Serviços Mineiros ( Projecto Geometrico de estrada)

Prévia do material em texto

<p>DIVISÃO DE ENGENHARIA</p><p>LICENCIATURA EM ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO MINERAL</p><p>TURMA A, CURSO DIUNO</p><p>SERVIÇOS MINEIROS</p><p>TEMA: PROJETO GEOMÉTRICO: ESTRADAS</p><p>DOCENTE</p><p>Ismael Racia</p><p>TETE, 2024</p><p>DISCENTE:</p><p>Michel Magalhães</p><p>Natália Oliveira</p><p>Nica josé Macuáca</p><p>Panito Namarocolo</p><p>Tédio Docílio Vilanculos</p><p>TEMA: PROJETO GEOMÉTRICO: ESTRADAS</p><p>Trabalho de carácter avaliativo a ser apresentado no</p><p>curso de licenciatura em Engenharia</p><p>de Processamento Mineral para efeitos de análise e</p><p>devida avaliação, sob orientação do Docente. Ismael</p><p>Racia</p><p>TETE, 2024</p><p>ÍNDICE</p><p>CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 7</p><p>1.1 OBJECTIVOS ......................................................................................................................... 8</p><p>1.1.1 Objectivo Geral ................................................................................................................. 8</p><p>1.1.2 Objectivos Especificos ...................................................................................................... 8</p><p>CAPÍTULO II: REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................... 8</p><p>2.1 Conceitos iniciais ..................................................................................................................... 8</p><p>2.1.1 Projeto ............................................................................................................................... 8</p><p>2.1.2 Estradas ............................................................................................................................. 9</p><p>2.1.2.1 Finalidade das Estradas na Mineração ........................................................................... 9</p><p>2.1.2.2 Critérios para a Escolha do Sistema de Estrada ........................................................... 10</p><p>2.1.2.3 Classificação de Estrada .............................................................................................. 10</p><p>2.1.2.4 Etapas do Processo de Implantação de Estrada ........................................................... 11</p><p>2.2 Projeto Geométrico ................................................................................................................... 11</p><p>2.2.1 Elementos Geométricos das Estradas de Mineração....................................................... 12</p><p>2.2.1.1 Largura da Estrada ........................................................................................................... 13</p><p>2.2.1.1.1 Exercício Prático ....................................................................................................... 14</p><p>2.2.1.2 Grade ............................................................................................................................... 15</p><p>2.2.1.2.1 Importância da Grade em Projetos Rodoviários ....................................................... 15</p><p>2.2.1.2.2 Critérios para a Projeção da Grade ........................................................................... 16</p><p>2.2.1.2.3 Limites Comuns de Grade ........................................................................................ 16</p><p>2.2.1.2.4 Considerações sobre a Grade em Diversos Tipos de Veículos ................................. 16</p><p>2.2.1.3 Distância de parada .......................................................................................................... 17</p><p>2.2.1.3.1 Equação da Distância de Parada ............................................................................... 18</p><p>2.2.1.3.2 Importância da Distância de Parada na Segurança ................................................... 19</p><p>2.2.1.3.3 Exemplo prático ........................................................................................................ 20</p><p>2.2.1.4 Raio de Curvatura ............................................................................................................ 21</p><p>2.2.1.4.1 Importância da Curvatura no Projeto de Vias ........................................................... 22</p><p>2.2.1.4.2 Exemplo de Aplicação .............................................................................................. 23</p><p>2.2.1.5 Distância de visibilidade .................................................................................................. 23</p><p>2.2.1.5.1 Fatores que Influenciam a Distância de Visibilidade................................................ 24</p><p>2.2.1.5.2 Cálculo da Distância de Visibilidade ........................................................................ 25</p><p>2.2.1.5.6 Bermas de Segurança .................................................................................................... 25</p><p>2.2.1.5.6.1 Função e Importância das Bermas de Segurança ................................................... 26</p><p>2.2.1.5.6.2 Dimensões de Projeto ............................................................................................ 26</p><p>2.2.1.6 Superelevação .................................................................................................................. 28</p><p>2.2.1.6.1 Finalidade e Importância ........................................................................................... 29</p><p>2.3 PROJETO GEOMÉTRICO: ESTRADA .............................................................................. 