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Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia de Produção e Transportes Rodovias Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplenagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. A326r Albano, João Fortini Rodovias : introdução ao projeto geométrico, projeto de terraplenagem e sinalização / João Fortini Albano. – Porto Alegre : FEEng/UFRGS, 2009. 1 CD-ROM ISBN 978-85-88085-41-1 1. Rodovias – Projeto geométrico. 2. Rodovias – Ensino superior. I. Título. CDU-625.8 2009 by João Albano Fortini Direitos em língua portuguesa para o Brasil adquiridos por FEENG – Fundação Empresa Escola de Engenharia da UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Laboratório de Sistemas de Transportes Av. Osvaldo Aranha, 99 – 5° andar, Porto Alegre 90.035-190 Porto Alegre – RS – Brasil Tel. 55 51 3308 3491 / 3308 3909 / 3308 4006 Fax: 55 51 3308 4007 e-mail: secretaria@producao.ufrgs.br Editoração Eletrônica: Denise Chagas Nenhuma parte deste material deve ser reproduzida de nenhuma forma sem a autorização por escrito do autor SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 5 1.1 APRESENTAÇÃO E FUNCIONAMENTO DA DISCIPLINA ................................................................................. 5 2. PROJETO GEOMÉTRICO ....................................................................................................................... 7 2.1 COMPOSIÇÃO GEOMÉTRICA DAS RODOVIAS .............................................................................................. 7 Perfil Transversal ........................................................................................................................................... 7 Componentes geométricos da seção transversal ......................................................................................... 8 Esquema geométrico da plataforma de pavimentação .............................................................................. 10 Planta Baixa ................................................................................................................................................. 11 Perfil Longitudinal ....................................................................................................................................... 12 Elementos do perfil longitudinal ................................................................................................................. 13 2.2 RELEVO E TRAÇADO VIÁRIO ...................................................................................................................... 15 Declividade das linhas do terreno ............................................................................................................... 16 Partes típicas do relevo e a relação com o traçado de rodovias ................................................................. 19 2.3 FUNÇÕES, CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL, CLASSE E NORMAS PARA RODOVIAS ......................................... 25 Classificação Funcional das Rodovias .......................................................................................................... 25 Classe de Rodovias ...................................................................................................................................... 25 Caracterização do Relevo ............................................................................................................................ 27 Normas para Projeto Geométrico ............................................................................................................... 27 2.4 TRAÇADO: CONCEITO, DIRETRIZ, ESCOLAS E CONDICIONANTES .............................................................. 33 Traçado ....................................................................................................................................................... 33 Escolas de Traçado ...................................................................................................................................... 33 Condicionantes de Traçado ......................................................................................................................... 35 2.5 ESTUDOS E PROJETOS ................................................................................................................................ 37 Reconhecimento ......................................................................................................................................... 37 Exploração ................................................................................................................................................... 38 Anteprojeto ................................................................................................................................................. 39 Estudos de Campo ....................................................................................................................................... 40 Projeto Final ................................................................................................................................................ 41 2.6 DEFINIÇÃO E CÁLCULO DOS ELEMENTOS DA POLIGONAL ABERTA ........................................................... 42 Coordenadas dos Vértices ........................................................................................................................... 42 Projeções dos Alinhamentos ....................................................................................................................... 43 Comprimento dos Alinhamentos ................................................................................................................ 44 Rumos dos Alinhamentos ........................................................................................................................... 44 Cálculo das Deflexões .................................................................................................................................. 45 2.7 PLANILHA DA POLIGONAL ABERTA ............................................................................................................ 49 2.8 LANÇAMENTO DE RAMPAS ....................................................................................................................... 51 Greide .......................................................................................................................................................... 51 Sinal da rampa ............................................................................................................................................. 51 Principais Critérios de Projeto ..................................................................................................................... 52 2.9 CONCORDÂNCIA HORIZONTAL .................................................................................................................. 57 Curvas horizontais ....................................................................................................................................... 57 Recomendações para projeto ..................................................................................................................... 58 Curva circular Simples ................................................................................................................................. 60 2.10 CURVA DE TRANSIÇÃO............................................................................................................................. 63 2.11 VERIFICAÇÃODA INTERTANGENTE ......................................................................................................... 68 2.12 CÁLCULO DO ESTAQUEAMENTO E PLANILHA FINAL DE COORDENADAS ................................................ 71 Planilha Final de Coordenadas .................................................................................................................... 74 2.13 CONCORDÂNCIA VERTICAL ...................................................................................................................... 