Aula 13 e 14 - estradas

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Prof. Leonardo Souza
Aula 13 e 14
Introdução
A engenharia de tráfego é definida como o ramo da engenharia que cuida do
planejamento, projeto geométrico e da operação do tráfego nas vias e nos terminais, bem
como da integração das diversas modalidades de transportes.
CONCEITOS BÁSICOS DE TRÁFEGO
a) Volume de Tráfego
É o número de veículos que passam por uma determinada seção de uma via na unidade de
tempo. Conforme o objetivo do estudo, os volumes podem referir-se a um ou dois sentidos
de movimento, ou podem ser considerados apenas uma parcela da seção (uma faixa, uma
pista, etc.) e ter como unidade básica de tempo o período de um ano, um dia ou uma hora.
a.1) Volume Anual
É o volume registrado em um ano (365 dias consecutivos). É utilizado para: determinar 
índices de acidentes, estimar receitas para implantação de pedágios, Estudar tendências
de crescimento dopara determinação do volume de tráfego no ano horizonte de projeto.
a.1.2) Volume Médio Diário (VMD) ou Volume Diário Médio(VDM) ou Tráfego Médio Diário(TMD) ou Tráfego Diário Médio (tdm)
É o volume ou tráfego médio que passa numa seção da estrada durante um dia (24 horas). É utilizado para: avaliar a distribuição de tráfego, medir a demanda de uma via, programação de melhorias básicas, etc
a.1.3). Volume Horário (VH) ou Demanda Horária (DH)
É o volume registrado em uma hora (normalmente ele é referido à hora de pico). É usado 
para: estudos de capacidade de vias, projetos geométricos, projetos de interseções, 
estabelecer controles de tráfego.
a.1.4) Hora de Pico
É o intervalo de uma hora de maior movimento numa determinada via, num determinado 
ponto, num determinado dia.
a.1.5) Volume de Pico
Volume registrado em uma hora na hora de pico.
a.1.6) VARIAÇÃO HORÁRIA DO TRÁFEGO AO LONGO DO DIA
Os fluxos de tráfego apresentam mutações contínuas em seus volumes ao longo de um dia de 24horas.
Nas vias urbanas, normalmente, mais de 70% das viagens diárias ocorrem no intervalo de 12 horas, compreendido entre sete da manhã e sete da noite.
Os volumes horários variam de 1 a 12% do volume diário.
O volume horário médio é de 4.2% do diário, sendo os valores de pico da ordem de três vezes o médio.
Quando há restrições de 
capacidade, os períodos de pico têm duração maior e intensidade menor (achatamento dos picos).
Nas vias rurais, normalmente existem dois horários de pico, um de manhã e outro à tarde, embora o pico da tarde geralmente tenha valores maiores que o da manhã.
a.1.7) VARIAÇÃO SEMANAL
Em vias urbanas, normalmente, os volumes diários variam pouco no curso dos dias da semana.
As segundas e sextas feiras geralmente apresentam valores um pouco acima da média; o sábado tem um volume menor e os domingos e feriados apresentam os volumes mínimos nos grandes centros urbanos, porém em pequenos centros e em cidades turísticas o comportamento pode ser bastante diferente.
No caso de vias rurais, normalmente os maiores volumes são registrados na
terça, quarta e quinta feiras 
na maioria das estradas.
Especificamente no caso de rodovias que servem localidades de veraneio, o
comportamento é totalmente diferente, verificando-se volumes três a quatro
vezes superiores à média semanal, nos fins de semana
 e feriados.
b) TIPOS DE TRÁFEGO EM UMA RODOVIA
Podemos classificar o tráfego de uma rodovia em 3 tipos principais:
b.1) - Tráfego Existente (Atual)
É o tráfego que utiliza a estrada no ano em que se faz o estudo. A
determinação do tráfego existente de uma estrada é efetuada através de
contagens volumétricas.
b.2) - Tráfego Desviado
É o tráfego existente em outras estradas e que passa a utilizar a estrada em
questão, no momento em que são realizados melhoramentos ou no momento
em que é terminada a construção da mesma.
b.3) - Tráfego Gerado
É o tráfego potencial que não existia e que passa a existir pelo efeito do
melhoramento ou da construção, com conseqüente desenvolvimento da
região.
