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UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA TRANSPORTES Prof. CARLOS SERMAN BIBLIOGRAFIA 1. BENJAMIN B. FRAENKEL – ―Engenharia Rodoviária‖ – Editora Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1980, 852 p. 2. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM – ―Método de Projeto de Pavimentos Flexíveis‖ – 3 ed., Rio de Janeiro, 1981. 3. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM – ―Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais‖ – Rio de Janeiro, 1999. 4. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – ―Manual de Hidrologia Básica para Estruturas de Drenagem‖ – 2 ed., Rio de Janeiro, 2005. 5. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – ―Manual de Drenagem de Rodovias‖ – 2 ed., Rio de Janeiro, 2006. 6. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – ―Manual da Pavimentação‖ – 3 ed., Rio de Janeiro, 2006. 7. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – ―Diretrizes Básicas para Elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários / Instruções para Acompanhamento e Análise‖ – Rio de Janeiro, 2010. 8. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – ―Manual de Implantação Básica de Rodovias‖ – 3 ed., Rio de Janeiro, 2010. 9. PAULO MENDES ANTAS at all – ―Estradas – Projeto Geométrico e de Terraplenagem‖ – Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2010, 282 p. 10. SALOMÃO PINTO & ERNESTO PREUSSLER – ―Pavimentação Rodoviária: Conceitos Fundamentais Sobre Pavimentos Flexíveis‖ – Rio de Janeiro, 2002, 269 p. 11. WLASTERMILER DE SENÇO – ―Manual de Técnicas de Pavimentação‖ – Volume I, Editora Pini, São Paulo, 1997, 746 p. CAPÍTULO I – EVOLUÇÃO HISTÓRICA E PLANO NACIONAL DE VIAÇÃO 1. RESUMO HISTÓRICO SOBRE TRANSPORTES 1.1. Transportes Terrestres O primeiro meio de transporte utilizado pelo homem para movimentar suas cargas foi, sem dúvida, seu próprio corpo, recorrendo ao seu esforço físico para carregar os bens que necessitava, seja diretamente pendente nos seus braços, à cabeça ou às costas. Posteriormente, verificando a maior capacidade física dos animais, passou a utilizá-los, domesticando-os. Em seguida, o homem deve ter verificado que por arrasto conseguiria, com o mesmo esforço físico, transportar uma carga maior. A descoberta da roda e sua aplicação aos veículos vieram reduzir ainda mais o esforço de tração, aumentando ao mesmo tempo a velocidade de transporte. Os primeiros veículos com roda que se tem conhecimento foram usados na Mesopotâmia, cerca de 4.000 a.C., e seus vestígios foram encontrados nas escavações das antigas cidades pré-históricas da região. Durante muito tempo prevaleceu o veículo com tração animal, com aperfeiçoamentos dependentes dos progressos tecnológicos. Para melhorar o rolamento dos veículos e garantir o seu deslocamento em qualquer situação, houve necessidade de preparo da superfície do solo, o que fez surgirem os primeiros caminhos e as primeiras vias especializadas. Os romanos construíram uma grande rede de estradas pavimentadas para atender objetivos bélicos e aperfeiçoaram os veículos, tornando-os mais robustos para resistir às longas viagens. Com o fim do Império Romano (século III D.C.), cada região procurou isolar-se, e as grandes vias que haviam sido construídas ficaram abandonadas durante toda a Idade Média e até o século XVII, quando foram retomadas as atividades de construção. Criou-se na França uma rede de estradas onde era empregada pedra britada, e a seguir surgiu a preocupação de se retirar a água do leito das vias. Apenas no século XVIII, com os escoceses Thomas Telford e John Mac Adam, é que surgiu uma forma mais científica de construir e conservar os caminhos. Em 1814, Georges Stephenson construiu a primeira locomotiva para transporte de carvão, e o século XIX é marcado pelo grande progresso do transporte ferroviário, sendo a primeira ferrovia inaugurada na Inglaterra em 1825, ligando Stokton a Darlington, com 25 km de percurso. No Brasil, a primeira ferrovia data de 1854 (Estrada de Ferro Barão de Mauá), que ligava o antigo Porto de Mauá (no fundo da Baía de Guanabara) à então Raiz da Serra (hoje Inhomirim), com 16 km de extensão. Em 1885, os primeiros veículos autopropulsados por motores a explosão, aperfeiçoados por Daimler e Benz, faziam sua aparição na Europa, porém com sua utilização possível apenas para as classes mais abastadas. Ferreira Neto (1974) cita que um desses veículos chegou ao Brasil em 1893, importado por um tio do inventor Santos Dumont, para circular pelas ruas de São Paulo. Já no Rio de Janeiro, o primeiro veículo a motor a transitar por suas avenidas surgiu em 1900 e pertencia a José do Patrocínio. No entanto, o fato de maior destaque nesse período foi o lançamento, em 1909, do automóvel modelo ―T‖, criado por Henry Ford nos Estados Unidos, associado à criação de um sistema de produção em massa, em linhas de montagem contínua, reduzindo substancialmente o custo e o tempo de fabricação desses veículos e, conseqüentemente, popularizando sua aquisição. Em 1926, Washington Luís assumiu o cargo de Presidente da República e iniciou uma série de ações que assinalaram o ressurgimento do interesse da administração pública federal por rodovias, sob o lema por ele lançado “Governar É Abrir Estradas”. Assim, ainda em 1926 ele consegue a aprovação pelo Congresso da criação do Fundo Especial para Construção e Conservação de Estradas de Rodagem Federais, promulgada pelo Decreto n.º 5.141, de 5 de janeiro de 1927, o qual estabelecia a cobrança de um adicional de 60 réis por quilo de gasolina, e de 20% sobre o imposto de consumo cobrado em todos os veículos a motor, seus acessórios e peças de reposição, que serviriam para compor o Fundo em questão. Com os recursos desse Fundo, foi imediatamente atacada a construção da primeira rodovia asfaltada no Brasil, ligando o Rio de Janeiro à cidade de Petrópolis, cuja inauguração aconteceu em 1928, e que futuramente seria batizada com o nome de Rodovia Washington Luís. No mesmo ano também foi inaugurada a Estrada Rio – São Paulo, aproveitando ao máximo o que existia do caminho antigo e utilizando cimento na pavimentação da subida da serra, e asfalto nos pontos de maior tráfego, ficando, porém, 80% de sua extensão com revestimento primário. O aumento progressivo da frota nacional de automóveis, distribuída por todo País, implicou na criação, pelo Governo, de um órgão dentro da estrutura do Ministério de Viação e Obras Públicas para cuidar especificamente das rodovias. Assim, através da Lei n.º 467, de 31 de julho de 1937, foi constituído o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER. A grande velocidade de expansão das rodovias coincide com o declínio do transporte ferroviário. A constante existência de déficits operacionais, crescentes ano a ano, requeria a presença da União para providenciar o saneamento da vida financeira das empresas ferroviárias da época, cuja maioria era de iniciativa privada, de modo a possibilitar o melhoramento das condições das várias estradas. Assim, pouco a pouco a participação do Governo Central na administração das linhas férreas foi se ampliando, acelerando-se esse movimento em dois momentos específicos: em 1949, quando a E.F. Leopoldina foi transferida para a União, além de outras ferrovias de propriedade dos Estados; e, em 1953, com um acentuado decréscimo da participação das concessionárias e arrendatárias. Cabe registrar que a incorporação, pela União, da E.F.Leopoldina foi uma decisão que causou muita polêmica à época, visto que foi resultado de negociação entre Brasil e Inglaterra para quitação de saldos do período da 2. a Guerra Mundial, existentes junto àquele país. Os órgãos responsáveis brasileiros ainda tentaram, sem grandes resultados, obter do Governo inglês materiais para promover o reequipamento de nossas ferrovias, mas, para recuperar o crédito em questão, acabaram por adquirir as empresas ferroviárias inglesas que aqui ainda operavam e cujos respectivos trechos se encontravam em estado precário de conservação. Com o objetivo de dar uma estrutura orgânica de caráter moderno e empresarial ao setor ferroviário, através da Lei n. o 3.115, de 16 de março de 1957 foi promovida a unificação da administração de todas as estradas de ferro de propriedade da União em uma só organização, criando-se a Rede Ferroviária Federal S/A – RFFSA, com caráter de sociedade anônima, mas tendo como seus acionistas o próprio Governo Federal, com 87,2% das ações, os vários governos estaduais, com 10,2%, e municípios atravessados pelas ferrovias, com 2,6%. Inicialmente, havia-se imaginado uma empresa rentável, com possibilidade de participação de capitais privados nacionais, até o limite de 20% do capital total. Porém, essa configuração jamais chegou a ser implantada. Ficaram fora dessa organização as 7 ferrovias sob controle do Governo de São Paulo e as que haviam sido construídas com fins específicos de transporte de minérios para exportação, de