Notas de aulas de Estradas (parte 12)

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1 1 Notas de aulas de Estradas (parte 12) Hélio Marcos Fernandes Viana Tema: Interseções rodoviárias Conteúdo da parte 12 1 Introdução 2 Interseções em nível 3 Manobras e conflitos 4 Princípios de canalização de tráfego 5 Faixas de mudanças de velocidade 6 Interseções em desnível ou interconexões 7 Escolha do tipo de interseção

2 2 1 Introdução Interseção é a área em que duas ou mais vias se cruzam, ou se unificam, e também, é a área onde estão localizados todos os dispositivos para ordenar os diversos movimentos do tráfego (sinalização, semáforos, viadutos, ramos, etc.). OBS. Os ramos são pistas que fazem a ligação entre as vias principais. O projeto dos elementos geométricos que constituem uma interseção baseia-se, em geral, nos mesmos princípios que orientam o projeto geométrico dos outros componentes da estrada. A qualidade do projeto de uma rodovia, no que se refere: à eficiência, à segurança, à velocidade de operação e aos custos de operação, é afetada significativamente pela qualidade do projeto de suas interseções. dados: A escolha de um tipo de interseção é baseada principalmente nos seguintes i) Nos dados funcionais, que se relacionam com a classificação funcional da via, com o tipo de via (uma, duas ou mais faixas de tráfego) e com o tipo de controle de acesso e etc. OBS(s). a) A classificação funcional das vias classifica as rodovias em: arteriais (são geralmente rodovias interestaduais; Ex: Rodovia Rio - Bahia), coletoras (são geralmente rodovias intermunicipais; Ex: Rodovia Conquista - Barra do Choça) e locais (são geralmente rodovias intramunicipais; Ex: Rodovia Conquista - José Gonçalves). A classificação funcional já foi discutida em aula anterior; e b) O controle do acesso está relacionado às entradas e às saídas da rodovia. ii) Dados físicos, que se relacionam com a topografia, com as edificações e com os serviços públicos. iii) Dados de tráfego, que se relacionam com o volume de tráfego, com a composição do tráfego, com o volume de pedestres e etc. iv) Dados de acidentes, que se relacionam com os tipos de acidentes, com as causas dos acidentes e com a distribuição dos acidentes no tempo. v) Dados financeiros, que se relacionam com os meios disponíveis para investimento na obra, e com os custos de construção e manutenção da obra. 2 Interseções em nível Interseções em nível são aquelas onde ocorre, numa certa extensão, a coincidência dos greides da vias, ou seja, os greides das vias se coincidem num ponto de mesma cota.

3 3 Os principais tipos de interseção em nível são os seguintes: i) Interseções com 3 (três) ramos As interseções com 3 (três) ramos são chamadas de interseções em T ou em Y; e ocorre quando uma via intercepta uma outra sem que haja prolongamento da via após a interseção. Quando uma via intercepta outra via num ângulo entre 70º e 110º, tem-se uma interseção em T. Quando uma via intercepta outra via num ângulo menor que 70º, tem-se uma interseção em Y. OBS. A interseção com 3 (três) ramos é, geralmente, caracterizada por 2 (dois) ramos pertencerem a uma mesma via, em um terceiro ramo pertencer a uma outra via. A Figura 2.1 ilustra 2 (duas) interseções com 3 (três) ramos uma em T e outra em Y. Figura Interseções com 3 (três) ramos uma em T e outra em Y ii) Interseções com 4 (quatro) ramos A intercessão em nível com 4 (quatro) ramos, geralmente, ocorre quando uma via intercepta outra via e há prolongamento das vias após os pontos de interseção. As interseções com 4 (quatro) ramos podem ser retas, obliquas ou assimétricas (ou defasadas). a) Interseções retas As interseções retas ocorrem quando o ângulo de interseção entre as duas vias está entre 70º e 110º.