Sua determinação é bastante difícil e imprecisa. Ela é normalmente efetuada
através de estudos econômicos.
c)COMPOSIÇÃO DO TRÁFEGO EM UMA RODOVIA
A corrente de tráfego é composta por veículos que diferem entre si quanto ao
tamanho, peso e velocidade. Sua composição é a medida, em porcentagem,
dos diferentes tipos de veículos que a formam. Os veículos, de uma maneira 
geral, são classificados em leves (automóveis, camionetes, etc.) e 
pesados(caminhões, ônibus, etc.).
Os veículos pesados, sendo mais lentos e ocupando maior espaço na pista,
interferem na mobilidade dos outros veículos, acarretando uma diminuição
da vazão de tráfego das vias.
Assim, o efeito de um caminhão ou ônibus na corrente de tráfego é
equivalente ao efeito de mais de um automóvel. Em vista disso, é comum
adotar um fator de equivalência e transformar um volume misto num volume
equivalente de carros de passeio (UCP). Portanto, a influência dos caminhões, 
ônibus, e outros veículos maiores., na corrente de tráfego, é considerada em
termos de sua equivalência em relação aos carros de passeio.
d) CAPACIDADE DE ESCOAMENTO DE TRÁFEGO DE UMA RODOVIA
Capacidade de uma via (rua ou estrada) é o número máximo de veículos que pode passar por uma determinada seção, em uma direção ou ambas,durante a unidade de tempo, nas condições normais de tráfego e da via. A capacidade nunca poderá ser excedida sem que se modifiquem as condições da via considerada.
A capacidade de uma via depende de quanto as condições físicas e de tráfego,
prevalecentes na referida via distanciam-se das condições consideradas ideais.
Para efeito de análise, define-se como condições ideais:
	Condições Físicas
•Largura da faixa de tráfego maior ou igual a 3,60 metros;
•Existência de acostamento e que tenha uma distância lateral livre de 1,80m, sem qualquer obstáculo que reduza a visibilidade;
•Existência de canteiro central (separador);
•Altura livre mínima sobre a via de 4,50 m (gabarito vertical);
•Existência de faixas especiais de aceleração, desaceleração e de retorno nos cruzamentos;
•Pavimento em boas condições de uso;
•Rampa máxima de 2%;
•Existência de distância de visibilidade igual ou superior a 450 m.
	Condições de Tráfego
•Tráfego composto exclusivamente de veículos de passeio;
•Existência de controle total de acesso;
•Fluxo contínuo, livre de interferências laterais de veículos e pedestres.
É muito importante o conhecimento do valor da Capacidade, pois ela dá o
valor limite do número de veículos que poderá passar por uma dada seção.
Porém, além desse valor, deve-se levar em conta as condições de operação
da via. Para medir as diversas condições de operação, desenvolveu-se o
conceito de Níveis de Serviço.
e) NÍVEIS DE SERVIÇO
O conceito de Nível de Serviço está associado às diversas condições de operação de uma via, quando ela acomoda diferentes volumes de tráfego. É uma medida qualitativa do efeito de uma série de fatores, tangíveis e intangíveis, que para efeito prático é estabelecido apenas em função da velocidade desenvolvida na via e da relação entre o volume de tráfego e a
capacidade da via (V/C).
Qualquer seção de uma via pode operar em diferentes níveis de serviço, dependendo do instante considerado. De acordo com o “Highway Capacity Manual”, foram classificados 6níveis de serviço, desde o A (condições ideais de escoamento livre) até o F (congestionamento completo). Os diversos níveis de serviço são assim definidos:
• NÍVEL A:
Condição de escoamento livre, 
acompanhada por baixos volumes 
e altas velocidades. A densidade 
do tráfego é baixa, com velocidade 
controlada pelo motorista dentro 
dos limites de velocidade e 
condições físicas da via.
Não há restrições devido a 
presença de outros veículos. 
Na Figura apresenta-se 
o correspondente ao Nível A.
• NÍVEL B:
Fluxo estável, com velocidades de operação a serem restringidas pelas condições de tráfego. Os motoristas possuem razoável liberdade de escolha da velocidade e ainda têm condições de ultrapassagem.
