ou um material granular não ligado.

Embora sejam fabricadas com betão de alta resistência, as unidades de blocos individuais apenas fraturariam sob cargas extraordinárias devido às suas dimensões reduzidas. A natureza descontínua desta superfície de alta resistência permite que a superfície atue de uma maneira muito mais flexível do que a dos pavimentos em betão. O projeto destas superfícies (pavimentos) é baseado no projeto dos pavimentos flexíveis, o que resulta numa poupança nos custos iniciais quando comparado com os pavimentos em betão.

O recurso à pavimentação com blocos segmentados tem diversas vantagens, contando com algumas desvantagens, conforme enumerado a seguir:

8.14.2 Vantagens da pavimentação com blocos segmentados

Essas incluem: • Excelente durabilidade no que respeita à abrasão e às forças de cisalhamento, assim como aos ataques

químicos; • A natureza unitárias das lajes de betão significa que estas podem ser projetadas utilizando mecanismos

de conceção flexíveis, podendo ser suportadas por uma ampla gama de substratos, o que resulta em composições económicas do pavimento;

• Elevado número de trabalhadores, aumentado assim a intensidade total de mão de obra do projeto • A diferenciação visual mediante o padrão da laje e a introdução da cor permitem uma delineação

permanente da utilização ou da função do pavimento; • As cores claras proporcionam uma excelente conspicuidade dos objetos na superfície em tempo seco; • Facilidade de levantar e reutilizar as unidades de pavimentação, especialmente para o restauro da linha

de serviço; e • Longevidade da macrotextura da superfície.

8.14.3 Desvantagens da pavimentação com blocos segmentados

Essas incluem: • Ruidosa para tráfego de alta velocidade; e • Requer atenção para assegurar uma drenagem positiva da camada do leito de areia. •

8-47


8.14.4 Considerações sobre o projeto

Existem vários métodos de projeto para pavimentos de blocos de betão. Estes recorrem geralmente à teoria

elástica linear para determinar a espessura e a composição da estrutura total do pavimento. Um dos métodos

inclui considerar cada camada de pavimento separadamente, como uma camada elástica semi-infinita, e atribuir caraterísticas de elasticidade tendo em vista a modelagem por computador aplicando a teoria da

camada elástica linear. Foram construídos gráficos de projeto por Associações de Cimento e de Betão. Estes gráficos consideram cargas de tráfego de veículos comerciais durante a vida útil do pavimento e permitem a

utilização tanto de um material de base ligado, de uma forma geral agregados britados estabilizados com cimento, ou de um material não ligado. Estes gráficos contemplam o conceito de blocagem das unidades de

pavimentação.

O conceito de blocagem é o seguinte: Quando as lajes são inicialmente colocadas, a rigidez da camada de

pavimentação resultante é baixa devido à natureza discreta das unidades de pavimentação. Com o passar do tempo e com um volume de tráfego considerável, considera-se que as unidades individuais começam a atuar

de uma forma mais monolítica, uma vez que a areia de junção fica esmagada e compactada entre as juntas,

podendo assim conferir alguma transferência de carga de cisalhamento entre as unidades adjacentes.

Tal como sucede com todos os pavimentos em betão, é importante prestar atenção aos detalhes do projeto

para obter um pavimento com um bom desempenho a longo prazo. É necessário prestar uma particular atenção:

• À seleção da forma e da espessura das lajes e, em determinados casos, à orientação das lajes no sentido da direção do tráfego; e

• À construção do contorno da berma para confinar a camada de leito e as unidades de pavimentação.

8.14.5 Qualidade de condução

A maioria dos pavimentos em betão segmentados é utilizada em ambientes de baixa velocidade, tais como

estradas de baixo volume de tráfego, pavimentos industriais, terminais de transporte e áreas de uso partilhado destinadas a uma baixa velocidade de tráfego. Como tal, o conforto na condução é de menor importância

quando comparado com os pavimentos projetados para altas velocidades.

É possível obter uma qualidade de condução satisfatória utilizando blocos de lajes, porém, a natureza da superfície (unidades pequenas) e a resultante colocação de pequenas áreas de superfície irão produzir, de

uma forma geral, uma irregularidade adicional em comparação com as superfícies que são colocadas de uma forma contínua como, por exemplo, betume asfáltico. Essa irregularidade seria, conforme acima indicado, mais

pronunciada ao viajar a velocidades mais elevadas (> 60 km/h).

8.14.6 Construção

O leito de areia e a areia de junção têm uma influência significativa no desempenho dos pavimentos em betão segmentados. Para uma camada de leito com dimensão nominal, é necessário utilizar material com um calibre

de 5mm, compreendendo partículas angulares colocadas numa camada muito fina (normalmente 20mm), para proporcionar um suporte uniforme a cada uma das lajes.

A areia de junção deve ser uma areia bem calibrada com uma dimensão nominal de 1mm e pode conter uma

pequena quantidade de finos secos que ajudam a fornecer alguma impermeabilização às juntas durante o

início de vida do pavimento.

Se se pretender concretizar a condição de blocagem, é importante que exista uma folga estreita em redor de cada unidade de pavimentação, de forma a aceitar a areia de junção. Além de fornecer um suporte mais

uniforme entre as faces verticais de cada bloco e proporcionar o meio através do qual a blocagem se concretiza, a areia e os detritos adicionais da superfície do pavimento irão formar um material com uma maior

capacidade de resistência à entrada de humidade.

8-48


As fotografias abaixo mostram a construção de pavimentos segmentados com blocos de betão de encaixe.

Depois de preencher as juntas com areia, as superfícies devem ser compactadas pelo menos duas vezes com um compactador de placas pesado (com pelo menos 200kg de massa). Depois de duas passagens com o compactador, o excesso de areia deve ser varrido novamente para as juntas.

8.14.7 Construção em encostas íngremes

A construção de estradas em encostas íngremes coloca desafios específicos. As forças de superfície (inclinada) exercidas na superfície da estrada aumentam perigosamente devido à aceleração do tráfego (subida) e à travagem (descida) ou à rotação. Estas forças de superfície causam instabilidade na maioria dos pavimentos convencionais, resultando na formação de rodeiras e numa qualidade deficiente de condução. A experiência demonstrou que o pavimento em blocos de betão (pbb) tem um bom desempenho nestas condições tão rigorosas. Embora o pavimento em blocos de betão tenha um bom desempenho em encostas íngremes, é necessário ter em conta determinadas considerações durante o projeto e a construção do pavimento:

8.14.7.1 Viga de ancoragem

É prática comum construir contornos das bermas (lancis e vigas de ancoragem) ao longo do perímetro da pavimentação para conter o pavimento e evitar o deslizamento horizontal e a subsequente abertura das juntas. Devido à inclinação da encosta, a carga de tráfego, normalmente vertical, exercerá um componente nos blocos em sentido descendente. Esta força é agravada pela tração dos veículos em aceleração que sobem a encosta e pela travagem dos veículos que a descem. Se não forem contidas, estas forças irão causar o deslizamento horizontal dos blocos pela encosta, resultando na abertura das juntas no topo do pavimento. É necessário colocar uma viga de ancoragem na extremidade inferior do pavimento para evitar este deslizamento. As Figuras 8-15 e 8-16 apresentam uma secção típica de uma viga de ancoragem. Devem ser colocadas vigas de ancoragem nas estradas onde a inclinação é superior a 12%. Nas inclinações entre 8 e 12%, as vigas de ancoragem devem ser colocadas a critério do engenheiro.

8.14.7.2 Espaçamento e posição das vigas de ancoragem

Não existem regras fixas quanto ao espaçamento das vigas de ancoragem (se aplicável) acima das vigas de ancoragem fundamentais. O espaçamento deverá ser determinado pelo engenheiro. Contudo, as seguintes indicações podem ser usadas como orientação:

Tabela 8-19: Espaçamento recomendado das vigas de ancoragem

Inclinação 12% 15% 20%

Espaçamento das vigas de ancoragem em metros

30 20 15

Fonte: Associação dos Fabricantes de Betão, África do Sul

É prática comum iniciar a colocação do pbb na extremidade inferior e trabalhar no sentido ascendente, contra a inclinação. Esta prática assegura que se houver algum movimento nos blocos durante a operação de colocação irá ajudar a consolidar os blocos uns contra os outros, em lugar de abrir as juntas. Se alguém estiver a construir uma estrada numa topografia ondulada, sugere-se que o trabalho tenha início no ponto baixo do declive e prossiga simultaneamente em ambas as direções. Não é, assim, necessário colocar nenhuma viga de ancoragem no ponto baixo.

