Aula 03 - Elementos Que Norteiam o Projeto Geométrico de Uma Estrada. Raio Mínimo. Veículo de...

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Grupo Educacional UNISEngenharia Civil

Engenharia de Transportes II - 1 Semestre de 2015 Prof. Eng. Civil Armando Belato Pereira

ENGENHARIA DE TRANSPORTES II



AULA 03

Elementos que norteiam o projeto geomtrico de uma estrada. Raio mnimo.

Veculo de projeto.

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INTRODUO- O projeto geomtrico a parte do projeto de estradas que estuda diversascaractersticas geomtricas do traado em funo das leis do movimento, do

comportamento dos motoristas, das caractersticas operacionais dos veculos e do

trfego, de maneira a garantir uma estrada segura, confortvel e eficiente, com o

menor custo possvel.

- A escolha de boas caractersticas geomtricas nem sempre acarreta grandes

acrscimos no custo do empreendimento. Porm, alteraes na via depois de

executada, como alargamento da plataforma ou reduo de rampas, implicam a

perda de vrios outros servios, gerando custos altos que devem ser evitados.



- Um bom projeto geomtrico deve evitar:

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PROJETO GEOMTRICO

- Leis do movimento

- Comportamento do

motorista

- Caractersticas do veculo

- Trfego

- Segurana

- Conforto

- Eficincia

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REGRAS BSICAS PARA O PROJETO GEOMTRICO- Curvas com o maior raio possvel;

- Rampa mxima somente em casos particulares e com a menor extenso possvel;

- Visibilidade assegurada em todo o traado de cruzamentos e curvas horizontais e

verticais;

- Minimizar ou evitar cortes em rochas;

- Cortes e aterros compensados;

- Minimizar as distncias de transporte;

- Nos trechos em corte, deve-se evitar concavidades com rampas de sinais contrrios,

para evitar problemas com a drenagem superficial;

- Em regies planas, o grade deve ser preferencialmente elevado.



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ETAPAS PARA O ANTEPROJETO



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CLASSIFICAO DE RODOVIAS Trfego

Velocidade

de projeto

Tipo de relevo

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VELOCIDADE DE PROJETO (Vp)



TIPOS DE RELEVO

a) Plano: topografia suave, permitindo pequenos movimentos de terra;b) Ondulado: terreno com ondulaes no muito acentuadas, necessitandomovimentos de terra de mdia proporo;

c) Montanhoso: topografia com mudanas significativas nas elevaes do terreno,necessitando grandes movimentos de terra.

- Para diferenciarmos os tipos de relevo precisamos avaliar a declividade mdia do

terreno (im):

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Dh

Dhhhhi

ni

i nnm

=

=

=

++++=

1321 ...

Terrenos planos i < 10%

Ondulado 11% < i < 33%

Montanhoso i > 33%



??=mi

EXERCCIO

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VELOCIDADES

- O tempo de viagem um fator importante na escolha de um determinado meio de

transporte por um usurio. Desta maneira, importante que a estrada d condies

para que os usurios possam desenvolver velocidades compatveis com suas

expectativas, de maneira segura.

- A velocidade desenvolvida por um veculo em determinado trecho depende de

trs fatores: motorista, veculo e estrada. Analisemos cada um destes fatores:



a) Motorista: capacidade ou habilidade, estado psicolgico, etc.b) Veculo: tipo, peso, potncia do motor, estado de conservao, etc.c) Estrada: caractersticas geomtricas (rampas, raio das curvas, visibilidade,

superelevao, etc.), estado da superfcie de rolamento, volume de trfego, etc.- Em uma estrada os veculos trafegam com velocidades diferentes, assim,

necessrio que sejam definidos valores de velocidades para o estudo dascaractersticas geomtricas.

- Destacamos dois tipos de velocidade: velocidade de projeto (Vp) e velocidademdia de percurso (Vm).

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Velocidade de projeto- Segundo a AASHTO (American Association of State Highway and TransportationOfficials): a mxima velocidade que um veculo padro pode manter, emcondies normais, com segurana

- A escolha da velocidade de projeto fator decisivo na definio do projetogeomtrico da estrada. Todas as caractersticas geomtricas so definidas de

maneira que a velocidade de projeto seja respeitada.- Quanto maior a velocidade de projeto, melhor o padro da estrada.- Deve-se sempre adotar uma velocidade de projeto nica para toda a estrada. S justificvel valores diferentes em regies de grande variao topogrfica.



- Segundo a AASHTO (American Association of State Highway and TransportationOfficials): a mxima velocidade que um veculo padro pode manter, emcondies normais, com segurana

- Suponhamos um veculo percorrendo uma estrada de extenso E, velocidade

projeto Vp, que a condio mais desfavorvel, e chamar de t o tempo parapercorr-la.

pp V

Et

t

EVt

SV ==

=

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- Obteno da velocidade de projeto (Vp):



Velocidade mdia de percurso (Vm)- A velocidade mdia de percurso (Vm) representa a mdia das velocidades detodos o trfego ou parte dele, obtida dividindo a somatria das distncias

percorridas pela somatria dos tempos de percurso. Ou seja:

=

=

=

=

=

ni

i n

ni

i nm

t

SV

1

1

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DISTNCIA DE VISIBILIDADE- Distncia de visibilidade a extenso da estrada que pode ser vista frente pelo

motorista.