propriedade das empresas mineradoras, como a E.F. Vitória a Minas. Foram incorporadas à RFFSA 18 das 22 ferrovias que estavam sob controle do Governo Federal. Doze delas eram diretamente ligadas ao Departamento Nacional de Estradas de Ferro - DNEF, quatro eram autarquias e duas estavam sob regime de administração especial. O objetivo era o de se estabelecer naquela empresa, com delegação da União, o mandato de sanear as perdas financeiras responsáveis por perto de 90% do déficit público brasileiro da época, acumuladas pelas ferrovias sob administração pública. Por outro lado, em 1957 mais dois acontecimentos impulsionaram o transporte rodoviário no Brasil, quais sejam a implantação da indústria automobilística, com produção em grande escala por organizações nacionais, com componentes nacionais e empregando matérias-primas nacionais, na sua maior parte, e a decisão do então Presidente da República Jucelino Kubitscheck em iniciar a construção da Nova Capital no Planalto Central, prevista na Constituição vigente. O período de 1956 a 1960 pode ser considerado como o de consolidação do sistema rodoviário nacional, com as rodovias assumindo papel preponderante no deslocamento dos fluxos de média a longa distância face às suas vantagens em relação aos sistemas ferroviário e de navegação de cabotagem, incapazes de atender às novas correntes de tráfego e às exigências de rapidez e regularidade. A participação ferroviária na matriz de transportes do País foi decrescendo cada vez mais, estando hoje reduzida a pouco mais de 20 % do transporte de cargas, enquanto as rodovias são responsáveis por mais de 60 %. Já no transporte de passageiros, as rodovias respondem por cerca de 95 % do total. No entanto, a partir da primeira crise do petróleo, ocorrida em 1973, a situação econômico-financeira do Brasil ficou bastante difícil, acarretando a redução crescente de recursos para a construção e manutenção de estradas. Além disso, o Brasil passou a ser fortemente influenciado pelo novo cenário internacional, com a globalização da economia e o conseqüente acirramento da competição industrial, agrícola e de prestação de serviços, exigindo do país uma rápida adaptação para a qual não havia se preparado. Tal fato trouxe, como conseqüência, a necessidade de uma redefinição do papel do Estado na economia nacional, deixando de ser o executor de atividades ligadas à produção de bens e serviços, para voltar-se ao papel de fiscal e regulador das mesmas. Essa transformação visou não só tornar o processo produtivo mais eficiente, como também aliviar o erário dos custos inerentes de tais atividades, tendo em vista a escassez de recursos disponíveis. Nesse contexto, foram concedidos à iniciativa privada vários trechos de rodovias federais, estaduais e municipais, bem como praticamente toda a malha ferroviária nacional. Além disso, por intermédio da Lei 10.233, de 05 de julho de 2001, foi criada a Agência Nacional de Transportes Terrestres – ANTT, com o objetivo de regular ou supervisionar, em suas respectivas esferas e atribuições, as atividades de prestação de serviços e de exploração da infra-estrutura de transportes terrestres, exercidas por terceiros, com vistas a: a) garantir a movimentação de pessoas e bens, em cumprimento a padrões de eficiência, segurança, conforto, regularidade, pontualidade e modicidade nos fretes e tarifas; b) harmonizar, preservado o interesse público, os objetivos dos usuários, das empresas concessionárias, permissionárias, autorizadas e arrendatárias, e de entidades delegadas, arbitrando conflitos de interesses e impedindo situações que configurem competição imperfeita ou infração da ordem econômica. Pela mesma Lei foi também criado o Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte – DNIT, com o objetivo de implementar, em sua esfera de atuação, a política formulada para a administração da infra-estrutura do Sistema Federal de Viação, compreendendo sua operação, manutenção, restauração ou reposição, adequação de capacidade, e ampliação mediante construção de novas vias e terminais, segundo os princípios e diretrizes estabelecidos no citado dispositivo legal. Esses dois órgãos vieram a substituir o DNER e a RFFSA, já extintos, nas atividades que remanesceram após as concessões efetuadas. 1.2. Transporte Aquaviário Enquanto determinados povos primitivos desenvolveram o transporte por terra, outros se dedicaram ao transporte sobre a água, em razão, possivelmente, da situação geográfica da região que habitavam. Realmente, por exigir menor esforço que o transporte terrestre, o transporte aquaviário apresentou progresso bem mais acentuado. A observação da flutuação de troncos de árvores conduziu à construção de balsas e, posteriormente, a canoas com a escavação do tronco para diminuir o peso morto. Da navegação em rios e águas protegidas, passou-se à navegação em mares, à qual grande impulso foi dado com a utilização da vela (navio a vela e galera). Ao findar a Idade Média, época em que o transporte terrestre estava estacionário, a navegação do Mediterrâneo era intensa e era o transporte predominante na época. A caravela foi a embarcação construída com a finalidade de enfrentar o mar alto, alcançando o Oriente pelo contorno da África, as terras das Américas e as ilhas do Pacífico. A tecnologia do motor a vapor fez com que em 1807 já se fizesse sua aplicação em barcos, imprimindo-se modificações nas embarcações. Ao final do século XIX, os cascos dos navios passaram a ser feitos de aço. O emprego do motor diesel possibilitou novo progresso à navegação que atinge nossos dias, e atualmente o transporte marítimo é a única modalidade que já emprega a energia nuclear com eficiência comprovada. Esse modo de transporte também foi afetado pela globalização da economia, requerendo reestruturação das instituições governamentais responsáveis por ele. Desta forma, vários terminais portuários foram arrendados ou privatizados, tendo sido criada, pela mesma Lei n.º 10.233, a Agência Nacional de Transportes Aquaviários – ANTAQ. 1.3. Outras Modalidades de Transporte Aeroviário – consolidado, com as invençõesdo balão e do avião, somente depois da 1.ª Guerra Mundial; Dutoviário – custo reduzido relativamente a outras modalidades de transporte, tendo aumentado muito sua participação no transporte de cargas; Correias Transportadoras Teleféricos 2. PLANO NACIONAL DE VIAÇÃO – PLANO RODOVIÁRIO NACIONAL O objetivo essencial do Plano Nacional de Viação – PNV é permitir o estabelecimento da infraestrutura de um sistema viário integrado, assim como as bases para planos globais de transporte que atendam, pelo menor custo, às necessidades do País, sob o múltiplo aspecto econômico – social – político – militar. O primeiro planejamento geral de viação no Brasil foi elaborado em 1934, abrangendo os planejamentos rodoviário, ferroviário, fluvial e aeroviário. Esse planejamento foi revisto em 1946, 1964 e 1973. O Sistema Nacional de Viação é constituído pelo conjunto dos Sistemas Nacionais: Rodoviário, Ferroviário, Portuário, Hidroviário e Aeroviário. a) Sistema Rodoviário Nacional As rodovias do Plano Nacional de Viação devem satisfazer a, pelo menos, uma das seguintes características: ligar a Capital Federal a uma ou mais capitais de Estados ou a pontos importantes da orla oceânica ou fronteira terrestre; ligar entre si dois ou mais dos seguintes pontos, inclusive da mesma natureza: capital estadual; ponto importante da orla oceânica; fronteira terrestre; ligar em pontos adequados duas ou mais rodovias federais; permitir o acesso a: instalações federais de importância, tais como parques nacionais, estabelecimentos industriais e organizações militares; estâncias hidrominerais, cidades tombadas pelo Patrimônio Histórico e pontos de atração turística notadamente conhecidos e explorados; principais terminais marítimos e fluviais e aeródromos, constantes no PNV; permitir conexões de caráter internacional. As vias integrantes do Plano Rodoviário Nacional são denominadas: Radiais, Longitudinais, Transversais, Diagonais e Ligações, e são listadas no anexo ao Plano. OBS.: FUNDO RODOVIÁRIO NACIONAL A Segunda Grande Guerra motivou nos governantes do Brasil a idéia de desenvolver um sistema interior de transportes apoiado nas rodovias. Assim, em 20 de março de 1944, foi, pela primeira vez, aprovado um Plano Rodoviário Nacional, que pretendia, fundamentalmente, ligar o País no sentido norte – sul e cortá-lo em outras direções, estendendo sobre o território nacional uma trama de vias de comunicação eficiente. A execução do Plano aprovado em 1944 estava ameaçada por falta de elementos fundamentais, principalmente financeiros, resultado da redução das verbas destinadas às rodovias em função das necessidades de guerra enfrentadas pelo Brasil. Por conta disso, o então Ministro da Viação, Eng.º Maurício Joppert da Silva, baixou a Portaria n.