8.14.7.3 Construção de vigas de ancoragem

Colocação de blocos de pavimentação

Secções de blocos de lajes concluídas

8-49


Para facilitar a construção, é recomendado que os blocos sejam colocados continuamente no sentido ascendente ao longo do trainel. São depois erguidas duas filas de blocos na posição da viga, a sub-base é escavada até à profundidade e largura necessárias e a viga é moldada de forma a que o topo fique entre 7 a 10mm mais baixo do que os blocos circundantes. Este processo permite o assentamento das lajes. Este método de construção vai assegurar que a viga de ancoragem se encaixe nas lajes e elimine a necessidade de cortar pequenos pedaços dos blocos para ajustamento.

Figura 8-16: Secção usual da viga de ancoragem indicando dimensões

Figura 8-17: Espaçamento das vigas de ancoragem

8.14.7.4 Drenagem da sub-base

Tal como sucede com outras superfícies de pavimento, a água da chuva pode penetrar através das juntas do bloco de pavimentação em betão. Quando há encostas íngremes, a tendência é que essa água desça pela encosta através da camada do leito de areia e se acumule na viga de ancoragem. Se não for monitorizada, esta água pode conduzir ao amolecimento da sub-base, ao assentamento e a uma possível bombagem. Para eliminar este problema, é importante drenar o subsolo imediatamente a montante da viga de ancoragem. A Figura 8-17 apresenta dois métodos de drenagem.

8.14.7.5 Drenagem da superfície

Devido às encostas íngremes, a água da chuva que flui pela estrada no sentido descendente durante uma tempestade pode atingir velocidades relativamente altas. Se estiver descontrolado, este fluxo pode causar a erosão da areia de junção e resultar na perda de integridade da pavimentação. A seguir apresentam-se algumas medidas de precaução que podem ser aplicadas para evitar esta erosão: • Os blocos devem ser colocados em padrão de espinha a 45º

do lancil. (Ver figura 8-18). Esta prática não só conduz o fluxo de água para os canais laterais, como maximiza também a ação de abaulamento do pavimento junto ao lancil;

• Se os blocos forem colocados em fiadas, então é importante que estas sejam dispostas na direção do fluxo da água;

• A estrada deve ter um abaulamento razoável ou uma inclinação transversal (inclinação > 2%) para garantir que a água da chuva é desviada para as valetas e não escorre para o centro da estrada. Os blocos devem ser colocados de forma a que: o o nível finalizado fique aproximadamente 5mm acima da

valeta para evitar a acumulação de água ao longo das bermas;

o o devem ser usados blocos de encaixe, pois a sua forma evita que a água se acumule ao longo das juntas, reduzindo o deslizamento ou o movimento da superfície;

• Deve prestar-se cuidado para garantir que as larguras das juntas estejam de acordo com as especificações;

• As calibrações do leito de areia e da areia de junção devem cumprir as respetivas especificações.

Figura 8-18: Métodos de drenagem da sub-base

8-50


Padrão de espinha Padrão em fiadas

Figura 8-19: Colocação de padrões para drenagem da superfície

8.14.7.6 Manutenção da parte superior

Como resultado das forças descritas anteriormente, pode ocorrer um pequeno deslizamento horizontal e respetiva deslocação dos blocos devido à consolidação horizontal da areia de junção. Isto pode resultar numa

abertura das juntas no topo dos blocos. Embora esta abertura não afete a integridade estrutural do pavimento, precisa de ser corrigida pois pode conduzir à entrada de água. De uma forma geral, o pavimento deve ser

monitorizado após 3 - 6 meses, e no caso de ter surgido alguma abertura nas juntas, esta deve de ser

preenchida com areia de junção ou um selante betuminoso.

8.14.8 Manutenção/Reabilitação

As unidades individuais de pavimentação segmentada em betão raramente sofrem ruturas. Porém, toda a estrutura do pavimento pode ficar instável, resultando em deformações significativas na superfície do

pavimento. Em casos extremos de deformação ou quando não é prestada suficiente atenção às juntas, as unidades podem lascar ou, em casos mais raros, partir. Nesse caso, o pavimento precisa de ser examinado,

a partir da fundação e no sentido ascendente, para determinar a causa do problema. Deve observar-se o estado de humidade do leito de areia e do material de base subjacente, pois este tipo de pavimento, que

contém uma camada intermédia de areia porosa (e uma superfície com sulcos contínuos), requer uma drenagem positiva do pavimento em si, adicionalmente à drenagem da superfície.

As valetas de serviço podem ser recolocadas com uma relativa facilidade devido à natureza modular da superfície. É necessário, não obstante, ter cuidado ao preservar o posicionamento do bloco no bordo da valeta,

de forma a garantir que há espaço suficiente para que todas as lajes possam ser substituídas através da

abertura.

8.15 PAVIMENTO EM PEDRA

Quando existem fontes abundantes de rocha dura ou de pedras naturais macias, é possível processá-las de

forma a fornecerem uma pavimentação durável para as estradas de baixo volume de tráfego. A pavimentação em pedra42 é única, pois necessita de mão de obra intensiva e emprega um grande número de trabalhadores

de pedreira, pedreiros e calceteiros, além de criar centenas de postos de trabalho derivados do fabrico local de ferramentas, etc. Existem dois tipos de pavimentos em pedra: com seixos e com paralelos:

Pavimento com seixos Pavimento em paralelo

42 As informações nesta secção tiveram como fonte: Cobblestone Sector Guide for Ethiopian Cities, julho de 2009

8-51


8.15.1 Pavimento com seixos

O pavimento com seixos é constituído por pequenos calhaus, geralmente pedras do rio com um diâmetro entre 50 e 250mm, que são colocados lado a lado sobre um leito de areia. Era amplamente utilizado no passado para pavimentar as ruas das cidades europeias. A sua superfície áspera, que origina altos níveis de ruído de tráfego e vibrações, é uma desvantagem, conquanto forneça uma superfície de rolamento durável. Ainda assim, pode ser utilizado para ruas de aldeias, mercados e troços de estradas rurais com encostas íngremes. As pedras podem ser dispostas num determinado padrão ou aleatoriamente, e são compactadas um compactador de placa. Os espaços intermédios são preenchidos com areia, ainda que nas ruas das cidades seja prática comum colocar as pedras sobre um leito de betão.

A secção que se segue irá centrar-se essencialmente no pavimento em paralelo.

8.15.2 Pavimento em paralelo

O pavimento em paralelo é feito a partir da extração de pedras com uma resistência mínima de 30 MPa, moldadas e transportadas das pedreiras e posteriormente colocadas num pavimento preparado com uma camada de leito de areia. Proporciona uma superfície mais macia do que o pavimento com seixos. É usado principalmente em áreas urbanas, onde são esperados altos volumes de tráfego. Este pavimento encontra-se entre os tratamentos de superfície mais duráveis disponíveis para estradas e ruas. É comummente utilizado em artérias urbanas e ruas com um elevado tráfego, muitas vezes pelo seu valor em termos decorativos e estéticos. Devido à sua excecional durabilidade, é muitas vezes preferido para as estradas onde o encerramento do trânsito para fins de trabalhos de manutenção causa enormes problemas de tráfego. Estima-se que a vida útil desta superfície em estradas com grande volume de tráfego na Noruega seja de 30 anos (onde, durante o inverno, são usadas correntes de neve nos pneus).

Da mesma forma, assim como sucede com os pavimentos de blocos de betão, o pavimento de pedra provoca altos níveis de ruído e de vibrações. Por este motivo, é apenas utilizado em estradas e ruas onde se circula a baixa velocidade. É também uma excelente superfície para lanços de estrada íngremes.

