Estradas e Transportes 1ª Parte

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTRADAS E TRANSPORTES
Prof. Emerson Costa
Agosto/2015
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Capítulo 1 - Generalidades sobre Transportes no Brasil
1.1 Introdução
A sociedade se desenvolve de acordo com a evolução do seu sistema de transporte e as estradas fazem parte desse sistema, que evolui com o progresso tecnológico, sendo este dependente direto dos recursos técnicos e financeiros de um país. 
As estradas têm uma função econômica, que se manifesta em todas as épocas de sua evolução. Elas dão origem a povoações ao longo do percurso, ampliam as formações urbanas, valorizam terrenos atravessados, permitem o deslocamento rápido de grandes massas de produtos e estimulam o bem-estar e o progresso para as regiões.
As principais atividades para elaboração de um projeto viário são:
• Projeto geométrico; de obras de terra; de terraplenagem; de pavimentação; de drenagem; de obras de arte; de viabilidade econômica; de desapropriação; de interseções, retornos e acessos; de sinalização; de elementos de segurança.
• Orçamento de obra e plano de execução.
• Relatório de impacto ambiental.
1.2 Classificação das Estradas
As estradas de rodagem, nas funções econômicas e sociais, podem ser classificadas sob diversos pontos de vista. Elas podem ser locais, municipais, estaduais, interestaduais ou internacionais, conforme o território em que se desenvolvem.
Administrativamente elas serão federais quando tiverem a sua manutenção a cargo do governo federal; estaduais quando estiverem a cargo de governos estaduais; municipais quando dependerem apenas das autoridades do município e particulares quando forem mantidas exclusivamente por particulares.
Conforme a finalidade de sua utilização, elas podem ser pioneiras, vicinais, turísticas, comerciais ou estratégicas. 
Dependendo da intensidade de tráfego, elas podem ser de tráfego leve, médio ou pesado.
De acordo com as normas para Projetos de Estradas de Rodagem, elas se classificam em:
	Classificação da Rodovia
	Tipo de Terreno
	Vel. de Projeto Desejável (km/h)
	Vel. de Projeto Mínima (km/h)
	Classe E
VDM = 4401 a 50000
	Plano
Ondulado
Montanhoso
	120
100
80
	100
80
60
	Classe I
VDM = 1501 a 4400
	Plano
Ondulado
Montanhoso
	100
80
60
	100
80
60
	Classe II
VDM = 501 a 1500
	Plano
Ondulado
Montanhoso
	80
60
40
	80
60
40
	Classe III
VDM até 500
	Plano
Ondulado
Montanhoso
	60
40
30
	60
40
30
Capítulo 2 - Estudo do Traçado -
Elementos para o Projeto de Estadas
2.1 Considerações Gerais
O problema da escolha do traçado de uma estrada nasce, em linhas gerais, da necessidade ou conveniência da ligação entre dois pontos.
Raramente a linha reta que une estes dois pontos (caminho mais curto) poderá ser tomada como eixo de ligação, em virtude de uma série de condicionamentos existentes na área intermediária, entre os pontos a serem ligados. Esses condicionamentos interferem e assumem importância porque, dentro da conceituação da engenharia, não basta que se pense na ligação pura e simples, é necessário também que essa ligação seja feita de forma a melhor atender aos interesses da comunidade, da forma mais econômica possível. É preciso, portanto, que haja um balanço entre o custo total da obra a ser executada, incluindo custos de projeto, construção, desapropriação, manutenção e os benefícios diretos e indiretos advindos da execução da obra.
A definição da oportunidade de construir uma determinada estrada, deve começar por um planejamento de transportes em geral, que analisando necessidades e características regionais defina os meios de transporte a serem utilizados e distribua convenientemente essas necessidades entre os meios mais adequados à atendê-las.
A arte de projetar estradas é resultado do balanceamento entre necessidades de tráfego e a experiência adquirida na construção de outras estradas. Na prática o problema resume-se na definição de um projeto harmônico com a topografia da região, respeitando as características técnicas de um bom traçado, bom perfil e com o mínimo custo.
Para a definição das características básicas (capacidade de tráfego, número de pistas e faixas de tráfego, velocidades de projeto etc.) o projetista deverá primeiramente conhecer as características e volumes de tráfego previstos para a estrada a ser construída, além disso deverá também levar em consideração possíveis variações de volume ou mesmo de características que o tráfego possa sofrer durante a vida útil da estrada.
2.2 Principais fatores que influenciam na escolha do Traçado
Na escolha do local por onde passará a estrada todos os fatores que possam influir no custo da estrada deverão ser analisados e balanceados, para permitir a escolha de um local onde se possa construir uma boa estrada com o custo mínimo.
A topografia da região é o fator predominante, a escolha de traçados sobre regiões topograficamente desfavoráveis acarreta grandes movimentos de terra e conseqüentemente altos custos para a execução da infra-estrutura da estrada.
As condições geológicas e geotécnicas dos locais por onde a estrada vai passar também são importantes, as obras adicionais necessárias à estabilização de cortes e aterros executados em terrenos desfavoráveis podem, em alguns casos, representar custos adicionais representativos.