29</p><p>CAPÍTULO III: CONCLUSÃO ...................................................................................................... 34</p><p>REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 35</p><p>ÍNDICE DE EQUAÇÕES</p><p>Equação 1: Expressão matemática para cálculo da largura ........................................................... 13</p><p>Equação 2: Expressão matemática da grade .................................................................................. 15</p><p>Equação 3: Equação da Distância de Parada ................................................................................. 18</p><p>Equação 4: Equação da curvatura .................................................................................................. 21</p><p>Equação 5: Expressão matemática para a berma ........................................................................... 26</p><p>INDICE DE FIGURAS</p><p>Figura 1: Largura de estrada .......................................................................................................... 13</p><p>Figura 2: Distancia de parada ........................................................................................................ 17</p><p>Figura 3: Raio da curvatura ........................................................................................................... 21</p><p>Figura 4: Distância de visibilidade ................................................................................................ 23</p><p>Figura 5: Berna .............................................................................................................................. 26</p><p>Figura 6: Superelevacao ................................................................................................................ 27</p><p>Figura 7: Formula da superelevacao .............................................................................................. 27</p><p>7</p><p>Capítulo I: Introdução _____________________________________________</p><p>CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO</p><p>O Projeto Geométrico de estradas desempenha um papel crucial no planejamento e</p><p>desenvolvimento de infraestruturas viárias, sendo responsável por definir a conformação espacial</p><p>e as características técnicas que garantem a funcionalidade, segurança e eficiência de uma estrada.</p><p>Esse projeto envolve o estudo minucioso de diversos elementos, como raios de curvaturas,</p><p>inclinações de rampas, larguras de plataformas, entre outros, a fim de garantir</p><p>que a estrada atenda</p><p>aos padrões exigidos para o tráfego de veículos. A precisão geométrica obtida é fundamental para</p><p>a viabilidade do projeto, influenciando diretamente o orçamento, o cronograma e a execução da</p><p>obra. Ao possibilitar a perfeita integração entre engenharia e planejamento, o projeto geométrico</p><p>assegura que as rodovias sejam projetadas de modo a facilitar o tráfego, minimizar custos e</p><p>maximizar a segurança, contribuindo assim para o desenvolvimento sustentável da infraestrutura</p><p>de transporte.</p><p>8</p><p>Capítulo I: Introdução _____________________________________________</p><p>1.1 OBJECTIVOS</p><p>1.1.1 Objectivo Geral</p><p>Desenvolver e implementar o projeto geométrico de estradas, visando a definição precisa dos</p><p>parâmetros geométricos e técnicos, para garantir a segurança, a eficiência do tráfego e a viabilidade</p><p>de construção, alinhados às normas e padrões vigentes.</p><p>1.1.2 Objectivos Especificos</p><p> Determinar os parâmetros geométricos essenciais, como raios de curvatura, inclinações de</p><p>rampas e largura de faixas, garantindo o conforto e a segurança dos usuários da estrada.</p><p> Planejar a plataforma e o traçado da estrada</p><p> Analisar e integrar soluções de engenharia que otimizem o traçado e garantam a</p><p>longevidade da estrada, como drenagem adequada e medidas de contenção de taludes.</p><p>CAPÍTULO II: REVISÃO DA LITERATURA</p><p>2.1 Conceitos iniciais</p><p>2.1.1 Projeto</p><p>Um projeto é um conjunto organizado de atividades com o objetivo de alcançar um resultado</p><p>específico dentro de um prazo e com recursos limitados. Ele envolve planejamento, execução e</p><p>monitoramento para entregar um produto, serviço ou solução que atenda às necessidades de um</p><p>cliente ou mercado.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>9</p><p>2.1.2 Estradas</p><p>As estradas desempenham um papel crucial nas operações de mineração, servindo como vias</p><p>essenciais para o transporte de materiais, equipamentos e pessoal entre as frentes de lavra, áreas</p><p>de processamento e armazenamento. Neste desenvolvimento sobre estradas para um trabalho</p><p>acadêmico, focaremos nos aspectos técnicos e práticos que norteiam a construção e manutenção</p><p>dessas infraestruturas.</p><p>2.1.2.1 Finalidade das Estradas na Mineração</p><p>A principal função das estradas em um ambiente de mineração é garantir o fluxo eficiente e seguro</p><p>de veículos pesados que transportam materiais extraídos, como minério, além de servir de rota</p><p>para máquinas e equipamentos essenciais para a operação. Diferentemente de estradas comuns, as</p><p>estradas de mineração precisam ser projetadas para suportar o desgaste causado por cargas</p><p>extremas e tráfego constante.</p><p>Exemplos de Finalidades:</p><p> Transporte de minério das frentes de lavra até as áreas de processamento ou depósito.</p><p> Deslocamento de máquinas pesadas, como escavadeiras e caminhões fora-de-estrada.</p><p> Acesso de pessoal às áreas de operação e supervisão.