Projeto Geométrico de Estradas estudos Preliminares

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Projeto Geométrico
Histórico
As estradas de rodagem encontram suas origens nas remotas trilhas percorridas pelo homem pré-histórico e o desenvolvimento delas acompanhou sempre, na razão direta, a civilização e o progresso.
No princípio, nada mais eram do que simples veredas no interior das matas ou pequenos campos desertos, servindo apenas para satisfazer as rudimentares necessidades dos primeiros agrupamentos humanos.
Os primeiros conhecimentos que se tem do Egito, remontam a mais de sete mil anos antes de Cristo e, já naquela época, o país era cortado por estradas em todos os sentidos.
Tem-se noticia de veículos com roda 3000 AC. Heródoto, historiador grego, descrevia extasiado, a extensa rede de estradas encontrada em suas viagens pelas terras dos faraós e cuja existência datava de muitos milênios.
O Egito dominava a Núbia e a maior parte da Ásia Menor e suas estradas ramificavam por todo o país, ligando cidades e impulsionando o comércio e convergindo para o Nilo a produção de seu vasto domínio.
O império Persa deveu ao seu sistema nacional de caminhos todas as suas glórias e o título de Rei dos reis de seus monarcas, que provinha mais da facilidade de suas comunicações do que das suas condições excepcionais.
Heródoto menciona, em seus comentários, uma estrada real, bem conservada, com extensão de 3500 quilômetros entre as antigas cidades de Sardes e Susa.
No ano 500 AC, o rei Dario construiu ótima estrada, fazendo comunicação entre as principais cidades de seu domínio à qual se pode atribuir a unidade política que tão famoso tornou o seu reinado.
Na época gloriosa da China, política e comercial, suas principais cidades eram ligadas por estradas construídas com tanto esmero que, mesmo após sua decadência, muitas delas são utilizadas pelas modernas gerações.
Os cartaginenses foram os primeiros a empregar calçamento de pedras em suas estradas e, seguindo os seus exemplos, os romanos nos legaram as leis que asseguram a liberdade de circulação e a conservação regular das estradas (Lei das doze tábuas, ano 499 AC).
O Império Romano construiu uma extensa rede de estradas primitivas, sendo seus leitos estabilizados por diversas camadas de pedras, com espessuras até um metro e meio.
Em Roma, Ápio Cláudio construiu a célebre Via Ápia, estrada larga e calçada que liga Roma a Cápua, ainda existente (312 AC).
O tribuno Caio Graco se notabilizou pela atenção que sempre dispensou às estradas, calçando as mais importantes, medindo-as e marcando em marcos de pedra as milhas de distâncias (123 AC).
As estradas romanas formaram uma extensa rede de malha cerrada cobrindo todo o vasto Império e ainda se encontram vestígio delas em todas as regiões que estiveram sob o seu domínio. Elas constituíram a base da estabilidade de seu império, permitindo o rápido deslocamento de suas legiões em quaisquer condições atmosféricas, mantendo submissos os povos dominados pelos romanos, pois os seus imperadores conseguiam deslocar-se em carretas com velocidade de 200 a 300 km/dia, que realmente constituía um recorde para tão primitivo sistema de transportes.
O ditado “todos os caminhos vão dar em Roma”, bem mostra o que foram as estradas para o Império Romano, isto é, um meio de irradiar a posse e concentrar a riqueza, aproximando o império de suas colônias distantes, procurando encurtar as distâncias, construindo-as em linha reta, fazendo as ligações com a Espanha, a Gália, a Bretanha, A Macedônia, o Egito e enfim todos os territórios submetidos ao seu domínio.
As estradas romanas pareciam desafiar o tempo e o espaço, e a história considerava-as a oitava maravilha do mundo.
No século III, o patrimônio rodoviário dos romanos cessa de aumentar e de aperfeiçoar-se, entrando em decadência. Apesar de sua construção sólida, as estradas romanas desagregavam-se lentamente, sem haver qualquer esforço no sentido de evitar sua destruição.
Após a queda do Império Romano em face das invasões bárbaras, só no continente europeu existiam mais de 10000 milhas de ótimas estradas que, entretanto, foram abandonadas e, em alguns anos, deliberadamente destruídas.
A segurança durante a Idade Média baseava-se no isolamento e na destruição dos meios de transportes e comunicação e o povo oprimido e amedrontado se recolheu às cidades empobrecidas e aos domínios dos castelos feudais.
Durante o Renascimento, o estado das estradas era deplorável e as ruas das cidades eram estreitas que não permitiam o tráfego das carroças e dos carros dos senhores feudais, apesar de raríssimos.
Carlos Magno procurou restaurar as estradas construídas pelos romanos, lançando mão do serviço militar obrigatório e os convocados trabalhavam nos serviços de conservação e reconstrução das mesmas.
Outro surto de reconstrução rodoviária foi pela época das cruzadas em que grande número de peregrinos se dirigia a Roma e a Jerusalém visitando os lugares históricos.
Os senhores feudais, a fim de conservar e policiar suas estradas, instituíram o pedágio cobrado a todos os títulos: passagem em pontes, travessia de determinados trechos, travessia de cidades, segurança contra assaltos e proteção de escolta aramada, etc.
Estes tributos por um lado dificultavam o comércio, mas trazia-lhe proteção, sendo cobrados para custear as despesas de conservação e policiamento.
No século XII, devido à Universidade de Paris receber estudantes de toda a França e Europa, cria um serviço de mensageiros que percorre todas as estradas da França. Em 1464 são instituídos os correios, estendendo-se a todos os “caminhos reais”. Carlos IX introduz na França os primeiros carros colocados à disposição do público para suas viagens, entretanto, estas viagens tornavam-se impraticáveis, nessa época, com pequena chuva, na maior parte das estradas. Os reis começaram a interessar-se mais pelas estradas e hospedarias se multiplicavam ao longo das mesmas. O aparecimento das diligências permite viagens à noite, reduzindo o tempo gasto.
A partir do século XVII houve considerável desenvolvimento e melhoria das estradas da França e, em 1716, é criada a Administração das Pontes e Calçadas. No fim do século XVII, a França contava com mais de 40000 km de estrada, tornando-se as viagens populares deixando de ser privilégio dos ricos e nobres e começando a fomentar o comércio.
O veículo de tração animal se aperfeiçoa, melhorando seus sistemas de suspensão. O seu peso é diminuído e a invenção da mola 1660 e sua adaptação aos veículos torna ass viagens mais confortáveis e rápidas.
Napoleão melhorou as estradas a fim de facilitar a movimentação de suas tropas e sua queda, em lugar de levar as estradas ao abandono, trouxe mais melhoramentos para atender as necessidades econômicas do país.
As leis de 1836 e de 1880 criaram e desenvolveram a construção e a conservação das estradas, dando grande impulso à rede rodoviária francesa.
Trasaquet e Telford na Escócia fazem aperfeiçoamentos de ordem técnica na estabilização nossos leitos das estradas com empedramentos constituídos por uma camada de pedras maiores e outra camada de pedras menores colocadas sobre a primeira e, também, nessa ocasião, inicia-se a construção de pistas abauladas para facilitar a drenagem superficial.
Até o século XVII a Inglaterra achava-se muito atrasada a respeito de estradas, de forma que em 1700, conforme cr6onicas da época, era difícil a locomoção, com o tempo chuvoso, mesmo nos arredores de Londres.
Seguindo exemplo da França, procurou melhorar as estradas, em 1816, Mac Adam propõe um tipo de pavimento composto de pedras britadas com vários vazios cheios de materiais pulverulentos e sem o emprego de pedras de mão, barateando o custo e diminuindo as despesas de conservação, sem prejuízo da solidez.
Esse sistema de empedramento chamado “macadame”, que por tomou deturpado o nome de seu inventor, foi aceito por todos os interessados, usando-se ainda hoje.
Da Mesopotânia ou do Egito, o veículo de roda passou para o Ocidente, desenvolvendo-sena Grécia e depois no Império Romano que o aperfeiçoou, tornando-o mais robusto, para fins bélicos e para resistir às à grandes viagens ao longo da importante rede de estradas, que os romanos construíram através de seu vasto império.
Após esses tipos de veículos, surgiu a era do veículo automotor.
Com a descoberta da vulcanização da borracha por Goodyear, tratando-a com enxofre, a fabricação dos primeiro pneumáticos por Dunlop, o aperfeiçoamento da indústria metalúrgica produzindo materiais cada vez mais resistentes, a construção do primeiro motor a explosão Daimler, funcionando a benzina e finalmente a industrialização do petróleo em larga escala tornaram possível o advento da era do veículo automotor.
A história desse veículo pode ser resumida conforme segue:
Em 1769, o francês Cugnot construiu o primeiro carro vapor.
Em 1890, os franceses Penhard e Lavassor construíram o primeiro automóvel com motor a benzina.
Em 1909, Henry Ford inicia nos Estados Unidos os seus métodos de construção deste veículo em série, passando esse tipo de veículo a desenvolver-se até nossos dias, em vários países industrializados do mundo contemporâneo.
A construção de estradas com traçados adequados exigidos por este veículo estende-se hoje a todos os quadrantes da Terra.
No Brasil do período colonial, as estradas apresentavam aspecto primitivo e poderiam mais propriamente ser designadas como trilhas destinadas ao trânsito de animais.
