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NT-DE-F00/001EMISSO FOLHA

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INSTRUO DE PROJETOTTULO

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NOTAS TCNICAS DE PROJETO GEOMTRICORGO

DIRETORIA DE ENGENHARIAPALAVRAS-CHAVE

Notas tcnicas. Projeto. Geomtrico.APROVAO PROCESSO

PR 010988/18/DE/2006DOCUMENTOS DE REFERNCIA

AASHTO. A Policy on Geometric Design of Highways and Streets. Washington DC, American Association of Highway and Transportation Officials, 2004. 896 p. DNER. Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, Diretoria de Desenvolvimento Tecnolgico, Diviso de Capacitao Tecnolgica. Rio de Janeiro, 1999, 195 p.

OBSERVAES

REVISO

DATA

DISCRIMINAO

Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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RESUMO ........................................................................................................................................ 4 OBJETIVO...................................................................................................................................... 4 BREVE HISTRICO DO DESENVOLVIMENTO DO PROJETO GEOMTRICO DE VIAS RURAIS E URBANAS .................................................................................................. 4 3.1 Incio do Sculo 20.................................................................................................................. 4 3.2 Evoluo dos Princpios e Critrios de Projeto Geomtrico a partir de 1930......................... 5 CONCEITOS SOBRE CLASSIFICAO FUNCIONAL E CLASSES DE PROJETO .............. 7 4.1 Generalidades .......................................................................................................................... 7 4.2 Tipos de Classificao Viria.................................................................................................. 8 4.3 Classificao Funcional das Vias............................................................................................ 8 4.4 Classificao Tcnica das Vias ............................................................................................. 14 4.5 Relao entre Classe Funcional e Classe de Projeto ............................................................. 17 CONCEITOS RELEVANTES RELACIONADOS COM AS VELOCIDADES DE PROJETO E DE OPERAO ..................................................................................................... 18 5.1 Aspectos Gerais..................................................................................................................... 18 5.2 Velocidade de Projeto ........................................................................................................... 21 5.3 Velocidade Operacional ........................................................................................................ 22 VECULOS DE PROJETO........................................................................................................... 27 6.1 Aspectos Gerais..................................................................................................................... 27 6.2 A Seleo do Veculo de Projeto........................................................................................... 28 6.3 Veculos de Projeto Representativos de Diferentes Classes da Frota Circulante ................. 29 6.4 Programas Computacionais de Simulao de Manobras de Giro ......................................... 47 6.5 Limites de Pesos e Dimenses para a Circulao de Veculos ............................................. 48 6.6 Combinaes de Veculos de Carga...................................................................................... 48 6.7 A Considerao da Poluio Causada pelos Veculos no Desenvolvimento do Projeto da Via........................................................................................................................ 50 DISTNCIAS DE VISIBILIDADE ............................................................................................. 51 7.1 Aspectos Gerais..................................................................................................................... 51 7.2 Distncia de Visibilidade de Parada (DVP) .......................................................................... 53 7.3 Distncia de Visibilidade de Ultrapassagem (DVU)............................................................. 62 7.4 Distncia de Visibilidade para Tomada de Deciso (DVTD) ............................................... 70 7.5 Verificao da Distncia de Visibilidade Disponvel ao Longo da Rodovia........................ 72 RAIO MNIMO DE CURVATURA HORIZONTAL.................................................................. 79 8.1 Consideraes Gerais ............................................................................................................ 79 8.2 Consideraes sobre os Valores Adotados para os Parmetros de Determinao do Raio Mnimo de Curvatura Horizontal.................................................................................. 81 CURVAS DE TRANSIO ........................................................................................................ 90 9.1 Conceituao Bsica ............................................................................................................. 90 9.2 Caractersticas Geomtricas Adequadas para as Curvas de Transio ................................. 91 9.3 Elementos Principais e Equaes de Clculo das Curvas de Transio ............................... 94 9.4 Mximos Raios de Curvatura para Utilizao de Curva de Transio ............................... 100


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9.5 Valores-limite para o Parmetro e o Comprimento da Clotide com Base em Aspectos Relacionados Percepo tica do Motorista e de Natureza Esttica................ 101 9.6 Fixao de Valores Mnimos Admissveis para o Comprimento da Clotide com Base no Critrio de Conforto .............................................................................................. 103 9.7 Comprimento Desejvel para a Curva de Transio........................................................... 105 9.8 Comprimento da Espiral de Transio Fixado com Base na Transio da Superelevao...................................................................................................................... 106 SUPERELEVAO PARA RAIOS MAIORES QUE Rmin ...................................................... 108 DECLIVIDADE MXIMA DE RAMPA .................................................................................. 115 CURVAS DE CONCORDNCIA DO ALINHAMENTO VERTICAL ................................... 117 12.1 Consideraes Gerais .......................................................................................................... 117 12.2 Elementos de Clculo das Curvas Verticais Parablicas do 2o Grau ................................. 120 12.3 Critrios para a fixao de valores mnimos para o comprimento das curvas verticais ............................................................................................................................... 123 12.4 Consideraes Gerais sobre a Fixao de Valores Mnimos para o Comprimento das Curvas Verticais............................................................................................................ 136 COORDENAO ENTRE OS ALINHAMENTOS HORIZONTAL E VERTICAL .............. 137 13.1 Consideraes Gerais .......................................................................................................... 137 13.2 Recomendaes Gerais para Coordenao dos Alinhamentos Horizontal e Vertical da Via .................................................................................................................... 137 13.3 Exemplos de Boas Prticas de Combinao de Alinhamentos e de Prticas a Serem Evitadas.................................................................................................................... 139 13.4 Exemplos de Diferentes Vistas em Perspectiva e Sua Aplicao na Anlise da Combinao dos Alinhamentos Horizontal e Vertical........................................................ 143 ELEMENTOS DA SEO TRANSVERSAL DA RODOVIA ................................................ 147 14.1 Introduo............................................................................................................................ 147 14.2 Faixas de Rolamento ........................................................................................................... 147 14.3 Superlargura ........................................................................................................................ 149 14.4 Acostamentos ...................................................................................................................... 160 14.5 Caimento da Seo Transversal .......................................................................................... 162 14.6 Canteiro Central .................................................................................................................. 165 14.7 Taludes ................................................................................................................................ 168 14.8 Dispositivos de Proteo ao Trfego de Veculos............................................................... 169 CONCEITOS SOBRE CONSISTNCIA DE TRAADO ........................................................ 175 TEMAS RELEVANTES E TENDNCIAS ATUAIS E FUTURAS DE PESQUISA NA REA DE PROJETO GEOMTRICO................................................................................ 182 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS........................................................................................ 184


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RESUMO Este documento contm conceitos, diretrizes, critrios, recomendaes e consideraes complementares instruo para elaborao de projetos geomtricos, IP-DE-F00/001, do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de So Paulo DER/SP.

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OBJETIVO A instruo de projeto IP-DE-F00/001 contm as principais orientaes a serem observadas na elaborao de projetos geomtricos para o DER/SP, nas seguintes situaes: estudos preliminares de traado e projetos funcionais; projeto de engenharia para implantao de rodovias; projeto de engenharia para recuperao de rodovias implantadas; projeto de engenharia para duplicao de rodovias.

