Como se calcula o volume de trabalho de escavação aquando da realização de uma cava?

Ao criar um poço para um projeto de construção, é necessário fazer uma estimativa precisa da quantidade de trabalho de escavação. Isto evita despesas desnecessárias e atrasos, garantindo que o volume de terra necessário é deslocado eficazmente. Saber como são efectuados estes cálculos pode ajudá-lo a poupar tempo e dinheiro.

A primeira coisa a fazer é medir o tamanho do poço. A largura, a profundidade e o comprimento estão todos incluídos. Estas dimensões podem ser multiplicadas para obter uma medida de volume de base. Mas o procedimento não se fica por aqui. O volume final pode variar consoante a forma do poço e o tipo de solo, o que obriga a modificar os cálculos originais.

É também muito importante ter em conta factores como a compactação do solo e os ângulos de inclinação. Enquanto a compactação do solo influencia a quantidade de expansão ou assentamento do solo, os ângulos de inclinação garantem a estabilidade das paredes da escavação. Para obter uma estimativa exacta do volume, estes factores são essenciais.

Além disso, instrumentos como equipamento de topografia e software podem melhorar a precisão das suas medições. Estas ferramentas fornecem dados mais exactos do que os cálculos manuais, uma vez que têm em conta as variações naturais do terreno.

Pode garantir um projeto de escavação sem problemas, atempado e rentável, respeitando estas directrizes e utilizando o equipamento adequado. Este método reduz os erros e melhora a eficácia global do processo de construção.

Porque é que a quantidade de solo é calculada?

Uma vez que a construção e a edificação de estruturas é um processo complexo que envolve grandes despesas financeiras, os promotores precisam de garantir um elevado nível de trabalho de escavação para a fundação das instalações.

Os edifícios residenciais e comerciais de grande altura precisam de ter fundações de alta qualidade instaladas. Uma vez que estas fundações têm normalmente configurações complexas, os métodos modernos de software utilizam dispositivos de medição de alta precisão para calcular quantos metros cúbicos de solo devem ser removidos.

Neste caso, a capacidade cúbica total da terra que precisa de ser escavada do poço pode ser determinada com a maior precisão possível. Os objectos menos importantes são calculados à mão ou com a ajuda de calculadoras de construção online, acessíveis através da Internet.

Composição da terraplenagem de acordo com os requisitos do SNIP:

• Disposição vertical do terreno. É efectuado através do nivelamento do relevo da área destinada à construção. Inclui os seguintes trabalhos: remoção e movimentação da camada de solo, transporte e compactação da mesma em locais externos, unidades de medida de área em m2.
• Desenvolvimento da escavação para o fosso. O cálculo dos volumes de um local consiste na soma dos volumes das figuras clássicas incluídas na configuração geral do objeto em construção. Neste caso, no cálculo assume-se que as dimensões do solo são limitadas por planos visuais. Neste caso, pequenas protuberâncias não afectam a precisão, unidades m3.

É escavada uma vala para a versão em faixa da construção de uma fundação em laje, e é feito um fosso regular para a construção de uma fundação em laje para uma casa retangular.

Para calcular o volume do solo, são consideradas as seguintes informações:

• Levantamentos geodésicos.
• Dimensões ao longo do perímetro e características arquitectónicas e de construção do objeto.
• Tecnologia de construção do objeto.
• O nível, a ocorrência de águas subterrâneas, a fundação dos edifícios não pode estar mais próxima do que 500 mm.
• A profundidade de congelamento do solo, que deve ser de pelo menos 300 mm.
• Relevo do terreno.

Na secção de escavação, o cálculo para objectos complicados é efectuado dentro dos parâmetros do projeto de construção. Os profissionais decidem a profundidade da cova a escavar para que esta sirva de fundação sólida, tendo em conta todas as características acima mencionadas.