4 4 b) Interseções oblíquas As interseções oblíquas ocorrem quando o ângulo de interseção entre as vias é menor que 70º. c) Interseções assimétricas (ou defasadas) As interseções assimétricas ou defasadas ocorrem quando dois ramos da interseção são desalinhados (ou separados) na área de interseção. A Figura 2.2 mostra os 3 (três) tipos de interseções com 4 (quatro) ramos; interseção reta, oblíqua e desafastada (ou assimétrica). Figura Os 3 (três) tipos de interseções com 4 (quatro) ramos; interseção reta, oblíqua e desafastada (ou assimétrica) iii) Interseções de ramos múltiplos ramos. As interseções de ramos múltiplos são interseções com 5 (cinco) ou mais A Figura 2.3 ilustra uma interseção com ramos múltiplos. Figura Interseção com ramos múltiplos

5 5 iv) Interseções tipo rotatória As rotatórias são interseções em que o tráfego se move no sentido antihorário ao redor de uma ilha central. Em certas circunstâncias a rotatória pode ser a solução mais adequada, como por exemplo: em interseções com 5 (cinco) ou mais aproximações (ou ramos), que possuem intensidade de tráfego aproximadamente iguais. Além de ramos com aproximadamente mesma intensidade de tráfego, são necessários também outros elementos para viabilizar o uso de uma rotatória, tais como: a) Áreas extensas e planas; b) Pouca movimentação de pedestres junto à rotatória; e c) Distâncias aproximadamente grades entre as aproximações (ou ramos). A Figura 2.4 ilustra uma rotatória com seus elementos básicos, que são tráfego anti-horário e ilha central. Figura Uma rotatória OBS. Dependendo das intensidades dos fluxos de tráfego, que se interceptam nas interseções, pode ser necessária a adoção de sinalização semafórica para controle do tráfego.

6 6 3 Manobras e conflitos 3.1 Tipos de manobras Existem 4 (quatro) tipos de manobras numa interseção em nível, as quais são: a) Manobra divergente; b) Manobra convergente; c) Manobra de cruzamento; e d) Manobra de entrelaçamento. nível. A Figura 3.1 mostra os 4 (quatro) tipos de manobras nas interseções em Figura Tipos de manobras nas interseções em nível

7 7 3.2 Conflitos Pontos de conflito são os locais onde as correntes de tráfego principais sofrem influência de outras correntes de tráfego. OBS. Corrente de tráfego é o fluxo de tráfego em uma direção definida. Os principais tipos de conflito de tráfego são: a) Conflito de convergência; b) Conflito de divergência; c) Conflito de cruzamento; e d) Conflito de conversão. As Figuras 3.2 e 3.3 ilustram os principais tipos de conflito de tráfego existentes. Figuras Conflitos de tráfego de divergência e de convergência

8 8 Figuras Conflitos de tráfego de cruzamento e de conversão 4 Princípios de canalização de tráfego A Canalização do tráfego numa interseção em nível representa a SEPARAÇÃO (OU REGULAMENTAÇÃO) DO TRÁFEGO CONFLITANTE. A canalização do tráfego possibilita que o tráfego outrora conflitante passe a operar em trajetórias bem definidas. 4.1 Elementos utilizados para canalização do tráfego A canalização do tráfego é realizada através de: a) Marcas no pavimento (ou sinalização horizontal); b) Ilhas de canalização; e c) Outros meios que visem aumentar a segurança, e ordenar os movimentos de veículos e pedestres. OBS. Ilhas de canalização são pequenas áreas, que auxiliam o tráfego e são cercadas pelo tráfego em todos os lados.

9 9 4.2 Propósitos para os quais são utilizadas as canalizações A canalização do tráfego, basicamente, pode ser utilizada com os seguintes objetivos: a) Separar conflitos entre veículos; b) Controlar os ângulos de trajetórias dos veículos; c) Proteger os pedestres em zonas urbanas; d) Proteger os veículos que efetuam manobras à esquerda; e e) Controlar a velocidade dos veículos. A Figura 4.1 ilustra uma interseção canalizada de alto padrão; pode-se observar que na interseção foram utilizadas várias ilhas para canalização do tráfego. Figura Exemplo de uma Interseção canalizada de alto padrão 4.3 Regras gerais a serem adotadas para canalização do tráfego em uma interseção As regras gerais a serem adotadas para canalização do tráfego em uma interseção são: i) Deve-se sempre que possível evitar áreas de conflito de divergência, de convergência, etc. ii) Quando correntes de tráfego se cruzam, sem que haja manobras de convergência ou entrelaçamento, o cruzamento das correntes de tráfego deverá ser feito em ângulo reto (90º), ou próximo ao ângulo reto. A Figura 4.2 mostra o esquema de um cruzamento incorreto, e de um cruzamento correto das correntes de tráfego.