</p><p> Fluxo contínuo e seguro de caminhões de grande porte, que podem carregar centenas de</p><p>toneladas de material.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>0</p><p>NB: O planejamento de estradas em minas deve considerar as necessidades específicas de</p><p>transporte de materiais pesados, garantindo que o traçado atenda às exigências de carga e à</p><p>durabilidade das vias.</p><p>2.1.2.2 Critérios para a Escolha do Sistema de Estrada</p><p>A escolha do sistema de estradas em uma mina é guiada por uma série de fatores que determinam</p><p>o traçado, a construção e o tipo de pavimentação a ser utilizado.</p><p>Fatores Considerados:</p><p> Topografia do local: Terrenos montanhosos exigem o uso de rampas suaves e curvas com</p><p>superelevação para manter a segurança.</p><p> Tipo de material minerado: O valor econômico do minério pode justificar um maior</p><p>investimento em infraestrutura rodoviária.</p><p> Tipo de equipamento utilizado: Caminhões de grande porte requerem estradas mais largas</p><p>e resistentes do que veículos menores.</p><p> Condições de capeamento: O tipo de solo e o capeamento influenciam diretamente a</p><p>durabilidade da estrada. Solos moles exigem reforço e drenagem adequada.</p><p>"A escolha do traçado de estradas deve equilibrar custos, eficiência operacional e a segurança dos</p><p>trabalhadores e equipamentos."</p><p>2.1.2.3 Classificação de Estrada</p><p>Zigue-zague: Um caminho sinuoso ou com curvas fechadas, utilizado em áreas montanhosas</p><p>ou com inclinações severas. O objetivo é reduzir a inclinação para veículos subirem ou</p><p>descerem.</p><p>Helicoidal: Uma estrada em espiral ou circular, normalmente usada em áreas montanhosas</p><p>para facilitar a subida ou descida gradual.</p><p>Poço vertical: Pode referir-se a uma estrada ou caminho que segue verticalmente, utilizado</p><p>principalmente em mineração ou construções subterrâneas.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>1</p><p>Funil: Provavelmente uma estrada que estreita em direção a um ponto específico, comum</p><p>em situações de controle de fluxo de veículos ou em áreas restritas.</p><p>Suspensão por cabos aéreos: Uma solução onde o transporte é feito por cabos, geralmente</p><p>para superar obstáculos como rios ou vales.</p><p>Plano inclinado: Um tipo de estrada ou caminho inclinado que permite a movimentação de</p><p>veículos ou equipamentos em declive.</p><p>Adito interno: Uma estrada que passa por dentro de túneis ou galerias subterrâneas.</p><p>2.1.2.4 Etapas do Processo de Implantação de Estrada</p><p>Anteprojeto: Primeira fase de planejamento, onde são feitos os estudos preliminares,</p><p>levantamentos e concepções iniciais da estrada.</p><p>Projeto: A fase detalhada do planejamento, onde são especificadas todas as características</p><p>técnicas e operacionais da estrada.</p><p>Locação: É o processo de demarcação no terreno das áreas onde a estrada será construída.</p><p>A locação é feita com base no projeto técnico.</p><p>Construção: Fase final onde ocorre a execução física da estrada, incluindo terraplenagem,</p><p>pavimentação, drenagem e sinalização.</p><p>2.2 Projeto Geométrico</p><p>O projeto geométrico de estradas visa assegurar o correto traçado e a definição espacial de vias,</p><p>otimizando a movimentação de equipamentos, pessoas e materiais. No contexto da mineração, as</p><p>estradas são essenciais para a operação de extração, dado o deslocamento contínuo de grandes</p><p>veículos de carga e equipamentos. A concepção dessas vias requer uma análise criteriosa de</p><p>elementos como larguras, raios de curvatura, rampas e plataformas, além de um planejamento</p><p>cuidadoso que assegure sua durabilidade e eficácia ao longo do tempo. Neste trabalho, serão</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>2</p><p>discutidos os principais aspectos técnicos do projeto de estradas em minas, os desafios enfrentados</p><p>e as soluções adotadas para garantir a continuidade operacional.</p><p>2.2.1 Elementos Geométricos das Estradas de Mineração</p><p>Os elementos geométricos de estradas em minas são projetados para atender às demandas</p><p>específicas da operação e garantir a segurança dos veículos que transportam grandes quantidades</p><p>de minério.</p><p>Largura</p><p>A largura das estradas de mineração é projetada para acomodar caminhões e máquinas fora-</p><p>deestrada, que são significativamente maiores do que veículos convencionais. Geralmente, a</p><p>largura de uma estrada em mineração varia de 7 a 9 metros para permitir o tráfego em duas direções.</p><p>A largura deve ser suficiente para garantir que veículos de grande porte possam transitar com</p><p>segurança, considerando a possibilidade de manobras como ultrapassagens.</p><p>Superelevação</p><p>Refere-se à inclinação transversal da estrada em curvas, permitindo que os veículos façam curvas</p><p>com segurança em alta velocidade. Em estradas de mineração, a superelevação é ajustada para</p><p>evitar o tombamento</p><p>de caminhões carregados.</p><p>Raio de Curvatura</p><p>O raio de curvatura deve ser suficiente para permitir que os caminhões fora-de-estrada façam curvas</p><p>de forma segura, sem perder estabilidade ou reduzir drasticamente a velocidade.</p><p>Distância de Visibilidade e de Parada</p><p>Esses fatores são essenciais em estradas de mineração devido à necessidade de tempo de resposta</p><p>dos condutores de veículos pesados. A visibilidade deve ser ampla o suficiente para permitir que</p><p>os operadores identifiquem obstáculos a tempo de parar.</p><p>A distância de parada é calculada considerando o peso total do veículo carregado e as condições da</p><p>estrada, como inclinação e aderência da superfície.