Durante o Império, construíram-se: a União e Indústria, Petrópolis a Juiz de Fora, que apresentavam um ótimo traçado para a época teve grande trânsito; a estrada da Estrela, de Magé a Petrópolis; a estrada Graciosa, de Paranaguá a Curitiba e a antiga viam Anchieta, “caminho do mar”, de santos a São Paulo, a mais antiga estrada brasileira.
Em 1908 foi feita a primeira grande viagem de automóvel, no Brasil, entre Rio de janeiro e São Paulo, num automóvel francês, fazendo o percurso através da região, em caminhos de carros de boi das fazendas. Esta viagem demorou 876 horas e foi uma verdadeira odisséia, sendo muitas vezes o automóvel rebocado por junta de boi.
Em 1925 foi feita a segunda viagem Rio a São Paulo, num percurso mais direto e por caminhos já melhorados, com extensão de 580 km, durante 144 horas. Foi ainda uma viagem penosa, necessitando o veículo, em algumas ocasiões, ser rebocado por juntas de boi.
Hoje esta viagem pode ser feita em cerca de 6 horas apenas, graças ao aperfeiçoamento dos veículos e da estrada.
O desenvolvimento da política rodoviária no Brasil foi iniciado por Washington Luiz, quando assumiu o governo do Estado de São Paulo, em 1922, prosseguindo-a em 1926 quando tomou posse da presidência da Republica, pois construiu e inaugurou a primeira ligação rodoviária entre Rio e São Paulo e a chamada Rio-Petrópolis. A inauguração de ambas deu-se em 1928.
Introdução
A idéia de construir uma estrada surge, evidentemente, assim que os fatores determinantes do progresso atingem uma região, tornando necessário melhorar os meios de transporte. Sendo uma das funções básicas do poder público o suprimento das necessidades de transporte à população, constituí-se, este atendimento, um desafio à capacidade técnica administrativa dos dirigentes dos órgãos encarregados do planejamento e da construção de estradas, pois os transportes e as obras públicas têm influência marcante na economia de todos os países.
A célebre frase do ex-presidente da República, Dr. Washington Luiz, “Governar é abrir estradas”, permite reflexões sobre a importância que reveste a implantação de estradas, principalmente em países considerados em desenvolvimento.
Do ponto de vista econômico, a construção de estradas permite o escoamento da produção, a circulação de cargas e passageiros, a exploração de potencialidades turísticas, etc., alargando horizontes para o desenvolvimento de regiões abandonadas, refletindo beneficamente sobre o processo produtivo, asfixiado pela problemática de um sistema viário incipiente.
A influência sobre o social, como decorrência da abertura de estradas, possibilita o desenvolvimento de novos aglomerados humanos, que com o passar do tempo se transformam em cidades, células de expansão regional. Permite também, que o progresso atingido em centros mais desenvolvidos possa ser carreado para as populações mais carentes, refletindo na melhoria do padrão de vida, não apenas econômica e financeiramente, mas e principalmente, do ponto de vista da educação e saúde.
A frase “Governar é abrir estradas” retrata, muitas vezes, o interesse político das administrações públicas: a construção de estradas sempre apresenta um retorno político, no sentido de marcar uma administração, pois é uma obra que “salta aos olhos” da população.
Sob a ótica da engenharia de estradas, o importante para o engenheiro está na elaboração de um projeto bem feito, bem detalhado, completo, fundamentado não apenas no aspecto de sua viabilidade econômico-financeira, mas, também, aqueles outros estudos norteadores de um projeto de engenharia de estradas que resulte, durante sua construção e posterior conservação, no fortalecimento da expressão: projeto bem elaborado!
Um projeto de engenharia da estrada, para que possa ser executado, tem que ser tecnicamente exeqüível, economicamente recomendável, financeiramente realizável e social e politicamente abrangente, no sentido da promoção econômica e social das populações mais carentes.
O conceito de projeto pode ser entendido como a “definição qualitativa e quantitativa dos atributos técnicos, econômicos e financeiros de um empreendimento, com base em dados, elementos, informações, estudos, especificações, cálculos, desenhos, normas, projeções e disposições especiais, necessários e suficientes”. Portanto, em resumo, projeto é a descrição de um empreendimento em todos os seus detalhes.
A escolha de uma ou mais soluções favoráveis reduz o campo das alternativas possíveis; estas últimas analisadas em faces das disponibilidades financeiras poderão convergir para uma solução final.
A engenharia de projetos divide-se em três segmentos:
Estudos das características técnicas em que se analisam problemas referentes à engenharia;
Estudos econômicos nos quais são enumeradas e avaliadas as vantagens do empreendimento;
Estudos financeiros permitem situar o empreendimento, numa escala de prioridade. Podendo, inclusive, buscar fontes de financiamento.
Estudos técnicos, econômicos e financeiros.
A condição de ser tecnicamente exeqüível deverá ser verificada em face das normas técnicas em vigor, devendo o projeto de engenharia ser elaborado de tal sorte que não possa surgir, durante a execução obstáculos intransponíveis. Ressalte-se que, no campo da engenharia rodoviária, dificilmente um projeto apresentará dificuldades que levem ao seu abandono em face do avanço técnico do pessoal e da indústria de equipamentos de construção.
A condição de ser economicamente recomendável pode ser verificada por diversos tipos de estudos econômicos, baseados em critérios como aplicação dos índices de rentabilidade: estudos de benefício x custo, renda capitalizada e outros.
A condição de ser financeiramente realizável, está ligada à analise dos recursos provenientes dos orçamentos públicos e dos financiamentos internos e externos.
Estudos Econômicos
Nesta fase, deverão ser avaliadas as vantagens do empreendimento. Os estudos de viabilidades econômicas são feitos, normalmente, com base em análises de rentabilidade econômica e financeira, adotando alguns parâmetros que permitam comparar os custos com os benefícios, estes, computados para a coletividade.
Antes de se chegar aos estudos econômicos, propriamente ditos, é conveniente lembrar os fatores determinantes em nível nacional, da fixação de uma rede rodoviária.
Suponha que se tenha que atender vários centros:
Figura 3.1 – Planejamento de ligação entre centros
O ideal é termos os centros interligados, mas é evidente que essas ligações não podem, por razõestécnicas e econômicas, se limitar a atender dois a dois, sem preocupações quanto à relação com os demais centros.
Dessa forma, as ligações devem ser feitas racionalmente, procurando atender a todos os centros, com base no menor percurso. Isso constitui o Plano Diretor Rodoviário, em que algumas estradas são consideradas troncos e, as outras, secundárias ou simples acessos.
Estabelecendo esse Plano verificam-se quais os trechos ou estradas apresentem maior importância, sendo os primeiros a receber as obras e melhoramentos necessários. São as prioridades.
Essas prioridades servem de base para a destinação dos recursos. Os recursos para obras públicas – e estradas são obras essencialmente públicas – são advindas de orçamentos elaborados por exercícios. Dessa forma, apenas uma parte do Plano pode ser prevista quando se elabora um orçamento. Assim, os recursos de um exercício devem atender as obras correspondentes, na escala de prioridades. Em resumo, a construção e pavimentação de estradas atendem a:
Planos rodoviários
Prioridades
Programa de obras (por exercícios)
Os fatores que implicam a inclusão de uma estrada no Plano (que são elaborados para vários anos), é que ela se situe na escala de prioridade, que consiste de um Programa de Obras (já com recursos vinculados), podem ser agrupados em três títulos:
Fatores políticos;
Fatores econômicos;
Fatores sociais.
É claro que existe um entrelaçamento entre eles, fazendo com que um seja função do outro.
Fatores Políticos
Podem ser aqui catalogadas as ligações entre o litoral e o interior, entre capitais e o interior, entre Estados, entre países, entre continentes. As ligações de interesse militar, como as de fronteiras, as de postos avançados do exército, etc.
Temos também, as ligações de expansão geográfica, permitindo o entrelaçamento das ligações existentes.
Fatores econômicos
As ligações entre os centros de comércio e de produção, permitindo o transporte de matérias primas num sentido, e dos produtos manufaturados no outro e mesmo o transporte misto nos dois sentidos. Todos os problemas de escoamento, armazenamento e distribuição da produção agrícola e industrial, devem ser avaliados para a solução de uma rede de estradas adequadas.
No Brasil há uma situação “sui generis”: o transporte por rodovia passou a predominar sobre os demais. Via de regra, os transportes devem seguir uma hierarquia: as grandes cargas, de materiais de baixo valor unitário e de grande peso, devem ser transportados por via fluvial ou marítima, os materiais de valor médio e de médio volume, por via férrea, os materiais de mais valor e menos peso, por estradas de rodagem e, finalmente, os materiais de alto preço unitário, pouco volume e baixo peso, por via aérea.
Em nosso país dado a quase inexistência de hidrovias e o estado de precariedade das ferrovias, o transporte por rodovia passou a predominar, sendo hoje comum, transportar-se por estradas de rodagem, automóveis, gado e outros bens, que pela própria natureza, devia ocupar outro meio de transporte.
Fatores Sociais
Os fatores mencionados revertem, enfim, em benefícios sociais, pois o incremento dos transportes virá, fatalmente, trazer possibilidades maiores às regiões mais afastadas e menos favorecidas, permitindo a instalação de indústrias, postos de gasolinas e serviços, restaurantes, etc; o que virá aumentar a oferta de serviços, aumentando as possibilidades de alocação da mão-de-obra local, atraindo pessoas de outras regiões, elevando assim o poder aquisitivo do agrupamento humano.