75 2.14 PROJETO DE CURVA VERTICAL ................................................................................................................. 77 2.15 CÁLCULO DO GREIDE ............................................................................................................................... 79 2.16 DESENHO DA ALTIMETRIA ....................................................................................................................... 83 2.17 PROJETO DA SEÇÃO TRANSVERSAL ......................................................................................................... 85 Largura da Plataforma de Terraplenagem .................................................................................................. 86 Inclinação Transversal da Plataforma de Terraplenagem ........................................................................... 87 Inclinação dos Taludes ................................................................................................................................ 87 3. PROJETO DE TERRAPLENAGEM ........................................................................................................... 89 3.1 AVALIAÇÃO DAS ÁREAS DAS SEÇÕES TRANSVERSAIS ................................................................................ 89 Seção Plena de Corte ou aterro ................................................................................................................... 89 Seção Mista ................................................................................................................................................. 90 3.2 CÁLCULO DOS VOLUMES ........................................................................................................................... 91 Cálculo dos Volumes ................................................................................................................................... 91 3.3 DISTÂNCIA MÉDIA DE TRANSPORTE: ENFOQUE TEÓRICO ......................................................................... 95 3.4 CÁLCULO DO CENTRO DE MASSA .............................................................................................................. 99 3.5 DISTRIBUIÇÃO DE MATERIAIS .................................................................................................................. 101 Empolamento ............................................................................................................................................ 101 Com motoscraper ...................................................................................................................................... 101 Com escavadeira ....................................................................................................................................... 101 3.6 QUADRO ORIGEM – DESTINO .................................................................................................................. 103 3.7 PLANILHA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ............................................................................................. 105 4. EXERCÍCIOS: PROJETO GEOMETRICO E TERRAPLANAGEM ................................................................. 107 Declividade ................................................................................................................................................ 107 Coordenadas ............................................................................................................................................. 107 Deflexão .................................................................................................................................................... 108 Azimute ..................................................................................................................................................... 109 Normas para rodovias ............................................................................................................................... 109 Projeto em perfil ....................................................................................................................................... 109 Curvas Horizontais ..................................................................................................................................... 110 Intertangente ............................................................................................................................................ 111 Curva de Transição e Estaqueamento ....................................................................................................... 111 Plataforma de terraplenagem ................................................................................................................... 112 Volumes de Corte e Aterro ........................................................................................................................ 112 Curva Vertical ............................................................................................................................................ 113 Distância Média de Transporte ................................................................................................................. 113 Centro de massa e distribuição de materiais ............................................................................................ 113 Planilha de Características Técnicas .......................................................................................................... 114 5. NOÇÕES DE SINALIZAÇÃO ................................................................................................................ 115 5.1 Bibliografia básica: .............................................................................................................................. 115 5.2 Importância do Assunto ..................................................................................................................... 115 5.3 Sinalização Vertical ............................................................................................................................. 117 5.4 Sinalização Horizontal......................................................................................................................... 122 5.5 Dispositivos Auxiliares ........................................................................................................................ 129 5.5 Sinalização Viva .................................................................................................................................. 134 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 5 11.. IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO 11..11 AAPPRREESSEENNTTAAÇÇÃÃOO EE FFUUNNCCIIOONNAAMMEENNTTOO DDAA DDIISSCCIIPPLLIINNAA Conteúdo da Disciplina: 4 partes 1. Introdução à engenharia rodoviária, conceitos básicos; 2. Projeto Geométrico; 3. Projeto de Terraplenagem; 4. Noções de Sinalização Rodoviária. Provas: N1 Parte 1 N2 Parte 2, 3 e 4 N3 Trabalho Prático (desenvolvido por grupos de alunos) A participação em aula e a freqüência serão consideradas na avaliação. Bibliografia: • Albano J. F. Rodovias: Introdução ao ProjetoGeométrico, Projeto de Terraplenagem e Sinalização – CD Rom. • Glauco Pontes F. Estradas de Rodagem: Projeto Geométrico. • Carlos R. T. Pimenta e Márcio P. Oliveira. Projeto Geométrico de Rodovias. • Shu Han Lee. Introdução ao Projeto Geométrico de rodovias. • DNIT. Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais. 1994. • DAER. Normas de projetos rodoviários. 