A quantidade exacta de terra ou de material a remover deve ser determinada para calcular o volume de escavação necessário para a abertura de um poço. O comprimento, a largura e a profundidade do poço são normalmente medidos neste procedimento e o volume total é então calculado utilizando os valores medidos. Cálculos precisos são cruciais para organizar um projeto, definir um orçamento e garantir um processo de escavação seguro e eficaz. Qualquer pessoa pode gerir projectos de escavação de forma mais eficaz e evitar erros dispendiosos se estiver familiarizada com os fundamentos destes cálculos.

Dados iniciais para o cálculo

O cálculo da capacidade cúbica da escavação é considerado um passo crucial para calcular as despesas de mão de obra e os marcadores de custos para a amostragem de terrenos. As estimativas dos trabalhos de construção e instalação, os métodos tecnológicos desenvolvidos para processos de construção importantes, os métodos de execução dos trabalhos e os indicadores técnicos e económicos baseiam-se todos nos volumes de solo.

A necessidade de trabalhadores, ferramentas de construção, veículos de transporte e materiais de construção é determinada pelos resultados.

O segredo para calcular o volume é a área. A fórmula da área para as formas geométricas mais básicas, como um círculo ou um paralelogramo, pode ser encontrada na maioria das fórmulas. A área resultante é multiplicada pela altura para obter a capacidade cúbica. O poço pode ser condicionalmente dividido em configurações clássicas mais pequenas se não tiver a forma correcta.

Um indicador importante é a profundidade do poço, que é estabelecida pela espessura da fundação, bem como pelas camadas isolantes, que incluem a drenagem do reservatório, espaços em branco de betão e almofadas de areia e pedra britada. No entanto, não há distinções significativas entre uma laje monolítica e uma fundação com várias faixas quando se trata de determinar a profundidade da escavação.

As características do fundo do plano são decididas durante a fase de projeto, que também considera o intervalo de cofragem, as técnicas de construção e a geometria da fundação. O nível do lençol freático que circunda o perímetro do poço e a profundidade de congelamento do solo são os dois factores fundamentais que determinam este parâmetro.

Utilizando dados de projeto, a profundidade das escavações pode ser determinada a partir do "preto" ou "zero" do plano do solo até ao ponto de colocação da fundação. Se este volume for calculado adicionalmente, a profundidade das escavações é reduzida pela espessura da remoção do solo vegetal.

As características da cave e das fundações, tais como a espessura da camada de isolamento e a cofragem com fixações, devem ser consideradas ao determinar a largura e o comprimento de uma escavação com paredes verticais.

O rácio entre a altura do poço e o comprimento do declive indica o grau de inclinação do declive do poço. A altura do fosso e o estado do solo afectam este indicador. É necessário conhecer estes valores fundamentais para calcular o volume de escavação.

Se o buraco tiver determinadas dimensões, por exemplo:

• Largura (H): 10 m;
• comprimento (L): 16 m;
• Profundidade (H), 3 m;
• profundidade da escavação e comprimento do talude, 1:2 (um para dois);
• O perímetro do recesso é igual, 52 m;
• A área do poço será igual, 160 m2;
• cubatura de solo, 948 m3.

Para a determinação do volume, é preferível utilizar os dados de campo da secção transversal do dono da obra, se esta os possuir. Os dados da secção transversal são apresentados no projeto e fornecem informações sobre a altura e a colocação dos pontos ao nível do solo. A área pode ser determinada utilizando estes pontos como coordenadas.

Um planímetro digital eletromecânico é a forma mais rápida de calcular a área de formas irregulares. A forma geométrica complexa é monitorizada de forma independente pelo determinante de contorno, enquanto a forma é desenhada numa escala. O planímetro efectua uma leitura digital da área após a introdução de um coeficiente de grandeza.

As principais opções de layout

Numa série de passos simples, são estabelecidas todas as dimensões necessárias para calcular o trabalho de preparação de buracos, trincheiras e aterros. O volume da futura vala de escavação é dividido em secções discretas com comprimentos padrão de 100 a 200 metros, de modo a simplificar o cálculo.

