Estudos de Traçado de uma Rodovia - Aula 8

Aula 8 Estudos de Traçado de uma Rodovia CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA TOPOGRAFIA E GEOTECNIA PROFESSOR MSC JOÃO PAULO BARBOSA CARVALHO SEMESTRE 20231 Considerações Gerais Estudos de Traçado Delimitação dos locais convenientes para a passagem da rodovia ou via urbana a partir de informações básicas a respeito da geomorfologia da região e a caracterização geométrica desses locais de forma a permitir o desenvolvimento do projeto Reconhecimento Exploração Fonte topografiacomengbr Fonte Geo Sensori Reconhecimento Traçado de um rodovia É a linha que constitui o projeto geométrico da rodovia em planta e em perfil ou seja representa espacialmente ou fisicamente a rodovia Diretriz de um traçado ou rodovia Reconhecimento É um itinerário compreendendo um ampla faixa de terreno ao longo da qual se presume que possa ser lançado o traçado da rodovia É a etapa dos estudos de traçado que tem por objetivo a escolha da diretriz que permita o lançamento do melhor traçado o qual resulte viável técnica e economicamente A B Reconhecimento Pontos obrigatórios Pontos intermediários que devem ser obrigatoriamente tingidos ou por extensão conceitual evitados pelo traçado Pontos obrigatórios de condição Pontos obrigatórios de passagem Por razões de ordem social econômica ou estratégica tais como a existência de cidades vilas áreas de reservas instalações industriais dentre outras a serem atendidas Por razões de ordem técnica diante da ocorrência de condições topográficas geotécnicas hidrológicas acidentes geográficos ocorrências de materiais dentre outas a serem determinadas Reconhecimento Reconhecimento Reconhecimento Reconhecimento Reconhecimento Processos de Reconhecimento Classificação orográfica da região Levantamento do uso do solo Áreas com restrições socioambientais Acidentes geográficos Rios lagoas e quedas dágua Tipos de solos Ocorrências de materiais Cobertura vegetal Definição da diretriz Processos de Reconhecimento Exame de mapas e cartas da região Processos de Reconhecimento Inspeção in loco Fonte Aecwebcombr Fonte Fórum da Construção Processos de Reconhecimento Sobrevoo da região Fonte Mirante Engenharia Fonte Viajante Comum Processos de Reconhecimento Exames de fotografias aéreas de cartas imagens de radar e de imagens obtidas por satélites Exploração Exploração Levantamento detalhado da diretriz visando à obtenção de uma planta planialtimétrica ou recurso equivalente da faixa de terreno que constitui essa diretriz em escala adequada com precisão topográfica Fonte Vecteezy Fonte Andreoli 2010 Fonte Andreoli 2010 Exploração Exploração Aerofotogrametria digital Fonte Mundo Geo Fonte Preparacombr Levantamento de nuvens de pontos Cálculos da Poligonal Básica Cálculo de azimutes Ângulo de deflexão Em um vértice é a medida do quanto se está desviando quando se passa do alinhamento anterior para o seguinte nesse vértice Assim podese ter se ter dois tipo de deflexão a deflexão à direita e a deflexão à esquerda conforme o sentido verificado no desvio de trajetória O ângulo 𝐼1 é a deflexão à direita no vértice 𝑉1 O ângulo 𝐼2 é a deflexão à esquerda no vértice 𝑉2 O ângulo 𝑡1 é o ângulo topográfico direito no vértice 𝑉1 O ângulo 𝑡2 é o ângulo topográfico esquerdo no vértice 𝑉2 O azimute do alinhamento 𝑉0 𝑉1 é denominado 𝐴𝑧01 Fonte Lee 2010 Cálculos da Poligonal Básica 𝐴𝑧12 𝐴𝑧01 𝐼1 𝐴𝑧23 𝐴𝑧12 𝐼2 Fonte Lee 2010 Regra geral Numa poligonal orientada de um alinhamento é sempre igual ao azimute do alinhamento anterior mais ou menos a deflexão mais quando se trata de uma deflexão à direita e menos quando se trata de uma deflexão à esquerda Cálculos da Poligonal Básica 𝑋𝐵 𝑋𝐴 𝐿𝐴𝐵 𝑥 𝑠𝑒𝑛 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝑌𝐵 𝑌𝐴 𝐿𝐴𝐵 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝑧𝐴𝐵 Fonte Lee 2010 Cálculo de coordenadas 𝑋𝐴 e 𝑌𝐴 