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>3</p><p>Bermas de Segurança</p><p>São faixas de segurança localizadas nas laterais das estradas que servem para auxiliar veículos em</p><p>caso de emergências, proporcionando uma área de escape para manobras de segurança.</p><p>2.2.1.1 Largura da Estrada</p><p>A largura da estrada (Le) é o espaço medido entre as bordas da pista, por onde os veículos irão</p><p>circular. Esse cálculo é essencial para garantir que os veículos transitem de maneira segura e</p><p>eficiente, sem risco de colisões ou obstruções, especialmente em estradas industriais ou</p><p>mineradoras, onde os caminhões são muito grandes.</p><p>Figura 1: Largura de estrada</p><p>Fonte: Google</p><p>Formula para calcular a largura</p><p>Equação 1: Expressão matemática para cálculo da largura</p><p>𝐿𝑒 = 𝐿𝑐 𝑥 (0,5 + 1,5 𝑥 𝑛)</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>4</p><p> Le: Largura efetiva da estrada (ou pista) necessária.</p><p> Lc: Largura do maior veículo que circulará pela estrada. Isso inclui o espaço necessário</p><p>para que o veículo possa se mover de maneira segura.</p><p> n: Número de faixas de tráfego. Refere-se ao número de veículos que a estrada deve</p><p>acomodar simultaneamente em sentidos diferentes ou na mesma direção.</p><p>A fórmula considera a largura do maior veículo e o número de faixas de tráfego, sempre com</p><p>margens de segurança para garantir o espaço adequado para manobras e evitar acidentes.</p><p>Interpretação da Fórmula</p><p>0,5: Um coeficiente fixo que adiciona uma margem de segurança extra na estrada, equivalente a</p><p>metade da largura do maior veículo, para garantir que ele tenha espaço suficiente para manobrar.</p><p>1,5 \times n: Refere-se ao espaço adicional necessário para cada faixa de tráfego. O fator de 1,5</p><p>representa o espaço entre os veículos ou entre os veículos e a borda da estrada, permitindo que eles</p><p>circulem sem risco de colisões laterais. Para cada faixa de tráfego, essa largura aumenta.</p><p>2.2.1.1.1 Exercício Prático</p><p>Suponhamos que um veículo com 4 metros de largura (Lc) precise transitar por uma estrada com</p><p>duas faixas de tráfego (n=2):</p><p>𝐿𝑒 = 𝐿𝑐 𝑥 (0,5 + 1,5 𝑥 𝑛)</p><p>𝐿𝑒 = 4 𝑥 (0,5 + 1,5 𝑥 2)</p><p>𝐿𝑒 = 4 𝑥 3,5 = 14𝑚</p><p>Portanto, a estrada precisaria ter uma largura de 14 metros para acomodar dois veículos</p><p>simultaneamente com segurança.</p><p>O cálculo da largura da estrada é fundamental em projetos de infraestrutura, especialmente em áreas</p><p>industriais, de mineração e em estradas de alto tráfego.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>5</p><p>2.2.1.2 Grade</p><p>A grade de uma estrada é um parâmetro fundamental no projeto de infraestruturas rodoviárias e</p><p>refere-se à inclinação vertical da superfície da estrada em relação à horizontal, expressa em termos</p><p>percentuais (%). Esse conceito é essencial para o planejamento e a execução de obras de engenharia</p><p>civil, especialmente em projetos de estradas, rampas e ferrovias</p><p>• Definição da Grade</p><p>A grade, também conhecida como declividade ou inclinação longitudinal, representa a relação entre</p><p>a elevação (altura) e a distância horizontal percorrida. Em termos matemáticos, a inclinação é</p><p>definida pela seguinte formula.</p><p>Formula da grade</p><p>Equação 2: Expressão matemática da grade</p><p>∆𝒉</p><p>Grade (%) =</p><p>∆𝒅</p><p>Onde:</p><p> Δh é a variação de altura (diferença entre a cota inicial e final);  Δd</p><p>é a distância horizontal.</p><p>Por exemplo, uma estrada com uma inclinação de 10% significa que, para cada 100 metros</p><p>percorridos horizontalmente, a elevação aumenta em 10 metros.</p><p>2.2.1.2.1 Importância da Grade em Projetos Rodoviários</p><p>A definição correta da inclinação de uma estrada é crucial para o desempenho, segurança e conforto</p><p>dos usuários. Uma inclinação muito acentuada pode dificultar a aceleração e desaceleração dos</p><p>veículos, enquanto uma inclinação muito baixa pode ser inadequada para a drenagem da água,</p><p>ocasionando acúmulo de líquidos na superfície.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>6</p><p>2.2.1.2.2 Critérios para a Projeção da Grade</p><p>A projeção da inclinação de uma estrada deve obedecer a diversas diretrizes, sendo que as mais</p><p>relevantes são:</p><p>Especificações dos manuais dos equipamentos de transporte: Veículos de carga e transporte</p><p>coletivo têm limitações específicas quanto à inclinação que conseguem percorrer com segurança.</p><p>O uso de manuais técnicos dos fabricantes de veículos é essencial para determinar os limites</p><p>aceitáveis de declividade.</p><p>Limitações geométricas das rampas: A geometria das rampas e curvas também influencia</p><p>diretamente na projeção da inclinação, uma vez que ângulos acentuados podem comprometer a</p><p>segurança, especialmente em condições de chuva ou neve.</p><p>2.2.1.2.3 Limites Comuns de Grade</p><p>De modo geral, é comum que grades variem entre 8% e 10% em rodovias de regiões montanhosas</p><p>ou acidentadas. No entanto, em áreas urbanas, as inclinações são geralmente mais suaves, variando</p><p>de 0,5% a 5%, a fim de garantir um fluxo constante de tráfego, facilitar a frenagem e melhorar o</p><p>conforto dos condutores.</p><p>2.2.1.2.4 Considerações sobre a Grade em Diversos Tipos de Veículos</p><p>Veículos de carga: Para veículos pesados, a inclinação deve ser cuidadosamente projetada, pois</p><p>rampas muito íngremes podem sobrecarregar o motor e o sistema de freios.