As estradas, também, servem para que as populações praticamente ilhadas em regiões afastadas, tenham possibilidades de atingir centros mais adiantados.
Não apenas os fatores sociais existentes devem considerados, mas também os que aparecem em conseqüência da estrada. Ou seja, o projeto deve levar em conta o futuro papel da estrada, dotando-a de condições para poder arcar com o incremento de transporte gerado por ela mesma.
Planos diretores Rodoviários
Os Planos Diretores Rodoviários devem contemplar os fatores expostos anteriormente, e de sua elaboração devem participar, não apenas especialistas em construção e projeto, mas também representantes de todas as atividades humanas, principalmente os da produção, de forma que, no caso de estradas de rodagem, os Planos Diretores Rodoviários possam representar as necessidades e a demanda do conjunto de elementos direta ou indiretamente interessados.
Efeitos diretos e indiretos
Os estudos econômicos de um empreendimento de engenharia, do tipo rodoviário, podem ser realizados em função de critérios de rentabilidade, levando em conta não só os efeitos diretos como também os efeitos indiretos do empreendimento.
Efeitos diretos ou primários
São aqueles obtidos diretamente pelo usuário quando utiliza a via. São inclusos aí, a economia no custo dos transportes, a economia no tempo de viagem (conseqüentemente no custo total da viagem), a redução da despesa com acidentes, melhoria e conforto e outras.
Essa economia deve ser considerada apenas para os usuários que já faziam este percurso no trecho pavimentado.
Efeitos indiretos ou secundários
São efeitos decorrentes do desenvolvimento social e econômico da região em face dos investimentos rodoviários realizados. Os benefícios indiretos são expressos em termos do crescimento líquido da produção local, da valorização real das propriedades localizadas na área de influência da rodovia, da maior arrecadação fiscal, sobretudo da evolução social, da renda e da redistribuição adequada da população domiciliada na região estudada.
Os efeitos indiretos podem ser divididos em dois aspectos:
Referentes aos usuários novos, ou seja, aqueles que a realização das obras levou a se servirem da estrada;
Referentes às conseqüências que a realização provoca aos usuários diretos. Esses efeitos abrangem uma gama enorme de variáveis, entre elas:
A coletividade:
Redução do custo de vida;
Melhoria nos sistemas de educação, de sanitário e de segurança;
Elevação das condições de habitabilidade da região.
Os proprietários:
Acesso fácil e garantido às propriedades;
Valorização dos imóveis;
Embelezamento sob vários aspectos das paisagens vizinhas.
Os poderes públicos:
Maiores arrecadações pela valorização das propriedades e pelo aumento da produtividade;
Melhores condições de realização dos planos administrativos.
Relação Benefício x Custo
A utilização das análises de benefício x custo, em outras palavras análises de rentabilidade dos investimentos em estradas numa fase de planejamento, não consegue abarcar todas as variáveis envolvidas no empreendimento. Isto devido, não somente, à dificuldade de quantificação dos elementos, mas porque num estudo comparativo para estabelecimento de prioridades, apenas diferenças gritantes nos efeitos indiretos, podem eventualmente alterar a ordem gerada pela análise dos efeitos diretos.
Diz-se que existe rentabilidade financeira em uma operação, quando as receitas produzidas são superiores às despesas. Dessa forma, o conceito de rentabilidade está ligado à idéia de lucro, num determinado período de operação.
No caso do empreendimento público, essa conceituação está longe de ser satisfeita, pois a noção de receita é muito mais complexa: ela pode ser considerada sob diversos aspectos, desde a eventual arrecadação que gera, até receitas auferidas por aqueles que não tiveram o ônus das despesas.
Dessa forma, costuma-se falar em rentabilidade econômica (ao invés de rentabilidade financeira), para melhor definir o confronto entre os gastos de uma comunidade em um empreendimento e os benefícios, diretos ou indiretos, advindos desse empreendimento para essa e mesmo para outras comunidades.
Especificamente no caso de pavimentação de estradas, esses benefícios devem referir à diferença de custos entre a situação anterior à operação e a situação gerada pelo investimento. As reduções de custo – pela redução do desgastedos veículos, pela redução dos tempos de percurso e pelo maior rendimento de cada viagem – constituem parte dos benefícios.
O estudo da rentabilidade de uma estrada refere-se, então, ao confronto entre as despesas que o Estado enfrenta – como órgão executivo da coletividade – e os benefícios que possam ser expressos monetariamente, ou seja, os benefícios diretos ou indiretos dos futuros usuários. Nos estudos mais simples, é conveniente repetir, procura-se apenas calcular os benefícios diretos, uma vez que os benefícios indiretos atingem uma gama muito grande de variáveis de muito difícil quantificação.
Um investimento, nesse caso, será mais rentável, quanto mais depressa gerar benefícios que o compense. Na medida em que o valor do investimento aumenta, é necessário que os estudos de rentabilidade sejam feitos com maior detalhamento. A parcela de juros do capital imobilizado, por exemplo, em pequenos investimentos poderá ser calculada com base em valores pré-fixados, já nos grandes investimentos deverá ser objeto de estudos para a determinação dos valores reais do mercado de capitais e suas tendências.
Os períodos de amortização passam a ter grande interesse para o estudo, porque desde que existe capital investido, é necessário saber a parcela a ser atribuída na unidade de tempo ou de tempo da operação adotada.
Alguns especialistas em estudo econômico de obras rodoviárias recomendam para a tempo de amortização de diversos empates de capitais:
Faixa de domínio: 100 anos;
Cortes, aterros, obras de arte e camada de fundação: 50 a 60 anos;
Base de pavimentos: 25 a 30 anos;
Revestimentos superiores: dois a três anos
O elemento fundamental para estudos de rentabilidade é a chamada relação benefício x custo. Chama-se relação benefícios x custo ou coeficiente de utilidade, de uma obra em relação a outra ou entre alternativas da mesma obra, ao quociente entre a diferença dos valores a mais dos benefícios aos usuários e a diferença dos custos anuais.
 
 Sendo: 
= benefício anual provocado pela obra 2;
 
 = benefício anual provocado pela obra 1;
 
 = custo anual da obra 2;
 
 = custo anual da obra 1;
 
 = Relação benefício x custo
Se R > 1, então B2 – B1 > D2 – D1, ou seja a diferença entre os benefícios é maior que a diferença entre os custos, pode-se dizer que a obra 2 é mais viável que a obra 1.
De uma forma geral, pode-se dizer que um empreendimento é considerado economicamente viável, quando a relação benefício x custo é maior que a unidade (R > 1), seja comparando duas alternativas de uma mesma obra, seja comparando uma melhoria com a situação existente, ou ainda, simplesmente comparando um conjunto de obras integrantes de um programa.
No caso de comparação entre uma obra nova e uma obra existente – para atender as mesmas necessidades – a relação benefícios x custos é igual ao quociente entre os benefícios anuais aos usuários e o valor anual do capital investido, acrescido da diferença entre as despesas de conservação e administração.
 
 
= benefício anual da estrada nova;
 
 = capital investido;
 
 = diferença entre as despesas de conservação e administração (na estrada nova e na existente);
 
 
 
 = custo de operação por veículo ao dia, na estrada existente
 
 = custo de operação por veículo ao dia, na estrada nova
 
 = Volume médio diário de veículos
Etapas de um projeto de engenharia
No que diz respeito especificamente a projetos de estradas, existe uma série de estudos e projetos específicos que devem ser efetuados, sendo, basicamente, os seguintes:
Estudos
Estudos de viabilidade técnica-econômica e financeira
Estudos de tráfego
Estudos topográficos
Estudos geológicos e geotécnicos
Estudos hidrológicos
Projetos
Projeto geométrico
Projeto de drenagem
Projeto de terraplenagem (Planejamento de distribuição de terras)
Projeto de pavimentação
Projeto de obras de arte correntes e especiais
Projeto de sinalização, paisagismo, defensas e cercas.
Projeto de desapropriação
Projeto de interseções, retornos e acessos.
Além dos estudos e projetos citados, também faz parte de um Projeto de Engenharia da Estrada a apresentação do Orçamento e o Plano de Ataque dos Serviços, e ainda, a elaboração do Organograma Físico-financeiro.
A construção de uma estrada comporta, portanto, uma série de operações, desde os trabalhos iniciais na elaboração do anteprojeto de engenharia até a sua abertura ao tráfego. Aceitando-se como Projeto Definitivo da Estrada àquele resultante após a locação do eixo da estrada nas tangentes e curvas, o anteprojeto pode ser definido como um conjunto de informações, obtido antes da locação, que permite estudos comparativos de alternativas, em buscas da melhor solução de traçado, do ponto de vista técnico-econômico, para a futura estrada.
As etapas principais para a elaboração do anteprojeto de engenharia da estrada são desenvolvidas, basicamente, através de Estudos de Reconhecimento e Exploração.
O planejamento da construção de uma estrada consta basicamente de três estágios:
Plano Diretor
Estudo de Viabilidade Técnica-Econômica e Financeira
Projeto Final de Engenharia
O Plano Diretor tem por objetivo determinar, a partir dos estudos econômicos e de engenharia da rede viária da região, a configuração da malha e trechos viários que devem ter investimentos prioritários. O plano Diretor fornece, também, elementos para a elaboração dos Planos Nacional de Viação do Setor de Transportes.
