Aula 03: Estudos de Traçado e Elementos Geométricos de Rodovias

Curso de Bacharelado em Engenharia Civil Componente Curricular Projeto Geométrico de Estradas Docente Rodrigo Araújo Fortes AULA 03 ESTUDOS DE TRAÇADO ELEMENTOS GEOMÉTRICOS Uma rodovia pode ter seus elementos geométricos decompostos segundo 3 dimensões para tratamento em fases separadas projeto em planta projeto em perfil e elementos de seção transversal visando maior facilidade No projeto em planta o objetivo principal é definir a geometria da linha que representa a rodovia denominada de eixo da rodovia No projeto em perfil o objetivo principal é definir a geometria da linha que corresponde ao eixo da rodovia representado no plano vertical linha esta que é denominada greide da rodovia Os elementos de seção transversal são a caracterização da geometria dos componentes da rodovia segundo planos verticais perpendiculares ao eixo da rodovia As diferentes disposições comumente encontradas ao longo dos traçados das rodovias podem ser distinguidos 3 tipos clássicos de configuração para as denominadas seções transversais Elementos de Seção Transversal Pista Simples CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE PROJETO A classificação técnica de uma rodovia é feita com base em dois parâmetros principais o volume de tráfego a ser atendido pela rodovia e o relevo da região atravessada Para cada classe de projeto as normas estabelecem a velocidade diretriz mínima recomendada para o projeto da rodovia em função do relevo da região atravessada A velocidade diretriz é a maior velocidade com que um trecho de rodovia pode ser percorrido com segurança considerando apenas as limitações impostas pelas características geométricas da rodovia a velocidade diretriz é a velocidade selecionada para fins de projeto Não há critérios rígidos e objetivos para estabelecer quando uma determinada região apresenta relevo plano ondulado ou montanhoso sendo essa definição geralmente feita de modo subjetivo pelo projetista com base em sua experiência e na percepção da geomorfologia das áreas atingidas pelo traçado da rodovia CLASSES DE PROJETO Velocidade Diretriz Mínima CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ESTUDOS DE TRAÇADO Tem por objetivos principais A delimitação dos locais convenientes para a passagem da rodovia a partir da obtenção de informações básicas a respeito da geomorfologia da região A caracterização geométrica desses locais de forma a permitir o desenvolvimento do projeto pretendido Os estudos de traçado podem ser subdivididos em duas etapas comumente designadas por Reconhecimento e por Exploração respectivamente RECONHECIMENTO Traçado de uma rodovia é a linha que constitui o projeto geométrico da rodovia em planta e em perfil Diretriz de um traçado ou de uma rodovia é um itinerário compreendendo uma ampla faixa de terreno ao longo da qual se presume que possa ser lançado o traçado da rodovia Pressupõe sempre a existência de dois pontos a serem ligados pela rodovia podem ser identificadas várias diretrizes para lançar o traçado da rodovia RECONHECIMENTO É a etapa dos estudos de traçado que tem por objetivo a escolha da diretriz que permita o lançamento do melhor traçado que resulte viável técnica e economicamente Poderão vir a ser estabelecidos além dos pontos de início e de fim do traçado outros pontos intermediários que devem ser obrigatoriamente atingidos ou evitados pelo traçado os denominados Pontos Obrigados Pontos Obrigados de Condição que são os pontos a serem obrigatoriamente atingidos ou evitados pelo traçado por razões de ordem social econômica ou estratégia tais como a existência de cidades vilas povoados de áreas de reservas de instalações industriais militares e outras a serem atendidas ou não pela rodovia Pontos Obrigados de Passagem são aqueles em que a obrigatoriedade de serem atingidos ou evitados pelo traçado da rodovia é devida a razões de ordem técnica face à ocorrência de condições topográficas geotécnicas hidrológicas e outras que possam determinar a passagem da rodovia tais como locais mais ou menos convenientes para as travessias de rios acidentes geográficos e locais de ocorrência de materiais PROCESSOS DE RECONHECIMENTO A realização de estudos topológicos para a observação detalhada do modelado e da configuração ou forma da região situada entre os pontos extremos que se quer ligar