</p><p>Veículos leves: Em automóveis convencionais, inclinações acentuadas podem não causar</p><p>problemas significativos, mas interferem no consumo de combustível e no desempenho do veículo.</p><p>A projeção da grade de uma estrada é um aspecto vital que deve ser considerado no planejamento</p><p>de infraestruturas viárias. O projeto adequado da inclinação, considerando os limites técnicos e as</p><p>especificações dos equipamentos de transporte, é essencial para garantir a segurança, a eficiência</p><p>e a durabilidade das estradas. O uso de inclinações entre 8% e 10% é uma prática comum em</p><p>situações onde o terreno natural exige uma adaptação do projeto viário, mas deve sempre ser</p><p>analisada em conjunto com outros fatores como drenagem, sinalização e o tipo de veículos que</p><p>utilizarão a via.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>7</p><p>2.2.1.3 Distância de parada</p><p>A distância de parada é um conceito crucial em engenharia de tráfego e segurança de operações</p><p>de transporte. Ela se refere à distância mínima necessária para que um veículo ou equipamento</p><p>possa parar completamente após o operador ter percebido a necessidade de frear devido a um</p><p>obstáculo ou outra condição perigosa à sua frente. O cálculo adequado dessa distância é vital para</p><p>evitar acidentes e garantir a segurança tanto dos operadores quanto de outros usuários das vias.</p><p>Definição de Distância de Parada</p><p>A distância de parada pode ser definida como a soma de duas parcelas principais:</p><p>Distância de reação: O tempo que o operador leva para reagir a um estímulo e iniciar o processo</p><p>de frenagem. Durante esse período, o veículo ainda se desloca a uma velocidade constante.</p><p>Distância de frenagem: A distância percorrida pelo veículo desde o início da frenagem até a parada</p><p>total.</p><p>Esses dois componentes variam com base em diferentes fatores, como a velocidade inicial do</p><p>veículo, a inclinação da estrada, as condições climáticas, o coeficiente de atrito entre os pneus e a</p><p>superfície da estrada, e a eficiência do sistema de frenagem.</p><p>Figura 2: Distancia de parada</p><p>Fonte: Google</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>8</p><p>2.2.1.3.1 Equação da Distância de Parada</p><p>A fórmula apresentada no slide anterior define a distância de parada (Dp) levando em consideração</p><p>a inclinação da via (θ), a aceleração da gravidade (g), a velocidade inicial do veículo (V0) e o tempo</p><p>de reação do operador (t). Essa equação é essencial para calcular a distância de parada em rampas</p><p>inclinadas, onde o efeito da gravidade influencia significativamente o comportamento do veículo.</p><p>A equação geral é expressa como</p><p>Equação 3: Equação da Distância de Parada</p><p>𝑝 12 sin(𝜃) + 𝑉0𝑡 + (𝑔𝑡. sin(𝜃) +( 𝜃𝑉)0))2</p><p>𝐷 =𝑔𝑡</p><p>2 2𝑔(𝑓 − sin</p><p>Onde:</p><p>• Dp = Distância de parada;</p><p>• g = Aceleração da gravidade (aproximadamente 9,81 m/s²);</p><p>• t = Tempo de reação do operador;</p><p>• θ = Ângulo de inclinação da via;</p><p>• V0 = Velocidade inicial do veículo;</p><p>• f = Coeficiente de atrito entre os pneus e a estrada.</p><p>Explicação dos Componentes:</p><p>1 2 sin(𝜃)): Este termo representa a distância percorrida</p><p>devido à força da Primeiro termo (𝑔𝑡 2</p><p>gravidade em uma rampa inclinada durante o tempo de reação do operador.</p><p>Segundo termo (𝑉0𝑡): Este é o deslocamento devido à velocidade inicial do veículo durante o</p><p>tempo de reação.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>1</p><p>9</p><p>(𝑔𝑡.sin(𝜃)+ 𝑉0)2</p><p>Terceiro termo ( ): Este termo é mais complexo e leva em consideração a</p><p>2𝑔(𝑓− sin(𝜃))</p><p>desaceleração do veículo após o início da frenagem. Ele inclui os efeitos combinados da inclinação</p><p>e do atrito, influenciando diretamente o tempo necessário para que o veículo pare completamente.</p><p>Fatores que Afetam a Distância de Parada</p><p>Velocidade inicial (V0): Quanto maior a velocidade do veículo, maior será a distância percorrida</p><p>até a parada. Isso ocorre tanto durante o tempo de reação quanto no momento da frenagem.</p><p>Tempo de reação (t): O tempo de reação pode variar dependendo do estado do operador (fadiga,</p><p>distração, entre outros). Um tempo de reação mais longo aumenta a distância total de parada.</p><p>Inclinação (θ): Em vias inclinadas, o efeito da gravidade pode aumentar ou diminuir a distância de</p><p>parada. Se o veículo estiver descendo uma rampa, a gravidade irá aumentar a distância de frenagem.</p><p>No entanto, se o veículo estiver subindo, a gravidade ajudará a reduzir a distância.</p><p>Coeficiente de atrito (f): O atrito entre os pneus e a superfície da estrada é um fator crucial para a</p><p>eficácia da frenagem. Superfícies escorregadias, como aquelas cobertas de gelo, água ou óleo,</p><p>reduzem o coeficiente de atrito, aumentando significativamente a distância de parada.</p><p>Aceleradores externos (como vento): O vento pode afetar a resistência do veículo ao movimento,</p><p>mas seu efeito é geralmente desprezível em comparação com os outros fatores mencionados.</p><p>2.2.1.3.2 Importância da Distância de Parada na Segurança</p><p>A determinação precisa da distância de parada é vital para a segurança nas estradas e em operações</p><p>de transporte, especialmente em cenários industriais, onde máquinas pesadas operam em áreas</p><p>confinadas ou inclinadas. Essa distância permite o correto dimensionamento de áreas de escape,</p><p>sinalização adequada e posicionamento de obstáculos ou barreiras de proteção.