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Alunos/Aula 1.pdf Infraestrutura Viária Aula 1 – Introdução à Engenharia de Transportes Prof. Msc. Pedro Silveira Gonçalves Neto 1. Introdução à Engenharia de Transportes É a área da engenharia responsável pela infraestrutura de transporte. O profissional faz o planejamento da construção e da manutenção da infraestrutura viária e de terminais rodoviários, ferroviários, portuários e aeroportuários. Planeja e coordena serviços e sistemas de transporte e elabora projetos de engenharia de tráfego, monitorando o fluxo de veículos nas vias. Nas cidades, atua na viabilização da mobilidade urbana, cuidando da sinalização viária, da gestão e do planejamento do transporte urbano. É de sua responsabilidade, ainda, a definição do cronograma físico e financeiro das obras e a fiscalização dos serviços. Atua também na logística de cargas e de pessoas. Pode trabalhar em empresas de construção civil especializadas em obras de transporte, em secretarias municipais e estaduais de transporte e mobilidade, em órgãos controladores de tráfego e empresas de logística e de transporte Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes Os engenheiros de transportes são os responsáveis por projetos viários, além de estudos de tráfego com vistas a otimização da capacidade de tráfego, visando reduzir congestionamentos. São habilidades do Engenheiro de Transportes: Realizar projetos viários em geral Realizar estudos de tráfego Realizar planos estratégicos de logística e transporte Estabelecer políticas tarifárias de sistemas Realizar estudos para o planejamento urbano dos transportes de cidades Avaliar a demanda por transporte Estabelecer intervalos de provimento de serviço para sistemas de transportes (rodoviários, ferroviário, portuário, aeroportuário) Avaliar, diagnosticar e implantar medidas para aumento da segurança no trânsito. Acompanhar a realização de obras de transporte Estabelecer novas formas de mobilidade urbana Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.1. Modal Rodoviário O transporte rodoviário é feito a partir de caminhões e carretas por meio de vias, como estradas, rodovias e ruas, que podem ser asfaltadas ou não. É um dos modais de transporte mais versátil para transportar os mais diversos tipos de mercadorias, desde grãos e cargas perecíveis, quando em curtas distâncias, até perigosas, entre outras. 61,1% das empresas transportaram cargas usando esse tipo de transporte. 86,48% das estradas não são pavimentadas (CNT, 2017). Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.1. Modal Rodoviário Principais vantagens do modal rodoviário Acessibilidade: Com o modal rodoviário, as mercadorias podem ser transportadas de forma rápida para curtas distâncias. Outro benefício é que, em grande parte das vezes, o veículo pode ir até a carga. Não sendo necessário usar outro tipos de transporte para isso. Flexibilidade em organizar a rota: É possível ter mais controle da rota e estruturar o itinerário com uma certa flexibilidade em relação aos outros modais de transporte. Principais desvantagens do modal rodoviário Frete alto, tempo e extravio O custo do fretamento desse modal é mais caro que os outros tipos de modais. Além disso, é necessário pagar pedágio. Com o transporte rodoviário, gasta-se mais tempo para enviar uma carga para longas distâncias. No modal rodoviário, o extravio por causa de roubos ou acidentes é mais comum que em outros modais de transporte Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.2. Modal Ferroviário Transporte é realizado por meio de vias férreas. De acordo com a CNT, em fevereiro de 2017, 20,7% das empresas optaram por esse modal de transporte no brasil. Nele, é comum o transporte de cargas a granel, principalmente produtos sólidos, como matérias- primas (soja, cereais e feijão), e cimento. As linhas férreas brasileiras são bastante sucateadas e não recebem investimento substanciais do governo, o que impede que este modal de transporte se modernize no Brasil. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.2. Modal Ferroviário Principais vantagens do modal ferroviário Baixo custo e grande capacidade O transporte conta com baixa incidência de taxas, além de utilizar combustíveis mais baratos. É possível transportar grande quantidade de carga com este modal de transporte comparado aos outros tipos de modais. Principais desvantagens do modal ferroviário Rota fixa; dependência de outros modais; pouco investimento O transporte ferroviário apresenta uma rota fixa, que não pode ser flexibilizada. Além disso, pelos trilhos serem incompatíveis de uma região para a outra, trânsito é dificultado dentro do próprio país. Normalmente é necessário usar outro modal de transporte para que o produto chegue ao destino final. O governo brasileiro investe pouco em ferrovias, o que prejudica que o transporte se modernize. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.3. Modal Aéreo O transporte aéreo é feito principalmente por meio de aviões. É ideal para locomover produtos eletrônicos, frágeis ou com curto prazo de validade. A característica principal do modal aéreo é a agilidade. Vale destacar que esse tipos de transporte também possui limitações no volume, tamanho e peso de carga. Esse modal de transporte não é muito utilizado no Brasil: segundo análise da CNT, apenas 0,4% das empresas usaram o modal aéreo em fevereiro de 2017 Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.3. Modal Aéreo Principal vantagem do modal aéreo Trânsito e tempo: Um dos principais benefícios do transporte aéreo é que o trânsito é livre e exclusivo. Com isso, há uma previsão mais assertiva da entrega da mercadoria. É também o modal com o menor tempo de entrega. Principais desvantagens do modal aéreo Custos É um dos mais custosos tipos de modais de transporte no Brasil. Isso porque existem altos gastos operacionais, como a compra e a manutenção do avião, além dos custos com o combustível. Dependência de outros modais Para que a mercadoria chegue ao destinatário, pode ser necessário usar outros tipos de transporte. Capacidade de carga A capacidade do modal é bem menor que a dos transportes marítimo e ferroviário. O aéreo ganha apenas do rodoviário. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.4. Modal Dutoviário Neste caso, o transporte é realizado por meio de dutos e tubos, que podem ser subterrâneos, submarinos ou aparentes. Assim, o modal é interessante para quem quer transportar cargas perigosas, como petróleo, seus derivados, gás natural etc. O transporte dutoviário é feito a partir da inserção de uma pressão no duto de forma controlada. No Brasil, o modal não é muito representativo: de acordo com a CNT, somente 4,2% das empresas escolheram esse tipo de transporte em fevereiro de 2017. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.1.4. Modal Dutoviário Principais vantagens do modal dutoviário Capacidade e custo operacional O modal dutoviário tem uma capacidade mais alta que os demais. Por isso, é um dos tipos de modais mais aconselhável para e capaz de transportar produtos para longas distâncias e em grandes quantidades. Além de poder enviar produtos para longas distâncias, o transporte possui baixo custo operacional, já que não é necessária muita mão de obra empregada e o consumo de energia não é alto. Principais desvantagens do modal dutoviário Investimento inicial; trajeto fixo e riscos de acidentes ambientais Ao contrário do custo gasto durante a operação, o investimento inicial é bastante alto. Para funcionar, o transporte dutoviário exige pontos de bombeamento e não possui flexibilidade de rotas. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.2.5. Modal Aquaviário Esse tipo de transporte refere-se à locomoção de cargas por meio de mares (marítimo), lagos (lacustre) ou rios (fluvial). Desde o Brasil imperial, é realizada a locomoção de cargas e pessoas por meio deste transporte. Segundo dados da CNT, em fevereiro de 2017, 13,6% das empresas usaram esse modal. O transporte entre portos de um mesmo país ou distâncias pequenas, feito por meio de águas costeiras, é chamado de cabotagem. Ou seja, não é uma navegação de longo curso. Uma das suas vantagens é que a navegação tem baixo consumo de combustível por tonelada útil transportada se comparado com todos os outros modais, segundo Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.1. Modais de Transporte 1.2.5. Modal Aquaviário Principais vantagens do modal aquaviário Longas distâncias O modal permite o transporte de grandes quantidades de carga para longas distâncias. Frete baixo Há um baixo custo de frete. Principais desvantagens do modal aquaviário Tempo O tempo de trânsito é bastante longo. Se a carga precisar ser entregue com urgência, esse modal não é o mais indicado. Burocracia Gerenciar esse tipo de transporte é uma tarefa complexa e burocrática. São necessários diversos documentos. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia É o ente tridimensional que deve-se ajustar de forma harmônica à topografia da região. De modo geral, o projeto deve alterar a topografia, se possível, sem agredi-la. Assim, um bom projeto deve atender às necessidades de tráfego, respeitar as características de um bom traçado e de um bom perfil, estar em harmonia com a região atravessada e, na medida do possível, ter um baixo custo. 1.2.1. Histórico Legal Lei Joppert: Decreto-Lei n° 8.463, de 27 dezembro 1945 surge o setor de transporte rodoviário no Brasil com suporte legal, institucional e financeiro. Reorganização do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER); Criação o Fundo Rodoviário Nacional (FRN) que, até à década de 1970 deu sustentação à expansão rodoviária. Década de 1970 Realocação da verba destinada ao FRN provocou o esvaziamento de recursos e desde então, formas alternativas de financiamento do setor têm sido buscadas tais como: concessão de rodovias à iniciativa privada (para viabilizar a realização de investimentos mediante a cobrança de pedágio dos usuários) e impostos nos derivados e petróleo. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.2. Plano Viário Nacional A partir de 1964, com a instituição do II Plano Nacional de Viação, consolidou-se a idéia de instrumentar o poder público com um dispositivo legal que estabelecesse os princípios gerais e as diretrizes para a concepção e para orientar a implementação de um sistema nacional de transportes unificado, visando a uma coordenação racional entre os sistemas federal, estaduais e municipais, bem assim entre as diferentes modalidades de transportes. O PNV vigente definiu o Sistema Nacional de Viação como sendo constituído pelo conjunto dos Sistemas Nacionais Rodoviário, Ferroviário, Portuário, Hidroviário e Aeroviário, compreendendo tanto as infraestruturas viárias como as estruturas operacionais necessárias ao seu adequado uso. No que toca ao Sistema Rodoviário Nacional, em particular, o PNV definiu-o como sendo constituído pelos Sistemas Rodoviários Federal, Estaduais e Municipais, e relacionou as rodovias que integram o Sistema Rodoviário Federal, sob jurisdição do DNER. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.3. Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) 2001 - Agência Nacional de Transportes Terrestres – ANTT - qualidade de órgão regulador e fiscalizador das atividades de prestação de serviços públicos e de exploração da infra-estrutura de transportes terrestres, exercida por terceiros. É uma entidade da Administração Federal Indireta, vinculada ao Ministério dos Transportes. Assegurar o cumprimento dos contratos de concessão, harmonizando e preservando os interesses: do usuário (contribuinte); do Governo Federal (poder concedente e dono do patrimônio); e dos operadores (investidor e administrador temporário do patrimônio). Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.4. Sistema Nacional de Viação Lei nº 12.379, de 06 de janeiro de 2011: O SNV deve obedecer a princípios e diretrizes estabelecidos em consonância com o disposto nos incisos XII e XXI do art. 21 da Constituição Federal. Explorar, diretamente ou mediante autorização, concessão ou permissão: a navegação aérea, aeroespacial e a infraestrutura aeroportuária; os serviços de transporte ferroviário e aquaviário entre portos brasileiros e fronteiras nacionais, ou que transponham os limites de Estado ou Território; os serviços de transporte rodoviário interestadual e internacional de passageiros; os portos marítimos, fluviais e lacustres; Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.1. Quanto à Posição Geográfica Aula 1 BR – XYY Código da Rodovia Posição geográfica da rodovia Código da Rodovia 0 – Rodovias Radiais 1 – Rodovias Longitudinais 2 – Rodovias Transversais 3 – Rodovias Diagonais 4 – Rodovias de Ligação 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.1. Quanto à Posição Geográfica O número formado pelos dois últimos algarismos é estabelecido de acordo com a posição relativa do traçado da rodovia, dentro de cada categoria específica, permitindo uma noção aproximada da posição da rodovia em relação ao mapa do país e em relação à capital federal, observados os seguintes critérios: Rodovias Radiais: o número pode variar de 10 a 90, à razão de 10 em 10, sendo estabelecido proporcionalmente ao azimute aproximado do traçado da rodovia; Rodovias Longitudinais: o número pode variar de 01 a 99, crescendo de Leste para Oeste, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 50; Rodovias Transversais: o número pode variar de 01 a 99, crescendo de Norte para o Sul, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 50; Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.1. Quanto à Posição Geográfica Rodovias Diagonais Pares: o número deve ser necessariamente par, podendo variar de 02 a 98, crescendo de Nordeste para Sudoeste, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 50; Rodovias Diagonais Ímpares: o número deve ser necessariamente ímpar, podendo variar de 01 a 99, crescendo de Noroeste para Sudeste, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 51; Rodovias de Ligação: o número pode variar de 01 a 99, reservando-se a numeração inferior a 50 para as rodovias situadas ao Norte do paralelo que passa em Brasília, e a numeração superior a 50 para as rodovias situadas ao Sul do paralelo que passa em Brasília; em princípio, a numeração deve ser crescente de Norte para o Sul. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.1. Quanto à Posição Geográfica Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.1. Quanto à Posição Geográfica Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.2. Classificação Funcional Forma de classificar as rodovias, não importando suas localizações ou disposições geográficas, mas sim o tipo de serviço que elas oferecem. Parte do reconhecimento de que o tipo de serviço oferecido por uma rodovia pode ser determinado a partir das funções básicas de mobilidade e de acessibilidade que a rodovia propicia. Sistema Arterial, que compreende as rodovias cuja função principal é a de propiciar mobilidade para volumes de trafego elevados; Sistema Coletor, englobando as rodovias que proporcionam um misto de funções de mobilidade e de acesso dentro de áreas específicas; Sistema Local, abrangendo as rodovias cuja função principal é a de oferecer oportunidades de acesso à pequenas localidades. Deve formar uma rede de ligação com o sistema coletor. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.2. Classificação Funcional Para fins de classificação funcional, são ainda considerados dois outros conceitos – o de extensão de viagem e o de rendimentos decrescentes Extensão de viagem diz respeito ao fato de que viagens longas estão em geral associadas a níveis crescentes de mobilidade e a menores possibilidades de acesso Rendimentos decrescentes está relacionado à constatação de que, num sistema de rodovias, as maiores quantidades desses fluxos ocorrem em uma parcela pequena da extensão da rede, ao passo que uma grande parte da extensão física da rede atende a fluxos muito pequenos Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5.2. Classificação Funcional Aula 1 SISTEMAS FUNCIONAIS FUNÇÕES BÁSICAS PARÂMETROS DE REFERÊNCIA ARTERIAL PRINCIPAL Viagens internacionais e inter-regionais. Elevados níveis de mobilidade. Formar sistema contínuo na região. Articulação com rodovias similares em regiões vizinhas. Conectar capitais e cidades com pop. > 150.000 hab. Extensão: 2 a 3½ % da rede. Serviço: 30 a 35 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 120 km. Veloc. operação: 60 a 120 km/h. PRIMÁRIO Viagens inter-regionais e interestaduais. Atender função essencial de mobilidade. Formar sistema contínuo na região. Conectar cidades com pop. ± 50.000 hab. Extensão: 1½ a 3½ % da rede. Serviço: 15 a 20 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 80 km. Veloc. operação: 50 a 100 km/h. SECUNDÁRIO Viagens intra-estaduais e não servidas pelos sistemas superiores. Formar sistema contínuo com rodovias dos sistemas superiores, atendendo função essencial de mobilidade. Conectar cidades com pop. > 10.000 hab. Extensão: 2½ a 5 % d a rede. Serviço: 10 a 20 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 60 km. Veloc. operação: 40 a 80 km/h. COLETOR PRIMÁRIO Viagens intermunicipais. Acesso a geradores de tráfego (portos, mineração, parques turísticos, produção agrícola, etc.). Conectar cidades com pop. > 5.000 hab. Extensão: 4 a 8 % da rede. Serviço: 8 a 10 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 50 km. Veloc. operação: 30 a 70 km/h. SECUNDÁRIO Ligar áreas servidas com o sistema coletor primário ou com o sistema arterial. Acesso a grandes áreas de baixa densidade populacional. Conectar centros com pop. > 2.000 hab e sedes municipais não servidas por sistemas superiores. Extensão: 10 a 15 % da rede. Serviço: 7 a 10 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 35 km. Veloc. operação: 30 a 60 km/h. LOCAL Viagens intra-municipais. Acesso de pequenas localidades e áreas rurais às rodovias de sistemas superiores. Extensão: 65 a 80 % da rede. Serviço: 5 a 30 % dos vpd.km. Ext. média de viagens: 20 km. Veloc. operação: 20 a 50 km/h. 