PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO E CAPACITAÇÃO DER/2008 TÓPICOS DE DE PROJETO GEOMÉTRICO RODOVIÁRIO. Lucas Bach Adada

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1 PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO E CAPACITAÇÃO DER/2008 TÓPICOS DE DE PROJETO GEOMÉTRICO RODOVIÁRIO Lucas Bach Adada 1

2 Conteúdo Programático Definição de Projeto Geométrico; Classificação das Vias e Rodovias ; Critérios para a definição das classes de projeto; Observações quanto as normas do DNER(DNIT); Considerações sobre o relevo; Velocidade de Projeto x Velocidade de Operação; Distâncias de Visibilidade; Raio Mínimo de Curva Horizontal; Superelevação; Curvas horizontais e verticais; Desenvolvimento de traçados; Recomendações do traçado em planta e perfil; Coordenação dos traçados em planta e perfil; Defeitos dos traçados; e Apresentação do Projeto Geométrico em Planta e Perfil. 2

3 O que é um Projeto Geométrico Rodoviário? O PROJETO GEOMÉTRICO é a parte precípua do projeto de estradas que estuda as diversas características geométricas do traçado em função das leis do movimento, do comportamento dos motoristas, das características de operação dos veículos e do tráfego, de maneira a garantir uma estrada segura, confortável eficiente, com o menor custo possível. 3

4 Classificações das Vias/ Rodovias Uma das primeiras classificações procede do império romano que classificava as vias de acordo com sua importância, sendo: As mais importantes as VIAS PÚBLICAS DO ESTADO (viae publicae); As vias construídas pelo exército (viae militare); As vias locais (actus);e As vias privadas (privatae). 4

5 Como são classificadas as Rodovias hoje? Quanto a Posição Geográfica; Classificação das Rodovias Quanto a Função; Quanto a Jurisdição;e Quanto às Condições Técnicas 5

6 Nomenclatura das Rodovias Federais Quanto a Posição Geográfica Radiais (0) 5 Categorias De Rodovias Longitudinais (1) Transversais (2) Diagonais (3) Ligação (4) 6

7 Classificação Funcional de Rodovias f (tipo de serviço) funções básicasb Mobilidade Acesso ou Acessibilidade Sistema Funcional f (característica Básica dos Serviços oferecidos) Arterial ou Expressa Coletor Local 7

8 Relação entre as Funções de Mobilidade e de Acesso 8

9 Parâmetros para a classificação funcional de rodovias 9

10 Classificação quanto à Jurisdição Via arterial de interesse da Nação; FEDERAIS Percorre no mínimo mais de um Estado; e São construídas e mantidas pelo Governo Federal. 10

11 Classificação quanto à Jurisdição Ligam entre si as cidades e a capital de um Estado; ESTADUAIS Atendem às necessidades de um Estado, ficando contida em seu território; e Tem usualmente a função de arterial ou coletora. 11

12 Classificação quanto à Jurisdição São as construídas e mantidas pelo governo municipal; e MUNICIPAIS São de interesse de um município ou de municípios vizinhos. 12

13 Classificação quanto à Jurisdição Estradas municipais; Pavimentadas ou não; VICINAIS Padrão técnico modesto; Possibilitam a elevação de renda do setor primário; e Podem ser privadas. 13

14 Nomenclatura das Rodovias Federais e Estaduais ou PR 14

15 Classificação quanto às s Condições São aquelas que se relacionam diretamente com a operação do tráfego da rodovia no 10 o ano após sua abertura Técnicas Velocidade; Rampas; Raios; Largura da Pista e Acostamento; Distância de Visibilidade; e Níveis de Serviço. 15