- A segurana de uma estrada est intimamente ligada visibilidade que ela

oferece.

- O projetista sempre dever procurar solues que gerem espaos com boavisibilidade.

- Alguns valores mnimos devem ser respeitados: distncia de visibilidade de

frenagem (Df) e distncia de visibilidade de ultrapassagem (Du).



Distncia de visibilidade de frenagem (Df)- Distncia mnima necessria para que um veculo que percorre a estrada, na

velocidade de projeto, possa parar, com segurana, antes de atingir um obstculoque possa surgir em sua trajetria.- Df calculado como a soma de duas distncias: a distncia percorrida por um

veculo durante o tempo de reao (d1) e a distncia percorrida pelo veculo durantea frenagem (d2).- Tempo de reao (tr): intervalo de tempo em que o motorista avista um obstculoe o incio de frenagem. Inclui o tempo de percepo.

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a) Clculo de d1:- Estudos de laboratrio e testes de estrada foram feitos com o objetivo de

encontrar o tempo de reao (tr). A AASHTO considera o tempo de 2,5 s prauso no projeto e recomenda tal valor para o clculo de d1, ento:

- Transformando tr = 2,5 s em hora e substituindo na equao acima:

V = velocidade do veculo (km/h);

d1 = distncia percorrida durante o tempo tr (m)

tVdt

SV .1 =

=

Vd .7,01 =



b) Clculo de d2:- A energia cintica do veculo ser toda convertida em trabalho da fora de atrito

para que o carro pare. Ou seja:

- Sabemos que e que , ento:

- Entrando com V em m/s, obtemos d2 em m:

FVmdVmdFE atcinFat

.2.

2.

. 22 ===

fNFat .= gmN .=

fgV

fgmVmd

..2

...2.

2 ==

fVd .0039,02 =

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Clculo final de Df :

- O clculo final de Df dado pela soma de d1 e d2:

- V = velocidade, dada em km/h;

- f = coeficiente de atrito longitudinal;- Df = distncia de frenagem, dada em m.

fVd .0039,02 =

Vd .7,01 =

( )

+=+= f

VVddD f

.0039,0.7,021



Coeficiente de atrito (f):- O de f a ser adotado no constante para todas as velocidades.- O coeficiente de atrito decresce com o aumento de velocidade.

- Diversos fatores influem no valor do coeficiente: material, condies da superfcie

do terreno, presena de gua, sulcos do pneu, tipo de pavimento, etc.

- O coeficiente de atrito para o pavimento seco bem maior que o coeficiente para o

pavimento molhado.

- Para tanto, a AASHTO desenvolveu uma tabela de valores de f para projeto:

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Efeito das rampas sobre a distncia de frenagem

- Nos trechos em rampa, a componente do peso dos veculos na direo da rampa

ajuda o veculo a parar nas subidas e dificulta nas descidas.- Chamaremos de i a inclinao da rampa, ou seja, a tangente do ngulo formado

entre a rampa e a horizontal.

- i > 0 : rampa ascendente.

- i < 0 : rampa descendente.

- Para tanto:

( )

++=+=

ifVVddD f

.0039,0.7,021



( )

++=+=

ifVVddD f

.0039,0.7,021

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Distncia de visibilidade de ultrapassagem (Du)-Nas estradas de pista nica, com dois sentidos de trfego, necessrio que existam

trechos com visibilidade suficiente para que seja possvel efetuar ultrapassagens demaneira segura.

- Distncia mnima necessria para que um veculo, trafegando atrs de outro mais

lento, possa efetuar uma manobra de ultrapassagem, pela faixa de trfego oposta,

com segurana e conforto.

- A definio de um valor mnimo para Du tem por objetivo estabelecer umacondio mnima de visibilidade a ser respeitada.



- Conforme recomendaes da AASHTO, temos que:

- Para valores de velocidade acima de 100 km/h, faz-se necessria a duplicao da pista.

- recomendado que se tenha trechos com visibilidade de ultrapassagem pelos menos a cada 2km .

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RAIO MNIMO- Menor raio que pode ser percorrido na Vp e uma superelevao mxima admissvel,

com segurana e conforto.

- Trajetria circular: veculo forado para fora da curva pela fora centrfuga.

- Essa fora compensada pela componente do peso do veculo, funo da

superelevao da curva e do atrito lateral pneu/pavimento .



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01 - Calcular o menor raio que pode ser usado com segurana em uma curva

horizontal de rodovia, com velocidade de projeto igual a 60 km/h, em imediaes decidade.

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VECULO TIPO- Veculo terico de uma certa categoria que vai circular na via.

- Caractersticas fsicas e operacionais equivalentes maioria dos veculos

existentes.

- Funo da composio do trfego previsto.



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Engenharia de Transportes II 1 Semestre de 2014

Prof. Eng. Civil Armando Belato Pereira

EXERCCIO- Voc como engenheiro civil responsvel pelo desenvolvimento de anteprojetos de estrada deuma determinada concessionria foi solicitado para realizar os seguintes estudos de uma

rodovia a ser projetada, que ligar a cidade de Taubat a um municpio de igual porte:a) Estudo de projeo de trfego (para o ano de 2025 e trfego atual de 543 veculos/dia);b) Tipo de relevo;c) Classificao da rodovia;d) Definio da velocidade de projeto;e) Definio da distncia de frenagem;f) Definio da distncia de ultrapassagem;g) Definio do raio mnimo.




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