INTRODUÇÃO AO PROJETO DE RODOVIAS 1/2.

Transcrição

1 Pavimentos de Estradas I INTRODUÇÃO AO PROJETO DE RODOVIAS 1/2. Prof. Carlos Eduardo Troccoli Pastana pastana@projeta.com.br (14) AULA 6 Adaptado das Notas de Aula do Prof. Milton Luiz Paiva de Lima, revista A MIRA.

2 1.1 Conceito Define-se PROJETO DE ESTRADAS o conjunto de etapas necessárias para a construção de uma estrada. As principais etapas do projeto de uma estrada são: Estudos econômicos, sociais, políticos e estratégicos; Estudos preliminares; Reconhecimento do traçado; Geodésia e topografia; Projeto geométrico; Execução PAVIMENTOS ESTRADAS I 2

3 1.1 Conceito Profissionais envolvidos: Economistas; Assistentes sociais; Advogados; Engenheiros civis, mecânicos, eletricistas e agrônomos; Arquitetos, etc PAVIMENTOS ESTRADAS I 3

4 1.2 Estudos preliminares A construção de uma estrada tem início em uma série de estudos que visam à viabilidade técnica e econômica do empreendimento, que na maioria das vezes, no Brasil, é da administração pública municipal, estadual ou federal (DNIT). Os principais estudos usados no projeto para a construção de uma estada são: Projeto de viabilidade econômica; Estudos econômicos, sociais, políticos e estratégicos; Estudos geológicos e geotécnicos; Estudos hidrológicos; PAVIMENTOS ESTRADAS I 4

5 1.2 Estudos preliminares Levantamento geodésicos e topográficos; Cartografia planta planialtimétrica; Projeto geométrico; Projeto de obras de terra; Projeto de terraplanagem; Projeto de Pavimentação; Projeto de drenagem; Projeto de obras de arte especiais; Projeto de desapropriação; Projeto de intersecções, retornos e acessos; Projeto de sinalização horizontal e vertical; Orçamento da obra; PAVIMENTOS ESTRADAS I 5

6 1.2 Estudos preliminares Plano de execução; Relatório de impacto ambiental; Execução do projeto. O projeto geométrico é efetuado após as etapas de reconhecimento e levantamento topográfico com a definição do traçado a partir do mapeamento topográfico de detalhes PAVIMENTOS ESTRADAS I 6

7 1.3 Classificações das estradas As estradas, no Brasil, são classificadas: Quanto a jurisdição: Federal; Estadual; Municipal Quanto a função: Rodovias arteriais; Rodovias coletoras; Rodovias locais Quanto as características técnicas: Classe especial mais de veículos/dia; Classe I entre e veículos/dia; Classe II entre 500 e veículos/dia; Classe III acima de 500 veículos/dia; PAVIMENTOS ESTRADAS I 7

8 Estradas Federais As estradas federais são: Projetadas por empresas de consultoria e projetos; Construídas por construtoras; Fiscalizadas por empresas de consultoria; Administradas pelo Governo Federal através do Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte DNIT PAVIMENTOS ESTRADAS I 8

9 Estradas Federais As estradas federais são numeradas em função da sua localização geográfica. Recebem o prefixo BR acrescidos de três algarísmos com os seguintes significados: O primeiro algarísmo define: O Rodovias Radiais; 1 Rodovias Longitudinais; 2 Rodovias Transversais; 3 Rodovias Longitudinais; 4 Rodovias de Ligação PAVIMENTOS ESTRADAS I 9

10 Estradas Federais O - Rodovias Radiais Partem de Brasília, ligando as capitais e principais cidades. Têm a numeração de 010 a 080, no sentido horário a partir do Norte Ex. BR-040 (Brasília Rio de Janeiro) PAVIMENTOS ESTRADAS I 10

11 Estradas Federais 1 - Rodovias Longitudinais Têm direção geral norte-sul. A numeração varia de leste para oeste, entre 100 a 199, (em Brasília 150). Ex: BR153 Passa por Marília PAVIMENTOS ESTRADAS I 11