são coordenadas absolutas do ponto A 𝑋𝐵 e 𝑌𝐵 são coordenadas absolutas do ponto B O segmento 𝑋𝐴𝑋𝐵 e 𝑌𝐴 𝑌𝐵 são denominados coordenadas relativas Regra geral Numa poligonal orientada as coordenadas absolutas de um vértice são iguais às coordenadas absolutas do vértice anterior mais ou menos as respectivas coordenadas relativas Exercício de Aprendizagem I Supondo que o azimute do alinhamento AO seja 𝐴𝑧𝑂𝐴 671230 e que o comprimento do alinhamento seja de 10723 m calcule as coordenadas absolutas do vértice A admitindo que as coordenadas absolutas do vértice O sejam 𝑋𝑂 10000 m e 𝑌𝑂 10000 m II Determine o valor do azimute do alinhamento AB supondo que o ângulo 𝑡𝐴 seja igual a 1031315 III Qual deveria ser o valor da deflexão no vértice B para que o alinhamento CB apontasse para o Norte IV A que distância do vértice A estaria localizado o ponto Z N E O A B C D 𝑡𝐴 𝑡𝐵 𝐼𝐶 Z Exercício de Aprendizagem I Supondo que o azimute do alinhamento AO seja 𝐴𝑧𝑂𝐴 671230 e que o comprimento do alinhamento seja de 10723 m calcule as coordenadas absolutas do vértice A admitindo que as coordenadas absolutas do vértice O sejam 𝑋𝑂 10000 m e 𝑌𝑂 10000 m N E O A B C D 𝑡𝐴 𝑡𝐵 𝐼𝐶 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐿𝑂𝐴 𝑋𝑂 𝑌𝑂 Solução i 𝑋𝐴 𝑋𝑂 𝐿𝑂𝐴 𝑥 𝑠𝑒𝑛 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝑋𝐴 10000 10723 x sen 671230 𝑋𝐴 19886 m ii 𝑌𝐴 𝑌𝑂 𝐿𝑂𝐴 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝑌𝐴 10000 10723 x cos 671230 𝑌𝐴 14154 m Z Exercício de Aprendizagem N E O A B C D 𝑡𝐴 𝑡𝐵 𝐼𝐶 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐿𝑂𝐴 𝑋𝑂 𝑌𝑂 Solução i 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐼𝐴 𝐴𝑧𝐴𝐵 671230 1800000 1031315 𝐴𝑧𝐴𝐵 1435915 II Determine o valor do azimute do alinhamento AB supondo que o ângulo 𝑡𝐴 seja igual a 1031315 N Z 𝑌𝐴 𝑋𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐼𝐴 Exercício de Aprendizagem N E O A B C D 𝑡𝐴 𝑡𝐵 𝐼𝐶 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐿𝑂𝐴 𝑋𝑂 𝑌𝑂 Solução i 𝐴𝑧𝐵𝐶 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐼𝐵 𝐴𝑧𝐶𝐵 00000 Norte logo 𝐴𝑧𝐵𝐶 1800000 1800000 1435915 𝐼𝐵 𝐼𝐵 360045 III Qual deveria ser o valor da deflexão no vértice B para que o alinhamento CB apontasse para o Norte N Z 𝑌𝐴 𝑋𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐼𝐴 N 𝐴𝑧𝐵𝐶 𝐼𝐵 C 𝐴𝑧𝐶𝐵 B Exercício de Aprendizagem N E O A B C D 𝑡𝐴 𝑡𝐵 𝐼𝐶 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐿𝑂𝐴 𝑋𝑂 𝑌𝑂 Solução Relembrando 𝐴𝑧𝑂𝐴 671230 𝑡𝐴 1031315 𝐼𝐴 180 𝑡𝐴 764645 i 𝐴𝑧𝐴𝑍 𝐴𝑧𝐴𝐵 𝐴𝑧𝐴𝑍 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐼𝐴 1435915 ii 𝑌𝑧 𝑌𝐴 𝐿𝐴𝑧 𝑥 𝑐𝑜𝑠 𝐴𝑧𝐴𝑍 10000 14154 𝐿𝐴𝑧 x cos 1435915 𝐿𝐴𝑍 5135 m IV A que distância do vértice A estaria localizado o ponto Z N Z 𝑌𝐴 𝑋𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐴𝑧𝑂𝐴 𝐼𝐴 N 𝐴𝑧𝐴𝑍 𝐿𝐴𝑍 𝑌𝑧 Fatores que influenciam na definição de traçado de uma rodovia Tipo de Relevo Relevo Plano Relevo Ondulado Relevo Montanhoso Aquele em que a superfície do terreno é suficientemente suave para permitir a execução de um projeto com boas condições de visibilidade pequeno volume de movimentação de terra e sem necessidade de obras civis de alto custo Aquele em que a superfície do terreno possui inclinações não muito fortes com algumas escarpas ocasionais que resultam em um volume de movimentação de terra médio e ainda permitem a elaboração de um projeto geométrico com curvas suaves Aquele em que a superfície do terreno apresenta mudanças significativas de elevação sendo necessário grandes volumes de movimentação de terra estabilizações de taludes curvas acentuadas e algumas vezes túneis e viadutos para obter o perfil aceitável para a rodovia Fatores que influenciam na definição de traçado de uma rodovia Condições geológicogeotécnicas I Tipos de solos existentes II Profundidade do topo rochoso III Ocorrência de solos moles IV Fontes de material rochoso e sua composição para fins de utilização durante construção