EXERCÍCIO:BALANCEAMENTO ESTRUTURAL I

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1 Engenharia de Tráego EXERCÍCIO:BALANCEAMENTO ESTRUTURAL I Rodoia de acesso à São Poli: 3 aixas com 3,30m acostamento com 2,40m e canteiro com 1,80m, terreno nielado e elocidade de projeto 100km/h. Examinar a situação seguinte: olume de projeto 2000 /h (15% de pesados) (adotar FPH=0,80 e usuários habituais) trecho com ocupação média (suburbana) Trechos problemáticos: - trecho sinuoso em ue há dispositios de contenção (deensas), no canteiro central a 0,60m da aixa de rolamento e após o acostamento a 2,40m - transposição da rodoia por iadutos da rede iária urbana, com ão útil de 11,40m entre pilares (ace a ace) - trecho em aclie com inclinação de 3% e extensão de 1,6km (1 mi), com elocidade inal dos pesados medida de 56km/h (35mi/h); - trecho em aclie adicional com inclinação de 2% e extensão de 0,8km (1/2mi) com elocidade inal dos pesados medida de 48km/h (30mi/h); - trecho inal em declie com inclinação de 2% e extensão de 2,4km (1 1/2mi) com elocidade inal dos pesados medida de 80km/h (50mi/h). Pede-se determinar: o níel de seriço em um trecho normal da ia (sem obstruções laterais e aclie); as alterações na seção transersal ue poderiam compensar o eeito das obstruções laterais e do aclie para harmonizar a operação da ia. Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I 1

2 Engenharia de Tráego SOLUÇÃO: Não há medida da elocidade de luxo lire na ia. Usar estimatia do HCM/2010. Nos trechos normais há apenas eeito da largura reduzida das aixas e da presença dos eículos pesados, em um ambiente com ocupação suburbana: - largura de aixa de 3,30m (11t): F L 1,9mi/ h 3,0km/ h (Tab14-8); - inexistência de obstruções laterais: há canteiro central, acostamento tem 2,40m (8t); - densidade de ocupação: 20/milha (suburbano), F A 5,0mi/ h 8,0km / h (Tab14-11). - alor básico inicial: unção da elocidade de projeto para estimatia da elocidade de luxo lire em rodoias (HCM/2000 sugeria um alor básico inicial de 60mi/h ou 96km/h na ersão original e de 100km/h ou 62,5mi/h na ersão métrica): adota-se 100kmh; - V ~ FL 62,5 1,9 5,0 55,6mi/ h (ou V ~ FL 100 3,0 8,0 89,0km / h ). HCM/2010 recomenda não interpolar (seria usada a cura para V ~ FL 55mi/ h ). Recomendação inaduada: cura interpolada, a capacidade, por aixa e total, é ~ c 2112 e C ~ 6336 (sem interpolar, capacidade seria de 2100/h/x). h.x h Fator uialente para eículos pesados: terreno nielado é e=1,5 (Tab14-12). Fator de composição de tráego pode ser estimado como: 1 p 0,15, e 1,5 0, ,15.(1,5 1) Então, capacidade nos trechos normais é: C.C ~ 0, ,5 h. 2 Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I

3 Engenharia de Tráego Demanda, considerando o luxo do período de 15 minutos mais carregado (FHP=0,80): ,80 h e 896,1, níel de seriço B 3.0,93 h.x (segundo a Figura 14-5, até cerca de 1050 ). h. x Seção com dispositios de contenção: somente as deensas no canteiro central têm eeito de obstrução lateral (as deensas à direita estão a mais de 1,80m) e a distância total às obstruções laterais é d T = 0,61,80 2,40m 8t FO 0,9mi/ h 1,4km/ h (na Tab14-9), ue corresponde a uma redução adicional da elocidade de luxo lire para V ~ FL 55,6 0,9 54,7mi / h (ou V ~ FL 89,0 1,4 87,6km / h ). O eeito da sinuosidade não é considerado (entre outros eeitos eentualmente releantes, como ualidade do paimento, intererências laterais ou iscalização de elocidade). Seção com o iaduto: obstruções laterais, de ambos os lados, distância das aixas de 11,40 23,30 rolamento dl 0,75m dt = 1,5m5t FO 1,5mi/ h 2,4km/ h (Tab14-9), 2 ue corresponde a uma redução adicional da elocidade de luxo lire para V ~ FL 55,6 1,5 54,1mi/ h (ou V ~ FL 89,0 2,4 86,6km / h ). Sem utilizar cura de operação interpolada, o eeito preisto seria nulo e indistinguíel em ambos os casos (noamente V ~ FL 55mi / h ). Naturalmente o eeito preisto é reduzido mas com interpolação a preisão da capacidade é: no primeiro caso ~ c 2094 e C ~ 6282 ou C 5835,7 / h (redução de cerca de 1,0% h.x h apenas) e no segundo caso no primeiro caso ~ ~ c 2082 e C 6246 ou h.x h C 5808,8 / h (redução de cerca de 1,5% apenas). Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I 3