16 Classe de Projeto para Novos Traçados ados de Rodovias em Áreas Rurais DNER(DNIT) 16

17 Classe de Projeto para Novos Traçados ados de Rodovias em Áreas Rurais DER - PR DISCRIMINAÇÃO INCLINAÇÃO C L A S S E S DO TERRENO 0 I II III IV V VI VII Tráfego Médio Diário no 10º Ano (TMD) > 4800 > > > > > > < 10% Velocidade de Operação (km/h) 10 a 25% > 25% < 10% Velocidade de Projeto (km/h) 10 a 25% > 25% < 10% 3,0 3,0 4,0 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0 Declividade Máxima do Greide (%) 10 a 25% 4,5 5,0 6,0 7,0 8,0 8,0 8,0 9,0 > 25% 6,0 7,0 8,0 8,0 10,0 11,0 12,0 12,0 < 10% Raio Mínimo de Curva Circular (m) 10 a 25% > 25% < 10% Raio Mínimo da Circular Com Transição (m) 10 a 25% > 25% < 10% 233/80 164/66 107/51 74/42 48/32 29/24 18/17 4,0/6,0 Parâmetro Mínimo de Concordância Vertical 10 a 25% 107/51 74/42 48/32 48/32 29/24 18/17 10/12 5,0/7,0 (k) - Cônvexa/Côncava > 25% 48/32 29/24 29/24 10/12 5,0/7,0 5,0/7,0 05/07 2,0/4,0 < 10% Comprimento Mínimo da Curva de 10 a 25% Transição - (m) > 25% < 10% Distância Mínima de Visibilidade de Parada 10 a 25% (m) > 25% < 10% nx3,60 7,20 7,00 7,00 6,60 6,60 6,00 5,50 Largura da Pista (m) 10 a 25% nx3,60 7,20 7,00 7,00 6,60 6,60 6,00 5,50 > 25% nx3,60 7,20 7,00 7,00 6,60 6,60 6,00 5,50 < 10% 3,00 3,00 2,00 1,30 1,00 0,75 0,75 0,75 Largura do Acostamento (m) 10 a 25% 3,00 3,00 2,00 1,30 1,00 0,75 0,75 0,75 > 25% 2,50 2,30 1,50 1,00 0,75 0,75 0,75 0,75 Largura da Plataforma de pontes e Viadutos - nx3,60 +6,00 13,20 11,00 9,60 8,60 5,10 5,50 5,00 Observação: A INCLINAÇÃO DO TERRENO também pode ser dividida em: plana, ondulada e montanhosa ao invés dos valores percentuais inseridos na coluna. 17

18 Normas Admissíveis para melhoramentos de Rodovias Existentes (DNIT) 18

19 Normas para projeto de Rodovias Vicinais (DNIT) 19

20 Critérios para a definição da classe de projeto Para a definição da classe a ser adotada no projeto de um trecho de rodovia, as normas do DNER recomendam que sejam considerados os seguintes critérios principais: a) respeitar a posição hierárquica da rodovia dentro da classificação funcional; b) atender adequadamente aos volumes de tráfego previstos ou projetados; c) verificar os Níveis de Serviço com que a demanda será atendida; d) outras condicionantes, tais como fatores de ordem econômica, decisões relacionadas com o desenvolvimento nacional ou regional. 20

21 Critérios para a definição da classe de projeto Considerando o critério de observar a classificação funcional de rodovias, o DNER sugere a seguinte correspondência com as classes de projeto: 21

22 Observações quanto às Normas do DNER Apesar de resultarem de atualizações feitas ao longo do tempo, incluindo a introdução de critérios sugeridos pela experiência nacional, alguns dos valores apontados pelas Normas do DNER apresentaram uma involução qualitativa em relação aos propostos pelo Manual de projeto de engenharia rodoviária (DNER, 1974) e pelas Normas para o projeto de estradas de rodagem (DNER, 1975), buscando favorecer uma política de redução dos custos de construção; O caso mais chamativo foi a diminuição (desde 1979, com a edição das Instruções para o projeto geométrico das rodovias rurais pelo DNER) da largura mínima admitida para as faixas de trânsito, nos projetos de rodovias de Classe 0 (Classe Especial) em regiões de relevo plano ou ondulado; A largura mínima, anteriormente fixada em 3,75 m, foi reduzida para 3,60 m, contrariando a boa técnica e a própria tendência que se verifica na utilização de faixas mais largas nos projetos de nível mais elevado; 22

23 Observações quanto às Normas do DNER Observe-se que, curiosamente, as Normas mantiveram de forma indireta a recomendação de largura de faixa de trânsito de 3,75 m para os projetos de melhoramentos de rodovias existentes na Classe 0, em regiões de relevos plano ou ondulado, condições às quais corresponde velocidade diretriz menor que a fixada para o projeto de rodovias novas e para essas, a largura recomendada para a faixa de trânsito foi reduzida para 3,60 m ; O projetista não deve tomar cega e rigidamente os valores apontados nas Normas e Instruções, sendo sempre conveniente lembrar que tais valores, exceto quando explicitado em contrário, são os mínimos (ou máximos) aplicáveis, podendo o projetista adotar a boa prática de fixar valores menos restritivos, quando devidamente justificável do ponto de vista técnicoeconômico, para ajustamento a condições particulares referentes à demanda a atender, ao meio ambiente ou ao entorno afetado pela rodovia; e 23