Embora a mencionada instruo apresente recomendaes, critrios e parmetros a serem adotados na elaborao de projetos geomtricos de sistemas rodovirios, conveniente que aqueles que atuam no desenvolvimento de tais projetos tomem conhecimento de determinados conceitos que embasam a adoo dos parmetros e critrios recomendados, bem como de explanaes mais aprofundadas e indicaes sobre tendncias atuais em certos temas. Tais tipos de informao, entretanto, no caberiam em uma instruo de projeto, cujo objetivo essencial definir os padres a serem adotados no mbito dos projetos desenvolvidos para o DER/SP. Optou-se, assim, pela elaborao do presente volume, intitulado Notas Tcnicas de Projeto Geomtrico, cujo objetivo a apresentao de aspectos conceituais e explanaes complementares instruo de projeto correspondente a esta disciplina. Os tpicos abordados so apresentados na mesma seqncia em que so mencionados na referida instruo de projeto. Ressalte-se que, dado o efeito das caractersticas geomtricas da via sobre as suas condies de operao, recomenda-se a consulta da instruo de projeto de estudos de trfego, especialmente no que se refere aos conceitos de capacidade da via e de nveis de servio. 3 3.1 BREVE HISTRICO DO DESENVOLVIMENTO DO PROJETO GEOMTRICO DE VIAS RURAIS E URBANAS Incio do Sculo 20 No incio do sculo 20, os veculos de trao animal raramente excediam 13 km/h. A velocidade no era um fator de projeto importante e as curvas eram projetadas em grande parte como concordncias bruscas ou fechadas entre longas tangentes. Antes da inveno dos automveis, o traado evitava aclives longos e ngremes de forma a reduzir a resistncia ao movimento e tirar melhor proveito da capacidade de trao dos animais. Em razo das baixas velocidades de circulao, a distncia de visibilidade tambmPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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no era um critrio de projeto importante; alm disso, visando a drenagem rpida da via a seo transversal em curvas era sempre coroada. As principais consideraes de projeto para o alinhamento horizontal eram o comprimento e as caractersticas de mobilidade dos veculos, especialmente em curvas. As curvas de transio eram pioneiramente usadas apenas nas ferrovias, inicialmente concebidas como uma sucesso de 2 ou 3 curvas circulares com raios crescentes ou decrescentes e posteriormente com a utilizao da parbola cbica e da espiral de Euler, denominada clotide. Dentre as primeiras publicaes que relataram o uso da espiral em traados ferrovirios, podem ser destacadas, nos Estados Unidos, Railroad Alignment por Eliot Holbrook na Railroad Gazette (1880) e The Railroad Spiral por W. H. Searles (1882), e, na Alemanha, Theory of the Alignment por Launhardt (1887). As vias destinadas a veculos de trao animal comearam a ser adaptadas para circulao de veculos automotores medida que estes passaram a ser fabricados em maior escala. O primeiro congresso internacional de rodovias foi realizado em Paris em 1908, produto do esforo conjunto de 30 pases; os princpios fundamentais de projeto geomtrico de vias de transporte comearam a ser discutidos em textos tcnicos de engenharia por volta de 1912 nos EUA. Em 1920, os EUA j contavam com uma frota de 7 milhes de veculos em circulao, dos quais 1,5 milhes foram produzidos apenas naquele ano. Com isso, o campo da engenharia rodoviria passou a ganhar cada vez mais importncia. Durante o quarto congresso internacional de rodovias, realizado em 1923, foram discutidos temas como fiscalizao policial, regras e regulamentao de trfego, e a fixao de limites de velocidade. O crescimento expressivo da demanda por veculos automotores conduziu a uma srie de medidas de engenharia para o projeto de curvas, curvas de transio, alinhamento vertical, taxas de superelevao, elementos da seo transversal e requisitos para a drenagem da via. Tais medidas de engenharia iriam se constituir mais tarde na base para os manuais de projeto de diversos pases. 3.2 Evoluo dos Princpios e Critrios de Projeto Geomtrico a partir de 1930 No incio da dcada de 30, vrios pases passaram a projetar e construir vias rurais e urbanas destinadas exclusivamente a veculos automotores. Na poca, os prprios construtores ou autoridades rodovirias estabeleceram princpios e critrios especficos de traado para a construo de cada rodovia importante. Alguns marcos notveis foram a introduo do conceito de velocidade de projeto, apresentado pela primeira vez nos EUA em 1930, e a publicao na ustria, em 1935, do primeiro manual rodovirio, intitulado Guidelines of Modern Roads with Mixed Traffic. Os anos seguintes foram marcados por grandes avanos. O primeiro manual da Alemanha, Preliminary Guidelines for the Design of Rural Roads RAL, foi publicado em 1937. Em 1940, a ento American Association of State Highway Officials AASHO publicou sete documentos estabelecendo formalmente as premissas e critrios que passaram a constituir o primeiro manual abordando aspectos especficos do projeto geomtrico de rodovias. EmPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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1943, a publicao Building Instructions for National Autobhnen - BAURAB TG estabeleceu instrues de projeto e princpios de alinhamento para vias expressas na Alemanha. Com base no manual publicado em 1937 e no BAURAB TG, as verses modernas de manuais de projeto geomtrico comearam a ser desenvolvidas na Alemanha a partir do ano de 1959; tais verses vm sendo atualizadas e complementadas naquele pas ao longo das ltimas dcadas. O manual da AASHO de 1940 foi atualizado e complementado em 1954, 1965 e 1971; desde ento vem tambm sendo revisado e complementado pela American Association of State Highway and Transportation Officials - AASHTO, com as publicaes de 1984, 1990, 1994 e 2004. Muitos de seus critrios esto baseados em leis da Fsica e em hipteses e premissas conservadoras assumidas para o motorista, o veculo e a via. Embora algumas premissas tenham mudado em verses mais recentes do manual da AASHTO, a maior parte dos modelos bsicos considerados continua igual da verso de 1940. interessante destacar que, j em 1946, uma comparao entre os critrios estabelecidos nos EUA e na Inglaterra revelava uma diferena bsica na elaborao de projetos. A AASHO estabelecia uma velocidade de projeto a ser aplicada totalidade do traado da rodovia planejada, enquanto as normas inglesas salientavam adicionalmente que a velocidade ao longo do traado, por ser afetada pelos parmetros geomtricos e pelas condies do entorno da via, no constante e que, portanto, o motorista deve ajustar sua velocidade de acordo com a geometria do trecho j percorrido e com as caractersticas geomtricas da curva adiante a ser percorrida. Em 1976, realizou-se em Helsingoer, na Dinamarca, um simpsio organizado pelo Office of Economic and Cultural Development - OECD, sob o ttulo Methods for Determining Geometric Design Standards. Este evento visou proporcionar aos pesquisadores e profissionais da rea a oportunidade de trocar experincias e idias acerca de como o projeto geomtrico da via est relacionado com a segurana do trfego, economia, impactos ambientais e consumo de energia. Nos ltimos dez anos foram realizados trs importantes Simpsios Internacionais de Projeto Geomtrico: o primeiro deles em 1995 em Boston (EUA), o segundo em 2000 em Mainz (Alemanha) e o terceiro em 2005 em Chicago (EUA). Todos tiveram como objetivo bsico estimular a melhoria das prticas de projeto geomtrico em termos mundiais, atravs da apresentao e discusso das mais recentes pesquisas desenvolvidas na rea, bem como do relato das atualizaes e complementaes que vem sendo realizadas em normas e instrues de projeto de diversos pases No Brasil, os primeiros textos tcnicos e instrues de projeto para o projeto geomtrico de rodovias surgiram nos anos 40 e 50, baseados, em sua maioria, em tradues de publicaes estrangeiras. As Portarias no. 19 e 348 do Ministrio da Viao e Obras Pblicas, de 10/01/1949 e 17/04/1950, estabeleceram o primeiro conjunto de Normas para o Projeto de Estradas de Rodagem. Em 1957 a Editora Cientfica publicou a 1. edio do Curso de Estradas Estudos, Projetos e Locao de Ferrovias e Rodovias de M. Pacheco de Carvalho. Os primeiros manuais de abrangncia nacional surgiram nos anos 70. Dentre estasPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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publicaes destacam-se o Manual de Projeto de Engenharia Rodoviria e as Instrues para o Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais, publicados pelo extinto DNER respectivamente em 1974 e 1979. A verso mais recente e difundida de tais publicaes o Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais(1), que foi editado pelo DNER em 1999. Dentre outras vrias publicaes deste rgo, destacam-se as Instrues, Critrios e Normas integrantes dos Manuais de Servios de Consultoria para Estudos de Projetos Rodovirios, de 1978. Estas publicaes sofreram poucas atualizaes e complementaes nas ltimas dcadas. Mais recentemente, em 2005, o DNIT, atravs do Instituto de Pesquisas Rodovirias - IPR, publicou o Manual de Projeto de Intersees (2). O DER/SP foi um dos rgos pioneiros a estabelecer e difundir critrios e parmetros de projeto para rodovias rurais, tendo publicado na dcada de 60 um compndio com traduo e adaptao de normas americanas e francesas para o projeto de auto-estradas, elaborado por equipe de tcnicos que integrou a Comisso CMG-44. Embora se destinasse ao uso interno e exclusivo dos engenheiros do Departamento, esta publicao tornou-se uma das principais fontes de consulta da poca. Em 1972 o DER/SP publicou o Manual de Projeto para a Construo do Anel Rodovirio de So Paulo (3), que passou a ser uma das referncias de maior abrangncia e destaque da engenharia rodoviria na ocasio. Ao longo dos ltimos 60 anos, vrios pases adaptaram, refinaram e atualizaram seus manuais e instrues para refletir as condies prevalecentes em nvel nacional e tambm as suas experincias de operao. A velocidade de projeto continua sendo um parmetro referencial bsico do projeto dos alinhamentos da via, mas atualmente j h novos conceitos acerca de como esta deve ser selecionada e aplicada. Vrios pases j reconheceram a necessidade de que a velocidade de projeto esteja mais diretamente relacionada com o comportamento real dos motoristas e que sejam feitas verificaes das velocidades operacionais previstas de ocorrerem ao longo do traado. 4 4.1 CONCEITOS SOBRE CLASSIFICAO FUNCIONAL E CLASSES DE PROJETO Generalidades O planejamento dos transportes est associado s necessidades de locomoo de pessoas e mercadorias entre regies ou atravs de aglomerados urbanos, utilizando vias de circulao e meios adequados. Nos estudos de planejamento, fundamental considerar aspectos relacionados ao crescimento populacional, ao crescimento da frota de veculos e vinculao das vias de circulao com o uso e ocupao do solo no seu entorno. O planejamento visa expanso de meios urbanizados, bem como o desenvolvimento de reas rurais, mantendo a integridade e a estabilidade das comunidades e de suas vizinhanas atravs dos controles adequados de uso do solo, da proviso de novas vias e meios de transporte, bem como da adequada previso de melhorias que devem ser realizadas na rede existente. Nos estudos de implantao ou de melhorias em vias urbanas e rurais, diversos tipos de classificao so necessrios para a comunicao entre engenheiros, administradores e demais profissionais envolvidos num planejamento amplo, de mbito municipal, estadual ou federal.


