ESTRADAS I: PROJETO GEOMTRICO DE UMA ESTRADA |2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRECENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS - CCETCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

PROJETO GEOMTRICO DE UMA ESTRADAGrupo 1: Trecho castelo dgua guarita

RIO BRANCOMARO/ 2014

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRECENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS - CCETCURSO DE ENGENHARIA CIVIL

PROJETO GEOMTRICO DE UMA ESTRADAGrupo 1: Trecho castelo dgua guarita

Trabalho proposto pelo Prof. MSc. Lauro Julio, referente disciplina Estradas I, 8 perodo do curso de Engenharia Civil, para composio da nota da N2.

CSSIA FAIAL PONTES HADAD

RIO BRANCOMARO/ 2014SUMRIO

INTRODUO4OBJETIVO5PROJETO GEOMTRICO DE UMA ESTRADA63.1 FASES DO ESTUDO DE UMA ESTRADA6 3.1.1 RECONHECIMENTO OU ANTEPROJETO6 3.1.2 EXPLORAO OU PROJETO7 3.1.3 LOCAO OU PROJETO DEFINITIVO83.2 NORMAS TCNICAS83.3 CONCORDNCIA EM PLANTA9 3.3.1 CLCULO PARA A CONCORDNCIA DA CURVA93.4 CONCORDNCIA EM PERFIL LONGITUDINAL153.5 DETERMINAO DA CONCORDNCIA VERTICAL163.6 DIAGRAMA DE BRUCKNER191. CONCLUSO222. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS233. APNDICE24

1. INTRODUO

Ao longo dos anos foram sendo desenvolvidas tcnicas para que as estradas oferecessem cada vez mais conforto e segurana aos que dela fazem uso. As estradas so todas as partes do globo terrestre que esto aptas ao transporte de pessoas e mercadorias.Atualmente, antes de se ir ao campo executar uma estrada, realizada uma srie de projetos que atendem todas as normas referentes ao tipo de regio em que ela ser localizada e a classe a que a mesma ir pertencer. Essas normas levam em considerao, principalmente a segurana do usurio, que um dos principais objetivos dos projetistas. O Projeto de uma estrada tem como base os levantamentos planialtimtricos da rea.Para se chegar concluso da necessidade de implantao da estrada, a rea e a comunidade passam por um estudo, a fim de que se descubra qual fator, seja ele social, poltico ou econmico, ser o foco. Deve-se levar em considerao tambm a viabilidade econmica para a construo da mesma, sabendo que deve ser uma relao em que o benefcio/custo deve ser superior a 1.Geralmente o processo de planejamento de uma estrada envolve trs etapas, que so o reconhecimento, a explorao e o projeto propriamente dito. Aps elas so desenvolvidos os clculos para a locao da mesma.Este trabalho ser elaborando visando fazer um paralelo entre o que foi visto na teoria e a prtica, simulando ento a concepo de uma rodovia desde seu planejamento at algumas fases do projeto, tais como: definio da diretriz, alinhamento, concordncia horizontal e vertical, lanamento do greide, sees transversais, bem como diagrama de Bruckner e as DMTs (Distncia Mdia de Transporte).

2. OBJETIVO

Este trabalho tem por objetivo a realizao do Projeto Geomtrico de uma Rodovia que unir o trecho compreendido entre o castelo dgua e a guarita da Universidade Federal do Acre. O projeto ser elaborado com base nas normas referentes s caractersticas da rea em estudo, que no caso ser Classe 0, Regio Plana.

3. PROJETO GEOMTRICO DE UMA ESTRADA

3.1 FASES DO ESTUDO DE UMA ESTRADA

O estudo de um traado rodovirio est dividido em trs fases:

Reconhecimento ou Anteprojeto; Explorao ou Projeto; Locao ou Projeto Definitivo.

3.1.1 RECONHECIMENTO OU ANTEPROJETO

Essa a fase onde o projetista tem o primeiro contato com o local onde ser implantada a estrada. Nesse momento feita a determinao da Diretriz Geral, ou seja, a reta que liga os pontos extremos do traado, esses pontos so chamados de pontos obrigados de condio, ou, forados, pois so condicionadores do planejamento. A determinao do traado nada mais , em sntese, que a determinao de seus pontos forados. Os pontos forados utilizados nesse estudo de caso so: o castelo dgua e a guarita que esto localizados dentro do campus da Universidade Federal do Acre.O reconhecimento pode se dar de duas maneiras: reconhecimento terrestre ou reconhecimento aerofotogramtrico. Em se tratando do reconhecimento terrestre, foi escolhido um traado que no apresentasse grandes diferenas de nveis a fim de evitar um grande movimento de terra. J a respeito do reconhecimento aerofotogramtrico este foi feito atravs de satlite que proporcionou uma viso ampla de todo o percurso da estrada em questo e por fim deu condies para a determinao de sua diretriz.