pela rodovia registrando planimetrica eou altimetricamente os acidentes geográficos e assinalando indicações características tais como entre outras classificação orográfica da região plana ondulada montanhosa uso do solo incluindo ocupações urbanas instalações áreas de reservas acidentes geográficos rios lagoas quedas dágua tipos de solos ocorrências de materiais cobertura vegetal Exame de mapas e cartas da região várias regiões do país já contam com mapas e cartas resultantes de levantamentos sistemáticos do território nacional As cartas contêm informações como a localização de vilas povoados cidades acidentes geográficos rios e cursos dágua estradas e rodovias incluindo os respectivos topônimos além de limites políticos e curvas de nível com precisão cartográfica constituindose em excelentes recursos para o assinalamento de itinerários que interessam ao lançamento de possíveis traçados PROCESSOS PRINCIPAIS DE RECONHECIMENTO Inspeção in loco que se constitui a rigor no processo mais eficiente para que o Engenheiro projetista possa conhecer de perto as condições das áreas ao longo da região a ser atingida pelo traçado visando noção qualitativa a respeito do uso do solo das características de ocupação no entorno dos tipos e condições dos solos das ocorrências de materiais aproveitáveis dos potenciais problemas de ordem ambiental e outras informações que podem auxiliar no balizamento da diretriz para o projeto PROCESSOS PRINCIPAIS DE RECONHECIMENTO Sobrevoo da região em muitos casos principalmente quando se trata de projetos em áreas não ocupadas e de difícil acesso terrestre ou aquaviário é bastante útil sobrevoar a região com equipamento adequado oferecendo ao projetista uma visão perspectiva e abrangente das áreas auxiliandoo quanto à orientação geral a ser dada à diretriz PROCESSOS PRINCIPAIS DE RECONHECIMENTO Exame de fotografias aéreas de cartas imagens de radar e de imagens obtidas por satélites as fotografias aéreas são úteis para a visualização da configuração geral do terreno do uso do solo da cobertura vegetal e de outros detalhes as cartas imagens de radar têm a vantagem de oferecer a grafia e disposição dos elementos topológicos apostos sobre uma imagem do terreno com elaboração independente de nebulosidade imagens obtidas por satélites têm as vantagens de serem captadas de forma sistemática e com diversos comprimentos de onda tendo como desvantagem até o presente a disponibilização comercialmente viável de imagens somente em escalas ainda muito para fins de Reconhecimento EXPLORAÇÃO Tem como objetivo o levantamento detalhado da diretriz visando à obtenção de uma planta planialtimétrica da faixa de terreno que constitui essa diretriz em escala adequada com precisão topográfica É o recurso técnico básico sobre o qual se poderá desenvolver o projeto geométrico da rodovia As equipes de topografia implantam uma linha poligonal ao longo da faixa de terreno cujos vértices são materializados por piquetes cravados no terreno EXPLORAÇÃO A poligonal básica servirá como linha de referência sobre a qual se apoiará todo o levantamento planialtimétrico da faixa de terreno A equipe auxiliar de topografia procede ao estaqueamento da poligonal básica que consiste em marcar a partir do vértice de origem pontos a cada 200 m de distância que são materializados por pequenas estacas de madeira com seção quadrada de cerca de 1 polegada de lado sendo os pontos marcados com precisão por meio de pregos cravados nas estacas EXPLORAÇÃO São determinadas as cotas das estacas e dos vértices da poligonal básica referidas a uma dada RN mediante nivelamento e contranivelamento da linha Levantamse as seções transversais do terreno em cada estaca Feitos esses levantamentos procedese ao desenho em uma escala apropriada na escala 1100 das seções transversais do terreno ou a representação de terreno em meio digital por meio dos chamados modelos digitais do terreno EXPLORAÇÃO Para fins de projeto geométrico as escalas convencionalmente utilizadas para as plantas planialtimétricas são 12000 nos casos de projetos em zonas rurais 11000 nos casos de projetos em áreas urbanas que necessitam de maior precisão gráfica devido às interferências com propriedades e imóveis 1500 ou 1250 em casos especiais que requerem maior precisão tais como projetos de interseções ou outros dispositivos DEFINIÇÃO DOS TRAÇADOS Devem