º 1.075, de 19 de dezembro de 1945, designando Comissão para realizar estudos e propor medidas necessárias à reorganização do DNER e elaborar um programa qüinqüenal de construção de rodovias federais, de acordo com o previsto no Plano Rodoviário Nacional. Dessa iniciativa resultou o Decreto-Lei n.º 8.463, de 27 de dezembro de 1945, reorganizando o DNER e criando o Fundo Rodoviário Nacional, constituído por recursos advindos de um imposto cobrado sobre combustíveis líquidos e lubrificantes utilizados no País. A lei em questão estabeleceu, ainda, a forma de distribuição do Fundo entre o Governo Federal (DNER), Estados e Municípios, criando obrigações acerca de seu emprego. Nessa partição, 40% dos recursos arrecadados seriam destinados à construção, conservação e melhoramentos de rodovias relacionadas no Plano Rodoviário Nacional; e 48% aos Estados e 12% aos Municípios, para ajudá-los na implementação de seus sistemas rodoviários. O sistema de financiamento da construção e da manutenção de rodovias, calcado no Fundo Rodoviário Nacional criado em 1945, funcionou bem até medos da década de 70, possibilitando a implantação de uma extensa rede rodoviária, capaz de interligar por vias pavimentadas quase todas as capitais e outros centros urbanos importantes. Com o primeiro choque do petróleo, em 1973, o Brasil tomou, subitamente, consciência da vulnerabilidade do modelo de desenvolvimento do seu setor de Transportes. O Governo Federal tentou dar mais ênfase ao desenvolvimento dos transportes ferroviário e hidroviário. Mais recursos foram destinados à construção e à remodelação da malha ferroviária, aos terminais portuários de minérios e grãos, bem como ao desenvolvimento da marinha mercante brasileira, em razão da necessidade de reduzir a dependência do país das importações de petróleo, aliada ao desenvolvimento da indústria siderúrgica, das exportações de minério de ferro e de granéis agrícolas, em especial a soja. No entanto, em função da drástica queda do crescimento econômico e, conseqüentemente, dos investimentos, o setor de transportes foi cada vez menos aquinhoado na distribuição dos recursos destinados à infraestrutura básica. A necessidade de controlar a inflação levou à introdução de medidas governamentais que distorceram o sistema de financiamento das rodovias, com a conseqüente redução da capacidade de expansão e mesmo de manutenção do patrimônio rodoviário existente. Os recursos do Fundo Rodoviário Nacional deixaram de ser destinados especificamente à construção e conservação de rodovias e passaram a ser canalizados para o chamado ―caixa único‖. Com a proibição da vinculação de tributos a qualquer finalidade exceto para a educação, estabelecida na Constituição de 1988, restou à União, como única fonte de recursos, além das parcas dotações orçamentárias, a cobrança de pedágio em rodovias federais de pista dupla. Tal cobrança, no entanto, tinha um alto custo de operação, e o pedágio tinha seu valor sempre desatualizado. Assim, o Governo Federal perdeu a capacidade de manter as estradas, sob sua jurisdição, em condições mínimas de segurança e eficiência, quanto mais de ampliar sua malha rodoviária. Visando reduzir os custos operacionais do pedágio, bem como o tempo de passagem do motorista pelas cabines de cobrança, foi criado, em janeiro de 1989, o selo- pedágio, que sofreu fortes contestações jurídicas e acabou extinto no início de 1990, sem que os pedágios tivessem sido reativados. Tentou-se substituir o selo por uma taxa de conservação rodoviária, que também acabou sendo derrubada pela Justiça por ser inconstitucional. A Lei n.º 10.336, de 19/12/2001, instituiu a Contribuição de Intervenção sobre o Domínio Econômico – CIDE, incidente sobre a importação e a comercialização de petróleo e seus derivados, gás natural e seus derivados, e álcool etílico combustível. O produto da arrecadação da CIDE seria destinado, na forma da lei orçamentária, ao: I - pagamento de subsídios a preços ou transporte de álcool combustível, de gás natural e seus derivados e de derivados de petróleo; II - financiamento de projetos ambientais relacionados com a indústria do petróleo e do gás; e III - financiamento de programas de infraestrutura de transportes. No entanto, até hoje os recursos arrecadados não têm sido suficientes para manter e ampliar a infraestrutura de transportes. b) Sistema Ferroviário Nacional As ferrovias constituintes do Sistema Ferroviário Nacional são listadas no anexo ao Plano, devendo satisfazer a, pelo menos, uma das seguintes condições: ligar a Capital Federal a Capitais de Estados ou a pontos importantes do litoral ou de fronteira terrestre; ligar entre si pólos econômicos, núcleos importantes, ferrovias e terminais de transporte. A nomenclatura das ferrovias segue a mesma linha de raciocínio das rodovias.A única diferença é que, ao invés de começar com BR, a ferrovia começa com EF. c) Sistema Portuário Nacional É constituído pelo conjunto de portos marítimos, fluviais e lacustres constantes de relação descritiva. d) Sistema Hidroviário Nacional É constituído pelas vias navegáveis (rios, lagos e canais), incluindo suas instalações e acessórios complementares, e pelo conjunto das atividades e meios diretos de operação da navegação hidroviária, que possibilitam o uso adequado das citadas vias para fins de transporte. As vias navegáveis consideradas no Plano Nacional de Viação referem-se às principais, quer quanto à extensão, quer quanto ao tráfego, e são relacionadas. e) Sistema Aeroviário Nacional Compreende: infraestrutura aeronáutica, que abrange a rede de aeródromos existentes no País, assim como as instalações destinadas à segurança, regularidade e proteção à navegação aérea; estrutura operacional, abrangendo o conjunto das atividades e meios de administração, inclusive fiscalização, que atuam diretamente no modo aeroviário de transporte, e que possibilitam o uso adequado da navegação aérea. A rede de aeródromos considerada no Plano Nacional de Viação é a constante de relação descritiva apresentada no anexo do Plano. OBS.: NOMENCLATURA DAS RODOVIAS FEDERAIS A nomenclatura das rodovias é definida pela sigla BR, que significa que a rodovia é federal, seguida por três algarismos. O primeiro algarismo indica a categoria da rodovia, de acordo com as definições estabelecidas no Plano Nacional de Viação. Os dois outros algarismos definem a posição, a partir da orientação geral da rodovia, relativamente à Capital Federal e aos limites do País (Norte, Sul, Leste e Oeste). a. RODOVIAS RADIAIS São as rodovias que partem da Capital Federal em direção aos extremos do país. Nomenclatura: BR-0XX Primeiro Algarismo: 0 (zero) Algarismos Restantes: A numeração dessas rodovias pode variar de 05 a 95, segundo a razão numérica 05 e no sentido horário. Exemplo: BR- 040. b. RODOVIAS LONGITUDINAIS São as rodovias que cortam o país na direção Norte-Sul. Nomenclatura: BR-1XX Primeiro Algarismo:1 (um) Algarismos Restantes: A numeração varia de 00, no extremo leste do País, a 50, na Capital, e de 50 a 99, no extremo oeste. O número de uma rodovia longitudinal é obtido por interpolação entre 00 e 50, se a rodovia estiver a leste de Brasília, e entre 50 e 99, se estiver a oeste, em função da distância da rodovia ao meridiano da Capital Federal. Exemplos: BR-101, BR-153, BR-174. c. RODOVIAS TRANSVERSAIS São as rodovias que cortam o país na direção Leste-Oeste. Nomenclatura: BR-2XX Primeiro Algarismo: 2 (dois) Algarismos Restantes: A numeração varia de 00, no extremo norte do país, a 50, na Capital Federal, e de 50 a 99 no extremo sul. O número de uma rodovia transversal é obtido por interpolação, entre 00 e 50, se a rodovia estiver ao norte da Capital, e entre 50 e 99, se estiver ao sul, em função da distância da rodovia ao paralelo de Brasília. Exemplos: BR-230, BR- 262, BR-290. d. RODOVIAS DIAGONAIS Estas rodovias podem apresentar dois modos de orientação: Noroeste-Sudeste ou Nordeste-Sudoeste. Nomenclatura: BR-3XX Primeiro Algarismo: 3 (três) Algarismos Restantes: A numeração dessas rodovias obedece ao critério especificado abaixo: Diagonais orientadas na direção geral NO-SE: A numeração varia, segundo números pares, de 00, no extremo Nordeste do país, a 50, em Brasília, e de 50 a 98, no extremo Sudoeste. Obtém-se o número da rodovia mediante interpolação entre os limites consignados, em função da distância da rodovia a uma linha com a direção Noroeste-Sudeste, passando pela Capital Federal. Exemplos: BR-304, BR-324, BR- 364. Diagonais orientadas na direção geral NE-SO: A numeração varia, segundo números ímpares, de 01, no extremo Noroeste do país, a 51, em Brasília, e de 51 a 99, no extremo Sudeste. Obtém-se o número aproximado da rodovia mediante interpolação entre os limites consignados, em função da distância da rodovia a uma linha com a direção Nordeste-Sudoeste, passando pela Capital Federal. Exemplos: BR-319, BR- 365, BR-381. e. RODOVIAS DE LIGAÇÃO Estas rodovias apresentam-se em qualquer direção, geralmente ligando rodovias federais, ou pelo menos uma rodovia federal a cidades ou pontos importantes ou ainda a nossas fronteiras