1991. • Lamm, Ruediger; Psarianos, Basil; Mailaender, Theodor. Highway design and traffic safety engineering handbook. New York: McGraw- Hill, c1999. xxxi, (várias paginações): il. A importância da disciplina: • Vias rurais; Sistema viário urbano; Ferrovias, etc. • Custo médio por km de uma rodovia (jan/2009) RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 6 Vencedores não usam drogas. • ~R$ 880.000,00/km para rodovia Classe de Projeto II ou III; • ~R$ 115.000,00/km para o valor médio de um recapeamento asfáltico com Concreto Betuminoso Usinado à Quente e, • ~R$ 180.000,00 a R$ 220.000,00/km restauração de rodovia. Figura 1 – Percentual no custo por etapa da obra Contexto global da disciplina: - abrange uma parte da área de transportes. Infraestrutura. Transporte é uma atividade meio que viabiliza deslocamentos para satisfação de necessidades pessoais e coletivas. Constituição de um Sistema de Transportes: VIA, USUÁRIO, VEÍCULO e MEIO AMBIENTE. Necessitam integração. Uma estrada é parte de um contexto. Integra uma rede viária. Abordagens: Planejamento, Construção, Manutenção e Operação. Os maiores benefícios dos transportes são: mobilidade e acessibilidade e os maiores “problemas” são: acidentes (R$ 10 bilhões/ano – conforme Veja 30/04/2003; Denatran, 2004), poluição, ruído, e congestionamentos. Produto Final: Satisfação das necessidades de conforto, segurança e demais conveniências dos usuários. 47% 19% 16% 10% 4% 4% Pavimentação Terraplenagem Drenagem Obras complementares e Sinalização Obras de arte especiais RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 7 22.. PPRROOJJEETTOO GGEEOOMMÉÉTTRRIICCOO 22..11 CCOOMMPPOOSSIIÇÇÃÃOO GGEEOOMMÉÉTTRRIICCAA DDAASS RROODDOOVVIIAASS O que é uma Rodovia? De acordo com a Lei Nº. 9.503, de 23/09/1997 (Código de Trânsito Brasileiro – CTB) que entrou em vigor em 8/01/1998, utilizam-se as seguintes definições: ESTRADA – via rural não pavimentada; RODOVIA – via rural pavimentada; VIA RURAL – são as estradas e rodovias. À forma (composição espacial) assumida por uma rodovia dá-se o nome de “corpo estradal”. O estudo da composição geométrica de uma rodovia tem três abordagens: perfil transversal, planta baixa e perfil longitudinal. Figura 2 – Corpo estradal Perfil Transversal Obtém-se o perfil transversal a partir da intercessão da superfície do terreno natural com um plano vertical, normal e transversal ao eixo da rodovia. Uma seção transversal de rodovia é constituída por duas linhas: 1. Perfil transversal do terreno natural 2. Perfil transversal de projeto ou gabarito RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 8 Vencedores não usam drogas. Figura 3 – Seção típica de corte Figura 4 – Seção de aterro Figura 5 – Seção mista Componentes geométricos da seção transversal Taludes: são superfícies inclinadas que delimitam lateralmente os cortes e aterros. Valores da inclinação: 1:1,5; 1:2; 1,5:1, etc. Off–set: é a interseção dos taludes de corte e aterro com a superfície do terreno natural. (crista do corte, pé do aterro). Figura 6 – Talude de aterro e linha de off-sets Corte Aterro Mista RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 9 Plataforma de Terraplenagem: é a superfície convexa final, construída a partir das operações de terraplenagem, limitada lateralmente por taludes de corte ou aterro. Largura da plataforma: é função da hierarquia da rodovia. • Plataforma de aterro; • Plataforma de corte: inclui sarjetas de drenagem. Bordas da plataforma: pé do corte, crista do aterro. Inclinação transversal ou abaulamento: a inclinação depende da natureza (textura) da superfície de rolamento. Superelevação: SEc é a inclinação transversal que se dá às plataformas nos trechos curvos a fim de fazer frente à ação da força centrífuga (ou centrípeta) que atua sobre os veículos. O valor da SEc decorre do raio de curvatura e da velocidade de projeto. Superlargura: é a largura adicional que se dá às plataformas nos trechos curvos a fim de melhorar as condições de segurança, particularmente no que se refere à inscrição do veículo à curva. Valores SL ≥ 40,0cm. Figura 7 – Representação das forças que atuam em trechos curvos Faixa de Domínio: é a faixa de terras que contém a rodovia e áreas adjacentes. A Faixa de Domínio é necessária para a segurança dos veículos e pedestres. Possibilita condições para alargamentos, duplicações e obtenção de materiais para uso na construção da estrada. As áreas desta faixa são RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 10 Vencedores não usam drogas. desapropriadas pelo Estado. A largura é variável em função da classe da rodovia e do relevo da região. Plataforma de Pavimentação: é a largura superior do pavimento de uma rodovia. Está constituída por: Pista: é a parte da plataforma de pavimentação destinada ao tráfego de veículos. Pista simples. Duas pistas (ou pista dupla) separadas por um canteiro central ou divisor físico Faixa de Tráfego: é a parte da pista destinada ao fluxo de veículos num mesmo sentido. Cada pista possui duas ou mais faixas. Terceira Faixa: é uma faixa adicional utilizada por veículos lentos nas rampas ascendentes muito inclinadas e longas. Acostamentos: são faixas construídas lateralmente às pistas com a finalidade de proteger os bordos do pavimento e servir, eventualmente, como faixa de tráfego e parada ocasional dos veículos. Esquema geométrico da plataforma de pavimentação Figura 8 – Composição geométrica da plataforma de pavimentação Figura 9 – Composição visual da plataforma de pavimentação Aco Aco Faixa de tráfego Faixa Eixo RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 11 Planta Baixa A Planta Baixa de uma rodovia é a representação plana dos elementos do terreno e projeto. O terreno é representado por curvas de nível. Um projeto planimétrico é constituído pelo conjunto dos seguintes elementos: • Eixo: é o alinhamento longitudinal da rodovia. O eixo localiza-se na parte central da plataforma. • Estacas: definem e materializam o eixo. O estaqueamento cresce a partir da origem de 20 em 20m. • Alinhamentos Retos (ou Retas): localizados entre curvas horizontais. Trecho retilíneo. Tangente. Intertangente. • Curva de Concordância Horizontal: é o arco ou seqüência de arcos que concordam geometricamente dois alinhamentos retos sucessivos. A curva é caracterizada pelo valor do Raio de curvatura. O valor do raio depende do veículo de projeto e da velocidade. Curva circular simples. Curva de Transição. Curva Composta. Figura 10 – Eixo da rodovia em planta baixa RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico,Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 12 Vencedores não usam drogas. Figura 11 – Planta baixa de um projeto rodoviário Perfil Longitudinal Perfil longitudinal é a representação gráfica de um corte vertical no corpo estradal, através de uma superfície perpendicular e coincidente com o eixo da rodovia. Figura 12 – Perfil longitudinal RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 13 Elementos do perfil longitudinal Linha do terreno Natural: representa a variação do terreno natural através da interseção deste com a superfície vertical que determina o perfil. Deformação do perfil. Escalas horizontal e vertical. Linha de Projeto ou GREIDE: é uma linha em perfil longitudinal judiciosamente posicionada em relação ao terreno natural. Definição dos cortes e aterros. A posição é influenciada pela Classe de projeto da rodovia. O perfil é cotado em cada estaca. O greide é o projeto em perfil. Declividade: é a taxa de acréscimo ou decréscimo altimétrico do greide. Rampa ou Aclive: é um trecho ascendente com declividade constante, segundo a origem do estaqueamento. Declive ou Contra Rampa: é um trecho descendente com declividade constante, segundo a origem do estaqueamento. Curva de Concordância Vertical: é a curva que concorda geometricamente duas rampas sucessivas. Normalmente utiliza-se a parábola do 2º grau. É caracterizada pela projeção horizontal L. O projeto da curva é definido por condições de visibilidade, custos e operação da via. Figura 13 – Curva de concordância vertical RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 14 Vencedores não usam drogas. Figura 14 – Interseção entre duas rodovias (Bulgária) Figura 15 – Rodovia com pista dupla RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 15 22..22 RREELLEEVVOO EE TTRRAAÇÇAADDOO VVIIÁÁRRIIOO Figura 16 – Modelo de relevo. CURVA DE NÍVEL: é a projeção horizontal do conjunto de linhas resultantes das interseções obtidas por planos horizontais equidistantes entre si. É a representação plana do relevo. As curvas de nível apresentam-se encaixadas umas às outras. Sendo o terreno elevação ou depressão, as curvas de nível de cota menor serão envolventes ou envolvidas. Figura 17 – Exemplos de curvas de nível A Convenção Internacional de Engenheiros, Astrônomos e Geógrafos reunidos em Madri em 1924 padronizou os procedimentos