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>0</p><p>2.2.1.3.3 Exemplo prático</p><p>Um caminhão de mineração desce uma rampa inclinada com um ângulo de 5°, e o coeficiente de</p><p>atrito da estrada é 0,4. A velocidade inicial do caminhão é de 20 m/s e o tempo de reação do</p><p>operador é de 1,5 segundos. Determine a distância total de parada.</p><p>Dados</p><p> Tempo de reação: t=1,5 s</p><p> Velocidade inicial: V0=20 m/s</p><p> Inclinação: θ=5</p><p> Coeficiente de atrito: f=0,4</p><p> Aceleração da gravidade: g=9,81 m/s2</p><p>Fórmula /Resolução</p><p>𝐷𝑝 = 12 𝑔𝑡2 sin(𝜃) + 𝑉0𝑡 + ( 𝑔𝑡2𝑔.(sin𝑓 −(𝜃 )sin+( 𝜃𝑉)0))2</p><p>(10.1,5. sin(5) + 20)2</p><p>𝐷𝑝 = 10. 1,52 sin(5) + 20.1,5 + 2.10(0,4 −</p><p>sin(5))</p><p>𝐷𝑝 = 0,9805 + 30 +</p><p>𝐷𝑝 = 30,9805 + 72,56046</p><p>𝐷𝑝 = 103,54096 𝑚</p><p>A distância de parada é um elemento crucial na engenharia de segurança de veículos e no</p><p>planejamento de operações em áreas inclinadas. A compreensão e aplicação adequada dessa</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>1</p><p>fórmula permitem aos engenheiros e operadores garantirem a segurança nas estradas e áreas</p><p>industriais, minimizando o risco de acidentes. A integração de fatores como inclinação, atrito e</p><p>velocidade inicial no cálculo é essencial para um planejamento eficiente e seguro.</p><p>2.2.1.4 Raio de Curvatura</p><p>O raio de curvatura é um parâmetro crucial no projeto de estradas e rotas para equipamentos de</p><p>transporte, especialmente em indústrias de mineração e construção, onde veículos pesados operam</p><p>em condições desafiadoras. Ele representa o raio da trajetória de uma curva, sendo diretamente</p><p>relacionado à segurança e à eficiência das operações de transporte. Curvas projetadas com grandes</p><p>raios permitem que veículos mantenham velocidades mais constantes, diminuindo a necessidade</p><p>de redução de marcha e melhorando a fluidez do tráfego.</p><p>Figura 3: Raio da curvatura</p><p>Fonte: Google</p><p>Definição e Formulação</p><p>O raio de curvatura (R) pode ser calculado usando a seguinte fórmula:</p><p>Equação 4: Equação da curvatura</p><p>𝑉2</p><p>𝑅 =</p><p>127 𝑥 (𝑒 + 𝑓)</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>2</p><p>Onde:</p><p>R = Raio de curvatura (em metros); V = Velocidade do veículo (em km/h);</p><p>e = Superelevação, ou inclinação transversal da via (em metros); f =</p><p>Coeficiente de atrito entre os pneus do veículo e a superfície da estrada.</p><p>A fórmula indica que o raio de curvatura é inversamente proporcional ao somatório da</p><p>superelevação e do coeficiente de atrito. Ou seja, quanto maior a superelevação ou o coeficiente de</p><p>atrito, menor será o raio de curvatura necessário para que o veículo mantenha uma velocidade</p><p>constante em segurança ao longo da curva.</p><p>2.2.1.4.1 Importância da Curvatura no Projeto de Vias</p><p>Projetar estradas com o raio de curvatura adequado é essencial para manter a segurança e a</p><p>eficiência das operações de transporte. Algumas das principais razões para o cálculo correto do raio</p><p>de curvatura incluem:</p><p>Segurança dos Operadores: Um raio de curvatura insuficiente pode resultar em situações</p><p>perigosas, como a perda de controle do veículo, especialmente em velocidades mais altas ou em</p><p>condições de estrada adversas.</p><p>Desgaste dos Veículos: Curvas muito fechadas forçam os sistemas de suspensão e os pneus dos</p><p>veículos, o que pode acelerar o desgaste desses componentes, aumentando os custos de</p><p>manutenção.</p><p>Eficiência das Operações: Manter velocidades constantes em uma rota é crucial para a eficiência,</p><p>especialmente em operações de transporte pesado. Curvas projetadas com um raio adequado</p><p>minimizam a necessidade de frenagens e acelerações constantes, melhorando o consumo de</p><p>combustível e a produtividade geral.</p><p>Conforto Operacional: Curvas suaves proporcionam um ambiente mais confortável para os</p><p>operadores, reduzindo a fadiga e aumentando a concentração, o que contribui para a segurança</p><p>geral.</p><p>____________________________________________</p><p>Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>3</p><p>2.2.1.4.2 Exemplo de Aplicação</p><p>Exemplo Prático: Um caminhão opera em uma mina, percorrendo uma curva com uma velocidade</p><p>de 40 km/h. A superelevação da estrada é de 0,06 metros e o coeficiente de atrito é 0,35. Determine</p><p>o raio de curvatura necessário para que o caminhão percorra a curva com segurança. V=40km/h</p><p>e=0,06 m f=0,35</p><p>𝑉2</p><p>𝑅 = 127</p><p>𝑥 (𝑒 + 𝑓)</p><p>402</p><p>𝑅 =</p><p>127 𝑥 (0,06 + 0,35)</p><p>𝑅 = = 30,72 𝑚</p><p>Portanto, o raio de curvatura necessário para que o caminhão percorra a curva com segurança é de</p><p>aproximadamente 30,72 metros.</p><p>2.2.1.5 Distância de visibilidade</p><p>A distância de visibilidade pode ser definida como a distância mínima à frente de um veículo na</p><p>qual o operador pode detectar um obstáculo e reagir a tempo para parar ou desviar com segurança.</p><p>Ela é influenciada por vários fatores, como as características do veículo, a capacidade de resposta</p><p>do operador e as condições ambientais. A visibilidade direta é aquela que o operador pode ver à</p><p>frente e a visibilidade periférica engloba o campo de visão lateral que o operador consegue perceber</p><p>enquanto dirige</p><p>Figura 4: Distância de visibilidade</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>4</p><p>2.2.1.5.1 Fatores que Influenciam a Distância de Visibilidade</p><p>Velocidade do Veículo</p><p>A velocidade do veículo é um fator crítico na determinação da distância de visibilidade. À medida</p><p>que a velocidade aumenta, a distância necessária para parar ou desviar de um obstáculo também</p><p>aumenta.