Primeiro, calcula-se o volume de solo de cada secção e os resultados são totalizados. Em seguida, é utilizado um processo para produzir o trabalho, tendo em conta a necessidade de armazenar ou remover o solo do local para o aterrar. Os algoritmos e fórmulas de cálculo mais frequentemente utilizados são os seguintes.

Fórmula de cálculo para um polígono com declives

Determinar as áreas F1 superior e F2 inferior para esta configuração de escavações, dividindo-as em várias figuras regulares. Encontrar a linha média e calcular a área média Fmedium da escavação sobre ela, tendo em conta os indicadores da profundidade de escavação H.

A seguinte fórmula de cálculo determina o volume total da escavação com declives e uma configuração poligonal:

F1/F2/Fcp: a região no topo, na base e no meio da escavação m2.

Para calcular corretamente o volume, é necessário ter em conta a capacidade cúbica das vias de entrada e de saída das valas:

1. Vcat. – volume líquido apenas da escavação, m3;
2. Ventry/Vexit. – volume das vias de entrada/saída, m3;
3. n – número de vias de entrada/saída.

A partir do volume total da escavação, calcula-se a capacidade cúbica da vegetação cortada, que é normalmente removida com um bulldozer, e a capacidade cúbica da escassez no fundo da escavação, que é desenvolvida por uma escavadora de modo a não perturbar a resistência e a integridade do solo na base da fundação.

Com paredes verticais numa área plana

A técnica mais fácil é a escavação numa superfície plana e nivelada, com a forma de um retângulo e com paredes de igual dimensão.

Neste caso, a fórmula de cálculo necessária será semelhante a esta:

1. V-valor do volume, m3;
2. F – dimensão da área, m2;
3. B – indicador de largura, m;
4. H – altura real, m;
5. L-comprimento da secção, m.

para a escavação de uma secção retangular simples com dimensões:

• B =10 m;
• L = 6 m;
• H =2 m;
• volume da escavação (V) = 320 m3;
• área do plano (F) = 160 m2;

É assim que o cálculo aparece:

• V = 10 x 16 x 2 = 320 m3;
• F = L x B = 10 x 16 = 160 m2.

Com paredes verticais com marcas de vértices diferentes

Quando um poço se desenvolve, os seus cantos têm frequentemente níveis diferentes, necessitando da utilização de uma fórmula única.

Por exemplo, se o poço tiver quatro vértices distintos numa forma retangular regular:

1. B =5 m;
2. L=10 m;
3. H1=2 m;
4. H2=3 m;
5. H3= 2 m;
6. H4 =4 m.
7. Volume de escavação: (V) = 137.5 m3.
8. Área (F) = 50 m2.

Calculamos:

V = 5 x 10 x ( 2 + 3 + 2 + 4)/4 = 137.5 m3 é igual a B x L x ( H1 + H2 + H3 + H4)/4.

5 x 10 = 50 m2 é igual a F = B x L.

Com declives em terreno planeado

A dimensão da estrutura, tendo em conta o espaço entre ela e a base do talude com mais de três metros, determina a largura B da base e o comprimento L da base. A inclinação do declive é tida em conta no cálculo das dimensões no topo do fosso. O coeficiente de inclinação determina o seguinte.

A seguinte fórmula pode ser utilizada para calcular este indicador, dividindo a altura da escavação pelo declive:

Por exemplo, no caso de um poço que possua os atributos seguintes:

• Largura na base do fosso (Bосн), 4 m;
• Comprimento na base do poço (Lосн), 6 m;
• Altura (H), 2 m;
• O solo selecionado é argiloso;
• coeficiente m = 0.5.

1. Bup = H * m + Bosn + H * m = 2 * 0.5 + 4 + 2 * 0.5 = 6 m.
2. V = (Bosn + Bup) / 2 * H * Losn = (4 + 6) / 2 * 2 * 6 = 60 m3.
3. O volume da vala será igual a (V) = 60 m3.
4. F = (Bosn + Bup) / 2 x H = (4 + 6) / 2 x 2 = 10 m2.
5. Área seccional: (F) = 10 m2.