de suas atividades. Uma das normas estabelecidas define que todas as plantas representativas do terreno seriam orientadas pelo norte e que o norte ficaria na vertical e voltado para cima do desenho da planta, surgindo assim o conceito de Azimute. Forças Externas Forças Internas RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 16 Vencedores não usam drogas. Figura 18 – Relevo e projeção plana Declividade das linhas do terreno Figura 19 – Declividade do segmento AB A inclinação (declividade) do segmento AB é definida como: D Ei = (1) 5 1 1 2 A B A B D E α RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 17 A inclinação i também pode ser expressa pelo quociente simplificado (Vertical:Horizontal): 1:1; 1:2; 4:1 etc. Ou, pelo resultado da divisão: Tanα D E = (2) Ou ainda, multiplicando-se por 100: % 100Tanα ⇒⋅ A forma percentual é a caracterização mais usual da declividade. Figura 20 – Superfície do terreno representada por curvas de nível R O D O V IA S – In tro du çã o ao P ro je to G eo m ét ric o, P ro je to d e Te rr ap la na ge m e S in al iz aç ão Jo ão F or tin i A lb an o, D r. - U FR G S /E E /D E P R O T V en ce do re s nã o us am d ro ga s. 18 Ta be la 1 – T re ch os d e ru as d e P or to A le gr e co m d ec liv id ad e ac en tu ad a Lo ca l E xt en sã o em ra m pa (m ) E xt en sã o co m pu ta da (m ) D ec liv id ad e (% ) R ev es tim en to or ig in al R ev es tim en to a tu al R ua E rn es to A ra új o 52 0, 00 16 ,1 0 21 ,2 2 B lo co c on cr et o B lo co c on cr et o R ua D ou to r M ar ch an d 60 ,0 0 60 ,0 0 21 ,3 0 P ar al el ep íp ed o gr an ito P ar al el ep íp ed o gr an ito 35 ,0 0 22 ,0 0 22 ,8 0 P ar al el ep íp ed o gr an ito P ar al el ep íp ed o gr an ito R ua E sp íri to S an to 16 0, 00 28 ,0 0 20 ,3 0 P ar al el ep íp ed o gr an ito C B U Q R ua D r. V al le 30 0, 00 23 ,0 0 19 ,1 0 P ar al el ep íp ed o gr an ito C B U Q R ua L uc as d e O liv ei ra 50 0, 00 25 ,0 0 22 ,2 0 P ed ra ir re gu la r gr an ito C B U Q R ua R am iro B ar ce lo s 37 0, 00 10 0, 70 17 ,8 0 P ar al el ep íp ed o gr an ito C B U Q R ua C el . J oã o P in to 13 5, 00 16 ,5 0 25 ,2 0 C B U Q C B U Q R ua G io co nd a 85 ,0 0 30 ,5 0 21 ,0 0 C B U Q C B U Q R ua M ar tin s de Li m a 15 0, 00 - 0 - 23 ,2 0 B lo co c on cr et o B lo co c on cr et o R ua C as ca al pi na 27 0, 00 11 7, 78 21 ,4 2 B lo co c on cr et o B lo co c on cr et o 76 ,0 0 71 ,0 0 28 ,3 9 P as se io P as se io RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Partes típicas do relevo e a relação com o traçado de rodovias ENCOSTA: ou vertente, é a superfície do terreno compreendida entre a linha do vértice e a linha da base de um acidente orográfico. As águas pluviais escoam sobre as encostas. Traçado de meia-encosta x Traçado sobre a encosta. 10 15 20 25 Figura 21 – Escoamento das águas pluviais Figura 22 – Traçado na meia-encosta DIVISOR DE ÁGUAS: é a interseção de duas encostas. Forma uma linha divisora de águas pluviais. É desejável ter-se um traçado sobre o divisor de águas. Ex.: Av. Duque de Caxias e Av. Independência em Porto Alegre. Vencedores não usam drogas. 19 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT VALE: é a superfície côncavaou depressão formada pela união de duas encostas opostas. Pode ser aberto ou fechado. DA Figura 23 – Corte transversal em um vale TALVEGUE: é a linha formada pela seqüência dos pontos mais baixos de um vale. É uma linha coletora das águas pluviais. Traçados muito próximos a talvegues exigem cuidados especiais. • O aclive de um curso d’agua cresce de forma contínua da foz até a nascente; • O ângulo formado pelos cursos de dois talvegues é, geralmente, inferior a 90˚. A confluência apresenta, normalmente, uma inflexão do curso principal em direção ao seu afluente. GROTA E MATA CILIAR: Grota é a área de entorno de um talvegue. Figura 24 – Grota, talvegue e mata ciliar Vale DA Encost 20 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT SERRA: É a denominação genérica de todo terreno significativamente acidentado. Montanha de forma muito alongada, cuja parte mais elevada apresenta a forma de dentes de uma serra. ARROIO: É um pequeno curso d’água perene. BACIA: É o conjunto de todos os terrenos cujas águas afluem para um determinado curso d’água ou talvegue. Está delimitada por um divisor de águas. Figura 25 – Bacia próxima à Rota do Sol DA T 20 30 40 50 Figura 26 – Representação plana de uma bacia Vencedores não usam drogas. 21 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT CONTRAFORTE: É uma ramificação de razoável proporção em direção transversal a uma montanha ou serra. Divisor de Águas 50 60 70 80 Figura 27 – Configuração de um contraforte GARGANTA: É uma depressão acentuada do divisor de águas de uma montanha ou serra. Através de uma garganta um traçado pode interceptar uma serra. Figura 28 – Configuração de uma garganta 10 20 30 40 50 60 10 60 50 40 30 20 Divisor de Águas 22 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 23 Figura 29 – Estrada em uma garganta Figura 30 – Caracoles (Cordilheira dos Andes, CH) RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Figura 31 – Estrada na Serra do Rio do Rastro (SC, BR) 24 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..33 FFUUNNÇÇÕÕEESS,, CCLLAASSSSIIFFIICCAAÇÇÃÃOO FFUUNNCCIIOONNAALL,, CCLLAASSSSEE EE NNOORRMMAASS PPAARRAA RROODDOOVVIIAASS Função de uma via: é o tipo de serviço que a via proporciona aos usuários. É o desempenho da via para a finalidade do deslocamento. Mobilidade: atende à demanda do tráfego de passagem pela região atravessada. É proporcionar fluidez ao deslocamento de uma atividade à outra (trabalho, compras, escola, residência). Acessibilidade: atende à demanda do tráfego local e de propriedades ou instalações lindeiras. Acesso a uma atividade ou uso do solo. As funções de uma via constituem um conflito de uso. A maior parte das vias urbanas e rurais é usada simultaneamente para as duas finalidades, em detrimento de ambas. Classificação Funcional das Rodovias Arteriais: proporcionam alto nível de mobilidade para grandes volumes de tráfego. Sua principal função é atender ao tráfego de longa distância, seja interestadual ou internacional. Tráfego de passagem. Coletoras: atendem a núcleos populacionais ou centros geradores de tráfego de menor vulto, não servido pelo sistema arterial. A função deste sistema é proporcionar mobilidade e acesso dentro de uma área específica. Locais: constituídas geralmente por rodovias de pequena extensão, destinadas basicamente a proporcionar acesso ao tráfego intramunicipal de áreas rurais e de pequenas localidades às rodovias coletoras ou mesmo arteriais. Classe de Rodovias Os critérios de projeto não podem ser uniformes para rodovias que comportem qualquer quantidade de veículos nem para qualquer tipo de relevo Vencedores não usam drogas. 25 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT sobre o qual deverá estar acomodado o traçado viário. Por estes motivos, o estabelecimento de diferentes Classes de projeto foi a solução encontrada a partir da experiência acumulada com a evolução do uso da malha viária. A definição de diferentes Classes atende à necessidade de adequação, de forma econômica, do volume de tráfego misto previsto para cada situação em particular. A hierarquia entre diversos projetos materializada através das diferentes Classes considera também as funções exercidas por estradas para cada situação. A estes fatores estão associadas às dificuldades de execução decorrentes da configuração do relevo. Classe 0: Via expressa; elevado padrão técnico; controle total de acesso; prepondera a função mobilidade com alto volume de tráfego e enquadramento por decisão administrativa. Classe 1-A: Pista dupla e controle parcial de acesso. Adota-se quando o volume de tráfego futuro em pista simples ocasionar um nível de serviço C para regiões planas ou onduladas ou nível D para regiões montanhosas ou urbanas. Classe 1-B: Elevado padrão técnico, pista simples. Volume de tráfego entre 3000 < VDM10 < 9000. Uso de 3ª faixa para tráfego lento em regiões montanhosas. Classe II: Pista simples. Volume de tráfego entre 1500 < VDM10 < 3000. Classe III: Pista simples. Volume de tráfego: 300 < VDM10 < 1500. Vias Coletoras. 