</p><p>Condições da Estrada</p><p>A topografia e as condições da estrada também afetam a distância de visibilidade. Curvas, colinas</p><p>e vegetação ao redor da estrada podem obstruir a visão do operador, limitando a visibilidade e</p><p>aumentando o risco de colisão com obstáculos.</p><p>Capacidade de Resposta do Operador</p><p>A capacidade de resposta do operador também desempenha um papel importante. Operadores</p><p>cansados ou distraídos podem demorar mais para perceber e reagir a um obstáculo, o que aumenta</p><p>a distância necessária para parar ou desviar.</p><p>Sistema de Iluminação</p><p>No caso de operações noturnas ou em ambientes com baixa luminosidade, a qualidade e o alcance</p><p>dos faróis ou sistemas de iluminação do veículo têm impacto direto na distância de visibilidade.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>5</p><p>2.2.1.5.2 Cálculo da Distância de Visibilidade</p><p>A distância de visibilidade de parada pode ser calculada usando a fórmula a seguir</p><p>𝑉 𝑥 𝑡𝑟 𝑉2</p><p>𝐷𝑝 = +</p><p>3.6 245 𝑥 (𝑓 + 𝑔)</p><p>Onde:</p><p>Dp = Distância de parada (em metros); V = Velocidade do</p><p>veículo (em km/h); tr = Tempo de reação do operador (em</p><p>segundos); f = Coeficiente de atrito entre os pneus e a</p><p>superfície da estrada; g = Inclinação da estrada (como fração</p><p>decimal).</p><p>Explicação da Fórmula</p><p>𝑉 𝑥 𝑡𝑟</p><p>Primeiro termo: representa a distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reação do</p><p>3.6</p><p>operador. Essa parte da fórmula converte a velocidade de km/h para m/s e calcula a distância que</p><p>o veículo percorre enquanto o operador processa a informação e decide agir.</p><p>𝑉2</p><p>Segundo termo: calcula a distância necessária para parar o veículo após o operador</p><p>245 𝑥 (𝑓+𝑔)</p><p>iniciar a frenagem. O coeficiente de atrito (f) e a inclinação da estrada (g) afetam essa distância:</p><p>superfícies escorregadias ou estradas inclinadas aumentam a distância de frenagem.</p><p>2.2.1.5.6 Bermas de Segurança</p><p>O conceito de Bermas de Segurança é essencial no projeto de estradas, principalmente em</p><p>ambientes de mineração ou vias que suportam o tráfego de veículos de grande porte. A bermas</p><p>funcionam como barreiras físicas que servem para evitar que os veículos saiam da pista em</p><p>situações de emergência, como perda de controle, contribuindo assim para a segurança do tráfego.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>6</p><p>2.2.1.5.6.1 Função e Importância das Bermas de Segurança</p><p>As bermas de segurança são estruturas laterais à pista que atuam como dispositivos de segurança</p><p>passiva, sendo projetadas para impedir que veículos se desviem da via principal e sofram acidentes</p><p>como tombamento ou queda em terrenos perigosos. Além de reduzir a probabilidade de acidentes</p><p>graves, as bermas também podem atuar como áreas de escape para veículos em situações de</p><p>emergência.</p><p>As bermas são comumente encontradas em minas a céu aberto, onde o trânsito de caminhões de</p><p>grande porte (como os de mineração) ocorre em vias com terrenos irregulares, desníveis e encostas.</p><p>Nessas condições, a instalação de bermas adequadas é crucial para evitar acidentes que possam</p><p>resultar em danos materiais significativos ou, pior ainda, em perda de vidas.</p><p>2.2.1.5.6.2 Dimensões de Projeto</p><p>O dimensionamento das bermas de segurança deve considerar as características dos veículos que</p><p>utilizam a via. A fórmula apresentada na imagem refere-se à altura da berma de segurança (HB) e</p><p>segue o critério de que esta deve ser equivalente a metade da altura do pneu do maior veículo</p><p>que trafega na estrada:</p><p>Figura 5: Berna</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>7</p><p>Fórmula</p><p>Equação 5: Expressão matemática para a berma</p><p>𝟏</p><p>𝑯𝑩 = 𝒙 𝑯𝑷𝒄</p><p>𝟐</p><p>HB é a altura da berma de segurança (em metros);</p><p>HPc é a altura do pneu do maior veículo que trafega na via.</p><p>Essa fórmula é amplamente utilizada em projetos de estradas de mineração, onde caminhões de</p><p>grande porte, como os caminhões fora de estrada (conhecidos como off-highway trucks), são</p><p>predominantes. Estes veículos podem ter pneus com mais de 4 metros de altura, o que implica que</p><p>a berma de segurança deve ter, no mínimo, 2 metros de altura.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>8</p><p>2.2.1.6 Superelevação</p><p>A superelevação é definida como a inclinação transversal da pista em curvas, que permite que os</p><p>veículos percorram essas seções com maior segurança. Quando um veículo trafega em uma curva,</p><p>é gerada uma força centrífuga que tende a empurrar o veículo para fora da pista. Sem a devida</p><p>compensação dessa força, o veículo pode perder aderência e sair da pista. A superelevação reduz</p><p>os efeitos dessa força lateral, inclinando a pista de forma que o veículo se mantenha estável ao fazer</p><p>a curva.</p><p>Figura 6: Superelevacao</p><p>A fórmula para o cálculo da superelevação é:</p><p>Figura 7: Formula da superelevacao</p><p>𝑉2</p><p>𝑒 = − 𝑓</p><p>127 𝑥 𝑅</p><p>Onde:</p><p>e é a taxa de superelevação (em metros por metro ou %);</p><p>V é a velocidade de projeto do veículo em km/h;</p><p>R é o raio da curva em metros;</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>2</p><p>9</p><p>f é o coeficiente de atrito lateral.</p><p>2.2.1.6.1 Finalidade e Importância</p><p>A principal função da superelevação é aumentar a segurança em trechos curvos de uma rodovia.