MATERIAL - Movimento de terra e Controle

1. Serviços Preliminares de Terraplenagem

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Os serviços preliminares são fundamentais para preparar a área de trabalho, deixando-a livre e desimpedida para as etapas subsequentes. Eles englobam a remoção de materiais que possam obstruir ou interferir nas operações.

• Desmatamento: Consiste no corte e remoção de toda a vegetação, independentemente de sua densidade.
• Destocamento: É a operação de corte e remoção de tocos de árvores e raízes, realizada após o desmatamento. As normas podem especificar profundidades mínimas para a isenção de tocos e raízes, o DNIT recomenda 60 cm  abaixo do greide de terraplenagem em cortes.
• Limpeza: Compreende a remoção de uma camada de solo ou material orgânico (geralmente com profundidade média de 20 cm), bem como de outros objetos e materiais indesejáveis. A limpeza deve ser executada em toda a faixa de domínio para garantir a segurança da rodovia.

2. Conceitos Fundamentais

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• Faixa de Domínio: A base física sobre a qual se assenta uma rodovia. Inclui pistas de rolamento, canteiros, obras de arte, acostamentos, sinalização e faixa lateral de segurança, até o alinhamento das cercas que separam a estrada dos imóveis marginais ou da faixa de recuo. É a área pertencente ao poder público para a implantação da rodovia.
• Off-set: Linhas de estacas que demarcam a área de execução dos serviços, situadas dentro da faixa de domínio. A implantação e conservação dos off-sets são de responsabilidade da executora da obra.
• Caminhos de Serviço: Vias temporárias construídas para o tráfego de serviço e desvios para o tráfego normal de uma rodovia. Exemplos incluem acessos a frentes de desmatamento e terraplenagem, acessos a fontes de materiais, e desvios de tráfego.
• Leito: É a superfície final obtida após a conclusão dos serviços de terraplenagem, conformada de acordo com o projeto. É sobre o leito (ou subleito, após regularização) que as camadas do pavimento serão construídas.
• Greide: Linha que define o perfil longitudinal (altitude) do eixo da rodovia no projeto.
• Cota Vermelha (ou “cota de trabalho”): É a diferença vertical, em um determinado ponto, entre a cota do terreno natural e a cota do greide de projeto.
  • Cota Vermelha (+) Positiva: Indica Aterro (o greide está acima do terreno).
  • Cota Vermelha (-) Negativa: Indica Corte (o greide está abaixo do terreno).

A figura mostra as cotas vermelhas:

Áreas de Corte: A camada de 60 cm abaixo do greide projetado deve ficar totalmente isenta de tocos ou raízes.

Áreas de Aterro:

• Cota vermelha abaixo de 2,00 m: A camada superficial do terreno natural contendo raízes deve ser removida (destocamento).
• Cota vermelha superior a 2,00 m: O desmatamento deve ser executado com o corte das árvores no máximo nivelado ao terreno natural, não havendo necessidade de destocamento.

3. Classificação e Escavação de Materiais

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Um dos objetivos da terraplenagem é caracterizar geotecnicamente os materiais (solos, rochas ou alterações de rocha) para determinar sua adequação como fundação de pavimento ou corpo de aterro/corte. Os materiais são geralmente classificados em categorias:

Categoria	Descrição / Características	Exemplos / Tipos de Material	Método de Extração / Equipamentos
Material de 1ª Categoria	Solos em geral, residuais ou sedimentares, podendo conter seixos rolados ou não, desde que com diâmetro ≤ 15 cm, independentemente da umidade.	Terra comum, piçarra, argila, rocha muito alterada/decomposta, seixos rolados ou não com D ≤ 15 cm.	Extração sem necessidade de explosivos. Utilização compatível com Dozer e Scraper (rebocado ou motorizado).
Material de 2ª Categoria	Solos ou materiais com resistência maior, exigindo uso do maior equipamento de escarificação (Ripper). Pode haver uso eventual de explosivos. Inclui blocos de rocha com volume < 2 m³ ou diâmetro entre 15 cm e 1,0 m.	Matacões, blocos de rocha médios; rochas com resistência inferior ao granito (segundo DNIT).	Extração por escarificação pesada, podendo incluir explosivos, máquinas de terraplenagem e ferramentas manuais.
Material de 3ª Categoria	Materiais com resistência equivalente à rocha sã (não alterada) ou blocos com diâmetro > 1,0 m ou volume ≥ 2 m³.	Rochas com resistência igual ou superior ao granito (segundo DNIT).	Extração exige uso contínuo de explosivos, com eventual redução do material para carregamento.