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.3. Classificação Técnica de Rodovias Permite a definição das dimensões e da configuração espacial com que a rodovia deverá ser projetada para poder atender satisfatoriamente à demanda que a solicitará e, consequentemente, às funções a que se destina. Características físicas da estrada que se relacionam diretamente com a operação de tráfego (velocidade, rampas, raios, larguras de pista e acostamento, distâncias de visibilidade, níveis de serviço, etc.) No caso brasileiro, as normas de projeto geométrico editadas pelo DNER foram copiadas e adaptadas a partir das normas de projeto praticadas nos Estados Unidos. Recomenda-se adotar, como critério para a classificação técnica de rodovias, o volume de tráfego da rodovia no 10º anos após a abertura ao tráfego. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.3. Classificação Técnica de Rodovias Aula 1 CLASSES DE PROJETO (DNIT) CARACTERÍSTICAS CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO TÉCNICA VELOCIDADE DE PROJETO (km/h) Plano Ondulado Montanhoso 0 Via expressa Controle total de acesso Decisão administrativa 120 100 80 I A Pista dupla Controle parcial de acesso Os volumes de tráfego previstos ocasionarem níveis de serviço em rodovia de pista simples inferiores aos níveis C e D 100 80 60 B Pista simples Controle parcial de acesso Volume horário de projeto > 200 Volume médio diário (VDM) > 1400 II Pista simples 700 < VDM < 1400 100 70 50 III Pista simples 300 < VDM < 700 80 60 40 IV A Pista simples 50 < VDM* < 200 60 40 30 B Pista simples VDM* < 50 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.3. Classificação Técnica de Rodovias 1.2.5.3.1. Critérios para a definição da classe de projeto Para a definição da classe a ser adotada no projeto de um trecho de rodovia, as normas do DNER recomendam que sejam considerados os seguintes critérios principais: Respeitar a posição hierárquica da rodovia dentro da classificação funcional; Atender adequadamente aos volumes de tráfego previstos ou projetados; Verificar os Níveis de Serviço com que a demanda será atendida; Outras condicionantes, tais como fatores de ordem econômica, decisões relacionadas com o Desenvolvimento nacional ou regional. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.5. Classificação 1.2.5.3. Classificação Técnica de Rodovias 1.2.5.3.1. Critérios para a definição da classe de projeto Considerando o critério de observar a classificação funcional de rodovias, o DNER sugere a seguinte correspondência com as classes de projeto: Rodovias do Sistema Arterial Principal: Classes 0 e I; Rodovias do Sistema Arterial Primário: Classe I; Rodovias do Sistema Arterial Secundário: Classes I e II; Rodovias do Sistema Coletor Primário: Classes II e III; Rodovias dos sistemas Coletor Secundário e Local: Classes III e IV. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços O conceito de nível de serviço está associado às diversas condições de operação de uma via, quando ela acomoda diferentes volumes de tráfego. O nível de serviço é estabelecido em função da velocidade desenvolvida na via e da relação entre o volume de tráfego e a capacidade da via. Os níveis de serviços a se considerar foram definidos pelo HCM (Highway Capacity Manual). Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível A: escoamento livre, acompanhada por baixos volumes e altas velocidades. Densidade do tráfego é baixa, com velocidade controlada pelo motorista dentro dos limites de velocidade e condições físicas da via. Não há restrições devido a presença de outros veículos. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível B: Fluxo estável, com velocidades de operação a serem restringidas pelas condições de tráfego. Os motoristas possuem razoável liberdade de escolha da velocidade e ainda têm condições de ultrapassagem. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível C: Fluxo ainda estável, porém as velocidades e as ultrapassagens já são controladas pelo alto volume de tráfego. Portanto, muitos dos motoristas não têm liberdade de escolher faixa e velocidade. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível 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. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível E: É denominado também de Nível de Capacidade. A via trabalha a plena carga e o fluxo é instável, sem condições de ultrapassagem. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.2. Rodovia 1.2.6. Níveis de Serviços Nível F: Descreve o escoamento forçado, com velocidades baixas e com volumes abaixo da capacidade da via. Formam-se extensas filas que impossibilitam a manobra. Em situações extremas, velocidade e fluxo podem reduzir-se a zero. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia Qualquer obra de engenharia seja civil, hidráulica, de transportes, saneamento, mista, etc., desde a sua concepção inicial até a sua devida utilização prática, exige a aplicação de quatro fases interdependentes de serviços, de igual importância: Aula 1 Projeto Construção Operação Conservação 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.1. Projeto Deve ser o mais completo (abrangente) possível, de fácil entendimento, perfeitamente exequível para as condições vigentes, com identificação e solução dos prováveis problemas. Devem ser observados Aula 1 Padronização conforme normas estabelecidas Conter todos os elementos quantitativos, qualitativos e técnicos Níveis de detalhamento ideal para a sua melhor e integral aplicação PROJETO DE RODOVIAS 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.1. Projeto Projeto de Rodovias: Um projeto de rodovia pode ter subdivisões inter-relacionadas conforme suas necessidades próprias, mas de uma maneira geral, os Projetos de Engenharia são informalmente padronizados, compreendendo os seguintes tópicos: ESTUDOS DE TRÁFEGO ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA-ECONÔMICA ESTUDOS HIDROLÓGICOS ESTUDOS TOPOGRÁFICOS ESTUDOS GEOLÓGICOS E GEOTÉCNICOS PROJETO GEOMÉTRICO PROJETO DE TERRAPLENAGEM / OBRAS DE ARTE CORRENTES PROJETO DE DRENAGEM PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO PROJETO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS PROJETO DE INTERSEÇÕES, RETORNOS E ACESSOS Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.1. Projeto PROJETO DE OBRAS COMPLEMENTARES PROJETO DE SINALIZAÇÃO PROJETO DE DESAPROPRIAÇÃO PROJETO DE INSTALAÇÕES PARA OPERAÇÃO DA RODOVIA ORÇAMENTO DOS PROJETOS PLANO DE EXECUÇÃO DOS SERVIÇOS DOCUMENTOS PARA LICITAÇÃO ESTUDO DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) RELATÓRIO DE IMPACTO AMBIENTAL (RIMA) Aula 1 Nesta disciplina trataremos em maiores detalhes o projeto geométrico, de terraplenagem, de drenagem, de obras complementares, de sinalização e orçamento. 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.2. Construção A fase de construção de uma obra de engenharia, que deve orientar-se rigorosamente pelo correspondente projeto, é composta por uma grande quantidade de diferentes serviços que, normalmente, são agrupados em 4 títulos gerais: Aula 1 Etapas da Construção IMPLANTAÇÃO BÁSICA: Serviços preliminares (Destocamento, desmatamento, limpeza); Obras de Arte Correntes (Bueiros, saídas de água, drenos); Terraplenagem (Movimentação de terra e compactação); Serviços Complementares (Sarjetas e dispositivos de proteção). OBRAS DE ARTE ESPECIAIS: Pontes, viadutos e obras de contenção. TÚNEIS: Com estabilidade natural; com estabilidade artificial. SUPERESTRUTURA: Leito natural (solo local espalhado); Revestimento primário (Solo local ou importado, estabilizado); Pavimento (Asfalto, concreto, pedra, paralelepípedo). 