A hidrologia da região é um terceiro fator importante, a escolha de um traçado ruim pode exigir um custo elevado em obras de arte e obras de drenagem desnecessárias num traçado mais adequado.
A existência de benfeitorias no local escolhido aumenta os custos de desapropriação do terreno para a construção da estrada, assim, sempre que possível, deverão ser escolhidos traçados que atravessem terrenos de baixo valor. Por outro lado, determinados traçados podem aumentar os benefícios conseqüentes da construção da estrada, por isso, a escolha do traçado é sempre o resultado de uma análise de benefícios e custos.
2.3 Representação Gráfica do Projeto
A representação gráfica de cada trecho da estrada é feita por um conjunto de desenhos: planta, perfil longitudinal e seções transversais.
A planta é a representação, em escala conveniente, da projeção da estrada sobre um plano horizontal.
O perfil longitudinal é a representação, em escala conveniente, da projeção da estrada sobre uma superfície cilíndrica vertical, que contém o eixo da estrada em planta.
As seções transversais são representações, em escala conveniente, de projeções da estrada sobre planos verticais, perpendiculares ao eixo da estrada, localizados em pontos escolhidos.
O projeto geométrico total da estrada é representado pelo conjunto de desenhos de seus diversos trechos.
2.3.1 Planta
Fonte: Pimenta, C.R.T.; Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias (2004)
A planta como vimos, é a projeção da estrada sobre um plano horizontal, onde cada desenho representa um trecho da estrada de extensão compatível com o tamanho da folha de desenho e a escala desejada.
Normalmente são usadas as escalas 1:10.000 e 1:5.000 para a planta de anteprojetos, 1:2.000 para projetos executivos, 1:1.000 no projeto de interseções, cruzamentos ou outros locais onde seja necessário um maior nível de detalhamento.
A planta consiste de:
Eixo da estrada estaqueado com suas características geométricas e elementos necessários à perfeita localização do traçado escolhido;
Linhas indicando os bordos da plataforma da estrada e da faixa de domínio;
Representação da topografia local, através de curvas de nível e indicações de acidentes topográficos importantes.
Representação da hidrologia, através da localização de rios, córregos, lagos, etc.
Indicação e localização de elementos diversos que possam de alguma forma influir no custo da estrada, como: tipo de vegetação, áreas cultivadas, acidentes geológicos ou geotécnicos notáveis, obras de arte previstas,etc.
Indicação e localização de benfeitorias, divisas de propriedades e outros elementos que possam auxiliar na determinação dos custos de desapropriação da faixa.
2.3.2 Perfil Longitudinal
Fonte: Pimenta, C.R.T.; Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias (2004)
Para uma melhor visualização do projeto o perfil longitudinal é um desenho deformado, onde a escala vertical é menor que a escala horizontal adotada. É aconselhável o uso de uma escala horizontal igual a adotada para a planta do trecho e uma escala vertical dez vezes maior que a escala horizontal, assim, os acidentes verticais são destacados, resultando uma melhor visão do projeto.
O perfil longitudinal consiste no desenho de:
- Perfil do terreno original sobre o eixo da estrada;
- Perfil da estrada (greide) com suas características geométricas e localização em relação a planta;
- Perfil geológico e características dos materiais que possam influir no estudo da estabilidade da estrada e no projeto de cortes e aterros;
- Indicação do estaqueamento e desenho esquemático da planta, para a localização dos acidentes do perfil em relação aos da planta;
- Indicação de obras de arte previstas para o trecho;
- Cotas de obras existentes que interferem no projeto.
Seções Transversais
Fonte: Pimenta, C.R.T.; Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias (2004)
Devem ser desenhadas várias seções tipo, em pontos escolhidos, que permitam a perfeita definição de todas as características transversais do projeto.
As seções transversais devem conter:
- Dimensões e indicações transversais das faixas de tráfego, pistas, acostamentos, separadores centrais e demais elementos que compõem a plataforma da estrada;
- Taludes de cortes e/ou aterros;
- Áreas de cortes e/ou aterros;
- Indicação de eventuais obras de arte, obras de proteção de taludes e dispositivos de segurança;
- Indicação e localização de dispositivos de drenagem;
- Posição de início de taludes e faixas de domínio;
- Outras informações necessárias à definição do projeto.
2.3.4 Representações Complementares
Na maioria dos projetos, projetistas experimentados, olhando plantas e perfis de trechos, conseguem com razoável sucesso visualizar o comportamento tridimensional da estrada, entretanto em casos especiais como: interseções e cruzamentos onde várias estradas interligam-se através de ramos complexos, ou em locais de topografia acidentada, quando curvas verticais e horizontais misturam-se numa sucessão complexa de curvas tridimensionais, a falta de uma visão global pode criar projetos deficientes.
Assim em locais especiais é aconselhável o uso de representações complementares que criem uma visão global de estrada. Qualquer processo que mostre a estrada em três dimensões é trabalhoso e caro, só sendo justificável em casos especiais.
Podemos criar representações complementares utilizando modelos reduzidos (maquetes), desenhos em perspectiva, programas com representação tridimensional, etc. 