internacionais. Nomenclatura: BR-4XX Primeiro Algarismo: 4 (quatro) Algarismos Restantes: A numeração dessas rodovias varia entre 00 e 50, se elas estiverem ao norte do paralelo da Capital Federal, e entre 50 e 99, se estiverem ao sul desta referência. Exemplos: BR-401 (Boa Vista/RR – Fronteira BRA/GUI), BR-407 (Piripiri/PI – BR-116/PI e Anagé/PI), BR-470 (Navegantes/SC – Camaquã/RS), BR-488 (BR-116/SP – Santuário Nacional de Aparecida/SP). OBS.: SUPERPOSIÇÃO DE RODOVIAS Existem alguns casos de superposições de duas ou mais rodovias. Nestes casos usualmente é adotado o número da rodovia que tem maior importância (normalmente a de maior volume de tráfego). Porém, atualmente, já se adota como rodovia representativa do trecho superposto a rodovia de menor número, tendo em vista a operacionalidade dos sistemas computadorizados. OBS.: QUILOMETRAGEM DAS RODOVIAS A quilometragem das rodovias não é cumulativa de uma Unidade da Federação para a outra. Logo, toda vez que uma rodovia inicia dentro de uma nova Unidade da Federação, sua quilometragem começa novamente a ser contada a partir de zero. O sentido da quilometragem segue sempre o sentido descrito na Divisão em Trechos do Plano Nacional de Viação e, basicamente, pode ser resumido da forma abaixo: Rodovias Radiais – o sentido de quilometragem vai do Anel Rodoviário de Brasília em direção aos extremos do país, e tendo o quilometro zero de cada estado no ponto da rodovia mais próximo à capital federal. Rodovias Longitudinais – o sentido de quilometragem vai do norte para o sul. As únicas exceções deste caso são as BR-163 e BR-174, que tem o sentido de quilometragem do sul para o norte. Rodovias Transversais – o sentido de quilometragem vai do leste para o oeste. Rodovias Diagonais – a quilometragem se inicia no ponto mais ao norte da rodovia indo em direção ao ponto mais ao sul. Como exceções, podemos citar as BR-307, BR-364 e BR-392. Rodovias de Ligação – geralmente a contagem da quilometragem segue do ponto mais ao norte da rodovia para o ponto mais ao sul. No caso de ligação entre duas rodovias federais, a quilometragem começa na rodovia de maior importância. CAPÍTULO II – FASES DA IMPLANTAÇÃO DE UMA ESTRADA 1. GENERALIDADES O empreendimento de construção de uma estrada obedece, geralmente, a seguinte seqüência: a) Plano Diretor – objetiva a solução da infraestrutura de transportes de uma maneira geral, enquanto o Plano Nacional de Desenvolvimento – PND tem o objetivo de permitir o estabelecimento da infraestrutura de um sistema viário integrado, assim como as bases para planos globais de transporte que atendam, pelo menor custo, às necessidades do País, sob o múltiplo aspecto econômico – social – político – militar. b) Viabilidade – são estudos econômicos e de engenharia que objetivam definir a diretriz geral do traçado, decidindo sobre o tipo de pavimento, classe da estrada (características geométricas) e análise econômica (Ver EB-101 – ―Escopo Básico para Elaboração de Estudos de Viabilidade Técnica e Econômica de Rodovias‖ – DNER). c) Projeto de Engenharia – destina-sea detalhar e apresentar as soluções analíticas que foram desenvolvidas em forma de relatórios, desenhos, etc., e, sobretudo, notas de serviço para implantação da obra. 1ª Fase: Reconhecimento ou Anteprojeto Consiste em um estudo geral de uma ampla faixa de terreno (largura de 2 a 3 km), ao longo de um itinerário por onde se supõe poder passar o traçado da estrada. É acompanhado de levantamento expedito. Nessa fase são verificados os traçados possíveis dentro das condições técnicas estabelecidas, determinam-se os custos de cada alternativa e verifica-se o retorno do investimento, ou seja, o benefício correspondente. A alternativa a ser selecionada será aquela que proporcionar maior benefício relativamente ao investimento efetuado. 2ª Fase: Exploração ou Projeto Básico Consiste no levantamento detalhado de uma faixa relativamente estreita para, depois de desenhado, ser nele lançado o projeto. É nesse estágio que se desenvolve a concepção do projeto com maior grau de detalhamento, com possibilidade de se ter em mãos o orçamento da obra com suficiente precisão para permitir contratar os serviços de execução. 3ª Fase: Projeto Executivo Trata-se dos pormenores de construção, obtendo-se um custo mais real com a definição do método construtivo de cada parte. 4ª Fase: Locação É o transplante do projeto da planta para o campo. e) Construção 1ª Fase: Instalação do Canteiro de Obras (Mobilização) Acampamento central e apoio logístico; pedreira, central de britagem e estoque de ligante betuminoso; acampamentos móveis para serviços preliminares em pontes, viadutos e túneis. 2ª Fase: Serviços Preliminares e Caminhos de Serviço 3ª Fase: Terraplenagem (construção propriamente dita) Feita em paralelo com os bueiros e drenagem profunda. 4ª Fase: Pavimentação 5ª Fase: Drenagem Superficial e Proteção Vegetal 6ª Fase: Sinalização Vertical e Horizontal 7ª Fase: Órgãos Acessórios Intalações para operação da rodovia e para conservação. 2. RECONHECIMENTO 2.1. Nomenclatura dos Principais Acidentes Geográficos Cumeada – é a linha formada pelos pontos mais altos de uma montanha ou cordilheira; Contraforte – é uma ramificação mais ou menos elevada de uma montanha ou cordilheira; Garganta ou Colo – é uma depressão acentuada da linha de cumeada; Talvegue – é a linha formada pelos pontos mais profundos de um curso d‘água ou de um vale; Divisor de Águas – é a parte mais saliente do terreno, que separa as águas pluviais que correm para duas bacias. 2.2. Pontos Obrigatórios – Diretriz Pontos Obrigados de Condição – são pontos por onde a estrada deverá passar para satisfazer as condições de natureza econômica, político- administrativa, social ou militar; Pontos Obrigados de Passagem – são pontos por onde a estrada deverá passar por razões topográficas; Diretriz – de um traçado é um itinerário compreendendo uma ampla faixa de terreno ao longo da qual se presume poder ser lançado o traçado da estrada; Traçado – é o projeto da estrada, em planta e em perfil. 2.3. Tipos de Reconhecimento Sobre Carta – mapas obtidos no IBGE, Serviço Cartográfico do Exército (escala 1:100.000 ou 1:50.000); Aéreo – Aerofotogrametria, mosaico para Estereoscopia, plantas aéreas (restituição), Internet; Terrestre. 2.4. Tipos de Traçados Clássicos Traçados em Planície – tangentes não superiores a 5 km, extensas regiões pantanosas e cursos d‘água de grande vulto; Traçados em Montanha – rampa máxima, maiores volumes de terraplenagem, maior número de contenções, desenvolvimento artificial. Obs.: Para se determinar a posição aproximada do traçado em região de serra, recorre-se ao lançamento de uma linha de declividade constante (rampa máxima), que, partindo do ponto obrigado elevado, segue até a planície sem necessidade de cortes ou aterros (linha de terraplenagem nula – focos de atração). H imed = x 100 % imáx L imed – rampa média do trecho; H – altura a ser galgada; L – distância entre os pontos extremos; imáx – rampa máxima (Normas) 2.5. Princípios Básicos de Aerofotogrametria: O levantamento topográfico por processo aerofotogramétrico observará a seguinte seqüência: Seleção das faixas de vôo; Vôo do corredor selecionado tirando-se fotos com superposição longitudinal de 55 a 65 % e superposição lateral de 15 a 30 %, de forma a permitir visão esterioscópica de todo o terreno a ser recoberto aerofotograficamente na escala 1:20.000; Exame das fotografias obtidas; Demarcação das faixas de restituição. Escala da foto: E = f / H f – distância focal da câmera fotográfica H – altura de vôo X N.º de fotos: N = + 1 0,4.x X – comprimento do trecho no mosaico; x – comprimento do lado da fotografia (em geral, 24 cm); E = X / L L – extensão de terreno a representar. 3. EXPLORAÇÃO 3.1. Objeto e Generalidades Concluído o reconhecimento e a escolha da diretriz a ser seguida, procede-se aos trabalhos de exploração, que consistem no levantamento rigoroso duma faixa de terreno de 100 a 200 metros de largura, de modo a se obter uma planta na escala 1:2.000. 