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Estradas e Transportes Histórico e Principais etapas de um projeto de Estradas Aula 1 Professor: Leonardo Souza UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – UNESA (MACAÉ) Evolução do conhecimento Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de espessuras finitas, construída sobre a superfície final de terraplenagem, destinada técnica e economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e segurança. Mais recentemente há uma tendência de usar-se a nomenclatura pavimentos de concreto de cimento Portland (ou simplesmente concreto-cimento) e pavimentos asfálticos, respectivamente, para indicar o tipo de revestimento do pavimento. Pavimento do Ponto de Vista Estrutural e Funcional Pavimento do Ponto de Vista Estrutural e Funcional As camadas de base, sub-base e reforço do subleito são de grande importância estrutural. Limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento, por meio da combinação de materiais e espessuras das camadas constituintes, é o objetivo da Mecânica dos Pavimentos. O revestimento asfáltico é a camada superior destinada a resistir diretamente às ações do tráfego e transmiti-las de forma atenuada às camadas inferiores, impermeabilizar o pavimento, além de melhorar as condições de rolamento (conforto e segurança). Todo e qualquer caminho que defina uma rota para possibilitar um meio de transporte transitar sem obstáculos é chamado estrada. Portanto em função da superestrutura para comportar os tipos de meios de transporte podemos classificar as estradas em: Rodovias, Ferrovias, Hidrovias, Aerovias e Especiais. Histórico e Evolução do Transporte Terrestre Iniciou-se as construções de estradas para que fossem facilitadas a transposição de obstáculos naturais, pois suavizando os caminhos era preciso o dispêndio de menos força. Automaticamente com o avanço dos sistemas de transporte, as estradas precisavam ser adaptadas e melhoradas. Entre os anos 3000 e 540 aC, povos da Mesopotamia usaram betume para cobrir as estradas que os persas já procuravam aperfeiçoar, usando asfalto natural. O Império Romano, em 312 aC, para expandir-se, construiu 29 rodovias militares, entre as quais tornou-se mais famosa a Via Ápia com 90km. Esta rodovia por incrível que pareça, ainda existe. A sua estrutura é com 2 camadas de lajes de pedras sobre uma camada de areia ou seixo. Sobre as lajes, foram acomodados seixos com pedras utilizando uma espécie de argamassa, e sobre eles uma camada fina de seixo para servir como revestimento. Histórico e Evolução do Transporte Terrestre No Brasil No Brasil do período colonial, as estradas apresentavam aspectos primitivos e podiam mais propriamente ser designadas como trilhas destinadas ao trânsito de animais. Já durante o império iniciaram-se novos traçados bastantes avançados para a época, onde destacam-se a Rodovia União e Indústria (de Petrópolis a Juiz de Fora), a Rodovia Estrela ( de Magé a Curitiba) e o Caminho do Mar ( atual Via Anchieta de São Paulo a Santos). 1560 – Caminho do Mar – ligação São Vicente – Piratininga ⇒ recuperada em 1661 como Estrada do Mar ⇒ em 1790 vira Calçada de Lorena 1792 – Estrada Santos - São Paulo: lajes de pedra 1726 – Caminho do Ouro – Minas ao Rio – Resquícios em Parati e várias outras cidades. Também chamada Estrada Real (Estrada Velha de Parati e Nova que vai para o Rio de Janeiro) 1854 – Primeira ferrovia no Brasil – Mauá a Raiz da Serra (RJ) 1865 – Estrada de rodagem União e Indústria (144km) ligando Petrópolis a Juiz de Fora – primeira estrada a usar macadame como base/revestimento no Brasil ⇒ Até aqui era usual o calçamento de ruas com pedras importadas de Portugal 1906 – Calçamento asfáltico em grande escala na cidade do Rio de Janeiro – CAN (Trinidad)- Prefeito Rodrigues Alves 1908: Primeira viagem feita do Rio de Janeiro a São Paulo que demorou 876h. 1913 – Rodovia Santos - São Paulo 1922 – Estrada Rio - Petrópolis – Pavimento de concreto Malha ferroviária brasileira: 3.000km 1922: Washington Luiz, então governador de São Paulo, iniciou o desenvolvimento da política rodoviária no Brasil, prosseguindo em 1926 quando Presidente da República 1925:Segunda viagem entre Rio de Janeiro e São Paulo com caminhos já melhorados, durou 144h (Extensão de 580 Km). 