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So adotados diferentes esquemas de classificao com diferentes propsitos em reas urbanas e rurais, acarretando, como conseqncia, variadas classificaes estabelecidas em pases, estados ou municpios. 4.2 Tipos de Classificao Viria A classificao viria tem como objetivos gerais o planejamento do desenvolvimento fsico da rede viria, a definio da responsabilidade institucional nos nveis federal, estadual ou municipal, o estabelecimento de bases para programas de diferentes alcances, e a priorizao de melhorias. Dentro destes objetivos, as classificaes usualmente adotadas so: administrativa, funcional e tcnica. A classificao administrativa utilizada para indicar os nveis de responsabilidade governamental sobre as vias integrantes de uma rede ou de um sistema. Tal tipo de classificao indica a relao da rodovia com entidades, programas ou fundos a que est vinculada sob o aspecto tcnico, de financiamento etc. Embora este tipo de classificao seja importante no planejamento e nas etapas de operao da via, no guarda relao direta com o projeto geomtrico, e depende mais de aspectos institucionais do que tcnicos propriamente ditos. A classificao funcional depende da posio hierrquica ocupada pela via dentro da rede viria. Tal posio est diretamente relacionada ao porte das localidades servidas, aos volumes de trfego e distancia mdia de viagem, ou seja, vias que atendem localidades de maior porte, com maiores volumes e permitindo maiores distncias ocupam posio hierrquica mais elevada. A classificao tcnica diz respeito ao padro a que devem obedecer as caractersticas tcnicas da via, a ser levado em conta na elaborao de seu projeto. As principais caractersticas geralmente consideradas so aquelas que se relacionam diretamente com a operao do trfego. 4.3 Classificao Funcional das Vias Inicialmente, para tratar da classificao funcional, importante observar que os deslocamentos de forma geral so realizados em diferentes estgios, podendo ser identificada uma hierarquia dos movimentos, baseada nos volumes de trfego envolvidos. Tanto o antigo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNER, atual Departamento de Infraestrutura de Transportes DNIT, como a American Association of Highway and Transportation Officials AASHTO caracterizam em seus manuais (1) (4) estgios distintos na realizao de uma viagem. De acordo com o modelo hipottico conceituado em tais publicaes, considera-se que os deslocamentos envolvem fases de acesso, captao, distribuio, transio e movimento principal, devendo-se destacar que nem todas as viagens envolvem necessariamente todos estes estgios, podendo eventualmente ser eliminadas etapas intermedirias. De qualquer forma, cada um dos estgios de uma viagem tpica deve ser atendido por uma via com caractersticas especficas para sua funo, conforme caracterizado em uma viagem hipottica ilustrada na Figura 4.1 a seguir.


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Figura 4.1 Estgios de uma Viagem Hipottica Do ponto de vista hierrquico, as vias destinadas ao movimento principal ocupam posio mais elevada, na medida em que atendem e devem proporcionar mobilidade a maiores volumes de trfego. As vias associadas s demais etapas dos deslocamentos devem ocupar posies sucessivamente inferiores, restando no outro extremo as vias destinadas ao acesso e etapa final das viagens. Assim, cada um dos estgios de deslocamento est associado a um determinado tipo de via, ou mais especificamente a uma determinada funo da via. As vias locais, por exemplo, tmPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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como prioridade o acesso e esto relacionadas a esta fase. Por outro lado, as vias arteriais principais tm como prioridade o deslocamento ou a mobilidade e so destinadas aos movimentos principais. O conflito entre proporcionar deslocamentos diretos e atender s necessidades de acesso s propriedades, acesso este requerido na origem e no destino de cada viagem, torna necessrio estabelecer diferentes gradaes para os nveis de mobilidade e acessibilidade para os vrios tipos funcionais de via. Desta forma, cada via integrante de uma rede viria tem uma funo especfica caracterizada pela relao entre os nveis de mobilidade e de acessibilidade que ela proporciona ao trfego. A Figura 4.2, a seguir, baseada na publicao do DNER anteriormente mencionada, ilustra esquematicamente as relaes entre os nveis de mobilidade e acessibilidade associados s diferentes classes funcionais.

Figura 4.2 Relao entre os Nveis de Mobilidade e de Acessibilidade nas Diferentes Classes de Rodovias Analisando esta figura, possvel observar que o atendimento de diferentes funes torna desejveis diversas caractersticas fsicas e operacionais para as diferentes classes. No sistema arterial, por exemplo, para se atingir um nvel mximo de mobilidade importante que haja controle de acesso, eliminando as operaes tpicas de velocidades reduzidas, como manobras de acesso a propriedades e de estacionamento; neste caso, a velocidade um fator essencial a ser considerado. Por outro lado, no sistema local deve-se buscar condies tpicas para garantir acessibilidade e circulao de pedestres, associadas aPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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baixa velocidade dos veculos. Embora ambas as funes sejam importantes realizao de qualquer viagem, percebe-se que a priorizao de uma delas ocorre sempre em detrimento da outra. Um grau elevado de mobilidade incompatvel com um grau elevado de acessibilidade justamente porque estes aspectos envolvem operao em condies bastante distintas. Assim, cada classe funcional est associada a uma determinada proporo na relao entre as funes de mobilidade e acessibilidade. Alm desta distino puramente funcional, tambm importante levar em conta as caractersticas de uso e densidade de ocupao da regio atravessada pela rodovia e mais particularmente do seu entorno imediato, considerando a sua localizao em rea rurais ou urbanas de forma a assegurar, no desenvolvimento do projeto, o foco adequado quanto s necessidades de mobilidade e acessibilidade. Para realizar esta distino, interessante tomar como referncia as indicaes contidas nos manuais da AASHTO e do DNER (1) (4). Tais rgos consideram que reas urbanas so locais mais densamente povoados, com populao acima de 5000 habitantes, situados dentro de limites estabelecidos pelas autoridades responsveis. Fora desses limites tm-se as reas rurais. Levando em conta os aspectos funcionais, as rodovias rurais brasileiras podem ser enquadradas em trs sistemas: sistema arterial, subdividido em principal e secundrio: o primeiro utilizado para viagens internacionais e inter-regionais, enquanto o segundo para viagens interestaduais e viagens no servidas por sistema de nvel superior; sistema coletor, que atende o trfego intermunicipal e centros geradores de trfego de menor vulto no servido pelo sistema arterial; sistema local, composto por rodovias de pequena extenso que proporcionam acesso ao trfego intra-municipal de reas rurais e de pequenas localidades s rodovias de nvel superior.

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A Tabela 4.1 apresenta as caractersticas gerais de cada uma destas classificaes e de suas subclassificaes. A Tabela 4.2, originalmente apresentada nas Normas para a Classificao Funcional de Vias Urbanas(5), inserida na seqncia e indica caractersticas desejveis para as vias das diversas classes funcionais, inclusive no que se refere s intersees necessrias.


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Tabela 4.1 Sntese das Caractersticas dos Sistemas Funcionais das RodoviasSistemas funcionais Funo bsicas Espaamento

principal

Trnsito internacional e inter-regional. Grande mobilidade. Sistema contnuo na regio. Conexo com rodovias similares em regies vizinhas. Conectar as cidades com populao acima de 150000 habitantes e as capitais.

Controlado pela localizao das cidades e regies conectadas por estas rodovias.

Sistema arterial

primrio

Trnsito inter-regional e interestadual. Mobilidade. Sistema contnuo em combinao com o sistema principal. Conectar cidades com populao acima de 50000 habitantes.

Estabelecido de forma a no duplicar os servios das rodovias arteriais principais.

secundrio

Trnsito interestadual e intra-estadual. Mobilidade. Estabelecido de forma a no duplicar Sistema contnuo combinado com os sistemas os servios das rodovias arteriais arteriais principal e primrio. Conectar cidades principais com populao acima de 10000 habitantes.

primrio

Trnsito intermunicipal. Mobilidade e acesso. Sistema contnuo combinado com o sistema arterial. Alimentador do sistema arterial. Conectar cidades com populao acima de 5000 habitantes

Estabelecido de acordo com a distribuio e concentrao populacional

Sistema coletor Trnsito intermunicipal. Acesso e mobilidade. Alimentador dos sistemas de mais alta funo. Conectar cidades com populao acima de 2000 habitantes e as sedes municipais. Atender s grandes reas de baixa densidade populacional.

secundrio

No duplicar servios

Sistema local

Trnsito intra-municipal. Deve proporcionar principalmente acesso. Pode sofrer descontinuidade mas no ser isolado do resto da rede.