10 10 Figura Esquema de um cruzamento incorreto, e de um cruzamento correto das correntes de tráfego iii) A convergência de correntes de tráfego deve ser realizada através de ângulos pequenos, de maneira a minimizar a velocidade relativa dos veículos. A Figura 4.3 ilustra uma convergência de correntes de tráfego realizada com um ângulo pequeno. Figura Esquema de convergência de correntes de tráfego realizada com um ângulo pequeno iv) Pode-se controlar a velocidade da corrente de tráfego, que se aproxima da interseção, através do afunilamento gradativo da faixa de rolamento. A Figura 4.4 ilustra o exemplo de um afunilamento gradativo da faixa de rolamento, que é realizado antes da convergência das correntes de tráfego.

11 11 Figura Exemplo de um afunilamento gradativo da faixa de rolamento, que é realizado antes da convergência das correntes de tráfego v) Deve-se proporcionar refúgio aos veículos que vão convergir. A Figura 4.5 ilustra um refúgio em uma interseção. Figura Refúgio em uma interseção vi) A canalização do tráfego nas interseções deve evitar ou desencorajar os movimentos não permitidos. A Figura 4.6 mostra que a geometria de uma ilha, numa interseção, ajuda a canalizar o tráfego, e a evitar manobras na contra-mão.

12 12 Figura A geometria de uma ilha, numa interseção, ajuda a canalizar o tráfego, e a evitar manobras na contra-mão vii) A canalização realizada numa interseção dever gerar (ou criar) espaços apropriados para instalação de dispositivos de sinalização e controle de tráfego (por exemplo: gerar espaços adequados para colocação de placas e semáforos). viii) Etc. 5 Faixas de mudanças de velocidade As faixas de mudança de velocidade são faixas construídas com o objetivo de proporcionar aos veículos um espaço adequado para manobras de variação de velocidade (aceleração e desaceleração), sem provocar interferências no tráfego principal. As faixas de mudança de velocidade facilitam as mudanças de velocidade entre a via principal e os ramos, que podem ser de entrada ou saída. A Figura 5.1 mostra os tipos mais utilizados de faixas de mudança de velocidade, que são as faixas de aceleração e desaceleração. Pode-se observar na Figura 5.1 que no início e no fim das faixas de mudança velocidade, geralmente, há necessidade de introduzir um trecho de largura variável denominado teiper.

13 13 Figura Faixas de aceleração (A) e desaceleração (B) A Tabela 5.1 resume os valores recomendados para o comprimento das faixas de mudança de velocidade e para os teipers, considerando-se greides suaves (com inclinação ou i < 2%). Pode-se observa na Tabela 5.1 que o comprimento das faixas de aceleração e desaceleração, e também dos teipers são função: da velocidade de projeto da rodovia, da velocidade de projeto da curva de conversão e do raio da curva de conversão.

14 14 Tabela Comprimento de projeto das faixas de aceleração e desaceleração, e também dos teipers, considerando-se greides suaves (i 2%) No caso de greides de estradas com inclinações mais acentuadas. Os valores dos comprimentos das faixas de aceleração e desaceleração obtidos da Tabela 5.1 são multiplicados pelos fatores de multiplicação (f) da Tabela 5.2. Observa-se que o fator de multiplicação (f) do comprimento das faixas, da Tabela 5.2, é função: da inclinação da rampa e da velocidade de projeto.

15 Tabela Fatores de multiplicação (f) para comprimentos das faixas de aceleração e desaceleração, considerando-se rampas com inclinação acentuada 15

16 16 6 Interseções em desnível ou interconexões 6.1 Características das interseções em desnível ou interconexões Uma interseção em desnível, ou interconexão, é um cruzamento em desnível, com uma ou mais rampas de ligação (ou conexão), que servem para movimentar as correntes de tráfego das vias que se cruzam. Nas interseções em desnível haverá necessidade de construir uma obra de arte (viaduto), que deverá separar verticalmente as duas ou mais vias, que se cruzam. 6.2 Tipos de ramos das interseções em desnível Os ramos são pistas que fazem a ligação entre as vias principais. Os ramos das interseções em desnível são classificados em: a) Ramos direcionais; b) Ramos semidirecionais; c) Ramos tipo laço ou loop ; e d) Ramo externo. a) Ramos direcionais Os ramos direcionais são exigidos para ALTOS VOLUMES DE CONVERÇÃO (ou altos volumes de passagem de veículos de uma via para outra). Os ramos direcionais visam assegurar maior velocidade para o tráfego, maior segurança e menor distância na passagem de uma via para outra. A Figura 6.1 ilustra um ramo direcional. Observe que a construção deste ramo especial exige duas obras de arte (ou viadutos).