1937 – Criação do DNER 1942 – 1.300km de rodovias pavimentadas, uma das menores extensões da América Latina. Eng. Murilo Lopes de Souza, método empírico baseado em critério de resistência/ruptura por cisalhamento também conhecido como método do CBR e do DNER, baseado no tráfego USACE ( TURNBULL, FOSTER, AHLVIN) ASSHTO 1945 – Rodovia Rio - Bahia 1945: Organização sistêmica e o efetivo desenvolvimento do setor de transporte rodoviário no Brasil, com suporte legal, institucional e financeiro, no contexto de um Sistema Nacional de Viação, tiveram seu efetivo início logo após o encerramento da Segunda Guerra Mundial, com a instituição do Decreto-Lei n° 8.463, de 27 dez. 1945, representado pelo Engenheiro Maurício Joppert da Silva (1891 - 1985), quando exercia o cargo de Ministro de Estado dos Negócios da Viação e Obras Públicas, ao então Presidente da República, José Linhares.O citado Decreto-Lei ficou conhecido como Lei Joppert. Histórico e Evolução do Transporte Terrestre Histórico e Evolução do Transporte Terrestre 1959 – Criação da Associação Brasileira de Pavimentação (ABPv) 1960 – Fim do Governo de Juscelino Kubischekcriação de Brasília – Estradas radiais e Plano Nacional de Viação Malha ferroviária totalizava 38.000km 1964 – Alguns projetos de pavimentação do Governo militar: Transamazônica/Ponte Rio – Niterói. A partir de 1964, com a instituição do II Plano Nacional de Viação, 1986 – 95.000km de rodovias pavimentadas: 45.000km federais e 50.000km estaduais e municipais 1988 – 140.000km de rodovias pavimentadas (maior extensão da América Latina) Malha ferroviária: 30.000km 1996 – Início do programa de concessões 2002 – 165.000km de rodovias pavimentadas 55.000km federais / 1.600.000km de rodovias não pavimentadas (federais, estaduais e municipais) / Malha ferroviária: 29.000km Introdução • Entende-se por projeto geométrico de uma estrada ao processo de correlacionar os seus elementos físicos com as características de operação, frenagem, aceleração, condições de segurança, conforto, etc. • Os critérios para o projeto geométrico de estradas baseiam-se em princípios de geometria, de física e nas características de operação dos veículos. Incluem não somente cálculos teóricos, mas também resultados empíricos deduzidos de numerosas observações e análises do comportamento dos motoristas, reações humanas, capacidades das estradas já existentes, entre outras. A construção de uma estrada deve ser tecnicamente possível, economicamente viável e socialmente abrangente. • Deverá então o projetista escolher os traçados possíveis e, em seguida, compará-los entre si, atendendo a diversos critérios que serão apresentados ao longo desta disciplina, tais como raios mínimos de curvas horizontais, inclinações de rampas, curvas verticais, volumes de cortes e aterros, superelevação, superlargura, etc.). Estudos necessários para a construção de uma estrada As principais atividades para elaboração de um projeto viário são: • Estudos de tráfego; • Estudos geológicos e geotécnicos; • Estudos hidrológicos; • Estudos topográficos; • Projeto geométrico; • Projeto de terraplenagem • Projeto de pavimentação; • Projeto de drenagem; • Projeto de obras de arte correntes; • Projeto de obras de arte especiais; • Projeto de viabilidade econômica; • Projeto de desapropriação; • Projetos de interseções, retornose acessos; • Projeto de sinalização; • Projeto de elementos de segurança; • Orçamento da obra e plano de execução; • Relatório de impacto ambiental. Fases do estudo do traçado de uma estrada 1-Reconhecimento ou Anteprojeto; 2-Exploração ou Projeto; 3-Locação ou Projeto Definitivo. 