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Estradas Professor: Igor Lima Curvas Horizontais Circulares ESTRADAS 2 Traçado da curva horizontal 3 Itens • Definido pelo traçado • AC = ângulo central – Deflexão (medido) • PI – Ponto de inflexão • Estipulado • R – Raio • Calculado • PC – Ponto de Curva • PT – Ponto de Tangente • T – Tangente • D – Desenvolvimento da Curva • G – Grau da Curva 4 Traçado da curva horizontal 𝑇 = 𝑅. 𝑡𝑔( 𝐴𝐶 2 ) 𝐷 = π. 𝑅. 𝐴𝐶 1800 (0) D = 𝐴𝐶. 𝑅(𝑟𝑎𝑑) 5 Traçado da curva horizontal 𝑇 = 𝑅. 𝑡𝑔( 𝐴𝐶 2 ) D = 𝐴𝐶. 𝑅(𝑟𝑎𝑑) 20 = 𝐺. 𝑅(𝑟𝑎𝑑) 6 Traçado da curva horizontal 𝑃𝐶 = 𝑃𝐼 − 𝑇 𝑃𝑇 = 𝑃𝐶 + 𝐷 7 EXERCÍCIOS ESTRADAS 8 Exercícios Queremos projetar um ramo de entroncamento com duas curvas circulares reversas, conforme o esquema. A estaca zero do ramo coincide com a estaca [820+0,00] e o PT2 coincide com a estaca [837+1,42] da estrada tronco. • Calcular os valores R1, R2, PI2 e PT2. 9 Exercícios Conhecendo-se os elementos indicados no croqui, calcular a estaca final do trecho. 10 Exercícios Em um traçado com curvas horizontais circulares, conforme o esquema a seguir, desejando-se que os dois raios sejam iguais, pergunta-se: a) Qual o maior raio possível? b) Qual o maior raio que conseguiremos usar, deixando um trecho reto de 80 metros entre as curvas? 11 𝐴𝐶1 = 40° 𝐴𝐶2 = 28° Curvas Circulares com Transição ESTRADAS 12 Curvas Circulares com Transição • A descontinuidade da curva com a reta (tangente) em PC e PT não é aceitável. • Transição no PC e no PT • Permitir uma variação contínua da superelevação; • Criar uma variação contínua de aceleração centrípeta na passagem do trecho reto para o trecho circular; • Gerar um traçado que possibilite ao veículo manter-se no centro de sua faixa de rolamento; • Proporcionar um trecho fluente, sem descontinuidade da curvatura e esteticamente agradável. 13 Curvas Circulares com Transição • Perspectiva de curva horizontal 14 Curvas Circulares com Transição 15 Curvas Circulares com Transição 16 Curvas Circulares com Transição 17 Curvas Circulares com Transição 18 Tipos de Curva de Transição • Clotóide ou Espiral • 𝑅. 𝐿 = 𝐾 • Lemniscata • 𝑅. 𝑃 = 𝐾 • Parábola Cúbica • Y= 𝐴. 𝑋³ 19 Espiral • Curva descrita por um veículo • Velocidade constante • Giro do volante constante • G (proporcional a curvatura) varia constantemente com o comprimento percorrido • 𝑅. 𝐿 = 𝐾 G = 𝐾. 𝐿 • Aceleração centrípeta • Variação inversamente proporcional ao raio • 𝐴𝐶 = 𝑉²/𝑅 • Variação linear ao grau da curva • 𝐴𝐶 = 𝑉². 𝐺 20 Características Geométricas - Espiral • Valor da constante K 𝑅. 𝐿 = 𝐾 • Determina o comprimento do raio • Ls Comprimento a ser utilizado na espiral • Ponto de concordância da espiral – circular 𝑅 = 𝑅𝑐 • Desta forma K = 𝐿𝑠. 