12 Estradas Federais 2 - Rodovias Transversais Têm direção geral leste-oeste, sendo caracterizadas pelo algarismo 2. A numeração varia de 200 no extremo norte do País a 250 em Brasília, indo até 299 no extremo sul. Ex: BR-230 (Transamazônica) PAVIMENTOS ESTRADAS I 12

13 Estradas Federais 3 - Rodovias Diagonais Pares Têm direção geral noroestesudeste (NW-SE). A numeração varia de 300 no extremo nordeste do País a 398 no extremo sudoeste (350 em Brasília). O número é obtido de modo aproximado, por interpolação. Ex: BR-364 (Inicia-se em Limeira/SP, passa por Cuiabá/MT passando por Porto Velho/RO e Rio Branco/AC) PAVIMENTOS ESTRADAS I 13

14 Estradas Federais 3 - Rodovias Diagonais Impares Têm direção geral nordestesudoeste (NE-SW). A numeração varia de 301 no extremo noroeste do País a 399 no extremo sudeste (351 em Brasília). O número é obtido de modo aproximado, por interpolação. Ex: BR-319 (Liga Manaus/AM a Porto Velho/RO) PAVIMENTOS ESTRADAS I 14

15 Estradas Federais 4 - Rodovias de Ligação Em geral essas rodovias ligam pontos importantes das outras categorias. A numeração varia de 400 a 450 se a ligação estiver para o norte de Brasília e, 451 a 499, se para o sul de Brasília. Ex: BR-407 é a maior rodovia de ligação existente no Brasil, possuindo 1482,6 km de extensão. Tem início em Vitória da Conquista/BA e termina em Piripiri/PI PAVIMENTOS ESTRADAS I 15

16 Estradas Estaduais As estradas estaduais são: Projetadas por empresas de consultoria e projetos; Construídas por construtoras; Administradas pelo Estado PAVIMENTOS ESTRADAS I 16

17 Estradas Estaduais No Estado de São Paulo, as estradas são classificadas apenas em: LONGITUDINAIS: Norte SP º PAVIMENTOS ESTRADAS I 17

18 Estradas Estaduais No Estado de São Paulo, as estradas são classificadas apenas em: TRANSVERSAIS: Norte SP255 SP º 255 km PAVIMENTOS ESTRADAS I 18

19 Estradas Municipais As estradas municipais são: Projetadas, construídas e administradas pelos municípios. Possuem identificações idênticas as rodovias estaduais, e recebem o nome de estradas vicinais quando ligam as comunidades do interior do município a sede PAVIMENTOS ESTRADAS I 19

20 1.3.2 Quanto a função Rodovias Arteriais: São destinadas para grandes volumes de tráfego de longa distância a nível estadual ou interestadual. Proporcionam alto nível de mobilidade para grandes volumes de tráfego PAVIMENTOS ESTRADAS I 20

21 1.3.2 Quanto a função Rodovias Coletoras: Atendem os centros de menor volume de tráfego e proporcionam mobilidade e acesso dentro de uma região específica de grande contingente populacional. Atende a núcleos populacionais ou centros geradores de tráfego de menor vulto, não servidos pelo Sistema Arterial PAVIMENTOS ESTRADAS I 21

22 1.3.2 Quanto a função Rodovias Locais: São caracterizadas por rodovias de pequena extensão, destinadas ao tráfego dentro de um município, ligando as comunidades rurais a sede do município o as rodovias coletoras PAVIMENTOS ESTRADAS I 22

23 1.3.3 Quanto as características técnicas Padronização das características técnicas das rodovias, agrupando-as em CLASSES DE PROJETO. O principal parâmetro considerado na classificação técnica ou de projeto é o VMD (volume médio diário) quantidade de veículos/dia que passam pela rodovia PAVIMENTOS ESTRADAS I 23