3.2. Alinhamento Principal O trabalho mais importante de uma exploração é a orientação para o lançamento do ―alinhamento principal‖, também chamado ―linha de exploração‖ e poligonal de exploração, que é a linha poligonal lançada ao longo da faixa de terreno a ser levantada e que deve servir de base a todo o levantamento. O alinhamento deve ser lançado de modo que o futuro projeto se aproxime o mais possível dele. O método clássico consiste no levantamento a teodolito, com medição de distâncias a trena de aço, piqueteando-se o eixo de 20 em 20 metros e em todos os pontos notáveis, tais como pontos de interseção (vértices da poligonal), acidentes topográficos, cruzamentos com estradas, margens de rios e córregos. Em todos os piquetes implantados serão colocadas estacas testemunhas, constituídas de madeira de boa qualidade, com cerca de 60 cm de comprimento, providas de entalhe inscrito a óleo, de cima para baixo, o número correspondente. Serão feitos o nivelamento e o contranivelamento de todos os piquetes, com emprego de níveis de precisão. Serão também levantadas as seções transversais, normalmente a régua ou a nível e trena de aço, nos piquetes da linha de exploração. Obs.: Poderão ser empregadas “Estações Totais” para otimização dos trabalhos, em face da possibilidade de prescindir de cadernetas de campo, armazenar grande quantidade de dados e eliminar erros de anotação, muito freqüentes nos serviços topográficos de campo. Esses equipamentos reúnem, em um só aparelho, a medição de ângulos e distâncias, apresentando vantagens em relação aos equipamentos tradicionais quanto à coleta, armazenamento, processamento, importação e exportação de dados coletados no campo. Possuem sensor ativo, pois recebem os dados a partir de um feixe de radiações na faixa do infravermelho, por eles próprios gerado, que atinge prismas colocados sobre o alvo objeto, retornando por reflexão e excitando os sensores da mesma fonte geradora. Os softwares internos utilizados são capazes de processar cálculos de áreas, coordenadas de pontos, alturas, desníveis, distâncias inclinadas e reduzidas, resultando em segurança e grande economia de tempo de trabalhos realizados no escritório. CAPÍTULO III – PROJETO GEOMÉTRICO HORIZONTAL 4. CLASSES DE PROJETO 1.1. Níveis de ServiçoO conceito de Nível de Serviço refere-se a uma avaliação qualitativa das condições de operação de uma corrente de tráfego, tal como é percebida por motoristas e passageiros. Indica o conjunto de condições operacionais que ocorrem em uma via, faixa ou interseção, considerando-se os fatores velocidade, tempo de percurso, restrições ou interrupções de trânsito, grau de liberdade de manobra, segurança, conforto, economia e outros. O HCM – ―Highway Capacity Manual‖ estabelece como caráter geral seis níveis de serviços, designados pelas letras A a F, para serem aplicadas nas rodovias, sob diversos regimes de velocidade e volume de tráfego. Apresenta-se a seguir uma breve descrição das características operacionais de cada nível de serviço estabelecido para as rodovias rurais de pista simples. Nas definições que se seguem, os fluxos citados são dados em unidades de carros de passeio equivalentes e correspondem à soma dos dois sentidos. Nível de Serviço A Descreve a condição de fluxo livre em rodovias de boas características técnicas. Há pequena ou nenhuma restrição de manobra devido à presença de outros veículos, e os motoristas podem manter as velocidades que desejarem com pequeno ou nenhum retardamento. As velocidades médias variam de 90 a 93 km/h. Os pelotões encontrados são formados por 2 ou 3 veículos e não provocam restrições ao movimento mais que 30% do tempo de viagem. Em condições ideais, o fluxo máximo é de 420 veículos por hora. Nível de Serviço B Corresponde à condição de fluxo estável, em que os motoristas começam a sofrer restrições pela ação dos demais veículos, mas ainda têm razoável liberdade de escolha de velocidade e faixa de circulação. As velocidades médias variam de 87 a 89 km/h. Há maior pressão dos veículos mais lentos, que provocam restrições que podem atingir 45% do tempo de viagem. Para condições ideais, o fluxo máximo atinge 750 veículos por hora. Nível de Serviço C Situa-se ainda na faixa de fluxo estável, mas as velocidades e as possibilidades de manobra são mais estreitamente condicionadas pelos volumes mais elevados. A participação em pelotões de veículos pode chegar até 60% do tempo de viagem, o que faz exigir mais permanente atenção nas manobras de ultrapassagem. As velocidades médias situam-se entre 79 e 84 km/h. Para condições ideais o fluxo máximo atinge 1.200 veículos por hora. Nível de Serviço D Condições de fluxo instáveis, em que os motoristas têm pequena liberdade de manobra e dificuldade em manter as velocidades desejadas. A participação em pelotões cresce até 75% do tempo de viagem, reduzindo as oportunidades de ultrapassagem e fazendo com que as correntes opostas comecem a operar independentemente. As velocidades médias adquirem maior amplitude de variação, situando-se entre 72 e 80 km/h. Para condições ideais o fluxo máximo pode chegar a 1.800 veículos por hora. Nível de Serviço E É o nível representativo da capacidade da rodovia. Aumentam muito as condições de instabilidade do fluxo, com as velocidades médias variando no intervalo de 56 a 72 km/h. A participação em pelotões ultrapassa 75% do tempo de viagem. Com o aumento do fluxo, a operação de ultrapassagem vai se tornando praticamente impossível, mantendo-se sem utilização os espaços vazios provocados pelos veículos mais lentos que lideram os pelotões. Em condições ideais o fluxo pode atingir 2.800 veículos por hora. Nível de Serviço F Este nível reflete uma situação de colapso do fluxo. Qualquer restrição encontrada pode resultar em formação de filas de veículos com baixa velocidade, que podem se manter por períodos mais ou menos longos, reduzindo os fluxos a valores inferiores à capacidade. Em casos extremos, chega-se a engarrafamentos com velocidade e fluxo nulos. As velocidades médias são sempre inferiores aos limites do nível E, e a participação em pelotões pode chegar a 100% do tempo de viagem. Os volumes de tráfego que podem ser acomodados nos diversos níveis de serviço são chamados de ―Volumes de Serviço‖. Quando um nível de serviço é identificado como aplicável ao projeto, o volume de serviço correspondente logicamente torna-se o volume de serviço projetado, o que significa que caso o fluxo de tráfego na rodovia exceda aquele valor, as condições operacionais ficarão situadas abaixo do nível de serviço projetado para a rodovia. As figuras apresentadas a seguir podem dar uma idéia satisfatória dos aspectos mencionados na caracterização de cada um dos níveis de serviço definidos. 1.2. Classes de Projeto A diversidade de características técnicas que uma rodovia pode ter demandaria um conjunto de padrões de projeto específico para cada via, devidamente ajustado às peculiaridades de cada situação. A impossibilidade prática de atender a essa concepção, aliada à conveniência de uma certa uniformização e padronização de características técnicas, recomendam o agrupamento das rodovias em classes de projeto. O estabelecimento das classes de projeto relacionadas a seguir resultou da experiência acumulada durante o processo de desenvolvimento da malha implantada e traduz o consenso que se formou no País quanto ao atendimento de forma economicamente viável e com condições adequadas de segurança à demanda crescente do tráfego. Classe 0 Via Expressa: rodovia do mais elevado padrão técnico, com pista dupla e controle total de acesso. O enquadramento de uma rodovia nessa classe decorrerá de decisão administrativa dos órgãos competentes, fundamentando-se, entre outros, nos seguintes critérios: - quando os volumes de tráfego forem elevados e o tráfego do décimo ano de abertura implicar, para uma rodovia de pista simples, em: a) nível de serviço inferior ao nível C, no caso de terreno plano ou levemente ondulado, o que ocorre quando o Volume Médio Diário se situa acima de 5.500 veículos, para o caso de região plana com excelentes condições de visibilidade, ou acima de 1.900 veículos por dia, se tratar de região levemente ondulada com más condições de visibilidade; b) nível de serviço inferior ao nível D em caso de terreno fortemente ondulado ou montanhoso, o que ocorre quando o Volume Médio Diário fica acima de 2.600 veículos, para o caso de região fortemente ondulada com excelentes condições de visibilidade, ou acima de 1.000 veículos por dia, para o caso de região montanhosa com más condições de visibilidade; - quando a função absolutamente preponderante da rodovia for a de atender à demanda do tráfego de passagem pela região atravessada (função mobilidade), em detrimento do atendimento ao tráfego local e às propriedades lindeiras (função acessibilidade), que por hipótese serão atendidos por outras vias; - quando a interferência recíproca entre atividades humanas nas propriedades lindeiras ou áreas vizinhas à faixa de domínio (pedestres, paradas de ônibus, tráfego local, etc.) e o fluxo de tráfego direto causar atritos indesejáveis sob aspectos operacionais e de segurança; - quando a rodovia constituir trecho ou parte de um conjunto de rodovias para as quais se tomou a decisão de manter características uniformes e que, de um modo geral, atende às condições que justificam o enquadramento na categoria de vias expressas. Classe I Essa categoria é dividida em vias de Classe I-A (pista dupla) e Classe I-B (pista simples). - Classe I-A Rodovia com duas pistas e controle parcial de acesso, com as seguintes características: a) Caso de Rodovia Arterial com grande demanda de tráfego, em condições semelhantes às descritas para a Classe 0, mas que permitemaior tolerância no que diz respeito às interferências causadas por acessos mais freqüentes; b) Os volumes de tráfego atendidos são das mesmas faixas da Classe 0, mas sofrendo alguma