Contudo, é igualmente a superfície mais dispendiosa que se pode aplicar numa estrada, especialmente quando a rocha é extraída de pedreiras que se encontram em locais onde é necessário percorrer longas distâncias até ao respetivo estaleiro. Por essa razão, recomenda-se que os projetos sejam selecionados para locais onde a cinzelagem das pedras é realizada nas proximidades da pedreira, embora algumas pedras possam necessitar de alguns ajustamentos finais, geralmente realizados no estaleiro. Quando os salários são baixos, este tipo de superfície torna-se mais atrativo.

8.15.3 Estabelecimento de pedreiras

A pedra é proveniente de uma pedreira, de onde é extraída e posteriormente moldada. Uma das primeiras tarefas é a de identificar e estabelecer uma pedreira. Esta é a fase mais morosa do processo de pavimentação em pedra.

Ao selecionar uma boa pedreira, deve-se tentar reunir um determinado número de condições favoráveis:

É necessário tirar partido dos terrenos naturais que forneçam um acesso fácil, como, por exemplo, a encosta de uma colina ou um local onde se encontre um afloramento de rocha que possa ser utilizado para estabelecer uma área de trabalho. Se a área for plana, terá de se proceder à respetiva desmatação e posterior remoção para criar uma área de trabalho.

Considerações ambientais:

O desenvolvimento da pedreira deve ser realizado no contexto de um programa progressivo de reabilitação/restauro/reutilização das imediações da pedreira. Além disso, a área deve ser mantida bem drenada.

Tanto quanto possível, deve ser escolhida uma pedreira que esteja perto do local onde as pedras moldadas serão usadas, tendo em vista a minimização dos custos de transporte.

Qualidade da rocha

A rocha deve ser dura, de textura consistente, e não estar afetada pela erosão nem ser friável ou ter fissuras. Ao ser atingida pela marreta, a rocha deverá emitir um som claro; se a rocha soar a oco, isso significa que tem fissuras ou que está danificada. A qualidade da rocha pode ser verificada recolhendo amostras e submetendo-as a testes de cinzelagem, isto é, produzir algumas amostras de blocos de pavimentação para assegurar a adequação do material. A Tabela 8-20 indica os requisitos mínimos de teste para uma rocha de qualidade preferencial para a pavimentação de estradas:

8-52


Tabela 8-20: Propriedades da pedra para pavimentação de estradas

Tipos de teste Resultados recomendados

Teste de massa específica >2,2 ton/m3

Teste de absorção de água < 5%

Ensaio de resistência à abrasão Los Angeles

<25%

Source ILO

Alguns exemplos de rochas de boa qualidade são: granito, basalto, arenito duro e gnaisse.

Métodos de extração

Após a pedreira ter sido instalada, o plano de restauração ambiental ter sido acordado e o trabalho de limpeza preliminar ter sido concluído, é então escolhido o método de extração da rocha.

Dependendo do tipo de depósito encontrado, seja granito sob a forma de calhaus ou em afloramentos com alguns centímetros ou até vários metros de altura, o método de extração escolhido envolverá a utilização de

um pé de cabra, cunhas de extração, guilhos e palmetas, explosivos ou Calmmite 43 para separar os blocos de rocha da massa de rocha sólida.

Matéria-prima das pedreiras

A matéria-prima é cinzelada em blocos de dimensões especificadas e transportada para o local de

pavimentação. A cinzelagem pode ser realizada na pedreira ou em qualquer outro lugar. Durante a cinzelagem

perde-se cerca de 80% da matéria-prima e, por esta razão, os estaleiros devem ter espaço suficiente para lidar com esta questão. Este desperdício pode ser britado e utilizado durante a preparação da camada de base e

para o acabamento da estrada pavimentada. A experiência demonstra que decorrido algum tempo, a perda de matéria-prima diminui devido ao processo de cinzelagem se tornar mais eficiente.

8.15.4 Cinzelagem

Deve ser estabelecido um local para a cinzelagem e a força de trabalho deve ser formada e orientada para

produzir lajes e lancis suficientes para ir ao encontro das necessidades de pavimentação.

A cinzelagem é a fase mais morosa e dispendiosa do processo, totalizando mais de metade do orçamento total

da pavimentação. Estima-se que um único cinzelador pode produzir entre 2 a 3 blocos de pavimentação por hora, ou 20 pedras por dia e que 100 cinzeladores podem produzir até 2000 pedras moldadas por dia.

Inicialmente, os trabalhadores devem ser supervisionados por um controlador de qualidade qualificado. Ao planear a cinzelagem, é necessário considerar as seguintes quatro atividades principais:

43 O Calmmite pode por vezes servir de alternativa aos explosivos. As cápsulas de Calmmite são embebidas em água antes de serem colocadas

nos furos feitos na rocha. Com a hidratação, o Calmmite expande-se com uma grande força, desmontando a rocha após 12 a 36 horas, sem

explosão. Embora seja ainda relativamente caro, o Calmmite é com frequência uma ferramenta de extração adequada, especialmente em

ambientes montanhosos frágeis propensos a deslizamento de terras e à erosão. Tal como sucede com os explosivos, o Calmmite deve ser

manuseado com cuidado.

8-53


• Cálculo e definição do preço dos blocos

• Planeamento do trabalho (cálculo, recrutamento, formação)

• Organização do trabalho (pagamento, criação de um local para a cinzelagem)

• Controlo de qualidade das pedras cinzeladas

Paralelos cinzelados

8.15.5 Ferramentas necessárias

Não é possível pavimentar sem ferramentas e não se pode pavimentar com qualidade sem ferramentas de

qualidade. As ferramentas para os trabalhos nas pedreiras e para a cinzelagem e pavimentação podem ser produzidas localmente ou ser importadas. Também é importante assegurar que os calceteiros têm acesso ao

fornecimento de água, areia e cimento.

São necessários os seguintes equipamentos e ferramentas para uma equipa de 6 calceteiros apoiada por 4

trabalhadores não qualificados:

• 8 martelos, 1,5kg, com um lado curto e largo e o outro plano (manter 2 em reserva)

• 1 marreta (4kg)

• 8 martelos especialmente produzidos para paralelo (manter 2 em reserva)

• cinzéis planos (manter 10 em reserva)

• cinzéis pontiagudos (manter 10 em reserva)

• 8 níveis de bolha (1,50 m) (manter 2 em reserva)

• réguas de estimador (2,50 ou 3 m)

• 8 réguas de bolso (manter 2 em reserva)

• 50 estacas de terra (80cm de comprimento e 12mm de diâmetro)

• carrinhos de mão

• 10 rolos de corda elástica de alvenaria (100 m cada)

• pacotes de giz (giz de cera, se possível)

• pás

• 6 vassouras

• 6 ancinhos dentados

• picaretas

• 1 compactador dinâmico por estaleiro para compactar a superfície (> 250kg de peso próprio)

• caixas de primeiros socorros

8-54


Na tabela abaixo são apresentados outros equipamentos para pavimentação:

Descrição Quantidade

Marreta 1,250kg 1

Malho de metal 1,250kg 1

Cinzel de ranhuragem em aço 0,8kg 10

Cinzel em carboneto de tungsténio 1kg 1

Cinzel duplo em metal 0,9kg 1

Cunhas em aço 10

Ferramentas de marcação: -lápis, madeira vermelha, carvão,

riscadores, lasca de pedra, régua, esquadria de metal

Óculos de proteção para pedreiros

Calçado de segurança

Protetores auditivos

Luvas de trabalho

Pé-de-cabra 34mm, comprimento 1,800mm

Compressor 30 cv, motor Diesel, capacidade 2,1m3/minuto, 600kg

Compressor 30 cv, motor Diesel, capacidade 2,7 m3/minuto, 800kg

Perfuradora de rocha (ver fotografia na página 20), 18kg

Broca 037mm, comprimento 800mm, 3kg

Broca 042 mm, comprimento 800mm, 3kg

Martelo perfurador (ver fotografia na página 20), 10kg

Ferramenta forjada semiacabada (para o martelo perfurador acima), 1kg

Ponta de cinzel em carboneto, 0,5kg

Guilho e palmetas 0,30mm, comprimento 400mm, 1,5kg

Protetores auditivos 0,24 kg

Tabela 8-21: Ferramentas e equipamento para trabalhos de cinzelagem em pedra

8-55


8.15.6 Dimensões dos paralelos

Dimensões do produto

As dimensões habituais dos paralelos mais utilizados para obras de pavimentação são as seguintes:

Descrição Dimensões em cm

Margem: largura (l) ± 1 cm comprimento (I) altura (a) I> 1 cm

Bloco de pavimentação em mosaicos 7 a 10 7 a 10 8 a 10

Bloco de pavimentação de grandes dimensões

14 20 14

Perpianho 14 30 14

Rebordo dos lancis 16 80 20

Tabela 8-22: Dimensões dos paralelos

8.15.7 Pavimentação

Assim que a preparação da base da estrada (incluindo a drenagem e a incorporação das estruturas dos

serviços públicos existentes) tenha sido concluída, chega o momento de as pavimentadoras concluírem o trabalho. Embora esta não seja uma tarefa tão morosa quanto algumas das tarefas anteriores, é essencial que

esta fase seja implementada com êxito. A pavimentação exige mão de obra qualificada e um estaleiro de pavimentação bem organizado, com instalações para os trabalhadores e material.

Pavimentação com paralelos

8-56


Os calceteiros devem ter um fornecimento constante e adequado de paralelos e, consequentemente, o Agente

do Estaleiro deve planear com precisão o fornecimento destes paralelos.

O estaleiro deve ser gerido por um capataz com experiência. Os aspetos mais importantes da gestão da

construção de pavimentação são apresentados a seguir:

i. Paralelos - Os calceteiros não podem calcetar se não tiverem pedras disponíveis. O transporte da área de

cinzelagem para o local de pavimentação deve ser planeado de forma a que trabalho não se atrase. A pedra deve ser entregue num local de armazenamento próximo da zona das obras de pavimentação e

não nesta.

ii. A areia, a água, o cimento e a pedra britada são essenciais para a pavimentação, mas por vezes são

difíceis de obter. Idealmente, o material residual produzido pela cinzelagem deve ser britado e transportado para o estaleiro antes da pavimentação e ser utilizado como leito. Os outros materiais

também devem ser organizados com antecedência.

iii. Divisão das áreas de pavimentação: As áreas de pavimentação devem ter entre 1,20 a 1,50 m de largura,

dependendo do estaleiro. Exemplo: Uma estrada de 6,3 metros pode ser dividida em 5 áreas de 1,25m (5

x 1,25m = 6,3m)

iv. Corda perimetral: As cordas são fixadas a estacas de terra e colocadas 17 cm acima do nível final da sub-base (acima do leito de pedra britada de 5 a 7 cm e do pavimento em paralelo de 10 cm). A superfície terá

aproximadamente 15 cm de altura após a compactação. Nota: Se a estrada for reta, as cordas devem

seguir uma linha reta.

v. Leito - Os paralelos são colocados num leito de 5 a 7 cm feito com pedra britada. Os trabalhadores não

qualificados podem preparar o leito.

vi. Pavimentação - A pavimentação tem de ter início no ponto mais baixo da estrada. Os paralelos devem ser

colocados junto ao lancil, e os calceteiros devem trabalhar no sentido do exterior, colocando as pedras em intervalos de 10mm (máx.). Uma vez colocadas, as pedras devem ser niveladas e batidas 3 vezes

com bastante força. O engenheiro indica a inclinação do pavimento para assegurar a drenagem da área. O calceteiro assegura que todas as pedras são colocadas à mesma altura e inclinação com um nível de

bolha. Os calceteiros têm sempre de confirmar os arcos, as juntas e o nível dos seus pavimentos.

vii. O encarregado verifica os arcos segmentados e o nível, assim como as juntas do pavimento. Se os arcos

estiverem incorretos ou se houver uma diferença de mais de 1 cm numa régua de 1,5 m, ou de 2 cm numa régua de 4 m, os calceteiros terão que corrigir o problema imediatamente. Se as juntas forem superiores

a 1 cm, os calceteiros têm de as corrigir.

viii. Assim que uma parte extensa da pavimentação estiver concluída, devem espalhar-se as pedras britadas

sobre a superfície e varrê-las para as juntas.

ix. Depois de preencher as juntas, as superfícies devem ser compactadas no mínimo duas vezes com um

compactador de placas pesado (no mínimo com 200kg de massa). Depois de duas passagens com o compactador, o excesso de pedra britada deve ser varrido novamente para as juntas.

x. O pavimento não deve ser utilizado antes de ser compactado e verificado pelo encarregado.

Ruas pavimentadas concluídas

8-57


8.15.8 Normas de produtividade para pavimentação com paralelos

As Tabelas 8-23 e 8-24 fornecem um guia de taxas de tarefas para diversas obras de pavimentação com paralelos:

Tabela 8-23: Normas de produtividade para pavimentação com paralelos

TAREFA/DESCRIÇÃO MÉTODO TAXA MÉDIA DE TAREFA44

Trabalho nas pedreiras

Extração de blocos de 0,15 a 0,25m3 de massa rochosa de granito de afloramentos até 0,50cm de altura com muitas fissuras largas.

Utilização de pé-de-cabra. Equipa de 3 trabalhadores que, usando o pé-de-cabra como alavanca, destacam os blocos da massa rochosa e ajudam a carregá-los num carrinho de mão.

4 m3/dia, isto é, 1.3 m3/dia útil

Extração de blocos de 0,25 a 0,40m3 de massa rochosa de granito compacta em afloramentos de 0,50cm a 1 m de altura. Não há fissuras nos afloramentos.

Utilização de guilho e palmetas, perfuradora de rocha e broca. Trabalho realizado por 2 trabalhadores com uma perfuradora de rocha. Os blocos são destacados da massa rochosa e divididos, se necessário, antes de serem carregados.

1,8 m3/dia, isto é, 0.9 m3/dia útil

Extração de blocos de 0,25 a 0,40m3 de massa rochosa de granito compacta em afloramentos com mais de 1 m de altura.

2 trabalhadores fazem furos em cunha manualmente, utilizando um cinzel de ranhuragem e uma marreta. Dividir os blocos novamente, se necessário.

1 m3/dia, ou 0,50 m3/dia útil

Perfuração usando um martelo pneumático: diâmetro do furo perfurado ¢ 34mm. Rocha compacta.

2 trabalhadores por turnos na perfuração. 2 furos em cunha com 50cm de profundidade por hora

Furos de perfuração para cunhas de pedreira.

1 trabalhador com cinzel de ranhuragem e marreta. 3 furos/hora

Perfuração de furos para cunhas de pedreira utilizando um martelo perfurador.

2 trabalhadores por turnos utilizando um martelo perfurador.

7 furos/hora

Extração de blocos de 0,50 a 1 m3 de massa rochosa de granito compacta em afloramentos com mais de 1 m de altura.

Uso de Calmmite ou de explosivo de pólvora negra. Perfuração de furos para explosão usando martelo pneumático. 2 trabalhadores. Um técnico de rebentamento para colocar e fazer explodir os explosivos ou colocar e cobrir o Calmmite.

6 m3/dia, ou 2 m3/dia útil

Corte de blocos de 0,50 a 1 m3 para fazer blocos de 0,25 a 0,40 m3.

Utilização de cunhas de pedreira. Os furos em cunha são feitos com um martelo perfurador. Dois trabalhadores por turnos.

Uma equipa corta 3 m3/dia ou 1,5 m3/dia

Utilização de cunhas de pedreira. Os furos em cunha são feitos manualmente. Um trabalhador.

Volume cortado: 1 m3/dia útil

Cinzelagem

Fase secundária de corte de blocos entre 0,25 a 0,40 m3 em lajes com 14 cm de espessura.

Utilização de cunhas de pedreira. Perfuração de furos em cunha usando martelo pneumático. Dois trabalhadores por turnos.

2,5 m3/dia, ou 1,25 m3/dia útil

Utilização de cunhas de pedreira. Perfuração manual de furos em cunha. Um trabalhador.