24 1.3.3 Quanto as características técnicas Adotamos como critério de classificação o volume de tráfego do 10º ano após sua abertura ao tráfego (projeção), devido a dificuldade de se projetar o tráfego com a necessária confiabilidade além de 15 anos (5 para o planejamento, projeto de engenharia e construção) + 10 anos de uso PAVIMENTOS ESTRADAS I 24

25 1.3.3 Quanto as características técnicas Quanto as características técnicas, as rodovias são classificadas em quatro classes segundo o volume de tráfego por dia ao fim de seus 10 primeiros anos. As classes são: Classe especial mais de veículos/dia; Classe I entre e veículos/dia; Classe II entre 500 e veículos/dia; Classe III acima de 500 veículos/dia PAVIMENTOS ESTRADAS I 25

26 1.3.3 Quanto as características técnicas CLASSES DE PROJETO I O A B CARACTERÍSTICAS CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO TÉCNICA Via Expressa Controle total de acesso Pista dupla Controle parcial de acesso Pista simples Controle parcial de acesso Decisão administrativa Os volumes de tráfego previstos ocasionarem níveis de serviço em rodovia de pista simples inferiores aos níveis C ou D Volume horário de projeto > 200 Volume médio diária (VDM) > 1400 II Pista simples VDM entre 700 e 1400 III Pista simples VDM entre 300 e 700 IV A Pista simples VDM entre 50 e 200 B Pista simples VDM < PAVIMENTOS ESTRADAS I 26

27 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): A American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) define velocidade de projeto, o velocidade diretriz, como a máxima velocidade que um veículo pode manter, em determinado trecho, em condições normais, com segurança PAVIMENTOS ESTRADAS I 27

28 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): A Velocidade de projeto é a velocidade selecionada para fins de projeto da via e que condiciona as principais características da mesma, tais como: Curvatura; Superelevação; Distâncias de visibilidade PAVIMENTOS ESTRADAS I 28

29 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): A Velocidade diretriz ou de projeto de um determinado trecho de estrada deve ser coerente com a topografia da região e a classe da rodovia, devendo-se utilizar velocidades diferentes em casos especiais, como a variação acentuada na topografia da região PAVIMENTOS ESTRADAS I 29

30 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): Um dos principais fatores que governam a adoção de valores para a velocidade diretriz ou de projeto é o custo de construção resultante. Velocidades diretrizes ou de projeto elevadas requerem características geométricas mais amplas PAVIMENTOS ESTRADAS I 30

31 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): Definida a velocidade de projeto, a maioria das características geométricas serão calculadas em função dessa velocidade, procurando-se manter um padrão homogêneo ao longo de todo o trecho, evitando surpresas para o motorista e conduzindo-o a um padrão também uniforme de operação PAVIMENTOS ESTRADAS I 31

32 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas a. Velocidade de Diretriz ou de Projeto (Vp): PAVIMENTOS ESTRADAS I 32

33 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas b. Velocidade de Operação (Vo): É a média de velocidade para todo o tráfego ou parte dele, obtida pela soma das distâncias percorridas dividida pelo tempo de percurso. Pode variar com as características geométricas, condição e característica do veículo e motorista, com as condições do pavimento, policiamento e clima PAVIMENTOS ESTRADAS I 33

34 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas c. Veículo de projeto: Existem quatro grupos básicos de veículos a serem adotados conforme as características predominantes do tráfego (no Brasil, normalmente o veiculo CO), a saber: VP : Veículos de passeio leves, física e operacionalmente assimiláveis ao automóvel, incluindo utilitários, pickups, furgões e similares PAVIMENTOS ESTRADAS I 34

35 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas c. Veículo de projeto: CO : Veículos comerciais rígidos, compostos de unidade tratora simples. Abrangem os caminhões e ônibus convencionais, normalmente de 2 eixos e 6 rodas PAVIMENTOS ESTRADAS I 35

36 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas c. Veículo de projeto: SR : Veículo comercial articulado, compostos normalmente de unidade tratora simples e semirreboque. O : Representa os veículos comerciais rígidos de maiores dimensões que o veículo CO básico, como ônibus de longo percurso e de turismo, e caminhões longos PAVIMENTOS ESTRADAS I 36