da rodovia V Existência de locais com erosão ativa e estruturas desfavoráveis para a estabilidade de encostas VI Perfis geotécnicos que possibilitem a identificação de potenciais problemas para as fundações das obras civis Fatores que influenciam na definição de traçado de uma rodovia Condições hidrológicas da região I Informações hidrológicas disponibilizadas por órgãos governamentais ou estudos prévios que permitam caracterizar as condições climáticas pluviométricas fluviométricas e geomorfológicas da região II Informações que permitam a definição das dimensões e demais características físicas das bacias de contribuição tais como forma declividade tipo de solo e recobrimento vegetal III Informações sobre projetos de modificações previstas para as bacias tais como projeto de infraestrutura planos diretores e tendências de ocupação do solo Fatores que influenciam na definição de traçado de uma rodovia Imposições ambientais I Qualidade do ar II Qualidade da água III Alterações de ruído e das vibrações nas vizinhanças da rodovia IV Alteração da paisagem V Efeitos do uso da terra VI Alteração do ecossistema VII Impactos culturais VIII Intervenções da vida das comunidades lindeiras e impactos ambientais durante a construção da obra Fatores que influenciam na definição de traçado de uma rodovia Volume de terraplanagem e distâncias de transporte I Custo da implantação da rodovia II É função do perfil geológico da região III Disponibilidade de locais de empréstimos IV Áreas de material excedente de corte e aterro Volume de obras civis e construções especiais I Construção de Obras de Arte Especiais OAEs II Traçado versus Volume de obras civis Volume e condições de interferências com obras existentes I Desapropriações II Implantação de dispositivosinterseções III Implantação de contornos e retornos IV Volume de tráfego futuro V Plano diretores VI Obras de facilidades para pedestre e ciclistas Definição de Traçados Continuidade espacial do traçado fluência ótica e condições dinâmica de movimento Definição de Traçados Fonte DCEE SC 1999 Definição de Traçados Fonte DCEE SC 1999 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado em planta I 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 Fonte DNIT MPGRR 1999 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado em planta II As tangentes 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 Fonte DNER MPER 1974 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado em planta III 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 Fonte DCEE SC 1999 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado em planta IV A relação entre os raios de curvas consecutivas deve ser estabelecida de acordo com os critérios expressos no gráfico ao lado Fonte DNIT MPGRR 1999 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado em perfil I O greide da rodovia deve resultar suave e uniforme evitandose as constantes quebras do alinhamento vertical e os pequenos comprimentos com rampas diferentes II 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 III Nos trechos em corte devese evitar concavidades com rampas de sinais contrários para evitar problemas com a drenagem superficial IV Em regiões planas o greide deve ser preferencialmente elevado Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Recomendações quanto ao traçado coordenado em planta e em perfil I 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 II As tangentes longas devem estar sempre que possível associadas a curvas verticais côncavas que atenuem a rigidez do trecho III 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 Definição de Traçados Recomendações das normas do DNIT Fonte Lee 2010 Defeitos dos Traçados Pista sem dobra ótica Defeitos dos Traçados Pista com dobra ótica Defeitos dos Traçados Dobras e defeitos óticos Defeitos dos Traçados Mergulhos em tangente Defeitos