Estabelecido de acordo com a distribuio e concentrao populacional


Tabela 4.2 - Caractersticas Desejveis para as Diversas Classes Funcionais de ViasVia Expressa Primria Total Total ou parcial Parcial ou livre Livre Livre Sistema Arterial Principal Via Expressa Secundria Vias Arteriais Primrias Sistema Arterial Secundrio Sistema de Vias Coletoras Sistema de Vias Locais Livre

Caractersticas de Projeto e Controle

Controle de acesso

Via expressa primria

Desnvel

Desnvel

Desnvel

Desnvel ou travessia sem conexo

Travessia sem conexo ou bloqueio

Bloqueio

Sistema arterial principal Desnvel Desnvel Desnvel ou nvel Nvel

Via expressa secundria

Nvel ou bloqueio

Bloqueio

Intersees

Via arterial primria

Desnvel

Desnvel ou nvel

Desnvel ou nvel

Nvel

Nvel

Nvel

Sistema arterial secundrio Nvel Nvel Nvel

Desnvel ou travessia sem conexo

Nvel

Nvel

Sistema de vias coletoras Nvel ou bloqueio Nvel

Travessia sem conexo ou bloqueio Bloqueio Bloqueio Nvel

Nvel

Nvel

Nvel


Sistema de vias locais

Nvel

Nvel

Nvel

Controle de trfego nas Intersees Total (desnvel)

Quando parcial: semforos; placas de parada nas vias menores Nenhum ou restrito Ramos ou canalizao do trfego Onde necessrio Sempre Faixa zebrada ou passarela No permitido Restrito Quando em nvel normal ou alargado Geralmente no Onde possvel Faixa zebrada Controlado

Quando parcial: semforos; placas de parada nas vias menores

Quando parcial: semforos; placas de parada nas vias menores Restrito ou livre Normal ou alargado No Geralmente no Faixa zebrada Controlado

Quando parcial: semforos; placas de parada nas vias menores Livre Normal No No Faixa zebrada Controlado ou livre

Placas de parada

Acesso s propriedades adjacentes Nenhum Ramos Onde necessrio Sempre Passarela No permitido

Livre

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Tratamento dos acessos s intersees

Normal No No Livre Livre

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Vias marginais

Canteiro central

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Cruzamento de pedestres

Estacionamento

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Acostamento Sempre com largura total

Sempre com largura total ou parcial

Geralmente nenhum ou faixa de estacionamento

Nenhum

Nenhum

Nenhum

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Classificao Tcnica das Vias Embora a anlise das funes a serem desempenhadas pelas vias e a sua conseqente classificao funcional sejam de extrema importncia, a elaborao de projetos de engenharia ainda exige definies mais precisas do ponto de vista tcnico. Dentro deste contexto, so definidas cinco classes de projeto, numeradas com a mesma designao adotada pelo DNER, ou seja, de 0 a IV; quanto mais baixa a numerao, mais elevado o padro de operao e, consequentemente, maiores as exigncias para a via em questo.

4.4.1

Condicionantes Importantes na Classificao Tcnica de Vias O trfego, cujo atendimento constitui a principal finalidade da via, um dos elementos fundamentais a considerar. Em geral, adota-se, como critrio para a classificao tcnica, o volume de trfego projetado de utilizar a via no 10 ano aps sua abertura. Em casos especficos, a composio do trfego pode influenciar a classificao tcnica. A classe funcional de uma via, que tambm condicionada pelo trfego, tem influncia sobre a classificao tcnica, conforme caracterizado na Tabela 4.3 apresentada mais adiante. Assim, a um nvel hierrquico superior devem corresponder caractersticas tcnicas superiores, mesmo que no sejam absolutamente indispensveis sob o ponto de vista de trfego. O fator econmico, representado pelo custo de construo, tambm importante. O custo influenciado por vrios fatores, mas fundamentalmente pelo relevo da regio, na medida em que condies extremas podem requerer adaptaes especficas das caractersticas tcnicas. No usual estabelecer um critrio rgido e preciso para efetuar a classificao do relevo do terreno. Procura-se, no entanto, fazer o enquadramento do relevo em categorias bsicas convencionadas levando em conta no s as inclinaes naturais do terreno, s quais esto associadas maiores ou menores dificuldades de construo da rodovia, mas tambm as condies de visibilidade que resultaro para os motoristas quando utilizarem a via nos locais estudados. A AASHTO indica, em A Policy on Geometric Design of Highways and Streets(4), uma referncia usualmente utilizada para tal enquadramento; o mesmo critrio adotado pelo DNER e resumido a seguir: Terreno plano: condio em que as distncias de visibilidade, resultantes das restries horizontais e verticais, so em geral longas ou podem ser impostas para serem longas sem grandes dificuldades construtivas ou custos relevantes. Terreno ondulado: condio em que as variaes predominantes do relevo alternam-se naturalmente para cima e para baixo do greide da via, onde apenas eventuais declividades ngremes oferecem alguma restrio aos alinhamentos horizontal e vertical normais da via. Terreno montanhoso: condio onde as alteraes longitudinais e transversais do relevo em relao via so abruptas, levando inclusive em muitos casos a escavaes laterais para a obteno de visibilidade a fim de que se obtenham alinhamentos horizontais e verticais aceitveis.

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4.4.2

Classes de Projeto O Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais do DNER(1) traz uma descrio detalhada das diversas classes de projeto. As caractersticas principais destas classes so sintetizadas na Tabela 4.3 a seguir. Cabe ressaltar alguns critrios complementares para o enquadramento de uma rodovia especificamente na Classe Zero, relacionados na publicao mencionada: quando a funo absolutamente preponderante for de mobilidade, em detrimento da acessibilidade; quando a interferncia entre fluxo direto e atividades em propriedades lindeiras ou reas vizinhas faixa de domnio causarem atritos indesejveis sob os aspectos operacionais e de segurana; quando a rodovia for um trecho ou parte de um conjunto de rodovias, para as quais optou-se pela adoo de categorias uniformes e que atendem s condies que justificam o enquadramento na Classe Zero.

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Tabela 4.3 Sntese das Caractersticas das Classes de Projeto de Rodovias

Classificao Tcnica

Caractersticas Gerais

Critrios de Enquadramento na Classe de Projeto Considerada

Quando o volume de trfego no 10 ano aps abertura resulta, para uma rodovia de pista simples, em: Nvel de Servio (NS) inferior ao nvel C para relevo plano ou levemente ondulado, o qual corresponde a:-

-

Pista dupla Padro tcnico mais elevado Caractersticas de via expressa Controle total de acesso

VDM > 5500 para regio plana com excelentes condies de visibilidade, ou VDM > 1900 para regio levemente ondulada com ms condies de visibilidade

Classe Zero

-

NS inferior ao nvel D em caso de relevo fortemente ondulado ou montanhoso, o qual corresponde a:-

VDM > 2600 para relevo fortemente ondulado ou montanhoso com condies excelentes de visibilidade, ou VDM > 1000 para relevo montanhoso com ms condies de visibilidade

-

Pista dupla Controle parcial de acesso

Classe I - A

-

Caso de rodovia arterial com grande demanda de trfego, em condies semelhantes s descritas para a Classe Zero, mas que permite maior tolerncia no que diz respeito s interferncias causadas por acessos mais freqentes. Volumes de trfego atendidos so da mesma ordem de grandeza da Classe Zero, mas sofrendo alguma reduo por interferncia mais freqente de acessos.

/continua


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/continuaoClassificao Tcnica Caractersticas Gerais Critrios de Enquadramento na Classe de Projeto Considerada

Deve atender volume de trfego no 10 ano aps a abertura dentro dos seguintes limites: Limite inferior VDM > 1400 ou VHP > 200, que corresponde a:-

Nvel de Servio C em relevo montanhoso com excelentes condies de visibilidade Nvel de Servio B em relevo plano com ms condies de visibilidade

Limites superiores Classe I - B-

Pista simples de elevado padro

Nvel de Servio C para relevos planos e fortemente ondulados, que corresponde a:-

VDM < 5500 para relevo plano com excelentes condies de visibilidade VDM < 1900 para relevo levemente ondulado com ms condies de visibilidade

Nvel de Servio D para relevos montanhosos ou fortemente ondulados, que corresponde a:-

VDM < 2600 para relevo fortemente ondulado com condies excelentes de visibilidade VDM < 1000 para relevo montanhoso com ms condies de visibilidade

Deve atender volume de trfego no 10 ano aps a abertura dentro dos seguintes limites: Limite inferior Classe II-

Pista simples

VDM 700 com NS variando de A para o limite entre C ou D conforme condies locais Limite superior VDM < 1400 com NS variando entre A e D conforme condies locais Deve atender volume de trfego no 10 ano aps a abertura dentro dos seguintes limites Limite inferior

Classe III

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Pista simples

VDM > 300 com NS variando entre A e D conforme condies locais Limite superior VDM < 700 com NS variando entre A e D conforme condies locais

/continua


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/conclusoClassificao Tcnica Caractersticas Gerais Critrios de Enquadramento na Classe de Projeto Considerada

Classe IV - A

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Pista simples

Caractersticas para atendimento a custo mnimo no ano de abertura. Geralmente no pavimentada e fazendo parte do sistema local. No ano de abertura: 50 < VDM < 200 Caractersticas para atendimento a custo mnimo no ano de abertura. Geralmente no pavimentada e fazendo parte do sistema local. No ano de abertura: VDM < 50

Classe IV - B

-

Pista simples

Notas:

1. VDM = Volume dirio mdio bi-direcional de trfego misto 2. VHP = Volume horrio de projeto bi-direcional

s classes de projeto definidas na Tabela 4.3 correspondem as velocidades de projeto indicadas na Tabela 4.4 a seguir, em funo do tipo de relevo predominante para a regio da rodovia. Tabela 4.4 Velocidade de projeto em funo da classe de projeto e do relevoVelocidade de projeto (km/h) Classe de projeto Plano Classe 0 Classe I Classe II Classe III 120 100 100 80 Relevo Ondulado 100 80 70 60 Montanhoso 80 60 50 40 40-30

Classe IV 80-60 60-40 Fonte: Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais do DNER(1)

4.5

Relao entre Classe Funcional e Classe de Projeto As classes de projeto so estabelecidas de forma compatvel com as classes funcionais, conforme Tabela 4.5 a seguir.