0,8 m3/dia útil

Cinzelagem de blocos de pavimentação de grandes dimensões em lajes com 14 cm de espessura.

Utilização de martelo pneumático com ponta de cinzel. As bordas são bujardadas com um cinzel. Um trabalhador.

40 blocos de pavimentação/dia útil

Método manual: as ranhuras são feitas com cinzel de ranhuragem e marreta. As bordas são bujardadas com um cinzel. Um trabalhador


Cinzelagem das bordas dos lancis. As bordas são moldadas com cinzel e as faces são corrigidas com um cinzel de ranhuragem. Um trabalhador.

4 lm/dia útil

Limpeza, num raio de 50 m, dos resíduos de pedra resultantes da quadratura dos blocos de pavimentação.

Transportados em carrinhos de mão, carregados com uma forquilha de 8 dentes.

1 trabalhador para 20 pedreiros a trabalhar nos blocos de pavimentação

Manuseamento

Carregar e transportar os blocos. Uma equipa constituída por:

· 4 trabalhadores não qualificados

· 1 chefe de equipa

Manuseamento e transporte ao longo de 10-20 m, aprox. 2 m3/dia útil

Transporte de blocos de pavimentação ao longo de 50 m, do local de cinzelagem até à área de armazenamento.

Transportados em carrinhos de mão. Os blocos de pavimentação são empilhados no local de armazenamento.


44 Fonte: Programas Especiais de Obras Públicas - SPWP - Stone Paving-Blocks - Quarrying, Cutting and Dressing (OIT - PNUD, 1992, 60 p.)

8-58


8.16 PAVIMENTOS EM BETÃO ARMADO ULTRAFINO (PBAUF)

Os pavimentos em betão armado ultrafino (PBAUF) constituem um método de construção relativamente novo para estradas urbanas e rurais, substituindo tanto a camada de base convencional como a superfície betuminosa. Esta tecnologia de pavimentação está a revelar-se cada vez mais uma solução para os problemas de pavimentação de estradas de baixo volume de tráfego, especialmente na África do Sul, em termos de reabilitação e pavimentação de estradas provinciais e urbanas. O Conselho Sul-Africano de Pesquisa Científica e Industrial 45 (CSIR) projetou e aplicou com sucesso esta tecnologia em diversos projetos.

Os PBAUF consistem numa camada de 50mm de betão de 30 MPa (1:1,5: 3), com uma rede metálica soldada de 200 x 200mm (de reforço, colocada na camada central). O pavimento em betão é construído continuamente, em bandas com cerca de 3 m de largura e com âncoras a 400mm de profundidade em ambas as extremidades das seções retas. As secções nos traçados retos podem ter até várias centenas de metros entre as âncoras.

Uma vez que não existem juntas de dilatação transversais, como no caso das camadas convencionais de pavimentos em betão, a maior parte dos problemas habitualmente relacionados com ruturas nas juntas são eliminados.

Colocação de betão ultrafino

A camada contínua de betão funciona como uma folha de material esticada, pois está presa em ambas as extremidades. Isto resulta em que a transferência direta da carga das rodas para as camadas subjacentes seja inferior, uma vez que uma quantidade substancial da carga é assumida como forças de tração (pelo reforço de aço) no pavimento de betão. Como resultado, este método reduz o nível de trabalho relacionado com as camadas para alcançar a mesma resistência a longo prazo ao tráfego dos métodos convencionais de construção de estradas. A Tabela 8-25 apresenta um resumo relativo aos tipos de pavimentação:

Tabela 8-24 Comparação do pavimento convencional com o PBAUF

Conceção convencional Conceção em PBAUF

Cape seal

Sub-base importada de 150mm

compactada a 95% Mod.

AASHTO

Camada in-situ de 150mm

compactada a 93% Mod. AASHTO

Camada de PBAUF de 50mm

Camada de fundação de 150mm

compactada a 95% Mod ASSTO.

A vantagem das obras realizadas com camadas mais finas no que respeita a construção de faixas de entrada e o alargamento das faixas nas áreas urbanas é o facto de as estruturas dos serviços públicos existentes, que geralmente complicam o alargamento das estradas, poderem ser deixadas intactas e, assim, esse alargamento pode ser feito com uma interrupção mínima destes serviços.

45 Site na Internet do CSIR: www.cscir.co.za

http://www.cscir.co.za/

8-59


O impacto reduzido nas camadas inferiores e a superfície armada contínua também significam que será muito menos provável que os pontos fracos nas camadas subjacentes da estrada se transformem em buracos, comparativamente aos pavimentos convencionais. As taxas de produtividade são comparáveis às da pavimentação com betume asfáltico quando se utiliza betão preparado e três a quatro equipas de 15 trabalhadores.

Além disso, o PBAUF custa muito menos do que 60mm de pavimentação com blocos e apenas ligeiramente mais do que a colocação de 40mm de betume asfáltico quente convencional.

Para as áreas remotas, onde o betume asfáltico ou inclusivamente a pavimentação com blocos não estão disponíveis, a opção PBAUF de 50mm proporciona uma considerável economia de custos. Além disso, a redução do custo da camada de base torna esta opção competitiva em termos de custos quando comparada com o revestimento convencional.

Uma vantagem adicional a longo prazo é que o betão não necessita de reabilitação contínua, enquanto as estradas convencionais requerem manutenção a cada 7 a 10 anos devido à «secagem» da superfície betuminosa. Este método de construção foi testado ao longo de diversos anos pelo CSIR e, mais recentemente, pelo Departamento de Transportes Públicos, Estradas e Obras de Gauteng (Gautrans) e pelo município metropolitano de Tshwane. Alguns testes extensivos realizados pelo simulador de veículos pesados do Gautrans indicaram que as estradas eram extremamente robustas, integrando mais de três milhões de E80 (cargas de eixo padrão) sem qualquer sinal de rutura.

Algumas vantagens adicionais são: • Aumento da mão de obra em cerca de 350%

• A formação e as competências adquiridas, por exemplo, em obras com betão, podem ser aplicadas noutros setores

• • Participação da comunidade • A menor necessidade de obras relacionadas com a camada diminui o trabalho a realizar com recurso a

equipamento

• Diminui a profundidade das obras relacionadas com a camada (corte de caixa), o que limita os danos e a necessidade de recolocação dos serviços subterrâneos existentes

• Menos necessidade de manutenção e mais durabilidade • Investimento em equipamento relativamente baixo (não há barreiras à entrada)

• Benefícios ambientais - cinzas volantes, é utilizado produto residual • Menor dependência de material importado (agregados e betume)

• Custos de construção inferiores e período contratual mais reduzido

Secções de PBAUF concluídas

8-60


A Tabela 8-25 fornece um resumo dos tipos de pavimentação baseados em mão de obra, especificações, custos indicativos, vantagens, desvantagens e produtividades.

Tabela 8-25: Resumo dos tipos de pavimentação baseados em mão de obra

Tipo de junta Requisitos Custos

indicativos (USD)

Vantagens Desvantagens Produtividade diária

Otta Seal - Ligante – betume fluidificado MC 3000, ou; grau de penetração 150/200, 135 - 180 ºC à taxa de pulverização de 1,8 a 2,0 litros/m2 (dependendo das propriedades dos agregados utilizados)

- Agregados graduados: 16mm - 2mm

- Máquinas/Equipamento: o Camião-cisterna de

betume o Cilindro pneumático

o Espalhadora de gravilha

o Conjunto de ferramentas manuais

2,5 - 3,0/m2 (pavimento único, excluindo a impregnação)

• Durável (pavimento único com espessura compactada de +/- 14mm, vida útil comprovada de 9 a 11 anos com pavimentação de cobertura de areia única)

• Elevado número de trabalhadores

• Não requer primário (exceto para evitar os danos na base provocados pelo tráfego)

• Reabre ao trânsito no próprio dia (com velocidade controlada), ajudando a compactar

• Resistência agregada relaxada, classificação, conteúdo de poeiras, formato das partículas, requisitos de adesão do ligante.

• Aceita a utilização de agregados naturais disponíveis localmente.