37 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas c. Veículo de projeto: Dimensões básicas dos veículos de projetos (medidas em metros) CARACTERÍSTICAS DO VEÍCULO VEÍCULO PROJETO VP CO O SR Largura total 2,1 2,6 2,6 2,6 Comprimento total 5,8 9,1 12,2 16,8 Raio mínimo da roda externa dianteira 7,3 12,8 12,8 13,7 Raio mínimo da roda interna traseira 4,7 8,7 7,1 6,0 Fonte: DNIT PAVIMENTOS ESTRADAS I 37

38 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas c. Veículo de projeto - CO: PAVIMENTOS ESTRADAS I 38

39 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas d. Distância de visibilidade Um dos fatores mais importantes para a segurança e eficiência operacional de uma estrada é a sua capacidade de poder proporcionar boas condições de visibilidade aos motoristas que pôr ela trafegam, podendose citar: Distância de Visibilidade de Parada; Distância de Visibilidade de Ultrapassagem PAVIMENTOS ESTRADAS I 39

40 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas e. Distância de visibilidade de parada ou frenagem (Df) É a distância mínima para que um veículo que percorre a estrada, na Vp, possa parar, com segurança, antes de atingir um obstáculo em sua trajetória. Para se determinar a distância de frenagem deve-se considerar o tempo de percepção e o tempo de reação do motorista PAVIMENTOS ESTRADAS I 40

41 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas e. Distância de visibilidade de parada ou frenagem (Df) tr=1,5+1 = 2,5 s PAVIMENTOS ESTRADAS I 41

42 D f D 1 D 2 V D1 v tr v 2,5 2,5 3,6 Logo: D1 0, 7V tr=1,5+1 = 2,5 s V Velocidade de projeto (km/h) PAVIMENTOS ESTRADAS I 42

43 A segunda parcela corresponde à distância percorrida desde o início da atuação do sistema de frenagem até a imobilização do veículo (D2). A energia cinética do veículo no início do processo de frenagem deve ser anulada pelo trabalho da força de atrito ao longo da distância de frenagem. Assim temos: 2 c Fa D 2 2 v 2. g. f L m. v 2 P. f L. D 2 m. g. f L. D PAVIMENTOS ESTRADAS I 43

44 Em unidades usuais, e sendo g = 9,8 m/s2, temos: V 2 ( ) 2 2 3,6 V V D ,8 f 2 3,6 9,8 f 255 f L Quando o trecho da estrada considerada está em rampa, a distância de frenagem em subida será menor que a determinada na equação acima, e maior em caso de descida. Para levar em conta o efeito das rampas é usada a equação abaixo: D 2 2 V 255 ( f L i) L L PAVIMENTOS ESTRADAS I 44

45 O coeficiente de atrito não é o mesmo para todas as velocidades, diminuindo a medida que a velocidade aumenta. As tabelas abaixo apresentam os valores de distância de frenagem e coeficiente de atrito, respectivamente, recomendados pelo DNER (1975). O coeficiente de atrito longitudinal (fl) adotados para projeto: Coeficiente de atrito longitudinal pneu/pavimento (Vdiretriz) Vdiretriz (km/h) f = fl 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28 0,25 Fonte: DNIT Coeficiente de atrito longitudinal pneu/pavimento (Vmédia) Vdiretriz (km/h) Vmédia (km/h) f = fl 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28 0,25 Fonte: DNIT PAVIMENTOS ESTRADAS I 45

46 Assim, teremos para a distância de visibilidade de parada: D f 0,70V 2 V 255 ( f L i) Onde: D f i V f L Distância de visibilidade de parada ou frenagem (m). Greide, em m/m ((+), se ascendente; (-) se descendente). Velocidade de projeto ou operação, em km/h. Coeficiente de atrito longitudinal pneu/pavimento PAVIMENTOS ESTRADAS I 46

47 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 1 Calcular a distância de visibilidade de parada recomendada numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. D f 0,70 V med 2 med V 255 ( f L i) PAVIMENTOS ESTRADAS I 47

48 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 1 Coeficiente de atrito longitudinal pneu/pavimento (Vmédia) Calcular a distância de visibilidade de parada recomendada numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. Vdiretriz (km/h) Vmédia (km/h) f = fl 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28 0,25 2 Vmed Df 0,70 Vmed 255 ( fl i) Considerações: Adotado i = 2% = 0,02. Velocidade média = 86 km/h. fl = 0,28 Fonte: DNIT PAVIMENTOS ESTRADAS I 48

49 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 1 Calcular a distância de visibilidade de parada recomendada numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. D f 0, (0,28 0,02) D f 156 metros PAVIMENTOS ESTRADAS I 49

50 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 2 Calcular a distância de visibilidade de parada excepcional numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. D f 0,70 V p 2 p V 255 ( f L i) PAVIMENTOS ESTRADAS I 50

51 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 2 Coeficiente de atrito longitudinal pneu/pavimento (Vmédia) Calcular a distância de visibilidade de parada excepcional numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. Vdiretriz (km/h) Vmédia (km/h) f = fl 0,40 0,37 0,35 0,33 2 0,31 0,30 0,29 0,28 0,25 Vp D f 0,70 Vp 255 ( fl i) Considerações: Adotado i = 2% = 0,02. Velocidade diretriz = 100 km/h. fl = 0,28 Fonte: DNIT PAVIMENTOS ESTRADAS I 51

52 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas Exemplo aplicativo 2 Calcular a distância de visibilidade de parada excepcional numa estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. D f 0, (0,28 0,02) D f 200 metros PAVIMENTOS ESTRADAS I 52

53 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas f. Distância de visibilidade de ultrapassagem (Du) D u d 1 d2 d3 d PAVIMENTOS ESTRADAS I 53

54 D u d 1 d2 d3 d4 Definições: PAVIMENTOS ESTRADAS I 54

55 D u d 1 d2 d3 d4 Expressões: D u d 1 d2 d3 d PAVIMENTOS ESTRADAS I 55

56 D u d 1 d2 d3 d4 Valores adotados para cálculo da Du pela AASHTO (1994) PAVIMENTOS ESTRADAS I 56

57 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas g. Distância de segurança entre dois veículos (Ds) Sempre que dois veículos estiverem percorrendo a mesma faixa de tráfego no mesmo sentido deverá existir entre eles uma distância mínima, de forma que se o veículo da frente frear haja espaço suficiente para que o outro veículo possa também frear e parar sem perigo de colisão com o veículo da frente. O valor do tempo de percepção e reação (tr) é da ordem de 0,75 s PAVIMENTOS ESTRADAS I 57

58 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas g. Distância de segurança entre dois veículos (Ds) Velocidade em km/h D s V P. t 0,2. V r P K. V 0, V P 2 P c 8 tr K t r 0,75 s (motorista atento, próximo ao veículo da frente). 0,003 (diferentes desacelerações: o veículo detrás não percebe, de imediato, a intensidade da frenagem do veículo que vai à frente). 8,00 metros (comprimento dos veículos) PAVIMENTOS ESTRADAS I 58

59 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas g. Distância de segurança entre dois veículos (Ds) Exemplo aplicativo 3 Calcular a distância de segurança entre dois veículos para uma estrada cuja velocidade diretriz é 100 km/h. D s 0,2. V P 0,003. V 2 P 8 D s 0, , ,00 metros PAVIMENTOS ESTRADAS I 59

60 1.3.3 Quanto as características técnicas Descrição das principais características técnicas g. Distância de segurança entre dois veículos (Ds) Exemplo aplicativo 3 Qual a distância que um veículo percorre, se trafega a 100 km/h? Transformando km/h para m/s: km h 1000 m s 1 3,6 m / s km 1 m h 3,6 s 27,8 m/s Portanto, devemos ficar no mínimo 2 segundos como distância de segurança do veículo que trafega na frente PAVIMENTOS ESTRADAS I 60

61 PAVIMENTOS ESTRADAS I 61