ELEMENTOS BÁSICOS PARA O PROJETO DE UMA ESTRADA · SR: Semi-Reboque ... com um semi-reboque...

ELEMENTOS BÁSICOS PARA O

PROJETO DE UMA ESTRADA

Introdução

Um bom projeto de uma estrada procura evitar:

Curvas fechadas e frequentes

Greide muito quebrado

Declividades fortes

Visibilidade deficiente

Elementos básicos para o projeto de uma estrada 2

Regras básicas

Curvas com o maior raio possível

Rampa máxima somente em casos particulares e com a

menor extensão possível

Visibilidade assegurada em todo o traçado

Cruzamentos

Curvas horizontais e verticais

Minimizar ou evitar cortes em rochas

Cortes e aterros compensados

Minimizar as distâncias de transporte


Projeto de uma estrada


Características básicas

Tipo de relevo Volume de tráfego

Noções de tráfego

O tráfego permite estabelecer a classe de projeto

Volume diário médio (VDM)

Quantidade média de veículos que passa em uma seção da

estrada, durante um dia

Ano horizonte de projeto

Determinado ano posterior à abertura da estrada, em que é

possível projetar a demanda do tráfego com um certo grau

de confiabilidade (em geral, 10 anos)


Noções de tráfego

Previsão de tráfego no ano horizonte

V = Volume futuro de tráfego

V0 = Volume atual de tráfego

α = fator de crescimento anual do tráfego

t = nº de anos a ser considerado


Classes de projeto


Obs: VDM para o 10º ano (*) VDM na abertura da rodovia

CLASSE CARACTERÍSTICAS VDM

0 via expressadecisão

administrativa

IA pista dupla VDM > 1400

IB pista simples VDM > 1400

II pista simples 700 ≤ VDM ≤ 1400

III pista simples 300 ≤ VDM < 700

IVA pista simples 50 ≤ VDM < 200*

IVB pista simples VDM < 50*

Tipo de região (relevo)

Plano

Topografia suave, permitindo pequenos movimentos de

terra.

Ondulado

Terreno com ondulações não muito acentuadas,

necessitando movimentos de terra de média proporção.

Montanhoso

Topografia com mudanças significativas nas elevações do

terreno, necessitando grandes movimentos de terra.


Tipo de região (relevo)


DIFERENÇA

DE NÍVEL im(m/km)

RELEVO

< 10 plano

10 a 35 ondulado

> 35 montanhoso

D

hhhhi nm

...321

Velocidade de projeto (Vp)

Segundo a AASHTO (American Association of State Highway

and Transportation Officials):

É a máxima velocidade que um veículo padrão

pode manter, em condições normais, com

segurança

Escolha da Vp:

Padrão da estrada

Principais características geométricas



Características geométricas mínimas:

Devem proporcionar segurança ao motorista em todos os

pontos da via

Curvatura, superelevação, distâncias de visibilidade

↑ Vp = ↑ padrão da estrada = ↑ custo da via

Única Vp para toda a estrada

Valores diferentes apenas em casos especiais (como na

variação acentuada da topografia da região)




CLASSEVelocidade de Projeto (km/h)

Plana Ondulada Montanhosa

0 120 100 80

IA 100 80 60

IB 100 80 60

II 100 70 50

III 80 60 40

IVA 60 40 30

IVB 60 40 30

Raio mínimo

Menor raio que pode ser percorrido na Vp e à uma

superelevação máxima admissível, com segurança e

conforto

Trajetória circular: veículo é forçado para fora da

curva pela força centrífuga

Essa força é compensada pela componente do peso

do veículo, função da superelevação da curva e do

atrito lateral pneu/pavimento


Raio mínimo


aP

X

Fa

O

N

Y

a

Fc

𝑭𝑪 =𝒎.𝒗𝟐

𝑹

𝑭𝒂 = 𝑵. 𝒇𝒕

𝑷 = 𝒎.𝒈

Equilíbrio em x:

𝑭𝒄 . 𝐜𝐨𝐬𝜶 = 𝑷. 𝒔𝒆𝒏 𝜶 + 𝑭𝒂

𝒎.𝒗𝟐

𝑹. 𝐜𝐨𝐬𝜶 = 𝒎.𝒈. 𝒔𝒆𝒏 𝜶 + 𝑵. 𝒇𝒕

𝑵 = 𝑷. 𝒄𝒐𝒔 𝜶 + 𝑭𝒄. 𝒔𝒆𝒏 𝜶

Onde:

Raio mínimo


Para:

𝜶 ↓↓↓ ⇒ 𝐜𝐨𝐬𝜶 ≈ 𝟏 𝐞 𝒔𝒆𝒏 𝜶 ≈ 𝒕𝒈 𝜶

𝒎. 𝒗𝟐

𝑹= 𝒎.𝒈. 𝒕𝒈 𝜶 + 𝒇𝒕.𝒎. 𝒈 + 𝒇𝒕.

𝒎. 𝒗𝟐

𝑹. 𝒕𝒈 𝜶

𝒗𝟐 = 𝑹.𝒈. 𝒕𝒈 𝜶 + 𝒇𝒕. 𝒈. 𝑹 + 𝒇𝒕. 𝒗𝟐. 𝒕𝒈 𝜶

𝒗𝟐 − 𝒇𝒕. 𝒗𝟐. 𝒕𝒈 𝜶 = 𝑹.𝒈. (𝒕𝒈 𝜶 + 𝒇𝒕)

𝒗𝟐. (𝟏 − 𝒇𝒕. 𝒕𝒈 𝜶)

𝑹.𝒈= 𝒕𝒈 𝜶 + 𝒇𝒕

Como:

𝒆 = 𝒕𝒈 𝜶 = superelevação

Para: 𝒇𝒕 ↓↓↓ e 𝒆 ↓↓↓ ⇒ 𝒇𝒕. 𝒕𝒈 𝜶 ≈ 𝟎

𝑹. 𝒈 =𝒗𝟐

𝒆 + 𝒇𝒕⇒ 𝑹 =

𝒗𝟐

𝒈. (𝒆 + 𝒇𝒕)

Para: V (km/h) e 𝒈 = 𝟗, 𝟖 𝒎/𝒔𝟐

𝑹 =( ൗ𝒗 𝟑, 𝟔)

𝟐

𝟗, 𝟖. (𝒆 + 𝒇𝒕)

Raio mínimo


Para: 𝒆𝒎𝒂𝒙 e 𝒇𝒕,𝒎𝒂𝒙 ⇒ 𝑹𝒎𝒊𝒏

Adotar sempre Rc >>> Rmin !

Raio mínimo


𝒇𝒕,𝒎𝒂𝒙 (AASHTO): 𝒇𝒕,𝒎𝒂𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟗 −𝑽𝒑

𝟏𝟔𝟎𝟎

𝒆𝒎𝒂𝒙 :

10%: rodovias de classe 0 e I, em regiões planas e onduladas

8%: rodovias classe I em regiões montanhosas e rodovias com

demais classes de projeto

6%: áreas urbanizadas e em trechos sujeitos a redução de velocidade

4%: situações com intensa ocupação do solo adjacente

Veículo de projeto

Veículo teórico de uma certa categoria que vai

circular na via

Características físicas e operacionais equivalentes à

maioria dos veículos existentes

Função da composição do tráfego previsto


Veículo de projeto

VP: Veículo de Passageiros

Veículos leves, assimiláveis em termos geométricos e

operacionais ao automóvel

Vans, utilitários, pick-up’s, furgões e similares

CO: Veículo Comercial Rígido

Composto por unidade tratora simples (veículo não

articulado)

Incluindo caminhões e ônibus convencionais, normalmente

de 2 eixos e 6 rodas


Veículo de projeto

O: Ônibus de Longo Percurso

Veículos comerciais rígidos de maiores dimensões

Ônibus de turismo e caminhões longos (3 eixos)