24 Observações quanto às Normas do DNER As Normas do DNER estabelecem, ainda, uma terminologia imprópria para as rodovias de Classe Especial, ao denominá-las Vias Expressas. Esta denominação não é a mais apropriada, pois na terminologia internacional as rodovias desta classe de projeto, que contam com controle total de acessos e interseções em níveis distintos, são classificadas como Freeways. O termo Via Expressa deveria ser reservado às denominadas Expressways, que são rodovias de pistas duplas, com controle parcial de acessos, admitindo interseções no mesmo nível, correspondendo às rodovias da Classe IA do DNER. 24

25 Relevo do terreno 25

26 Relevo do terreno 26

27 Relevo do terreno 27

28 Relevo do terreno 28

29 PLANO? Relevo do terreno ONDULADO? MONTANHOSO? Eis a Questão? 29

30 Relevo do terreno Embora não haja definições precisas para enquadramento de uma região em uma dessas categorias, há um consenso resultante da experiência que permite estabelecer linhas gerais para esses enquadramento. 30

31 Definições existentes quanto ao relevo 31

32 Definições existentes quanto ao relevo A Policy on Geometric Design of Highways and Streets AASHTO -1994, define: 32

33 Definições existentes quanto ao relevo BNDES, Manual de Rodovias Vicinais define: Região Plana - Inclinação Transversal de Terreno 5%; Região Ondulada - Inclinação Transversal de Terreno 20%; Região Montanhosa - Inclinação Transversal de Terreno 70%. 33

34 Definições existentes quanto ao relevo DER PR, na define: Inclinação do Terreno Região < 10% Plana 10 a 25% Ondulada > 25% Montanhosa 34

35 Definições existentes quanto ao relevo GARCIA e PIEDADE, definem: CLASSE DECLIVIDADE (%) INTERPRETAÇÃO A < 3 Fraca B 3 A 6 Moderada C 6 A 12 Moderada a Forte D 12 A 20 Forte E 20 A 40 Muito Forte F >40 Extremamente forte 35

36 Definições existentes quanto ao relevo Outros autores, definem: TERRENO DECLIVIDADE plano 0 a 3% plano a suave-ondulado 3 a 6% suave-ondulado a ondulado 6 a 12% ondulado a forte ondulado 12 a 20% forte ondulado a montanhoso 20 a 40% montanhoso >40% 36

37 Definições existentes quanto ao relevo Outros autores, definem: TERRENO DECLIVIDADE plano 0 a 3% plano a suave-ondulado 3 a 6% suave-ondulado a ondulado 6 a 12% ondulado a forte ondulado 12 a 20% forte ondulado a montanhoso 20 a 40% montanhoso >40% 37

38 Velocidade de Projeto x Velocidade de Operação Velocidade de Projeto: Segundo a AASHTO, velocidade de projeto, ou velocidade diretriz, é a máxima velocidade que um veículo pode manter, em determinado trecho da rodovia, em condições normais, com segurança. Velocidade de Operação: É a média de velocidades para todo o tráfego ou parte dele, obtida pela soma das distâncias percorridas dividida pelo tempo de percurso. É a utilizada nos estudos de capacidade e níveis de serviço da via. 38

39 Distâncias de Visibilidade DISTÂNCIAS DE VISIBILIDADE F( velocidade), com o objetivo de: Proporcionar boas condições De visibilidade aos motoristas quando trafegam na rodovia. DE PARADA ( D P ) DE ULTRAPASSAGEM ( D U ) SEGURANÇA E EFICIÊNCIA OPERACIONAL NA RODOVIA 39

40 Distâncias de Visibilidade de Parada DISTÂNCIAS DE VISIBILIDADE DE PARADA ( valores): Mínimos Recomendados;e Mínimos Excepcionais ( ou desejáveis) REFLETEM TENDÊNCIAS OU COMPORTAMENTOS DOS MOTORISTAS EM CONDIÕES CHUVOSAS Mínimos Recomendados: Em condições chuvosas a velocidade efetiva de operação é reduzida para um valor médio inferior a velocidade diretriz Mínimos Excepcionais ( desejáveis) : Em condições chuvosas a velocidade efetiva de operação é igual à velocidade diretriz. 40