redução por interferência mais freqüente de acessos. - Classe I-B Rodovia em pista simples, de elevado padrão, suportando volumes de tráfego projetados para 10 anos após a abertura ao tráfego, dentro dos seguintes limites: a) Limite Inferior – Volume de 1.400 veículos por dia ou Volume Horário de Projeto de 200 veículos, o que corresponde ao nível C em região montanhosa com excelentes condições de visibilidade, e nível B em região plana com más condições de visibilidade; b) Limites Superiores – Ficar enquadrada no nível C para regiões planas e levemente onduladas (abaixo de 5.500 veículos por dia para região plana com excelentes condições de visibilidade, ou abaixo de 1.900 veículos por dia para região levemente ondulada, com más condições de visibilidade); ou ficar enquadrada no nível D para regiões montanhosas ou fortemente onduladas (abaixo de 2.600 veículos por dia, para o caso de região fortemente ondulada com excelentes condições de visibilidade, ou abaixo de 1.000 veículos por dia para região montanhosa com más condições de visibilidade). Acima dessas condições é requerido o enquadramento na Classe I-A. Classe II Rodovia de pista simples, suportando volumes médios diários de tráfego, conforme projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, compreendidos entre 700 e 1.400 veículos. Classe III Rodovia de pista simples, suportando volumes médios diários de tráfego, conforme projetados para o 10º ano após a abertura ao tráfego, compreendidos entre 300 e 700 veículos. Classe IV Rodovia de pista simples, com características técnicas suficientes para atendimento, a custo mínimo, do tráfego previsto no seu ano de abertura. Geralmente não é pavimentada e faz parte do sistema local, compreendendo as estradas vicinais e eventualmente rodovias pioneiras. Em função do tráfego previsto, são definidas duas subclasses: - Classe IV-A – Tráfego Médio Diário de 50 a 200 veículos no ano de abertura; - Classe IV-B – Tráfego Médio Diário inferior a 50 veículos no ano de abertura. 5. VELOCIDADE DIRETRIZ É a velocidade selecionada para fins de projeto da via e que condiciona suas principais características, tais como: curvatura, superelevação e distância de visibilidade, das quais depende a operação segura e confortável dos veículos. Representa a maior velocidade com que pode ser percorrido um trecho rodoviário cuja superfície de rolamento apresenta características normais de rugosidade e ondulações, com segurança e em condições aceitáveis de conforto, mesmo com o pavimento molhado, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas, sem influência do tráfego. Um dos principais fatores que governam a adoção de valores para a velocidade diretriz é o custo de construção resultante. Velocidades diretrizes elevadas requerem características físicas e geométricas mais amplas, principalmente no que tange às curvas verticais e horizontais e acostamentos. Velocidades Diretrizes (km/h) Classe de Projeto Relevo Plano Ondulado Montanhoso Classe 0 120 100 80 Classe I 100 80 60 Classe II 100 70 50 Classe III 80 60 40 Classe IV 80 - 60 60 - 40 40 - 30 6. SUPERELEVAÇÃO É a inclinação transversal imposta à pista de rolamento, ao longo das curvas de concordância horizontal, par compensar o efeito da força centrífuga nos veículos. A figura a seguir apresenta as forças atuantes sobre um veículo quando este percorre uma curva horizontal a uma velocidade constante. Do equilíbrio dessas forças na direção paralela à pista tem-se: P . v 2 . cos = P . sen + P . cos . f g . R Dividindo-se toda a expressão por P. cos , tem-se: v 2 = tg + f g . R Considerando o valor da aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s 2 e que a velocidade entrará na fórmula em km/h, tem-se: V 2 tg = - f 127 . R Os valores máximos para o coeficiente de atrito transversal entre os pneus e a pista são tabelados em função da velocidade diretriz. Valores Máximos Admissíveis do Coeficiente de Atrito Transversal V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120 f 0,20 0,18 0,16 0,15 0,15 0,14 0,14 0,13 0,11 Para cada Velocidade Diretriz considerada existe um valor de raio para o qual a aceleração centrífuga é tão pequena que pode ser desprezada, tratando-se o trecho como se fosse em tangente, seja porque o valor teoricamente já seria muito pequeno, seja por questões de aparência, ou por condições relativas à mudança no sentido de declividade transversal da pista. Valores de R acima dos quais a superelevação é dispensável V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 > 110 R (m) 450 800 1.250 1.800 2.450 3.200 4.050 5.000 Valores Máximos O valor máximo admissível para a superelevação é condicionado, principalmente, pela grande possibilidade do fluxo de tráfego operar a velocidades bem abaixo da velocidade diretriz, devido à freqüência de veículos comerciais, condições de rampa, interseções em nível e congestionamento. emáx = 10% para rodovias Classe 0 e I (regiões planas e onduladas) emáx = 8% para rodovias Classe I (região montanhosa), II, III e IV Valores Mínimos Para facilitar a drenagem das águas pluviais, a seção transversal dos trechos em tangente apresenta um abaulamento transversal, cuja declividade depende do tipo de pavimento. Pela mesma razão, adota-se o valor dessa declividade como mínimo. TIPO DE PAVIMENTO tg mín Concreto de Cimento Portland 1,5% Concreto betuminoso bem acabado 2,0% Tratamento Superficial 2,5% Não Pavimentado 3,0% 7. RAIO MÍNIMO São os menores raios das curvas que podem ser percorridas com a velocidade diretriz e à taxa máxima de superelevação, em condições aceitáveis de segurança e conforto. Convém observar que deverá ser sempre objetivada a utilização de valores superiores aos mínimos, que se aplicam essencialmente em condições limites. V 2 Rmín = 127.(emáx + fmáx) Onde: V – velocidade diretriz (km/h) emáx – máxima taxa de superelevação adotada (m/m) fmáx – máximo coeficiente de atrito transversal admissível entre o pneu e o pavimento (adimensional) Raios Mínimos (m) Classe Região Plana Ondulada Montanhosa 0 540 345 210 I 345 210 115 II 375 170 80 III 230 125 50 IV 125 50 25 8. CONCEITOS GERAIS PARA O TRAÇADO Trechos excessivamente longos em tangente, convenientes para ferrovias, são indesejáveis em rodovias. Para rodovias de elevado padrão, o traçado deverá ser uma seqüência de poucas curvas de raios amplos do que de longas tangentes ―quebradas‖ por curvas de pequeno desenvolvimento circular. Além de reduzir a sensação de monotonia para o motorista, esse padrão de traçado ajusta-se mais favoravelmente à conformação básica das linhas da natureza, podendo reduzir os rasgos causados pela terraplenagem na paisagem. No caso de ângulos centrais pequenos, iguais ou inferiores a 5º, para evitar a aparência de quebra do alinhamento, os raios deverão ser suficientemente grandes para proporcionar os desenvolvimentos circulares mínimos, obtidos pela fórmula a seguir: D > 30 (10 – AC) (D em metros e AC em graus) Não é necessária curva horizontal para AC < 0º15‘; entretanto, deverãoser evitados, tanto quanto possível, traçados que incluam curvas com ângulos centrais tão pequenos. No final de longas tangentes ou trechos com curvaturas suaves, ou ainda onde se seguir imediatamente um trecho com velocidade diretriz inferior, as curvas horizontais a serem introduzidas deverão ser coerentes com a maior velocidade precedente, de preferência bem acima do mínimo necessário, e proporcionando uma sucessão de curvas com raios gradualmente decrescentes, para orientar o motorista. Considerações de aparência da rodovia e de dirigibilidade recomendam que, tanto quanto possível, as curvas circulares sejam dotadas de curvas de transição, mesmo naqueles casos onde, pelos critérios usuais, estas seriam dispensáveis. É indesejável, sob aspectos operacionais e de aparência, a existência de duas curvas sucessivas no mesmo sentido, quando entre elas existir um curto trecho em tangente. De preferência, serão substituídas por uma única curva longa ou, pelo menos, a tangente intermediária deverá ser substituída por um arco circular, constituindo- se, então, numa curva composta, evitando-se uma grande diferença de curvatura entre raios. Não sendo possível adotar essas medidas, a extensão T da tangente intermediária que reduz esse problema deverá ser superior ao percurso de aproximadamente 15 segundos percorrido à velocidade diretriz V, ou seja: T > 4 V (T em metros e V em km/h) Curvas sucessivas em sentidos opostos, dotadas de curvas de transição, poderão ter suas extremidades coincidentes ou separadas por extensões curtas em tangente. Entretanto, no caso de curvas reversas sem espiral, o comprimento mínimo da tangente intermediária deverá permitir a transição da superelevação. A princípio, uma estrada sinuosa tem prejudicada a sua segurança e o seu desempenho. 