• NÍVELC:
Fluxo ainda estável, porém as velocidades e as ultrapassagens já são controladas pelo alto volume de tráfego. Portanto,muitos dos motoristas não têm liberdade de escolher faixa e velocidade.
• NÍVEL D:
Próximo à zona de fluxo instável, com velocidades de operação toleráveis, mas consideravelmente afetadas pelas condições de operação, cujas flutuações no volume e as restrições temporárias podem causar quedas
substanciais na velocidade de operação.
• NÍVEL E:
É denominado 
também de Nível 
de Capacidade. 
A via trabalha 
a plena carga e 
o fluxo é instável,
sem condições de 
ultrapassagem.
• NÍVEL F:
Descreve o escoamento 
forçado, com velocidades
baixas e com volumes 
abaixo da capacidade 
da via. Formam-se 
extensas filas que 
impossibilitam a manobra. 
Em situações extremas, 
velocidade e fluxo podem 
reduzir-se a zero.
Algumas características geométricas das rodovias são relativas ao valor da velocidade diretriz e outras estão relacionadas à velocidade de operação.
A velocidade diretriz tem participação na determinação do greide máximo, raio mínimo de curvatura horizontal, distância de visibilidade nas curvas verticais, superelevação, superlargura, etc. Para a velocidade de operação temos: Comprimento crítico de rampa, comprimento das pistas de aceleração e desaceleração, etc.
Para melhor entendimento do projeto geométrico de uma estrada, algumas destas características geométricas serão apresentadas:
Introdução
Superelevação
Raio mínimo de curvatura horizontal
Super largura
Rampa máxima
Superelevação
Ao percorrer um trecho de rodovia em curva horizontal com certa velocidade, um veículo fica sujeito à ação de uma força centrífuga, que atua no sentido de dentro para fora da curva, tendendo a mantê-lo em trajetória retilínea, tangente à curva.Isto obriga o condutor do veículo a esterçar o volante no sentido da curva para manter o veículo na trajetória desejada.
Para contrabalançar os efeitos das forças laterais (força de atrito e da força centrífuga), procurando oferecer aos usuários melhores condições de conforto e de segurança no percurso das curvas horizontais, é utilizado o conceito de superelevaçãoda pista de rolamento, que é a declividade transversal da pista nos trechos em curva, introduzida com a finalidade de reduzir ou eliminar os efeitos das forças laterais sobre os passageiros
e sobre as cargas dos veículos em movimento. A superelevação é medida pela inclinação transversal da pista em relação ao plano horizontal, sendo expressa em proporção (m/m) ou em percentagem (%).
NECESSIDADE DA SUPERELEVAÇÃO
a) Proporcionar à pista de rolamento declividade transversal com
caimento orientado para o centro da curva;
b). Giro das rodas direcionais doveículo, tornando-se oblíquas ao eixo
longitudinal do veículo, porém sempre tangentes a cada ponto da trajetória.
Considerando um veículo de peso P, 
percorrendo uma curva circular de raio R, 
com uma superelevação H e velocidade 
diretriz V constante..
No equilíbrio temos:
 
Os valores da expressão (I), para raios inferiores a 250 m, são exagerados, por esse motivo, considera-se para a velocidade diretriz V (75%
da mesma), e f = 0, que conduzirá a expressão a:
RAIO MÍNIMO DE CURVATURA HORIZONTAL
Os raios mínimos de curvatura horizontal são os menores raios que podem ser percorridos à velocidade diretriz e a taxa máxima de superelevação, em condições aceitáveis de segurança e de conforto de viagem. Os valores mínimos para o projeto geométrico de rodovias rurais, encontram-se resumidos abaixo.
As normas do DNER(DNIT) fixam, como valores de coeficientes de atrito transversal máximos admissíveis para fins de projeto, os transcritos na tabela abaixo para diferentes velocidades diretrizes.
Determinação da superelevação máxima pela regra prática (Pacheco de Carvalho)
a) Considerando o raio limite inferior e sua correspondente superelevação, para cada acréscimo de 20m em relação a esse raio, ocorrerá um decréscimo de 0,5% na superelevação correspondente.
b) Considerando o raio limite superior e sua correspondente superelevação, para cada decréscimo de 20m em relação a esse raio, ocorrerá um acréscimo de 0,5% na superelevação correspondente.