• O betume quente apresenta riscos potenciais para a saúde e segurança.

• A aplicação requer camiões-cisterna

• Requer longos troços de base formada que podem ser danificados pelo tráfego

• Pode ser vista como um tipo de junta inferior durante os primeiros 4 meses de construção devido ao seu aspeto pouco atraente (o uso de cascalho natural faz parecer que a estrada está suja).

• A procura de agregado de material natural é dispendiosa.

• Os cuidados de manutenção são prolongados e

dispendiosos

• 90 m2/dia útil (Tarefa conjunta de uma equipa de 60 trabalhadores para completar 5500 m2 de deteção e espalhamento de agregados)

Selante de areia - Ligante - Emulsão catiónica com grau de pulverização (65% de betume e 35% de água) pulverizada a 60 ºC Taxa de pulverização de 1,6 litros/m2

- Areia com calibre entre 6,7 e 0,15mm a 0,007./m2

- Máquinas/Equipamento:

o Pulverizador manual motorizado

o Cilindro vibrante de condução apeada


1,5 - 2,0/ m2 (excluindo a impregnação a 0,6 litros/m2)


• As juntas fazem-se à medida que o trabalho prossegue, com pequenos equipamentos e maquinaria

• Relativamente simples e económico de construir, dependendo da disponibilidade de areia.

• A espessura do tapete pode ser aumentada facilmente com aplicações sucessivas.

• A manutenção é simples, mas deve ser monitorizada atentamente.

• Oferece alguma proteção à superfície e às outras camadas do pavimento.

• Uma junta de areia única não muito durável. Requer um segunda junta após 2 anos.

• Requer primário com um custo adicional

• pode ser aberta ao trânsito cerca de uma semana depois.

• Requer um pulverizador manual motorizado eficiente com saída controlável.

• 150m 2 2/dia útil (Tarefa conjunta de uma equipa de 20 trabalhadores para completar 3000 m2 de deteção e espalhamento de areia

Otta Seal Modificado

- Taxa de impregnação: 0,5 - 0,6 litros/m2 de emulsão aniónica.

- Ligante: Emulsão a 60% a 50 ºC com duas taxas de aplicação da pulverização: 0,6 – 0,7 litros/m2 como rega de colagem e o restante de acordo com o conteúdo de ligante calculado, como pulverização de penetração

- Agregados comerciais: 9,5mm

- 0,075mm


o Pulverizador manual motorizado

o Espalhadora de gravilha

o Cilindro de condução apeada


2,0 - 2,5/m2 (pavimento único, excluindo a impregnação)

• Durável (espessura compactada de +/- 14mm)


• Mais fácil para trabalhar do que o Otta seal. (As juntas fazem-se à medida que o trabalho prossegue).

• Reabre ao trânsito no próprio dia (com velocidade controlada), ajudando a compactar.

• Requer a aplicação de menos agregados de que o Otta seal

• Não requer a utilização de betume quente e de distribuição por camiões-cisterna

• Não requer manutenção prolongada e dispendiosa

• Requer um pulverizador manual motorizado eficiente com saída controlável.

• Requer apenas agregados calibrados comercialmente. (Não se pode utilizar cascalho natural).

• Requer um projeto técnico de elevada qualidade e contributos de construção para garantir a taxa correta de: o Aplicação de ligante.

o Aplicação de agregados.

• 90m 2 2/dia útil (Tarefa conjunta de uma equipa de 16 trabalhadores para completar 3000 m2 de deteção e espalhamento de agregados

8-61


Mistura betuminosa a frio

- Rega de colagem: Emulsão aniónica estável a 60%.

- Ligante por emulsão: Composição catiónica previamente misturada (Tosas KMS 65).

- Agregados : 9,5 – 0,075mm

- Proporções da mistura (litros) :

Volume da mistura

80 60

Agregado 80 60

Emulsões 12 9

Água (litros) 2,5 1,5


o Betoneira, ou

o Gamelas de aço

o Cilindro vibrante de condução apeada


4 - 5/m2 (excluindo a impregnação a 0,6lit/m2)

- Elevado número de trabalhadores

- As juntas fazem-se à medida que o trabalho prossegue, com pequenos equipamentos e maquinaria (evita danos na base)

- Adequado para troços de estradas íngremes

- Autosselagem das fissuras

- Durável (camada espessa ~ +/- 18mm compactada)

- Manuseamento e riscos para a saúde mínimos.

- Abre ao trânsito no mesmo dia

- Boa qualidade de condução com uma capacidade de carga adequada e transferência da tensão por contacto do pneu.

- Fácil produção no local - não requer uma alta supervisão técnica

- Facilita o transporte do ligante para o estaleiro em bidões de 210 litros e elimina todos os desafios associados à utilização de camiões-cisterna de betume pesados.

- Despesas com o transporte do material mais elevadas

- 70m2/(Tarefa conjunta - Cada equipa de 14 trabalhadores completa 1000 m2 na amassadura, mistura, colocação e nivelamento do betume asfáltico). Se se utilizarem mais gamelas de mistura e mais equipas de trabalho, a produção diária poderá ser multiplicada várias vezes.

Blocos de pavimentação segmentados

- Resistência: 50 MPa

- Espessura: 60mm

- Leito de areia: 20mm de espessura Granulometria: 4,75 – 0,075mm

- Areia de junção: Calibre: 1,18 – 0,075mm


o Cilindro vibrante de placa lisa


12 - 15/m2 - Pode-se recorrer à mão de obra para fazer os blocos no local

- Disposição/colocação manual

- Redução dos custos relativos à camada de base, pois o pavimento também atua como camada de base.

- Fácil manutenção – remover, corrigir e substituir.

- Grande durabilidade - Pouca manutenção e custos de

manutenção mais reduzidos

- Custos iniciais elevados (compensados pela camada mais espessa como base e pela durabilidade).

- Ruidosa para tráfego de alta velocidade;

- Requer atenção para assegurar uma drenagem positiva da camada do leito de areia

- 15 -20m2/dia útil (Tarefa conjunta - Cada equipa de 10 trabalhadores completa 150 - 200 m2 na colocação do leito de areia dos blocos de pavimentação).

Betão armado ultrafino

- camada de 50mm de betão de 30 MPa (1:1,5: 3),

- rede metálica soldada de 200 x 200mm (de reforço, colocada na camada central).


o Betoneiras

o Treliça ou viga de transportador vibratório.

o Ponte móvel para colocação e aplicação do betão

o Vassoura de baixa textura

o Serra para as juntas de construção

o Equipamento para a selagem das juntas


8 - 10/m2 - Menor custo de vida útil do que projetos comparáveis

- Não forma rodeiras, não empurra nem provoca buracos

- Pouca manutenção e custos de manutenção reduzidos

- Fácil de trabalhar e, assim, adequado para métodos de trabalho baseados em mão de obra

- As competências adquiridas não se limitam à construção rodoviária, mas são transferíveis para o setor da construção em geral

- Podem ser usadas as camadas de fundação e o alinhamento existentes

- É apenas necessário equipamento simples e barato

- É possível que o custo inicial seja aumentado

- Aumento dos custos com o transporte de material nas áreas remotas

- Potencial de fissuração durante a construção

- São necessárias algumas competências em termos de betão

- 20m2/(Tarefa conjunta - Cada equipa de 20 – 25 trabalhadores completa 400 - 500m2 na amassadura, colocação e nivelamento do betão).

Face ao exposto, foi demonstrado que é possível construir estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego de alta qualidade com sucesso usando abordagens de emprego intensivo. Com a adoção de especificações de projeto mais adequadas e de técnicas locais na utilização dos recursos disponíveis localmente, a construção de estradas pavimentadas de baixo volume de tráfego pode ser mais eficiente em termos de custos, sendo certamente um meio mais sustentável de pavimentar estradas de baixo volume de tráfego.