9. CONCORDÂNCIA HORIZONTAL COM CURVA CIRCULAR SIMPLES (R>600M) O traçado de uma estrada em planta é constituído por retas concordadas por curvas, que comporão o futuro eixo da estrada. PI – Ponto de Interseção PC – Ponto de Curva PT – Ponto de Tangente d – Deflexão Os elementos de uma curva circular adotados nos projetos são: R – Raio da Curva AC – Ângulo Central T – Comprimento das Tangentes D – Desenvolvimento Circular G – Grau da Curva dm – Deflexão por Metro Por serem ângulos de lados perpendiculares, o Ângulo Central é igual à Deflexão. a) Grau da Curva É o ângulo central correspondente a uma determinada corda “c”. c G = 2.arcsen 2R R > 600 m c = 20 m 100 < R < 600 m c = 10 m R < 100 m c = 5 m b) Deflexão por Metro É o ângulo formado pela tangente à curva num determinado ponto e a corda de 1 m de comprimento. É utilizada para locação, por deflexão, dos pontos intermediários de uma curva. G dm = 2c c) Tangentes AC T = R.tg 2 d) Desenvolvimento Circular . AC D = . R 180º Exercício: Calcular os elementos das curvas e o estaqueamento, sendo dados: R1 = 780,00 m AC1 = 34º 20‘ = 34,33º R2 = 950,00 m AC2 = 28º 12‘ = 28,20º Est PI1 = 45 + 18,00 Est PI2 = 343 + 7,00 Solução: R1 e R2 maiores que 600 m c = 20 m 20 20 G1 = 2.arcsen = 1,469º G2 = 2.arcsen = 1,206º 2 x 780,00 2 x 950,00 1,469 1,206 dm1 = = 0,036º = 2,20’ dm2 = = 0,030º = 1,81’ 2 x 20 2 x 20 34,33º 28,20º T1 = 780,00 x tg = 240,93 m T2 = 950,00 x tg = 238,62 m 2 2 . 34,33º . 28,20º D1 = x 780,00 = 467,35 m D2 = x 950,00 = 467,57 m 180º 180º T1 Est PC1 = Est PI1 – = (45 + 18,00) – (12 + 0,93) = 33 + 17,07 20 D1 Est PT1 = Est PC1 + = (33 + 17,07) + (23 + 7,35) = 57 + 4,42 20 x Est PC2 = Est PT1 + = (57 + 4,42) + (303 + 9,45) = 360 + 13,87 20 x T1 T2 = Est PI2 – Est PI1 – – = (373 + 7,00) – (45 + 18,00) – (12 + 020 20 20 0,93) – (11 + 18,62) = 303 + 9,45 D2 Est PT2 = Est PC2 + = (360 + 13,87) + (23 + 7,57) = 384 + 1,44 20 Resposta: Curva R (m) AC G dm T (m) D (m) Est PC Est PT 1 780,00 34º 20‘ 1,469º 2,20‘ 240,93 467,35 33+ 17,07 57+ 4,42 2 950,00 28º 12‘ 1,206º 1,81‘ 238,62 467,57 360 + 13,87 384 + 1,44 10. CONCORDÂNCIA HORIZONTAL COM TRANSIÇÃO EM ESPIRAL (R < 600 m) a) Curva de Transição Curva de Transição é um ramo de uma curva especial, interposta entre uma das tangentes e a curva circular, cujo objetivo principal é evitar o surgimento brusco da força centrífuga ao passar o veículo diretamente da trajetória retilínea para a circular. Para tal, a curva de transição deve apresentar como característica principal uma variação gradativa decrescente do raio de curvatura desde o ponto de contato com a tangente ( = ) até o ponto comum com a curva circular ( = R). É ao longo da curva de transição que são dadas, gradativamente, a superlargura e a superelevação. TE – ponto de passagem da tangente para a espiral EC – ponto de passagem da espiral para o trecho circular CE – ponto de passagem do trecho circular para a espiral ET – ponto de passagem da espiral para a tangente Uma vez concordadas duas tangentes por um arco de círculo, o propósito de se inserir uma transição de curvatura variável faz com que se torne necessário criar um espaço entre o arco de círculo e as tangentes. Isto pode ser conseguido segundo um dos três métodos abaixo: Método do centro conservado; Método do raio conservado; Método do centro e raio conservados. O método mais empregado é o do raio conservado em razão, principalmente, de permanecer o valor selecionado para o raio estudado. Somente nas situações em que se deseja manter a posição do arco circular na posição estudada, recorre-se ao terceiro método. A curva de transição deve proporcionar um acréscimo gradual e suave da força centrífuga quando o veículo entra na concordância horizontal, e da mesma forma um decréscimo, quando dela sai. Para dedução da expressão que fornece o comprimento de transição, considere- se um veículo percorrendo a curva com velocidade constante. De acordo com a Cinemática, ter-se-á atuando no veículo somente a aceleração normal ou centrífuga. v 2 ac = A aceleração centrífuga varia à medida que o tempo passa e o veículo percorre a curva de transição. Admitiremos que essa variação se dá a uma taxa constante ―j‖. d ac d v 2 j = = () d t d t Como à medida que o veículo percorre a curva de transição variam também o tempo e a distância percorrida, pode-se aplicar a Regra da Cadeia. d v 2 d d l j = () x x d d l d t d v 2 v 2 () = – d Como a velocidade é constante, tem-se que: d l = v d t Assim: v 3d j = – . 2 d l v 3 d d l = – . j 2 v 3 d ʃ d l = ʃ (– . ) j 2 v 3 lc = j R Na fórmula acima, a velocidade é dada em m/s e o raio em m. Mas em rodovias se trabalha com velocidades em km/h e o raio em m. Para se entrar com esses dados, segundo essa proposta, e admitindo-se que a taxa de variação da velocidade centrífuga com o tempo tem valor entre 0,30 e 0,90 m/s 3 (valores obtidos de experiências realizadas nos Estados Unidos) tem-se: V 3 lc = (0,024 a 0,071) . R Nessa expressão, V é a velocidade diretriz, dada em km/h, e o raio R é dado em metros, obtendo-se o comprimento de transição também em metros. No entanto, considerações sobre a implantação da superelevação nas curvas de transição, com segurança e conforto para os veículos, estabelecem valores mínimos a serem observados, e que são função da velocidade diretriz. V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120 lcmín (m) 20 20 30 30 40 40 50 60 70 Para facilidade dos cálculos a serem efetuados, toma-se o valor de lc como múltiplo de 10. Para as curvas com raios muito grandes, torna-se dispensável a utilização de uma curva de transição especial. Nesses casos, só há justificativa de espiral quando forem adotados comprimentos de transição muito grandes. A seguir apresentam-se os raios acima dos quais se podem dispensar as curvas de transição. V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 120 R (m) 200 350 500 700 850 1000 1200 1400 1800 b) Elementos de Locação das Curvas Adotando-se o método do raio conservado, apresentam-se, a seguir, as fórmulas para serem utilizadas nos cálculos dos elementos das curvas. Ângulo Total de Transição - c lc c = (radianos) 2R Ângulo Central Restante - = AC – 2.c (graus) Coordenadas em Relação à Tangente do Ponto EC – xc, yc lc . c c 2 c 2 xc = (1– ) yc = lc (1– ) 3 14 10 Coordenadas em relação à Tangente do Ponto PC‘ – p, q p = xc – R (1 – cos c) q = yc – R sen c Tangentes – Ts AC Ts = (R + p) tg + q 2 Desenvolvimento Circular Restante – D . D = . R 180º Exercício: Calcular os elementos de locação e o estaqueamento das curvas de uma rodovia classe II, que atravessa região ondulada: Ponto de Interseção 1 – est 23 + 16,00 Ponto de Interseção 2 – est 130 + 10,00 Deflexão 1 – 38º à direita Deflexão 2 – 36º 10‘ à esquerda Raio 1 – 190,00 m Raio 2 – 310,00 m Respostas: Curva R (m) AC (º) lc (m) c (rad) c (º) (º) xc (m) yc (m) p (m) q (m) Ts (m) D (m) 1 190,00 38º 80,00 0,211 12,06º 13,88º 5,61 79,64 1,42 39,94 105,85 46,03 2 310,00 36º10‘ 60,00 0,097 5,54º 25,09º 1,94 59,94 0,49 30,01 131,39 135,75 Est TE1 = 18 + 10,15 Est TE2 = 123 + 2,94 Est EC1 = 22 + 10,15 Est EC2 = 126 + 2,94 Est CE1 = 24 + 16,18 Est CE2 = 133 + 18,69 Est ET1 = 28 + 16,18 Est ET2 = 136 + 18,69 c) Coordenadas em Relação à Tangente Ponto no Ramo de Transição Ponto E (primeiro ramo de transição) lE = est E – est TE lE 2 E = (radianos) 2 R lc lE . E E 2 E 2 xE = (1 – ) yE = lE (1 – ) 3 14 10 Ponto E‘ (segundo ramo de transição) lE‘ = est ET – est E‘ lE‘ 2 E‘ = (radianos) 2 R lc lE‘ . E‘ E‘ 2 E‘ 2 xE‘ = (1 – ) yE‘ = lE‘ (1 – ) 3 14 10 Ponto no Trecho Circular Ponto M (antes da metade da curva) D = est M – est EC ( ≤ D/2 ) D . 180º = . R xM = xc + 2 R sen . sen (c + ) 2 2 yM = yc + 2 R sen . cos (c + ) 2 2 Ponto M‘ (depois da metade da curva) D = est M – est EC ( > D/2 ) D‘ = est ET – est M‘ D‘ . 180º ‘ = . R ‘ ‘ xM‘ = xc + 2 R sen . sen (c + ) 2 2 ‘ ‘ yM‘ = yc + 2 R sen . cos (c + ) 2 2 Exercício: Com os dados do exercício anterior, calcular as coordenadas em relação à tangente dos pontos situados nas estacas: A - 20 + 0,00; B - 23 + 0,00; C - 131 + 0,00; D - 135 + 0,00. Respostas: xA = 0,29 m yA = 29,85 m xB = 7,92 m yB = 89,21 m xC = 13,09 m yC = 117,49 m xD = 0,52 m yD = 38,68 m CAPÍTULO IV – PROJETO GEOMÉTRICO VERTICAL 1. CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE O PROJETO EM PERFIL O projeto de uma estrada em perfil é constituído de greides retos, concordados dois a dois por curvas, analogamente ao projeto em planta. Nos greides ascendentes, os valores das rampas são considerados positivos e nos descendentes, negativos. O projeto de greide deve evitar freqüentes alterações de menor vulto nos valores das rampas. Estas deverão ser tão contínuas quanto possível. Deverão ser evitadas, sempre que possível, curvas verticais no mesmo sentido separadas por pequenas extensões de rampa, principalmente em rodovias pista dupla. Em trechos longos de rampa é conveniente dispor as rampas mais íngremes na parte inferior e as rampas mais suaves no topo, para tirar proveito do impulso acumulado no segmento plano ou ascendente anterior à subida. Greides excessivamente colados, muitas vezes associados a traçados sensivelmente retos, são indesejáveis por motivos estéticos e por proporcionarem situações perigosas em terrenos levemente ondulados: a sucessão de pequenas lombadas e depressões oculta veículos nos pontos baixos, dando uma falsa impressão de oportunidade de ultrapassagem. No lançamento da linha de greide, alguns cuidados devem ser observados: As rampas não poderão exceder o valor máximo admitido para o trecho; O greide deve ser lançado de forma a possibilitar o equilíbrio dos volumes de cortes e aterros; Alturas muito grandes de cortes e aterros devem ser evitadas, por representarem maiores riscos de instabilidades de taludes; O ponto de passagem de uma rampa decrescente para uma ascendente deverá, preferencialmente, estar situado em um aterro, por problemas de drenagem. 