4 Engenharia de Tráego Velocidade menor implica em maior densidade e manter níel de seriço B exige um olume menor ue cerca de 950 h. x, o ue é satiseito na situação atual. Note também ue uma seção com 3 aixas de 3,60m seria melhor junto aos iadutos 11,40 33,60 pois dl 0,3m dt 0,60(2t) FO 2,8mi / h (<1,9+1,5mi/h deido ao 2 eeito conjunto de largura restritia e obstrução lateral na situação existente). Esta seria uma puena compensação pelo eeito da obstrução lateral. As principais uestões discutíeis aparecem, no entanto, com mais clareza adiante. Primeiro trecho em aclie (i=3% e L=1,6km=1mi): - o ator uialente para os eículos pesados obtido diretamente da Tab14-13 (para caminhões com mesma relação peso/potência das ias expressas 75a90kg/kW=125a150lb/HP; HCM1997,2000: 167lb/HP=100kg/kW para rodoias) com p 15%, tendo-se e 1,5 0,93, mantendo a aaliação eita para o trecho normal C 5892,5 h (concluindo ue o primeiro trecho em aclie não aeta signiicatiamente os eículos pesados pois este é o ator uialente em níel). Esta conclusão é bastante dierente da obtida com as ersões anteriores. Com o HCM/85 ou o HCM/97 ter-se=ia e C 4 = 0, h e, então, , 69 h. x (ue indicaria uma piora do níel de seriço para C). Trechos seguintes: o ator uialente para os eículos pesados não pode ser obtido diretamente da Tabela pois a operação é inluenciada pelo trecho anterior. Obter a rampa simples uialente a partir das curas de operação dos eículos pesados, acumulando os eeitos sobre a elocidade inal dos eículos pesados nos trechos sucessios, é o melhor procedimento (o HCM/2010 permite usar a rampa ísica média i=h/l do trecho todo, uando L<1,2km ou i<4%). O HCM/2010 ornece curas de operação dos eículos pesados para relação peso/potência de 120kg/kW=200 lb/hp. Segundo trecho: aclie (i=2% e L=0,8km=1/2mi) - elocidade no inal do primeiro aclie (L=1,6km=1mi=5280t, para i=3%) é 39mi/h; - posição na entrada do segundo trecho em aclie (para i=2%) corresponde a 3050t; - elocidade no inal do segundo aclie (L=+0,8km a 5690t na cura i=2%) é 40mi/h; - rampa simples uialente (L=1,6+0,8km=7920t e elocidade 40mi/h) é i=2,6%; - e 2 na Tab14-13, com L=1 1/2mi (2,4km) e i=2,6%, e obtém-se 0,87. - no inal do segundo aclie, a capacidade é C 0, ,5 h (6,5% menor). Também, tem-se 957,8, ainda no limite do níel de seriço B. 3.0,87 h.x 4 Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I

5 Engenharia de Tráego A aplicação do procedimento para declies não é claramente recomendada. A utilização dos alores para declies simples (Tab14-15) é também inaduada. Portanto, o mesmo procedimento seria a alternatia naturalmente recomendada. Terceiro trecho: declie (i=2% e L=2,4km=1 1/2mi): - elocidade no inal do segundo aclie de 40mi/h é utilizada; - posição na entrada do terceiro trecho em declie (i=-2%) corresponde a 950t; - elocidade no inal do declie (L=+2,4km a 8870t para i=-2%) é de 60mph; - rampa simples uialente (L=2,4+2,4km=3mi=15840t) e elocidade 60mph é i=0%; - e 1,5 na Tab14-13, com L=3mi (4,8km) e i=0%, e obtém-se 0,93. - o inal do terceiro trecho, mantém a aaliação para o trecho normal C 5892,5 h, e tem-se 896,1, com níel de seriço B. 3.0,93 h.x Note ue a elocidade preista para o inal do declie (60mi/h) é incompatíel com a estimatia da elocidade de luxo lire da ia (55,6mi/h). As curas de operação é usada como uma cura nocional, não real, apenas para obter a rampa uialente (mas não para preer a elocidade eetia de operação) em unção das dierenças nas elocidades obseradas no início dos trechos e da relação peso/potência. Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I 5