O Estudo de Viabilidade Técnica-Econômica e Financeira objetiva selecionar as alternativas de traçados mais convenientes, determinar as características técnicas mais adequadas em função de estudos de tráfego e definir a viabilidade econômica do Projeto de Engenharia da Estrada. Neste estágio, são realizados os Estudos de Reconhecimento da estrada, os quais são denominados, pelo Departamento Nacional de Infra-Estrutura – DNIT, de Fase Preliminar.
O projeto final de Engenharia, detalhamento do anteprojeto, visa fornecer elementos precisos para a perfeita execução da obra. A sua elaboração é, portanto, precedida das fases de Reconhecimento e de Exploração. O DNIT denomina a fase de Exploração de Anteprojeto ou Projeto Básico, enquanto seu detalhamento é o Projeto Final de Engenharia ou Projeto Executivo.
Reconhecimento de um traçado
O reconhecimento tem por objetivo o estudo geral de uma ampla faixa do terreno, ao longo de um itinerário por onde se supõe poder passar o traçado da estrada. Entende-se por traçado como sendo o projeto da estrada o conjunto: planta e perfil. Portanto, o reconhecimento de uma estrada correspondente aos estudos primários para definição do traçado da ligação proposta.
Supondo-se que se deseja projetar uma estrada entre duas cidades A e B, os trabalhos de reconhecimento visam obter as diversas alternativas de traçado desta ligação, numa ampla área situada entre os extremos A e B. Estas alternativas do traçado ficam condicionadas pela topografia, características técnicas da estrada, condições sócio-econômica da região e, muitas vezes, políticas.
Elementos necessários para o Reconhecimento
Para se fazer o reconhecimento, necessita-se conhecer previamente:
Localização dos pontos inicial e final da estrada
Indicação dos pontos obrigatórios de passagem
As retas que ligam esses pontos
A todos os pontos por onde estrada deverá passar obrigatoriamente, inclusive os pontos extremos, denomina-se “Pontos Obrigados de Passagem”. Esta obrigatoriedade, entretanto, pode ser determinada por fatores de ordem técnica ou por fatores de outra natureza (políticos, econômicos, sociais, históricos, etc.). Os pontosextremos de uma estrada são, sempre, determinados por condições que independem de qualquer exigência técnica. Da mesma forma, podem ser determinados alguns pontos intermediários (uma cidade ou um povoado que deve ser atendido ou mesmo uma indústria que precise escoar sua produção, etc.). Todos esses pontos são conhecidos, portanto, antes de qualquer estudo, condicionando a construção da estrada à passagem por eles. São denominados de “pontos obrigados de passagem de condição”.
Quando, entretanto, durante o reconhecimento, selecionam-se pontos, no terreno, pelos quais será tecnicamente mais vantajoso passar a estrada (seja para obter melhores condições de tráfego, seja para possibilitar obras menos dispendiosas, etc.), estar-se-á determinando “pontos obrigados de passagem de circunstância”. A escolha desses pontos é problema técnico e exige o máximo critério e discernimento.
A reta que liga os pontos extremos da estrada é conhecida como diretriz geral, representando a solução ideal para realizar a ligação entre os pontos extremos. Isso seria possível somente em condições muito excepcionais do terreno e caso não houvesse, entre A e B, nenhum outro ponto de interesse que forçasse e a desviar a estrada de seu traçado ideal.
Cada uma das retas que liga dois pontos obrigados intermediários é uma diretriz parcial. Do estudo de todas as diretrizes parciais possíveis, resulta a escolha das que fomentarão o traçado no campo, isto é, a faixa do terreno onde se situará a estrada.
Na figura 1, a estrada não pode seguir a diretriz geral (linha AB) devido aos acidentes geográficos. A estrada deve passar pelo ponto mais estreito do rio, não apenas para possibilitar uma obra de arte menos onerosa, como também reduzir a área de pesquisas geológicas para estudos de fundações da ponte. O traçado paralelo com as curvas de nível possibilita uma menor movimentação de terras, etc.
Figura 5.1 – Diretriz geral e diretrizes parciais
Fases do Reconhecimento
As tarefas a serem desenvolvidas no reconhecimento consistem basicamente de:
Coleta de dados sobre a região (mapas, cartas, fotos aéreas, estudos geológicos e hidrológicos existentes, projetos agropecuários realizados, dados sócio-econ6omicos da região, elementos topográficos, estudos de tráfegos, etc.);
A observação do terreno (no campo, em cartas ou em fotografia aéreas) dentro do qual se situam os pontos obrigados de condição;
A determinação das diretrizes geral e das parciais, considerando-se apenas os pontos obrigados de passagem de condição;
A seleção dos pontos obrigados de passagem de circunstâncias (tantos quanto possíveis);
Determinação das diversas diretrizes parciais possíveis, considerando-se além dos pontos obrigados de condição, também os de circunstância;
A seleção das diretrizes parciais que forneçam o traçado mais próximo da diretriz geral;
Levantamento de quantitativos e custos preliminares das alternativas;
Avaliação dos traçados.
Acidentes geográficos ou topográficos
O conhecimento dos vários acidentes geográficos em planta planialtimétrica é de muita importância, quando se deseja fazer um estudo para implantação de uma estrada numa determinada região. Durante os estudos no campo, quer no reconhecimento ou na exploração, o engenheiro vai encontrar freqüentemente, irregularidades do terreno (acidentes geográficos ou topográficos) que tem influência sobre o traçado das estradas, pois este fica condicionado a acidentes que a mesma vai cortar.
Formas fundamentais dos acidentes topográficos
As formas fundamentais dos acidentes geográficos são, o divisor d’água e o talvegue, pois destes se derivam todas as outras formas de acidentes existentes na superfície terrestre.
As diferenças nas representações pelas curvas de nível entre estes estas duas formas fundamentais de terreno são:
No divisor de águas, as curvas de nível menores envolvem as cotas maiores e no talvegue, as curvas de cotas maiores envolvem as de cotas menores.
Uma reta AB, ligando as vertentes ou flancos opostos, cortará as curvas de nível de cotas maiores no caso de divisor d’águas e de cotas menores no caso de talvegue.
A seguir, serão citados alguns dos principais acidentes geográficos derivados das formas fundamentais, que de fato são indispensáveis ao estudo para a implantação de uma estrada, em fase de reconhecimento.
Figura 5.2 - Distinção entre divisor d'água e talvegue
Principais acidentes geográficos ou topográficos
Montanha – É uma elevação considerável da crosta da terra
Cordilheira ou cadeia de montanhas – É uma sucessão de montanhas ligadas todas entre si. Quando se estuda um traçado ao longo de uma montanha é necessário saber se ela é isolada ou ligada a outra, formando uma cordilheira.
Cumeada ou linha de cumeada – É uma linha formada pelos pontos mais altos da montanha ou cordilheira, no sentido longitudinal.
Contraforte – É uma ramificação mais ou menos elevada de uma montanha ou cordilheira, em direção transversal à mesma. É um acidente importante num traçado de estrada, pois muitas vezes é por ele que o traçado alcança a montanha.
Espigão – É um contraforte secundário que liga ao contraforte principal, como este se liga a cordilheira. Este acidente é muitas vezes um obstáculo em um traçado de estradas obrigando a grandes cortes ou mesmo a túneis nas estradas que sobem pelo contraforte.
Esporão – É um pequeno espigão, aproximadamente normal ao contraforte.
Serra – É a denominação genérica de todo terreno acidentado, quer se trate de montanha ou seus contrafortes acidentados.
Garganta ou Sela – É uma depressão acentuada da linha de cumeada de uma cordilheira. Esses pontos são de grande importância no traçado de estradas, pois são favoráveis à passagem de uma encosta para a outra ou na transposição das montanhas. Os contrafortes também apresentam estas depressões, dando-se então a elas as denominações de gargantas secundárias, que vão dar origem a vales secundários. A denominação de garganta, que é adotada no Brasil, é muitas vezes imprópria, pois garganta significa uma passagem estreita e muitas depressões de cumeada são passagens amplas. Ocasionando as expressões correntes: garganta aberta, garganta fechada, etc. Nos demais países acidentais, a palavra correspondente a garganta é aplicada ao estrangulamento de um curso d’água, o que não acontece no Brasil. Os americanos denominam este acidente de “Sadle” (sela).
Figura 5.3 – Garganta ou sela – acidente muito importante na transposição de montanhas
Encostas ou Vertentes – São as rampas que vão da linha de cumeada até a base da montanha. São superfícies laterais inclinadas das montanhas. Às encostas escarpadas dá-se o nome de despenhadeiro, ribanceira ou perambeira, que são nomes conhecidos em todo país.
Vale – é uma superfície côncava, compreendida entre duas vertentes opostas. O vale pode ser “aberto” se existe uma superfície plana entre as vertentes, ou “fechado” em caso contrário. Grota é um vale apertado, profundo e pouco extenso.
Talvegue – É uma linha formada pelos pontos mais profundos de um curso d’água. É uma palavra alemã onde se escreve “talvegue”. Num vale seco o talvegue é a linha do fundo do vale.