GUARITACASTELO DGUAFoto 01: Diretriz da Rodovia.

3.1.2 EXPLORAO OU PROJETO

De posse da diretriz da rodovia d-se incio fase de explorao, que consiste em detalhar uma faixa de aproximadamente 200m, para que se possa fazer um estudo mais minucioso dos elementos, detalhes e caractersticas do local em que ser implantada a estrada. A faixa que ser delimitada chamada de poligonal de explorao. Os trabalhos executados nessa fase consistem da topografia, de alinhamento, nivelamento e estaqueamento. Realiza-se todo o processo de levantamento planialtimtrico do eixo da diretriz geral e tambm das irradiaes. O processo de explorao tambm determina as deflexes, que originar as curvas da estrada.No presente trabalho, foi realizado o levantamento topogrfico para compor o projeto planialtimtrico da regio, no qual nos foi estabelecido a regio e classe que pertenceria a estrada.Desta forma, nos coube definir a diretriz e a faixa de domnio que melhor se adequasse s caractersticas da estrada proposta, e atravs de interpolaes entre as curvas de nvel estabelecer as cotas nos pontos desejados.3.1.3 LOCAO OU PROJETO DEFINITIVO

na locao que ser definido o traado da rodovia, atravs dos dados colhidos nas duas fases anteriores. Neste momento, sero definidos os elementos retos e as concordncias horizontais, bem como a necessidade da construo de obras de arte.Essa a etapa da execuo do projeto propriamente dito, ou seja, o projeto que ser levado para campo para ser passado para a superfcie do terreno natural que ser executado.

3.2 NORMAS TCNICAS

Para a realizao deste trabalho, nos foi estabelecido, anteriormente, a classe e a regio que a estrada pertenceria. Foi definido para tal:

Classe 0 Regio Plana

De acordo com a Norma de Projeto de Estradas de Rodagem aprovada pela portaria n 19 de 10/01/1947 para planos rodovirios federais e estaduais temos:

Prescries Normativas a serem seguidas

Velocidade Diretriz120 km/ h

Taxa mxima de superelevao10,0 %

Raio mnimo de curvatura horizontal540 m

Rampa mxima3,0 %

Largura da faixa de rolamento3,75 m

Largura do acostamento externo3,0 m

Gabarito mnimo vertical5,50 m

Inclinao transversal em tangente2 %

Largura da faixa de domnioFixada no projeto (40 m)

Algumas informaes a serem seguidas no desenvolvimento do projeto: Talude de corte: 2:3 Talude de aterro: 3:2.Pelo fato do raio mnimo de curvatura horizontal em questo ser muito grande, houve uma modificao no projeto inicial, projeto este que apresentava cinco curvas, passando a ter agora apenas trs curvas no trecho em estudo.

3.3 CONCORDNCIA EM PLANTA

A concordncia em planta envolve a formao das curvas originadas nas deflexes, servindo para concordar os elementos retos.De acordo com a planta do levantamento planialtimtrico, observa-se que temos a presena de trs deflexes, consequentemente, a formao de trs curvas.Utilizando as diretrizes da norma, j mencionadas, realizaremos os clculos para a concordncia e locao da curva.

3.3.1 CLCULO PARA CONCORDNCIA DA CURVA

CURVA 1

Raio da curva

Adotaremos R = Rmim = 540 m

ngulo Central

AC = = 123420

Grau da Curva

Deflexo por metro

Tangente

Desenvolvimento

Ponto de intercesso das tangentes

Ponto de incio de a curva circular

Ponto onde termina a curva circular

Clculo das deflexes

ESTACADEFLEXES PARCIAISDEFLEXES ACUMULADAS

INTEIRAFRACIONADA

PC30,520--

4-1 1 56,781 1 56,78

5-1 3 362 5 32,78

PI016-1 3 363 9 8,78

7-1 3 364 12 44,78

8-1 3 365 16 20,78

PT819,011 0 27,116 16 47,89

Tabela 01: Deflexes da Curva 01.