26 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Classe IV: Pista simples. Tráfego com VDM10 < 300. Alta acessibilidade. Baixo custo de construção. Rodovias Vicinais: Tabela 2 – Classificação das rodovias vicinais Classe VDM10 Largura Pista A > 200 2x3,5m B > 200 2x3,0m C 100 – 200 2x3,0m D 50 – 100 2x3,0m Caracterização do Relevo Linha de maior declividade – LMD. Representa a área mais inclinada da região. Um critério de qualificação do relevo é o de enquadramento do valor da LMD nos seguintes limites: LMD < 5 % → Região PLANA 5 % < LMD < 15 % → Região ONDULADA LMD > 15 % → Região MONTANHOSA Normas para Projeto Geométrico A contínua evolução do modal rodoviário, particularmente no que se refere ao volume de tráfego, às características dos veículos e a necessidade de condições de segurança e conforto para os usuários da rede viária, levam os órgãos rodoviários do país a reunirem toda literatura, pesquisas, estudos, evolução tecnológica nacional e internacional sob a forma de um documento orientador chamado de Normas para Projetos de Rodovias. Vencedores não usam drogas. 27 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT O objetivo principal das Normas é o de promover uma correta orientação aos engenheiros que atuam na elaboração de projetos, através de recomendações ou indicações de parâmetros decorrentes do uso e da aplicação de tecnologias reconhecidas e consolidadas, que possam qualificar os projetos e respaldar a responsabilidade de todos profissionais envolvidos no processo. Assim, as Normas consolidam e consubstanciamas noções básicas existentes para a elaboração de um projeto geométrico de rodovia tendo em vista a freqüência das inovações tecnológicas ocorridas. No Brasil, na esfera federal de Governo, os projetos rodoviários estão orientados pelo Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais, publicado em 1999 e editado pela Diretoria de Desenvolvimento Tecnológico do Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre (ex-DNER). No Rio Grande do Sul, para as rodovias de jurisdição estadual, o Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem (DAER) publicou em 1991 as Normas para Projeto Geométrico de Rodovias com a finalidade de orientar a elaboração de projetos das rodovias estaduais. Em março de 1994, o DAER elaborou o Aditivo nº 1 para as Normas de Projeto Rodoviário com foco, principalmente, nas seguintes determinações: custos minimizados dentro de condições técnicas aceitáveis e a condição de que leis econômicas de viabilidade devem estar sempre presentes nas decisões dos projetistas. Em primeira instância, as Normas constituem um instrumento que visa a defesa das condições de segurança e conforto do usuário do sistema, o estabelecimento de critérios de projeto compatíveis com a intensidade de uso previsto para a via e, ainda, definem as responsabilidades dos projetistas, construtores e dos administradores públicos e privados. Projetos desenvolvidos em parte ou totalmente em discordância com as Normas vigentes devem ser muito bem justificados. 28 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT As Normas definem limites para a geometria da via em função da Classe e da Região para cada projeto específico. Velocidade de Projeto ou Velocidade Diretriz: em 2001, a AASHTO estabeleceu o conceito atual da velocidade de projeto como a velocidade selecionada e utilizada para determinar as diversas características geométricas da via. Este conceito evidencia a relação entre a velocidade e os parâmetros de projeto adotados, já que, uma vez definida a velocidade de projeto, muitos parâmetros serão definidos em relação a esta. A velocidade Diretriz condiciona as principais características geométricas da via. Deve ser a mesma ao longo de um trecho projetado tendo em vista um padrão uniforme de operação. Velocidades diretrizes elevadas requerem características geométricas mais amplas. Velocidade Regulamentada: também denominada de velocidade limite, é a velocidade máxima (e também a mínima) permitida para uma rodovia ou segmentos desta. Limites razoáveis, normalmente são bem aceitos, enquanto que limites excessivamente baixos podem ser ignorados pelos motoristas. É a velocidade exigida pela autoridade ou gestor da via. Veículo de Projeto: a largura e o comprimento dos veículos influenciam as dimensões da via (faixas de rolamento, acostamentos, ramos, canteiros, faixas de espera, etc.). O veículo tipo de projeto é o de carga. 2,6 x 14,0 x 4,4m simples 2,6 x 18,15 x 4,4m articulados 2,6 x 19,8 x 4,4m reboques A Norma define valores limites para: Vencedores não usam drogas. 29 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 30 Vencedores não usam drogas. Superelevação, Raio mínimo, Rampa máxima, Largura da faixa de rolamento, Largura dos acostamentos, Visibilidade vertical, Faixa de Domínio, Etc. Apresenta-se no Quadro 1 os principais valores adotados pelo Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem. Maiores discriminações, elementos e informações podem ser encontrados na publicação Normas de Projetos Rodoviários ou no sítio www.daer.rs.gov.br. R O D O V IA S – In tro du çã o ao P ro je to G eo m ét ric o, P ro je to d e Te rr ap la na ge m e S in al iz aç ão Jo ão F or tin i A lb an o, D r. - U FR G S /E E /D E P R O T V en ce do re s nã o us am d ro ga s. 31 Q ua dr o 1 – C ar ac te rís tic as b ás ic as p ar a pr oj et o ge om ét ric o da s ro do vi as e st ad ua is C A R A C TE R ÍS TI C A S R EG IÕ ES C LA SS ES 0 I II III IV Tr áf eg o (V D M p ar a o 10 º a no d o pr oj et o) - D ec is ão A dm in is tra tiv a > 90 00 (I -A ) 15 00 -3 00 0 30 0- 15 00 < 30 0 30 00 -9 00 0 (I- B ) V el oc id ad e D ire tri z (k m /h ) P O M 12 0 10 0 80 10 0 80 60 80 70 50 80 60 40 60 40 30 D is tâ nc ia d e V is ib ilid ad e de P ar ad a D es ej áv el (m ín im o) – (m ) P O M 31 0 (2 05 ) 21 0 (1 55 ) 14 0 (1 10 ) 21 0 (1 55 ) 14 0 (1 10 ) 85 (7 5) 14 0 (1 10 ) 11 0 (9 0) 65 (6 0) 14 0 (1 10 ) 85 (7 5) 45 (4 5) 85 (7 5) 45 (4 5) 30 (3 0) Ta xa M áx im a de s up er el ev aç ão (% ) - 10 ,0 % 10 ,0 % 8, 0 % 8, 0 % 6, 0 % R ai o M ín im o de C ur va tu ra H or iz on ta l ( m ) P O M 54 0 34 5 21 0 34 5 21 0 11 5 23 0 17 0 80 23 0 12 5 50 13 5 55 25 R am pa M áx im a (% ) P O M 3, 0 % 4, 0 % 5, 0 % 3, 0 % 4, 5 % 6, 0 % 3, 0 % 5, 0 % 7, 0 % 4, 0 % 6, 0 % 8, 0 % 5, 0 % 7, 0 % 9, 0 % La rg ur a da F ai xa d e R ol am en to (m ) P O M 3, 75 3, 60 3, 60 3, 60 3, 60 3, 50 3, 50 3, 50 3, 00 La rg ur a do A co st am en to E xt er no (m ) (m ín im a) P O M 3, 0 3, 0 - ( 2, 5) 2, 5 3, 0 - ( 2, 5) 2, 5 2, 5 2, 5 - ( 2, 0) 2, 5 - ( 2, 0) 2, 0 - ( 1, 0) 2, 5 - ( 1, 0) 2, 0 - ( 1, 0) 1, 5 - ( 1, 0) 1, 0 0, 5 0, 5 La rg ur a R ec om en da da d o A co st am en to In te rn o (m ) – (e xc ep ci on al ) P O M (1 ,2 ) – 0 ,6 (1 ,0 ) – 0 ,6 0, 5 (1 ,2 ) – 0 ,6 (1 ,0 ) – 0 ,6 0, 5 - - - G ab ar ito M ín im o V er tic al (m ) - 5, 50 5, 50 5, 50 5, 50 5, 50 La rg ur a do C an te iro C en tra l ( m ) - 4, 0 4, 0 - - - In cl in aç ão T ra ns ve rs al e m T an ge nt e - 2 % 2 % 2 % 2 % 3 % La rg ur a da F ai xa d e D om ín io (m ) P O M Fi xada n o P ro je to 60 70 80 30 40 50 30 40 50 30 40 50 Fo nt e: N or m as d e P ro je to s R od ov iá rio s V ol . 1 , D A E R , 1 99 1 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..44 TTRRAAÇÇAADDOO:: CCOONNCCEEIITTOO,, DDIIRREETTRRIIZZ,, EESSCCOOLLAASS EE CCOONNDDIICCIIOONNAANNTTEESS Traçado “É a posição que a via ocupa sobre o terreno” Um estudo de traçado leva em consideração a necessidade de adequado padrão técnico, econômico, operacional e de integração ao meio ambiente, tendo em vista as necessidades de segurança, conforto e conveniências do usuário. Os estudos de traçado levam à determinação de uma DIRETRIZ. Diretriz é o melhor caminho ou trajeto. Escolas de Traçado • Escola Clássica • Escola Moderna Figura 32 – Veículo início do Séc. XX Escola Clássica: Remonta ao início da expansão da indústria automotiva, no início do século XX. Baseia-se na alta relação potência do motor sobre o peso transportado e nas menores distâncias que os segmentos de reta proporcionam. Consiste basicamente na utilização de longos trechos em reta com pouco uso de arcos de curva. Críticas ao traçado clássico: leva o motorista cansado ao sono; ofuscamento à noite; maior custo; sensação de insegurança; facilita o Vencedores não usam drogas. 