dos Traçados Mergulhos em curva Defeitos dos Traçados Abaulamentos Tobogã Defeitos dos Traçados Ondulações na curva Defeitos dos Traçados Defeitos dos Traçados Mergulho profundo Mergulho raso em planta Defeitos dos Traçados Salto com deflexão em perfil Defeitos dos Traçados Início da curva horizontal na área convexa em perspectiva Veículo de Projeto Classificação Genérica Veículos Leves Caminhões Ônibus Veículos Recreacionais Automóveis de passageiros vans pickups caminhões leves Convencionais articulados e longos combinados Convencionais e articulados Veículos puxando trailers e barcos Fonte DCEE SC 1999 Veículo de Projeto Parâmetro de desempenho operacional Influência das características físicas dos veículos no dimensionamento geométrico e estrutural de rodovias e vias urbanas Salto Veículo de Projeto Influência do desempenho dos veículos no projeto da via I Velocidade dos veículos Fator fundamental no desenvolvimento do projeto II Taxas de aceleração e desaceleração Governam o dimensionamento de projetos em interseções faixas de mudança de velocidade faixas de conversão e armazenamento faixas adicionais em longos e acentuados aclives faixas de ultrapassagem e baias de ônibus São consideradas nos estudos de consistência do traçado e no perfil de velocidades ao longo da via III Distância de frenagem Condiciona os valores de projeto da Distância de Visibilidade de Parada DVP em projetos rodoviários e viários urbanos em planta Veículo de Projeto Considerações Gerais dos Veículos de Projeto I Adotados para estabelecer controles de projeto da via II Grupos representativos de tiposclasses em função de certos parâmetros dimensões peso e características operacionais III Veículo representativo de cada grupo possui dimensões físicas e raios de giro superiores que os da maioria dos veículos de sua classe IV Significado de projetar um vi para um determinado veículo de projeto Deve ser selecionado o maior veículo previsto para utilizar a via com frequência mínima considerável Outros veículos com características mais desfavoráveis não estarão necessariamente impossibilitados de circular na via em perfil Veículo de Projeto Considerações Gerais dos Veículos de Projeto V A escolha do veículo de projeto deve abranger os veículos representativos da frota circulante e portanto deve levar em conta a composição do tráfego VI Certas características físicas a serem consideradas no projeto da via podem não ser provenientes do veículo de projeto A altura dos olhos do motorista Dimensionamento das curvas verticais convexas Fonte Issa 2018 em perspectiva Veículo de Projeto Considerações Gerais dos Veículos de Projeto A altura do veículo Na fixação do gabarito vertical sob viadutos e pórticos de sinalização Altura dos faróis do veículo Dimensionamento de curvas verticais côncavas Fonte Issa 2018 Fonte DCEE SC 1999 Veículo de Projeto Classificação DNIT Veículos Leves VP Veículos com características físicas e operacionais semelhantes ao automóveis incluindo minivans vans utilitários pickups e similares Veículos Comerciais Rígidos CO Veículos compostos de unidade tratora simples não articulados abrangem os ônibus e caminhões de 2 eixos e 6 rodas Ônibus Longos O Incluem ônibus urbanos longos com 3 eixos de maiores dimensões que os ônibus convencionais da categoria CO Ônibus de Longo Percurso OR Veículos rodoviários e de turismo tendo seu comprimento sendo o máximo permitido para veículos não articulados e se aproxima do limite máximo legal admissível para ônibus não articulados Veículo de Projeto Classificação DNIT Veículos de Carga Articulados CA Conhecidos como carreta são compostos de uma unidade tratora simples cavalo mecânico com 2 eixos tracionando um semirreboque de 3 eixos Veículos de Carga Articulados BT7 Conhecidos como bitrem de 7 eixos são compostos de uma unidade tratora simples cavalo mecânico com 3 eixos