Da mesma forma, a equação para uma escavação de forma quadrada é:

H /3 x (Fosn + Fup) + (Fosn x Fup) x 0.5 é igual a Vk.

No caso de uma fossa de configuração poligonal:

Vk é igual a H /6 x (Fосн + Fверх + 4 Fср), onde Fср é a área da secção transversal em metros quadrados na altura média.

Os volumes de escavações estreitas com menos de 15 metros podem ser determinados através das seguintes fórmulas. Uma dragline, que estará situada à superfície da terra, pode aprofundar a opção.

Quando se trata de áreas largas, as operações de terra são efectuadas com uma escavadora na parte inferior que utiliza a "pá reta" opção; neste caso, a capacidade cúbica da escavação deve ser aumentada pela área necessária para organizar as entradas.

Um poço com uma secção transversal circular e declives

A fórmula de um cone truncado invertido é utilizada para determinar a capacidade cúbica de uma escavação em poços com uma secção transversal circular e declives.

Os raios superior e inferior de um tronco de cone são designados por R e r, respetivamente.

Para um poço circular com declives, por exemplo:

• Largura da base inferior D1=2r, 3 m;
• diâmetro superior D2= 2R, 5 m;
• altura do poço (H), 3 m;

Fórmula de cálculo do volume:

V é igual a 3.14 vezes ((D1 + D2) / 2)314 x ( (3 + 5) / 2 = 2 / 4 * H3 x 2 / 4 = 37.699 m^}

O volume do fosso será determinado multiplicando V por 37.699 m3.

Os poços são normalmente construídos em grupos para objectos como digestores e tanques de decantação que têm partes cónicas e cilíndricas. Foram escavadas duas fases no solo:

1. em primeiro lugar, é organizado um recesso retangular geral até à marca de instalação dos componentes cilíndricos;
2. depois é efectuada uma escavação para elementos cónicos, pelo que o cálculo do volume de amostragem do solo é realizado em 2 fases.

Qual é a quantidade de enchimento necessária?

Os volumes dos recessos são representados esquematicamente nesta figura. São rodeadas por prismas de lado "a" e marcações diferentes nos quatro cantos, h1, h2, h3 e h4.

Marcas com a"-" Neste caso, o sinal denota a execução do aterro, e marca-se com a"+" sinalizam a cava. A soma dos volumes de cada prisma individual no local produz o volume total do solo selecionado.

O método do prisma triangular é aplicado quando existe uma cobertura irregular do solo com linhas horizontais fechadas. Neste caso, a quantidade de trabalho é determinada pela criação de triângulos a partir de rectângulos ou quadrados divididos na diagonal. Os resultados são processados com precisão suficiente utilizando este método.

Após a construção do fosso, existem vários espaços vazios nas suas paredes, bem como pontos de entrada e saída que necessitam de ser preenchidos com solo com um volume de aterro V.

A fórmula utilizada para o determinar é a seguinte: a diferença entre a parte profunda V do teto e o volume de escavação V total.

Quando as estruturas se estendem até um metro acima do plano do solo e o solo circundante preenche o espaço, o volume do preenchimento é designado por V preenchimento.

Calculado como o volume da pirâmide com o vértice V truncado. menos o volume de enchimento V, medido pela altura h do enchimento:

É construído um aterro sobre estruturas com tectos situados em poços, tais como tanques de armazenamento subterrâneo ou tanques de gás liquefeito.

O volume de uma pirâmide com um vértice truncado V é utilizado para calcular o seu volume. menos o volume do objeto a encher. O volume total de solo necessário para o enchimento das estruturas, para o enchimento dos seios e para a criação de um aterro por cima deve ser incluído no volume da camada de solo mantida em reserva na barra de escavação. A camada extra de solo é afastada do local de construção.

Dificuldades

Na vida real, as fossas simples de forma retangular são quase inexistentes.

No entanto, os projectos cruciais de construção residencial requerem frequentemente fossas profundas com secções transversais complexas.