Divisor de águas – É a parte mais saliente do terreno, que separa as águas pluviais de duas bacias. Denomina-se também “linha de vertente”. O divisor de água pode ter formas variadas, podendo ser uma crista quando o divisor for estreito, e dorso se for arredondado. No Sul do Brasil, dá-se o nome de lombada ao divisor arredondado, extenso e de forma suave.
Figura 5.4 – Diferenciação entre divisor e talvegue
Colina – É um morro achatado.
Figura 5.5 – Diferenciação entre colina e depressão
Cabeceiras – São vales úmidos onde existem nascentes de cursos d’água.
Planalto – São regiões mais ou menos planas e horizontais, situadas a grande altitude.
Princípios de Brisson
Examinando os vários acidentes geográficos das diversas regiões, Brisson estabeleceu alguns princípios que,num estudo de campo, muito auxiliam o engenheiro. Estes princípios são os seguintes:
O divisor de águas de um contraforte e a linha de talvegue são, embora sem muito rigor geométrico, aproximadamente paralelos entre si e sempre inclinado no mesmo sentido (figura 6)
O ponto de uma cumeada onde encontram duas ou mais linhas de contrafortes, deve ser um máximo relativo de elevação (figura 6, pontos M e N).
Quando um divisor de águas é encontrado por dois talvegues situados em vertentes opostas, o ponto comum de junção deve ser um mínimo relativo. Esse ponto deve ser uma garganta (figura 7, ponto G).
Figura 5.6 – Visualização de contrafortes, talvegues e linha de cumeada
Quando dois talvegues em vertentes opostas, não muito distantes um do outro, tiverem o curso paralelo em certa extensão, o divisor comum deverá apresentar um ponto baixo, isto é, uma garganta entre esses dois talvegues (figura 8)
Figura 5.7 – Talvegues paralelos em vertentes opostas
Quando dois talvegues que nascem na mesma encosta tiverem, inicialmente, cursos paralelos e em seguida divergirem em direções opostas, o ponto de encontro do prolongamento desses dois trechos divergentes dar-se-á em um ponto baixo - uma garganta (figura 8).
Quando uma linha de cumeada muda de direção, dando nascimento a um talvegue, aparecerá um contraforte em sentido oposto ao talvegue, de altura aproximadamente igual à linha de cumeada.
Princípio de Boulager
As duas vertentes de uma montanha, em geral, apresentam grande contraste, quanto a declividade, isto /e, se uma encosta for suave, a outra será bem mais acentuada.
Figura 5.8 – Princípio de Boulager
Figura 5.9 – Talvegues paralelos
Tipos de Reconhecimento
A profundidade ou detalhamento dos trabalhos de campo, para a fase de reconhecimento, dependerá da existência e da qualidade das informações disponíveis sobre a região.
De uma maneira geral, os tipos de reconhecimento são:
Reconhecimento em cartas e fotos
Muitas vezes, o projetista na coleta para os trabalhos de reconhecimento encontra informações em forma de mapas ou cartas e pode então iniciar, no escritório, os trabalhos preliminares de lançamento das alternativas de traçados sobre os mapas ou cartas topográficas disponíveis.
Geralmente dispõe-se de mapas em escalas pequenas, dando apenas indicações dos cursos d’água e, esquematicamente, o relevo do terreno. O estudo neste tipo de carta não é suficiente para a escolha do melhor alternativa de traçado, sendo necessário deslocar-se ao campo e percorrer as várias diretrizes selecionadas em escritório, para definir qual a melhor.
Assim como o reconhecimento sobre a carta deve seguido de uma verificação no campo, esse reconhecimento visual do terreno é complementado por um levantamento topográfico expedito que nos permita fazer o desenho da(s) faixa(s) reconhecida(s). 
O reconhecimento em cartas pode ser auxiliado pelo emprego de fotografias aéreas, através de observação estereoscópica.
As fotografias aéreas são bastante úteis na definição da orografia e da potomografia da região sob reconhecimento. De posse das fotografias, podem-se obter informações relativas às distâncias horizontais (estas são medidas na própria foto) e as cotas dos pontos de interesse (que são tiradas por processo estereoscópico, com a utilização de barra de paralaxe). Das fotografias podem-se obter plantas topográficas, com curvas de níveis aproximadas, utilizando pequenos restituidores. 
Reconhecimento aerofotogramétrico
O emprego da técnica aerofotogramétrica no estudo de reconhecimento de estradas vem sendo amplamente intensificado, devido às simplificações e aos excelentes resultados obtidos, principalmente em terrenos montanhosos.
A partir de levantamentos aerofotogramétricos, pode-se fazer estudos estereoscópicos do traçado, pelo emprego de mosaico controlado em escala de 1:5000. O mosaico aerofotogramétrico é a reunião de duas ou mais fotografias, recortadas e sistematicamente coladas para formar uma vista geral da área que foi coberta fotograficamente. É dito controlado, pois as fotografias sofrem um processo de correção dos erros inerentes ao método aerofotogramétrico, a partir de pontos de controle e pelo apoio topográfico terrestre.
O objetivo do apoio terrestre é a definição de pontos determinados por geodésia convencional por posicionamento espacial (GPS), com a finalidade de orientar o modelo estereoscópico em planimetria e altimetria.
Pode-se, também, realizar o estudo de alternativa de traçados em plantas planimétricas restituídas, na escala 1:5000, com curvas de nível com intervalo de contorno de 2,5m.
Mesmo quando se dispõe de plantas aerofotogramétricas restituídas, a ida ao campo é também necessária na fase de reconhecimento, embora o trabalho de campo possa ser bem simplificado.
Reconhecimento terrestre convencional
No caso de insuficiência ou inexistência de elementos cartográfico da região, os trabalhos de campo para reconhecimento exigirão maiores detalhamentos exigirão para se definir os elementos topográficos, capazes de fornecer indicações precisas das alternativas de traçados.
Os trabalhos são desenvolvidos em duas etapas. A primeira consiste numa inspeção local de todos os traçados possíveis. O engenheiro de traçado percorre, de automóvel, a cavalo ou a pé, a região, levando uma bússola, um aneróide e acompanhado de um guia que conheça todos os caminhos. Todas as diretrizes são percorridas e uma avaliação dos traçados, baseada no espírito de observação e outros elementos colhidos, é realizada objetivando selecionar uma ou duas diretrizes para uma avaliação posterior.
A segunda etapa consta de um levantamento topográfico expedido destas alternativas selecionadas. Durante esta etapa é preciso ter sempre em mente, as exigências das normas técnicas, notadamente no que refere a raios mínimos e rampas máximas. O traçado ideal seria, evidentemente, aquele dado pelas diretrizes que ligam apenas os pontos obrigados de passagem de condição. Isso, entretanto, é muito raramente possível, devido às exigências (limites) das normas em face da orografia e a potamografia da região.
Nos levantamentos propriamente ditos podem ser adotados os métodos expeditos comuns da topografia terrestre, onde, em geral, os instrumentos empregados são os seguintes:
Bússola, para se medir ângulos horizontais azimutes ou rumos e as deflexões, dos alinhamentos;
Clinômetros, para medida dos ângulos verticais;
Aneróide, para medir diferença de nível entre os pontos do terreno;
Pedômetro, passômetro ou um telurômetro, para medida de distâncias.
O engenheiro percorre o traçado da estrada, escolhendo as posições adequadas de passagem e vai anotando a extensão dos alinhamentos, os valores angulares registrados, os obstáculos que o traçado terá de vencer. As anotações são feitas na clássica caderneta de campo.
Estudos dos traçados
Existem quatro tipos básicos de traçados que se apresentam na prática, a saber:
Traçado de vale
É o tipo que se faz ao longo de um vale, por uma (ou duas) de suas margens. Isto ocorre quando a diretriz liga dois pontos situados em um mesmo vale, seguindo-se com a linha de reconhecimento acompanhando o curso d’água, levando-se em consideração, porém, as cotas de máximas enchentes.
Traçado de planície
É o traçado mais simples, por ser uma região plana, porém encontra sérios obstáculos como zonas pantanosas e cursos d’água de grande vulto.
Traçado transversal
É o traçado que atravessa diversas bacias hidrográficas, inclusive planícies, cursos d’água de vulto, garganta de contrafortes e de outros divisores de água, mais ou menos altos, que estão situados ao longo das diretrizes parciais da futura estrada.
Traçado de montanha
É o traçado que se desenvolve ao longo das encostas, objetivando alcançar os pontos baixos da montanha (garganta). Portanto, um traçado de montanha ocorre quando a diretriz intercepta um divisor de água, ou seja, atravessa uma montanha,decorrendo a necessidade de se procurar uma garganta (ponto obrigado de passagem de circunstância) por onde deve passar a estrada. Objetiva-se, com isso, a redução das inclinações longitudinais das rampas e o movimento de terra necessário à implantação da estrada.
O traçado de montanha pode ser direto ou em desenvolvimento.
O traçado direto ou normal é o que se realiza num só sentido, quando se aproveita a vertente de um contraforte para atingir a garganta dentro das condições limites de raio mínimo e rampa máxima.