41 Distâncias de Visibilidade de Parada ( Dp ) D p = D 1 + D 2 2 V D p = 0,7. V ( f + i) D 1 D 2 D p 41

42 DISTÂNCIA DE VISIBILIDADE DE ULTRAPASSAGEM ( Du ) É a distância que deve ser proporcionada ao veículo, numa pista simples e de mão dupla para que, quando estiver trafegando atrás de um veículo mais lento, possa efetuar uma manobra de ultrapassagem em condições aceitáveis de segurança e conforto, ou seja: Du 7.V É RECOMENDADO QUE DEVAM EXISTIR TRECHOS COM VISIBILIDADE DE ULTRAPASSAGEM A CADA 1,5 A 3,0 KM E TÃO EXTENSOS QUANTO POSSÍVEL 42

43 RAIO MÍNIMO DE CURVA HORIZONTAL São os menores raios das curvas que podem ser percorridas em condições limite com a velocidade diretriz, e à taxa máxima de superelevação admissível, em condições aceitáveis de segurança e de conforto de viagem. 43

44 RAIO MÍNIMO DE CURVA HORIZONTAL São os menores raios das curvas que podem ser percorridas em condições limite com a velocidade diretriz, e à taxa máxima de superelevação admissível, em condições aceitáveis de segurança e de conforto de viagem. R min = 127( e V máx 2 + f máx ) V = Velocidade Diretriz, em km/h; f = coeficiente de atrito transversal pneu/pavimento; e = superlevação, m/m; 44

45 SUPERELEVAÇÃO Valores Máximos Adotados e Determinados para a Superelevação (AASHTO, 1993), são função de: Condições climáticas; Condições topográficas; Tipo de área (rural ou urbana); Freqüência de tráfego lento no trecho analisado. 45

46 SUPERELEVAÇÃO Taxas Máximas de Superelevação Admissíveis (e ) máx e máx Casos de Emprego 12% 10% 8% 6% 4% Máximo absoluto em circunstância específicas; Máximo Normal. Adequado para fluxo ininterrupto. Adotar para Rodovias Classe 0 e Classe I em regiões planas e onduladas Valor superior normal. Adotar para rodovias Classe I em regiões montanhosas e rodovias das demais classes de projeto; Valor inferior normal. Adotar para projetos em áreas urbanizadas ou em geral sujeitando o tráfego a reduções de velocidade ou paradas. Mínimo. Adotar em situações extremas, com intensa ocupação do solo adjacente. 46

47 CURVAS HORIZONTAIS Simples PC PT Curvas de Concordância Horizontal Com Transição TS SC CS ST Composta Sem Transição R1 R 2 47

48 UTILIZAÇÃO DE CURVAS SIMPLES OU DE TRANSIÇÃO Valores limites dos raios R acima dos quais podem ser dispensadas curvas de transição. Vp (km/h) R (m)

49 Curvas Verticais PIV = Interseção dos Greides Retos ou Ponto de Interseção Vertical; PCV = Ponto de Curva Vertical Pontos de PTV = Ponto de Tangência Vertical Tangência Segmento entre PCV e PTV = Curva de Concordância Vertical. 49

50 Curvas Verticais a) Para as curvas verticais côncavas e convexas L min 0,6.V, onde: V = velocidade diretriz, em Km/h; e L min = comprimento mínimo da curva vertical, em metros. 2 b) V K = min 1296 a R = 100. K v min Onde: K = parâmetro da parábola (m); V = velocidade (km/h); e a = aceleração centrífuga admissível (m/s 2 ). (1,5%.g a 5%.g) 50

51 Desenvolvimento de Traçados Traçado em Ziguezague 51

52 Desenvolvimento de Traçados Traçado em Ziguezague: SERRA DO RIO DO RASTRO (SC) 52

53 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando o talvegue 53

54 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando o talvegue 54

55 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando as curvas de nível 55

56 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando as curvas de nível 56

57 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando a garganta 57

58 Desenvolvimento de Traçados Traçado acompanhando o divisor 58

59 Recomendações sobre Traçados em Planta As principais recomendações, transcritas do Manual de projeto de engenharia rodoviária (DNER, 1974) e do Manual de projeto geométrico de rodovias rurais (DNER, 1999), estão resumidas a seguir: a) recomendações quanto ao traçado em planta: 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; as Normas do DNER não recomendam, evidentemente, a substituição de trechos em tangente por sucessões de curvas de pequenos raios; 59

60 Recomendações sobre Traçados em Planta Na figura a seguir está ilustrada a diferença entre essas diferentes concepções de traçado: 60

61 Recomendações sobre Traçados em Planta as tangente longas devem ser evitadas, exceto em condições topográficas especiais, onde se harmonizem com a paisagem, ou e em travessias urbanas onde a ordem dominante seja a retilínea, conforme figura a seguir: 61