𝑅𝑐 Espiral selecionada • Cada K determina uma curva dentro da família das Clotóides • Cada curva proporciona uma variação angular 21 Características Geométricas - Espiral 22 Características Geométricas - Espiral 23 Parâmetros da transição Rc Definido pelo projetista Ls Obtido pelo projetista θs = 𝐿𝑠 2 . 𝑅𝑐 Xs = 𝐿𝑠 . 1 − 𝜃s2 10 + 𝜃s4 216 Ys = 𝐿𝑠 . 𝜃𝑠 3 − 𝜃s3 42 + 𝜃s5 1320 24 25 Curva com transição - Fórmulas Rc Definido Ls Obtido θs = 𝐿𝑠 2 . 𝑅𝑐 Xs = 𝐿𝑠 . 1 − 𝜃s2 10 + 𝜃s4 216 Ys = 𝐿𝑠 . 𝜃𝑠 3 − 𝜃s3 42 + 𝜃s5 1320 𝑄 = 𝑋𝑠 − 𝑅𝑐 . 𝑠𝑒𝑛(𝜃𝑠) 𝑝 = 𝑌𝑠 − 𝑅𝑐 . (1 − cos 𝜃𝑠 ) 𝑇𝑇 = 𝑄 + 𝑅𝑐 + 𝑝 . tan 𝐴𝐶 2 𝐷𝑐 = 𝐴𝐶 − 2 . 𝜃𝑠 . 𝑅𝑐 26 Comprimento da transição (ls) • Força centrípeta 27 Comprimento da transição (ls) • Força centrípeta – Transição insuficiente 28 Comprimento da transição (ls) • Força centrípeta – Transição mínima 29 Critérios para transição mínima • Dinâmico 𝐿𝑠𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 0,036 . 𝑉𝑝³ 𝑅𝑐 • Tempo 𝐿𝑠𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝑉𝑝 1,8 • Estético 𝐿𝑠𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝑒 . 𝑙𝑓 0,9 − 0,005 . 𝑉𝑝 → para Vp ≤ 80 𝑘𝑚/ℎ 𝐿𝑠𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝑒 . 𝑙𝑓 0,71 − 0,0026 . 𝑉𝑝 → para Vp ≥ 80 𝑘𝑚/ℎ 30 Critérios para transição mínima 31 Critérios para transição máxima • SC e CS 𝐿𝑠𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 = π . 𝐴𝑐 . 𝑅𝑐 180 𝐿𝑠𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 = 𝐴𝑐 . 𝑅𝑐 32 Concordância da curva de transição 33 Pontos notáveis da curva • 𝑇𝑆 = 𝑃𝐼 − 𝑇𝑇 • 𝑆𝐶 = 𝑇𝑆 + 𝐿𝑠 • 𝐶𝑆 = 𝑆𝐶 + 𝐷𝑐 • 𝑆𝑇 = 𝐶𝑆 + 𝐿𝑠 34 EXERCÍCIOS ESTRADAS 35 Exercícios Um ramo que sai de uma rodovia, conforme croqui, tem duas curvas com mesmo Rc. A primeira curva tem transição total; a segunda é circular simples. Calcular a extensão do trecho reto entre as duas curvas. Dados: 𝐴𝐶1 = 45° O 𝑃𝐼1 fica na estaca [238+0,00] da rodovia O 𝑃𝑇2 fica na estaca [245+4,85] da rodovia 36 Exercícios Deseja-se fazer uma variante paralela a uma rodovia, ligada à primeira por meio de duas curvas com transição total conforme esquema. Qual a distância (d) entre os dois eixos? Dados: Ls= 60,00m; Rc=80,00m; (para as duas curvas) Resp.: 84,63m 37 𝑺𝑪𝟏 = 𝑪𝑺𝟏 𝑺𝑻𝟐 = 𝑻𝑺𝟐 𝑺𝑪𝟐 = 𝑪𝑺𝟐 𝑺𝑻𝟐 𝑷𝑰𝟐 𝑷𝑰𝟏𝑻𝑺𝟏 Exercícios Calcular todos os pontos notáveis de 3 curvas horizontais reversas, com a primeira começando para a direita e apresentar um croqui com todos seus elementos. Considerando que a curva central não possui transição e que a ultima curva possui transição total. Dados: Após o cálculo de todos os pontos, identificar a diferença de cota entre o eixo e as bordas da pista, esquerda e direita, nos pontos: PC, PT, TS, SC, CS, ST e nos pontos centrais das curvas. 38 Vp Km/h 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 𝒇𝒎á𝒙 0,17 0,17 0,16 0,15 0,15 0,14 0,13 0,12 0,10 0,09 𝑉𝑝 = 110 𝑘𝑚/ℎ 𝐴𝐶1 = 45° 𝐿1 = 800 𝑚 𝑅𝑚í𝑛 = 300 𝑚 𝐴𝐶2 = 28° 𝐿2 = 1200 𝑚 𝑒 = 10%𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐴𝐶3 = 55° 𝐿3 = 900 𝑚 𝑙𝑓 = 3,6 𝑚 𝐿4 = 600 𝑚