1-Reconhecimento ou Anteprojeto É a primeira fase da escolha do traçado de uma estrada. Tem por objetivo principal o levantamento e a análise de dados da região necessários à definição dos possíveis locais por onde a estrada possa passar. Nesta fase são detectados os principais obstáculos topográficos, geológicos, hidrológicos e escolhidos locais para o lançamento de anteprojetos. 1-Elementos necessários para a fase de reconhecimento a) Localização dos pontos inicial e final da estrada; b) Indicação dos pontos obrigatórios de passagem; b.1) Pontos Obrigatórios de Passagem de Condição: são pontos estabelecidos antes de qualquer estudo, condicionando a construção da estrada à passagem por eles. São determinados por fatores não técnicos, como fatores políticos, econômicos, sociais, históricos, etc. b.2) Pontos Obrigatórios de Passagem de Circunstância : são pontos selecionados no terreno, durante o reconhecimento, pelos quais será tecnicamente mais vantajoso passar a estrada (seja para se obter melhores condições de tráfego e/ou para possibilitar obras menos dispendiosas). A escolha desses pontos é, portanto, um problema essencialmente técnico. Fases do estudo do traçado de uma estrada c) Retas que ligam os pontos obrigatórios de passagem. c.1) Diretriz Geral: É a reta que liga os pontos extremos da estrada, representando a solução de menor distância para realizar a ligação entre os pontos extremos. c.2) Diretriz Parcial: É cada uma das retas que liga dois pontos obrigatórios intermediários. Do estudo de todas as diretrizes parciais resulta a escolha das diretrizes que fornecerão o traçado final da estrada. Figura: Diretrizes de uma estrada (Fonte: PONTES FILHO, 1998) 1-Reconhecimento Principais tarefas na fase de reconhecimento • Coleta de dados sobre a região (mapas, cartas, fotos aéreas, topografia, dados socioeconômicos, tráfego, estudos geológicos e hidrológicos existentes, etc); • Observação do terreno dentro do qual se situam os pontos obrigatórios de passagem de condição (no campo, em cartas ou em fotografias aéreas); • A determinação das diretrizes geral e parciais, considerando-se apenas os pontos obrigatórios de condição; • Determinação dos pontos obrigatórios de passagem de circunstância; • Determinação das diversas diretrizes parciais possíveis; • Seleção das diretrizes parciais que forneçam o traçado mais próximo da diretriz geral; • Levantamento de quantitativos e custos preliminares das alternativas; • Avaliação dos traçados. 1-Tipos de reconhecimento a) Reconhecimento com cartas e fotos b) Reconhecimento aerofotogramétrico c) Reconhecimento terrestre 1-Trabalhos de escritório na etapa de reconhecimento • Descrição dos dados coletados no reconhecimento; • Descrição das alternativas estudadas; • Descrição de subtrechos de cada alternativa, caso existam; • Descrição das características geométricas adotadas; • Apresentação dos quantitativos e custos preliminares (Orçamento Preliminar); • Análise técnica-econômica e financeira dos traçados. 2-Exploração ou Projeto Com o objetivo de realizar o Projeto Definitivo de Engenharia da Estrada, executa-se uma segunda etapa de estudos, com mais detalhes, possibilitando a obtenção de todos os demais elementos para a elaboração de um projeto inicial da estrada. Esta nova etapa é denominada Exploração ou Projeto. Durante a fase de exploração são desenvolvidos outros estudos, além dos topográficos, como os relativos à tráfego, hidrologia, geologia, geotécnica, etc. Estes estudos possibilitam a elaboração dos projetos geométrico, drenagem, terraplenagem, pavimentação, etc... A poligonal levantada topograficamente na fase de exploração recebe a denominação de Eixo de Exploração ou Poligonal de Exploração. É importante observar que esta poligonal não é necessariamente igual à poligonal estabelecida na fase de reconhecimento, pois a equipe de exploração pode encontrar, nesta fase, uma linha tecnicamente mais indicada e que se situe ligeiramente afastada da diretriz do reconhecimento. Observe-se, também, que