ser considerados como entidades tridimensionais contínuas com mudanças de direção fluentes e gradativas Os elementos geométricos da rodovia são decompostos nos elementos em planta em perfil e em seção transversal A rodovia apresentase aos usuários como entidade tridimensional em perspectiva natural atuando de forma combinada sobre os usuários em movimento sujeitandoos a esforços e consequentemente a desconfortos dinâmicos que podem afetar a fluidez do tráfego as condições de segurança e também a qualidade do projeto É necessário buscar a continuidade espacial dos traçados mediante intencional e criteriosa coordenação dos seus elementos geométricos constituintes em especial dos elementos planimétricos e altimétricos visando ao adequado controle das condições de fluência ótica e das condições de dinâmica de movimento que o traçado imporá aos usuários As combinações dos diferentes elementos do traçado em planta e em perfil resultam na formação de entidades tridimensionais com aparências diferenciadas DEFINIÇÃO DOS TRAÇADOS COMBINAÇÃO DOS ELEMENTOS EM PLANTA E EM PERFIL COMBINAÇÃO DOS ELEMENTOS EM PLANTA E EM PERFIL COMBINAÇÃO DOS ELEMENTOS EM PLANTA E EM PERFIL Objetivo de se evitar problemas e defeitos mais comuns nos projetos geométricos As principais recomendações transcritas do Manual de projeto de engenharia rodoviária e do Manual de projeto geométrico de rodovias rurais RECOMENDAÇÕES DE NORMAS DO DNIT Os traçados devem ser constituídos em planta por arcos de circunferência de raios e desenvolvimento tão amplos quanto a topografia o permitir concordados por pequenas tangentes que pareçam em perspectiva partes integrantes de curvas compostas e contínuas esta recomendação é especialmente válida para os projetos em classes mais elevadas Classe 0 ou I implicando no uso de curvas com raios bastante grandes que propiciem distâncias de visibilidade adequadas mesmo nos trechos em curva RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO EM PLANTA As Normas não recomendam a substituição de trechos em tangente por sucessões de curvas de pequenos raios As tangente longas devem ser evitadas exceto em condições topográficas especiais onde se harmonizem com a paisagem ou em travessias urbanas onde a ordem dominante seja a retilínea RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO EM PLANTA HARMONIA DOS TRAÇADOS COM A PAISAGEM A extensão em tangente não deve ser maior que 3 km não devendo ser maior que 25 vezes o comprimento médio das curvas adjacentes nem maior que a distância percorrida por um veículo na velocidade diretriz durante o tempo de 15 minutos Os traçados devem ser tão direcionais e adaptados à topografia quanto possível Nas extremidades de tangentes longas não devem ser projetadas curvas de pequeno raio RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO EM PLANTA Devese evitar o uso de curvas com raios muito grandes maiores que 5000 m por exemplo devido a dificuldades que apresentam para o seu percurso pelos motoristas Raios de curvas consecutivas não devem sofrer grandes variações devendo a passagem de zonas de raios grandes para zonas de raios pequenos ser feita de forma gradativa A relação entre os raios de curvas consecutivas deve ser estabelecida de acordo com os critérios expressos no gráfico Duas curvas horizontais de sentidos opostos devem ser concordadas preferencialmente com a tangente mínima necessária Duas curvas horizontais de mesmo sentido não devem ser concordadas com tangente intermediária curta a concordância poderá ser feita com curva composta ou com tangente intermediária observadas as recomendações de norma O greide da rodovia deve resultar suave e uniforme evitandose as constantes quebras do alinhamento vertical e os pequenos comprimentos com rampas diferentes Nos trechos em corte ou em seção mista devese projetar o greide com declividade igual ou superior a 1000 rampas inferiores requerem cuidados especiais quanto à drenagem o mínimo permitido é de 0350 limitado a uma extensão de 3000 m RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO EM PERFIL Nos trechos em corte devese evitar concavidades com rampas de sinais contrários para evitar problemas com a drenagem superficial Em regiões planas o greide deve ser preferencialmente elevado RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO EM PERFIL Tangentes e curvas horizontais de grandes