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.3. Operação O controle operacional de uma rodovia tem por objetivo analisar continuamente os níveis de serviço nos diversos trechos, através de instrumentos de gestão que garantam a imediata tomada de decisões para solucionar os eventuais problemas ou situações que possam ameaçar a segurança e o conforto dos usuários. Para tanto, deverão estar permanentemente disponíveis os serviços operacionais de: Inspeção de trânsito (sinalização e emergência); Atendimento pré-hospitalar (primeiros socorros e remoção); Atendimento mecânico (resgate/ guincho); Atendimento de incidentes (limpeza de pista); Fiscalização de trânsito (polícia rodoviária); Unidades móveis de controle de peso dos veículos (balanças); Sistemas de comunicação e controle; Telefonia de emergência (caixas de chamada) e comunicação entre viaturas e; Sistemas de câmeras de TV para monitoramento permanente. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.3. Fases de Serviços de Engenharia 1.3.3. Operação Atual modelo de operação: legislação que permite a concessão de serviços públicos para a iniciativa privada. Governo concede para a iniciativa privada a exploração de um determinado trecho rodoviário, exigindo desta a realização de obras para ampliação da capacidade e conservação da rodovia, autorizando-a a cobrar pedágio dos usuários. Nestas situações o Governo mantém-se como controlador e fiscalizador das operações de cobrança e de execução das obras necessárias. 1.2.4. Conservação Para garantir as características das obras e conseqüentemente evitar a possível destruição, e visando a manutenção de boas condições de tráfego e segurança, são executados os serviços de conservação que, por sua vez, é subdividida em: Rotineira: consiste na manutenção diária, constante, com serviços de finalidade preventiva; Periódica: consiste em consertar e refazer trechos envolvendo grandes quantidades de serviços. Sistema de Gerenciamento de Pavimentos - SGP. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) Objetivo principal: delimitação dos locais convenientes para a passagem da rodovia ou via urbana, a partir da obtenção de informações básicas a respeito da geomorfologia da região e a caracterização geométrica desses locais de forma a permitir o desenvolvimento do projeto. Com o objetivo de identificar os processos de dimensionamento e disposição das características geométricas espaciais (conformação tridimensional) do corpo estradal, a seguinte classificação, por fase, para a elaboração de um projeto pode ser considerada: Aula 1 Reconhecimento •Terrestre ou Aerofotogramétrica Exploração •Terrestre ou Aerofotogramétrica Projeto de Exploração Locação •Processos topográficos Projeto da Locação 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.1. Reconhecimento Terreno Plano: as distâncias de visibilidade permitidas longas. Sem dificuldades construtivas ou custos mais elevados; exceção áreas alagadas. Aula 1 Atacama - Chile 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.1. Reconhecimento Terreno Ondulado: cortes e aterros para a conformação do perfil da rodovia – ocasionais inclinações mais acentuadas - restrição ao desenvolvimento dos alinhamentos horizontais e verticais; Aula 1 Rodovia Yungas - Bolívia 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.1. Reconhecimento Relevo Montanhoso: mudanças abruptas de elevações entre o terreno natural e a plataforma da rodovia, tanto longitudinal quanto transversalmente, demandando freqüentes aterros e cortes nas encostas para se conformar a geometria horizontal e vertical da rodovia. Aula 1 Rodovia Yungas - Bolívia 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.1. Reconhecimento Pontos Obrigatórios de Condição: os pontos extremos, onde deve iniciar e terminar a futura via (cidades, portos etc); Pontos Obrigatórios de Passagem: pontos intermediários pelos quais a estrada deve passar, sejam por imposição do contratante do projeto ou por razões técnicas. Garganta; Obstáculos a contornar; Travessias Aula 1 Obstáculos Garganta 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.1. Reconhecimento Pontos de Condição: os pontos extremos, onde deve iniciar e terminar a futura via. Pontos Obrigatórios de Passagem: pontos intermediários pelos quais a estrada deve passar, sejam por imposição do contratante do projeto ou por razões técnicas. LEVANTAMENTO PLANIMÉTRICO; LEVANTAMENTO ALTIMÉTRICO LONGITUDINAL; LEVANTAMENTO ALTIMÉTRICO TRANSVERSAL; DESENHO; ANTEPROJETO. PLANTA; PERFIL LONGITUDINAL; ORÇAMENTO; MEMÓRIA DESCRITIVA; MEMÓRIA JUSTIFICATIVA. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.2. Exploração A exploração é o levantamento de média precisão tendo por base a linha poligonal escolhida na fase de reconhecimento; portanto, é um novo levantamento, de maior detalhamento, buscando condições de melhorar o traçado até então proposto. Para tanto, busca-se definir uma diretriz tão próxima quanto possível imaginar o eixo da futura estrada, resultando daí a Linha de Ensaio, Linha Base ou Poligonal da Exploração. Componentes LEVANTAMENTO PLANIMÉTRICO; Medidas de distâncias; Medidas de ângulos. LEVANTAMENTO ALTIMÉTRICO LONGITUDINAL; LEVANTAMENTO ALTIMÉTRICO TRANSVERSAL; DESENHOS. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.3. Projeto da Exploração Alguns dos principais elementos intrínsecos à CLASSE DA VIA são: EM PLANTA: Raio mínimo das curvas de concordância horizontal; Comprimento das transições; Tangente mínima entre curvas reversas. EM PERFIL: Raio mínimo das curvas de concordância vertical; Taxa de declividade máxima; Extensão máxima de rampa com declividade máxima; Distâncias de visibilidade. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.3. Projeto da Exploração EM SEÇÃO TRANSVERSAL: Abaulamento; Largura da pista, acostamentos, refúgios, estacionamentos e calçadas; Superlargura e superelevação. 1.4.4. Locação Concluída a fase anterior, com o projeto totalmente definido, deve-se voltar ao campo e implantar o projeto através da locação de seus pontos, verificando se o que foi previsto e projetado é adequado às expectativas. Todas as ocorrências são devidamente anotadas para novos estudos e convenientes alterações. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.5. Projeto da Locação Consiste nos estudos e alterações visando corrigir todos os problemas identificados através da locação. Praticamente é uma repetição da fase do projeto da exploração com alguns pontos repensados e refeitos, concluindo desta forma todas as fases do projeto geométrico. DIRETRIZ O eixo de uma futura estrada passa a ser definido como DIRETRIZ e é composto por sua Planta, Perfil Longitudinal (Greide) e Seção Transversal (Plataforma). Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.5. Projeto da Locação Planta Os alinhamentos retos são concordados uns aos outros, por meio de curvas de concordância, podendo- se ainda afirmar que a diretriz em planta é composta por uma seqüência de trechos retos intercalados por trechos curvilíneos. Os trechos retos são chamados de Tangentes e os trechos em curva são chamados de Curvas de Concordância Horizontal, que, por sua vez, podem ser diferenciadas em Curvas Circular e de Transição. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.5. Projeto da Locação Perfil Os trechos retos projetados são concordados por trechos em curvas, tornando as mudanças de inclinações suportáveis, mais suaves e confortáveis, eliminando situações de perigo e danos aos veículos e aos usuários da estrada. Os trechos retos do greide, em função das suas inclinações, recebem as seguintes identificações: Patamar: trechos retos em nível; Rampa ou Aclive: trechos retos em subida; Contra-rampa ou Declive: trechos retos em descida. Os trechos em curva que concordam dois trechos retos são chamados de Curvas de Concordância Vertical Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.5. Projeto da Locação Perfil Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.6. Projeto da Locação Seção Transversal Seção transversal é a representação geométrica, no plano vertical, de alguns elementos dispostos transversalmente em determinado ponto do eixo longitudinal. A seção transversal da via poderá ser em corte, aterro ou mista Nas rodovias, a inclinação transversal mínima aconselhável de um pavimento asfáltico é 2%, e 1,5% no caso de pavimentos de concreto bem executados, podendo essa inclinação ir até 5% no caso de rodovias com solo estabilizado. O mais frequente é o uso de pistas com inclinação transversal constante para cada faixa de rolamento e simétricas em relação ao eixo da via. Aula 1 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.6. Projeto da Locação Seção Transversal Aula 1 Aterro Mista 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.6. Projeto da Locação Seção Transversal (Nomenclatura) Aula 1 Pista Simples 1. Introdução à Engenharia de Transportes 1.4. Estudos de Traçado (Projeto Geométrico) 1.4.6. Projeto da Locação Seção Transversal (Nomenclatura) Aula 1 Pista Dupla 1. Introdução à Engenharia de Transportes Referências Bibliográficas Lee, S.H. Apostila de Projeto Geométrico de Estradas. UFSC, 2000 Pimenta, C.R.T. e Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias. Editora RiMa - 2ª Edição. São Carlos, 2004; Manzolini, A. Notas de Aula de Projeto de Estradas – Aula 1. UNESP, 2009 Pontes Filho, G. Projeto Geométrico de Rodovias. 