4. Cortes

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De acordo com a norma DNIT 106/2009-ES, quando alcançado o nível da plataforma dos cortes, se for verificada a ocorrência de solos de expansão maior que 2% e baixa capacidade de suporte, deve-se promover sua remoção, com rebaixamento de 60cm, em se tratando de solos orgânicos, o projeto ou sua revisão fixarão a espessura a ser removida.

5. Aterros e Compactação

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A construção de aterros envolve o lançamento de material em camadas sucessivas, com umedecimento e compactação adequados.

A compactação visa melhorar a disposição dos grãos do solo, diminuindo o volume de vazios. A água é utilizada como lubrificante.

Acerca da recomendação do uso dos materiais em função das características de trabalhabilidade, recomenda-se camada final com material de 1ª categoria. Por outro lado, materiais de 2ª e 3ª categorias são recomendados para corpo dos aterros, que são a parte do aterro situada sobre o terreno natural até 60cm abaixo da cota correspondente ao greide de terraplenagem.

O corpo do aterro pode ser executado em camadas sucessivas de até 30 cm de espessura compactada. Enquanto que a camada final deve ser executada em camadas sucessivas de até 20cm de espessura compactada.

Item	Norma DNIT
Corpo do Aterro	Situado até 0,60 m abaixo do greide  ISC ≥ 2%  Expansão ≤ 4%
Camada Final	Últimos 60 cm sobre o corpo do aterro ou corte  Melhor capacidade de suporte disponível  Expansão ≤ 2%

O controle de compactação envolve ensaios como o Frasco de Areia e o Método “Speedy” ou empírico da frigideira.

Camada	DNIT
Corpo do Aterro	Camada compactada até 30 cm GC ≥ 100% Energia Normal
Camada Final	Camada compactada até 20 cm GC ≥ 100% Energia Intermediária

6. Volumes de terraplenagem

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Em razão dos índices físicos dos solos, os estados natural, solto e compactado apresentam diferentes volumes, a depender da incorporação de vazios ou expulsão de ar.

Para aplicação adequada da conversão, usamos em aula um esquema, similar à figura abaixo.

7. Diagrama de Bruckner (ou Diagrama de Massas)

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O Diagrama de Bruckner é uma ferramenta fundamental para o planejamento e execução de obras de terraplenagem, permitindo o controle da movimentação de terras.

Análise do Diagrama:

• A Ordenada de Bruckner considera a influência da camada vegetal e do fator de homogeneização.
• Inclinações elevadas indicam grandes movimentações de terra.
• Trecho Ascendente representa um corte ou predominância de seções mistas com corte.
• Trecho Descendente representa um aterro ou predominância de seções mistas com aterro.
• Pontos de Passagem: O ponto de ordenada máxima indica uma transição de corte para aterro, enquanto o ponto de ordenada mínima indica uma transição de aterro para corte.
• Linhas de Compensação: Qualquer linha horizontal traçada no diagrama determina trechos onde os volumes de corte e aterro se compensam.
• Ondas Positivas: Indicam transporte no sentido do estaqueamento.
• Ondas Negativas: Indicam transporte no sentido contrário ao estaqueamento.
• Aplicações: O diagrama pressupõe que cortes e aterros serão executados na direção longitudinal. Ele auxilia no cálculo da Distância Média de Transporte (DMT) e do Momento de Transporte (M), onde M = V (volume) * DMT. A área calculada do diagrama em relação à linha de compensação indica o momento de transporte.

8. Equipamentos de Terraplenagem e Funções

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Trator de Esteira (Bulldozer):

• Função: Usado para escavação e movimentação de material em curtas distâncias (empurrão), cortes em rampa e nivelamento grosseiro.
• Implemento: Escarificador (Ripper). É um implemento (dente ou conjunto de dentes) montado na traseira do trator, usado para romper (desagregar) solos muito duros, rocha alterada ou pavimento antigo, servindo como um auxiliar fundamental para a escavação.

Motoniveladora (Patrol):

• Descrição: Equipamento autopropulsor sobre rodas, cuja principal ferramenta é uma lâmina regulável localizada entre os eixos dianteiro e traseiro.
• Função: Usada para serviços de acabamento e nivelamento de precisão, como espalhamento de material, conformação do leito e de camadas granulares do pavimento.

Escavadeira (Hidráulica):

• Descrição: Equipamento sobre esteiras ou rodas, com superestrutura giratória (gira 360°) e uma lança articulada com caçamba na ponta.
• Função: Usada para escavação em grande volume (cortes ou empréstimos) e carregamento de caminhões basculantes. É ideal para escavar abaixo do nível em que a máquina está posicionada.

Retroescavadeira:

• Função: Equipamento versátil usado para escavação (especialmente valas) e carregamento de caminhões em obras de menor porte.

Caminhão Basculante:

• Função: Equipamento principal para o transporte de material (solo, agregados) entre as áreas de corte, aterro, empréstimo ou bota-fora.

9. Controle Tecnológico

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9.1 Determinação do Limite de Plasticidade (laboratório)

O Limite de Plasticidade (LP)  é o teor de umidade no qual o solo começa a se fraturar ao ser moldado em pequenos cilindros. Representa a transição do estado plástico e semissólido.

Para o ensaio, utiliza-se a fração de solo que passa na peneira #40. Toma-se cerca de 50g da amostra preparada.

Segundo a norma DNER-ME 082/94,  são necessários os seguintes equipamentos:

• Placa de vidro: Superfície esmerilhada.

• Gabarito de comparação: Cilindro com 3 mm de diâmetro e cerca de 10 cm de comprimento.

• Estufa: Deve manter temperatura entre 105°C e 110°C.

• Balança

Coloca-se a amostra na cápsula e adiciona-se água destilada, misturando até obter uma massa plástica que possa ser modelada (forma elipsoidal). Rola-se a massa sobre a placa de vidro com a mão, exercendo pressão suficiente para formar um cilindro de diâmetro uniforme.

O objetivo é atingir o diâmetro de 3 mm. Quando atingir, amassa-se novamente o solo e repete-se a rolagem. O ponto final do ensaio ocorre quando o cilindro de solo se fragmenta/desagrega sob a pressão de rolagem e não é mais possível formar um novo cilindro.

Assim que o cilindro fragmentar, recolhem-se os pedaços imediatamente para pesagem e secagem em estufa para determinação da respectiva umidade.

Devem ser feitas determinações até se obterem três valores que não difiram da respectiva média em mais de 5%. O Limite de Plasticidade (LP) é a média dos teores de umidade obtidos.

9.2 Determinação do Limite de Liquidez (laboratório)

O Limite de Liquidez (LL) marca a transição do estado plástico para o estado líquido do solo.

Em termos de ensaio, Limite de Liquidez (LL) é o teor de umidade com o qual as bordas inferiores de uma canelura (feita na massa de solo na concha de Casagrande) se unem em 1 cm de comprimento sob a ação de 25 golpes.

É usado o Aparelho de Casagrande (concha de latão e base de ebonite). A altura de queda da concha deve ser ajustada para exatamente 1 cm.

Cerca de 70g de material, passado na peneira #40, é homogeneizado e colocado na concha ocupando 2/3 da superfície, com espessura máxima de 1 cm no centro.

Feito isso, faz-se uma ranhura com uso de um cinzel.

O Procedimento de golpeamento consiste em girar a manivela a uma velocidade de 2 voltas por segundo. Interrompe-se o ensaio quando a ranhura fechar 1 cm de comprimento.

Plota-se no gráfico resultados de pelo menos 3 determinações com diferentes umidades para a construção de uma reta (umidades x golpes).

O LL é a umidade correspondente a 25 golpes na reta traçada.

9.3 Ensaio de Compactação (laboratório)

O objetivo do ensaio de compactação é determinar a curva de compactação (relação entre teor de umidade e massa específica aparente seca) de solos. De acordo com a norma DNIT 164/2013-ME, temos:

• Material: Fração de solo que passa na peneira de 19 mm.
• Condição: Utilização de amostras não trabalhadas (não reutilizadas).

Diferente de outros métodos onde se reutiliza o solo adicionando água, nesta norma, para cada ponto da curva de compactação, utiliza-se uma nova porção de solo.

A norma define três métodos de energia. Todos utilizam o mesmo equipamento (molde grande e soquete pesado), variando apenas o número de golpes.

• Molde: Cilíndrico com 15,24 cm de diâmetro (molde tipo CBR).

• Camadas: 5 camadas iguais.

• Peso do Soquete: 4,536 kg.

• Altura de Queda: 45,72 cm.

Usualmente, os ensaios de compactação preparam amostras que são usadas nos ensaios de CBR-California bearing ratio). Por essa razão, os moldes são cilindros grandes do tipo CBR (ou ISC)

No geral, o procedimento consistem em homogeneizar a amostra com a umidade desejada. Compactar em 5 camadas com o nº de golpes da energia escolhida. Remover o cilindro complementar e rasar o topo. Pesar o conjunto e retirar amostra para umidade (centro do corpo de prova).

Não confunda com o ensaio de Proctor previsto na norma da ABNT NBR 7182/2025 – usualmente adotado em terraplenagem de edificações. No ensaio de Proctor, usa-se o cilindro pequeno. Veja a comparação:

O gráfico (Curva de Compactação) relaciona Peso Específico Aparente Seco (γd) com a umidade (w). Do pico dessa curva, extraímos:

• Massa específica aparente máxima seca.
• Umidade Ótima de compactação

De maneira geral, os solos argilosos apresentam densidades secas baixas e umidades ótimas elevadas. Solos siltosos também apresentam valores baixos de densidade, frequentemente com curvas de laboratório bem abatidas. Densidades secas máximas elevadas e umidades ótimas baixas são representativas de areias com pedregulhos, bem graduadas e pouco argilosas.

Uma maior energia de compactação conduz a uma maior densidade seca máxima e uma menor umidade ótima.

9.4 Determinação do Grau de Compactação em campo (in situ)

A determinação da massa específica aparente (in situ) de solos e materiais granulares, pelo DNIT, é orientada à norma DNIT 458/2025-ME.

O ensaio adotado é o Frasco de Areia, o qual buscará descobrir a densidade do solo compactado no campo (na pista).

Como é difícil medir o volume exato de um buraco irregular escavado no chão, usamos uma areia padronizada (de densidade conhecida) para preencher esse buraco e, assim, calcular seu volume.

A determinação do volume do solo pelo método do frasco de areia consiste em preencher a cavidade escavada no terreno com uma areia padronizada de massa específica conhecida e calibrada. Após a escavação, o frasco é posicionado sobre a bandeja nivelada e a areia é liberada para ocupar todo o volume do buraco e do funil; pela diferença de peso do frasco antes e depois da operação, e descontando-se a parte retida no funil/bandeja (constante do aparelho), descobre-se a massa de areia que ficou retida apenas no furo. O volume final da cavidade é então obtido matematicamente dividindo-se a massa dessa areia utilizada pela sua densidade conhecida.

Outros ensaios auxiliares podem ser usados para a determinação a umidade do material.

A determinação da umidade pelo método Speedy é um ensaio expedito de campo fundamentado na reação química entre o carbureto de cálcio (reagente) e a água contida na amostra de solo, realizada no interior de uma câmara metálica hermeticamente fechada. A mistura, promovida pela agitação manual de esferas de aço que quebram a ampola do reagente, libera gás acetileno e gera uma pressão interna proporcional à quantidade de água presente; essa pressão é registrada por um manômetro acoplado ao aparelho e convertida no teor de umidade percentual (geralmente via tabela de calibração), permitindo a verificação imediata das condições de compactação da camada sem a espera de 24 horas exigida pelo método padrão da estufa.

Determinando-se a massa seca da amostra (com ajuda do Speedy) e o volume do furo (com ajuda do frasco de areia), a Massa Aparente Seca é finalmente alcançada, pois basta dividir a massa seca pelo volume total, ambos obtidos pelos ensaios descritos.

O Grau de Compactação (GC) é o parâmetro quantitativo de controle tecnológico calculado pela razão entre a massa específica aparente seca do solo compactado em campo (in situ), determinada pelo método do frasco de areia, e a massa específica aparente seca máxima desse mesmo material obtida em laboratório através do ensaio de referência (Cilindro CBR).

Expresso em porcentagem através da fórmula:

GC = Yd(campo) / Yd(laboratório)

Esse índice serve para verificar se a energia aplicada pelos equipamentos na pista foi suficiente para atingir a densificação mínima exigida pelo projeto de engenharia, validando a estabilidade da camada executada.

Entendendo o Grau de Compactação (GC):

• GC < 1 (ou < 100%): Indica que a densidade obtida no campo é inferior à máxima atingida em laboratório. Pode sinalizar falta de energia de compactação (poucas passadas do rolo), umidade incorreta ou camada muito espessa. Em obras rodoviárias, conforme normas locais, valores ligeiramente abaixo de 1 (como 0,95 ou 95%) são aceitáveis para corpo de aterro, mas inaceitáveis para camadas de pavimentação (base e sub-base).

• GC = 1 (ou 100%): Representa a situação ideal de projeto. A densidade do solo no campo igualou-se exatamente à densidade máxima teórica do laboratório. Isso demonstra que a execução foi eficiente, atingindo a resistência e estabilidade previstas sem desperdício de recursos. É a meta obrigatória para camadas finais e nobres do pavimento.

• GC > 1 (ou > 100%): Indica supercompactação. A densidade no campo superou a do laboratório porque a energia aplicada pelos equipamentos reais (rolos vibratórios pesados) foi maior que a energia do ensaio padronizado (soquete). Embora aumente a resistência, deve ser monitorada para evitar desperdício financeiro (excesso de horas de máquina/combustível) ou laminação (trincas e quebra dos grãos do solo) por excesso de golpes.

9.5 Índice de Suporte California (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR)

É muito comum encontrar as abreviaturas ISC ou CRB, elas mencionam o mesmo ensaio! CBR é a sigla para California Bearing Ratio, traduzido no Brasil como ISC (Índice de Suporte Califórnia).

O CBR compara a resistência do seu solo com a resistência de uma brita padronizada (pedra britada de alta qualidade).

O índice é a relação percentual entre a pressão necessária para fazer um pistão penetrar no solo testado e a pressão necessária para fazer o mesmo pistão penetrar na brita padrão

CBR = Pressão Lida No Solo / Pressão Padrão da Brita

Serve para aprovar materiais. Por exemplo, para usar um solo em uma base de rodovia, o DNIT geralmente exige um CBR ≥ 80% (ou seja, quase tão forte quanto a pedra pura).

CBR (ou ISC) mede a resistência à penetração comparada a um padrão. CBR alto = Solo bom = Pavimento mais econômico.

A norma DNIT 172/2016-ME estabelece procedimentos de ensaio. O solo passa pelo ensaio de compactação, conforme as energias mencionadas abaixo:

Cada camada deve receber 12 golpes do soquete, no caso de material de subleito, 26 ou 55 golpes, nos casos de materiais de sub-base ou base, respectivamente, caindo de 45,72 cm, e distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada.

Após a compactação, o corpo de prova é imerso em água por 96 horas (4 dias). O objetivo é medir a expansão vertical do solo saturado antes de testar sua resistência.

Após a imersão, o corpo de prova vai para uma prensa. Um pistão padronizado penetra o solo a uma velocidade constante de 1,27 mm/min. São registradas as pressões necessárias para fazer o pistão penetrar determinadas profundidades (especialmente 0,1 e 0,2 polegadas).

• Calcula-se para penetrações de 0,1″ e 0,2″, adotando-se o maior dos dois valores.

O resultado é obtido pela expressão: CBR = Pressão Lida No Solo / Pressão Padrão da Brita.

Já caiu em provas que o ensaio de CBR determina a compactação, expansão do material e resistência à penetração do pistão. Afinal, passa por todos esses processos até a determinação da penetração pelo método CBR.