Exemplo:
Calcular a superelevação máxima, 
pela regra prática, para a curva
horizontal de Raio igual a 460 m e Classe I.
Considerando o raio limite inferior = 360 m → H = 8% , logo: 460 – 360 = 100/20 = 5x 0,5 = 2,5% → Hmáx = 8 -2,5 = 5,5%
Considerando o raio limite superior = 600 m → H = 2% , logo: 600-460 = 140/20 = 7x 0,5 = 3,5% → Hmáx = 2 + 3,5 = 5,5%
Superlargura
Acréscimo total de largura proporcionado às pistas de rolamento de rodovias em curvas, principalmente às de raios reduzidos, visando evitar que os veículos invadam a faixa oposta, quando forçados pela força centrífuga, derrapagens ou má inscrição na curva e assegurar um padrão adequado de segurança e conforto de dirigir.
Para o DNIT, a determinação da superlargura para uma estrada com n faixas de tráfego é obtida pela expressão denominada de Voshell-Palazzo
Onde:
∆= Superlargura, em metros
n = No de faixas de tráfego da pista de rolamento
R = Raio de curvatura horizontal
V = velocidade diretriz, em Km/h
E = distância, em metros, entre os eixos do veículo, adotado como sendo 6 m (CO)
Veículo Tipo CO
Veículo Comercial Rígido
Rampa máxima
É a declividade longitudinal que varia de acordo com a classe e a classificação 
do trecho
Esses valores podem ser acrescidos de 1% para extensões até 800m em regiões planas, 
300m em regiões onduladas e 250m em regiões montanhosas.
Os valores dados são medidos na horizontal.
Deflexão máxima
É o máximo ângulo possível para que possa inscrever as concordâncias horizontais com um raio maior ou igual ao mínimo de Norma e ainda deixar, entre as curvas, o espaço mínimo necessário.
Deflexão máxima para curvas consecutivas
As curvas consecutivas podem ser de mesmo sentido e de sentido contrário, estas comumente chamadas de curvas reversas.
a) Curvas consecutivas de mesmo sentido
A existência de curvas consecutivas de mesmo sentido, é decorrente da impossibilidade do prosseguimento BC, sendo necessário uma grande deflexão I2 dada no ponto C. Nestas curvas é permitido, em condições críticas, a inexistência de uma reta intercalando as duas curvas.
b) Curvas consecutivas reversas
De acordo com a Figura abaixo. Observa-se que o segmento de reta BC é:
O DNIT determina que, nas curvas consecutivas reversas, de concordância horizontal com curva circular, obrigatoriamente deverá existir uma reta intercalando ambas as curvas e normaliza em 40m, nas condições críticas, ou seja, sempre que possível será utilizada retas maiores.
Tangente mínima
É a menor reta possível de ser utilizada intercalando curvas reversas com o objetivo de anular a força centrífuga, permitindo uma maior estabilidade a quem ali trafegar.
Para obter a deflexão máxima (I2 máx) nas curvas consecutivas reversas, basta fazer na equação geral R1 = R2 = Rmin e d = 40m, logo:
Para obter a deflexão máxima(I2 máx) nas curvas consecutivas de mesmo sentido, basta fazer na equação geral R1 = R2 = Rmin e d = 0, logo:
Conclusões:
1) Quando a deflexão real I2 real for menor que I2 máx calculada, significa que o comprimento BC possui extensão tal que permitirá a concordância das curvas consecutivas, dentro das Normas, utilizando raios R1 ; R2 ≥ Rmin.
2) Quando a deflexão real I2 real for igual a I2 máx calculada, significa que o comprimento BC possui extensão tal que permitirá a concordância das curvas consecutivas, dentro das Normas, utilizando-se apenas do Raio mínimo ( Rmin)
para ambas.
3) ) Quando a deflexão real I2 real for maior que I2 máx calculada, significa que o comprimento BC não possui extensão tal que permitirá a concordância das curvas consecutivas, dentro das Normas, nem mesmo utilizando o Rmin para ambas. O problema deve ser solucionado modificando o valor de I1 ou I2 e aumento o comprimento BC.
Projeto de Estradas