2. RAMPA MÁXIMA A principal limitação ao emprego de rampas suaves é constituída pelo fator econômico, traduzido pelo aumento do custo de construção em regiões topograficamente desfavoráveis. O estabelecimento de rampas máximas objetiva atingir um equilíbrio entre esse fator e os desempenhos operacionais dos veículos, principalmente no que tange ao consumo e desgaste, e também quanto ao aumento do tempo de viagem, procurando-se, ainda, homogeneizar as características e o padrão das rodovias. As rampas têm também grande influência sobre a capacidade das rodovias, especialmente naquelas de duas faixas e mão dupla. Um veículo comercial em rampa íngreme em rodovias desse último tipo pode representar, em termos de capacidade,o equivalente a algumas dezenas de automóveis. Rampas Máximas Classe de Projeto Relevo Plano Ondulado Montanhoso Classe 0 3% 4% 5% Classe I 3% 4,5% 6% Classe II 3% 5% 7% Classe III 4% 6% 8% Classe IV-A 4% 6% 8% Classe IV-B 6% 8% 10%* * A extensão de rampas acima de 8% será desejavelmente limitada a 300 m contínuos. 3. DISTÂNCIA DE VISIBILIDADE As distâncias de visibilidade traduzem os padrões de visibilidade a serem proporcionados ao motorista, de modo que ele possa sempre tomar a tempo as decisões necessárias à sua segurança. Esses padrões dependem diretamente das características geométricas da rodovia, das condições da superfície de rolamento, das condições do tempo (chuva ou sol), do comportamento do motorista médio e das características dos veículos (freios, suspensão, pneus, etc) representativas de condições desfavoráveis médias. As distâncias de visibilidade básicas consideradas para o projeto rodoviário são as distâncias de visibilidade de parada, as de tomada de decisão e as de ultrapassagem, sendo apenas a primeira de caráter obrigatório, e as demais, valores recomendados. 3.1. Distância de Visibilidade de Parada Define-se como Distância de Visibilidade de Parada para a velocidade V a distância mínima que um motorista médio, dirigindo com velocidade V um carro médio, em condições razoáveis de manutenção, trafegando em uma rodovia pavimentada, adequadamente conservada, em condições chuvosas, necessita para parar com segurança após avistar um obstáculo na rodovia. Os valores das distâncias de visibilidade de parada são calculados pela fórmula geral a seguir: V 2 Dp = 0,7 . V + 255 (f + i) Onde: Dp – distância de visibilidade de para em metros; V – velocidade diretriz em km/h; f – coeficiente de atrito que exprime a atuação do processo de frenagem, considerando a eficiência dos freios e o atrito entre pneus e pista, para o caso de pavimento molhado, com rugosidade normal, em condições superficiais razoáveis, e não especialmente lamacento ou escorregadio; i – rampa em m/m (positivo no sentido ascendente e negativo no sentido descendente). Valores de f para a Velocidade Diretriz V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 f 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28 0,28 0,27 O primeiro termo da fórmula corresponde à distância percorrida durante o tempo de percepção, decisão e reação do motorista médio, que se sucede a partir da visão do obstáculo, adotando-se o valor médio estatístico de 2,5 segundos, desprezando-se o efeito do freio-motor e eventuais influências do greide. O segundo termo fornece a distância percorrida desde o início da atuação do sistema de frenagem até sua imobilização. Os valores calculados, arredondados para fins de projeto, encontram-se nos quadros a seguir. Nesses quadros são apresentados os valores das distâncias de visibilidade para greides variando de –6% a +6% (i2 – i1), sendo arredondados para múltiplos de 5 os valores correspondentes ao greide nulo. Apenas se exige obediência da Distância de Visibilidade Mínima para o greide nulo. Os valores assim obtidos são considerados como aceitáveis para fins de projeto em quaisquer circunstâncias, por englobarem suficiente margem de segurança, podendo-se desprezar a influência dos greides ascendentes e descendentes. A Distância de Visibilidade Desejada, embora não exigida, deve servir de orientação para o projetista como distância ideal a ser fornecida pelo projeto, se as condições o permitirem. Como orientação geral, o projetista deverá tentar conseguir atender em cada situação encontrada a Distância de Visibilidade Desejada, considerando o greide e a distância de visibilidade horizontal. Se isso não for viável, deverá, no mínimo, atender à Distância de Visibilidade Mínima para greide nulo, considerando também a distância de visibilidade horizontal. Distâncias de Visibilidade de Parada Mínimas (m) V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 6% 30 40 55 65 85 100 120 140 160 180 5% 30 40 55 70 85 105 125 140 160 180 4% 30 40 55 70 85 105 125 145 165 185 3% 30 40 55 70 85 105 130 145 165 190 2% 30 40 55 70 90 110 130 150 170 195 1% 30 40 55 70 90 110 130 155 175 200 0% 30 45 60 75 90 110 130 155 180 205 -1% 30 45 60 75 95 115 140 160 180 205 -2% 30 45 60 75 95 115 140 165 185 215 -3% 30 45 60 75 95 120 145 165 190 220 -4% 30 45 60 75 100 120 150 170 195 225 -5% 30 45 60 80 100 125 150 175 200 230 -6% 30 45 60 80 100 125 155 180 210 240 Distâncias de Visibilidade de Parada Desejadas (m) V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 6% 30 45 60 80 100 125 155 185 225 265 5% 30 45 60 80 100 130 155 190 230 270 4% 30 45 60 80 105 130 160 195 235 280 3% 30 45 60 80 105 130 160 200 240 285 2% 30 45 60 80 105 135 165 200 245 295 1% 30 45 60 85 110 135 170 205 250 300 0% 30 45 65 85 110 140 175 210 255 310 -1% 30 45 65 85 115 145 175 215 265 320 -2% 30 45 65 90 115 145 180 220 270 330 -3% 30 45 65 90 120 150 185 225 280 340 -4% 35 45 65 90 120 155 190 235 290 355 -5% 35 50 70 90 125 155 195 240 300 365 -6% 35 50 70 95 125 160 200 250 310 380 3.2. Distância de Visibilidade de Tomada de Decisão As distâncias de Visibilidade de Parada são normalmente suficientes para permitir que motoristas razoavelmente competentes e atentos executem paradas de emergência em condições ordinárias. Porém, quando há dificuldades de percepção ou quando manobras súbitas e pouco comuns são necessárias, essas distâncias podem se revelar insuficientes. Distância de Visibilidade para Tomada de Decisão é a distância necessária para que um motorista tome consciência de uma situação potencialmente perigosa, inesperada ou difícil de perceber, avalie o problema encontrado, selecione o caminho a seguir e a velocidade a empregar e execute a manobra necessária com eficiência e segurança. Para o caso de rodovias rurais há dois tipos de manobras a serem consideradas: - Decisão final de parar na rodovia – distâncias obtidas são pouco superiores às distâncias de visibilidade de parada; - Decisão final de desviar do obstáculo – distâncias são substancialmente maiores que as correspondentes ao caso de simples parada porque incluem margem adicional de erro e acrescentam comprimentos suficientes para permitir manobras dos veículos com velocidades iguais ou reduzidas. Distância de Visibilidade para Tomada de Decisão (m) V (km/h) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Simples Parada 50 75 95 125 155 185 225 265 305 Desvios de Obstáculos 115 145 175 200 230 275 315 335 375 3.3. Distância de Visibilidade de Ultrapassagem A conveniência de serem fornecidas aos usuários, tão freqüentemente quanto possível, condições de ultrapassagem de veículos lentos é evidente e naturalmente limitada pelas implicações em acréscimos de custos de construção. No caso de rodovias com baixos volumes de tráfego, a necessidade de ultrapassagem é reduzida e as oportunidades são mais freqüentes, já que há menor número de veículos se aproximando em sentido contrário. Para volumes crescentes, entretanto, torna-se conveniente, na medida do possível, aumentar o número de oportunidades, para que a ansiedade dos motoristas mais rápidos não resulte em manobras perigosas. Aconselha-se tentar viabilizar a ultrapassagem a intervalos entre 1,5 km e 3,0 km. Há que se levar em conta, todavia, que a existência de visibilidade suficiente não é garantia para a realização da ultrapassagem, já que a partir de determinado volume de tráfego em sentido contrário caem praticamente
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