62 Recomendações sobre Traçados em Planta a extensão em tangente não deve ser maior que 3 km, não devendo ser maior que 2,5 vezes o comprimento médio das curvas adjacentes, nem maior que a distância percorrida por um veículo, na velocidade diretriz, durante o tempo de 1,5 minutos; os traçados devem ser tão direcionais e adaptados à topografia quanto possível, devendo os ângulos de deflexão ( I ) estarem situados entre 10 e 35 ; para deflexões inferiores a 5, deve-se efetuar a concordância de tal forma que o comprimento em curva, em metros, resulte maior que 30. (10 I ); deflexões menores que 15' dispensam concordância com curva horizontal; nas extremidades de tangentes longas não devem ser projetadas curvas de pequeno raio; deve-se evitar o uso de curvas com raios muito grandes (maiores que m, por exemplo), devido a dificuldades que apresentam para o seu percurso pelos motoristas; 62

63 Recomendações sobre Traçados em Planta 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, conforme figuras a seguir: 63

64 Recomendações sobre Traçados em Planta a relação entre os raios de curvas consecutivas deve ser estabelecida de acordo com os critérios expressos no gráfico da figura a seguir; CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DE RAIOS DE CURVAS SUCESSIVAS 64

65 Recomendações sobre Traçados 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 seguintes recomendações: concordância com curva composta: a relação entre o raio maior e o raio menor (R1/R2) deve observar às seguintes limitações: R2 < 100 m : R1 / R2 < 1,3 100 m < R2 < 500 m : R1 / R2 < 1,5 500 m < R2 < m : R1 / R2 < 1, m < R2 : R1 / R2 < 2,0 ; concordância com tangente intermediária: o comprimento da tangente intermediária (L) deve ser superior à distância percorrida por um veículo, na velocidade diretriz (V), durante o tempo de 15 segundos, o que resulta, aproximadamente: L (m) > 4. V (km/h) ; 65

66 Recomendações quanto ao traçado em perfil o grade da rodovia deve resultar suave e uniforme, evitando-se as constantes quebras do alinhamento vertical e os pequenos comprimentos com rampas diferentes; nos trechos em corte ou em seção mista, deve-se projetar o grade com declividade igual ou superior a 1,0 %; rampas inferiores requerem cuidados especiais quanto à drenagem; o mínimo permitido é de 0,350 %, limitado a uma extensão de 30,00 m; nos trechos em corte, deve-se evitar concavidades com rampas de sinais contrários, para evitar problemas com a drenagem superficial; em regiões planas, o grade deve ser preferencialmente elevado; 66

67 Recomendações quanto ao traçado coordenado em planta e 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; 67

68 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 anunciando ao usuário; nas figuras a seguir estão ilustradas diversas combinações recomendáveis de curvas horizontais e verticais, observando-se que são válidas tanto para curvas horizontais à direita e à esquerda, como para curvas verticais côncavas e convexas; 68

69 Defeitos dos traçados A combinação inadequada (ou não devidamente coordenada) dos elementos geométricos do projeto em planta e do projeto em perfil pode resultar no projeto de uma rodovia com trechos que não ofereçam condições satisfatórias de segurança e de conforto para os usuários, prejudicando a fluidez desejada para o trânsito veicular. Algumas combinações desses elementos, em particular, produzem defeitos na geometria da rodovia que podem comprometer seriamente a qualidade do projeto, devendo ser evitadas pelo projetista. 69

70 Defeitos dos traçados PISTA SEM DOBRA ÓTICA PISTA COM DOBRA ÓTICA 70

71 DOBRAS E DEFEITOS ÓTICOS Defeitos dos traçados 71

72 Defeitos dos traçados MERGULHO EM TANGENTE 72

73 Defeitos dos traçados MERGULHO EM CURVA 73

74 Defeitos dos traçados ABAULAMENTOS (TOBOGÃ) 74

75 Defeitos dos traçados ONDULAÇÕES NA CURVA 75

76 MERGULHO RASO Defeitos dos traçados 76

77 Defeitos dos traçados MERGULHO PROFUNDO 77

78 Defeitos dos traçados SALTO 78

79 Defeitos dos traçados SALTO COM DEFLEXÃO 79

80 Defeitos dos traçados INÍCIO DA CURVA HORIZONTAL NA ÁREA CONVEXA 80

81 Padrão de Prancha de Projeto Geométrico PROJETO DE ENGENHARIA PROJETO 81

82 Representação Gráfica do Traçado em PLANTA 82

83 Representação Gráfica do Traçado em PERFIL 83

84 PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO E CAPACITAÇÃO DER/2008 Obrigado! 84