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ESTRADAS DE RODAGEM PROJETO GEOMÉTRICO Resolução dos Exercícios � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 2 � CAPÍTULO 2 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DAS ESTRADAS � Glauco Pontes Filho 3 � 1. Calcular o raio R da curva circular da figura abaixo. C d=100 m α=30º B A R Dados: (E,N) R A(200, 100) B(275,180) Solução: AB = (180 −100)2 + (275 − 200)2 = 109,66 m Aplicando a lei dos senos no triângulo ABC, temos: 100 109,66 ˆ ˆ = ⇒ senA = 0,4560 ⇒ A = 62,8732° ˆ sen30° senA B 62,8732º 109,66 A R 90º-62,8732º = 27,1268º R 125,7465º O Aplicando a lei dos cossenos no triângulo isósceles ABO, temos: 109,662 = R2 + R2 − 2 ⋅ R ⋅ R ⋅ cos125,7465º ⇒ R = 120,25 m � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 4 Calcular os comprimentos e os azimutes dos alinhamentos da figura abaixo. Calcular também os ângulos de deflexão. N B 6000 d1 ∆1 d2 4000 A 3000 D C d3 1000 E ∆2 d4 F 0 1000 3000 6000 11000 E Solução: d1 = = (1000 − 6000)2 + (4000 − 6000)2 = 5.385,16 m PONTOS E N AB A 1.000 4.000 d2 = = (6000 −12000)2 + (6000 − 3000)2 = 6.708,20 m B 6.000 6.000 BC C 12.000 3.000 d3 = = (3000 − 6000)2 + (3000 −1000)2 = 3.605,55 m DE D 3.000 3.000 E 6.000 1.000 (6000 −11000)2 + (1000 − 0)2 = 5.099,02 m d4 = EF = F 11.000 0 Az 1000 − 6000 = arctan = 68,20º AB 4000 − 6000 Az 6000 −12000 = 180º+ arctan = 116,57º BC 6000 − 3000 Az 3000 − 6000 = 180º+ arctan = 123,69º DE 3000 −1000 Az 6000 −11000 = 180º+ arctan = 101,31º EF 1000 − 0 ∆1 = AzBC − AzAB = 48,37º ∆2 = AzEF − AzDE = −22,38º � Glauco Pontes Filho 5 (Concurso DNER) O azimute é o ângulo, no plano horizontal, de uma direção qualquer com o meridiano. O rumo de 76º 30’ SE de uma visada a vante corresponde ao azimute de: a) 103º 30’ b) 166º 30’ c) 256º 30’ d) 283º 30’ Solução: Letra a No quadrante SE, temos: Az=180º-rumo Az = 180º−(76º 30´) = 103º 30´ 4. (Concurso DNER) Nos projetos de estradas de rodagem, os perfis longitudinais são desenhados em papel quadriculado ou milimetrado, em escalas horizontais (distâncias) e verticais (cotas), que normalmente guardam uma proporção de: a) 10:1 b) 2:3 c) 1:10 d) 3:2 Solução: Letra c Escalas horizontais – normalmente escala 1:2000 Escalas verticais – normalmente escala 1:200 12000 = 1 ⋅ 200 = 1 1200 2000 1 10 (Concurso DNER) Na planta de um projeto, a indicação de escala 1:500 (horizontal) significa que 1 cm no desenho equivale, no terreno, a uma distância de: a) 50 m b) 5 m c) 0,50 m d) 0,05 m Solução: Letra b 1 cm no projeto equivale a 500 cm no campo = 5 m (Concurso DNER) Numa rodovia de 3.000 metros de comprimento, a numeração final da última estaca é: a) 30 b) 60 c) 150 d) 300 Solução: Letra c 3000/20 = 150 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 6 Calcular os comprimentos e os azimutes dos alinhamentos da figura a seguir. Calcular também os ângulos de deflexão. N D 6000 A d3 4000 d1 d2 3000 1000B 0 1000 3000 6000 11000 E Solução: PONTOS E N d = (3000 − 0)2 + (1000 − 6000)2 = 5.830,95 m A 0 6000 1 d2 (7000 − 3000)2 + (5000 −1000)2 = 5.656,85 m B 3000 1000 = C 7000 5000 d3 = (12000 − 7000)2 + (7000 − 5000)2 = 5.385,17 m D 12000 7000 Az − 3000 = 180º+ arctan = 149,04º AB 5000 Az 4000 = arctan = 45º BC 4000 Az 5000 = arctan = 68,20º CD 2000 ∆1 = AzBC − AzAB = 45º−149,04 = −104,04º ∆2 = AzCD − AzBC = 68,2º−45º = 23,20º � Glauco Pontes Filho 7 � CAPÍTULO 4 CURVAS HORIZONTAIS CIRCULARES � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 8 � Dados ∆ = 47º 30’ e G20 = 12º, calcular T e E. Solução: R = 1.145,92 = 95,493 m 12 47,5° T = 95,493 ⋅ tan ⇒ T = 42,02 m 2 ⋅47,5° ⇒ E = 8,84 m E 42,02 tan 4 Dados ∆ = 40º e E = 15 m, calcular T e R. Solução: E 15 R = = ⇒ R = 233,73 m ∆ 40° sec −1 sec −1 2 2 40° T = 85,07 m T = 233,73 tan ⇒ 2 3. Dados ∆ = 32º e R = 1220 m, calcular T e E. Solução: 32° T = 1220 ⋅ tan ⇒ T = 349,83 m 2 ⋅ 32° ⇒ E = 49,17 m E 349,83 tan 4 Dado R = 150 m, calcular a deflexão sobre a tangente para c = 20 m. Solução: G = 1.145,92 = 7,639467° 150 d = G = 7,639467° ⇒ d = 3,82° 2 2 � Glauco Pontes Filho 9 Dados ∆ = 43º e E = 52 m, calcular o grau da curva. Solução: E 52 R = = ⇒ R = 695,3151 m ∆ 43° sec − 1 sec − 1 2 2 G = 1.145,92 ⇒ G = 1,648° 695,3151 6. Se ∆ = 30º 12’ e G20 = 2º 48’, calcular T e D. Solução: 30º 12’ = 30,2º 2º 48’ = 2,8º R = 1.145,92 = 409,2571 m 2,8° 30,2° T = 409,2571⋅ tan ⇒ T = 110,43 m 2 D = π ⋅ 409,2571⋅ 30,2° ⇒ D = 215,72 m 180° Usando os dados do problema anterior, e assumindo que E(PI) = 42 + 16,60, calcular as estacas do PC e do PT. Solução: E(PC) = (42 + 16,60) – ( 5 + 10,43) = 37 + 6,17 E(PT) = (37 + 6,17) + (10 + 15,72) = 48 + 1,89 Dados ∆ = 22º 36’ , G20 = 4º e E(PC) = 40 + 15,00. Construir a tabela de locação da curva pelo método das estacas fracionárias. Solução: R = 1.145,92 = 286,480 m 4° 22,6° T = T = 57,24 m 286,480 ⋅ tan ⇒ 2 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 10 D = π ⋅ 286,480 ⋅ 22,6° ⇒ D = 113,00 m 180° E(PT) = (40 + 15,00) + (5 + 13,00) = 46 + 8,00 Donde: a = 15,00 (parte fracionária do PC) b = 8,00 (parte fracionária do PT) d = G2 = 42° = 2° dm = 40G = 404° = 0,1° ds1 = (20 − a) ⋅ dm = (20 −15) ⋅ 0,1° = 0,5° dsPT = b ⋅ dm = 8 ⋅ 0,1° = 0,8° ESTACAS DEFLEXÕES SUCESSIVAS ACUMULADAS PC 40+15,00 --- --- 41 0,5º 0,5º 42 2º 2,5º 43 2º 4,5º 44 2º 6,5º 45 2º 8,5º 46 2º 10,5º PT 46+8,00 0,8º 11,3º = ∆/2 (ok) Dados ∆ = 47º 12’, E(PI) = 58 + 12,00. Calcular R, T, E e D para G20 = 6º. Calcular também E(PC) e E(PT). Solução: R = 1.145,92 ⇒ R = 190,99 m 6° 47,2° T = 190,99 ⋅ tan ⇒ T = 83,44 m 2 47,2° E = 83,44 ⋅ tan ⇒ E = 17,43 m 4 D = π ⋅190,99 ⋅ 47,2° ⇒ D = 157,34 m 180° � Glauco Pontes Filho 11 E(PC) = (58 + 12,00) – (4 + 3,44) = 54 + 8,56 E(PT) = (54 + 8,56) + (7 + 17,34) = 62 + 5,90 Dados ∆ = 24º 20’ e R = 1500 m. Locar o PC e o PT, sabendo que a estaca do PI é 360 + 12,45. Solução: 24,333333° T = T = 323,40 m 1500 ⋅ tan ⇒ 2 D = π ⋅1500 ⋅ 24,333333° ⇒ D = 637,05 m 180° E(PC) = (360 + 12,45) – (16 + 3,40) = 344 + 9,05 E(PT) = (344 + 9,05) + (31 + 17,05) = 376 + 6,10 11. Dados ∆ = 22º 36’ e T = 250 m, calcular G20 e D. Solução: 22º 36’ = 22,6º R = T = 250 = 1.251,13 m ∆ 22,6° tan tan 2 2 G20 = 1.145,92 = 1.145,92 ⇒G20 = 0,9159° R 1.251,13 D = π ⋅1500 ⋅ 24,333333° ⇒ D = 637,05 m 180° Calcular o desenvolvimento de uma curva circular de raio R = 1524 m e ângulo central ∆ = 32º. Solução: D = π ⋅1524 ⋅ 32° ⇒ D = 851,16 m 180° � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 12 13. (Concurso DNER) Numa curva circular com um raio de 170 m, queremos locar um ponto logo à frente do ponto de curvatura (PC). Sabemos que o comprimento do arco é de 20 m. A soma das coordenadas sobre a tangente deste ponto são (considerar sen 3,3703º = 0,058789 e cos 3,3703º = 0,9983): a) 0,168 m b) 0,924 m c) 1,848 m d) 21,14 m � Solução: Letra d G = 1.145,92 = 1.145,92 = 6,7407° R 170 d = G = 6,7407° = 3,3703° 2 2 � x y d 20 m G � sin d = y ⇒ y = 20 ⋅ sin 3,3703° = 1,1758 m 20 cos d = x ⇒ x = 20 ⋅ cos 3,3703° = 19,9654 m 20 x + y = 21,14 m ∆ 14. Demonstrar que: E = T ⋅ tan 4 x 1− cos x x 1 − cos x 2 Da trigonometria, temos: = tan = tan sin x x 2 4 sin 2 � 1 E = R ⋅ ∆ − 1 cos 2 ∆ 1 − cos E = T ⋅ 2 ∆ sin 2 � ∆ T 1 − cos = ⋅ 2 = ∆ ∆ tan cos 2 2 ∆ = T ⋅ tan 4 � ∆ ∆ T ⋅ cos 1 − cos 2 ⋅ 2 ∆ ∆ sin cos 2 2 � Glauco Pontes Filho 13 15. Dados ∆=30º, R=680 m e E(PI)=205+2,52, calcular G, T, D, E(PC) e E(PT). G20 = 1.145,92 ⇒ G = 1,69° 680 30° T = 680 ⋅ tan ⇒ T = 182,21 m 2 D = π ⋅ 680 ⋅ 30° ⇒ D = 356,05 m 180° E(PC) = (205 + 2,52) – ( 9 + 2,21) = 196 + 0,31 E(PT) = (196 + 0,31) + (17 + 16,05) = 62 + 5,90 (*) Em uma curva horizontal circular, conhecem-se os seguintes elementos: G20=1º, E(PC)=55 + 9,83 e E(PT)=81 + 9,83. Se alterarmos o raio dessa curva para 2000 m, qual será a estaca do novo PT? Solução: D = E(PT) – E(PC) = (81 + 9,83) – (55 + 9,83) = 26 estacas = 520 m R = 1.145,92 = 1.145,92 m 1 ∆ = AC = G ⋅ D = 1° ⋅ 520 = 26° c 20 26° T = 1.145,92 ⋅ tan = 264,56 m 2 E(PI) = E(PC) + T = (55 + 9,83) + (13 + 4,56) = 68 + 14,39 Novo raio: R = 2.000 m 26° T´= 2000 ⋅ tan = 461,74 m = 23est + 1,74m 2 D´= π ⋅ 2000 ⋅ 26° = 907,57 m = 45est + 7,57m 180° E(PC´) = (68 + 14,39) – (23 + 1,74) = 45 + 12,65 E(PT´) = (45 + 12,65) + (45 + 7,57) = 91 + 0,22 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 14 17. (*) Dado o traçado da figura, adotar para as curvas 1 e 2 os maiores raios possíveis. PI1 ∆1=28º d1=135 m O d2=229,52 m d3=85,48 m F ∆2=32º PI2 Solução: Para obtermos os maiores raios possíveis, devemos ter: T1 = d1 , T2 = d3 e T1+T2≤ d2 T1 135 R1 = = ⇒ R1 = 541,46 m ∆ 1 tan14° tan 2 T2 85,48 R2 = = ⇒ R2 = 298,10 m ∆2 tan16° tan 2 T1+T2 = 135 + 85,48 = 220,48 < 229,52 (OK!) (*) Com relação ao problema anterior, supondo-se que as distâncias de 0 a PI1 e PI2 a F sejam suficientemente grandes, escolher um valor único para o raio das duas curvas de forma que esse valor seja o maior possível. Solução: Devemos ter: T1+T2 = d2 = 229,52 m ∆ 1 ∆ 2 R ⋅ tan + R ⋅ tan = 229,52 2 2 R = 229,52 = 428,15 m tan14º+ tan16º � Glauco Pontes Filho 15 (*) Em um trecho de rodovia temos duas curvas circulares simples. A primeira começando na estaca 10+0,00 e terminando na estaca 20+9,43 com 300 m de raio. A segunda começando na estaca 35+14,61 e terminando na estaca 75+0,00 com 1500 m de raio. Deseja-se aumentar o raio da primeira curva para 600 m sem alterar a extensão total do trecho. Qual deverá ser o raio da segunda curva? Dados: ∆1=40º e ∆2=30º. ∆1 = 40º 10+0,00 D1 20+9,43 R1 = 300 35+14,61 R2 = 1500 L = 305,18 75+0,00 Solução: D2 ∆2 = 30º T1 = 300 tan(20º) = 109,19 m T2 = 1500 tan(15º) = 401,92 m L = (35 + 14,61) – (20 + 9,43) = 305,18 m Dist(PI1 - PI2) = T1 + L +T2 = 109,19 + 305,18 + 401,92 = 816,29 m C = Extensão total do trecho = est 75 – est 10 = 65 estacas = 1300 m = D1 + L + D2 T1´ ∆1 = 40º D1´ R1´= 600 L´ R2´= ???D2´ T2´ ∆2 = 30º T1´= 600 tan(20º) = 218,38 m T2´= R2´ tan(15º) L´= Dist(PI1 - PI2) – T1´– T2´= 816,29 – 218,38 – R2´ tan(15º) = 597,91 – 0,26795R2´ D1´= π ⋅ 600 ⋅ 40° = 418,88 m D2 ´= π ⋅ R2 ´⋅30° = 0,5236 R2 ´ 180° 180° = D1´+ L´ + D2´ = 418,88 + 597,91 – 0,26795 R2´ + 0,5236 R2´ = 1300 R2´= 1.107,8 m � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 16 (*) A figura mostra a planta de um trecho de rodovia com duas curvas de mesmo sentido, desejando-se substituir estas duas curvas por uma curva única de raio R. Calcular o valor de R para que o PC da nova curva coincida com o PC1 do traçado antigo (início da curva 1). D=20 m PI1 30º PI2 PT1 PC2 20º PC1 CURVA 1 CURVA 2 PT2 R1 = 400 m R2 = 500 m Solução: T1 = 400 tan(15º) = 107,18 m 20º+30º=50º T2 = 500 tan(10º) = 88,16 m T x 130º Aplicando a Lei dos Senos, temos: x = T1 + 20 + T2 T1 30º 20º sin 20° sin130° T1+20+T2 x = 96,14 m PC1=PC T = T1 + x = 107,18 + 96,14 = 203,32 m R = 203,32 ⇒ R = 436,02 m 50° tan 2 21. (*) A figura mostra a planta de um traçado com duas curvas circulares. Calcular as estacas dos PI’s e a estaca final do traçado. PI1 ∆1=46º d1 F R1=1200 m R2=1600 m d3 d2 Est. 0+0,00 d1=1080 m PI2 ∆2=30º d2=2141,25 m d3=1809,10 m � Glauco Pontes Filho 17 � Solução: CURVA 1: E(PI1) = d1 = 54 + 0,00 46° T1 = 1200 ⋅ tan ⇒ T1 = 509,37 m 2 D = π ⋅1200 ⋅ 46° ⇒ D1 = 963,42 m 1 180° E(PC1) = (54 + 0,00) – (25 + 9,37) = 28 + 10,63 E(PT1) = (28 + 10,63) + (48 + 3,42) = 76 + 14,05 CURVA 2: E(PI2) = E(PT1) + d2 – T1 E(PI2) = (76 + 14,05) + (107 + 1,25) – (25 + 9,37) = 158 + 5,93 30° T = 1600 ⋅ tan ⇒ T2 = 428,72 m 2 2 D = π ⋅1600 ⋅ 30° ⇒ D = 837,76 m 2 180° 2 E(PC2) = (158 + 5,93) – (21 + 8,72) = 136 + 17,21 E(PT2) = (136 + 17,21) + (41 + 17,76) = 178 + 14,97 E(F) = E(PT2) + d3 – T2 = (178 + 14,97) + (90 + 9,10) – (21 + 8,72) = 247 + 15,35 22. Calcular as curvas circulares abaixo {G, T, D, E, E(PC), E(PT), d, dm}: a) E(PI) = 202 + 2,50 ∆ = 52º R = 650 m c = 20 m b) E(PI) = 1345 + 12,73 ∆ = 10º R =2000 m c = 20 m c) E(PI) = 376 + 19,50 ∆ = 64º 20' R = 350 m c = 10 m d) E(PI) = 467 + 3,75 ∆ = 80º R = 200 m c = 5 m Solução: a) G = 180º⋅c = 180º⋅(20) ⇒ G = 1,762954° = 1°45´47´´ π ⋅ R π ⋅ (650) 52° ∆ T = 317,03 m T = R ⋅ tan = 650 ⋅ tan ⇒ 2 2 D = π ⋅ R ⋅ ∆ = π ⋅ 650 ⋅ 52° ⇒ D = 589,92 m 180º 180° � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 18 � ∆ 52° E = 73,19 m E = T ⋅ tan = 317,03 ⋅ tan ⇒ G 4 4 d = = 1,762954° = 0,881477 ° = 0° 52´ 53´´ 2 2 dm = G = G = 1,762954 ° = 0,044074 ° = 0° 02´ 39´´ 2c 2 ⋅ (20) 40 E(PC) = (202 + 2,50) – (15 + 17,03) = 186 + 5,47 E(PT) = (186 + 5,47) + (29 + 9,92) = 215 + 15,39 b) T = 174,98 m D = 349,07 m E = 7,64 m G = 0,572958º = 0º 34’ 23” d = 0,28648º = 0º 17’ 11” dm= 0,01432º = 0º 0’ 52” E(PC) = 1336 + 17,75 E(PT) = 1354 + 6,82 c) T = 220,12 m D = 392,99 m E = 63,47 m G = 1,637022º = 1º 38’ 13” d = 0,81851º = 0º 49’ 7” dm= 0,08185º = 0º 4’ 55” E(PC) = 365 + 19,38 E(PT) = 385 + 12,37 d) T = 167,82 m D = 279,25 m E = 61,08 m G = 1,432394º = 1º 25’ 57” d = 0,7162º = 0º 42’ 58” dm= 0,14324º = 0º 8’ 36” E(PC) = 458 + 15,93 E(PT) = 472 + 15,18 � Glauco Pontes Filho 19 � Repetir a questão anterior adotando para G um valor múltiplo de 40’. Construir as tabelas de locação das curvas (R > R’). Solução: 180 º⋅c 180 º⋅(20) ⇒ G = 1,762954 ° ⋅ (60) = 105,77724 ' a) G = π ⋅ R = π ⋅ (650) Adotando um múltiplo de 40’, temos: G = 80’ = 1º 20’ = 1,333333º novo R = 180 º⋅c = 180 º⋅(20) = 859,437 m π ⋅ G π ⋅ (1,333333º ) � ∆ 52° T = R ⋅ tan = 859,437 ⋅ tan 2 2 D = π ⋅ R ⋅ ∆ = π ⋅ 859,437 ⋅ 52° ⇒ 180° 180º � T = 419,18 m D = 780,00 m � ∆ 52° E = 96,78 m E = T ⋅ tan = 419,18 ⋅ tan ⇒ 4 4 d = G = 1° 20' = 0° 40´ 2 2 dm = G = G = 1° 20' = 0° 2' 2c 2 ⋅ (20) 40 E(PC) = (202 + 2,50) – (20 + 19,18) = 181 + 3,32 E(PT) = (181 + 3,32) + (39 + 0,00) = 220 + 3,32 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 20 � ESTACAS DEFLEXÕES INT FRAC SUCESSIVAS ACUMULADAS grau min seg grau min seg 181 3,32 0 0 0 0 0 0 182 0 33 22 0 33 22183 0 40 0 1 13 22 184 0 40 0 1 53 22 185 0 40 0 2 33 22 186 0 40 0 3 13 22 187 0 40 0 3 53 22 188 0 40 0 4 33 22 189 0 40 0 5 13 22 190 0 40 0 5 53 22 191 0 40 0 6 33 22 192 0 40 0 7 13 22 193 0 40 0 7 53 22 194 0 40 0 8 33 22 195 0 40 0 9 13 22 196 0 40 0 9 53 22 197 0 40 0 10 33 22 198 0 40 0 11 13 22 199 0 40 0 11 53 22 200 0 40 0 12 33 22 201 0 40 0 13 13 22 202 0 40 0 13 53 22 203 0 40 0 14 33 22 204 0 40 0 15 13 22 205 0 40 0 15 53 22 206 0 40 0 16 33 22 207 0 40 0 17 13 22 208 0 40 0 17 53 22 209 0 40 0 18 33 22 210 0 40 0 19 13 22 211 0 40 0 19 53 22 212 0 40 0 20 33 22 213 0 40 0 21 13 22 214 0 40 0 21 53 22 215 0 40 0 22 33 22 216 0 40 0 23 13 22 217 0 40 0 23 53 22 218 0 40 0 24 33 22 219 0 40 0 25 13 22 220 0 40 0 25 53 22 220 3,32 0 6 38 26 0 0 � Glauco Pontes Filho 21 b) G = 180 º⋅c = 180 º⋅(20) = 0,5729565° ⋅ (60) = 34,3774' π ⋅ R π ⋅ (2000) Adotando um múltiplo de 40’, temos: G = 40’ = 0,66666667º novo R = 180 º⋅c = 180 º⋅(20) = 1.718,87 m π ⋅ G π ⋅ (0,66666667 º ) Logo: T = 150,38 m D = 300,00 m E = 6,57 m graus min. seg. G = 0,66666 º = 0 40 0 d = 0,33333 º = 0 20 0 dm= 0,016667 º = 0 1 0 E(PC) = 1338 + 2,35 E(PT) = 1353 + 2,35 ESTACAS DEFLEXÕES INT FRAC SUCESSIVAS ACUMULADAS grau min seg grau min seg 1338 2,35 0 0 0 0 0 0 1339 0 17 39 0 17 39 1340 0 20 0 0 37 39 1341 0 20 0 0 57 39 1342 0 20 0 1 17 39 1343 0 20 0 1 37 39 1344 0 20 0 1 57 39 1345 0 20 0 2 17 39 1346 0 20 0 2 37 39 1347 0 20 0 2 57 39 1348 0 20 0 3 17 39 1349 0 20 0 3 37 39 1350 0 20 0 3 57 39 1351 0 20 0 4 17 39 1352 0 20 0 4 37 39 1353 0 20 0 4 57 39 1353 2,35 0 2 21 5 0 0 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 22 � c) G = 180 º⋅c = 180 º⋅(10) = 1,637018 ° ⋅ (60) = 98,22111 ' π ⋅ R π ⋅ (350) Adotando um múltiplo de 40’, temos: G = 80’ = 1º 20’ = 1,333333º novo R = 180 º⋅c = 180 º⋅(10) = 429,72 m π ⋅ G π ⋅ (1,333333 º ) Logo: T = 270,26 m D = 482,50 m E = 77,92 m graus min. seg. G = 1,3333 º = 1 20 0 d = 0,66666 º = 0 40 0 dm= 0,066666 º = 0 4 0 E(PC) = 363 + 9,24 E(PT) = 387 + 11,74 d) G = 180 º⋅c = 180 º⋅(5) = 1,4323911° ⋅ (60) = 85,943468 ' π ⋅ R π ⋅ (200) Adotando um múltiplo de 40’, temos: G = 80’ = 1º 20’ = 1,333333º novo R = 180 º⋅c = 180 º⋅(5) = 214,859 m π ⋅ G π ⋅ (1,333333º ) Logo: T = 180,29 m D = 300,00 m E = 65,62 m graus min. seg. G = 1,33333 º = 1 20 0 d = 0,666666 º = 0 40 0 dm= 0,133333 º = 0 8 0 E(PC) = 458 + 3,46 E(PT) = 473 + 3,46 � Glauco Pontes Filho 23 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. PI1 d2 = 2200 m d1 = 1000 m ∆1=40º F PC1 R1=1100 m PT1 R2=1500 m A PC2 PT2 ∆2=35º PI2 d3 = 1800 m Solução: T1 40° = 400,37 m = 1100 ⋅ tan 2 D = π ⋅1100 ⋅ 40° = 767,95 m 1 180° T2 35° 472,95 m = 1500 ⋅ tan = 2 D = π ⋅1500 ⋅ 35° 916,30 m 2 180° E(PT2) = 10.815-1.800+472,95 = 9.487,95 m = 474 est + 7,95 m E(PC2) = 9.487,95 – 916,30 = 8.571,65 m = 428 + 11,65 E(PI2) = 8.571,65 + 472,95 = 9.044,60 m = 452 + 4,60 E(PT1) = 9.044,60 – 2.200 + 400,37 = 7.244,97 m = 362 + 4,97 E(PC1) = 7.244,97 – 767,95 = 6.477,02 m = 323 + 17,02 E(PI1) = 6.477,02 + 400,37 = 6.877,39 m = 343 + 17,39 E(A) = 6.877,39 – 1.000 = 5.877,39 m = 293 + 17,39 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 24 (*) Em um traçado com curvas horizontais circulares, conforme esquema da figura, desejando-se fazer R1 = R2: qual o maior raio possível? qual omaior raio que se consegue usar, deixando um trecho reto de 80 m entre as curvas? ∆1 = 40º 720 m ∆2 = 28º Solução: a) T1 = R tan(20º) T2 = R tan(14º) T1 + T2 = 720 = R ( tan 20º + tan 14º) R = 1.173,98 m b) T1 + T2 = 720 – 80 = R ( tan 20º + tan 14º) R = 1.044,05 m (EXAME NACIONAL DE CURSOS-1997) No projeto básico de um trecho da BR-101, a primeira tangente fez uma deflexão à direita de 90º, com o objetivo de preservar uma área de mata Atlântica. Originou-se o PI-1, localizado na estaca 81 + 19,00. Para a concordância horizontal necessária a essa deflexão, usou-se uma curva circular de raio igual a 600,00 metros. Quais as estacas dos pontos notáveis da curva (PC e PT)? Solução: 90° T = 600 ⋅ tan = 600 m = 30 + 0,00 2 D = π ⋅ 600 ⋅ 90° = 942,48 m = 47 + 2,48 180° E(PC) = (81 + 19,00) – (30 + 0,00) = 51 + 19,00 E(PT) = (51 + 19,00) + (47 + 2,48) = 99 + 1,48 � Glauco Pontes Filho 25 (*) Deseja-se projetar um ramo de cruzamento com duas curvas reversas, conforme figura. A estaca zero do ramo coincide com a estaca 820 e o PT2 coincide com a estaca 837+1,42 da estrada tronco. Calcular os valores de R1, R2, E(PI1) e E(PT2). � Est. 820 PI1 O2 PC1 ∆1 PT1=PC2 Solução: O1 R2 + R2 2 + R2 = (837 + 1,42) − (820 + 0,00) = 341,42 m R = 341,42 ⇒ R = 100,00 m 2 2 + 2 2 R1 2 = 341,42 ⇒ R1 = 241,42 m D = π ⋅ 241,42 ⋅ 45° = 189,61 m D = π ⋅100 ⋅135° 1 180° 2 180° E(PI1) = (820 + 0,00) + (5 + 0,00) = 825 + 0,00 E(PT2) = 16.400 + 189,61 + 235,62 = 841 est + 5,23 m � Est. 837 + 1,42 TRONCO PT2 ∆2 = 135º PI2 235,62 m � 341,42 m T1 = R2 R2√2 R2 45º 45º R2 R1 T2 45º T2 = R1 45º 45º 135º R1√2 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 26 A figura é um esboço do projeto de um circuito. Calcule R (em metros), sabendo que o comprimento do circuito é 7.217,64 m. Todas as curvas são circulares simples. � CURVA 1 Raio = R � CURVA 4 Raio = R � 1200 m CURVA 2 CURVA 3 60º Raio = 2R Raio = 3R 45º 1500 m Solução: T1 = R⋅ tan 60º = 1,7321 R D1 = π⋅R⋅120º/180º = 2,0944 R T2 = 2R⋅ tan 30º = 1,1547 R D2 = π⋅2R⋅60º/180º = 2,0944 R T3 = 3R⋅ tan 22,5º = 1,2426 R D3 = π⋅3R⋅45º/180º = 2,3562 R T4 = R⋅ tan 67,5º = 2,4142 R D4 = π⋅R⋅135º/180º = 2,3562 R ∑T = 6,5436R z = a + 1500 + b 120º 135º D = 8,9012R 1200 x = 1200 = 1385,64 x y sin 60° 60º 45º 1200 y = = 1200 2 sin 45° a 1500 b a = 1200 = 692,88 tan 60º b = 1200 = 1200,00 tan 45º = x + 1500 + y + z − 2∑T + ∑D 7217,64 = 1385,64 + 1500 + 1200√2 + (692,88 + 1500 + 1200) – 2(6,5436 R) + 8,9012 R = 181,1 m � Glauco Pontes Filho 27 � 29. Calcular a distância entre os pontos A e B pelos caminhos e . V ∆ = 50º a r = 500 m b R = 1000 m � A Solução: T = 1000 tan25º = 466,31 m t = 500 tan 25º = 233,15 m D = π⋅1000⋅50º/180º = 872,66 m d = π⋅500⋅50º/180º = 436,33 m � B T t d D � Caminho 1: 2(T-t) + d = 2(466,31 – 233,15) + 436,33 = 902,64 m Caminho 2: d = 872,66 m 30. Calcular o comprimento do circuito. CURVA 1 CURVA 4 R1 = 200 R4 = 200 2000 m CURVA 2 CURVA 3 60º R2 = 300 R3 = 400 45º 3000 m � Solução: T1 = 200 tan 60º = 346,41 m T2 = 300 tan 30º = 173,21 m T3 = 400 tan 22,5º = 165,69 m T4 = 200 tan 67,5º = 482,84 m � D1 = π⋅200⋅120º/180º = 418,88 m D2 = π⋅300⋅60º/180º = 314,16 m D3 = π⋅400⋅45º/180º = 314,16 m D4 = π⋅200⋅135º/180º = 471,245 m � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 28 � T = 1.168,14 D = 1.518,44 x = sin200060° = 2309,40 y = sin200045° = 2000 2 � z = a + 3000 + b 120º 135º 2000 x y 60º 45º � a = 2000 = 1154,70 a 3000 b tan 60º b = 2000 = 2000 tan 45º = x + 3000 + y + z − 2∑T + ∑ D C = 2309,40 + 3000 + 2000√2 + (1154,70 + 3000 + 2000) – 2(1168,14) + 1518,44 = 13.474,7 m 34. Dadas as curvas reversas da figura, calcular o comprimento do trecho entre os pontos A e B e os raios das curvas. V1 A ∆1 = 40º = 572 m V1V2 T1 = 1,2 C Solução: T2 B V2 ∆2 = 34º T1 + T2 = 572 1,2T2 + T2 = 572 ⇒ T2 = 260,00 m ⇒ T1 = 312,00 m R1 = 312 = 857,213 m R2 = 260 = 850,422 m 40º 34º tan tan 2 2 D = π ⋅ 857,213 ⋅ 40º = 598,45 m D = π ⋅ 850,422 ⋅ 34º = 504,65 m 1 180º 2 180º D1 + D2 = 1.103,10 m � Glauco Pontes Filho 29 (*) Considere a localização em planta das tangentes de uma curva (figura 1) e a seção transversal da estrada (figura 2). Pede-se: Raio mínimo da curva circular. Verificar condição mínima de visibilidade e determinar o afastamento mínimo necessário do talude para uso do raio mínimo quanto à estabilidade. Calcular todos os elementos da curva circular. Calcular as coordenadas (x,y) dos pontos PC e PT da curva escolhida. ADOTAR: Velocidade de projeto, V = 100 km/h Coeficiente de atrito longitudinal, fL = 0,3 Máximo coeficiente de atrito transversal, fT = 0,13 Rampa, i = 0% emax = 12% PC y fig. 1 fig. 2 7,75 1:1 PT 0,75 PI ∆=30º x 3,50 3,50 a) Cálculo do raio mínimo, distância de parada e afastamento lateral livre de obstáculos: Rmin = V 2 = 1002 = 314,96 m 127(emax + fT ) 127 (0,12 + 0,13) D = 0,7(V )+ V 2 = 0,7(100)+ 1002 = 200,72 m 255 ( f L + i) 255 (0,3 + 0) M necessário = D2 = 200,722 ≅ 15,99m 8R 8(314,96) M existente = 7,75 Afastamento do talude = Mnecessário - Mexistente = 15,99 – 7,75 = 8,24 m � 8,24 m � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 30 � CAPÍTULO 5 CURVAS HORIZONTAIS DE TRANSIÇÃO � Glauco Pontes Filho 31 � Calcular as curvas de transição abaixo: a) E(PI) = 342 + 2,50 ∆ = 55º Rc= 680 m b) E(PI) = 1350 + 12,73 ∆ = 12º Rc=2100 m c) E(PI) = 476 + 9,50 ∆ = 66º24' Rc= 830 m d) E(PI) = 757 + 6,75 ∆ = 82º Rc= 600 m � V= 80 km/h V=120 km/h V=100 km/h V= 70 km/h � Solução: Lsmín = 0,036 V 3 = 0,036 ⋅ 803 = 27,11 m R680 Lsmáx = Rc ⋅ ∆ ⋅π = 680 ⋅ 55° ⋅π = 652,75 m 180° 180° Adotando Ls = 120 m (>0,56V), temos: θs = Ls = 120 = 0,088235 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 680 2 4 0,088235 2 0,088235 4 X s = L ⋅ 1 − θs + θs = 120 ⋅ 1 − + = 119,91 m s 10 216 10 216 θ s θ 3 0,088235 0,0882353 Y = L ⋅ − s = 120 ⋅ − = 3,53 m s s 3 42 3 42 = ∆ − 2 ⋅θs = 55° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,088235) = 0,783461 rad D = Rc ⋅φrad = 680 ⋅ (0,783461 rad ) = 532,75 m k = X s − Rc ⋅ senθs = 119,91− 680 ⋅ sen(0,088235 rad ) = 59,98 m p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 3,53 − 680 ⋅ [1 − cos(0,088235 rad )] = 0,88 m ∆ 55° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 59,98 + (680 + 0,88)⋅ tan = 414,43 m 2 2 E(TS) = E(PI) – [TT] = (342 + 2,50) – (20 + 14,43) = 321 + 8,07 E(SC) = E(TS) + [LS] = (321 + 8,07) + (6 + 0,00) = 327 + 8,07 E(CS) = E(SC) + [D] = (327 + 8,07) + (26 + 12,75) = 354 + 0,82 E(ST) = E(CS) + [LS] = (354 + 0,82) + (6 + 0,00) = 360 + 0,82 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 32 � b) Lsmín = 0,036 V 3 = 0,036 ⋅ 1203 = 29,62 m R 2100 Lsmáx = Rc ⋅ ∆ ⋅π = 2100 ⋅12° ⋅π = 439,824 m 180° 180° Adotando Ls = 100 m (>0,56V), temos: θs = 0,023810 rad Xs = 99,99 m Ys = 0,79 m k = 50,00 m p = 0,20 m TT = 270,74 m φ = 0,161820 rad D = 339,82 m E(TS) = 1337 + 1,99 E(SC) = 1342 + 1,99 E(CS) = 1359 + 1,81 E(ST) = 1364 + 1,81 c) Lsmín = 0,036 V 3 = 0,036 ⋅ 1003 = 43,37 m R 830 Lsmáx = Rc ⋅ ∆ ⋅π = 830 ⋅ 66,4° ⋅π = 961,89 m 180° 180° Adotando Ls = 100 m (>0,56V), temos: θs = 0,060241 rad Xs = 99,96 m Ys = 2,01 m k = 49,99 m p = 0,50 m TT = 593,46 m φ = 1,038417 rad D = 861,89 m E(TS) = 446 + 16,04 E(SC) = 451 + 16,04 E(CS) = 494 + 17,93 E(ST) = 499 + 17,93 � Glauco Pontes Filho 33 � Lsmín = 0,036 V 3 = 0,036 ⋅ 703 = 20,58 m R600 Lsmáx = Rc ⋅ ∆ ⋅π = 600 ⋅ 82° ⋅π = 858,70 m 180° 180° Adotando Ls = 120 m (>0,56V), temos: θs = 0,100000 rad Xs = 119,88 m Ys = 4,00 m k = 59,98 m p = 1,00 m TT = 582,42 m φ = 1,231170 rad D = 738,70 m E(TS) = 728 + 4,33 E(SC) = 734 + 4,33 E(CS) = 771 + 3,03 E(ST) = 777 + 3,03 Construir as tabelas de locação do 1º ramo de transição das curvas da questão anterior. Solução: a) Cálculos para a linha correspondente à estaca 327 + 0,00 θ = L2 = 111,932 = 0,076767 rad 2 ⋅ R ⋅ L s 2 ⋅ 680 ⋅120 c θ 2 θ 4 0,076767 2 0,076767 4 X = L ⋅ 1 − + = 111,93 ⋅ 1 − + = 111,864056 m 10 216 10 216 θ 3 0,076767 0,076767 3 θ Y = L ⋅ − = 111,93 ⋅ − = 2,86296 m 3 42 3 42 Y 2,862960 i = arctan = arctan = 1° 27' 58''X 111,864056 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 34 � TABELA DE LOCAÇÃO (por estacas inteiras) ESTACA L θ X Y i INT FRAC grau min seg 321 8,07 --- --- --- --- --- --- 322 11,93 0,000872 11,93 0,00 0 0 60 323 31,93 0,006247 31,93 0,07 0 7 10 324 51,93 0,016524 51,93 0,29 0 18 56 325 71,93 0,031703 71,92 0,76 0 36 20 326 91,93 0,051784 91,91 1,59 0 59 20 327 111,93 0,076767 111,86 2,86 1 27 58 327 8,07 120 0,088235 119,91 3,53 1 41 6 js = θs – is = 3º 22’ 14” b) ESTACA L θ X Y i INT FRAC grau min seg 1337 1,99 --- --- --- --- --- --- 1338 18,01 0,000772 18,01 0,00 0 0 53 1339 38,01 0,003440 38,01 0,04 0 3 57 1340 58,01 0,008012 58,01 0,15 0 9 11 1341 78,01 0,014489 78,01 0,38 0 16 36 1342 98,01 0,022871 98,00 0,75 0 26 13 1342 1,99 100 0,023810 99,99 0,79 0 27 17 js = θs – is = 0º 54’ 34” c) ESTACA L θ X Y i INT FRAC grau min seg 446 16,04 --- --- --- --- --- --- 447 3,96 0,000094 3,96 0,00 0 0 6 448 23,96 0,003458 23,96 0,03 0 3 58 449 43,96 0,011641 43,96 0,17 0 13 450 63,96 0,024644 63,96 0,53 0 28 14 451 83,96 0,042466 83,94 1,19 0 48 40 451 16,04 100 0,060241 99,96 2,01 1 9 2 js = θs – is = 2º 18’ 04” d) ESTACA L θ X Y i INT FRAC grau min seg 728 4,33 --- --- --- --- --- --- 729 15,67 0,001705 15,67 0,01 0 1 57 730 35,67 0,008836 35,67 0,11 0 10 8 731 55,67 0,021522 55,67 0,40 0 24 40 732 75,67 0,039764 75,66 1,00 0 45 34 733 95,67 0,063561 95,63 2,03 1 12 50 734 115,67 0,092914 115,57 3,58 1 46 28 734 4,33 120 0,100000 119,88 4,00 1 54 35 js = θs – is = 3º 49’ 11” � Glauco Pontes Filho 35 Numa curva de transição, para a determinação do comprimento de transição (Ls) foi escolhido o valor J = 0,4 m/s3 (variação da aceleração centrífuga por unidade de tempo). Calcular a estaca do ST. Dados: ∆ = 50º, Rc = 500 m, Vp = 100 km/h e E(PI) = 210 + 0,00. Solução: 100 3 V 3 V 3 J = ⇒ L = = 3,6 = 107,17 m Rc ⋅ Ls s Rc ⋅ J 0,4 ⋅ 500 θs = Ls = 107,17 = 0,10717 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 500 θs 2 4 0,10717 2 0,10717 4 X s = L ⋅ 1 − + θs = 107,17 ⋅ 1 − + = 107,05 m s 10 216 10 216 θ s θ 3 0,10717 0,107173 Y = L ⋅ − s = 107,17 ⋅ − = 3,83 m s s 3 42 3 42 = ∆ − 2 ⋅θs = 50° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,10717) = 0,658327 rad = Rc ⋅φrad = 500 ⋅ (0,658327 rad ) = 329,16 m = 16 est + 9,16 m k = X s − Rc ⋅ senθs = 107,05 − 500 ⋅ sen(0,10717 rad ) = 53,56 m p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 3,83 − 500 ⋅ [1 − cos(0,10717 rad )] = 0,96 m ∆ 50° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 53,56 + (500 + 0,96)⋅ tan = 287,16 m = 14 + 7,16 2 2 E(TS) = E(PI) – [TT] = (210 + 0,00) – (14 + 7,16) = 195 + 12,84 E(SC) = E(TS) + [LS] = (195 + 12,84) + (5 + 7,17) = 201 + 0,01 E(CS) = E(SC) + [D] = (201 + 0,01) + (16 + 9,16) = 217 + 9,17 E(ST) = E(CS) + [LS] = (217 + 9,17) + (5 + 7,17) = 222 + 16,34 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 36 Com relação ao exercício anterior, calcular as coordenadas X e Y da estaca 220+0,00. Solução: L = (222 + 16,34) – (220 + 0,00) = 22 est + 16,34 m = 56,334 m 50º CS 222+16,34 L2 56,342 θ = = = 0,029618 rad 217+9,17 L ST 2 ⋅ Rc ⋅ Ls 2 ⋅ 500 ⋅107,17 220+0,00 θ 2 θ 4 0,029618 2 0,029618 4 X = L ⋅ 1 − + = 56,34 ⋅ 1 − + = 56,335 m 10 216 10 216 θ θ 3 0,029618 0,029618 3 Y = L ⋅ − = 56,34 ⋅ − = 0,56 m 3 42 3 42 (*) No traçado da figura, sendo Vp=100km/h, verificar se é possível projetar a curva 2 de maneira que a variação da aceleração centrífuga por unidade de tempo (J) seja a mesma para as duas curvas. Se não for possível, justificar. Dados: Curva 1: E(PI1) = 72 + 9,27 ∆1 = 11º 36’ R1 = 1000 m E(TS1) = 65 + 15,26 E(SC1) = 69 + 0,10 E(CS1) = 75 + 17,72 E(ST1) = 79 + 2,56 Curva 2: E(PI2) = 91 + 10,00 PI1 R2 = 600 m ST1 ∆2 = 40º TS1 � Solução: � PI2 � Ls1 = E(SC1) - E(TS1) = (69 + 0,10) – (65 + 15,26) = 64,84 m D1 = E(CS1) - E(SC1) = (75 + 17,72) – (69 + 0,10) = 137,62 m 100 3 =3,6 = 3 = J1 0,330559 m / s J2 1000 ⋅ 64,84 � Glauco Pontes Filho 37 CÁLCULO DA CURVA 2: 100 3 V (m / s)3 Ls2 = = 3,6 = 108,07 m R2 ⋅ J2 600 ⋅ 0,330559 s = 108,07 = 0,090058 rad 2 ⋅ 600 = ∆ − 2 ⋅θs = 40° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,090058) = 0,518017 rad 2 4 0,090058 2 0,090058 4 θs θs X s = Ls ⋅ 1 − + = 108,07 ⋅ 1 − + = 107,98 m 10 216 10 216 θ s θ 3 0,090058 0,0900583 − s − = 3,24 m Ys = Ls ⋅ 3 42 = 108,07 ⋅ 3 42 = Rc ⋅φrad = 600 ⋅ (0,518017 rad ) = 310,81 m = 15 est + 10,81 m k = X s − Rc ⋅ senθs = 107,98 − 600 ⋅ sen(0,090058 rad ) = 54,02 m p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 3,24 − 600 ⋅ [1 − cos(0,090058 rad )] = 0,81 m ∆ 40° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 54,02 + (600 + 0,81)⋅ tan = 272,70 m = 13 + 12,70 2 2 E(TS2) = E(PI2) – [TT2] = (91 + 10,00) – (13 + 12,70) = 77 + 17,30 Como o início da segunda curva deve ser depois do fim da primeira (ou coincidirem), não é possível projetar a curva 2 com o J da curva 1, pois : E(TS2)=77+17,30 < E(ST1)=104+4,25. � PI1 � TS2 � TS2 < ST1 ??? Impossível !!! � ST1 PI2 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 38 (*) Numa curva onde a deflexão entre as tangentes (∆) é igual a 0,8 radianos, calcular a velocidade, em km/h, que a curva permite desenvolver sem que a variação da aceleração centrífuga por unidade de tempo na transição (J) ultrapasse o valor 0,5 m/s3. Dados: E(TS)=14+0,00; E(SC)=18+0,00; E(CS)=22+0,00; E(ST)=26+0,00. Solução: Ls = E(SC) - E(TS) = (18 + 0,00) – (14 + 0,00) = 80 m D = E(CS) - E(SC) = (22 + 0,00) – (18 + 0,00) = 80 m ∆ = φ + 2θ s = φ + 2 Ls = φ ⋅ Rc + Ls = D + Ls ⇒ R = D + Ls 2Rc Rc Rc c ∆ J = V 3 ⇒ V 3 = L ⋅ R ⋅ J Rc ⋅ Ls s c D + L 80 + 80 V 3 = L ⋅ J ⋅ s = 80 ⋅ 0,5 ⋅ = 8000 s ∆ 0,8 = 20 m / s = 72 km / h (*) Numa curva horizontal, adotando-se o comprimento de transição (Ls) igual à média entre o comprimento mínimo e o comprimento máximo possível, calcular: a variação da aceleração centrífuga por unidade de tempo na transição. o afastamento necessário entre a curva circular e a tangente externa (p). o comprimento do trecho circular da curva. Dados: Vp = 80 km/h; Rc = 210 m; ∆ = 30º. Solução: Lsmín = 0,036 V 3 = 0,036 ⋅ 803 = 87,771 m R 210 Lsmáx = Rc ⋅ ∆ ⋅ π = 210 ⋅ 30° ⋅ π = 109,956 m 180° 180° L = 87,771 + 109,956 = 98,86 m s 2 θs = Ls = 98,86 = 0,235381 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 210 � Glauco Pontes Filho 39 θ s θ 3 0,235381 0,2353813 Ys = Ls − s = 98,86 ⋅ − = 7,726 m ⋅ 3 42 3 42 80 3 V 3 Letra a) J = = 3,6 = 0,53 m / s 3 R ⋅ L s 210 ⋅ 98,86 c Letra b) p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 7,726 − 210 ⋅ [1 − cos(0,235381 rad )] = 1,94 m Letra c) φ = ∆ − 2 ⋅θs = 30° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,235381) = 0,052838 rad = Rc ⋅φrad = 210 ⋅ (0,052838 rad ) = 11,10 m (*) Dado o alinhamento da figura, sendo o raio da curva 1 igual a 500 m e fixada a velocidade de projeto Vp=72 km/h, calcular