raios não devem estar associadas a rampas elevadas nem as curvas horizontais de pequenos raios devem estar associadas a rampas pequenas As tangentes longas devem estar sempre que possível associadas a curvas verticais côncavas que atenuem a rigidez do trecho RECOMENDAÇÕES QUANTO AO TRAÇADO COORDENADO EM PLANTA E EM PERFIL O vértice da curva horizontal deve coincidir ou ficar próximo a vértice de curva vertical A curva horizontal deve iniciar antes da curva vertical como que anunciandoa ao usuário COORDENAÇÃO DE CURVAS HORIZONTAIS E VERTICAIS A combinação inadequada ou não devidamente coordenada dos elementos geométricos do projeto em planta e do projeto em perfil pode resultar trechos que não ofereçam condições satisfatórias de segurança e de conforto para os usuários prejudicando a fluidez desejada para o trânsito veicular DEFEITOS DOS TRAÇADOS PISTA SEM DOBRA ÓTICA PISTA COM DOBRA ÓTICA DOBRAS E DEFEITOS ÓTICOS MERGULHO EM TANGENTE MERGULHO EM CURVA ABAULAMENTOS TOBOGÃ ONDULAÇÕES NA CURVA MERGULHO RASO Mergulho Profundo SALTO COM DEFLEXÃO INÍCIO DA CURVA HORIZONTAL NA ÁREA CONVEXA A rodovia é projetada e construída em princípio visando possibilitar o seu uso de forma segura e eficiente por qualquer tipo de veículo que seja autorizado a circular em vias públicas obedecendo às disposições legais vigentes Em função dos variados tipos de veículos autorizados a circular e de suas diferentes características geométricas mecânicas e de desempenho operacional é necessário escolher um tipo de veículo que sirva de referência para a determinação dos valores máximos ou mínimos de parâmetros a serem observados para o projeto da rodovia VEÍCULO DE PROJETO O Código de Trânsito Brasileiro remeteu ao Conselho Nacional de Trânsito CONTRAN a competência para fixar as características especificações básicas configurações e condições para o registro para o licenciamento e para a circulação de veículos nas vias públicas tendo este órgão estabelecido As normas de projeto procuram agrupar as diferentes espécies de veículos automotores em um número limitado de tipos de veículos cada um dos quais abrangendo veículos com características gerais similares VEÍCULO DE PROJETO As Normas do DNIT estabelecem para fins de projeto os 4 seguintes tipos básicos de veículos veículo tipo VP denominado genericamente por Veículo de Passageiros compreendendo veículos leves assimiláveis em termos geométricos e operacionais ao automóvel incluindo vans utilitários pickups furgões e similares veículo tipo CO denominado genericamente por Veículo Comercial Rígido composto por unidade tratora simples veículo não articulado incluindo caminhões e ônibus convencionais normalmente de 2 eixos e 6 rodas veículo tipo O denominado genericamente por Ônibus de Longo Percurso abrangendo veículos comerciais rígidos de maiores dimensões incluindo ônibus de turismo e caminhões longos geralmente com 3 eixos trucão de dimensões maiores que o veículo tipo CO com comprimentos próximos ao do limite máximo para veículos simples veículo tipo SR denominado genericamente por Semirreboque representando os veículos comerciais articulados com comprimento próximo ao limite para veículos articulados sendo constituídos normalmente de uma unidade tratora simples com um semirreboque Características Os parâmetros de projeto geométrico estabelecidos pelas normas do DNIT consideram o caso geral de atendimento aos veículos tipo CO Rodovias projetadas geometricamente para o atendimento a esse tipo de veículo atendem com bastante folga aos veículos do tipo VP atendem satisfatoriamente aos veículos do tipo O e atendem aos veículos do tipo SR em condições aquém das desejáveis mas com restrições no geral aceitáveis A consideração de um ou de outro tipo de veículo para fins de balizamento do projeto geométrico de uma rodovia depende fundamentalmente da finalidade da rodovia e dos volumes e composições previstos para o tráfego a ser por ela atendido Veículo CO Veículo VP Percurso do balanço diant 130 m Min 170 m Max 90 m 090 210 180 VP 580 Veículo O Percurso do balanço diant 1280 m Min 2140 m Max 760 210 260 1220 Veículo SR Percurso do balanço diant 300 m Min 2170 m Max 090 260 490 790 1200 1660 LEE Shu Han Introdução ao projeto geométrico de rodovias 4 ed Florianópolis Ed da UFSC 2005 430 p n 6 ISBN 8532806512 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS