estradas e aeroportos (e ferrovia) 1° semestre/2012 prof.eng. ary franck cordeiro, m.sc. aula n. 3:...

ESTRADAS E AEROPORTOS (E FERROVIA)1° semestre/2012

Prof.Eng. Ary Franck Cordeiro, M.Sc.

Aula n. 3: Projetos Geométrico das vias de transporte

CENTRO TECNOLÓGICODEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

EA 861J - TEORIAEC6P30/EC7P30

Departamento de Engenharia Civil – ESTRADAS E AEROPORTOS

MÊS DIA AULA ASSUNTO

Fevereiro

7/8 1 Introdução ao Curso. Visão geral do transporte. Modelos de sistemas de transporte

14/15 2 Análise de capacidade do transporte. Planejamento e avaliação do transporte.

21/22 Feriado 28/29 3 Estudos de Traçado de vias de transporte

Março

6/7 4 Elementos geométricos 13/14 5 Projeto geométrico de vias de transporte 20/21 6 Exercícios

27 7 Dúvidas 28 7 NP1

Abril

3 / 4 8 Investigações Geotécnicas 10/11 9 Terraplanagem – Parte I 17/18 10 Terraplanagem – Parte II 24/25 11 Projeto estrutural das vias de transporte – Rodovia

Maio

1 / 2 12 1 feriado/ Projeto estrutural das vias de transporte – Aeroporto 8/9 13 Projeto estrutural das vias de transporte – Ferrovia

15/16 14 Drenagem 22/23 15 Exercícios

29 16 Dúvidas 30 16 NP2

Junho 5/6 17 Considerações Finais

12/13 18 A definir 19/20 19 EXAME


1 – Introdução

Esta aula aborda o projeto geométrico da vias de transporte das modalidades

rodoviária, aeroviária e ferroviária;

Será apresentado o projeto geométrico de rodovia para a modalidade

rodoviária, da via férrea para a ferroviária, e das pistas de pouso e decolagem e de

rolamento para a modalidade aeroviária.

Em cada caso, as características dos usuários, dos veículos e das vias são

utilizados para harmonizar os diversos elementos da via.

Por exemplo, a distância mínima de visibilidade exigida para uma rodovia é

utilizada para definir o comprimento mínimo de uma curva vertical. Da mesma forma,

para a modalidade aeroviária, o grupo de aeronaves de projeto para o qual o aeroporto

está sendo projetado é utilizado. E, para a modalidade ferroviária, os comprimentos das

curvas verticais dependem do tipo de serviço esperado que a via transportará.


2 – Classificação das vias de transporte

O projeto de qualquer infraestrutura viária de transporte é baseado em como

ele é classificada, cujas bases diferem de uma modalidade para outra, mas o princípio

básico utilizado é que as infraestruturas viárias de transporte devem ser agrupadas de

acordo com suas respectivas funções em termos das características do serviço que

estão oferecendo. Por exemplo, o sistema rodoviário e a atribuição lógica de

responsabilidades entre diferentes jurisdições


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas

A Associação Americana dos Órgãos Rodoviários e de Transporte (American

Association of State Highway and Transportation Officials – AASHTO) desenvolveu o

sistema de classificação utilizado para rodovias.

Classificação funcional de rodovias

URBANAS RURAIS



Desta forma, tem-se:

a) Rodovias Radiais: são aquelas que partem de Brasília, em qualquer direção, para

ligá-la às capitais estaduais ou a pontos periféricos importantes do País. Ex.: BR-040.

(Brasília - Rio de Janeiro).

b) Rodovias Longitudinais: aquelas que têm direção predominantemente Norte-Sul e

que, por força de sua grande extensão (maior que 200 km), constituem, em geral, vias

de ligação nacional. Ex.: BR-116 (Fortaleza - Jaguarão).

c) Rodovias Transversais: São as que têm direção predominantemente Leste-Oeste e

que, normalmente, possuem extensão maior que 200 km. Ex.: BR-230

(Transamazônica).



Desta forma, tem-se:

d) Rodovias Diagonais: possuem direção oblíqua em relação aos paralelos, ou seja,

direções Nordeste-Sudoeste ou Noroeste-Sudeste. Assim, podemos ter:

· Diagonais Ímpares: têm direção geral nordeste - sudoeste (NE-SO). Ex. BR-319

(Manaus - Porto Velho).