33 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT desenvolvimento de grandes velocidades; monotonia e menor prazer ao dirigir. Tabela 3 – Exemplos de trechos retos e longos Rodovia Extensão em Reta (km) BR/290 18,0 BR/116 Arroio Grande 21,0 Ruta 2 C. del Este – Assuncion 25,0 BR/158 25,0 BR/285 São Borja 27,0 e 33,0 BR/471 Quinta – Chuí 38,0 Mendonça 40,0 Franckfurt 60,0 Bariloche – Baia Blanca 152,0 Estrada de Ferro na Austrália 500,0 Tangentes longas devem ser evitadas por constituírem elementos com muita rigidez geométrica com pouca adaptabilidade às diversas formas da paisagem. Retas longas são previsíveis e perigosas por oferecer extensões estáticas que convidam ao excesso de velocidade. A reta ou tangente pode ser justificada em regiões muito planas ou em vales onde se encaixa na paisagem natural. Escola Moderna Propõe a eliminação das retas em planta por curvas de grande raio. Recomenda uma melhor adaptação da rodovia ao terreno. Dá ênfase aos problemas de visibilidade. É o chamado “Traçado Fluente”. A curva é mais interessante por trazer ao campo visual do motorista maior quantidade de áreas marginais. Oferece uma visão variada e dinâmica, estimula o senso de previsão e proporciona melhor condução ótica. Isto não significa que se devam forçar curvaturas desnecessárias. Críticas à Escola Moderna: o exagero de curvas prejudica operações de ultrapassagem; dá sensação de insegurança e resulta em trechos maiores. 34 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vantagens: menor custo; maior prazer ao dirigir; menor monotonia, etc. Figura 33 – Traçado fluente Figura 34 – Traçado retilíneo Condicionantes de Traçado Interferem na definição do Traçado: • Condicionantes Físicas • Condicionantes Sócio–Econômicas Condicionantes Físicas: Topografia, Hidrografia, Geologia, Meio ambiente. Nas ações de preservação ambiental, considera-se o estudo de traçado como uma das ferramentas mais importantes. Informações levantadas na imprensa (O Estado de São Paulo, jan/2007) indicam que o Pará é o Estado com a maior área devastada em termos absolutos, predominantemente ao longo de rodovias federais como a BR-230 (Transamazônica) e a BR-163, além da PA-150. O Estado de Rondônia apresenta o maior percentual de área Vencedores não usam drogas. 35 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT desmatada em relação ao território: 28,5%. Até 1978, a área desmatada representava apenas 1,76% do Estado. As Condicionantes Físicas provocam uma REPULSÃO no traçado. Condicionantes Sócio–Econômicas: Uso do Solo, Turismo, existência de Cidades e Vilas, Ferrovias e Hidrovias, Custo das Desapropriações. As Condicionantes Sócio-Econômicas sugerem uma ATRAÇÃO no traçado, exceto as desapropriações. Um bom traçado deve: • Ser definido de forma a se conseguir a mais ampla visibilidade, com especial atenção às operações de ultrapassagens; • As intertangentes não devem ser longas; • As curvas de concordância planimétrica devem ser judiciosamente posicionadas e bem dimensionadas; • Os efeitos de perspectiva (encurtamentos, distorções e encobrimentos), analisados e corrigidos; o apalpamento ótico da pista favorecido durante a maior parte do percurso, com o road focus convenientemente afastado da posição do veículo, para que o motorista tenha possibilidade de perceber com a necessária antecedência as situações que irá enfrentar, possibilitando programar a maneira de conduzir o veículo, regulando a velocidade e as exigências de potência do motor segundo um grau de segurança adequado. 36 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..55 EESSTTUUDDOOSS EE PPRROOJJEETTOOSS Reconhecimento Vila A B Figura 35 – Escolha do traçado A etapa do Reconhecimento é um estudo PRIMÁRIO da região onde será desenvolvido o Traçado. A finalidade do reconhecimento é ORIENTAR o posicionamento da via sobre o terreno. São utilizadas cartas do Serviço Geográfico do Exército na escala 1:50.000 com curvas de nível afastadas de 20m. Se for o caso, podem ser programados levantamentos aéreos específicos na escala 1:10.000 com curvas de nível afastadas de 10m. Como a carta é um instrumento estático, é importante um reconhecimento in loco, por avião ou terra, definindo-se pontos importantes pelos quais deverá passar o trajeto da via. Nesta primeira etapa executa-se o levantamento e análise de elementos para definição do traçado. Verificam-se os pontos de passagem obrigatória e demais condicionantes. Especial atenção deverá ser dedicada às questões de preservação ambiental. Conclui-se pelo melhor ITINERÁRIO ou Faixa para Exploração. É uma macro-localização da via. Vencedores não usam drogas. 37 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Figura 36 – Exemplo de traçado sobre carta topográfica Exploração 400 2 1 Figura 37 – Sequências de alinhamentos em planta 38 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT É um estudo executado sobre o Itinerário ou Faixa de Exploração. Programa-se um levantamento aéreo para produção de cartas nas escalas 1:5.000 ou 1:2.000 (é melhor). O relevo é representado por curvas de nível com afastamentos de 1,0m ou, no máximo, 5,0m e largura da faixa de exploração de 300 a 400m. Estuda-se o posicionamento de uma (ou mais) sequências de alinhamentos em planta. Completa-se o estudo com uma análise do perfil longitudinal. As maiores condicionantes consideradas nesta etapa são: relevo, alagadiços,matas nativas e desapropriações. Produto Final: estabelecimento de uma Diretriz de Traçado constituída por uma sequência de alinhamentos cujos parâmetros ficam registrados na Planilha de Coordenadas da Poligonal Aberta. Anteprojeto Nesta fase define-se a geometria da via: curvas horizontais e verticais, rampas, questões de visibilidade, largura das faixas de rolamento, greide, estaqueamento, etc. Define-se também um pré-dimensionamento da drenagem e pavimentação. Executa-se um levantamento de todos os quantitativos para projetar uma estimativa do custo da obra. Definem-se, preliminarmente, todos os elementos técnicos e econômicos do empreendimento. Com o anteprojeto tem-se a viabilidade técnica da rodovia. Com a estimativa do custo pode-se desenvolver um Estudo de Viabilidade Econômica e analisar a conveniência de implantação em função de prioridades ou disponibilidade de recursos. Vencedores não usam drogas. 39 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT A apresentação do anteprojeto é feita sem muito rigor. O anteprojeto é um importante instrumento de decisão. Estudos de Campo Programa-se o deslocamento de equipes técnicas ao campo para execução de levantamentos específicos, detalhados e completos. Os principais serviços são: Estudos Topográficos Estudos Geotécnicos Estudos Hidrológicos Estudos de Tráfego Estudos Topográficos: locação do eixo de anteprojeto; ajustes na linha; levantamento de seções transversais; levantamento de jazidas e pedreiras e cadastro da Faixa de Domínio. Estudos Geotécnicos: sondagens do subleito; pesquisas e sondagens de jazidas; pedreiras e empréstimos. Ensaios de caracterização dos materiais. Estudos Hidrológicos: informações sobre bacias. Cotas de cheia máxima. Travessias de cursos d’agua. Estudos de Tráfego: contagens volumétricas; contagens direcionais para interseções. Análise e projeções do tráfego no horizonte de projeto. Os dados e informações levantadas no campo são devidamente registrados em cadernetas, CD’s ou direto em notebooks. Após análise de consistência, os dados levantados no campo são encaminhados para um Escritório Central onde serão trabalhados com vistas a elaboração do Projeto Final. 