Escolha do Traçado
O método clássico para escolha do traçado de uma estrada consiste das seguintes fases: reconhecimento, exploração e locação (projeto final).
2.4.1 Reconhecimento
É a fase inicial da escolha do traçado, tem por objetivo o levantamento e a análise de dados necessários à definição dos possíveis locais por onde a estrada possa passar. Engloba todos os estudos preliminares como: reconhecimento geográfico e topográfico, reconhecimento geológico, econômico e social da região. Nesta fase são definidos os principais obstáculos topográficos, hidrológicos, geológicos ou geotécnicos e escolhidos possíveis locais para o lançamento de anteprojetos.
Nesta fase devem ser verificados os elementos necessários para o traçado que são: localização dos pontos inicial e final da estrada, indicação dos pontos obrigatórios de passagem e as retas que ligam estes pontos.
AB ( Diretriz geral ou principal
a, b, c, d ( Pontos obrigatórios de passagem de condição
A, ab, bc, cd, dB ( Diretrizes parciais
Os reconhecimentos podem ser feitos através de: mapas, cartas fotográficas, fotos, inspeção local, trabalhos de escritório, mas a existência de levantamentos aerofotogramétricos da região facilita sobremaneira o trabalho nesta fase do projeto. Pois os mesmos, permitem através de técnicas modernas, que se obtenha informações importantes que serão lançadas no anteprojeto.
2.4.2 Exploração
É a fase que engloba o estudo detalhado de uma ou mais faixas de terreno escolhidas para a passagem da estrada. E onde são interpretados os dados obtidos na fase de reconhecimento. Com esse conjunto de informações é iniciado o lançamento dos anteprojetos da estrada sobre plantas topográficas das faixas escolhidas. O lançamento do anteprojeto segue normalmente a seguinte seqüência:
- Escolha dos pontos de interseção das tangentes (PI) em planta;
- Definição das coordenadas dos PI's;
- Marcação das tangentes entre os diversos PI's e o cálculo do comprimento das tangentes;
- Escolha dos raios mais convenientes para as curvas circulares;
- Cálculo das coordenadas dos pontos de curva e os pontos de tangência (PT);
- Cálculo do estaqueamento do traçado, distância entre estacas de 20 m ou 50 m;
- Levantamento do perfil do terreno sobre o traçado escolhido;
- Escolha do ponto de interseção das rampas (PIV);
- Determinação de cotas e estacas dos PIV's escolhidos;
- Cálculo das rampas resultantes: inclinação e extensão
- Escolha das curvas verticais, cálculo de cotas e estacas dos (PCV's) e (PTV's).
2.4.3 Projeto Final
É a fase de detalhamento e eventual alteração do anteprojeto escolhido, com base nas informações obtidas na fase de exploração e nas análises das soluções possíveis para os diversos problemas encontrados. O anteprojeto escolhido sofrerá as alterações que forem necessárias até atingir uma forma final.
Nesse ponto é feito o detalhamento do anteprojeto através da escolha e o cálculo de todos os elementos necessários a perfeita definição do projeto em planta, perfil longitudinal e seções transversais. O conjunto desses desenhos finais, acompanhados das tabelas necessárias à locação do projeto no campo, forma o projeto geométrico final.
Ao chegar nesta fase, no campo devemos ter: serviços de desmatamento e limpeza do terreno, instalação do canteiro de obras, alinhamento do eixo, estaqueamento, instalação dos “off-sets”, levantamento das seções transversais, tabelas de locação (curvas de concordâncias horizontais e pontos notáveis) e alterações no alinhamento devido as condições locais. 
O projeto final da estrada é formado pelo conjunto de projetos de infra-estrutura, superestrutura da estrada, obras de arte, paisagismo, sinalização e serviços. Sendo complementados pelas justificativas de soluções e processos adotados, quantificação de serviços, especificação de materiais, métodos de execução e orçamento.
2.4.4 Recursos Tecnológicos Disponíveis
a) Uso da Aerofotogrametria:
- Na maioria dos casos as restituições aerofotogramétricas são mais baratas e mais rápidas que os levantamentos topográficos terrestres;
- As plantas aerofotogramétricas cobrem áreas muito maiores do que as faixas de terreno obtidas com levantamentos terrestres, permitindo ao projetista uma visão geral da região;
- A escolha do traçado pode ser feita sem interferências locais, podendo ser mantida a reserva necessária durante a fase de projeto.
b) Uso de Computadores
O uso da computação nos projetos de estradas torna-se cada vez mais difundido. Assim dispomos hoje de programas específicos para o cálculo de elementos básicos de curvas horizontais, curvas de transição, escolha e variação da superelevação, curvas verticais, estaqueamento, movimento de terra, etc.
Muitos institutos de pesquisa ligados ao projeto de estradas desenvolvem programas visando a otimização dos projetos, como por exemplo o programa VENUS, desenvolvido pelo Transportand Road Research Laboratory, que executa todo o projeto longitudinal de uma estrada minimizando o movimento de terra. A IBM desenvolveu o programa COGO (Civil Engineering Coordinate Geometry), que permite o cálculo de todos os elementos básicos do projeto de uma estrada.
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