· Diagonais Pares: têm direção geral noroeste-sudeste (NO-SE). Ex.: BR-316 (Belém -

Maceió).

e) Rodovias de Ligação: em geral essas rodovias ligam pontos importantes das outras

categorias. Embora sejam estradas de ligação, chegam a ter grandes extensões, como

a BR-407, com 1251 km. Já a BR-488 é a menor de todas as rodovias federais, com

apenas 2,9 km de extensão. Esta rodovia faz a conexão da BR-116 com o Santuário

Nacional de Aparecida, no Estado de São Paulo.



Em seguida, as vias são, então, classificadas separadamente para áreas

urbanas e rurais.


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.1 – Quanto à função (classificação funcional)

Há uma outra forma de classificar as rodovias, na qual não importa suas

localizações ou disposições geográficas, mas sim o tipo de serviço que elas oferecem.

Essa forma de classificação das rodovias, denominada de Classificação

Funcional, parte do reconhecimento de que o tipo de serviço oferecido por uma rodovia

pode ser determinado a partir das funções básicas de mobilidade e de acessibilidade

que a rodovia propicia.

Rodovias Arteriais: proporcionam alto nível de mobilidade para grandes

volumes de tráfego. Sua principal função é atender ao tráfego de longa distância, seja

internacional ou interestadual.



Rodovias Coletoras: atende a núcleos populacionais ou centros geradores de

tráfego de menor vulto, não servidos pelo Sistema Arterial. A função deste sistema é

proporcionar mobilidade e acesso dentro de uma área específica.

Rodovias Locais: constituídas geralmente por rodovias de pequena extensão,

destinadas basicamente a proporcionar acesso ao tráfego intramunicipal de áreas rurais

e de pequenas localidades às rodovias mais importantes.



Relação entre as funções de mobilidade e de acesso


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2 – Quanto à proximidade de aglomerados populacionais

• Rodovias Urbanas;

• Rodovias Rurais.


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2 – Quanto à finalidade

Comerciais: são as estradas que tem objetivo econômico, as quais

proporcionam a circulação de riquezas, facilitando a troca de utilidades e o tráfego de

passageiros.

Estratégicas: são as estradas que tem interesse militar, político e/ou de

integração; embora projetadas e construídas para outros fins, podem funcionar (e

normalmente funcionam) como estradas de interesse econômico.


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2 – Quanto à jurisdição

FEDERAIS: é em geral, uma via arterial e interessa diretamente à Nação, quase

sempre percorrendo mais de um Estado. São construídas e mantidas pelo governo

federal;

ESTADUAIS: são as que ligam entre si cidades e a capital de um Estado. Atende as

necessidades de um Estado, ficando contida em seu território. Tem usualmente a

função arterial ou coletora;

MUNICIPAIS: são as construídas e mantidas pelo governo municipal. São de interesse

de um município ou de municípios vizinhos, atendendo ao município que a administra,

Principalmente;

VICINAIS: são em geral estradas municipais, pavimentadas ou não, de uma só pista,

locais, e de padrão técnico modesto. Promovem a integração demográfica e territorial

da região na qual se situam e possibilitam a elevação do nível de renda do setor

primário. Podem também ser privadas, no caso de pertencerem a particulares.


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2 – Quanto às condições técnicas

• Relacionam-se diretamente com a operação do tráfego (velocidade, rampas, raios,

larguras de pista e acostamento, distância de visibilidade, níveis de serviço, etc).

• O tráfego constitui a principal finalidade da rodovia.

• Recomenda-se adotar, como critério para a classificação técnica de rodovias, o

volume de tráfego que deverá utilizar a rodovia no 10º ano após sua abertura ao

tráfego.

• Além do tráfego, a importância e a função da rodovia constituem elementos para seu

enquadramento em determinada classe de projeto.


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2 – Quanto às condições técnicas


2.1 – Sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas2.1.2.1 – Níveis de serviço

Está associado às diversas condições de operação de uma via, quando ela

acomoda diferentes volumes de tráfego.

É estabelecido em função da velocidade desenvolvida na via e da relação

entre o volume de tráfego e a capacidade da via.

Qualquer seção de uma via pode operar em diferentes níveis de serviço,

dependendo do instante considerado.