Como se pode observar na Tabela 01, a deflexo acumulada final para a curva C1 apresenta valor aproximado da metade do AC (123420), o que denota que a locao foi efetuada de maneira correta.

CURVA 2

Raio da curva

Adotaremos R = Rmim = 540 m

ngulo Central

AC = = 273904

Grau da Curva

Deflexo por metro

Tangente

Desenvolvimento

Ponto de intercesso das tangentes

Ponto de incio de a curva circular

Ponto onde termina a curva circular

Clculo das deflexes

ESTACADEFLEXES PARCIAISDEFLEXES ACUMULADAS

INTEIRAFRACIONADA

PC127,110--

13-0 40 59,410 40 59,41

14-1 3 361 44 35,41

15-1 3 362 48 11,41

16-1 3 363 51 47,41

17-1 3 364 55 23,41

18-1 3 365 58 59,41

PI02191 3 367 2 35,41

20-1 3 368 6 11,41

21-1 3 369 9 47,41

22-1 3 3610 13 23,41

23-1 3 3611 16 59,41

24-1 3 3612 20 35,41

25-1 3 3613 24 11,41

PT257,7200 24 32,9813 48 44,39

Tabela 02: Deflexes da Curva 02.

Da mesma forma da Tabela 01, na Tabela 02 a deflexo acumulada final para a curva C2 apresenta valor aproximado da metade do AC (273904), o que denota que a locao tambm foi efetuada de maneira correta.

CURVA 3

Raio da curva

Adotaremos R = Rmim = 540 m

ngulo Central

AC = = 153542

Grau da Curva

Deflexo por metro

Tangente

Desenvolvimento

Ponto de intercesso das tangentes

Ponto de incio de a curva circular

Ponto onde termina a curva circular

Clculo das deflexes

ESTACADEFLEXES PARCIAISDEFLEXES ACUMULADAS

INTEIRAFRACIONADA

PC296,05--

30-0 44 21,660 44 21,66

31-1 3 361 47 57,66

32-1 3 362 51 33,66

PI0333-1 3 363 55 9,66

34-1 3 364 58 45,66

35-1 3 366 2 21,66

36-1 3 367 5 57,66

PT3613,0304126,127 47 23,78

Tabela 03: Deflexes da Curva 03.

Como se pode observar na Tabela 03, a deflexo acumulada final para a curva C3 apresenta valor aproximado da metade do AC (153542), o que denota que a locao foi efetuada de maneira correta.

3.4 CONCORDNCIA EM PERFIL LONGITUDINAL

O perfil longitudinal apresenta no plano vertical as diferenas de nvel, cota ou altitudes ao longo do eixo longitudinal da estrada.Com todas as cotas do terreno natural estabelecidas, deve-se ento traar a linha do greide que estabelecer os trechos do projeto que devero sofrer corte ou aterro no processo de terraplanagem.O greide deve ser traado de forma a compensar os volumes de corte e de aterro, visando com isso, debelar custos com extrao de material e jazidas, que so os chamados emprstimos.Entre a superfcie do terreno natural e o greide lanado, temos a cota chamada de cota vermelha, que possui um valor em cda estaca, como mostrado a seguir:

ESTACACOTA DO TERRENOCOTA DO GREIDECOTA VERMELHA

INTEIRAFRACIONADA

E0184,364184,3640,000

E1184,281184,0330,248

E2183,839183,7020,137

E3183,567183,3710,196

E4183,321183,040,281

E5182,929182,710,219

E6182,529182,3790,150

E7182,395182,0480,347

E8181,923181,7170,206

E9181,445181,3870,058

E10180,983181,056-0,073

E11180,911180,7250,186

E12180,745180,3940,351

E13180,281180,0630,218

E14180,158179,7330,425

E15179,944179,4020,542

E16179,327179,0710,256

E17178,467178,740-0,273

E18178,183178,738-0,555

E19177,169178,736-1,567

E20176,666178,733-2,067

E21177,355178,731-1,376

E22177,118178,729-1,611

E23177,552178,726-1,174

E24178,419178,724-0,305

E25179,412178,7220,690

E26179,703178,7200,984

E27179,903178,7171,186

E28179,792178,7151,077

E29179,92178,7131,207

E30179,78178,7111,069

E31179,444178,7080,736

E32179,104178,7060,398

E33178,863178,7040,159

E34178,618178,702-0,084

E35178,102178,699-0,597

E36178,829178,6970,132

E37178,852178,6950,157

E38178,751178,6920,059

E39177,911178,69-0,779

E40177,821178,688-0,867

E41177,928178,686-0,758

E42178,158178,683-0,525

E424,475178,681178,683-0,002

Tabela 04: Concordncia em Perfil Longitudinal.