o eixo de exploração não será necessariamente o eixo de projeto definitivo, isto é, o eixo da estrada a ser construída. Portanto, os trabalhos de campo tomam como apoio e guia os estudos desenvolvidos na fase de reconhecimento, os quais servirão para mais facilmente identificar os pontos obrigatórios de passagem, os acidentes geográficos, as travessias de cursos d´água, etc. 2.1-Trabalhos de campo Lançamento do eixo da poligonal Nivelamento e Contranivelamento da poligonal Levantamento das Seções Transversais 2.2-Trabalhos de Escritório Perfil Longitudinal Seção Transversal Planta Baixa de Exploração 3 -Projeto Definitivo ou Locação É a fase de detalhamento da fase de exploração (fase anterior), ou seja, o cálculo de todos os elementos necessários à perfeita definição do projeto em planta, perfil longitudinal e seções transversais. O projeto final da estrada é o conjunto de todos esses projetos, complementado por memórias de cálculo, justificativa de soluções e processos adotados, quantificação de serviços, especificações de materiais, métodos de execução e orçamento. REGRAS BÁSICAS • As curvas devem ter o maior raio possível; • A rampa máxima somente deve ser empregada em casos particulares e com a menor extensão possível; • A visibilidade deve ser assegurada em todo o traçado, principalmente nos cruzamentos e nas curvas horizontais e verticais; • Devem ser minimizados ou evitados os cortes em rocha; • Devem ser compensados os cortes e os aterros; • As distâncias de transporte devem ser as menores possíveis. Definições Veículo de Projeto Veículo com peso, dimensões e características operacionais considerado representativo de determinado grupo da frota circulante, selecionado com vistas a estabelecer parâmetros de controle de projeto para a via. Para sua escolha, deve-se levar em consideração a composição do tráfego previsto para utilização da rodovia. Velocidade de Projeto Velocidade selecionada e utilizada para estabelecer determinados parâmetros e características geométricas de uma via. O valor a ser adotado deve ser coerente com o relevo predominante do terreno, com o uso e a ocupação do solo no entorno da via, com a velocidade operacional estimada ao longo da via e com sua classe funcional. Os manuais do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER, atual Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes – DNIT, referem-se freqüentemente ao mesmo conceito utilizando o termo “velocidade diretriz”. Velocidade Operacional Velocidade na qual se observam os condutores operando seus veículos sob condições de fluxo livre, e que freqüentemente corresponde ao 85º percentil da distribuição de velocidades praticadas, obtido através da curva de freqüências acumuladas. Distância de Visibilidade de Parada – DVP Consiste na distância mínima de visibilidade disponível para permitir ao motorista de um veículo que viaja na velocidade de projeto detectar e analisar uma situação de perigo à sua frente e, se necessário, frear seu veículo antes de atingir um obstáculo, representativo de tal situação de perigo, em sua trajetória. Definições Distância de Visibilidade de Ultrapassagem – DVU Consiste na distância mínima de visibilidade que deve estar disponível para a ultrapassagem em rodovias de uma pista simples com dois sentidos de tráfego, de tal modoque um veículo possa ultrapassar um outro mais lento com segurança e conforto, sem interferir com a marcha do veículo que se aproxima na direção oposta. Distância de Visibilidade de Decisão – DVD Consiste na extensão requerida pelos motoristas para que, em locais da via que possam ser visualmente confusos, eles sejam capazes de: - detectar e reconhecer informações ou situações de perigo inesperadas e de difícil compreensão; - decidir e iniciar a ação apropriada a ser tomada, selecionando trajetória e velocidade adequadas para o caso; - iniciar e concluir a manobra necessária de maneira segura e eficiente.
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