2. ed. Uberaba: Uniube, 2013. Nogueira, R.C. – Notas de Aula de Projeto de Estradas. UAM, 2016. Pereira, D.M., Franco. E.J., Ratton, E., Blasi, G.F., Bastos, J.T., Bernadinis, M. de A.P., Küster Filho, W. Projeto Geométrico de Rodovias – Parte I. UFPR, 2017. Aula 1 Alunos/Aula 2.pdf Infraestrutura Viária Aula 2 – Elementos Básicos do Projeto Prof. Msc. Pedro Silveira Gonçalves Neto 2. Elementos Básicos do Projeto 2.1. Velocidades Em uma estrada sempre há veículos trafegando com velocidades diferentes; assim, é necessário que sejam definidos valores de velocidades para o estudo das características geométricas. Destacam-se duas: Velocidade de Projeto (Vp) e Velocidade Média de Percurso (Vm). 2.1.1. Velocidade de Projeto (Vp) Velocidade de projeto está sempre associada à função da estrada. Estradas com funções importantes justificam valores altos para a velocidade de projeto; estradas de importância secundária devem ter velocidades de projeto mais baixas por motivo de economia. Supondo um veículo percorrendo uma estrada de extensão E à velocidade de projeto Vp, que é a condição mais desfavorável, o tempo gasto para percorrer a estrada será: 𝑡 = 𝐸 𝑉𝑝 Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.1. Velocidades Toda redução de tempo representa um benefício para o usuário e todo aumento de velocidade de projeto, um custo na estrada. Para cada extensão de estrada há uma velocidade de projeto ideal do ponto de vista econômico. Essa velocidade aumenta à medida que a extensão de uma estrada também aumenta. Aula 2 Classe de Rodovia (DER-SP) VDM Tipo de Terreno Velocidade de Projeto (km/h) Desejavel Mínima E 4401 a 50000 Plano 120 100 Ondulado 100 80 Montanhoso 80 60 I 1501 a 4400 Plano 100 100 Ondulado 80 80 Montanhoso 60 60 II 501 a 1500 Plano 80 80 Ondulado 60 60 Montanhoso 40 40 III Até 500 Plano 60 60 Ondulado 40 40 Montanhoso 30 30 2. Elementos Básicos do Projeto 2.1. Velocidades 2.1.2. Velocidade Média de Percurso (Vm) É a média das velocidades de todo o tráfego ou parte dele, obtida dividindo-se a somatória das distâncias percorridas pela somatória dos tempos de percurso. Melhores características geométricas e maior segurança encorajam os motoristas a adotarem maiores velocidades, tornando a velocidade média de percurso uma função da velocidade de projeto. 2.2. Volume de Tráfego É o principal parâmetro no estudo do tráfego. Por definição é o número de veículos que passa por uma determinada seção de uma estrada, num determinado intervalo de tempo. O tráfego permite o estabelecimento da Classe de Projeto da Estrada e o adequado dimensionamento de todos os seus elementos. Assim, um dos principais aspectos a considerar na Classificação Técnica das Estradas é, certamente, o aspecto operacional, o qual depende, basicamente, da demanda de tráfego, ou seja, o seu volume de tráfego. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.2. Volume de Tráfego Volume Anual: quantidade total de veículos que passa numa estrada durante o período de um ano. (estimar a receita - implantação de pedágios; determinar índice de acidentes; estudar as tendências de crescimento do volume). Volume Diário Médio (VDM): quantidade média de veículos numa seção da estrada, durante um dia. 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. 2.3. Veículo de Projeto Em função dos variados tipos de veículos autorizados a circular, e de suas diferentes características geométricas, mecânicas e de desempenho operacional, é necessário escolher um tipo de veículo que sirva de referência para a determinação dos valores máximos ou mínimos de parâmetros a serem observados para o projeto da rodovia. Uma rodovia é projetada e construída, de forma segura e eficiente, por qualquer tipo de veículo automotor que seja autorizado a circular em vias públicas, obedecendo às disposições legais vigentes. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de Projeto O Código de Trânsito Brasileiro remeteu ao Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) a competência para fixar as características, especificações básicas, configurações e condições para o registro, para o licenciamento e para a circulação de veículos nas vias públicas, tendo este órgão estabelecido os seguintes limites referentes às dimensões e aos pesos para os veículos em trânsito livre: Dimensões Largura máxima = 2,60 m; Altura máxima = 4,40 m; Comprimento total : Veículos simples = 14,00 m; Veículos articulados = 18,15 m; Veículos com reboque = 19,80 m; Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de Projeto Peso bruto: Total, por unidade ou por combinação de veículos = 45 t; Por eixo isolado = 10 t; Por conjunto de 2 eixos em tandem = 17 t; Por conjunto de 2 eixos não em tandem = 15 t. As normas de projeto procuram agrupar as diferentes espécies de veículos automotores em um número limitado de tipos de veículos, cada um dos quais abrangendo veículos com características gerais similares. Para cada tipo de veículo, as normas definem as características de um veículo representativo, permitindo o estabelecimento de parâmetros de projeto a serem observados para que a rodovia possa atender adequadamente aos veículos desse tipo. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de Projeto As Normas do DNER estabelecem, para fins de projeto, os 4 seguintes tipos básicos de veículos, que correspondem a parte dos utilizados pela AASHTO, apenas com as denominações modificadas: Veículo tipo VP, denominado genericamente por Veículo de Passageiros, compreendendo veículos leves, assimiláveis em termos geométricos e operacionais ao automóvel, incluindo vans, utilitários, pick-up’s, furgões e similares; Veículo tipo CO, denominado genericamente por Veículo Comercial Rígido, composto por unidade tratora simples (veículo não articulado), incluindo caminhões e ônibus convencionais, normalmente de 2 eixos e 6 rodas; Veículo tipo O, denominado genericamente por Ônibus de Longo Percurso, abrangendo veículos comerciais rígidos de maiores dimensões, incluindo ônibus de turismo e caminhões longos, geralmente com 3 eixos (“trucão”), de dimensões maiores que o veículo tipo CO, com comprimentos próximos ao do limite máximo para veículos simples; Veículo tipo SR, denominado genericamente por Semi-Reboque, representando os veículos comerciais articulados, com comprimento próximo ao limite para veículos articulados, sendo constituídos normalmente de uma unidade tratora simples com um semi-reboque. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de Projeto Os parâmetros de projeto geométrico estabelecidos pelas normas do DNER consideram o caso geral de atendimento aos veículos tipo CO. Rodovias projetadas geometricamente para o atendimento a esse tipo de veículo atendem com bastante folga aos veículos do tipo VP, atendem satisfatoriamente aos veículos do tipo O, e atendem aos veículos do tipo SR em condições aquém das desejáveis, mas com restrições no geral aceitáveis. Aula 2 Características Tipos de Veículos VP CO O SR Largura total do veículo (m) 2,10 2,60 2,60 2,60 Comprimento total do veículo (m) 5,80 9,10 12,20 16,80 Raio mín. roda externa dianteira (m) 7,30 12,80 12,80 13,70 Raio mín. roda interna traseira (m) 4,70 8,70 7,10 6,00 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de ProjetoAula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de ProjetoAula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de ProjetoAula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.3. Veículo de ProjetoAula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias Distância de visibilidade é a extensão da estrada que pode ser vista à frente do motorista. A segurança de uma estrada está diretamente relacionada com a visibilidade que ela oferece. O projetista sempre deverá procurar soluções que gerem espaços com boa visibilidade Cuidados especiais devem ser tomados nos acessos à estrada, de forma que, todos os veículos que vão entrar na corrente de tráfego possam ser vistos a uma distancia suficientemente segura. Quanto melhor forem as condições gerais de visibilidade, mais segura será a estrada. Alguns valores mínimos devem ser respeitados: distância de visibilidade de frenagem (Df) e a distância de visibilidade de ultrapassagem (Du) 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) É a distância de visibilidade mínima necessária para que um veículo que percorre a estrada, na velocidade de projeto, possa parar, com segurança, antes de atingir um obstáculo que possa surgir em sua trajetória. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) 𝐷𝑓 = 𝑑1 + 𝑑2 Aula 2 Distância percorrida pelo veículo entre o instante em que o motorista vê o obstáculo e o instante em que inicia a frenagem (tempo de percepção e reação - tr). Parcela relativa à distância percorrida pelo veículo durante a frenagem 𝑑1 𝑑2 𝐷𝑓 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) Tempo de reação (tr): É o intervalo de tempo entre o instante em que o motorista avista um obstáculo em sua faixa de tráfego e o início da frenagem. Inclui o tempo de percepção. A AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), baseada em várias experiências, aconselha o uso do valor de 1,5 segundos para esse tempo de percepção. Adicionando-se a esse valor o tempo necessário à reação de frenagem (1,0s) , teremos o tempo total de percepção e reação igual a tr = 2,5s. Logo: 𝑑1 = 𝑡𝑟 . 𝑉 = 2,5. 𝑉 → 𝑚/𝑠 𝑑1 = 0,7. 𝑉 → 𝑘𝑚/ℎ Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) A distância percorrida durante a frenagem (d2) pode ser calculada com base na perda da energia cinética do veículo. Admitindo que a força que freia o veículo F seja constante durante toda frenagem, o trabalho desenvolvido por essa força será igual à perda da energia cinética do veículo. Logo: 𝐹. 𝑑2 = 𝑚.𝑉² 2 → 𝑚.𝑔. 𝑓. 𝑑2 = 𝑚.𝑉² 2 → 𝑑2 = 𝑉² 2. 𝑔. 𝑓 Passando para as unidades do SI temos: 𝑑2 = 0,0039 𝑉² 𝑓 e portanto, Aula 2 𝐷𝑓 = 𝑑1 + 𝑑2 = 0,7. 𝑉 + 0,0039 𝑉² 𝑓 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) Na equação anterior temos que f representa o coeficiente de atrito longitudinal que não é constante para todas as velocidades. De maneira geral, o coeficiente f decresce à medida que a velocidade aumenta e vários fatores influenciam neste valor: material, desenho dos sulcos e pressão nos pneus, tipo e condição da superfície do pavimento e, principalmente, a presença de água. O coeficiente de atrito para pavimento seco é maior do que o coeficiente para pavimento molhado. Nos trechos em rampa, a componente do peso dos veículos na direção da rampa ajuda o veículo a parar nas subidas e dificulta nas descidas. Chamando de i a inclinação da rampa, isto é, a tangente do ângulo formado entre a rampa horizontal e, atribuindo a i o sinal positivo nas rampas ascendentes e negativos nas rampas descendentes, teremos Aula 2 𝐷𝑓 = 𝑑1 + 𝑑2 = 0,7. 𝑉 + 0,0039 𝑉² 𝑓 + 𝑖 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.1. Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) Esta equação também pode ser usada em trechos com curvas verticais, onde o valor de i varia de ponto para ponto e, consequentemente, muda o efeito do greide sobre a frenagem; nesses casos, pode-se adotar para i o valor médio entre a rampa inicial e a rampa final do trecho considerado. Aula 2 Velocidades (km/h) Coeficientes de atrito (f) Distâncias de visibilidade de parada em m (para i = 0%) Diretriz (Vp) Média de Percurso (Vm) Vp Vm Desejável (para Vp) Mínima (para Vm) 30 30 0,40 0,40 30 30 40 38 0,38 0,39 45 45 50 46 0,35 0,36 65 60 60 54 0,33 0,34 85 75 70 62 0,31 0,33 110 90 80 70 0,30 0,31 140 110 90 78 0,30 0,30 175 130 100 86 0,29 0,30 210 155 110 92 0,28 0,30 255 180 120 98 0,27 0,29 310 205 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) É a distância que deve ser proporcionada ao veículo, numa pista simples e de mão dupla para que, quando estiver trafegando atrás de um veículo mais lento, possa efetuar uma manobra de ultrapassagem em condições aceitáveis de segurança e conforto. Em rodovias de pista simples e mão dupla, torna-se necessário proporcionar, a intervalos tão frequentes quanto possíveis, trechos com a distância de visibilidade de ultrapassagem. A frequência dos trechos que proporcionam visibilidade de ultrapassagem, bem como sua extensão, é restringida pelos custos de construção decorrentes. Porém, quanto mais elevados forem os volumes de tráfego, mais longos e frequentes deverão ser os trechos com essa característica, sob pena do nível de serviço da rodovia cair sensivelmente em consequência da redução da capacidade. É recomendado que devam existir trechos com visibilidade de ultrapassagem a cada 1,5 a 3,0 quilômetros e tão extenso quanto possível. É sempre desejável que sejam proporcionadas distâncias superiores, aumentando as oportunidades de ultrapassagem e o número de veículos que a realizam de cada vez. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) d1 = distância percorrida durante o tempo de percepção, reação e aceleração inicial; d2 = distância percorrida pelo veículo 1 enquanto ocupa a faixa oposta; d3 = distância de segurança entre os veículos 1 e 3, no final da manobra; d4 = distância percorrida pelo veículo 3 que trafega no sentido oposto. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) 2.4.2.1. Critério de Cálculo da AASHTO Considerações: O veículo a ser ultrapassado trafega a uma velocidade constante menor que Vp; O veículo que vai ultrapassar reduz sua velocidade e acompanha o veículo a ser ultrapassado até visualizar um espaço suficiente para executar a manobra; Quando aparece um espaço suficiente, o motorista gasta certo tempo de percepção e inicia a aceleração de seu veículo para a ultrapassagem O veículo que ultrapassa executa a manobra pela faixa de tráfego de sentido oposto; o motorista acelera seu veículo na faixa da esquerda até obter uma velocidade média de 15km/h mais alta que a velocidade do veículo ultrapassado; Quando o veículo que ultrapassa termina a manobra, voltando a sua faixa de tráfego, haverá um espaço de segurança (d3) entre ele e um eventual veículo que venha no sentido contrário. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) 2.4.2.1. Critério de Cálculo da AASHTO Para a determinação da distância d4, foi estabelecido que a manobra de ultrapassagem só será completada se o veículo que ultrapassa já tiver percorrido 1/3 da distância d2 no instante em que aparecer um veículo no sentido oposto; caso contrário a ultrapassagem será abandonada. Então: 𝑑1 = 0,278. 𝑡1. 𝑉𝑢 −𝑚 + 𝑎. 𝑡1 2 𝑑2 = 0,278. 𝑉𝑢. 𝑡2 𝑑3 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑4 = 2. 𝑑2 3 Aula 2 𝐷𝑢 = 𝑑1 + 𝑑2 + 𝑑3 + 𝑑4 Velocidade média de ultrapassagem Diferença entre as velocidades dos veículos, dotado 15 km/h 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) 2.4.2.1. Critério de Cálculo da AASHTO Aula 2 Grupo de velocidades (km/h) 50-65 66-80 81-95 96-110 Vel. Média de ultrapassagem (km/h) 56 70 84 99 Manobra inicial a (km/h/s) 0,88 0,89 0,92 0,94 t1 (s) 3,6 4,0 4,3 4,5 d1 (m) 45 65 90 110 Ocupação da faixa da esquerda t2 (s) 9,3 10,0 10,7 11,3 d2 (m) 145 195 205 315 d3 (m) 30 55 75 90 Veículo que trafega no sentido oposto d4 (m) 95 130 165 210 Du (m) 315 445 580 725 2. Elementos Básicos do Projeto 2.4. Distância de Visibilidade nas Rodovias 2.4.2. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem (Du) 2.4.2.1. Critério de Cálculo da AASHTO Visto que Du = f (Vp) 2.4.2.2. Critério do DNER Aula 2 Vp (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Du (km/h) 217 285 345 407 482 541 605 670 728 792 Vp (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 Du (km/h) 180 270 350 420 490 560 620 680 2. Elementos Básicos do Projeto Exercícios 01. Calcular as distâncias de visibilidade desejável e mínima para uma frenagem em uma rodovia com velocidade de projeto de 100km/h, estando o veículo em rampa ascendente de 5%. Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto Exercícios 02. Você foi contratado por uma empresa que fará reforma em uma rodovia. Em um trecho, devido a movimentação de máquinas, os veículos devem parar totalmente. Qual a distância desejável que você deve posicionar a sinalização de modo que os veículos consigam parar antes do local indicado? Considere pista molhada e velocidade de projeto 110km/h em uma declividade de -3%. Dados: Aula 2 Vp (km/h) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Pavimento seco (f) 0,62 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53 Pavimento molhado (f) 0,36 0,34 0,32 0,31 0,31 0,30 0,30 0,29 0,28 2. Elementos Básicos do Projeto Exercícios 03. Calcule a distância de visibilidade de ultrapassagem (Du) em uma estrada de pista simples. Considere a velocidade de projeto 100km/h. (Considere a velocidade de ultrapassagem 115 km/h). Aula 2 2. Elementos Básicos do Projeto Referências Bibliográficas Lee, S.H. Apostila de Projeto Geométrico de Estradas. UFSC, 2000 Pimenta, C.R.T. e Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias. Editora RiMa - 2ª Edição. São Carlos, 2004; Manzolini, A. Notas de Aula de Projeto de Estradas – Aula 2. UNESP, 2009 Pontes Filho, G. Projeto Geométrico de Rodovias. 