9-1


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http://www/

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ANEXOS

ANEXO 1: TERMOS E TERMINOLOGIA

Termos de serviços das estradas

Para efeitos de entendimento comum, apresenta-se abaixo um perfil transversal de uma estrada de baixo volume de tráfego na Figura A-1, o qual indica este os principais componentes da estrada:

Termos do perfil transversal

Figura A 1: Termos de perfil transversal

1. Via pública Largura de estrada disponível para o trânsito, incluindo as bermas.

2. Largura da plataforma Largura total da estrada, incluindo os drenos e aterros.

3. Faixa de rodagem Largura pavimentada da estrada.

4. Bermas Largura da estrada, pavimentada ou não pavimentada, que se situa na margem da faixa de rodagem, junto à vala ou talude do aterro.

5. Abaulado Uma estrada de forma abaulada possui um perfil transversal semelhante a um “telhado” para drenar as águas pluviais da faixa de rodagem para os drenos laterais.

6. Camada de cascalho Uma camada de cascalho compactado que forma a superfície (ou pavimento) da faixa de rodagem.

7. Aterro Aterro compactado abaixo da via pública.

8. Corte Escavação do terreno natural na encosta da estrada, geralmente com taludes. O material escavado adequado é utilizado para criar um aterro no lado do vale da estrada.

9-4


9. Camada de fundação Camada superior do solo (material natural) que sustenta a via pública, incluindo taludes de aterro.

10. Dreno lateral Os drenos laterais estão posicionados ao longo da estrada e recolhem a água da faixa de rodagem e terrenos contíguos, transportando-a para um ponto de escoamento conveniente.

11. Nível do Terreno Original A superfície natural do perfil transversal antes da construção.

12. Talude de corte O talude exterior do dreno lateral com um ângulo adequado para impedir o deslizamento do solo para a vala.

13. Talude de vala Talude interior da berma ao dreno lateral.

14. Talude de aterro Talude de material natural no aterro.

15. Limiar da berma Ponto de transição entre a berma da faixa de rodagem e a drenagem longitudinal

16. Coroamento Pico ou ponto mais elevado do abaulado.

17. Eixo central da estrada Linha traçada ao longo do centro da estrada (importante em termos de levantamento topográfico e piquetagem do traçado da estrada). Perfil longitudinal geralmente posicionado no eixo central da estrada.

18. Estaqueamento é um termo frequentemente utilizado para descrever distâncias medidas ao longo do eixo central de uma estrada e que são escritas em estacas ou painéis fixados na via reservada da estrada.

Termos de drenagem

Uma boa drenagem é fundamental para a sobrevivência das estradas às chuvas fortes.

As seguintes definições ajudam a compreender

as instruções de drenagem. A localização dos principais elementos de drenagem encontra-se

ilustrada na Figura A-2.

1. Drenos laterais Os drenos laterais estão posicionados ao longo da estrada e recolhem a água da faixa de rodagem e terrenos contíguos, transportando-a para um ponto de escoamento conveniente.

2. Drenos secundários Os drenos secundários (ou drenos de saída) desviam a água dos drenos laterais, dispersando-a em segurança pelos terrenos adjacentes. Os drenos secundários devem ser colocados em intervalos regulares para evitar a acumulação de água nos drenos e a erosão dos drenos e dos terrenos adjacentes.

Figura A 2: Elementos de drenagem

9-5


3. Drenos de captação de água Quando a estrada se situa numa encosta, uma quantidade significativa de água pluvial poderá escorrer pela encosta até à estrada, causando eventuais danos à superfície de corte (talude de corte) da estrada e, inclusive, deslizamentos de terra. Os drenos de captação de água captam ou intercetam e desviam a água de superfície que escorre para a estrada a partir de terrenos adjacentes.

4. Estruturas contra a socavação As estruturas contra a socavação evitam a erosão dos drenos laterais em inclinações acentuadas ao atenuar a velocidade da água (degraus). A construção das estruturas contra a socavação utiliza geralmente material disponível localmente, tais como paus de madeira ou pedras.

5. Passagem hidráulica A passagem hidráulica consiste numa drenagem transversal construída por baixo da estrada e a sua função é desviar a água da cota mais alta para a cota mais baixa da estrada. As estradas em áreas de elevada pluviosidade podem necessitar de três a quatro passagens hidráulicas por quilómetro. Os anéis das passagens hidráulicas são geralmente de betão ou estruturas de aço pré-fabricadas (por exemplo, passagens hidráulicas Armco).

Passagem hidráulica

Figura A 3: Passagem hidráulica

Principais tipos de estruturas

1. Passagem hidráulica tipo ponte / tipo caixa ("box culvert") Uma estrutura projetada que permite a passagem de cursos de água naturais, tais como rios (incluindo, escoamento durante períodos de elevada pluviosidade), por baixo da estrada.

Ponte

Caixa

Figura A 4: Caixa

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2. Passagem galgável

Uma passagem sobre a qual as águas constantes ou sazonais recolhidas das valas e/ou os cursos de água naturais podem fluir.

Figura A 5: Passagem galgável

3. Passagem hidráulica a vau

Uma passagem de curso de água médio ou rio através da qual o fluxo normal da água pode passar, sendo, no entanto, projetada para ser galgada durante períodos de chuvas fortes.

Figura A 6: Passagem hidráulica a vau

Termos gerais

1. Construção O processo pelo qual uma estrada é efetivamente construída de acordo com as normas de projeto e planos de construção.

2. Reabilitação Atividades de melhoramento da estrada existente e restituição das suas caraterísticas geométricas às normas de projeto recomendadas originalmente.

3. Aumento de capacidade O processo através do qual o padrão de uma estrada existente é alterado de modo a permitir um aumento da capacidade para uma utilização segura da estrada por parte de um volume de tráfego mais elevado.

4. Manutenção A obra necessária para manter o padrão original da estrada.

Traçado em planta

A direção do eixo central de uma estrada em planta.

Curva horizontal

Uma curva em planta.

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Curva de concordância

Uma curva cujo raio muda constantemente ao longo do seu comprimento. É utilizada para ligar um alinhamento reto a um arco circular ou dois arcos circulares de raios diferentes.

Comprimento da curva de concordância

O comprimento da curva de concordância.

Translação

A deslocação lateral de uma curva circular, medida ao longo do raio, decorrente da introdução de uma curva de concordância.

Curva composta

Uma curva que consiste em dois ou mais arcos com raios diferentes na mesma direção e que têm uma tangente ou curva de concordância comum onde se encontram.

Curva inversa

Uma curva composta que consiste em dois arcos ou curvas de concordância a virar em direções opostas.

Ângulo de interseção

O ângulo interno formado por dois alinhamentos retos consecutivos.

Ângulo de desvio

O ângulo externo formado por dois alinhamentos retos consecutivos, medindo a mudança angular da direção.

Ângulo de deflexão

Ângulos sucessivos de uma tangente a subtender uma corda. Utilizado na implantação de curvas.

Traçado de perfil longitudinal

A direção do eixo central de uma estrada em perfil.

Curva vertical

Uma curva no perfil longitudinal de uma estrada. Existem dois tipos de curvas verticais:

• Curva convexa - Curva vertical convexa com ponto de intersecção das tangentes acima do nível da estrada.

• Curva côncava - Curva vertical côncava com ponto de intersecção das tangentes abaixo do nível da estrada.

Trainel

Uma taxa de subida ou descida em qualquer comprimento de estrada relativamente ao plano horizontal. Geralmente expresso em percentagem.

Perfil longitudinal

Um esquema da secção vertical do terreno, dos dados do terreno e das obras propostas ao longo do eixo central.

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Sobrelevação

A inclinação para dentro ou inclinação transversal atribuída ao perfil transversal de uma faixa de rodagem ao longo do comprimento de uma curva horizontal para reduzir os efeitos da força centrífuga sobre um veículo em movimento. É representado em percentagem.

Velocidade de projeto

Uma velocidade escolhida para efeitos de conceção e correlação dessas caraterísticas de uma estrada, tais como curvatura, sobrelevação e distância de visibilidade, sobre a qual depende a utilização segura de veículos.

Estrada pavimentada

Uma estrada à qual foi proporcionada uma superfície de circulação para todas as condições climáticas é considerada uma estrada pavimentada. Para efeitos desta apresentação, serão consideradas duas opções de revestimento, isto é:

• Um selante betuminoso que utiliza um ligante por emulsão betuminoso, e

• Um revestimento de betume asfáltico fabricado com um ligante por emulsão betuminoso.