as estacas dos pontos TS1, SC1, CS1, ST1, PC2, PT2 e estaca final do trecho, respeitando as seguintes condições: a) a curva 1 terá transições simétricas de comprimento Ls, calculado para uma variação de aceleração centrífuga por unidade de tempo J=0,2 m/s3; b) a curva 2 será uma curva circular sem transições; c) entre o ST1 e o PC2 existe um trecho em tangente de comprimento 200 m; d) a curva 2 terá o maior raio possível, respeitadas as condições a, b e c. PI1 452,66 m 1000 m ∆1=24º F CURVA 1 CURVA 2 EST. 0 PI2 ∆2=24º Solução: 1000 m CÁLCULO DA CURVA 1: 72 3 V 3 V 3 3,6 J = ⇒ L = = = 80 m Rc ⋅ Ls s Rc ⋅ J 0,2 ⋅ 500 θs = Ls = 80 = 0,08 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 500 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 40 � 2 4 0,08 2 0,08 4 θs θs X s = Ls ⋅ 1 − + = 80 ⋅ 1 − + = 79,95 m 10 216 10 216 θ s θ 3 0,08 0,083 − s − = 2,13 m Ys = Ls ⋅ 3 42 = 80 ⋅ 3 42= ∆ − 2 ⋅θs = 24° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,08) = 0,258880 rad = Rc ⋅φrad = 500 ⋅ (0,258880 rad ) = 129,44 m = 6 est + 9,44 m k = X s − Rc ⋅ senθs = 79,95 − 500 ⋅ sen(0,08 rad ) = 39,99 m = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 2,13 − 500 ⋅ [1 − cos(0,08 rad )] = 0,53 m ∆ 24° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 39,99 + (500 + 0,53)⋅ tan = 146,38 m = 7 + 6,38 2 2 E(TS) = E(PI) – [TT] = (50 + 0,00) – (7 + 6,38) = 42 + 13,62 E(SC) = E(TS) + [LS] = (42 + 13,62) + (4 + 0,00) = 46 + 16,32 E(CS) = E(SC) + [D] = (46 + 16,32) + (6 + 9,44) = 53 + 3,06 E(ST) = E(CS) + [LS] = (53 + 3,06) + (4 + 0,00) = 57 + 3,06 CÁLCULO DA CURVA 2: E(PC2) = E(ST1) + 200 m = (57 + 3,06) + (10 + 0,00) = 67 + 3,06 = 1.343,06 m T = 452,66 – TT – 200 = 452,66 – 146,38 – 200 = 106,28 m R = T = 106,28 = 500,01 m ∆ 24º tan 2 tan 2 2 = π ⋅ 500,01⋅ 24° = D 209,44 m 180° E(PT2) = E(PC2) + D = 1.343,06 + 209,44 = 1.552,50 m = 77 + 12,50 E(F) = E(PT2) + 1000m - T = 1.552,50 + 1.000 – 106,28 = 2.446,22 m =122 + 6,22 � Glauco Pontes Filho 41 (*) Dada a curva horizontal da figura, calcular os valores de X e Y do ponto P que está na estaca 100 + 0,00. Dados: Rc = 350 m, E(PI) = 90 + 15,00, Ls = 150 m e ∆ = 60º. Solução: θs = Ls = 150 = 0,214286 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 350 2 4 2 4 θs 0,214286 0,214286 X s = Ls θs = 149,31 m ⋅ 1 − + = 150 ⋅ 1 − + 10 216 10 216 θ s θ 3 0,214286 0,2142863 Ys = Ls ⋅ − s = 150 − = 10,68 m 3 42 ⋅ 3 42 = ∆ − 2 ⋅θs = 60° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,214286) = 0,618626 rad D = Rc ⋅φrad = 350 ⋅ (0,618626 rad ) = 216,52 m = 10 + 16,52 k = X s − Rc ⋅ senθs = 149,31 − 350 ⋅ sen(0,214286 rad ) = 74,89 m p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 10,68 − 350 ⋅ [1 − cos(0,214286 rad )] = 2,674 m ∆ 60° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 74,89 + (350 + 2,674)⋅ tan = 278,50 m = 13 + 18,50 2 2 E(TS) = E(PI) – [TT] = (90 + 15,00) – (13 + 18,50) = 76 + 16,50 E(SC) = E(TS) + [LS] = (76 + 16,50) + ( 7 + 10,00) = 84 + 6,50 E(CS) = E(SC) + [D] = (84 + 6,50) + (10 + 16,52) = 95 + 3,02 E(ST) = E(CS) + [LS] = (95 + 3,02) + ( 7 + 10,00) = 102 + 13,02 60º � L = (102 + 13,02) – (100 + 0,00) L = 2 est + 13,02 m = 53,02 m � 102+13,02 CS 95+3,02 L ST � 100+0,00 θ = L2 = 53,022 = 0,026773 rad 2 ⋅ R ⋅ L s 2 ⋅ 350 ⋅150 c θ 2 θ 4 0,026773 2 0,026773 4 X = L ⋅ 1 − + = 53,02 ⋅ 1 − + = 53,02 m 10 216 10 216 θ θ 3 0,026773 3 0,026773 Y = L ⋅ − = 53,02 ⋅ − = 0,47 m 3 42 3 42 � ESTRADAS DE RODAGEM – PROJETO GEOMÉTRICO Solução dos Exercícios 42 (*) Deseja-se projetar uma curva de transição com J = 0,4 m/s3. Calcular a deflexão que deve ser dada no aparelho (colocado sobre o TS) para locar a estaca 200. Dados: Vp=100 km/h, ∆=40º, Rc=600 m, E(PI) = 209 + 3,23. 100 3 V 3 V 3 Solução: J = ⇒ L = = 3,6 = 89,31 m Rc ⋅ Ls s Rc ⋅ J 0,4 ⋅ 600 Ls θs = = 89,31 = 0,074425 rad 2 ⋅ Rc 2 ⋅ 600 2 4 0,074425 2 0,074425 4 θs θs X s = Ls ⋅ 1 − + = 89,31⋅ 1 − + = 89,26 m 10 216 10 216 θ s θ 3 0,074425 0,0744253 Ys = Ls − s − = 2,21 m ⋅ 3 42 = 89,31⋅ 3 42 = ∆ − 2 ⋅θs = 40° ⋅ 180π° − 2 ⋅ (0,074425) = 0,549283 rad = Rc ⋅φrad = 600 ⋅ (0,549283 rad ) = 329,57m = 16 est + 9,57 m k = X s − Rc ⋅ senθs = 89,26 − 600 ⋅ sen(0,074425 rad ) = 44,65 m p = Ys − Rc ⋅ (1 − cosθs ) = 2,21 − 600 ⋅ [1 − cos(0,074425 rad )] = 0,554 m ∆ 40° TT = k + ( Rc + p)⋅ tan = 44,65 + (600 + 0,554)⋅ tan = 263,23 m = 13 + 3,23 2 2 E(TS) = E(PI) – [TT] = (209 + 3,23) – (13 + 3,23) = 196 + 0,00 E(SC) = E(TS) + [LS] = (196 + 0,00) + ( 4 + 9,31) = 200 + 9,31 E(CS) = E(SC) + [D] = (200 + 9,31) + (16
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