O traçado com desenvolvimento artificial é aquele que se desenvolve em direção à garganta, com sucessivas variações de sentido e curvas de ângulos centrais muito grandes, próximos de 180o, resultando em considerável alongamento do percurso para que as condições de raio mínimo sejam satisfeitas. Sempre que possível, o traçado com desenvolvimento deve ser evitado, não só pelo aumento de extensão da estrada, como pelas dificuldades de tráfego que gera e, não raramente, pelas obras de arte que exige (muros de arrimo, bueiros para drenagem, etc.)
Relatório do reconhecimento
Após o reconhecimento, é feito um relatório completo e detalhado que toma o nome “Memorial do Reconhecimento”, no qual devem ser justificadas todas as opções adotadas. Basicamente, este relatório, que o DNIT atualmente denomina Relatório Preliminar, contém:
Descrição dos dados coletados;
Descrição das alternativas estudadas;
Descrição dos subtrechos de cada alternativa, caso existam;
Descrição das características geométricas adotadas;
Apresentação dos quantitativos e custos preliminares (Orçamento Preliminar);
Análise Técnica-Econ6omica e Financeira dos traçados.
O memorial deve apresentar uma descrição dos dados coletados, abordando aspectos econômicos gerais da região atravessada, fornecendo informações sobre a cultura do solo, população e atividade econômica principal das cidades e povoados atravessados, enfim tudo que possa contribuir para uma atualização do conhecimento sócio-econômico da região.
Além da parte de texto, deve ser elaborado o desenho da linha de reconhecimento em planta e perfil. A escala das plantas a serem apresentadas deve ser 1: 20.000, podendo-se aceitar, para trechos muito extensos, a representação na escala 1:50.000.
O perfil da linha de reconhecimento deverá ser apresentado nas escala horizontal de 1:20.000 (ou 1:50.000) e vertical 1:2.000 (ou 1:5.000).
Nos desenhos deverão ser assinalados, em forma esquemática, os principais acidentes orográficos e potamográficos dignos de nota, além da posição geográfica das cidades, vilas e povoados.
As alternativas de traçados são lançadas sobre os elementos gráficas disponíveis, considerando além das características técnicas, obtidas através dos estudos de tráfego para estrada, aqueles relativos a geologia e hidrologia da área. Devem ser consideradas também as dificuldades topográficas e orográficas, condições de travessia dos cursos d’água, tipos de solos, etc.
Os traçados são representados graficamente através de um anteprojeto geométrico em planta e perfil. Os traçados, em planta, consistem no lançamento de tangentes e curvas circulares, observadas as condicionantes expostas acima. Em perfil consiste no lançamento do greide preliminar das alternativas dos traçados, podendo ou não ser concordados por curvas verticais, a depender da escala das plantas.
Todas as alternativas de traçados da estrada serão orçadas à nível preliminar, para servir de insumos na avaliação técnica-econômica. Neste orçamento deverá ser levadas em conta a movimentação de terra e as obras de grande vulto (pontes, viadutos, muro de arrimo, túneis, etc.).
A avaliação técnica-econômica das alternativas de traçado consiste em se obter os custos totais de transporte, composto dos custos de construção, operação e conservação, de cada alternativa.
Os custos de construção correspondem ao orçamento apresentado no Memorial. Os custos de operação correspondem aos custos operacionais dos veículos que usarão a estrada. Estes dependem das condições geométricas da estrada, as quais irão oferecer melhor desempenho na operação do tráfego e definem o comprimento virtual do trecho. Os custos de conservação são estimados em função do volume de tráfego previsto. A rigor, a alternativa mais viável é aquela que apresenta os menores custos totais de transporte. Porém, como os resultados são ainda preliminares, o engenheiro deve usar bom senso na seleção das alternativas.
Exploração
Na fase de reconhecimento da estrada seleciona-se uma ou duas alternativas do traçado, cujos estudos topográficos foram desenvolvidos a partir de levantamentos de natureza expedita, empregando método de baixa precisão. No reconhecimento não se justifica levantar grandes detalhes topográficos, face ao caráter preliminar dos estudos.
Com o objetivo de realizar o Projeto Final da Estrada, executa-se uma segunda etapa de estudos, com mais detalhes, possibilitando a observação de todos os demais elementos para sua elaboração, pelo menos do anteprojeto da estrada. Esta nova etapa é chamada Exploração. O DNIT a denomina de fase de Anteprojeto.
A metodologia de exploração da estrada pode ser desenvolvida segundo processo clássico ou, fazendo algumas simplificações de trabalho, em casos especiais exploração locada.
Pode-se se empregar também, a metodologia mais moderna da Exploração por aerofotogrametria, técnica que tem sido amplamente utilizada pelo DNIT, em estudos rodoviários, com muito sucesso.
Durante a fase de exploração são desenvolvidos outros estudos, além dos topográficos, como relativo ao tráfego, hidrologia, geologia, geotécnica, etc. estes estudos possibilitam a elaboração dos anteprojetos geométricos, drenagem, terraplanagem, pavimentação, etc., conforme preconizado pelo DNIT.
A sistemática dos trabalhos de exploração, descrita neste texto, tanto se aplica ao setor rodoviário quanto ao ferroviário, no relativo a infra-estrutura da estrada.
Exploração clássica
A metodologia clássica de exploração consiste basicamente, dentre outros estudos, no levantamento topográfico rigoroso de uma faixa limitada do terreno dentro do qual seja possível projetar o eixo da futura estrada. Essa faixa tem uma largura variável de acordo com a orografia da região, e será levantada topograficamente de forma planialtimétrica. Nesse levantamento empregam-se instrumento e procedimentos muito mais precisos que àquele da fase de reconhecimento, com o objetivo de fazer a representação do relevo do terreno ao longo da faixa de exploração.
Tomando-se para referência os pontos obrigados de passagem (de condição e de circunstância), determinados na etapa do reconhecimento, procura-se demarcar no terreno uma linha poligonal tão próxima quanto possível do futuro eixo da estrada.
É importante observar que a poligonal levantada topograficamente, utilizando o método planimétrico do caminhamento, na exploração e que recebe a denominação do “eixo de exploração” e mais comumente de “poligonal de exploração”, não é necessariamente a poligonal selecionada no reconhecimento, pois a equipe da exploração pode encontrar, nesta fase,
Noções Gerais de tráfego
Os estudos de tráfego desenvolvidos utilizando conceitos da Engenharia de Tráfego permitem a determinação de características fundamentais para o projeto das rodovias. Esta engenharia visa um melhor entendimento do comportamento dos fluxos de tráfego e das suas principais características. Uma maior fluidez para as correntes de tráfego significa acima de tudo reduzir demoras impostas aos usuários do sistema estudado, com a obtenção de um melhor uso para as vias existentes. Assim, o projeto geométrico de uma estrada é condicionado principalmente pelo tráfego previsto nela circular.
O trafego permite o estabelecimento da classe de projeto da estrada e o adequado dimensionamento de todos os seus elementos. Assim, um dos principais aspectos a se considerar na classificação de uma estrada é certamente o operacional, decorrente,da demanda de tráfego, seu volume e suas características operacionais e funcionais. A capacidade de uma via medida pela possibilidade de acomodação do volume de tráfego.
Do exposto anteriormente, pode-se concluir que o conhecimento do tráfego é imprescindível aos estudos de viabilidade e aos projetos de engenharia, seja, de uma nova rodovia, ou de melhoramentos de uma rodovia existente, e visa fornecer dados necessários para:
Avaliar a suficiência do sistema de transporte existente;
Servir de subsídio, em conjunto com estudos topográficos, para definir o traçado e o padrão da rodovia;
Definir a classe da rodovia a ser implantada e determinar as suas características técnicas operacionais;
Determinar a capacidade da rodovia e como ela adaptará às demandas no horizonte do projeto;
Subsidiar o projeto de pavimentação da via.
Os elementos a se observar no estudo de tráfego, necessários ao desenvolvimento do projeto de um segmento rodoviário, são a seguir apresentados.
Características do Fluxo do tráfego
As características principais do fluxo de trafego, denominadas características fundamentais são: velocidade, densidade e volume.
Velocidade
A velocidade é definida como medida de movimento do tráfego veicular ou de componentes especificados do tráfego expressa em quilômetros por hora. O HCM (Highway Capacity Manual), manual de capacidade das rodovias americanas, considera vários tipos de velocidade, das quais serão definidas três de importância para o projeto geométrico de rodovias: velocidade de projeto, velocidade de operação e velocidade de fluxo livre.
Velocidade de Projeto: é a velocidade escolhida para o projeto e tem correlação com as características de uma via, tais como: raio das curvas, superelevação e distância de visibilidade, das quais depende a operação dos veículos em segurança. Esta velocidade também é conhecida por velocidade diretriz.
Velocidade de Operação: é a velocidade geral de operação mais alta na qual um motorista pode viajar em cada via sob condições favoráveis de tempo e sob as condições prevalecentes do tráfego da via, sem que em qualquer tempo exceda a velocidade diretriz.
Velocidade de fluxo livre: é a velocidade de operação de um carro de passageiro em uma seção da via durante densidades de tráfego extremamente baixas.
Densidade
A densidade ou concentração é o número de veículo que em certo momento, ocupam certa extensão da via. Normalmente, é expressa em veículos por quilômetros.
Volume
Volume ou taxa de fluxo é o número de veículos que atravessa uma determinada seção e transversal de uma via na unidade de tempo. O volume de tráfego não é uniforme, mas sofre variações que podem ser:
Anual: variação de ano para ano, Essa variação é quase sempre no sentido crescente, principalmente em países em desenvolvimento como o Brasil;
Sanzonal: variação de estação para estação durante o ano.