40 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Projeto Final É o conjunto de informações que possibilitam o entendimento e a construção da rodovia. Os documentos de projeto de rodovia são basicamente: ? Relatório de Projeto ? Projeto Executivo O Relatório contém textos com a memória descritiva e justificativa dos Estudos e Projetos desenvolvidos. Apresenta-se um orçamento com o custo previsto para o empreendimento. O Projeto Executivo reúne desenhos, detalhes, plantas, planilhas e demais elementos indispensáveis para a visualização, elaboração de proposta executiva, contratação e implantação da obra. Um Projeto Final (além dos Estudos de Campo) está constituído, no mínimo, pelas seguintes partes: Projeto Geométrico; Projeto de Terraplenagem; Projeto de Drenagem; Projeto de Pavimentação; Projeto de Sinalização; Projeto de Interseções; Projeto de Obras Especiais; Projeto de Obras Complementares; Especificações Executivas; Cronograma; Custos e Orçamento. O projeto deve ser uma primeira e boa hipótese de execução da obra. Vencedores não usam drogas. 41 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 42 Vencedores não usam drogas. 22..66 DDEEFFIINNIIÇÇÃÃOO EE CCÁÁLLCCUULLOO DDOOSS EELLEEMMEENNTTOOSS DDAA PPOOLLIIGGOONNAALL AABBEERRTTAA Definida a diretriz do traçado, determinam-se os elementos que caracterizam a poligonal aberta: • Coordenadas dos Vértices; • Projeções dos Alinhamentos; • Comprimentos dos alinhamentos; • Rumos dos alinhamentos; • Deflexões entre os Alinhamentos. Figura 38 - Nós do sistema reticulado referencial Coordenadas dos Vértices São obtidas por leitura direta na carta ou na tela do computador através de programas CAD. O terreno está referenciado a um sistema reticulado ortogonal cujos “nós” são pontos de coordenadas conhecidas. A leitura e o entendimento dos elementos constantes na carta deve ser a melhor possível. As escalas usuais são: 1:2.000 ou 1:5.000. Adota-se a precisão do mm para os valores das coordenadas. N RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Projeções dos Alinhamentos Figura 39 – Projeções Δx e Δy Calculam-se as projeções a partir das coordenadas dos vértices: 0101 0101 y-y=Δy x-xΔx = Genericamente: n1+n x-x=Δx (3) n1+n y-y=yΔ (4) O sinal das projeções indica o quadrante geográfico do alinhamento. Figura 40 – Quadrantes geográficos + + + - - - + N E - 1º q 4º q 3º q 2º q 1 2 3 Y; N X; E 0 Δy Δx Vencedores não usam drogas. 43 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Comprimento do es (projeção em planta) Figura 41 – Comprimento de um alinhamento. s Alinhamentos Comprimentos ou distâncias entre vértic 1 2 Δy12 Δx12 d12 2 12 2 1212 ΔyΔx=d + ou 22 ΔyΔxd += (5) Rumos dos Alinhamentos Figura 42 – Rumo de um alinhamento R0 R0 R1 Δx01 Δy01 0 1 2 44 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Rumo é o menor âng direção norte – sul. ulo formado entre o alinhamento e a 01 01Δx=R TAN 0 Δy 01 01 0 Δy ΔxArc.TANR = Ou, genericamente: Δy ΔxArc.TAN=R (Quadrante) (6) Deve-se, obrigatoriamente, indicar o quadrante do alinhamento. Cálculo das Deflexões ede a mudança de direção entre alinhamentos con Figura 43 – Deflexão entre dois alinhamentos consecutivos Deve-se ind eita (E Deflexão: É o ângulo que m secutivos. Considera-se o ângulo formado pelo alinhamento posterior com o prolongamento do anterior. 0 1 2 δ icar o lado para o qual ocorre a inflexão. Esquerda ou Dir ou D). Vencedores não usam drogas. 45 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Existem quatro situações a considerar: 1º Alinhamentos consecutivos em quadrantes contíguos de diferentes hemisférios (norte e sul) Figura 44 – Alinhamentos no primeiro e segundo quadrantes δ1 = 180 - (R0 + R1) (D) δn = 180 - (Rn-1 + Rn) (E ou D) (7) 2º Alinhamentos consecutivos em quadrantes opostos Figura 45 – No primeiro e terceiro quadrantes δ1 = 180 - |R0 - R1| (D) δn = 180 - |Rn - 1 - Rn| (E ou D) (8) 0 1 R0 R0 2 δ1 R1 R0 0 1 2 δ1 R0 R1 46 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Vencedores não usam drogas. 47 3º Alinhamentos consecutivos em quadrantes contíguos no mesmo hemisfério Figura 46 – Alinhamentos consecutivos no hemisfério norte δ1 = R0 + R1 (E) δn = Rn-1 + Rn (E ou D) (9) 4º Alinhamentos consecutivos de mesmo quadrante Figura 47 – Alinhamentosno primeiro quadrante δ1 = |R1 - R0| (D) δn = |Rn - Rn-1| (E ou D) (10) 0 1 2 δ1 R0 R0 R1 0 1 R0 R0 δ1 R1 2 R O D O V IA S – In tr od uç ão a o P ro je to G eo m ét ric o, P ro je to d e T er ra pl an ag em e S in al iz aç ão Jo ão F or tin i A lb an o, D r. - U F R G S /E E /D E P R O T V en ce do re s nã o us am d ro ga s. 49 22 .. 77 PP LL AA NN II LL HH AA DD AA PP OO LL II GG OO NN AA LL AA BB EE RR TT AA D ef le xõ es R um o Ta ng en te D is t. Pr oj eç õe s C oo rd en ad as Es q. D ir. R d (m ) Ei xo X Ei xo Y M ed id as º ´ ´ ´ º ´ ´ ´ Q º ´ ´ ´ + E - O +N - S X i Y i X 0 Y 0 Δx /Δy d 0 1 Δx 01 Δy 01 X 1 Y 1 6 de c. 3 de c. X 2 Y 2 X 3 Y 3 X 4 Y 4 O bs er va çõ es : • C oo rd en ad as o bt id as a tr av és d e so ftw ar e • D is tâ nc ia s: 3 d ec im ai s (m m ) • T an ge nt e R : 6 d ec im ai s • N ão u til iz ar fr aç ão d e se gu nd o RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..88 LLAANNÇÇAAMMEENNTTOO DDEE RRAAMMPPAASS São os declives ou contra-rampas. O termo declividade designa genericamente uma inclinação. Greide • É o eixo da via em perfil ou, • É o desenvolvimento altimétrico do perfil longitudinal de projeto da via. Figura 48 – Trecho da RS/235 na Região das Hortências, RS O greide é constituído por rampas e curvas verticais. Sinal da rampa A referência é o sentido crescente do estaqueamento. Subidas: sinal (+) i1 São os aclives ou rampas. Descidas: sinal (-) - i2 Vencedores não usam drogas. 51 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Principais Critérios de Projeto 1º. Minimizar as inclinações Sempre que possível, deve-se utilizar rampas suaves, com taxas compatíveis com o nível do investimento. Deve haver coerência entre Classe de Projeto, relevo e custos decorrentes. 2º. Rampa Máxima e Mínima a) Rampa Máxima: Define-se a rampa máxima para o veículo de projeto (veículo de carga). O valor da rampa máxima decorre da classe de projeto e do relevo. A rampa máxima admissível é 9% para rodovias de Classe IV, região montanhosa. Na pior das hipóteses, admite-se 10% em rodovias vicinais Classe D também em região montanhosa. E greides urbanos, a rampa máxima é 15% para via local de acesso domiciliar com veículos leves (Porto Alegre). b) Rampa Mínima: Nos trechos em corte ou seção mista a rampa mínima admissível é de 1,0% para viabilizar o escoamento natural da água. 3º. Curvas Côncavas em Cortes: Nas extensões de cortes ou seções mistas “é proibido” prever curvas côncavas para evitar o acúmulo de água. Figura 49 – Acúmulo indesejável de água As rampas devem compatibilizar acessos à instalações marginais existentes. 52 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Figura 50 – O perfil longitudinal deve ser operacional e viável 4º. Terrenos Alagadiços: Terrenos saturados e extensões com solos moles devem, em princípio, ser evitados. Não sendo possível, prever somente aterros com altura mínima de 1,50 m. Figura 51 – Aterro sobre solos moles 5º. Otimização das Massas: Ao posicionar a linha de projeto em perfil, deve-se buscar a melhor compensação entre volumes de corte e aterro. Vencedores não usam drogas. 53 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Considerar o empolamento mais perdas executivas. 1,0 m3 no aterro compactado equivale a 1,35 m3 no corte AiBFiEiVi ∑=∑−∑+∑ (11) 6º. Cortes e Aterros Altos: Por necessidade de fundação para os aterros e estabilidade das encostas, recomenda-se não adotar cortes e aterros muito altos. Rodovias de Classe I ou II: altura máxima próxima a 18m. Outras classes: até 12m. Vias urbanas: considerar as cotas das soleiras das habitações existentes. Características específicas de cada projeto, questões econômicas ou ambientais, poderão sugerir a opção por estruturas especiais do tipo viadutos ou túneis. 7º. Bueiros: Bueiros tubulares e galerias não podem ter tráfego direto sobre as paredes e lajes de concreto. As estruturas deverão ser recobertas com uma espessura mínima de 50 cm de solo compactado. 8º. Perfil Geológico: Sondagens preliminares ao longo do eixo permitem conhecer o perfil geológico do traçado. Deve-se tirar partido desses dados, evitando cortes desnecessários em rocha ou alteração de rocha. 9º. Impulso: Nos aclives longos antecedidos por declives é conveniente dispor as rampas mais íngremes na parte inferior do trecho e, as mais suaves no topo, para tirar proveito do impulso do veículo acumulado no segmento anterior. 