17 17 Figura Ramo direcional com duas obras de arte (ou viadutos) em sua extensão b, c e d) Ramo semidirecional, ramo tipo laço (ou loop) e ramo externo A Figura 6.2 mostra o aspecto típico do ramo semidirecional, do ramo laço (ou loop) e do ramo externo. Figura Aspecto típico do ramo semidirecional, do ramo laço (ou loop) e do ramo externo OBS. Nas interseções em desnível, as saídas e as entradas devem estar conectadas com a rodovia do lado direito (no sentido do tráfego). Isso irá minimizar as manobras inesperadas e melhorar a operação para o motorista.

18 Importância das interseções em desnível Os viadutos presentes nas interseções em desnível permitem que o tráfego não fique sujeito à interferências (congestionamentos ou engarrafamentos). Em regiões onde os volumes de tráfego, que se interceptam, são elevados, uma interseção em desnível (ou interconexão) pode ser a única solução viável. Em locais onde existam grandes restrições de visibilidade, ou ocorrem acidentes, as interseções em desnível podem ser usadas para solucionar estes pontos perigosos (por exemplo: muitos cruzamentos em curvas são perigosos por apresentar pouca visibilidade). 6.3 Características das interseções em desnível ou interconexões A seguir serão apresentadas várias interseções em desnível, bem como as vantagens e desvantagens em utilizá-las. i) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo DIAMANTE SIMPLES A Figura 6.3 ilustra uma interseção em desnível tipo diamante simples. Figura Interseção em desnível tipo diamante simples a) Vantagens da interconexão diamante simples -> As rampas de saída localizam-se antes da obra de arte; -> As rampas de entrada localizam-se depois da obra de arte; -> A estrutura é relativamente econômica; -> Requer pouco espaço fora da área da rodovia para sua construção; -> As conexões da interseção são feitas por rampas diretas (ou retas); -> Esta interconexão evita manobras de entrelaçamento na rodovia principal; e -> As entradas e as saídas da interconexão são simples.

19 19 b) Desvantagens da interconexão diamante simples -> Existem muitos pontos de conflito na rodovia secundária; -> Existe a possibilidade de manobras erradas; -> Requer canalização de tráfego na rodovia secundária; -> Caso haja sinalização, é requerido um semáforo de três fases; -> Existem poucas possibilidades de alargamento futuro da estrutura; e -> O tráfego de saída da rodovia principal é obrigado a parar, no final da rampa. ii) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo DIAMANTE ABERTO Esta interconexão é utilizada quando existem duas rodovias secundárias paralelas, cada uma com dois sentidos de circulação, cruzando a rodovia principal. A Figura 6.4 ilustra uma interseção em desnível tipo diamante aberto. Figura Interseção em desnível tipo diamante aberto a) Vantagens da interconexão diamante aberto -> Há uma boa localização das rampas de entrada e de saída na rodovia principal; -> Requer pouco espaço fora da área da rodovia para sua construção; -> As conexões da interseção são feitas por rampas diretas (ou retas); -> Esta interconexão evita entrelaçamento na rodovia principal; -> Possui entrada e saída simples; -> Possui maior capacidade de tráfego do que a interconexão diamante simples; e -> Quando as rodovias secundárias passam sobre a rodovia principal, as rampas de saída e entrada favorecem as manobras de aceleração e desaceleração. b) Desvantagens da interconexão diamante aberto -> Existem muitos pontos de conflito na rodovia secundária; -> Existe a possibilidade de movimentos errados nas rampas de conexão; -> Requer canalização do tráfego nas rodovias secundárias; -> Existe o custo adicional de mais uma obra de arte em relação à interconexão tipo diamante simples; e -> O tráfego, que vira à esquerda na rodovia secundária, é obrigado a parar.