Mensal: variação de mês para mês, no decorrer do ano;
Semanal: variação de semana para semana, durante o mês;
Diária: variação de dia para dia no decorrer de uma semana;
Horária: variação nas diferentes horas do dia;
A hora do dia de volume do tráfego máxima é denominada hora de pico.
Relação entre as características fundamentais do Tráfego
Em uma corrente de tráfego de veículos rodoviários em movimento, pode ser indicada uma relação entre as três características fundamentais:
Em que:
: volume em veículos por hora;
: velocidade em quilômetros por hora;
: densidade em veículos por quilometro;
Relação entre velocidade média e a densidade
A relação entre a densidade e a velocidade média de um fluxo de tráfego é relativamente simples e permite desenvolver um modelo básico que represente o fluxo contínuo de veículos.
Percebe-se facilmente que a velocidade diminui à medida que número (densidade) de veículo aumenta. A velocidade diminui porque a presença de mais veículos na via impede que algumas manobras e exige maior cautela dos condutores. Se o número de veículos continuar crescer, a via se tornará tão congestionada que o tráfego poderá parar (
) e a densidade será determinada pelo comprimento físico dos veículos e dos espaços deixados entre eles. Essa condição de concentração máxima é denominada densidade de congestionamento (dj).
O outro extremo corresponde à situação em que a densidade é muito baixa, próxima de zero. Nesse caso, um veículo pode viajar à velocidade que o condutor desejar, certamente a velocidade máxima permitida. Esta velocidade é conhecida por velocidade de fluxo livre (
).
Greenshields propôs um modelo linear para explicar esta relação. A representação matemática do modelo ilustrado na figura é:
 .
: velocidade média do fluxo (km/h);
: velocidade de fluxo livre (km/h);
: densidade (veic/km);
: densidade de congestionamento (veic/km).
Figura 7.1- Relação velocidade e densidade
A figura mostra que para densidades de tráfego muito baixa (
), a velocidade média do fluxo é (
). Para concentrações próximas da densidade de congestionamento (
), a velocidade média do fluxo tende a zero.
Relação entre volume e densidade
A partir do modelo linear que representa a relação entre a velocidade e a densidade e a relação entre as três características fundamentais do trafego, tem-se: 
: volume de tráfego (veic/h);
: velocidade de fluxo livre (km/h);
: densidade (veic/km);
: densidade de congestionamento (veic/km).
Figura 7.2 – Relação volume e densidade.
A equação que relaciona o volume e a densidade é de 2o grau (uma parábola). O ponto que corresponde ao volume máximo (q m) representa o maior volume de tráfego que pode ser suportado pela via. Este volume é denominado capacidade da via.
O volume máximo qm está relacionado à concentração máxima dm, chamada de densidade crítica. Os valores correspondentes a qm e dm e vm para uma dada corrente de tráfego podem ser obtidos igualando a derivada da equação que relaciona o volume e a densidade. 
�� EMBED Equation.3 
A densidade crítica que corresponde ao volume máximo é a metade da densidade de congestionamento.
Substituindo a expressão anterior na expressão da velocidade em função da densidade, tem-se:
A velocidade crítica é a metade da velocidade de fluxo livre.
A capacidade pode ser calculada a partir da relação fundamental do tráfego 
, da densidade e velocidade crítica.
Exemplo:
Um trecho de auto-estrada tem velocidade livre de 110 km/h e uma densidade de congestionamento de 210veic/km. Determine a capacidade bem como a densidade e a velocidade critica que correspondem a esse volume de tráfego.
Solução: A densidade crítica da corrente de tráfego que ocorre quando o volume é máximo é igual a metade da densidade de congestionamento, ou seja:
Igualmente a velocidade crítica, que é a velocidade média no espaço da corrente de tráfego quando o volume é máximo, é igual à metade da velocidade livre:
Da relação fundamental do tráfego, sabe-se que o volume da capacidade é dado pelo produto da velocidade crítica pela densidade crítica. Portanto, o volume máximo que corresponde à capacidade do trecho em questão é:
Ou seja, na capacidade, passam 5575 veic./h, numa velocidade média de 55 km/h e cada quilômetro de via contem 105 veículos.
Composição do tráfego
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, caminhonetes, etc) e pesados (caminhões, ônibus, etc.). Os veículos pesados, sendo mais lentos e ocupando maior espaço na pista, interfere na mobilidade de 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 de vários automóveis. Em vista disso, é comumadotar um fator de equivalência e transformar um volume misto num volume equivalente de carros de passageiros (UCP). Portanto, a influência dos caminhões, ônibus, etc., na corrente de tráfego, é medida em termos da equivalência a carros de passeio.
Contagens de tráfego
As contagens de tráfego são feitas com o objetivo de se conhecer o número de veículos que passa através de um determinado ponto da estrada, durante certo período, induzindo a determinação do volume horário, do volume médio diário e a composição do tráfego, por tipo de veículo.
A determinação básica do tráfego é fundamentada nas contagens que podem ser volumétricas, classificatórias e pesquisa de origem e destino.
As contagens devem obedecer a determinados períodos de observação que poderá ser contínua durante todo o ano, ou pontual com análise de alguns dias. Neste caso é necessário efetuar-se a extrapolação matemática dos dados observados.
No caso de contagens pontuais é importante observar-se a disponibilidade de dados para efetuar a extrapolação do período observado para a média anual. É importante conhecer-se os fatores de correção que considera as horas de abrangência, a variação quanto ao dia da semana e a variação quanto ao mês.
Contagem volumétrica
A contagem volumétrica objetiva quantificar o volume (quantidade) de veículos que passam em ambos os sentidos em uma determinada seção da estrada (posto de contagem). Geralmente este tipo de contagem é efetuado eletronicamente.
Os resultados da contagem volumétrica são de extrema importância na determinação do volume de pico de uma determinada via. O seu maior interesse está voltado à análise da capacidade da via.
Contagem classificatória
A contagem classificatória apresenta características superiores à contagem volumétrica, porque permite verificar as características quantitativas e qualificativas do tráfego, ou seja, além do volume de veículos, determina quais tipos de veículos compõe o fluxo. É fácil compreender esta necessidade diferenciação se observarmos que o tráfego de um caminhão apresenta características diferenciadas de um veículo de passeio.
O planejamento deste tipo de contagem depende do conhecimento prévio de contagens anteriores. No caso de inexistência de contagens é recomendável que seja efetuado durante todo o ano, durante todos os dias do ano.
O conhecimento prévio de contagens anteriores e do comportamento estatístico do trafego permite efetuarem-se as contagens por um período menor e proceder-se a correção dos valores observados, obtendo-se a media anual.
Pesquisa de origem e destino
Nestas pesquisas busca-se a intenção dos usuários, no sentido de saber se, caso seja melhorada ou construída uma outra rodovia, ele usará. Procura-se também, nestas pesquisas:
Definir pólos de origem e destino das viagens;
Saber o motivo da viagem e freqüência de utilização da rodovia;
Conhecer a opinião dos usuários.
Freqüência das contagens
As contagens volumétricas e classificatórias são efetuadas por três dias úteis, 24 horas por dia e, em postos distintos, cujo quantitativo permita cobrir todos os deslocamentos possíveis da ligação em estudos.
Já as pesquisas de origem e destino são desenvolvidas durante três dias úteis, 16 horas por dia e, em pontos previamente selecionados, os quais deverão se os mesmos das pesquisas volumétricas classificatórias.
Categorias de veículos das contagens cassificatórias
Os serviços de contagem classificatória são predominantemente feitos manualmente e é efetivado à partir do preenchimento de planilhas semelhante a apresentada a seguir. É importante observar que o preenchimento considera o tipo de veículo e a faixa de horário em que ocorre a passagem em determinado ponto da via.
As diferentes categorias de veículos são apresentadas na tabela de contagem apresentadas a seguir. Sintetizando as diferentes categorias podem ser divididas em:
Carros de passeio;
Ônibus;
Caminhões simples leves;
Caminhões simples pesados;
Semi-reboques
Reboques
Figura 7.3 – Categoria carros de passeio
Figura 7.4 – Categoria ônibus
Figura 7.5 – Categoria simples 2C -Leve
Figura 7.6 – Categoria caminhão simples – 2C - Pesado
Figura 7.7 – Categoria Caminhão simples – 3C
Volume de tráfego
Volume ou taxa de fluxo é um dos principais parâmetros no estudo de tráfego. Tem como definição o número de veículos que passa por uma determinada seção de uma estrada, num determinado intervalo de tempo. A depender do objetivo do estudo, os volumes podem ser referidos a um ou aos dois sentidos do movimento. Os volumes mais utilizados são os seguintes: volume anual, volume médio diário, volume de projeto.
Volume anual
É a quantidade total de veículos que passa numa estrada, durante um ano. Ele é utilizado quando se deseja estimar a receita para implantação de pedágios, quando se quer determinar índice de acidentes ou quando se deseja estudar as tendências de crescimento do volume para fins de determinação do volume de tráfego da estrada no ano-horizonte do projeto. Denomina-se ano-horizonte de projeto a certo ano posterior à abertura da estrada, para o qual seja possível projetar a demanda do tráfego com um grau de confiabilidade razoável.
Volume médio diário – VMD
É a quantidade média de veículos que passa numa seção da estrada, durante um dia. Geralmente seu cálculo é efetuado tomando-se o volume anual dividido pelo número de dias do ano (365 dias). Ele é utilizado para avaliar a distribuição do tráfego, medir a demanda atual de uma estrada, programação de melhorias, etc. É muito empregada, na linguagem corrente, a expressão equivalente “Tráfego Médio diário”.
Volume de projeto
O volume horário de tráfego é o parâmetro utilizado para a fixação das larguras e número de faixas de tráfego de uma estrada, como não é econômico projetar uma estrada para ficar livre de congestionamento em todas as horas do ano, é prática corrente tomar como referência o trigésimo volume de tráfego horário, ou seja, o volume de tráfego da trigésima hora, isso significa que a estrada ficará congestionada apenas 29 horas por ano. Tem sido também observado, para as estradas rurais, que o volume de tráfego da trigésima hora oscila entre 8% a 39% do volume médio diário de tráfego (VMD). A grande importância do volume de projeto reside no fato dele ser usado para a determinação das características geométricas da estrada e do nível de serviço.
Variações de volume
Os fluxos de tráfego apresentam variações contínuas nos seus volumes. As variações de volume mais importantes ocorrem em função do tempo e de maneira cíclica. As principais variações são: variações horárias, variações diárias e semanais, variações mensais e variações anuais.
Variações horárias
Refletem a variação de tráfego durante as vinte e quatro horas do dia. A flutuação padrão apresenta “picos” pela manhã e ao fim da tarde, coincidindo com os horários do início e o fim do expediente administrativo, nas áreas urbanas. O intervalo das 12 às 14 horas também apresenta um volume relativamente alto, embora inferior aos de pico.
Variações diárias e semanais
São variações que ocorrem durante cada semana, conforme os dias da semana. De uma maneira em geral, em vias urbanas, os volumes diários variam pouco no curso dos dias úteis da semana, com as segundas-feiras e sextas-feiras apresentando valores um pouco acima da média e, os mínimos volumes ocorrem nos domingos e feriados. Em vias rurais, geralmente, observa-se um comportamento inverso àquele observado nas vias urbanas. Normalmente, nas vias rurais, os maiores volumes ocorrem nos fins de semana e feriados.
Variações mensais
Ocorrem durante os diversos meses do ano, sendo flutuações verificadas através dos volumes observados mensalmente. As variações são mais sensíveis nas vias rurais que nas urbanas, sofrendo influências ditas sazonais. A expressão sazonal deriva da palavra inglesa “seazon”, que significa estação. As influênciassazonais são decorrentes, por exemplo, dos períodos de colheita, das férias escolares, etc.
Variações anuais
São variações que ocorrem de um ano para outro, como decorrência, basicamente, do desenvolvimento econômico da região, resultando no crescimento da demanda de tráfego. São informações relativas aos volumes anuais, que poderão ser utilizadas nos estudos de projeções de tráfego para obtenção da demanda do ano-horizonte de projeto.
Densidade
A densidade ou concentração é o número de veículo que em certo momento, ocupam certa extensão da via. Normalmente, é expressa em veículos por quilômetros.
Capacidade de uma via de tráfego
Capacidade de uma via é o número máximo de veículos que pode passar por uma da dada seção, de uma faixa de tráfego, durante uma hora, nas condições normais da via. A capacidade nunca poderá ser excedida sem que se modifiquem as condições da via considerada.
A máxima capacidade de uma faixa de tráfego tem sido observada em torno de 2000 veículos/hora, com velocidades da ordem de 40 a 60 Km/h.
A capacidade de tráfego é reduzida por vários fatores de perturbação, podendo-se citar, entre eles, as rampas, as curvas e, principalmente, a incidência de veículos comerciais. Pode-se dizer que, aproximadamente, um veículo comercial tem efeito de dois, quatro ou oito veículos de passageiros, conforme esteja uma região plana, ondulada ou montanhosa. No Brasil, a percentagem de veículos comerciais oscila entre 50% a 70% do tráfego total.
Condições ideais de uma via
A redução da capacidade de uma via depende de quanto as condições físicas e de tráfego, prevalecentes na via, se distanciam das condições consideradas ideais. Para efeito de análise define-se uma via em condições ideais, aquela que apresente as condições físicas e de tráfego enumeradas a seguir.
Condições físicas ideais
Largura da faixa de tráfego igual ou maior a 3,6m;
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 4,5m (gabarito vertical);
Existência de faixas especiais de aceleração e de retorno num cruzamento;
Pavimentos em boas condições de uso;
Rampa máxima de 2%;
Existência de distância de visibilidade igual ou superior a 450m, em vias de duas ou três faixas de tráfego.
Condições ideais de tráfego
Tráfego composto exclusivamente de automóveis;
Existência de controle total de acessos;
Fluxo contínuo, livre de interferências laterais de veículos e pedestres.
A capacidade de uma via foi definida para as condições ideais. Diversos estudos chegaram a fatores de correção que restringem a capacidade de uma via quando não atendidas, especificamente, cada uma das condições consideradas ideais. Caso sejam atendidas as condições ideais, a capacidade de tráfego das diversas vias são as seguintes.
	DEFINIÇÃO DE CAPACIDADE DE TRÁFEGO
	TIPO DE VIA
	CAPACIDADE
	Via com várias faixas de tráfego
	2.000 unidades de carro de passeio (UCP) por hora e por faixa.
	Via de duas faixas de tráfego e com duas mãos de direção
	2.000 unidades de carro de passeio por hora, total em ambas as direções.
	Vias com três faixas de tráfego e com duas mãos de direção
	4.000 unidades de carro de passeio por hora, total em ambas as direções.
Para o engenheiro de tráfego é muito importante o conhecimento do valor da capacidade de tráfego, pois ela dá o valor limite de veículos que poderão passar por uma dada seção, porém não deve ser um número absoluto, porque ela não considera as condições de operação da via. Para medir as diversas condições de operação, foi desenvolvido o conceito de “Níveis de Serviço”. O conhecimento da capacidade de uma via é essencial, não só para ajustar as características técnicas da via planejada, bem como para avaliar o nível de serviço no horizonte de projeto, em função do tráfego e do tipo de veículo nela previsto.
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:
velocidade e do tempo de viagem;
interrupções de tráfego;
 liberdade de manobra;
conforto e conveniência do motorista;
segurança:
custos operacionais.
Qualquer seção da via pode operar em diversos níveis de serviço, dependendo do instante considerado, uma vez que os volumes de tráfego sofrem diversas variações. Assim é que, a relação entre o volume e a capacidade (V/C) é o principal fator na determinação do nível de serviço. Os valores limites de V/C variam em função da estrada (número de faixas), em função da percentagem do trecho com distância de visibilidade menor que 450m e da velocidade de operação.
Nível de serviço A
Condição de escoamento livre, acompanhada de 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 à presença de outros veículos.
Figura 7.8 - Nível de serviço A
Nível de serviço B
Fluxo estável, com velocidades de operação restringidas pelas condições de tráfego. Os motoristas começam a sofrer restrições nas opções de velocidade e manobras, em função do aumento do tráfego. Há ainda boas condições de ultrapassagem.
Figura 7.9 - Nível de serviço B
Nível de serviço C
Fluxo ainda estável, porém com velocidades e as ultrapassagens já são controladas pelo alto volume de tráfego. Portanto, muito dos motoristas não têm liberdade de manobras e de escolher faixa e velocidade.
Figura 7.10 - Nível de serviço C
Nível de serviço 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. Os motoristas têm pouca liberdade de manobra, as condições de conforto e conveniência são baixas, porém as condições podem ser toleradas por pouco tempo.
Figura 7.11 - Nível de serviço D
Nível de serviço E
É denominado também nível de capacidade. A via trabalha em plena carga e o fluxo é instável, sem condições de ultrapassagem. Neste nível é, normalmente, no entorno de 50 km/h, podendo ocorrer paradas momentâneas.
Figura 7.12 - Nível de serviço E
Nível de serviço F
Descreve escoamento forçado, com velocidades baixas e com acima abaixo da capacidade da via. Formam-se extensas filas e impossibilita a manobra. Em situações extremas, a velocidade e fluxo podem ser reduzidos à zero.
Figura 7.13 - Nível de serviço G
tipos de tráfego
Quanto aos tipos de tráfego, podem ser classificados em:
Tráfego existente (atual): É o tráfego que utiliza a estrada no ano em que se estudo. A determinação do tráfego existente de uma estrada é efetuada através de contagens volumétricas.
Tráfego desviado: É o tráfego existente que utiliza outras estradas e que passa a utilizar a estrada em questão, no momento em que são realizados melhoramentos ou sua construção. A determinação do tráfego desviado é efetuada através de pesquisas de origem e destino.
Tráfego gerado: É o tráfego potencial que não existia e que passa 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.
Projeções e taxas de crescimento de tráfego
Para o dimensionamento de pavimentos é necessário conhecer o número total de veículos distribuído pelas diferentes categorias, isto é, o volume total de tráfego durante o período de projeto. Tem sido adotado duas formas de crescimento:
Crescimento em progressão aritmética, ou crescimento linear;
Crescimento em progressão geométrica, ou exponencial.
Para cálculo