2. ed. Uberaba: Uniube, 2013. Nogueira, R.C. – Notas de Aula de Projeto de Estradas. UAM, 2016. Pereira, D.M., Franco. E.J., Ratton, E., Blasi, G.F., Bastos, J.T., Bernadinis, M. de A.P., Küster Filho, W. Projeto Geométrico de Rodovias – Parte I. UFPR, 2017. Aula 2 Alunos/Aula 3.pdf Infraestrutura Viária Aula 3 – Curva Horizontal Circular Prof. Msc. Pedro Silveira Gonçalves Neto 3. Curva Horizontal Circular Curva Circular é a denominação corriqueira das curvas simples (um segmento de circunferência) de um projeto geométrico de rodovias e vias urbanas que tecnicamente são nominadas de CURVA CIRCULAR DE CONCORDÂNCIA HORIZONTAL ou CURVA CIRCULAR HORIZONTAL DE CONCORDÂNCIA 3.1. Escolha da Curva A geometria de uma estrada é definida pelo traçado do seu eixo em planta e pelos perfis transversais e longitudinais. Eixo de uma estrada é o alinhamento longitudinal da mesma. O estudo de um traçado rodoviário é feito com base nesse alinhamento. Nas estradas de rodagem, o eixo localiza-se na região central da pista de rolamento A apresentação de um projeto em planta consiste na disposição de uma série de alinhamentos retos, concordados pelas curvas de concordância horizontal Aula 3 3. Curva Horizontal Circular 3.1. Escolha da CurvaAula 3 Elementos Geométricos Axiais Planimétricos Tangentes Curvas Horizontais Altimétricos Greides Retos Curvas Verticais Transversais Seções em aterro Seções em corte Seções mistas 3. Curva Horizontal Circular 3.1. Escolha da Curva Alinhamentos retos são trechos situados entre duas curvas de concordância. Por serem tangentes a essas mesmas curvas, são denominados simplesmente de tangentes. Os demais alinhamentos são chamados de tangentes externas. Um alinhamento caracteriza-se pelo seu comprimento e pela sua posição relativa (quando se refere à deflexão) ou absoluta (quando se refere ao azimute) Tangentes: 𝑨𝑩, 𝑫𝑬, 𝑮𝑯 Tangentes externas: 𝑩𝑪, 𝑪𝑫, 𝑬𝑭, 𝑭𝑮 Ângulos de deflexão: ∆𝟏, ∆𝟐 Azimutes: 𝜶𝟏, 𝜶𝟐, 𝜶𝟑 Curvas de concordância: 𝑩𝑫,𝑬𝑮 Aula 3 3. Curva Horizontal Circular 3.2. Rumos, Azimutes e Ângulos de Deflexão Rumo de um alinhamento é o ângulo horizontal entre a direção norte-sul e o alinhamento, medido a partir do norte ou do sul na direção do alinhamento, porém não ultrapassando 90º. Azimute de um alinhamento é o ângulo que este alinhamento faz com a direção norte-sul, medido a partir do norte e no sentido horário, variando de 0º a 360º. Aula 3 Rumos Azimutes 3. Curva Horizontal Circular 3.2. Rumos, Azimutes e Ângulos de Deflexão Os azimutes obtidos estão compreendidos entre 0º e 180º porque o traçado das estradas é uma poligonal aberta e nos projetos seus alinhamentos tem desenvolvimento da esquerda para a direita. Pode-se calcular o azimute e o comprimento de um alinhamento a partir de suas coordenadas (E,N) a partir as seguintes relações Aula 3 𝐴𝑧𝑖 = arct𝑔 𝐸𝑖+1 − 𝐸𝑖 𝑁𝑖+1 − 𝑁𝑖 → 0𝑜 ≤ 𝐴𝑧𝑖 < 90 0 𝐴𝑧𝑖 = 180 𝑜 + arct𝑔 𝐸𝑖+1 − 𝐸𝑖 𝑁𝑖+1 − 𝑁𝑖 → 90𝑜 < 𝐴𝑧𝑖 ≤ 180 0 𝐿 = ∆𝐸 2 + (∆𝑁)² 3. Curva Horizontal Circular 3.2. Rumos, Azimutes e Ângulos de Deflexão Sejam A e B dois pontos consecutivos da poligonal, cuja distância é L0. Chamando E0 e N0 as coordenadas do ponto A e conhecido o azimute do alinhamento AB (a0), tem-se: Aula 3 𝐸𝑖 = 𝐸0 + 𝑛=0 𝑖=1 𝐿𝑛 . 𝑠𝑒𝑛𝛼𝑛 𝑁𝑖 = 𝑁0 + 𝑛=0 𝑖=1 𝐿𝑛 . 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑛 𝛼𝑛+1 = 𝛼𝑛 ± ∆𝑛+1 3. Curva Horizontal Circular 3.3. Pontos e Elementos da Curva Circular PI = Ponto de Interseção das Tangentes; PC = Ponto de Curva (início da curva) PT = Ponto de Tangência (fim da curva); AC = Deflexão entre as tangentes = Ângulo central da curva R = Raio da curva; T = Tangente da curva; D = Desenvolvimento = Comprimento do arco E = afastamento, O = Centro da curva Aula 3 E 3. Curva Horizontal Circular 3.3. Pontos e Elementos da Curva Circular Do triângulo O-PC-PI G representa o Grau da Curva, ângulo central correspondente a um arco de 20m Ponto de Partida: PP=0 - início do projeto - estaca 0 Aula 3 𝑇 𝑅 = 𝑡𝑔 𝐴𝐶 2 → 𝑻 = 𝑹. 𝒕𝒈 𝑨𝑪 𝟐 𝐷 2. 𝜋. 𝑅 = 𝐴𝐶 360 → 𝑫 = 𝝅.𝑹. 𝑨𝑪 𝟏𝟖𝟎 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝑨𝑪 𝒆𝒎 𝒈𝒓𝒂𝒖𝒔 𝑫 = 𝑨𝑪.𝑹 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝑨𝑪 𝒆𝒎 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒂𝒏𝒐𝒔 𝐺 20 = 360 2. 𝜋. 𝑅 → 𝑮 = 𝟏𝟏𝟒𝟓, 𝟗𝟏𝟓𝟔 𝑹 ≅ 𝟏𝟏𝟒𝟔 𝑹 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝐶 2 = 𝑅 𝑅 + 𝐸 → 𝑬 = 𝑹. 𝒔𝒆𝒄 𝑨𝑪 𝟐 − 𝟏 E 3. Curva Horizontal Circular 3.3. Pontos e Elementos da Curva Circular 3.3.1. Cálculo das estacas dos pontos notáveis da curva Para locar um ponto do traçado, usamos a estaca como unidade de comprimento. Uma estaca corresponde à extensão de 20 metros (50 metros em anteprojetos, por que se utiliza uma escala menor). Quando um ponto a ser localizado não corresponde a um numero exato de estacas, sua posição é definida pela estaca anterior mais a distância em metros a partir desta (geralmente com precisão de centímetro). Exemplo: o ponto P, distante 335,48m do ponto inicial do traçado (Estaca zero), será identificado pela estaca 16 + 15,48m Para identificar uma estaca, será utilizada a notação proposta por Pimenta e Oliveira (2013): Onde A = número de estacas B = distância em metros (fração da estaca) Aula 3 [𝐴 + 𝐵] 3. Curva Horizontal Circular 3.3. Pontos e Elementos da Curva Circular 3.3.1. Cálculo das estacas dos pontos notáveis da curva Dada a estaca do PI, pode-se calcular: 3.4. Locação das Curvas Horizontais Circulares Escolhido o projeto, é a locação que define a posição da estrada no campo. Inicialmente são locados os PIs, verificados os ângulos de deflexão das tangentes e, posteriormente, locadas as curvas e os demais elementos geométricos. A locação das curvas pode ser feita pelo processo das deflexões e cordas. Aula 3 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑃𝐶 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑃𝐼 − 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑃𝑇 = 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑃𝐶 + 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐷 3. Curva Horizontal Circular 3.4. Locação das Curvas Horizontais Circulares Considerações: A deflexão é proporcional ao comprimento do arco e a constante G/40 é a deflexão para locar um arco de 1m de comprimento. Portanto, para locar um arco de comprimento L a deflexão será: Assim, para a locação de uma curva a partir do PC, supondo que a estaca do PC seja [NPC+ fPC], em que NPC é o número de estacas inteiras e fPC, a fração da estaca, a deflexão para locar a primeira estaca inteira da curva (NPC+1) é: Para locar as demais estacas inteiras, basta somar ao valor da deflexão inicial d1 valores de G/2, sucessivamente. Aula 3 𝒅 = 𝑳 𝑮 𝟒𝟎 𝒅𝟏 = (𝟐𝟎 − 𝒇𝑷𝑪) 𝑮 𝟒𝟎 3. Curva Horizontal Circular 3.4. Locação das Curvas Horizontais CircularesAula 3 3. Curva Horizontal Circular 3.4. Locação das Curvas Horizontais Circulares Considerações: Planilha de Locação Aula 3 Estaca Distância Corda Deflexão 𝑁𝑃𝐶 + 𝑓𝑃𝐶 0 0 0 (𝑁𝑃𝐶 + 1) + 0,00 20 − 𝑓𝑃𝐶 20 − 𝑓𝑃𝐶 𝑑1 (𝑁𝑃𝐶 + 2) + 0,00 40 − 𝑓𝑃𝐶 20 𝑑1 + ൗ 𝐺 2 … … … … 𝑁𝑃𝑇 + 𝑓𝑃𝑇 𝐷 𝑓𝑃𝑇 𝐴𝐶/2 Raios de Curva (R) Corda Máxima 𝑅 < 100,00 𝑚 5,00 𝑚 100,00 𝑚 < 𝑅 < 600,00 𝑚 10,00 𝑚 𝑅 > 600,00 𝑚 20,00 𝑚 3. Curva Horizontal Circular 3.4. Locação das Curvas Horizontais Circulares Exemplos Aula 3 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 01. Calcular os comprimentos e os azimutes dos alinhamentos da figura abaixo além das deflexões. Aula 3 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 02. Em uma curva circular são conhecidos os elementos abaixo. Pede-se para calcular a tangente, o desenvolvimento, o grau e as estacas do PC e do PT. Aula 3 𝑃𝐼 = 148 + 5,60𝑚 𝐴𝐶 = 22𝑜36′ 𝑅 = 600,00𝑚 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 03. Calcular a estaca final do trecho sabendo que as curvas são circulares. Aula 3 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 04. Calcular os elementos de uma curva circular a ser projetada em PI1, concordando os dois alinhamentos definidos pelas coordenadas do ponto 0=PP e PIs, considerando R = 682,00m e as coordenadas da tabela abaixo. Aula 3 Pontos Ordenada X Ordenada Y 0=PP 365.778,000m 3.488.933,000m PI1 366.778,000m 3.490.216,000m PI2 367.778,000m 3.488.207,000m PF 368.778,000m 3.489.211,500m 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 05. A figura mostra a planta de um traçado com duas curvas circulares. Calcular as estacas dos pontos notáveis das curvas (PC, PI e PT) e