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1 DESENVOLIMENTO DE TRAÇADO DE RODOVIAS Professor: Hamifrancy Meneses CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO CEARÁ – CEFET/CE DEPARTMAENTO DE EDIFICAÇÕES – CURSO DE VIAS E TRNASPORTES 2 TÓPICOS ABORDADOS Concordância entre alinhamentos horizontais e verticais; • PROCESSO DE RECONHECIMENTO DE TERRENO; • PROJETO DE UMA RODOVIA; • PROCESSO DE EXPLORAÇÃO DE TERRENO; • ETAPAS DO ESTUDO DE TRAÇADO DE UMA RODOVIA; Principais acidentes geográficos; Técnicas de determinação de traçado rodoviário segundo as condições de relevo. Atividades relativas a fase de reconhecimento Fatores que influenciam na determinação do traçado da rodovia Técnicas de reconhecimento de terreno • DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Principais de Brisson; 3 ETAPAS DO ESTUDO DE TRAÇADO DE RODOVIA 1º ETAPA: RECONHECIMENTO – consiste em estudos pré-liminares desenvolvidos a partir de métodos expeditos de baixa precisão, cujo objetivo é determinar a melhor diretriz para a construção da rodovia; 2º ETAPA: EXPLORAÇÃO – consiste em estudos topográficos de maior precisão desenvolvidos ao longo de uma faixa limitada de terreno da diretriz escolhida na etapa reconhecimento, visando a definição do anteprojeto geométrico da rodovia; 3º ETAPA: PROJETO – consiste na etapa de definição do projeto geométrico definitivo e detalhado da rodovia, incluindo elementos planimétrico (tangentes e curvas horizontais) e altimétrico (rampas e curvas verticais) e seções transversais. Escalas de plantas: 1:20.000 Escalas de plantas: 1:2.000 Escalas de plantas: 1:2.000 4 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Principais acidentes geográficos - Descrição; • Cordilheira: consiste numa cadeia de montanhas; • Montanha: elevação de terra com um ponto mais elevado bem definido; • Cumeada ou linha de cumeada: linha formada pelos pontos mais altos de uma montanha ou cordilheira na direção longitudinal, compondo um divisor de águas; • Cume ou Pico: ponto mais elevado de uma montanha; • Contraforte: ramificação elevada de uma montanha na sua direção transversal; • Espigão: consiste num contraforte secundário; • Garganta: depressão acentuada na linha de cumeada de uma montanha ou cordilheira, por onde normalmente é mais favorável a passagem do eixo rodoviário; • Encostas: são as rampas que vão da linha de cumeada até a base da montanha; • Boqueirão: é o estrangulamento de um curso d´água, onde é mais favorável a construção de obras de arte para a passagem da rodovia. • Talvegue: é a linha formada pelos pontos mais profundos de um curso de água; • Bacia hidrográfica: área formada pelo conjunto de todos os terrenos cujas águas afluem para um determinado curso de água; • Cabeceira: é o local de início de um vale, onde tem origem um curso de água. 5 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Principais acidentes geográficos - Ilustração; MONTANHA CORDILHEIRA CUMEADA/DIVISOR DE ÁGUASCUME ESPIGÃO GARNATA CAHOEIRA PLANALTO CONTRAFORTE EN CO ST A/ FA LC O ENCOSTA BOQUEIRÃO TALVEGUE BACIA HIDROGRÁFICA CABECEIRA PLANÍCIE QUENIUM 6 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Princípios de Brisson Definição: os princípios de Brisson consistem num conjunto de regras que estabelecem as relações de causa e efeito entre os diferentes tipos de acidentas geográficos, definidas mediante observação sistemática e exaustiva em campo. 1º Princípio de Brisson 2º Princípio de Brisson Definição: O divisor de águas dos contrafortes é, em linhas gerais, reto e paralelo aos cursos d´água que descem da mesma encosta da montanha. X Definição: O ponto de encontro dos divisores de água de dois ou mais contrafortes na linha de cumeada é um pico ou cume. X 7 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Princípios de Brisson 3º Princípio de Brisson Definição: O ponto, na linha de cumeada de encosta de dois talvegues situados em vertentes (sentidos de escoamento) opostas é uma garganta. X 4º Princípio de Brisson Definição: Quando dois cursos d´água, situados em vertentes opostas, correm paralelos, a linha de cumeada (divisor de águas comum) tem uma garganta. X Função dos Princípios de Brisson: subsidiar a determinação de pontos (gargantas) e trechos de relevo que favoreçam a passagem do eixo rodoviário de forma mais econômica (baixos custos de movimentação de terra), garantida a segurança de tráfego. 8 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Princípios de Brisson X 5º Princípio de Brisson Definição: Quando dois cursos d´água, situadas na mesma vertente de uma montanha, separadas por um contraforte, correm paralelos numa certa extensão e depois divergem em direções opostas. As linhas dos talvegues, prolongadas no sentido contrário das divergências, se encontrarão em uma garganta, no divisor de águas do contraforte. 6º Princípio de Brisson Definição: Se um talvegue encontra o divisor de água de um contraforte situado na vertente oposta, sobre a linha de cumeada, esta sofrerá uma forte curvatura, com a concavidade voltada para o talvegue. 9 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Técnicas de reconhecimento de terreno Aerofotogrametria • Imagens com alto nível de precisão espacial e temporal; • Baixa influência de cobertura de nuvens sobre a visibilidade dos elementos (ex.: rios, lagos, arvores) da imagem; • Requer correções estereoscopoicas e análises detalhadas e caras para promover a composição de fotos individuais numa foto única, ortoretificada; • A obtenção das imagens requer planejamento prévio de vôo (plano de vôo, tipo de câmera, tipo de avião). 60% 30% Características de imagens obtidas via aerofotogrametria • Imagens obtidas a partir de sensores eletromagnético (câmeras) sub-orbitais Custo Médio: R$ 120,00/km2 - 2006 10 Imagens de satélite 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Técnicas de reconhecimento de terreno Características de imagens de satélite • 3 níveis de precisão: espacial (menor área representável numa imagem), temporal (período de tempo entre imagens sucessivas do mesmo local) e espectral (tipo de radiação magnética captadas pelo sensor eletromagnético do satélite); • As imagens apresentam coberturas de nuvens (em média 13 % da área imageada) que compromete a visibilidade das feições da área; • Imagens requerem tratamento prévio de imagens para correção espectral, ortoretificação (pos. vertical de elementos da imagens) e geoposicionamento (determinação de coord. geográficas da imagem) para serem usadas em projeto de rodovias • Diversos satélites com diferentes níveis de precisão, requerendo prévio planejamento para obtenção de imagens; • Imagens obtidas a partir de sensores eletromagnético (câmeras) orbitais. Custo Médio: R$ 40,00/km2 - 2006 11 Propriedades mais adequadas de imagens de satélite para fins de projeto se rodovia: a) Média resolução espacial (10 a 30 m); b) Alta resolução temporal (diária); c) Resolução espectral dentro do visível. Imagens de satélite 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Técnicas de reconhecimento de terreno TIANGUÁ - CE URUBURETAMA-CE Cobertura de Nuvens 12 Análise de mapas 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Técnicas de reconhecimento de terreno Mapa geomorfologico da região metropolitana de Fortaleza Subsidia a análise preliminar de definição da diretriz rodoviária, visando a proximidade à jazidas mineral favoráveis a para a construção da rodovia. Mapa político administrativo, de relevo e hidrográfico Subsidia a análise preliminar de definição da diretriz rodoviária, visando a correta drenagem superficial, a otimizada compensação corte/aterro e a gestão política adequada da rodovia. 13 Visita em campo 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Técnicas de reconhecimento de terreno • Coleta de informações sobre condições hidrográficas e de tráfego junto aos moradores dolocal; • Coleta de informações geológicas dos solos da região; • Observação do terreno em pontos obrigatórios de passagem da rodovia; • Coleta de informações sobre a flora e fauna da região para fins de avaliação preliminar de impacto ambiental; 14 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Atividades relativas a fase de reconhecimento ● Definição dos pontos de início e fim da rodovia; ● Coleta de dados sobre a região (mapas, fotos aéreas, imagens de satélite, topografia, dados de tráfego e sócio-econômico, estudos geológicos, hidrológicos e ambientais); ● Coleta de informações sobre o terreno onde existem pontos obrigatórios de passagem da rodovia; ● Definição de pontos de passagem obrigatória para rodovia; ● Definição da diretriz geral e parciais em várias alternativas de traçado para rodovia; ● Elaboração de quantitativo e custos preliminares das alternativas de traçado, com base nos dados coletados na etapa de reconhecimento; ● Avaliação e escolha do melhor traçado da rodovia; 15 Atividades relativas a fase de reconhecimento ● Definição da diretriz final e das diretrizes parciais da rodovia, ao longo do traçado definitivo obedecendo os pontos de passagem obrigatória; Definição das diretrizes parciaisDefinição da diretriz geral Pontos de passagem obrigatória Diretriz alinhamento básica que orienta o desenvolvimento e o projeto detalhado do eixo da rodovia em linhas gerais; 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 16 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Fatores que influenciam na determinação do traçado da rodovia ● As condições geológicas e geotécnicas da região: o traçado deve ser definido de modo a garantir a menor necessidade empréstimo e bota-fora de materiais durante a construção da rodovia; ● A topografia do terreno: o traçado deve ser definido de modo a minimizar a movimentação de terra na etapa construtiva da rodovia ● As condições hidrológicas e hidrográficas da região: o traçado deve ser definido de modo a minimizar a necessidade de construção de obras de arte e de obras de drenagem que encareçam a construção da rodovia; ● A presença de benfeitoras na região: o traçado deve possuir proximidade com as benfeitorias e aglomerações urbanas existentes de modo a viabilizar o suprimento de insumos de apoio a construção, operação e manutenção da rodovia. 17 2º ETAPA DE EXPLORAÇÃO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Atividades da etapa de exploração do terreno: ● Realização de estudos detalhados da topografia, hidrologia, hidrografia, geologia e geotécnica da faixa de terreno onde deve-se projetar o eixo da rodovia; ● Definir vários anteprojetos para o eixo da rodovia. Estes anteprojetos devem escolher e dimensionar os elementos planimétrico (tangentes, curvas horizontais), altimétrico ( rampas e curvas verticais) e seções transversais da rodovia; ● Efetuar uma análise de viabilidade econômica de cada um dos anteprojetos definidos, a partir da quantificação de seus custos e benefícios individuais ao longo da vida útil da rodovia. ● Efetuar a escolha da alternativa com maior viabilidade econômica que atenda com maior eficácia e eficiência aos requisitos técnicos construtivos às restrições de ordem administrativa (ex.: pontos de passagem obrigatórios). 18 3º ETAPA DE PROJETO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO Atividades da etapa de projeto do eixo da rodovia: ● Cálculo de todos os elementos planimétrico a altimétrico necessários à perfeita definição do projeto geométrica em planta, em perfil longitudinal e em seções transversais; ● EIXO DA ESTRADA E SEU ESTAQUEAMENTO; ● BORDO DA PISTA EM AMBOS OS LADOS; ● ELEMENTOS DAS CRUVAS HORIZONTAIS; (Ex.: raio, comprimento) ● LINHAS DE OFFSET DE TERRAPLENAGEM (Ex.: linha de pé de corte) ● DELIMITAÇÃO DE PROPRIEDADES E NOME DOS PROPRIETÁRIOS. ● SERVIÇOS PÚBLICOS EXISTENTES. PROJETO EM PLANTA PROJETO EM PERFIL SEÇÕES TRANSVERSAIS COMPONENTES MÍNIMOS DE UM PROJETO GEOMÉTRICO DE RODOVIA ● PERFIL DO TERRENO; ● A LINHA DE GREIDE DA RODOVIA; ● O ESTAQUEMAENTO E SUAS COTAS DE TERRENO E DE GREIDE; ● OS COMPRIMENTOS E INCLINAÇÕES DAS RAMPAS; ● ELEMENTOS DAS CRUVAS VERTICAIS; (Ex.: raio, comprimento) ● ESCALAS: HOR. 1/2000 E VERT. 1/200 ● DIMENSÕES E/ INCLINAÇÕES TRANSVERSAIS DOS ELEMENTOS DA PLATAFORMA; ● DIMENSÕES E INCLINAÇÕES DE TALUDES DE CORTE E DE ATERRO. ● POSIÇÃO DE OFFSET DE TERRAPLENAGEM; ● DEFINIÇÃO DE ÁREAS DE CORTE/ATERRO; ● NOTA DE SERVIÇO DE TERRAPLENAGEM; 19 Técnicas gerais de determinação de traçado rodoviário. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. ● As curvas devem ter o maior raio possível (mais suaves); ● Evitar o uso de rampas verticais com inclinação máxima para não comprometer o nível de serviço da via; ● Assegurar distâncias seguras de visibilidade de parada e de ultrapassagem ao longo da rodovia, especialmente em cruzamentos e curvas; ● Minimizar ou evitar corte em rocha que oneram a construção da rodovia; ● Definir o eixo rodovia de modo a permitir a compensação corte/aterro, buscando, para tanto, seguir a contorno das curvas de nível, sempre que possível. ● As distâncias de transporte devem ser as menores possíveis, tanto na etapa de construção (empréstimos de jazidas) como de operação da rodovia (viagens de passageiros e/ou carga); ● Definir eixo rodoviário de modo a minimizar custos de desapropriação; ● Curvas horizontais de sentidos opostos devem ser intercaladas por uma tangente intermediária, visando acomodação segura do condutor; ● Evitar traçar o eixo rodoviário transversalmente a curvas de nível muito próximas para evitar o efeito tobogã; 20 Técnicas de determinação de traçado rodoviário segundo as condições de relevo. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Relevo de Encostas Desenvolvimento de traçado em ziguezague. Relevo de Talvegue Desenvolvimento de traçado acompanhando Talvegue. 21 Técnicas de determinação de traçado rodoviário segundo as condições de relevo. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Relevo Geral Desenvolvimento de traçado acompanhando curvas de nível. Relevo de Espigão Desenvolvimento de traçado passando por garganta. 22 Exemplo De aplicação de técnicas de determinação de traçado rodoviário segundo as condições de relevo. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Relevo de encosta Relevo de talvegue 23 Concordância entre alinhamentos horizontais e verticais; DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. 1º Recomendação: Os vértices das curvas horizontais e verticais devem coincidir aproximadamente. As horizontais são um pouco mais longas e anunciam as verticais. 2º Recomendação: Exemplo de falta de coordenação entre alinhamentos H/V. Os vértices do alinhamento horizontal coincidem com os pontos de inflexão do alinhamento vertical 24 Concordância entre alinhamentos horizontais e verticais; DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. 3º Recomendação: O perfil convexo da curva vertical ao longo da tangente que liga duas curvas horizontais do mesmo sentido atenua a deformação das curvas horizontais. 4º Recomendação: Curvas horizontais longas podem associar-se a suaves ondulações em perfil, visando atenuar seus efeitos de fadiga ao condutor. 25 Combinação entre alinhamentos horizontais e verticais; DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Combinação inadequada. Curva vertical (mergulho profundo) oculta inicio de curva horizontal. Combinação adequada. Curvas verticais suavizam elevado comprimento da curva horizontal. Combinação ideal. Curvas horizontais e verticais coincidentes geram melhor fluência ótica. 26 Combinação entre alinhamentos horizontais e verticais; DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Combinação inadequada. Efeito tobogã de sucessivas curvas verticais compromete conforto. Combinação adequada. Curvas verticais e horizontais parcialmente coincidentes. Combinação adequada. Curvas verticais sucessivas reduzem fadigaem longos trechos em tangente. 27 Combinação entre alinhamentos horizontais e verticais; DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. Combinação adequada. Rampa suave de subida antecipa a visibilidade de curva vertical. Combinação adequada. Curva vertical suave atenua fadiga de longos trechos em tangente. Combinação inadequada. Curvas verticais sucessivas em mergulho profundo comprometem a visibilidade e conforto do condutor. DESENVOLIMENTO DE TRAÇADO DE RODOVIAS TÓPICOS ABORDADOS ETAPAS DO ESTUDO DE TRAÇADO DE RODOVIA 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 1º ETAPA DE RECONHECIMENTO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 2º ETAPA DE EXPLORAÇÃO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO 3º ETAPA DE PROJETO PARA O ESTUDO DE TRAÇADO DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. DESENVOLVIMENTO DE TRAÇADOS DE RODOVIAS. 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