NÍVEL A: condição de escoamento livre, acompanhada por baixos volumes e altas

velocidades. A densidade do tráfego é baixa, com velocidade controlada pelo motorista

dentro dos limites de velocidade e condições físicas da via. Não há restrições devido à

presença de outros veículos;

NÍVEL B: fluxo estável, com velocidades de operação a serem restringidas pelas

condições de tráfego. Os motoristas possuem razoável liberdade de escolha de

velocidade e ainda tem condições de ultrapassagem;

NÍVEL C: fluxo ainda estável, porém as velocidades e as ultrapassagens já são

controladas pelo alto volume de tráfego. Portanto, muito dos motoristas não tem

liberdade de escolher faixa e velocidade.



NÍVEL D: próximo à zona de fluxo instável, com velocidades de operação toleráveis,

mas consideravelmente afetadas pelas condições de operação, cujas flutuações no

volume e as restrições temporárias podem causar quedas substanciais na velocidade

de operação;

NÍVEL E: é denominado também de nível de capacidade. A via trabalha a plena carga e

o fluxo é instável, sem condições de ultrapassagem;

NÍVEL F: descreve o escoamento forçado, com velocidades baixas e volumes abaixo

da capacidade da via. Formam-se extensas filas que impossibilitam a manobra. Em

situações extremas, velocidade e fluxo podem reduzir-se a zero.


2.2 – Elementos Geométricos das Estradas

• Eixo de uma estrada é o alinhamento longitudinal da mesma. Nas estradas de

rodagem, o eixo localiza-se na região central da pista de rolamento;

• A apresentação de um projeto em planta consiste na disposição de uma série de

alinhamentos retos, concordados pelas curvas de concordância horizontal;

• Um alinhamento caracteriza-se pelo seu comprimento e pela sua posição relativa

(quando se refere à deflexão) ou absoluta (quando se refere ao azimute).



ELEMENTOS GEOMÉTRICOS

AXIAIS

TRANSVERSAIS

PLANIMÉTRICOS

ALTIMÉTRICOS

TANGENTES

CURVAS HORIZONTAIS

GREIDES RETOS

CURVAS VERTICAIS

SEÇÕES EM ATERRO

SEÇÕES EM CORTE

SEÇÕES MISTAS


2.2 – Elementos Geométricos das Estradas2.2.1 - Azimutes e Ângulos de Deflexão

Calcula-se os azimutes e comprimentos dos alinhamentos a partir de suas coordenadasretangulares (N, E); Os azimutes obtidos estão compreendidos entre 0º e 180º porque o traçado das estradas é uma poligonal aberta e nos projetos seus alinhamentos têm desenvolvimento da esquerda para direita.

E



O princípio fundamental para o cálculo das coordenadas retangulares de uma poligonal de estudo é o seguinte:



De posse do primeiro azimute e considerando os elementos da figura, os demais azimutes são calculados da seguinte maneira:



Da expressão acima também se deduz que o ângulo de deflexão entre dois

alinhamentos de azimutes conhecidos é igual à diferença entre eles, sendo a deflexão

direita ou esquerda, se o resultado for positivo ou negativo, respectivamente:



Exercícios

01 - Calcular os comprimentos e os azimutes dos alinhamentos da figura abaixo. Calcular também os ângulos de deflexão.


02 - Supondo que, na figura seguinte, o azimute do alinhamento AO seja Az AO = 67°12’30” e que o comprimento desse alinhamento seja de 107,23 m, calcule expressando todos os ângulos em GRAUS, MINUTOS e SEGUNDOS.(a) as coordenadas do vértice A, admitindo que as coordenadas do vértice O sejam:

X0 = 100,00 m e Y0 = 100,00 m.(b) o valor do azimute e o valor do rumo do alinhamento AB , supondo que o ângulo tA seja igual a 103° 13’ 15”.


03 - Calcular os comprimentos e os azimutes dos alinhamentos da figura abaixo. Calcular também os ângulos de deflexão.


04 - Considere o trecho de estrada apresentado a seguir, onde foi feito o lançamentodo eixo da poligonal, na Fase de Exploração:

Considerando que o ponto A corresponde à Estaca 234, pede-se apresentar o

estaqueamento do referido trecho, incluindo as Estacas dos pontos de mudança de

direção (pontos B e C) e a Estaca do ponto final do trecho considerado (ponto D).


05 - Calcule os comprimentos, os azimutes e os rumos dos alinhamentos da Figuraapresentada a seguir. Calcule também o ângulo de deflexão entre os dois alinhamentos apresentados. Expresse todos os ângulos em GRAUS, MINUTOS, SEGUNDOS. Considere o NORTE na posição vertical.

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