3.5 DETERMINAO DA CONCORDNCIA VERTICAL

Antes de se iniciar a determinao das concordncias verticais, necessrio se calcular a Distncia de Visibilidade (D), a qual calculada em funo da velocidade diretriz (V) do projeto, estipulada por normas e que inerente a Classe e Regio estabelecidas para a Rodovia. Para os parmetros empregados neste projeto Classe 0 e Regio Plana encontramos uma velocidade de 120 km/h. Portanto podemos verificar que D vale:

A curva vertical do tipo cncava e ser concordada de forma simtrica. Adotaremos o L de 440m, tendo em vista que satisfaz a condio L D, alm de proporcionar uma maior segurana e conforto pista.

Elementos principais

PCVEstaca 6

PIVEstaca 17

PTVEstaca 28

Inclinaes (i1 e i2)

%

Clculo do emax

Clculo das demais ordenadas

Com e = x2. k, temos:

PontosEstacaRampa do GreideCota no Greidee (m)Cota da curva

InteiraFrac.(+)

PCV61,65%182,379-182,379

71,65%182,0480,0076182,056

81,65%181,7170,0302181,748

91,65%181,3870,0679181,455

101,65%181,0560,1207181,177

111,65%180,7250,1886180,914

121,65%180,3940.2716180,666

131,65%180,0630,3697180,433

141,65%179,7330,4829180,216

151,65%179,4020,6112180,013

161,65%179,0710,7547179,826

PIV171,65%178,7400,9130179,653

180,01%178,7380,7547179,493

190,01%178,7360,6112179,347

200,01%178,7330,4829179,216

210,01%178,7310,3697179,101

220,01%178,7290.2716179,000

230,01%178,7260,1886178,915

240,01%178,7240,1207178,845

250,01%178,7220,0679178,790

260,01%178,7200,0302178,750

270,01%178,7170,0076178,725

PTV280,01%178,715-178,723

Tabela 05: Tabela de locao da curva.

3.6 DIAGRAMA DE BRUCKNER

O diagrama de massas (ou de Bruckner) facilita a anlise da distribuio dos materiais escavados, permitindo o enfoque grfico. Atravs desse diagrama, pode-se estudar as distribuio do volume de terra com rapidez e preciso aceitveis, auxiliando no clculo da distancia mdia de transporte (D.M.T.).Para a construo do grfico, necessrio fazer o clculo das reas das sees transversais para posteriormente, multiplicando pela distncia do estaqueamento (20m), poder determinar o volume interperfil. A frmula de auxlio para determinar o volume :

Descoberto os volumes acumulados desenhado o grfico, onde nas abscissas encontram-se as estacas, e nas ordenadas os volumes acumulados so plotados. Para volumes positivos temos cortes, e para volumes negativos os aterros. Os pontos so marcados, um a um, e depois unidos por uma linha curva, formando o Diagrama de Bruckner.Depois de caracterizado o terreno natural, atravs do perfil longitudinal, pode-se retirar os valores das cotas vermelhas e lan-los nas sees, dessa forma pode-se observar o comportamento das sees transversais, mostrando os locais de corte e de aterro da plataforma.Conhecida as sees transversais, foram calculadas as reas das sees transversais das plataformas e lanadas na tabela pra conhecer o volume acumulado de corte e aterro e ento ser traado o Diagrama de Bruckner.

ESTACAREA DA SEO TRANSVERSAL (m)SOMA DAS REASDISTNCIA (m)VOLUME INTERPERFIL (m)VOLUME ACUMULADO (m)

INTEIRAFRAC.