tracionando por meio de duas articulações 2 semirreboque de 2 eixos Veículos Cegonheiros CG Veículos especiais para transporte de automóveis vans ônibus caminhões e similares São compostos de um cavalo mecânico com 2 eixos tracionando um semirreboque de 2 eixos O modelo também é conhecido como Combinação de Transporte de Veículos CTV Veículo de Projeto Classificação DNIT Veículos de Carga Articulados BT9 Conhecidos como bitrem de 9 eixos são compostos de um cavalo mecânico com 3 eixos tracionando por meio de duas articulações 2 semirreboques de 3 eixos O seu comprimento total é de 25 metros Abrangem também o veículo Rodotrem composto de um cavalo mecânico com 3 eixos tracionando por meio de três articulações 3 semirreboques de 2 eixos com dolly intermediário de 2 eixos Veículos de Carga Articulados BTL Conhecidos como bitrem de 9 eixos são compostos de um cavalo mecânico com 3 eixos tracionando por meio de duas articulações 2 semirreboques de 3 eixos O seu comprimento total é de 30 metros Abrangem também o veículo Rodotrem composto de um cavalo mecânico com 3 eixos tracionando por meio de três articulações 3 semirreboques de 2 eixos com dolly intermediário de 2 eixos Veículo de Projeto Classificação DNIT Principais Dimensões Básicas dos Veículos de Projeto Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro É de fundamental importância determinar as relações entre o raio de percurso do centro do eixo dianteiro que admite como o ponto definidor da trajetória seguida pelo veículo e o deslocamento do eixo traseiro Definese como Arraste a diferença radial entre a trajetória do centro do eixo dianteiro e a trajetória do centro do eixo traseiro Regime Permanente é quando o prolongamento do eixo das rodas traseiras passa pelo centro do arco circular descrito pelo centro do eixo dianteiro e assim se mantém até que o eixo dianteiro atinja o fim do arco circular Veículo de Projeto Gabarito de Giro Arraste em Velocidades Baixas até 15 kmh Fonte DNIT MPGTU 2010 Importante para o projeto geométrico de interseções Ocorre um deslocamento do conjunto dos eixos traseiros para o centro da curva de raio restrito denominando se arraste positivo À medida que a velocidade diminui o arraste predomina Veículo de Projeto Gabarito de Giro Arraste em Velocidades Altas acima de 15 kmh Fonte DNIT MPGTU 2010 Os eixos traseiros do veículo tendem a se deslocar no sentido contrário pela ação da aceleração lateral este fenômeno é chamado de arreste negativo À medida que a velocidade aumenta o arraste vai sendo reduzido Veículo de Projeto Gabarito de Giro Veículos Leves VP Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Caminhões e Ônibus Convencionais CO Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Ônibus Longo O Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Ônibus de Longo Percurso OR Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Carreta CA Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Bitrem de 7 eixos BT7 Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Veículos Cegonheiros CG Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Bitrem de 9 eixos BT9 Fonte DNIT MPGTU 2010 Veículo de Projeto Gabarito de Giro Bitrem de 9 eixos BTL Fonte DNIT MPGTU 2010 Código de Trânsito Brasileiro Dimensões autorizadas para veículos I Largura máxima 260 metros II Altura máxima 440 metros III Comprimento total máximo Veículos não articulados 1400 metros Transporte coletivo urbano não articulado 1500 metros Veículos articulados de transporte coletivo 1860 metros Veículos articulados tipo semirreboque 1860 metros Veículos articulados com duas unidades 1980 metros Veículos articulados com mais de duas unidades 1980 metros Obrigado Dúvida pelo email joaopbarbosaanimaeducacaocombr CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA TOPOGRAFIA E GEOTECNIA PROFESSOR MSC JOÃO PAULO BARBOSA CARVALHO SEMESTRE 20231