O cálculo é dificultado pelo facto de os taludes de escavação com o ângulo padrão terem de ser formados em solo húmido.

Ao determinar o prisma de um potencial colapso do solo, é instalado.

Como resultado, a secção transversal da escavação tem uma forma trapezoidal e uma linha de inclinação reta ou escalonada. Ao dividir a forma em triângulos, quadrados ou rectângulos simples, a sua área pode ser determinada.

Este ângulo é calculado para um determinado tipo de solo de acordo com o SNiP 12-03.99. De acordo com estes códigos de construção, o ângulo mais pequeno que pode ser utilizado ao escavar uma profundidade superior a 5 metros é de 80 graus, e para solo não compactado a granel com uma inclinação de 1.5, o ângulo deve ser de pelo menos 56 graus. Além disso, o ângulo de repouso aumenta e pode atingir 90 graus Celsius para argila ou barro.

Além disso, a camada natural densa é solta durante a remoção do solo de um poço, o que significa que o volume de solo exportado aumentará. Este facto deve ser considerado nos cálculos.

Para os solos das categorias 1 a 4, os seguintes coeficientes de afrouxamento do SNiP devem ser considerados ao efetuar os cálculos:

1. Areia solta, a partir de 1.05 para 1.15.
2. Areia húmida, a partir de 1.1 a 1.25.
3. Barro e cascalho fino, de 1.2 para 1.35.
4. Argila pesada, a partir de 1.35 para 1.5.

É necessário ter em conta a inclinação dos declives para calcular com exatidão a largura superior do fosso. A fraqueza do solo determina a inclinação do declive quando se colocam diferentes tipos de cobertura de solo.

As dimensões do fosso devem ser determinadas com exatidão para calcular os volumes de solo. Por exemplo, ao preparar um local para fundações em faixa, a largura do fundo da vala é igual à base da fundação mais 0.2 metros de cada lado para a preparação do betão.

Erros de cálculo e soluções

A estimativa exacta dos volumes de solo requer a consideração cuidadosa de numerosas variáveis, o que torna o processo trabalhoso e complicado.

Todo o processo de preparação do poço correrá mal, com uma violação tecnológica e uma sobrestimação dos custos de construção, se o projetista cometer o mais pequeno erro. Um poço de fundação construído de forma inadequada pode causar atrasos na construção da fundação, pondo em risco a fiabilidade da instalação.

O mapa tecnológico serve de guia para os especialistas quando efectuam cálculos de acordo com as seguintes normas de construção:

1. A capacidade cúbica do terreno é estabelecida de acordo com os materiais de projeto, tendo em conta a classificação do solo por tipo e grupo.
2. Ter em conta a localização de solos húmidos. Estas incluem camadas localizadas abaixo do nível do lençol freático e acima. Por exemplo, para areias grossas e finas a 0.3 m mais alto, para o franco-arenoso a 0.5 m, argilas e solos de loess por 1.0 m.
3. O nível do lençol freático é estabelecido utilizando o poço com a maior elevação.
4. Para determinar corretamente o volume de desenvolvimento das escavações, recomenda-se que se preencha primeiro um diagrama com as dimensões da planta e as secções das escavações.
5. Se a quantidade de corte do solo vegetal for calculada separadamente, a profundidade da escavação é reduzida pela espessura da camada de corte.

Atualmente, o programa de software AutoCad Civil 3d, que possui uma elevada capacidade de precisão de cálculo, utiliza um levantamento geodésico e um taqueómetro para calcular o volume de solo para as instalações de apoio à vida.

Para efetuar cálculos precisos, devem ser seguidos os seguintes passos

1. Efetuar com precisão um levantamento topográfico da configuração inicial.
2. Criação de um modelo digital do território e da cava projectada.
3. Cálculo do cartograma.
4. Conclusão da fase de escritório. Neste caso, os engenheiros processam os dados e preparam a documentação técnica num software licenciado.
5. Efetuar a remoção dos eixos de conceção do objeto e definir os parâmetros dos declives.
6. Construção de estradas de acesso temporárias.
7. Determinar a disposição do solo nas lixeiras.
8. Controlo dos marcos de elevação da cava.

Preços dos serviços para o desenvolvimento e a construção

Para preparar os cálculos de estimativa, são tidos em conta o tamanho da fundação, a natureza e as características do projeto de construção planeado e se o fosso será colocado em todo o terreno ou apenas em secções específicas do mesmo.

Adicionalmente, os seguintes factores são considerados na criação de estimativas:

1. Método de trabalho – manual ou mecânico.
2. Tipos de mecanismos e máquinas utilizados.
3. Plano de movimentação de terras e distância de transporte.
4. Fase de fixação das paredes.
5. Presença de águas subterrâneas e localização de massas de água superficiais.
6. Parâmetros do solo.

Pode obter um orçamento de amostra clicando neste link.

Custos estimados para aterro, desenvolvimento e remoção:

Não	Tipo de operações de assentamento	Unidades	Preço, rublos
1	Escavação manual de solo arenoso	m 3	720
2	Desenvolvimento de solo argiloso e solo obstruído com pedra, manualmente	m 3	1000
3	Preenchimento do solo utilizando o método de compactação camada a camada	m 3	500
4	Seleção de solo com uma escavadora	m 3	200
5	Remoção do solo por transporte	m 3	400
6	aterro	m 3	550
7	Correção do perfil do fundo – nivelamento	m 2	40
8	Compactação do solo	M2	109
9	Estabelecimento da fundação por meios mecânicos	m 2	130

Uma ilustração de como determinar o custo da escavação:

• Perímetro de escavação, 52 m.
• Área de escavação, 160 m2.
• Profundidade de escavação, 3 m.
• Relação entre a profundidade e o comprimento do talude 1:2.
• Custo da escavação, 200 rublos por metro cúbico (1 m3).
• Custo de transporte, 450 esfregões./m3.
• Volume de amostras de solo, 948.00 m3.
• Custo do trabalho. 189,600 RUB.
• Custo do transporte do solo, 426.600 rublos.

Etapa	Descrição
1. Medir a área	Determinar o comprimento e a largura da base do poço.
2. Medição da profundidade	Determinar a profundidade do poço desde a superfície até ao fundo.
3. Calcular o volume	Multiplicar o comprimento, a largura e a profundidade para obter o volume.
4. Ajustar os declives	Se o fosso tiver lados inclinados, ajuste o cálculo do volume para ter em conta esse facto.
5. Verificar as condições do solo	Considerar o tipo de solo e a compactação, que podem afetar o volume de material escavado.

Compreender o processo de estimativa da quantidade de escavação necessária para o desenvolvimento do fosso é essencial para garantir que o seu projeto se mantém dentro do prazo e do orçamento. Pode calcular a quantidade exacta de material que precisa de ser removido medindo com precisão as dimensões do poço e utilizando as fórmulas relevantes. Isto ajuda na estimativa de custos, para além do planeamento.

Pode determinar o volume medindo o comprimento, a largura e a profundidade do fosso e aplicando princípios geométricos básicos. Quaisquer formas assimétricas ou declives devem ser tidos em conta, uma vez que podem ter um impacto no volume global. As medições e os ajustamentos para estas complexidades também podem ser efectuados com maior precisão através da consulta de peritos ou da utilização de software especializado.

Uma estimativa exacta dos volumes de escavação garante a atribuição dos recursos adequados e ajuda a evitar surpresas durante a construção. Esta abordagem proactiva pode evitar atrasos dispendiosos e facilitar a execução do projeto. A memorização destes cálculos ajudará a uma gestão eficiente do projeto e conduzirá a bons resultados de construção.

Vídeo sobre o tema

Cálculo dos volumes de escavação

Cartograma de terraplenagem. Criar superfícies no Civil 3d. Cálculo dos volumes de escavação.

Trabalho prático Não. 1 Terraplenagem