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Tabela 4.5 - Relao Geral entre as Classes Funcionais e as Classes de ProjetoSistema Principal Arterial Primrio Secundrio Coletor Local Primrio Secundrio Local Classes funcionais Classes I Classes I e II Classes II e III Classes III e IV Classes III e IV Classes de Projeto Classes Zero e I

Fonte: Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais do DNER(1)

5 5.1

CONCEITOS RELEVANTES RELACIONADOS COM AS VELOCIDADES DE PROJETO E DE OPERAO Aspectos Gerais As velocidades praticadas pelos condutores dependem de uma srie de fatores relacionados s condies fsicas e operacionais da via e seu entorno, s condies climticas e de luminosidade, s condies do prprio motorista e, alm disso, s caractersticas e estado do veculo. As condies fsicas da prpria via esto associadas s caractersticas geomtricas de sua seo transversal e dos seus alinhamentos horizontal e vertical, aos tipos e condies dos dispositivos de sinalizao, ao tipo e condio do pavimento, aos tipos e condies dos dispositivos de drenagem etc. As condies climticas esto associadas ocorrncia de chuvas, neblina, nvoa, calor intenso etc. e as de luminosidade especialmente associadas realizao da viagem em perodo diurno ou noturno. Tais condies esto associadas, portanto, a fatores que, de alguma maneira, podem afetar sensivelmente a forma de conduo e a velocidade dos veculos. As condies do motorista apresentam grande variabilidade e esto relacionadas sua idade, ao seu estado fsico e emocional, extenso da viagem, presena de acompanhantes, familiaridade com a via, ao seu nvel de obedincia s leis do trnsito etc. A associao de tais aspectos leva a diferentes percepes, por parte do motorista, dos nveis adequados de segurana e quanto forma de conduzir o veculo. As caractersticas e condies gerais do veculo podem variar sob uma srie de aspectos, como tipo bsico, de passageiros ou comerciais, dimenses bsicas, peso e distribuio da carga, idade e condies de manuteno, condies de desempenho, normalmente expresso em termos da relao peso/potncia. Finalmente, as condies operacionais da via esto associadas ao volume e composio do trfego existente, aos limites legais de velocidade fixados na via e presena de dispositivos de controle como radares e fiscalizao policial. Tais condies operacionais podem ser


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sensivelmente influenciadas pelas condies de uso e ocupao do entorno imediato da via, condies estas associadas localizao de trechos ou de toda a extenso da via em rea rural ou urbana, ou associadas ainda s interferncias laterais vinculadas ao nvel do controle de acesso via. A velocidade efetivamente praticada resulta, portanto, da conjugao de todos os fatores mencionados e da percepo que o condutor tem acerca destes. Por este motivo, diz-se que a velocidade uma varivel comportamental. Com isto, mesmo que esteja sendo analisado apenas um local especfico de uma via, sempre possvel traar uma curva de distribuio das velocidades praticadas. Via de regra, esta curva segue a distribuio normal de Gauss, ou seja, com a mesma probabilidade de variao para mais ou para menos em relao ao valor mdio, conforme caracterizado na Figura 5.1 a seguir.

Figura 5.1 Curva de Distribuio Normal Deve-se salientar que a distribuio de velocidades em um trecho especfico da via depende do volume de trfego; quanto maior se torna o volume de trfego tanto menor ser o desvio padro. Pode-se concluir que, na situao extrema de filas totais decorrentes de volumes de trfego prximos da capacidade da via, o desvio padro praticamente nulo e a diferena entre as velocidades tambm tende a zero. Sendo a velocidade uma varivel comportamental, trata-se, do ponto de vista estatstico, de uma varivel estocstica. Desta maneira, pode ser mais adequado analis-la atravs de curvas de distribuio de freqncia acumulada. Neste caso, resulta a curva representativa da Figura 5.2.


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Figura 5.2 Curva de Distribuio de Freqncia Acumulada A partir da curva de distribuio de freqncia acumulada, obtida com base em velocidades instantneas medidas em determinadas sees da via, pode-se determinar certas velocidades consideradas tpicas e que so utilizadas em diferentes tipos de estudos e projetos, conforme indicado na Tabela 5.1 adiante apresentada. Tabela 5.1 Conceitos de Velocidades Tpicas e UtilizaoParmetro Vmin V15 Conceito menor velocidade instantnea medida em uma seo transversal velocidade que alcanada por alguns mas que no excedida por 15% do total de veculos velocidade mdia que atingida por alguns mas no excedida por 50% do total dos veculos velocidade mdia = mdia aritmtica de todas velocidades instantneas medidas velocidade que atingida por alguns mas no excedida por 85% do total dos veculos mxima velocidade instantnea medida em uma seo transversal Determinante para (exemplos)

dispositivos de sinalizao, faixas adicionais

V50 = VM

V = VD

estudos de planejamento envolvendo clculos de rentabilidade e comparao de alternativas

V85 Vmax

projeto da via sinalizao avaliao da reserva da segurana


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Quando se consideram apenas as caractersticas geomtricas da via no comportamento dos motoristas, a relao de influncia de tais caractersticas sobre as velocidades praticadas pode ser ilustrada na Figura 5.3 a seguir apresentada.

Figura 5.3 Influncia de Caractersticas Geomtricas Sobre Velocidades Praticadas 5.2 Velocidade de Projeto A velocidade de projeto um conceito fundamental para o projeto de rodovias, especialmente levando em conta sua influncia direta sobre uma srie de parmetros a serem adotados. At 1994, a AASHTO definia, na publicao A Policy on Geometric Design of Highways and Streets(6), a velocidade de projeto como a mxima velocidade segura que pode ser mantida ao longo de um determinado segmento virio em condies favorveis e com predomnio das caractersticas geomtricas da rodovia. A velocidade de projeto adotada segundo tal definio deveria ser coerente com o relevo, o uso do solo e a classificao da rodovia, e ainda assumia implicitamente certa condio de uniformidade na operao da via, em que a maioria dos veculos da corrente de trfego no iria exceder a mxima velocidade segura. Ao assumir que as caractersticas geomtricas controlam a velocidade, tal definio estabelecia que fatores como o volume de trfego ou as condies atmosfricas, mesmo com suas implicaes em termos de visibilidade, no deveriam ser considerados na fixao da velocidade de projeto. Em outras palavras, a mxima velocidade segura estaria associada condio em que o veculo estivesse submetido to apenas s caractersticas fsicas inerentes prpria via.Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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Mais recentemente, na publicao A Policy on Geometric Design of Highways and Streets(7) de 2001, a AASHTO passou a apresentar este conceito de forma um pouco distinta, evidenciando a relao entre a velocidade de projeto e os parmetros de projeto adotados e desvinculando-a da mxima velocidade segura que pode ser mantida ao longo de certo trecho da via. Quanto a este ltimo aspecto, a AASHTO assumiu implicitamente que, em certas situaes, a velocidade de projeto pode ser excedida pela velocidade de operao, o que pode ser observado em vrios casos na prtica, especialmente em longas tangentes e em curvas de grandes raios. Nesta nova definio a AASHTO estabeleceu que a velocidade de projeto a velocidade selecionada e utilizada para determinar as diversas caractersticas geomtricas de uma via e ainda que esta deve ser lgica em relao ao relevo, velocidade de operao prevista, ao uso do solo do entorno da via e sua classe funcional. O Manual de Projeto Geomtrico de Rodovias Rurais do DNER(1) utiliza o termo velocidade diretriz para tratar do mesmo conceito. Neste caso, a velocidade tambm apresentada como condicionante das principais caractersticas de vias, como curvatura, superelevao e distncias de visibilidade, das quais depende a operao segura e confortvel de veculos. Adicionalmente, coloca-se que: [a velocidade de projeto] representa a maior velocidade com que pode ser percorrido um trecho rodovirio cuja superfcie de rolamento apresenta caractersticas normais de rugosidade e ondulaes, com segurana e em condies aceitveis de conforto, mesmo com o pavimento molhado, quando o veculo estiver submetido apenas s limitaes impostas pelas caractersticas geomtricas, sem a influncia do trfego. Qualquer que seja a definio especfica considerada, tem-se que, na medida em que a adoo de uma velocidade de projeto implica em um nvel de exigncia para a geometria, a seleo deste parmetro, em associao ao tipo de relevo da regio atravessada pela rodovia, reflete tambm nos custos de implantao da obra. Este um dos motivos pelos quais as velocidades de projeto nem sempre podem ser as mais elevadas, como seria desejvel. Alm desta questo econmico-financeira, outro aspecto primordial para a seleo da velocidade de projeto a funo da via. De forma geral, quando a funo principal de uma via priorizar o deslocamento, desejvel adotar velocidades de projeto elevadas; inversamente, quando a funo principal a acessibilidade, tornam-se recomendveis velocidades menores. Desta forma, a classe funcional das vias um dos fatores mais importantes para a seleo da velocidade de projeto. Em resumo, no desenvolvimento do projeto deve-se ter em mente que a fixao da velocidade de projeto depende da funo da via na rede viria e das condies do uso do solo do entorno, e que esta deve ser coerente com a velocidade de operao prevista e com o relevo predominante do terreno. importante considerar tambm que a velocidade de projeto influencia de maneira decisiva as caractersticas bsicas da via, a segurana do trfego, a qualidade operacional do fluxo de trfego e os custos de implantao, especialmente das rodovias de padro mais elevado. 5.3 Velocidade Operacional Embora a velocidade de projeto seja efetivamente o fator mais diretamente relacionado com diversos aspectos do projeto geomtrico, cabem tambm algumas consideraes acerca da velocidade operacional. Este conceito tambm tem implicaes sobre o traado, especialmente no caso de rodovias de pista simples, nas quais a anlise de consistncia,Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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tambm abordada no presente documento, igualmente importante. A velocidade de operao era definida pela AASHTO na publicao de 1994(6) como a mais alta velocidade de percurso que o veculo pode alcanar em uma dada via sob condies favorveis de tempo e nas condies predominantes de trfego, sem exceder em qualquer instante a velocidade utilizada no projeto geomtrico. Atualmente, A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4) define a velocidade de operao como aquela na qual se observam os condutores operando seus veculos sob condies de fluxo livre. A prpria AASHTO ressalta que o 85 percentil da distribuio de velocidades observadas, ou seja, a velocidade alcanada por alguns mas no superada por 85% dos condutores, a medida mais freqentemente utilizada como velocidade operacional associada a um determinado local ou a uma caracterstica geomtrica. Assim, graficamente, a partir da curva de distribuio de freqncia acumulada, a velocidade operacional passa a ser obtida conforme indicado na Figura 5.4 a seguir.