01,4660,00000,0000,000

17,0958,5612085,61085,610

24,76211,85720118,570204,180

36,15610,91820109,180313,360

47,90514,06120140,610453,970

57,01514,92020149,200603,170

65,59812,61320126,130729,300

77,67013,26820132,680861,980

84,08911,75920117,590979,570

92,2056,2942062,9401042,510

10-1,4430,762207,6201050,130

111,7810,338203,3801053,510

122,2544,0352040,3501093,860

130,5392,7932027,9301121,790

141,3241,8632018,6301140,420

151,9493,2732032,7301173,150

16-5,441-3,49220-34,9201138,230

17-16,525-21,96620-219,660918,570

18-19,033-35,55820-355,580562,990

19-34,369-53,40220-534,02028,970

20-41,370-75,73920-757,390-728,420

21-26,857-68,22720-682,270-1410,690

22-26,770-53,62720-536,270-1946,960

23-18,803-45,57320-455,730-2402,690

24-3,697-22,50020-225,000-2627,690

2514,25910,56220105,620-2522,070

2619,93334,19220341,920-2180,150

2724,29244,22520442,250-1737,900

2823,10847,40020474,000-1263,900

2924,99448,10220481,020-782,880

3022,28847,28220472,820-310,060

3116,69338,98120389,81079,750

329,76226,45520264,550344,300

335,40415,16620151,660495,960

340,8376,2412062,410558,370

35-6,695-5,85820-58,580499,790

364,596-2,09920-20,990478,800

373,7408,3362083,360562,160

381,2795,0192050,190612,350

39-9,409-8,13020-81,300531,050

40-11,209-20,61820-206,180324,870

41-7,358-18,56720-185,670139,200

42-4,027-11,38520-113,85025,350

424,4751,286-2,7414,475-6,13319,217

Analisando o comportamento do grfico formado pelo diagrama de Bruckner que foi traado, observamos uma compensao entre os volumes de corte e aterro, que possuem valores bem prximos, o que nos leva a concluir que o greide lanado est de acordo, no necessitando ser refeito.Atravs do mesmo diagrama podemos traar os valores das Distncias Mdias de Transporte D.M.T., que foram:

DMT1= 261,26 mDMT2= 141,15 mDMT3= 165,39 m

4. CONCLUSO

A partir do desenvolvimento do projeto geomtrico realizado, pode-se tomar nota das normas que regem o desenvolvimento de cada projeto para cada tipo de regio, evidenciando as caractersticas referentes s estradas de Classe 0, localizadas em regio Plana, que o caso do projeto elaborado nesse trabalho.No projeto, foi desenvolvido o Diagrama de Bruckner, a fim de se determinar a distribuio de terra ao longo do eixo, ou seja, determinar se ocorre uma certa compensao entre os volumes de corte e aterro. Atravs dele, pode-se calcular a distncia mdia de transporte (D.M.T). Essas duas propriedades do diagrama esto diretamente ligadas com a determinao do curto final da estrada. importante tambm ser ressaltado que s o projeto geomtrico no suficiente para a construo de uma estrada, ele ir gerar outro projetos complementares como os das obras de artes especiais (pontes, galerias), o de drenagem, pavimentao e sinalizao. Tais projetos so to importantes quanto o geomtrico, todos juntos servem para garantir uma estrada de qualidade e que oferea segurana ao usurio.Aps a finalizao do Projeto Geomtrico da Rodovia, pode se concluir que tal tarefa demanda bastante comprometimento, ateno e empenho para que o mesmo atenda de forma satisfatria ao propsito o qual foi idealizado. Tal projeto contribui sobremaneira para o conhecimento da rea, colaborando assim para despertar o interesse no campo da Engenharia relacionado essa rea.Vale ressaltar ainda, que de fundamental importncia conhecer a fundo o material terico que d subsidio ao desempenho dessa tarefa, para que se possa oferecer ao usurio da rodovia condies mais prximas possveis das condies ideais de trafegabilidade, com comodidade e segurana.

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CAMPOS, Rafael do Amaral, Projetos de Estradas Associao dos Alunos da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo 2 ed. 1979;

CARVALHO, m. Pacheco Estradas, Vol. I e II, Ed. Cientfica RJ 4 Ed. 1978

NORMAS PARA PROJETO DE ESTRADAS DE RODAGEM. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem Ministrio dos Transportes. Publicao: 1973.

SENO, Wlastermiler. Estradas de Rodagem. Editora Grmio Politcnico. 1 Edio, 1980, So Paulo.

Apostilas da disciplina de Estradas I, cedidas pelo Prof. MSc. Lauro Julio.

6. APNDICE

A seguir, encontram-se as pranchas que fazem parte do projeto geomtrico da estrada em questo.

Prancha 1/4: Levantamento Planialtimtrico Planta Baixa;

Prancha 2/4: Perfil Longitudinal;

Prancha 3/3: Diagrama de Bruckner;

Prancha 4/6: Sees Transversais;

Prancha 5/6: Sees Transversais;

Prancha 6/6: Sees Transversais.

CSSIA FAIAL PONTES HADAD 21