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A geometria de uma estrada é definida pelo traçado do seu eixo (DIRETRIZ) em projeção horizontal (planta) e pelos perfis longitudinais (greides) e transversais (plataforma). 1 PROF° HUGO MEDEIROS DE OLIVEIRA GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL UFJF PÓS-GRADUAÇÃO MESTRADO – ESTRUTURA E MATERIAIS COPPE (UFRJ) PROJETO GEOMÉTRICO AULA 3: ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE UMA RODOVIA Nas estradas de rodagem o eixo localiza-se na região central da pista de rolamento; e nas estradas de corresponde ao geométrico dos eqüidistantes das ferro lugar pontos faces internas dos trilhos. Principais Elementos Geométricos. Figura: 42 - Principais Elementos Geométricos. Fonte: FILHO, G. P. (1998). 2 3.1.1. Elementos Planimétricos A apresentação de um projeto em planta consiste na disposição de uma série de alinhamentos retos (tangentes) concordados por curvas (concordância horizontal). 3.1.1.1. Tangentes São os trechos retos situados entre duas curvas de concordância; por serem tangentes a essas mesmas curvas, são denominados simplesmente tangentes; os alinhamentos retos restantes são chamados de tangentes externas. 3 3.1.1.1. Tangentes Um alinhamento caracteriza-se pela sua extensão e também pela sua posição relativa ou absoluta. É posição absoluta quando se refere ao azimute, sendo a referência a linha norte-sul. 3.1.1.1. Tangentes É posição relativa quando se refere à deflexão, isto é, o ângulo que um alinhamento precedente faz com o procedente. Considere os seguintes elementos geométricos axiais da Figura: 4 3.1.1.1. Tangentes Figura 43 - Eixo de um trecho de estrada de rodagem (Fonte: COMASTRI e CARVALHO, 1981) Trechos AB, DE e GH são as tangentes; Trechos BC, CD, EF e FG são as tangentes externas; Trechos BD e EG são os desenvolvimentos das curvas de concordância; 1 e 2 são os ângulos de deflexão (Posição Relativa); e 1, 2 e 3 são os azimutes dos alinhamentos (Posição Absoluta). 5 3.1.1.2. Curvas de concordância horizontal Figura 44 - Tipos de curvas de concordância horizontal. Fonte: ADADA (2008). 3.1.2. Elementos Altimétricos A apresentação de um projeto em perfil é também constituída por uma série de alinhamentos retos (elementos altimétricos), concordados por curvas (concordância vertical). 6 2. Elementos Altimétricos 1. Perfil longitudinal de um terreno É a representação no plano vertical das diferenças de nível, cotas ou altitudes, obtidas do resultado de um nivelamento feito ao longo do eixo de uma estrada. 2. Elementos Altimétricos 1. Perfil longitudinal de um terreno Figura 45 - Perfil longitudinal e Greide de um terreno. Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 7 3.1.2. Elementos Altimétricos 3.1.2.2. Greide de uma estrada São linhas de declividade uniforme, que delimitam a infra-estrutura da superestrutura da estrada. Os greides são classificados em retos e curvos. Greides retos são considerados quando possuem uma inclinação constante em um determinado trecho; e podem ser: 8 3.1.2. Elementos Altimétricos 3.1.2.2. Greide de uma estrada •> 0 - quando a tangente do ângulo de inclinação com a horizontal for positiva (ACLIVE); • = 0 - quando a tangente do ângulo de inclinação com a horizontal for igual a zero (PATAMAR); e •< 0 - quando a tangente do ângulo de inclinação com a horizontal for negativa (DECLIVE). 3.1.2. Elementos Altimétricos 3.1.2.2. Greide de uma estrada Greides curvos é quando se utiliza uma curva de concordância para concordar os greides retos. A curva normalmente usada para essas concordâncias é a parábola do segundo grau (Curvas de Concordância Vertical), tornando as mudanças de inclinações toleráveis, mais suaves e confortáveis, eliminando situações de perigo e danos aos veículos e aos usuários da estrada. 9 3.1.2. Elementos Altimétricos 3.1.2.2. Greide de uma estrada Se a diferença algébrica das rampas (posterior menos a anterior) for menor que zero, a concordância será convexa; caso contrário será côncava. Figura 46 - Curvas de concordância vertical. Fonte: FILHO, G. P. (1998) 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) É a representação no plano vertical, elementos geométrica, de alguns dispostos, transversalmente, em cada estaca do eixo longitudinal da estrada. 10 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) Figura 47- Elementos de seção transversal mista em rodovias com pista simples. Fonte: Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) Figura 48 - Elementos de seção transversal mista em rodovias com pista dupla. Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 11 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) Ressaltando as diferentes disposições comumente encontradas ao longo dos traçados das rodovias, podem ser distinguidos (03) três tipos clássicos de configuração para as seções transversais, quais sejam: 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) ❖seção transversal de corte: aquela que corresponde à situação em que a rodovia resulta abaixo da superfície do terreno natural. 12 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) ❖seção transversal de aterro: a que corresponde à situação contrária, isto é, com a rodovia resultando acima do terreno natural. 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) ❖seção transversal mista: que ocorre quando, na mesma seção, a rodovia resulta de um lado, abaixo do terreno natural, e do outro, acima do terreno natural. 13 3.1.3. Seção Transversal de uma estrada (Perfil Transversal da Estrada) Figura 49 – Seções Transversal de uma estrada. Fonte: FILHO, G. P. (1998) A designação que ordinariamente referencia em conjunto a infraestrutura e a superestrutura rodoviária é a plataforma da rodovia. 14 A infraestrutura rodoviária é definida como parte da construção de uma rodovia constituída pelo terrapleno e todas as obras situadas abaixo do greide do terrapleno. A infraestrutura rodoviária é definida como parte da construção de uma rodovia constituída pelo terrapleno e todas as obras situadas abaixo do greide do terrapleno. 15 3.2.1. Obras de Infraestrutura Obras de Terraplenagem Cortes e aterros. A superfície final de terraplenagem chama-se leito ou plataforma. Obras de Arte Corrente Drenagem Superficial: sarjetas; valetas de proteção da crista; laterais ou de captação (montante) e de derivação (jusante); descidas d’água; bacias de dissipação; bueiros e pontilhões; 3.2.1. Obras de Infraestrutura Drenagem Profunda: drenos longitudinais de corte; espinhas de peixe; colchão drenante; etc. Obras de Arte Especiais: •Pontes, pontilhões e viadutos: com estrutura metálica; em concreto armado ou protendido; •Túneis: escavados ou falsos; •Contenções de talude: muros; cortinas; etc.; •Passagens: superiores; inferiores; travessias (linhas de telecomunicação); condutores de energia em baixa ou alta tensão; tubulações de líquidos ou gases. 16 3.2.2. SUPERESTRUTURA 17 Pavimento, definido como um sistema de camadas de espessura finita assentes no sub-leito. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Conforme DNIT 2010, Manual de Implantação Básica de Rodovia, a Figura aponta a plataforma de uma rodovia, contendo a indicação dos seus principais elementos componentes ou a ela vinculados. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Figura 50 – Principais elementos da plataforma de uma rodovia. (seção transversal). Fonte: Manual de Implantação Básica de Rodovia, DNIT 2010. 18 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Faixa de domínio (1) – é a faixa que se desapropria para a construção da estrada, prevendo uma largura suficiente que permita, no futuro, sua expansão, facilitando também a execução de serviços de manutenção e a proteção das obras. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Vedo (2) – é o tapume da estrada para protegê-la contraa invasão de animais de certo porte e também fixar os limites da faixa de domínio, garantindo a sua posse. O vedo pode ser uma cerca de arame farpado, um muro de pedra arrumada ou uma cerca viva etc. 19 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Valeta de proteção dos cortes (3) – construída entre a crista do corte e o limite da faixa de domínio, para desviar as enxurradas das encostas para fora da estrada. Auxiliar da sarjeta e sua construção evita que a sarjeta fique sobrecarregada. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Valeta de proteção dos cortes (3) Figura 51 –Detalhe da valeta de proteção dos cortes . (seção transversal). Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 20 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Rampa do corte (4) – é a parte fortemente inclinada da seção transversal do corte. Se o corte é em seção plena, existem duas rampas. É também chamado de talude de corte. Saia do aterro (5) – é a parte inclinada da seção transversal do aterro. Se o aterro é em seção plena, existem duas saias. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Saia do aterro Figura 52 –Detalhe da saia de aterro. (seção transversal). Fonte: LIMA, M. L. P. (2009).. 21 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Pé do corte ou do aterro (6) – é o extremo inferior da rampa do corte, ou saia do aterro. Crista do corte ou do aterro (7) – Crista do corte é a interseção da rampa do corte com o terreno natural. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Terreno marginal (8) – é o terreno contíguo (próximo) situado ao longo da faixa de domínio de uma estrada de rodagem. Faixa marginal (9) – é cada uma das faixas de terreno compreendida entre a crista do corte e o limite da faixa de domínio, no caso da seção em corte, ou entre o pé do aterro e o limite da faixa de domínio, no caso da seção em aterro. 22 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Recuo (10) – é à distância na qual se permitem construções estranhas à estrada, a contar do limite da faixa de domínio. É assunto regulamentado para cada estrada ou trecho de estrada. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Faixa terraplenada (28) – é a faixa correspondente à largura que vai de crista a crista do corte, no caso de seção plena em corte; do pé do aterro ao pé do aterro, no caso de seção plena em aterro; e da crista do corte ao pé do aterro, no caso da seção mista. É a área compreendida entre as linhas de off-sets. 23 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Plataforma (21) – é a faixa da estrada compreendida entre os dois pés dos cortes, no caso da seção em corte; de crista a crista do aterro, no caso da seção em aterro; e do pé do corte à crista do aterro, no caso da seção mista. No caso dos cortes, a plataforma compreende também a sarjeta. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Acostamento (13) – é a faixa que vai da borda do pavimento até a sarjeta, no caso da seção da estrada em corte, ou a faixa que vai da borda do pavimento até a crista do aterro, no caso da seção em aterro. Destina-se à proteção da borda do pavimento, estacionamento do veículo na estrada, pista de emergência, canteiro de serviço para a conservação da estrada, passeio para pedestre etc. Nas estradas de tráfego intenso, os acostamentos são também pavimentados. 24 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Sarjeta (14) – é uma valeta rasa, com seção em V aberto, situada ao pé do corte e destinada a receber as águas pluviais da plataforma e da faixa que vai da valeta de proteção do corte até o pé do mesmo. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia - Rampas das Sarjetas: Na parte próxima ao acostamento: 25 %; Na parte adjacente ao corte: a mesma inclinação deste talude . Figura 53 –Detalhe das Rampas das Sarjetas (seção transversal). Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 25 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Distância Horizontal entre o início da sarjeta, a partir do acostamento, e o seu ponto mais baixo, deverá variar: - entre 2,00 m e 1,50 m (Classe Especial e Classe I); - maior ou igual a 1,00 m (Classe II e III) . Figura 54 –Distância Horizontal entre o início da sarjeta, a partir do acostamento, e o seu ponto mais baixo (seção transversal). Fonte: LIMA, M. L. P. (2009). 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Banqueta de proteção do aterro (15) – é um prisma de terra que se constrói junto à crista dos aterros, para servir de anteparo às rodas dos veículos automotores, no caso de derrapagem, e também para impedir que as enxurradas corram pelos aterros altos, provocando erosão. 26 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Defensa (16) – é uma cerca baixa, robusta, com moirões de madeira de lei ou de aço, com pranchões ou chapas de aço corrugado dispostos na horizontal, pregados nos moirões do lado interno da estrada. São colocadas nas cristas de aterros altos (mais de 2,50 m de altura), em curvas perigosas, e destinam-se a impedir, num acidente, que o veículo saia da plataforma da estrada, com conseqüências mais danosas para o veículo, passageiros ou cargas. Proporciona maior segurança para o tráfego. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Pista (17) ou Faixa de rolamento – é a faixa pavimentada da estrada por onde trafegam os veículos automotores. As estradas de rodagem podem ter uma única pista (pista simples) ou duas pistas (pista dupla). No segundo caso, cada pista tem o tráfego num único sentido, permitindo maior segurança. No caso de pistas duplas, elas podem ser contíguas (paralelas) ou independentes. Na travessia de perímetro urbano, as estradas podem ter 4 pistas ou mais, sendo as duas externas destinadas ao tráfego local ou ao acesso a estrada. 27 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Faixas de tráfego (18) – é a parte da pista necessária à passagem de veículo automotor típico. Cada pista deve ter, pelo menos, duas faixas de tráfego, a fim de permitir o cruzamento de dois veículos ou a passagem de um veículo pelo outro. No caso de transposição de serras, as estradas podem ter ainda uma faixa adicional, a 3ª faixa, destinada à subida de veículos lentos. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Rodagem (21) – é a faixa de estrada compreendendo pista e acostamentos. Recebeu este nome porque, nesta faixa, o veículo deve poder trafegar livremente, não se permitindo colocar nela nenhum obstáculo que vá limitar a liberdade de movimento do veículo. A sinalização deve, por isso, ficar sempre fora da “rodagem”. 28 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Talude do corte (4) – é a cotangente do ângulo de inclinação da rampa do corte com a vertical. No Brasil, o talude é expresso por uma relação entre a altura e a base de um triângulo retângulo, que tem um segmento da rampa por hipotenusa Os taludes clássicos dos cortes são, na prática, os seguintes: talude vertical (caso dos cortes em rochas); talude 3:2 (vertical: horizontal) – caso dos solos consistentes; talude 1:1 (V: H) – caso dos solos pouco consistentes. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Talude do corte (4) – 29 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Talude do aterro (5) – é a cotangente do ângulo de inclinação da saia do aterro expresso de maneira análoga à dos cortes. Na prática, os taludes dos aterros variam de 2:3 (V: H) a 1:4 (V: H). O talude 1:4 (V: H) é empregado nas auto estradas quando os aterros são baixos (abaixo de 2,50 m), visando oferecer melhor segurança ao tráfego. A denominação talude tem ampliado o seu sentido, sendo muitas vezes empregada para designar a rampa do corte ou da saia do aterro. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Eixo da estrada – é o centro da pista na estrada de pista simples. Nas estradas depista dupla paralela, é o centro do canteiro central. Nas estradas de pista dupla independente é o centro de cada uma das pistas. 30 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia A seção transversal é constituída de dois trechos retos simétricos em relação ao centro da pista, inclinados para cada margem, com uma ligeira concordância no vértice. Nas estradas pavimentadas, o abaulamento empregado é, em geral, de 1% a 3%, não devendo ir além de 3%, para não prejudicar a estabilidade do veículo. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Nas estradas de pistas paralelas, o pavimento geralmente não é abaulado, pois cada pista tem inclinação transversal única, para permitir somente escoamento lateral das águas, no sentido da borda externa. 31 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Superelevação –inclinação transversal da pista de uma estrada em curva, para fazer face à força centrífuga do veículo automotor em movimento. É sempre expressa em porcentagem. Pela norma do DNIT a superelevação varia de 2% a 10%, conforme o raio de curvatura da estrada. 3.2.2 – Elementos da plataforma de uma rodovia Superlargura – é o alargamento da estrada nas curvas, em relação à largura adotada nos trechos em tangente. Só se emprega nas curvas com pequenos raios de curvatura. 32 3.2.3. Faixa de Domínio A faixa de domínio é demarcada de forma excêntrica em relação ao eixo de projeto, prevendo a duplicação da rodovia. A Tabela contém as larguras recomendadas segundo o DNIT em função da classe de projeto e relevo. 3.2.3. Faixa de Domínio Tabela 12– Largura das faixas de domínio (m) em função da classe e do tipo de relevo. CLASSES DE PROJETO RELEVO PLANO ONDULADO MONTANHOSO I 60,00 70,00 80,00 II 30,00 40,00 50,00 III e IV 30,00 40,00 50,00 Fonte: DNIT - Manual de projeto geométrico de rodovias rurais - DNER (1999). 33 3.2.4. Acostamentos É o espaço adjacente às faixas de tráfego que é destinado à parada emergencial de veículos, não sendo em geral dimensionado para suportar o trânsito de veículos (que pode ocorrer em caráter esporádico). A Tabela alinha as larguras de acostamentos recomendados pelas instruções do DNIT. Fonte: DNIT - Manual de projeto geométrico de rodovias rurais - DNER (1999). 3.2.4. Acostamentos Tabela 13– Largura dos acostamentos externos (m) em função da classe e do tipo de relevo. CLASSES DE PROJETO RELEVO PLANO ONDULADO MONTANHOSO 0 (E) 3,00 3,00 3,00 I 3,00 2,50 2,50 II 2,50 2,50 2,00 III 2,50 2,00 1,50 IV A 1,30 1,30 0,80 B 1,00 1,00 0,50 34 3.2.5. Faixa de Rolamento É o espaço dimensionado e destinado à passagem de um veículo por vez. A largura das faixas de rolamento é obtida adicionando-se à largura do veículo de projeto a largura de uma faixa de segurança, função da velocidade de projeto e do nível de conforto de viagem que se deseja proporcionar. 3.2.5. Faixa de Rolamento Tabela 14- Valores básicos recomendados para a largura de uma faixa de rolamento pavimentada, em função do relevo e da classe de projeto (m). Fonte: DNIT - Manual de projeto geométrico de rodovias rurais - DNER (1999). 35
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