Figura 5.4 Curva de Distribuio de Freqncia Acumulada de Velocidades com Indicao da Velocidade Operacional (V85) Inmeros estudos demonstram que valores extremos de velocidade praticados por determinados veculos dentro da corrente de trfego tm conseqncias negativas para a segurana operacional em uma via. Por esta razo importante destacar que a seleo do 85 percentil como valor a ser considerado para a velocidade de operao tem uma relao profunda com a questo da segurana. De fato, segundo a publicao Speed Zone Guidelines(8) do Institute of Transportation Engineers ITE dos Estados Unidos, diversos estudos demonstram que motoristas dirigindo a velocidades superiores ao 85 percentil da distribuio de velocidades tm um maior envolvimento em acidentes quando comparados aos que conduzem com velocidades prximas deste valor. Assim, dentro de uma corrente de trfego e para as condies existentes de uma via ou de umPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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conjunto de elementos geomtricos de determinado local da via, velocidades superiores V85 so consideradas perigosas para a segurana operacional. Em outras palavras, considera-se que at 85% dos veculos integrantes de uma corrente de trfego circulam a velocidades razoveis e seguras e, portanto, a V85 considerada como limite operacional de segurana. Uma vez apresentado este conceito, cabem algumas consideraes quanto forma de obteno ou de fixao do valor a ser utilizado para a velocidade de operao. Quando se analisa um trecho virio j existente, a velocidade operacional pode ser aferida atravs de medies realizadas no local; para tanto, existem diversos equipamentos adequados. No caso de projetos que ainda sero implantados, ou mesmo alteraes em traados existentes, mas que ainda no foram executadas, a avaliao da velocidade de operao passa a exigir necessariamente a utilizao de modelos de previso de velocidades. Deve-se destacar, a propsito, que as expresses obtidas por regresso linear ou mltipla a partir de um grande conjunto de medies de velocidades instantneas em locais com diferentes caractersticas geomtricas so, na grande maioria dos casos, aplicadas em projetos de rodovias bidirecionais de duas faixas de trfego, nas quais, em geral, a V85 est vinculada s caractersticas geomtricas da via. Nos casos de rodovias de padres elevados de geometria que normalmente esto associados a velocidades de projeto elevadas, em geral superiores a 100 km/h e, portanto, a caractersticas geomtricas mais generosas a V85 decresce muito pouco para raios de curva horizontal prximos do raio mnimo, inclusive porque as velocidades praticadas pelos motoristas esto mais vinculadas ao limite legal de velocidade imposto pela sinalizao do que s caractersticas geomtricas da via. Por esta razo, em normas de pases como a Alemanha, por exemplo, a V85 fixada para rodovias de alto padro, majorando-se a velocidade de projeto ou a velocidade mxima permitida de um determinado valor, segundo critrios relacionados com a classe da rodovia. Em diversos pases da Europa e nos Estados Unidos, a partir da dcada de 1980, tm sido feitos grandes esforos no sentido de obter modelos com esta finalidade, destacando-se pesquisas de grande vulto realizadas recentemente, como o estudo Speed Prediction for Two-Lane Rural Highways(9) patrocinado pela Federal Highway Administration - FHWA. Muitos dos estudos referentes a este tema procuraram avaliar a influncia de caractersticas fsicas da via no valor da V85, dentre as quais se destacam: a largura das faixas de trfego e da pista, o raio de curvas horizontais com e sem espirais de transio, o grau de curva ou a taxa de mudana da curvatura, a declividade e a extenso de rampas longitudinais da via, distncias de visibilidade disponvel e o estado de pavimento seco ou molhado. Frequentemente, as equaes obtidas expressam a velocidade operacional como funo da taxa de mudana de curvatura (CCR), cabendo, portanto, breve explanao acerca deste parmetro. O interesse em considerar a taxa de mudana de curvatura explicado pelo fato de que o CCR caracteriza o alinhamento horizontal da via, levando em conta no apenas raios de curvas horizontais circulares, mas tambm a influncia de espirais de transio. Isto pode ser constatado quando se verifica a equao para obteno do valor de CCR:


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Lcl1 Lcr Lcl 2 + + 63700 R 2R 2R CCR S = L

Onde: CCRS: taxa de mudana de curvatura de uma curva circular isolada, com curvas de transio (grados/km) L: Lcr + Lcl1 + Lcl2 L: comprimento da curva (km) Lcr: comprimento da curva circular (m) Lcl1, Lcl2: comprimentos das curvas de transio anterior e posterior curva circular (m) Alguns exemplos de modelos para previso de velocidades considerando este parmetro so apresentados na Tabela 5.2. Como tais modelos resultam de regresses a partir de diversas observaes em campo, a tabela tambm apresenta o grau de correlao obtido nas respectivas anlises estatsticas, ou seja, h um indicador do grau de adequao das equaes obtidas, na medida em que valores de r2 mais prximos de 1 correspondem a melhores correlaes. Tabela 5.2 Modelos de Previso de Velocidade OperacionalPasV85 =

Equao106 8270 + 8,01 CCRs

Limite de velocidade (km/h) 100 100 90 90 90

Observaes r 2 = 0,73 Largura de faixa = 3,50 m r2 = 0,81 r2 = 0,79 r2 = 0,80

Alemanha

3 V85 = 60 + 39,70 e( 3,9810 CCRS )

Grcia

V85 =

106 10150,1 + 8,529 CCRs

Estados Unidos

V85 = 93,85 0,05 CCRS V85 = 103,4 0,053 CCRSV85 = 102 CCRS 1 + 346 63700 1,5

Frana

90

-

Austrlia

V85 = 101,2 0,043 CCRS

90

r2 = 0,87 r2 = 0,81 r2 = 0,63

Lbano Canad

V85 = 91,03 0,056 CCRS

80 90

V85 = e( 4,5615,2710

4

CCR S )