SR: Semi-Reboque

Veículos comerciais articulados, com comprimento próximo

ao limite para veículos articulados

Constituídos normalmente de uma unidade tratora simples

com um semi-reboque


Veículo de projeto

Dimensões básicas


CARACTERÍSTICAS VP CO O SR

Largura total do veículo (m) 2,10 2,60 2,60 2,60

Comprimento total do veículo (m) 5,80 9,10 12,20 16,80

Raio mínimo roda externa dianteira (m) 7,30 12,80 12,80 13,70

Raio mínimo roda interna traseira (m) 4,70 8,70 7,10 6,00

Veículo de projeto - VP


Veículo de projeto - CO


Veículo de projeto - O


Veículo de projeto - SR


Veículo de projeto

Largura da pista de rolamento, acostamentos e ramos de

interseções

Superlargura

Determinação dos raios mínimos internos e externos

Largura dos canteiros

Extensão de faixas de espera

Valor da rampa máxima

Altura admissível no gabarito vertical


Veículo de projeto

DNER:

Rodovias projetadas geometricamente para o

atendimento aos veículos do tipo CO

Veículos do tipo VP atendimento com bastante folga

Veículos do tipo O atendimento satisfatório

Veículos do tipo SR atendimento em condições aquém das

desejáveis, mas com restrições no geral aceitáveis.


Distância de visibilidade

Garantir segurança e conforto aos motoristas

Controle do veículo a tempo seguro no caso de uma

eventualidade

Melhor visibilidade possível em toda a estrada

Pode ser limitada pelas mudanças de direção e declividade

Depende diretamente da velocidade

Distância de visibilidade de parada

Distância de visibilidade de ultrapassagem


Distância de visibilidade de

parada

Distância mínima para que um veículo possa parar

antes de atingir um obstáculo em sua trajetória


Dp

D1 D2


parada

D1: distância de percepção e reação

Tempo de percepção

Tempo entre o momento que o motorista percebe o obstáculo à

frente e o momento que decide iniciar a frenagem

AASHTO ≈ 1,5 s

Tempo de reação

Tempo entre a decisão e o início da frenagem ( ≈ 1,0 s)

D1= 𝒗. 𝒕 = 𝟐, 𝟓. 𝒗 (em m/s) ou D1= 𝟎, 𝟕. 𝑽 (em km/h)



parada

D2: distância de frenagem

Início da frenagem até a imobilização do veículo

Energia cinética do veículo deve ser anulada pelo trabalho

da força de atrito ao longo da distância:


∆𝑬𝒄 = 𝝉𝑭𝒂

𝒎.𝒗𝟐

𝟐= 𝑷. 𝒇.𝑫𝟐 = 𝒎.𝒈. 𝒇. 𝑫𝟐 ⇒ 𝑫𝟐 =

𝒗𝟐

𝟐. 𝒈. 𝒇=( ൗ𝒗 𝟑, 𝟔)

𝟐

𝟐. 𝟗, 𝟖. 𝒇


parada

D2: distância de frenagem

Rampa ascendente D2 diminui

Rampa descendente D2 aumenta


i > 0: rampa ascendente

i < 0: rampa descendente

Vp(km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100

f 0,40 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,29 0,28


parada

PARADA (Dp)


Dp

D1 D2


ultrapassagem

Distância mínima necessária para que um veículo, trafegando

atrás de outro mais lento, possa efetuar uma manobra de

ultrapassagem com segurança e conforto



ultrapassagem

Observações da AASHTO e recomendações do DNER:

Não cabem valores para V > 100 km/h pista dupla

É recomendado que se tenha trechos com visibilidade de

ultrapassagem pelos menos a cada 2 km


V (km/h)

30 40 50 60 70 80 90 100

Du (m) 180 270 350 420 490 560 620 680

Resumo

Velocidade de projeto

Relevo

Tráfego

Raio mínimo

Veículo de projeto

Distância de visibilidade


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