</p><p>Sem a superelevação, os veículos dependem exclusivamente da aderência dos pneus à pista para</p><p>resistir à força centrífuga, o que pode ser insuficiente, especialmente em condições de chuva ou em</p><p>alta velocidade.</p><p>Além de evitar derrapagens, a superelevação também desempenha um papel no conforto dos</p><p>passageiros. Curvas com superelevação projetada adequadamente proporcionam uma experiência</p><p>de condução mais suave, uma vez que reduzem a sensação de deslocamento lateral no interior do</p><p>veículo. Essa suavidade é importante para a prevenção de desconforto em viagens longas e, em</p><p>casos mais extremos, para evitar a perda de controle do veículo.</p><p>2.3 PROJETO GEOMÉTRICO: ESTRADA</p><p>1.</p><p>Fazer um projecto geométrico de uma estrada de terra firme e seca, onde a velocidade máxima</p><p>imposta aos camiões deve ser de até 50km/h, tempo de parada 10 segundos, força centrifuga do</p><p>equipamento CAT 777G é de 1081157,15, inclinação de 12,5% e 2 faixas. A largura máxima do</p><p>equipamento e de 6,25 m e a altura de pneu e de 2,75 m.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>3</p><p>0</p><p>RESOLUÇÃO</p><p>Dados</p><p>Equipamento CAT 777G</p><p>Tempo de parada = 10s</p><p>Inclinação = 12,5%</p><p>Numero de faixas = 2 Força</p><p>centrifuga = 1081157,15 g =</p><p>10m/s2</p><p>Largura = 6,25 m</p><p>Tipo de material = terra firme e seca</p><p>Altura do pneu = 2,75 m</p><p>Para terra seca o coeficiente de atrito entre a pneu e a roda varia entre 0,10 a 0,20, para esse projeto</p><p>adotará se 0,15 para o coeficiente de atrito.</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>3</p><p>1</p><p>Para elaborar um projeto geométrico de uma estrada devemos levar em conta o tipo de equipamento</p><p>que vai circular, a sua largura e outros aspectos.</p><p>Largura da estrada</p><p>𝐿𝑒 = 𝐿𝑐 𝑥 (0,5 + 1,5 𝑥 𝑛)</p><p>𝐿𝑒 = 6,25 𝑥 (0,5 + 1,5 𝑥 2) → 𝐿𝑒 = 6,25 𝑥 3,5</p><p>𝐿𝑒 = 21,875 𝑚</p><p>Para a passage de um equipamento CAT 777G numa estrada de duas faixas a largura da estrada</p><p>deve ser de 21,875m</p><p>Distância de parada</p><p>𝜃 = arctan ( )</p><p>𝜃 = arctan 0,125 → 𝜃 = 7,13° , para uma inclinação de 12,5 o ângulo será de 7,13°</p><p>1 (𝑔𝑡. sin(𝜃) + 𝑉</p><p>𝐷𝑝 = 2 𝑔𝑡2 sin(𝜃) + 𝑉0𝑡 + 2𝑔(𝑓 − sin(𝜃)0))2</p><p>50 2</p><p>1 50 (10.10. sin(7,13°) + 3,6 )</p><p>𝐷𝑝 = 2 10. 102 sin(7,13°) + 3 ,6 .10 + 2.10(0,15 −</p><p>sin(7,13°)⬚)</p><p>1 (100. 0,12412 + 13,9⬚)2 ,</p><p>𝐷𝑝 = 2 1000. 0,12412 + 13,9 𝑥 10 + 2𝑔(0,15 −</p><p>sin(7,13°))</p><p>𝐷𝑝 = 62,06 + 139 +</p><p>𝐷𝑝 = 201, 06 + 1337,560</p><p>𝐷𝑝 = 1538,620 𝑚</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>3</p><p>2</p><p>Berma de segurança</p><p>𝟏</p><p>𝑯𝑩 = 𝒙 𝟐,𝟕𝟓</p><p>𝟐</p><p>𝑯𝑩 = 𝟏, 𝟑𝟕𝟓 𝒎</p><p>Raio de curvatura</p><p>𝑉2</p><p>𝑅 =</p><p>127 𝑥 (𝑒 + 𝑓)</p><p>(13,9)2</p><p>𝑅 =</p><p>127 𝑥 (0 + 0,15)</p><p>𝑅 =</p><p>𝑅 = 3,04267 𝑚</p><p>Superelevação</p><p>𝑉2</p><p>𝑒 = − 𝑓</p><p>127 𝑥 𝑅</p><p>(13,9)2</p><p>𝑒 = − 0,15</p><p>127 𝑥 3,04267</p><p>𝑒 = − 0,15</p><p>𝑒 = 0,5000 − 0,15</p><p>𝑚</p><p>𝑒 = 0,35</p><p>𝑚</p><p>𝑒 = 35%</p><p>____________________________________________ Capítulo II: Revisão da Literatura</p><p>3</p><p>3</p><p>3</p><p>4</p><p>Capítulo III: Conclusão ____________________________________________</p><p>CAPÍTULO III: CONCLUSÃO</p><p>O desenvolvimento de estradas em ambientes de mineração é um processo crítico para garantir a</p><p>eficiência e segurança das operações. Estradas bem planejadas e construídas desempenham um</p><p>papel vital no transporte de minério, equipamentos e pessoal, contribuindo diretamente para o</p><p>sucesso das atividades mineradoras. A escolha dos elementos geométricos adequados, como</p><p>largura, superelevação, raio de curvatura e distâncias de visibilidade, é fundamental para garantir</p><p>que as vias possam suportar o tráfego intenso e as cargas pesadas características dessas operações.</p><p>Além disso, os desafios inerentes à construção de estradas em terrenos acidentados e sob condições</p><p>climáticas adversas exigem soluções técnicas robustas, como sistemas eficientes de drenagem e</p><p>manutenção contínua. Esses fatores, quando adequadamente considerados, podem prolongar a</p><p>vida útil das estradas e minimizar interrupções nas operações.</p><p>A distância de visibilidade é um parâmetro crucial para a segurança em operações de transporte,</p><p>tanto em vias urbanas quanto em ambientes industriais, como minas e canteiros de obras. Ela</p><p>define o quão longe um operador pode ver à frente, permitindo-lhe reagir adequadamente a</p><p>obstáculos no caminho. Fatores como a velocidade do veículo, as condições meteorológicas, o</p><p>estado da via e a capacidade de resposta do operador influenciam diretamente a distância de</p><p>visibilidade.</p><p>Este trabalho destacou a importância de se calcular corretamente essa distância para evitar</p><p>acidentes, melhorar a eficiência operacional e garantir a segurança. Estradas e trajetos projetados</p><p>de maneira a maximizar a visibilidade, respeitando as variáveis envolvidas, contribuem não só</p><p>para a integridade física dos operadores e pedestres, mas também para a otimização das operações</p><p>logísticas.</p><p>REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>CUNTO, F. J. C. Assessing Safety Performance of Transportation Systems Using Microscopic</p><p>Simulation. Tese de Doutorado – Department of Civil and Environmental Engineering, University</p><p>of Waterloo. Ontário: [s.n.], 2008. 190 p.</p><p>DENATRAN. Base de dados Frota. 2000-2015. Disponível em: . Acesso em: 12.set.2024.</p><p>DER/SP. Instrução de projeto: projeto geométrico. São Paulo: Secretaria dos Transportes, fev,</p><p>2005. 36 p.</p><p>3</p><p>6</p>