Fonte: baseada em Highway Design and Traffic Safety Engineering Handbook (10)Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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importante destacar, entretanto, que a aplicao direta destas equaes ao caso brasileiro no parece adequada, tendo em vista ser a velocidade um parmetro comportamental, e o fato do comportamento do motorista depender de aspectos culturais. Assim, muito provvel que as equaes desenvolvidas em outros pases, a partir de dados coletados nessas regies e onde a frota apresenta determinadas caractersticas no necessariamente coincidentes com as da frota brasileira, no possam ser diretamente aqui aplicadas. Outro aspecto importante que deve ser mencionado que o desenvolvimento de modelos desta natureza exige que determinados fatores sejam considerados separadamente, ou seja, sempre necessrio definir e considerar posteriormente algumas premissas. Lamm, na publicao Recommendations for evaluating horizontal design consistency based on investigations in the state of New York (11), por exemplo, analisou 261 locais no Estado de Nova York. Entre 1984 e 1986, foram realizadas medies em trechos de rodovias de pista simples, sempre em locais livres da influncia de intersees e distantes de elementos que causassem maior perigo, como por exemplo pontes estreitas, em que a via estivesse claramente demarcada e com larguras de pavimento e acostamento constantes, greides de no mximo 5% e volumes dirios mdios entre 400 e 5000 veculos. Assim, percebe-se que no foram consideradas certas especificidades e situaes atpicas, o que adequado para que o modelo seja aplicvel de forma mais geral, e no apenas a situaes muito especficas. Para cada um dos locais de medio selecionados, foram obtidas e registradas diversas informaes: grau de curvatura, comprimento do segmento e da prpria curva, taxa de superelevao, declividade longitudinal, distncia de visibilidade, largura da faixa de rolamento e do acostamento, volume dirio mdio, dispositivos de sinalizao, dados de velocidade e de acidentes. A partir destes dados, foram verificados quais parmetros de projeto influenciavam a velocidade operacional e a taxa de acidentes. Atravs de regresses, constatou-se que a influncia de certos parmetros era praticamente desprezvel, o que ocorreu especificamente no caso da distncia de visibilidade, do comprimento da curva e do greide, considerando que na amostra este ltimo esteve limitado a 5%. Como as regresses devem considerar sempre variveis independentes, a superelevao teve de ser tratada em separado, por apresentar alta correlao com o grau de curvatura. Alm disso, embora as influncias do volume dirio mdio e das larguras da faixa de rolamento e do acostamento pudessem ser sentidas, verificou-se que todos estes fatores contribuem, em conjunto, para uma variao da ordem de 5,5% das velocidades operacionais previstas. Assim, concluiu-se que o grau de curvatura e o limite de velocidade eram os parmetros de maior influncia sobre a velocidade operacional e a taxa de acidentes. importante destacar que, na aplicao prtica, necessrio considerar posteriormente questes deixadas parte no desenvolvimento do modelo. A presena de intersees, por exemplo, tem um efeito sobre a velocidade operacional, embora isto no esteja traduzido nas equaes obtidas. Por este motivo, recomenda-se que os locais de medies selecionados estejam distantes de pelo menos 2 km de intersees. Outras condies importantes para a realizao das medies compreendem a existncia de sinalizao horizontal em boas condies de visibilidade e a uniformidade na largura das pistas e acostamentos.


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6 6.1

VECULOS DE PROJETO Aspectos Gerais Dentre os fatores mais importantes que devem controlar o projeto geomtrico de uma rodovia destacam-se as caractersticas fsicas e de desempenho operacional dos veculos que a utilizaro. A influncia das caractersticas fsicas dos veculos no dimensionamento geomtrico e estrutural de uma via est sintetizada na Tabela 6.1 a seguir apresentada. Tabela 6.1 Influncia das Caractersticas Fsicas dos Veculos no Dimensionamento Geomtrico e Estrutural da RodoviaCaracterstica do Veculo Elemento de Projeto da Rodovia

Largura da faixa de rolamento Largura do veculo Largura dos ramos Largura dos acostamentos Distncia entre eixos Raios mnimos internos e externos dos ramos Largura dos ramos Largura dos canteiros centrais Comprimento do veculo Extenso das faixas de armazenamento Extenses das baias de nibus Declividade longitudinal mxima admissvel Relao peso bruto / potncia* Necessidade de faixa adicional de subida Determinao da equivalncia em unidades de carros de passeio Peso bruto / configurao dos eixos Dimensionamento do pavimento Dimensionamento estrutural de separadores rgidos e defensas Gabarito vertical sob redes areas Altura admissvel para o veculo Gabarito vertical sob viadutos, sinalizao vertical e semforos Dimenses dos tneis (altura da seo)(*) Parmetro de desempenho operacional

Quanto influncia do desempenho operacional dos veculos no projeto da via, destaca-se que: A velocidade dos veculos um fator fundamental a ser considerado no desenvolvimento do projeto. As taxas de acelerao e desacelerao dos veculos orientam a adoo de certos parmetros de projeto em intersees, nas faixas de mudana de velocidade, nas faixas de converso e armazenamento, nas faixas adicionais em longos e acentuados aclives, nas faixas de ultrapassagem e nas baias de nibus.


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As taxas de acelerao e desacelerao dos veculos tambm so consideradas nos estudos de consistncia do traado e em outros estudos onde h necessidade de avaliar o perfil de velocidades ao longo da via. A distncia de frenagem dos veculos condiciona os valores de projeto da distncia de visibilidade de parada e, em conseqncia, condiciona os comprimentos mnimos das curvas verticais de concordncia.

-

6.2

A Seleo do Veculo de Projeto Quando se considera a diversidade de veculos que podem utilizar as rodovias da malha regional ou nacional, torna-se necessrio estabelecer grupos representativos de diferentes classes de veculos, em funo dos parmetros como dimenses bsicas, peso e caractersticas operacionais. Os veculos representativos de tais classes so utilizados para estabelecer controles de projeto das rodovias, condicionando o seu dimensionamento geomtrico e o de algumas de suas caractersticas estruturais, sendo estes, por esta razo, designados como veculos de projeto. Para fins de desenvolvimento do projeto geomtrico da via, cada veculo de projeto possui dimenses fsicas e raios de giro superiores aos da maioria dos veculos de sua classe. Para estabelecer os parmetros bsicos de projeto de uma rodovia, o projetista deve selecionar o maior veculo de projeto previsto para utiliz-la com freqncia mnima considervel. Em alguns casos, o projetista pode selecionar um veculo de projeto com caractersticas particularmente apropriadas para a definio de parmetros crticos de locais especficos da rodovia: raios de curvatura e larguras em intersees ou em faixas ou pistas de converso etc. Por outro lado, a seleo de determinado veculo de projeto deve ser realizada considerando que outros veculos com caractersticas mais desfavorveis no estaro necessariamente impossibilitados de circular na via. Em outras palavras, esta escolha implica em que estes outros veculos, que devem corresponder a uma porcentagem muito pequena do volume de trfego previsto, podero circular em alguns locais especficos sob condies operacionais menos favorveis do que aquelas a que estar sujeito o veculo de projeto, sem, no entanto, comprometer o padro mnimo de dirigibilidade e to pouco causar situaes excessivamente inconvenientes ao trfego geral. Como exemplos dessas situaes especficas podem ser citados os longos e acentuados aclives, ao longo dos quais os veculos com caractersticas desfavorveis circularo a baixas velocidades, e ramos de intersees com curvas de raios pequenos, nos quais tais veculos podero ter dificuldades em se manter dentro da largura til da pista. Assim, para a seleo do veculo de projeto, deve-se levar em conta a composio do trfego, de forma a abranger os veculos representativos da frota prevista de circular na via ao longo de determinado horizonte de projeto, e de maneira que a porcentagem dos veculos remanescentes com caractersticas mais desfavorveis resulte a mnima possvel. Nos casos de projetos de melhorias em rodovias existentes, devem ser realizadas contagens classificadas de trfego para seleo do veculo de projeto. Caso no haja esta possibilidade, tal seleo deve estar fundamentada nos resultados dos levantamentos e anlises realizados nos estudos de trfego. Em ambos os casos, deve-se seguir as recomendaes de instruo de projeto especfica referente a este assunto.


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Deve-se, por fim, salientar que nem todos os elementos de projeto da via so dimensionados com base em caractersticas do veculo de projeto selecionado, ou seja, determinados elementos de projeto podem ser, de acordo com a sua natureza, dimensionados com base em uma caracterstica de outro veculo que no o veculo de projeto. Como exemplos citam-se: os comprimentos das curvas verticais convexas so dimensionados considerando a altura dos olhos dos motoristas de automveis, e no de veculos comerciais de maior altura; o gabarito vertical mnimo fixado considerando os veculos de maior altura, mesmo que tal altura seja superior do veculo de projeto etc.

6.3

Veculos de Projeto Representativos de Diferentes Classes da Frota Circulante A referencia bsica mais recente no Brasil contendo classificao de veculos de projeto representativos de diferentes classes da frota circulante aquela definida no Manual de Intersees (2) publicado pelo DNIT. Em tal classificao so definidos cinco tipos de veculos de projeto cujas designaes e caractersticas bsicas so resumidas a seguir. Na seqncia, so apresentadas na Tabela 6.2 as principais dimenses bsicas de tais veculos.