Selante betuminoso

Um selante betuminoso consiste em agregado de tamanho especificado (ou granulometria) fixado com um ligante por emulsão betuminoso, ligante de betume de penetração ou fluidificado. Para efeitos deste guia, serão abordados três tipos de selantes. nomeadamente:

• Selante de areia • Cape seal

• Otta Seal modificado ou selante de penetração

Selante de areia

Um selante de areia consiste num selante simples ou duplo de agregado (areia de rio, pó de britagem ou areão) unido com um ligante betuminoso. Para uma camada de desgaste permanente, é geralmente necessário pelo menos um selante de areia duplo. Um selante de areia simples pode ser utilizado como selante temporário até o selante permanente ter sido aplicado.

Selante de penetração (Otta seal modificado)

O selante de penetração foi desenvolvido para proporcionar uma alternativa ao “Otta” seal mais favorável à mão de obra. Um selante de penetração consiste em agregado graduado fixado com um ligante betuminoso. O ligante é aplicado em duas aplicações na forma de uma rega de colagem seguida de uma aplicação de penetração.

Revestimento de betume asfáltico

O betume asfáltico consiste numa mistura de proporções predeterminadas de agregado, filler e ligante betuminoso preparados fora da estrada sob condições controladas. O betume asfáltico descrito neste guia utiliza uma emulsão betuminosa como ligante.

Agregado

Geralmente, os agregados (agregado grosso) para os selantes betuminosos consistem em material do tipo rocha dura inerte, tendo esta sido britada e/ou triada para respeitar certas especificações e requisitos. A areia britada ou a areia natural lavada utilizada no fabrico de lama betuminosa também é classificada como um agregado (agregado fino). A granulometria da areia utilizada no fabrico de lama betuminosa determinará a textura da mesma.

Menor Dimensão Média (MDM)

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Esta expressão é utilizada como uma das caraterísticas do agregado utilizado em selantes betuminosos para revestimento, por exemplo, cape seal, selante de penetração, etc. É importante para o cálculo da taxa de espalhamento do agregado, com vista à prevenção da aplicação excessiva ou insuficiente do agregado, bem como ao cálculo da taxa de aplicação do ligante betuminoso.

A MDM pode ser descrita da seguinte maneira:

Qualquer partícula de agregado não tem uma forma perfeita – um agregado de 19mm não tem 19mm em todas as direções, tem lados longos e curtos.

Menor Dimensão Média do agregado (MDM)

Se o agregado for largado numa superfície, este cairá sempre com a sua menor dimensão verticalmente ao plano da superfície. A forma da partícula de agregado é indiferente, esta cairá sempre na estrada com d1 e d2 (Figura A-7), isto é, a menor dimensão verticalmente ao plano da superfície da estrada; por exemplo, uma amostra largada na estrada nunca repousará nesta posição, em que d, a dimensão máxima, é verticalmente à superfície da estrada.

Valor de esmagamento de agregados (VEA)

O valor de esmagamento de um agregado consiste na massa do material da amostra de ensaio em percentagem, sendo a amostra britada de modo a ter um valor inferior a um peneiro de 2,36mm quando uma amostra de agregado passado no peneiro de 13,2mm e retido no de 9,50mm é submetida a britagem sob uma força de compressão gradualmente aplicada de 400 kN.

Betume

O betume, um produto derivado da indústria petrolífera, é o agente de cimentação (ligante) utilizado nos selantes betuminosos ou nos betumes asfálticos. A viscosidade47 (rigidez) do betume é indicada em relação à penetração. O valor de penetração do betume consiste na distância que uma agulha convencional consegue penetrar na amostra de betume a uma determinada temperatura padrão.

Emulsão betuminosa

Uma emulsão betuminosa é uma mistura líquida de pequenas gotas de betume suspensas em água com ajuda de um “emulsionante”. Um emulsionante é um agente incluído na mistura de betume e água para distribuir as gotas de betume na água e regular a sua estabilidade e tempo de “rutura”. Existe uma variedade de emulsões betuminosas aniónicas ou catiónicas, de pulverização, de mistura ou estáveis. Deve ser utilizada a emulsão correta para a aplicação correta. Por exemplo, as emulsões aniónicas dependem da evaporação do componente “água” para a rutura da emulsão e são geralmente mais adequadas para a utilização com agregados básicos, por exemplo, doleritos. Já as emulsões catiónicas dependem de uma reação química para a ocorrência da rutura da emulsão e são mais adequadas para a utilização de agregados ácidos, por exemplo, granitos. Os tipos e categorias de emulsão abordados neste guia encontram-se listados abaixo.

Emulsão aniónica de pulverização (60/40)

Trata-se de uma emulsão de 60% betume e 40% água utilizada para ligar o agregado na construção de superfícies betuminosas, tais como o cape seal.

47 A viscosidade é uma medida de resistência para fluir a uma determinada temperatura

B

d1 d2

l1 l2

Plano da superfície

Figura A 7: Menor Dimensão Média do agregado (MDM)

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Emulsão catiónica de pulverização (65/35)

Trata-se de uma emulsão de 65% betume e 35% água utilizada para ligar o agregado na construção de selantes. Esta categoria de emulsão é geralmente utilizada com o selante de areia e o cape seal.

Emulsão aniónica estável (60/40)

Trata-se de uma emulsão de 60% de betume e 40% água utilizada no fabrico de selantes, tais como a lama betuminosa no cape seal e as regas de colagem e de penetração no selante de penetração.

Emulsão de mistura catiónica (65/35)

Trata-se de uma emulsão de 65% betume e 35% água utilizada no fabrico de betume asfáltico. Este produto foi especialmente preparado para o fabrico da mistura betuminosa a frio numa betoneira.

Taxa de aplicação

A taxa de aplicação de um produto ou material consiste na quantidade desse material ou produto aplicado numa determinada área.

Alguns exemplos de taxas de aplicação são:

Atividade Unidade

Pulverização do ligante ou da emulsão betuminosa Litros por metro quadrado (l/m2)

Espalhamento do agregado para camada de desgaste

Metros cúbicos por metro quadrado (m3/m2)

Resistência à penetração

A carga necessária para atingir determinada penetração utilizando um amostrador padrão num solo. É representada em percentagem da carga necessária para forçar a penetração do amostrador até à mesma profundidade numa pedra britada escolhida. Os valores de resistência à penetração são normalmente determinados utilizando o método de ensaio do Índice de Resistência da Califórnia (IRC).

Limite de liquidez (LL)

Consiste no teor de humidade mínimo em que o solo fluirá sob o seu próprio peso nas 25 pancadas com o dispositivo de Limite Líquido de Atterberg. Isto indica o limite no qual o solo muda do estado plástico para o líquido.

Limite de plasticidade (LP)

O limite de plasticidade indica a percentagem de humidade em que a amostra do solo muda de um estado plástico para um estado semissólido devido à diminuição da humidade. Consiste no teor máximo de água em que o solo pode ser rolado até formar fios de aproximadamente 3mm de diâmetro sem quebrar. É o limite inferior do estado plástico.

Limite de retração (LC)

Consiste no teor de humidade, expresso em percentagem, no qual a ocorrência de variações de volume cessa. A amostra continua a retrair com a diminuição do teor de humidade durante a secagem até o limite de retração ser atingido. No entanto, o seu volume permanece constante mediante secagem adicional.

Índice de plasticidade (IP)

O índice de plasticidade de um solo é definido como o limite de liquidez de um solo menos o seu limite de plasticidade:

Índice de plasticidade (IP) = Limite de liquidez (LL) - Limite de plasticidade (LP). O intervalo dentro do qual o solo manifesta propriedades plásticas é designado por intervalo plástico.

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Módulo de finura (MF)

O módulo de finura é definido com a soma das percentagens retira em peneiros de 75μm, 425μm e 2,36mm dividas por 100.

Produto plástico (PP)

Índice de plasticidade (IP) multiplicado pela percentagem de passados no peneiro de 0,425 mm.

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Notas:

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Notas:

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Notas:

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