6 Engenharia de Tráego Com a hipótese de ue as elocidades preistas são a inormação mais importante, é possíel considerar a elocidade inal dos eículos pesados obserada em campo. - hipótese: mesma elocidade inal do eículo pesado=>mesmo ator uialente... No inal do primeiro trecho: elocidade dos eículos pesados é 56km/h=35mi/h - perda de elocidade para 35mi/h em 1mi (5280t) corresponde à rampa uialente de i 3,5%, e 2 (Tab14-13), 0,87 e capacidade C 0, ,5 h (6,5% menor). Também ~ ,87 957,8 h.x, ainda do níel de seriço B. 6 Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I

7 Engenharia de Tráego No inal do segundo aclie: elocidade dos eículos pesados é 48km/h=30mi/h - perda de elocidade para 30mi/h em 1,5mi (7920t): rampa uialente de i 4,2% e 3,0 (Tab14-13), 0,77 e a aaliação é ualitatiamente distinta. A estimatia de capacidade da rodoia é reduzida para C 0, ,7/h (23% menor) e 1082, mas ainda no limite do níel de seriço B. 3.0,77 h.x No inal do terceiro trecho: elocidade dos eículos pesados é 80km/h=50mi/h - perda de elocidade para 50mi/h, de arraste, em L=4,8km (15840t): rampa uialente i 1,2% e 1, 5 0, 93, e capacidade C 5892,5 h, tendo-se 896,1, com níel de seriço B. 3.0,93 h.x Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I 7

8 Engenharia de Tráego Aspecto crítico: HCM/2010 seguiu o HCM/2000 ao reduzir de orma signiicatia os atores uialentes dos eículos pesados, em relação ao HCM/85 e HCM/97. Outra uestão mais teórica (undamental) decorre de considerar ue a alteração nos alores recomendados para os atores de uialência, corresponde a uma mudança de critério de uialência introduzida no HCM/2000 e mantida no HCM/2010, ue passou a ser a densidade de tráego (compatíel com o critério de níel de seriço). O critério anterior era o níel de utilização da capacidade (Q/C). Problema do procedimento recomendado para rodoias de múltiplas aixas (assim como para ias expressas): trocar o critério ao inés de manter dois critérios (um para densidade de tráego e outro para níel de utilização da capacidade). Relacionada com outra deiciência do HCM/2010 (herdada das ersões anteriores): a impossibilidade de preer a elocidade de tráego na ia com tráego misto. Interpretação: uações de continuidade em tráego misto ( K. V ) e uialente ( ~ K ~. V ~ ) ornecem uma decomposição do ator de composição de tráego em dois componentes:. ~ g.h. K ~.V ~ K. V, onde g K g. K ~ e h V h.v ~ com atores uialentes distintos (para densidade e luxo). Exemplo: primeiro aclie (seria similar nos demais) - o ator uialente para o luxo de tráego é e C 4 = 0, e, h então, 1208 (correspondente a tráego de autos apenas, com base 3.0,69 h.x nos atores uialentes do HCM/97 para utilização da capacidade/luxo de tráego); - na cura de operação para tráego de autos para V ~ FL 55,6mi/ h (seção normal), obtém-se V ~ V ~ FL 55,6mi/ h para ~ e, então, K ~ 21,7 ; h.x 55,6 mi.x - o ator uialente para densidade de tráego seria e 1,5 0,93 para densidade, obtendo-se K.K ~ 21,7 20,2 60,6 mi.x 0,93. (com base nos mi atores uialentes do HCM/2010 para densidade de tráego; anteriormente eram recomendados os atores uialentes em níel como puramente dimensionais); portanto, a preisão para a elocidade em tráego misto seria V 41mi 60,6 h 0,69 (implicitamente há um ator uialente para elocidade em 0, 74 ). 0,93 O procedimento alternatio também precisa ser alidado e ornece apenas a elocidade média em tráego misto (não ornece a elocidade por tipo de eículo). Um procedimento consistente e alidado é ainda uma necessidade, sem mencionar os critérios adicionais para obter resultados por tipo de eículo e utilizar dados de campo. 8 Exercícios Capítulo 7 Balanceamento Estrutural I