Tabela 6.2 Principais Caractersticas e Dimenses Bsicas dos Veculos de Projeto, em MetrosRaio mnimo da roda externa dianteira (m) Raio mnimo da roda interna traseira (m)

Veculo

Caractersticas

Largura (m)

Comprimento (m)

Veculos leves (VP)

veculos fsica e operacionalmente semelhantes aos automveis incluem peruas, utilitrios, "pickups" e similares compostos de unidade tratora simples, no articulados

2,1

5,8

7,3

4,7

Caminhes e nibus convencionais (CO)

abrangem os nibus e caminhes, normalmente de dois eixos e seis rodas sua predominncia absoluta entre os veculos comerciais em trfego urbano o recomenda como o veculo bsico normal

2,6

9,1

12,8

8,7

/ continua


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/ conclusoLargura (m) Comprimento (m) Raio mnimo da roda externa dianteira (m) Raio mnimo da roda interna traseira (m)

Veculo

Caractersticas

Caminhes e nibus longos (O)

incluem nibus de longo percurso e de turismo bem como caminhes longos com trs eixos ("truco") possuem comprimento prximo ao limite mximo legal para veculos rgidos compostos de uma unidade tratora simples (cavalo mecnico) e um semi-reboque seu comprimento aproxima-se do limite mximo legal para veculos desta categoria usualmente operam em terminais de cargas pesadas ou longas, centros de abastecimento, cargas frigorficas, transporte de automveis etc. compostos de uma unidade tratora simples, um semireboque e um reboque

2,6

12,2

12,8

7,1

Semireboques (SR)

2,6

16,8

13,7

6,0

Reboques (RE)

incluem parte dos veculos combinados conhecidos como treminho seu comprimento o mximo permitido pela legislao para esta categoria

2,6

19,8

13,7

6,9

Fonte: Baseada no Manual de Intersees do DNIT (2)

Mais adiante so apresentadas as Figuras 6.1 a 6.5 contendo representao dos mnimos gabaritos de giro correspondentes a estes veculos, elaborados com base nos dados que constam dessa publicao. Deve-se salientar que as principais dimenses envolvidas no giro de tais veculos que afetam o projeto da via so: a largura total compreendida entre os limites dos percursos mais externos de pontos da carroceria do veculo, as distncias entre eixos e a trajetria do pneu traseiro que percorre o lado interno da curva. Nos gabaritos de giro apresentados esto indicados os raios mnimos das trajetrias internas e externas dos pneus assim como o percurso externo do balano dianteiro. Os limites dos gabaritos mnimos de giro para cada veculo de projeto so estabelecidos pelo percurso externo do balano dianteiro do veculo e pela trajetria do pneu traseiro que percorre o lado interno da curva. Os gabaritos so confeccionados assumindo-se que o pneuPermitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

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Fonte: baseado nas dimenses indicadas no Manual de Intersees do DNIT (2)

Figura 6.1 Gabarito de Giro de Veculos Leves (VP)


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Figura 6.2 Gabarito de Giro de Caminhes e nibus Convencionais (CO)Fonte: baseado nas dimenses indicadas no Manual de Intersees do DNIT (2)


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Figura 6.3 Gabarito de Giro de Caminhes e nibus Longos (O)Fonte: baseado nas dimenses indicadas no Manual de Intersees do DNIT (2)


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Fonte: baseado nas dimenses indicadas no Manual de Intersees do DNIT (2)Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

Figura 6.4 Gabarito de Giro de Semi-Reboques (SR)

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Fonte: baseado nas dimenses indicadas no Manual de Intersees do DNIT (2)Permitida a reproduo parcial ou total, desde que citada a fonte DER/SP mantido o texto original e no acrescentando qualquer tipo de propaganda comercial.

Figura 6.5 Gabarito de Giro de Reboques (RE)

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dianteiro que percorre o lado externo da curva tem uma trajetria circular, trajetria esta associada ao mnimo raio da trajetria percorrida pelo ponto mdio do eixo dianteiro do veculo em funo da ao do motorista girando o volante do veculo. Os nibus e caminhes, por serem mais longos que os automveis e por possurem maiores distncias entre eixos e maiores raios mnimos de giro, requerem padres mais generosos de projeto geomtrico da via que os exigidos para os veculos leves. Deve-se ressaltar ainda que os raios mnimos das trajetrias indicados nos gabaritos em questo so vlidos para manobras realizadas a velocidades inferiores a 15 km/h e que, para velocidades maiores, os raios das trajetrias devero ser naturalmente maiores. Por outro lado, os raios indicados nas figuras devem ser considerados os mnimos valores apropriados para uso em projeto, embora motoristas habilidosos possam efetuar as manobras em questo com raios ligeiramente inferiores a tais valores. importante ressaltar que parte da frota prevista para circular em uma dada rodovia pode no estar perfeitamente caracterizada pelos veculos definidos na classificao do DNIT. Nestes casos, deve-se realizar estudos adicionais para obteno dos dados referentes aos veculos previstos, inclusive junto aos fabricantes. Na falta de uma classificao atualizada contendo um conjunto de tipos de veculos de projeto representativos da frota circulante da rede rodoviria de uma regio ou pas, uma fonte de informaes que tem sido utilizada com muito freqncia o captulo 2 de A Policy on Geometric Design of Highways and Streets(4). Com base na frota circulante na malha rodoviria dos Estados Unidos, a AASHTO estabeleceu nas ltimas edies desse manual um conjunto de 19 tipos de veculos de projeto, cujas caractersticas, dimenses bsicas e gabaritos de giro esto apresentados nas Figuras 2-1 a 2-23 da mencionada publicao. Dentre tais tipos de veculos de projeto definidos pela AASHTO podem ser destacados alguns que, pelas suas caractersticas e dimenses, complementariam os cinco tipos estabelecidos pelo DNIT, anteriormente apresentados na Tabela 6.2. Tais tipos poderiam ser considerados quando se verificar que os veculos previstos para circular pela rodovia a ser projetada no esto cobertos pela classificao do DNIT, selecionando-se o veculo de projeto conforme os conceitos e critrios apresentados no item 6.2 deste documento. A Tabela 6.3 e as Figuras 6.6 a 6.14 apresentam, respectivamente, as principais dimenses bsicas e os gabaritos de giro de tais veculos extrados da classificao da AASHTO.


Tabela 6.3 Caractersticas de Veculos de Projeto Selecionados da AASHTODimenses (m) Totais Altura Largura Comprimento Frente Traseira WB1 WB2 S T WB3 Balano WB4

Tipo de Veculo de Projeto

Smbolo

nibus3,7 2,6 3,1 1,9 6,7 5,9b

nibus intermunicipal 3,4 2,6 18,3 2,6 4,0b

BUS-14

2,6

13,7

1,8

a

8,1

1,2

-

-

-

-

nibus articulado

A-BUS

Caminhes4,1 0,8 0,6 0,8 1,4 - 0,8 0,9 0,9 0,8a a a a

Semi-reboque intermedirio 4,1 4,5 6,6 6,6 3,4 3,4 4,4 12,3 13,2 - 13,8 7,0 6,9 12,2 10,8 4,1 4,1 4,1 4,1 4,1 2,6 34,8 0,7 2,6 32,0 0,7 2,6 22,4 0,7 2,6 22,4 1,2 2,6 20,9 1,2 2,6 16,8 0,9 0,9 0,9c

WB-12

2,4

13,9

0,9

a

3,8

8,4

-

2,1d c

7,0 2,1d

7,0 7,0

Semi-reboque intermedirio

WB-15

Semi-reboque interestadual

WB-19*


Semi-reboque interestadual

WB-20**

Semi-reboque / Reboque

WB-20D

Semi-reboque triplo / Reboque

WB-30T

Semi-reboque duplo / Reboque

WB-33D

0,8

e

3,1

e

13,6

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EMISSO

Nota: como os veculos so fabricados em dimenses nos padres americanos e para fornecer somente um tamanho fsico para cada veculo de projeto, os valores apresentados nos desenhos dos veculos de projeto foram convertidos de ps para metros, arredondados at a primeira casa decimal

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NT-DE-F00/001

a

* = Veculo de projeto com reboque de 14,63 m como adotado em 1982 pelo Surface Transportation Assistance Act (STAA) ** = Veculo de projeto com reboque de 16,16 m como adotado em 1982 pelo Surface Transportation Assistance Act (STAA) = Balano a partir do eixo traseiro do conjunto do eixo tantem b = Dimenso combinada de 5,91m e seo articulada com 1,22m de largura c = Dimenso combinada tipicamente de 3,05m d = Dimenso combinada tipicamente de 3,05m e = Dimenso combinada tipicamente de 3,81m

WB1, WB2, WB3 e WB4 so as distncias entre grupos de eixos, iniciando-se na frente e terminando na parte traseira dos veculos S a distncia do eixo efeito traseiro ao ponto de articulao T a distncia entre o ponto de articulao e o centro do prximo eixo ou do prximo conjunto tandem

FOLHA REV.


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Figura 6.6 Gabarito de Giro de nibus Intermunicipal (BUS-14)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.7 Gabarito de Giro de nibus Articulado (A-BUS)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.8 Gabarito de Giro de Semi-Reboque Articulado (WB-12)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.9 Gabarito de Giro de Semi-Reboque Intermedirio (WB-15)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.10 Gabarito de Giro de Semi-Reboque Interestadual (WB-19)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.11 Gabarito de Giro de Semi-Reboque Interestadual (WB-20)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.12 Gabarito de Giro para Combinao de Reboque Duplo (WB-20D)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.13 Gabarito de Giro para Combinao de Reboque Triplo (WB-30T)Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets (4)


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Figura 6.14 Gabarito de Giro para Combinao Duplo-Articulado (WB-33D)Fonte: A Poli

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