54 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 10º. Conforto: Os trechos com inclinação constante em rampa, sempre que possível, deverão ter comprimento mínimo absoluto de 260m (III e IVª) a 300m (I e IIª) para maior conforto dos usuários. As curvas verticais devem ser suaves e bem concordadas com as tangentes verticais. 11º. Perfil de Terraplenagem: Considerar no lançamento de rampas e projeto de curvas verticais que a linha de projeto é o perfil de terraplenagem. Sobre esta linha deverá ser projetada e construída a estrutura do pavimento. 12º. Harmonia entre Projeto Vertical e Horizontal: Figura 52 – Lombada Em uma lombada vencida de topo, mesmo quando a curva vertical é bem dimensionada, o motorista sente-se inseguro e é impelido a reduzir a velocidade. Figura 53 – Curva vertical coincidente com curva horizontal Quando a lombada é vencida por meio de curvas horizontal e vertical conjugadas as áreas marginais auxiliam a condução ótica e a leitura da estrada fica facilitada. Vencedores não usam drogas. 55 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Portanto, sempre que possível, as curvas verticais devem coincidir com trechos de curvas horizontais. Além de oferecer melhor aspecto estético tridimensional, em muitos casos, aumenta a distância de visibilidade. 13º. Pontos de Passagem Obrigatória: a) cruzamento com outras vias; b) ponte ou viaduto existente; c) acessos a indústrias, colégios e propriedades em geral; d) contrafortes e gargantas; e) cotas de cheia máxima dos rios.> 2,5 m; f) vão livre de 5,50m para passagem sobre rodovia federal e 7,20m sobre ferrovia. 14º. Visibilidade: Deve-se garantir amplas condições de visibilidade. Quanto menor a diferença entre rampas, melhor. Exemplos de lombadas: Figura 54 – BR 116 Picada Café Figura 55 – BR 116 Pelotas 56 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..99 CCOONNCCOORRDDÂÂNNCCIIAA HHOORRIIZZOONNTTAALL Figura 56 – Trecho sinuoso Curvas horizontais Os alinhamentos consecutivos que definem a diretriz de traçado são concordados através de curvas horizontais. As curvas de concordância horizontal podem ser do tipo: Simples: quando se emprega o arco de círculo; Compostas com Transição nas extremidades: quando são empregados segmentos de curva espiral ou radióides no início e no fim da trajetória curvilínea. Compostas sem Transição: curvas com a utilização de dois ou mais arcos de círculo com raios de curvatura diferentes. Vencedores não usam drogas. 57 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Figura 57 – Trecho com curvas horizontais Projetar uma curva de concordância horizontal é, essencialmente, definir o valor do raio de curvatura, dentro de uma série de condições técnicas, econômicas, estéticas e operacionais. As condições de equilíbrio de um veículo ao percorrer uma curva são dadas pela equação: ( )fe127 VR 2 += (12) Onde: R = raio da curva (m); V = velocidade do veículo em (km/h); e = superelevação adotada (m/m) f = coeficiente de atrito transversal entre o pneu e o revestimento do pavimento (adimensional). Recomendações para projeto Valem todas as condicionantes de traçado estudadas para o posicionamento dos alinhamentos em planta. As principais recomendações para escolha do Raio são: 58 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 1. O valor do Raio deve ser o mais amplo possível, compatibilizando o nível do investimento com imposições do relevo e a operação da via; 2. Destaca-se a necessidade de boa adaptação do trajeto curvilíneo ao terreno natural; 3. A necessidade de preservação de edificações, árvores frondosas, capões, açudes, etc. podem influenciar a definição do valor do Raio de curvatura; 4. O valor do Raio não pode ser menor do que o mínimo estabelecido por Norma: Tabela 4 – Raio mínimo de curva horizontal (m) Região Classe de projeto 0 I II III IV Plana 540 345 230 230 135 Ondulada 345 210 170 125 55 Montanhosa 210 115 80 50 25 Fonte: DAER (1991) 5. Quando a δ ≤ 5º, para evitar a aparência de alinhamento “quebrado”, os Raios deverão ser suficientemente grandes para proporcionarem desenvolvimentos circulares mínimos; 1.718 δ 17.188R −≥ (13) 6. Quando δ < 15’ não é necessário projeto de curva horizontal, porém esta situação deve ser evitada; 7. São indesejáveis curvas horizontais com curvaturas no mesmo sentido muito próximas. Deve-se prever uma extensão de tangente intermediária compatível com um percurso de 15’’, percorridos à velocidade diretriz: T > 4.V (T em m e V em Km/h) Vencedores não usam drogas. 59 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 8. Curvas com Raios muito grandes (R > 5.000,0) devem ser evitadas, pois introduzem deflexões unitárias muito pequenas, muitas vezes inferiores à sensibilidade do motorista ao volante; 9. Recomenda-se evitar o uso generalizado de curvas circulares compostas sem transição. Quando a topografia da região demonstrar ser imprescindível o seu uso, a relação entre o Raio maior e o menor não deverá ser superior a 1,5. Figura 58 – Curva horizontal em rodovia de pista dupla Curva circular Simples Figura 59 – Curva circular simples 60 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Pontos Fundamentais: O → Centro da Curva PIn → Interseção das Tangentes PC (D ou E) → Ponto de início de curva. Direita ou Esquerda PT → Início de tangente (ou o fim da curva) Elementos Principais: Raio → R Ângulo Central → AC Tangente T Desenvolvimento → D Elementos Secundários: BD → Distância entre o PIn e a curva f → Flecha máxima C/2 → Semicorda Projeto e Cálculo da Curva Circular Simples Raio: é definido pelo projetista de acordo com recomendações e circunstâncias. Tangente: observa-se a relação abaixo no desenho da curva: 2 ACTAN R T = 2 ACR.TANT = (14) Desenvolvimento: por uma relação direta relaciona-se: 2πR → 360º D ← AC Vencedores não usam drogas. 61 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT Obtém-se: 180 π.R.ACD = (15) BD: observando a Figura 56: ( ) R 2 AC.COSBDR =+ Conclui-se que: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= 1 2ACCos 1RBD (16) Flecha Máxima: na mesma Figura, 2 ACR.CosfR =− Então: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 2 ACCos1Rf (17) Semicorda: da mesma forma, 2 ACR.Sen 2 C = (18) Uma curva horizontal do tipo Circular Simples estará projetada e calculada quando os parâmetros estiverem definidos: R, AC, T e D 62 Vencedores não usam drogas. RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 22..1100 CCUURRVVAA DDEE TTRRAANNSSIIÇÇÃÃOO Na Alemanha, em 1887, Launhardt recomendava em seu livro Theory of the Alignment que para adaptar uma composição férrea às curvas com raios menores, estes deveriam estar precedidos por uma curva com raio de valor 2R ou 3R. Com a necessidade de estradas para veículos automotores, os estudos para amenizar os efeitos indesejáveis da força centrífuga (ou centrípeta) em curvas, evoluíram para a adoção de curvas compostas por segmentos curvilíneos em espiral na entrada e saída e, ao centro, um arco circular. O ramo de transição possui raio de curvatura variável e decrescente, condição que possibilita uma adaptação do veículo à curva. Utiliza-se a espiral de Cornu, também conhecida como espiral de Euler ou Clotóide. Figura 60 – Espirais usadas na curva de transição Tabela 5 – Raios a partir dos quais dispensa-se a curva de transição V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120 R (m) 200 350 500 700 850 1000 1200 1400 1600 Fonte: Normas de Projetos Rodoviários, Volume 1, (1991). Vencedores não usam drogas. 63 RODOVIAS – Introdução ao Projeto Geométrico, Projeto de Terraplanagem e Sinalização João Fortini Albano, Dr. - UFRGS/EE/DEPROT 64 Vencedores não usam drogas. Para a inserção das espirais de transição numa curva circular, há necessidade de deslocamento da curva em relação à tangente. Este afastamento pode ser obtido pelo método do Raio Conservado. q – recuo para inserção da transição p – afastamento das tangentes Desenho da curva: De Pontos Fundamentais: o: Centro da curva TED (E): Tangente – Espiral, direita ou esquerda EC: Espiral – Circular CE: Circular – Espiral ET: Espiral – Tangente PIn: Ponto de interseção das tangentes Figura 61 – Curva de Transição Roteiro para Projeto e Cálculo da Curva de Transição
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