20 20 iii) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo DIAMANTE ABERTO COM UM SENTIDO DE CIRCULAÇÃO Neste caso a rodovia secundária possui duas pistas, e cada uma com um único sentido de circulação. A Figura 6.5 ilustra uma interseção em desnível tipo diamante aberto com um sentido de circulação. Figura Interconexão diamante aberto com um sentido de circulação a) Vantagens da interconexão diamante aberto com um sentido de circulação -> As rampas de saída localizam-se antes da obra de arte; -> A estrutura relativamente econômica; -> Requer pouco espaço fora da área da rodovia para sua construção; -> As conexões da interseção são feitas por rampas diretas (ou retas); -> Esta interconexão evita entrelaçamento na rodovia principal; -> Possui entrada e saída simples; e -> Possui maior capacidade de tráfego em relação aos outros tipos de interconexão em diamante. b) Desvantagens da interconexão diamante aberto com um sentido de circulação -> Existe a possibilidade de movimentos errados nas rampas de conexão; -> Requer canalização de tráfego na rodovia secundária; -> Existe o custo adicional de mais uma obra de arte em relação à interconexão diamante simples; e -> O tráfego, que vira à esquerda na rodovia secundária, é obrigado parar.

21 21 iv) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo TREVO COMPLETO A Figura 6.6 mostra uma interseção em desnível tipo trevo completo. Figura Interseção em desnível tipo trevo completo a) Vantagens da interconexão tipo trevo completo -> Apresenta tráfego com fluxo contínuo e natural para todos os movimentos; -> Não conduz a movimentos errados na via; -> Para o trevo completo a sinalização semafórica é desnecessária; e -> Pode ser construído em fases. b) Desvantagens da interconexão tipo trevo completo -> Exige grandes áreas para sua construção; -> A capacidade de tráfego é limitada em função dos ramos loops (ou laços) no trevo; e -> Esta interconexão apresenta comprimentos insuficientes de faixas de desaceleração. v) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo TREVO COMPLETO COM VIAS COLETORAS-DISTRIBUIDOSRAS O trevo completo com vias coletoras-distribuidoras é semelhante ao trevo mostrado anteriormente, todavia em cada lado da rodovia principal é introduzida uma via coletora-distribuidora. A Figura 6.7 mostra uma interseção em desnível tipo trevo completo com vias coletoras-distribuidoras.

22 22 Figura Interseção em desnível tipo trevo completo com vias coletorasdistribuidoras a) Vantagens da interconexão tipo trevo completo com vias coletorasdistribuidoras -> Os ramos loops (ou laços) são deslocados da rodovia principal para as vias coletoras-distribuidoras; -> Este tipo de interconexão não conduz a movimentos errados na via; -> Apresenta maior capacidade de tráfego que o trevo simples; e -> Ocorre uma redução no número de entradas e saídas na rodovia principal, que passam de 8 para 4. b) Desvantagens da interconexão tipo trevo completo com vias coletorasdistribuidoras -> Este tipo de interconexão exige grandes áreas e elevados custos de construção. vi) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo TROMBETA A Figura 6.8 mostra o aspecto do tipo A e do tipo B das interseções em desnível tipo trombeta.

23 23 Figura Aspecto do tipo A e do tipo B das interseções em desnível tipo trombeta Vantagens da interconexão tipo trombeta -> Esta interseção requer apenas uma obra de arte (ou viaduto); -> Possui alta capacidade de tráfego; e -> Permite movimentos a grandes velocidades. vii) Interseção em desnível (ou interconexão) tipo GIRATÓRIA A Figura 6.9 mostra o aspecto de uma interseção em desnível tipo giratória. Figura Interseção em desnível tipo giratória

24 24 a) Vantagens da interconexão tipo giratória -> É uma solução relativamente simples em zonas rurais, onde existam 4 ou mais estradas que se cruzam. b) Desvantagens da interconexão tipo giratória -> Este tipo de interconexão requer grandes áreas para sua implantação; -> Possui elevado custo de construção das obras de arte (ou viadutos); e -> Apresenta dificuldade para aplicação da sinalização direcional, a menos que o diâmetro do círculo seja suficientemente grande. 7 Escolha do tipo de interseção O ábaco apresentado na Figura 7.1 resume qual o melhor tipo de interseção a ser utilizada para duas estradas que se cruzam. Pode-se observar no ábaco da Figura 7.1 que a interseção recomendada depende das classes das estradas, que se cruzam. Figura Ábaco para definição da melhor interseção a ser usada no cruzamento de estradas

25 25 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PONTES FILHO, G. (1998) Estradas de rodagem projeto geométrico. [S.I.]: Bidim, p. (Bibliografia principal) COSTA, P. S.; FIGUEIREDO, W. C. (2001) Estradas estudos e projetos. Salvador - BA: Coleção pré-textos, p.