a estaca inicial do traçado, sabendo que a estaca do ponto F é [540 + 15,00]. Aula 3 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 06. Em um traçado com curvas horizontais circulares, conforme o esquema a seguir, desejando-se que os dois raios sejam iguais pergunta-se: a) Qual o maior raio possível? b) Qual o maior raio que conseguiremos usar, deixando uma tangente de 80 metros entre as curvas? Aula 3 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 07. A partir das informações do exercício 02, esboce a planilha de locação como o exemplo a seguir Aula 3 Estaca Corda (m) Distância (m) Deflexão (graus) Deflexão (graus/minutos/segundos) 3. Curva Horizontal Circular Exercícios 08. Partindo de uma seqüência de alinhamentos concordados por correspondentes curvas circulares cujos elementos são apresentados a seguir, determinar o estaqueamento (pontos principais) da diretriz em questão, considerando estaqueamento de 20,000 em 20,00m. Aula 3 Alinhamentos Desenvolvimento (m) Tangente (m) 0=PP a PI1 = 1.840,00m D1 = 202,21m T1 = 111,79m PI1 a PI2 = 780,00m D2 = 188,64m T2 = 102,46m PI2 a PI3 = 660,00m D3 = 97,43m T3 = 67,35m PI3 a PF = 478,00m 3. Curva Horizontal Circular Referências Bibliográficas Pontes Filho, G. Estradas de Rodagem: Projeto Geométrico, Ed. IPC Brasil. São Carlos, 1998. Lee, S.H. Apostila de Projeto Geométrico de Estradas. UFSC, 2000 Pimenta, C.R.T. e Oliveira, M.P. Projeto Geométrico de Rodovias. Editora RiMa - 2ª Edição. São Carlos, 2004; Manzolini, A. Notas de Aula de Projeto de Estradas – Aula 3. UNESP, 2009 Pontes Filho, G. Projeto Geométrico de Rodovias. 2. ed. Uberaba: Uniube, 2013. Nogueira, R.C. – Notas de Aula de Projeto de Estradas. UAM, 2016. Pereira, D.M., Franco. E.J., Ratton, E., Blasi, G.F., Bastos, J.T., Bernadinis, M. de A.P., Küster Filho, W. Projeto Geométrico de Rodovias – Parte I. UFPR, 2017. Aula 3 Alunos/Aula 4.pdf Infraestrutura Viária Aula 4 – Curva Horizontal com Transição Prof. Msc. Pedro Silveira Gonçalves Neto 4. Curva Horizontal com Transição 4.1. Introdução Quando um veículo passa de um alinhamento reto para um trecho curvo, surge uma força centrífuga atuando sobre o mesmo, que tende a desviá-lo da trajetória que normalmente deveria percorrer. Este fato representa um perigo e desconforto para o usuário da estrada. Em outras palavras, a partir da passagem pelo PC, o veículo segue uma trajetória de “transição intermediária” entre a tangente e a curva, a qual varia de acordo com a velocidade, o raio de curvatura e a superelevação. O problema se acentua quando se aumenta a velocidade e se reduz o raio de curvatura, pois a transição se processa numa distância maior, podendo resultar até na invasão da faixa adjacente. Aula 4 4. Curva Horizontal com Transição Uma rodovia para permitir essa transposição com conforto e segurança deve ter um alinhamento, o máximo possível, segundo essa transição, ou seja, deve acompanhar a tendência dos veículos que por ela transitam. Do ponto de vista teórico, o que se deseja é limitar a ação da força centrífuga sobre o veículo, para que sua intensidade não ultrapasse um determinado valor. Isso se consegue através da utilização de uma curva de transição intercalada entre o alinhamento reto (trecho em tangente) e a curva circular. Esta transição é realizada com o fim de distribuir gradativamente o incremento da aceleração centrífuga. Esta curva de transição tem o seu raio de curvatura passando gradativamente do valor infinito (no ponto de contato com a tangente) ao valor do raio da curva circular. Este ponto de encontro das duas curvas, com o mesmo raio, é conhecido como ponto osculador. Existem vários critérios diferentes visando orientar o estabelecimento do limite de emprego de curvas de transição. Para fins de projetos rodoviários convencionais, o DNER recomenda o critério associado à velocidade diretriz resumido pelos valores constantes da Tabela abaixo. Segundo esse critério, permite-se a dispensa do uso da curva de transição quando a aceleração centrífuga a que o veículo é submetido na curva for igual ou inferior a 0,4 m/s² Aula 4 Valores-limite dos raios R acima dos quais podem ser dispensadas curvas de transição V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 R(m) 170 300 500 700 950 1200 1550 1900 4. Curva Horizontal com Transição Assim, é necessário que, tanto nos PCs quanto nos PTs, exista m trecho com curvatura progressiva para cumprir as seguintes funções Permitir uma variação continua da superelevação Criar uma variação contínua de aceleração centrípeta na passagem do trecho reto para o trecho circular Gerar um traçado que possibilite ao veículo manter-se no centro da sua faixa de rolamento Proporcionar um trecho fluente, sem descontinuidade da curvatura e esteticamente agradável Aula 4 4. Curva Horizontal com Transição 4.2. Tipos de Curva de Transição Clotóide ou Espiral de Transição: de equação 𝑅. 𝐿 = 𝐾 ², em que 𝑅 é o raio, 𝐿 , o comprimento percorrido e 𝐾, uma constante. Lemniscata: de equação 𝑅. 𝑃 = 𝐾, em que 𝑃 é o raio vetor. Parábola Cúbica: de equação 𝑦 = 𝑎. 𝑥³, em que 𝑎 é uma constante. Pimenta e Oliveira (2013) afirmam que a clotóide é a mais vantajosa do ponto de vista técnico e é a mais indicada para um traçado porque: É a curva descrita por um veiculo em velocidade constante, quando o volante é girado com velocidade angular constante; Por definição, a clotóide ou espiral é uma curva tal que os raios de curvatura em qualquer de seus pontos é inversamente proporcional aos desenvolvimentos de seus respectivos arcos. 𝑅. 𝐿 = 𝐾² Sendo a espiral uma curva de equação 𝑅. 𝐿 = 𝐾², o valor a ser adotado para 𝐾 está relacionado ao comprimento escolhido para a transição e ao raio do trecho circular Aula 4 4. Curva Horizontal com Transição 4.2. Tipos de Curva de Transição Chamando de 𝐿𝑠 o comprimento da curva de transição, nos pontos de concordância das espirais com a circular o raio instantâneo da espiral será 𝑅𝐶 (raio de trecho circular) e o comprimento da transição será 𝐿𝑠, definindo o valor de 𝐾 K² = 𝐿𝑠. 𝑅𝑐 Chamando de 𝐿𝑠 o comprimento da curva de transição, nos pontos de concordância das espirais com a circular o raio instantâneo da espiral será 𝑅𝐶 (raio de trecho circular) e o comprimento da transição será 𝐿𝑠, definindo o valor de 𝐾. O parâmetro 𝐾 determina o comprimento do arco que será percorrido para que a curvatura varie de zero ate o valor G = ൗ1146 𝑅𝐶, ou seja, cada valor de K corresponde a uma determinada curva dentro da família das clotóides. Aula 4 4. Curva Horizontal com Transição 4.2. Tipos de Curva de Transição 4.2.1. Clotóide empregada como Curva de Transição Em vários casos usa-se a clotóide como curva de transição entre a tangente e a curva circular, na concordância horizontal de traçados rodoviários e ferroviários. A adoção de espirais proporciona uma série de vantagens ao traçado da estrada, tais como: Aumento e diminuição gradativa da força centrífuga que atua sobre os veículos nas curvas; A transição entre a inclinação transversal do trecho em tangente para a superelevação do trecho em curva pode ser efetuada na curva de transição; No caso de superlargura numa seção transversal em curva circular, a espiral facilita a transição da largura do trecho em tangente para o trecho alargado na curva circular; A visualização da estrada torna-se melhor pela supressão de descontinuidade no início e no fim das curvas circulares Aula 4 4. Curva Horizontal com Transição 4.3. Parâmetros da Curva de TransiçãoAula 4 AC = Ângulo central TT = Tangente Total TL = Tangente Longa Xs = abcissa do SC e do CS Ys = ordenada do SC e do CS Q = abcissa do centro p = afastamento qS = ângulo central da espiral O’ = Centro da circunferência deslocada RC = Raio da curva circular dC = Ângulo central circular DC = Desenvolvimento circular X = abcissa genérica de um ponto genérico (P) Y = Ordenada genérica de um ponto genérico (P) q = ângulo até o ponto P E = distância externa 4. Curva Horizontal com Transição 4.3. Parâmetros da Curva de Transição 4.2.1. Clotóide empregada como Curva de Transição Os principais elementos usados para caracterizar uma curva circular com transição em curva espiral são os que podem ser observados na figura anterior, a saber: TS (Ponto Tangente-Espiral): ponto de passagem do alinhamento reto para a curva espiral. SC (Ponto Espiral-Curva Circular): ponto de passagem da curva circular para a curva espiral. CS (Ponto Curva Circular-Espiral): ponto de passagem da curva circular para a curva espiral. ST (Ponto Espiral-Tangente): ponto de passagem da curva espiral para o alinhamento reto. qS : ângulo central do trecho em espiral 𝜃𝑆
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