universidade fumec pÓs graduaÇÃo lato sensu · manual de projetos geométrico para rodovias...
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UNIVERSIDADE FUMEC
PÓS GRADUAÇÃO LATO SENSU
ESPECIALIZAÇÃO EM GEOMETRIA E TERRAPLENAGEM
RODOVIÁRIA
ALÍPIO AUGUSTO CARAM GUEDES
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PROJETO GEOMETRICO E TERRAPLENAGEM PARA
IMPLANTAÇÃO E PAVIMENTAÇÃO DE RODOVIA RURAL
Belo Horizonte
2015
ALÍPIO AUGUSTO CARAM GUEDES
PROJETO GEOMETRICO E TERRAPLENAGEM PARA IMPLANTAÇÃO E
PAVIMENTAÇÃO DE RODOVIA RURAL
Projeto Geométrico e terraplenagem de rodovia que
se apresenta ao Curso de Especialização em
Geometria e Terraplenagem Rodoviária, como
requisito para a obtenção de título de Pós-graduação
em Geometria e Terraplenagem Rodoviária,
orientado pelo professor José Flávio Nascimento e
co-orientado pelo professor Glauco Antônio Melo de
Oliveira.
Belo Horizonte
2015
GUEDES, Alípio Augusto Caram: Projeto Geométrico e Terraplenagem para Rodovia
rural de Classe II. Relevo Montanhoso. Projeto técnico-cientifico. (Pós-Graduação em
Geometria e terraplenagem de Rodovias), Universidade FUMEC.
Resumo
O presente trabalho apresenta o projeto geométrico e de terraplenagem
desenvolvido para rodovia de classe II, localizada em região de relevo montanhoso.
Os projetos apresentam metodologia indicada e atendem as normatizações em
vigência. A base utilizada para o desenvolvimento dos projetos foram consultas ao
Manual de Projetos Geométrico para Rodovias Rurais DNIT. Edição 1999. Foram
desenvolvidos sempre que possível adotar parâmetros indicados para rampas, raio
de curvas, largura de pista e acostamento, distancia de visibilidade, superelevação e
superlargura. Os estudos buscam apresentar a melhor geometria para rodovia de
classe II em região de relevo montanhoso que atendam os aspectos de segurança
dos usuários, a viabilidade econômica e conforto.
Palavras-chave: Projeto Geométrico e Terraplenagem. Projeto de Rodovia Classe II, Região de relevo Montanhoso.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01– Foto do segmento em estudo ............................................................8
FIGURA 02 – Força centrífuga ..............................................................................19
FIGURA 03 – Equilíbrio de forças em curva ..........................................................20
FIGURA 04 – Forças que agem sobre um veículo em curva .................................22
FIGURA 05 – Superelevação ..................................................................................23
FIGURA 06 – Rampa máxima .................................................................................25
FIGURA 07 – Distância simples de visibilidade .......................................................27
FIGURA 08 – Curvas côncavas e convexas ............................................................31
FIGURA 09 – Seção transversal tipo adotada de rodovia de pista simples .............39
FIGURA 10 – Parábolas empregadas na concordância vertical ..............................40
LISTA DE QUADROS
QUADRO 01 – Classificação de rodovia e classe ................................................... 16
QUADRO 02 – Velocidade diretriz para novos traçados em função da classe de
projeto e do relevo .................................................................................................... 17
QUADRO 03 – Raios mínimos ................................................................................. 21
QUADRO 04 – Rampas máximas ............................................................................ 24
QUADRO 05 – Largura de faixa de rolamento ......................................................... 26
QUADRO 06 – Largura de acostamento externo ..................................................... 27
QUADRO 07 – Distância de visibilidade de parada mínima .................................... 29
QUADRO 08 – Coeficiente de atrito longitudinal ..................................................... 29
QUADRO 09 – Distância de visibilidade ultrapassagem ......................................... 30
QUADRO 10 – Coordenadas marcos fotográficos locais ........................................ 33
QUADRO 11 – Seção transversal ............................................................................ 36
QUADRO 12 – Curvas horizontais do projeto .......................................................... 36
QUADRO 13 – Características técnicas básicas ..................................................... 38
QUADRO 14 – Largura de faixas de rolamento do pavimento em tangente ........... 39
QUADRO 15 – Resumo concordância vertical ........................................................ 41
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Tabela demonstrativa de Rebaixo do Subleito ...................................... 46
TABELA 2 - Rebaixamento em rocha ....................................................................... 46
TABELA 3 - Bota fora ................................................................................................ 47
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte
DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DER. MG – Departamento de Estradas e Rodagem do Estado de Minas Gerais.
MG – Sigla de identificação de rodovia estadual de Minas Gerais
UTM – Universal Transversa de Mercator
AASHTO - American Association of State Highway and Transportation Officials
GPS - Global Positioning System
RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
INCRA - Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária
NAVSTAR GPS - Navigation System Unith Time and Ranging Global Positioning
System
PCV – Ponto de Curva Vertical
PIV – Ponto de Interseção Vertical
PTV – Ponto de Tangência Vertical
6
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 8
1.1 Pesquisa ....................................................................................................... 9
1.2 Objetivo Geral ............................................................................................... 9
1.3 Objetivo Específico ....................................................................................... 9
1.4 Justificativa ................................................................................................. 10
1.5 Localização de Projeto ................................................................................ 10
2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 10
2.1 Conceitos .................................................................................................... 11
2.2 Estudo de traçado ....................................................................................... 13 2.2.1. Sistema Arterial ............................................................................................ 14 2.2.2. Sistema Coletor ............................................................................................ 14 2.2.3. Classificação Técnica ................................................................................... 14
2.3 Classe de Projeto Rodovia de Classe ll: ..................................................... 15
2.4 Velocidade Diretriz ...................................................................................... 17
2.5 Concordância Horizontal ............................................................................. 18
2.6 Raio Mínimo ................................................................................................ 18
2.7 Rampa Máxima ........................................................................................... 23
2.8 Largura da Faixa de Rolamento .................................................................. 25
2.9 Largura do Acostamento ............................................................................. 26
2.10 Distância Mínima de Visibilidade de Parada ............................................... 27
2.11 Distância de Visibilidade de Ultrapassagem ............................................... 30
3 PARÂMETRO DE CURVATURA K PARA CURVAS VERTICAIS .................... 30
4 ESTUDOS TOPOGRÁFICOS ............................................................................ 32
4.1 Introdução ................................................................................................... 32
4.2 Metodologia ................................................................................................ 32
4.3 Apresentação do Projeto ............................................................................. 34
4.4 Valores utilizados em projeto ...................................................................... 35
4.5 Plataforma ................................................................................................... 38
5 TRAÇADO VERTICAL ....................................................................................... 40
6 PROJETO DE TERRAPLENAGEM ................................................................... 41
6.1 Introdução ................................................................................................... 41
6.2 Características topográficas ........................................................................ 42
6.3 Metodologia ................................................................................................ 43
6.4 Definições Básicas ...................................................................................... 43
6.5 Cálculo dos Volumes de Terraplenagem .................................................... 44
6.6 Distribuição de Materiais ............................................................................. 44
6.7 Remoção Rochosa do Material do Subleito ................................................ 46
6.8 Bota-foras ................................................................................................... 47
6.9 Área de descarte (bota-fora) ....................................................................... 47
7 METODOLOGIA ................................................................................................ 48
7
7.1 Tipo da pesquisa ......................................................................................... 48
7.2 Universo da pesquisa .................................................................................. 48
7.3 Técnica de amostragem .............................................................................. 49
7.4 Seleção dos sujeitos ................................................................................... 49
7.5 Instrumentos de coleta de dados ................................................................ 49
7.6 Análise de dados......................................................................................... 49
7.7 Limitações da pesquisa ............................................................................... 50
8 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................ 50
9 CONCLUSÃO .................................................................................................... 52
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 53
ANEXOS ...................................................................................................................55
8
1 INTRODUÇÃO
O projeto geométrico e de terraplenagem elaborado para implantação de segmento
de rodovia existente, apresentando os seus elementos físicos e atendendo as
normatizações vigentes para projeto. O diagnóstico dos estudos geométricos baseia-
se, em princípios de geometria e física, e nas características de operação dos
veículos. Incluem não somente cálculos teóricos, mas também de resultados de
observações e análises do comportamento dos motoristas, das reações humanas,
características das estradas juntamente com relevo e volume de tráfego. O relevo e
o volume de tráfego são elementos determinantes para indicar a velocidade diretriz
ou de projeto para o desenvolvimento do projeto.
O segmento de rodovia em estudo foi indicado a partir das coordenadas UTM que
liga distritos de Santa Rita de Ouro Preto a Catas Altas da Noruega no Estado de
Minas Gerais.
- Início do segmento: 652715,286E – 7726314,377N
- Ponto de passagem obrigatório: 653109,001E – 7725628,571N
- Final do segmento: 653927,523E – 7723457,292N.
- Extensão do segmento de rodovia igual a 4,2 Km.
FONTE: Google
FIGURA 1 - Foto do segmento em estudo
9
1.1 Pesquisa
Apresentar projeto geométrico para segmento de rodovia classe ll, que apresenta
relevo com características de montanhoso que atenda as diretrizes solicitadas,
observando, as que, devem ser levadas em consideração tais como: frenagem,
aceleração, visibilidade, segurança, conforto, estética, viabilidade de implantação. O
estudo busca a implantação de uma estrada tecnicamente adequada,
economicamente viável e socialmente abrangente. Apresenta o comportamento do
sistema viário estabelecendo as prioridades normatizadas para a elaboração de
diversos projetos. As normatizações do trabalho apresentado como acadêmico
observando a sua limitação já definida, os dados técnicos de normatizações
observadas no Manual de projeto Geométrico de Rodovias Rurais de 1999 do
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER e demais bibliografias
pertinentes para o desenvolvimento do projeto geométrico e de terraplenagem.
1.2 Objetivo Geral
O projeto em estudo busca apresentar melhorias em rodovia rural de ligação entre
localidades de Santa Rita de Ouro Preto a Catas Altas da Noruega Minas Gerais
adotando as normatizações vigentes tendo como objetivo o desenvolvimento das
melhorias do sistema viário existente, estabelecendo prioridades com vistas às
demandas de tráfego, dados socioeconômicos do trecho em estudo. Apresentando
desenvolvimentos para a topografia e terraplenagem, viabilizando economicamente
as melhorias da rodovia em estudo.
1.3 Objetivo Específico
Desenvolver projeto para implantação de melhorias na rodovia já existente,
utilizando as normatizações em vigor, buscando:
- reduzir o tempo de viagem,
- aumentar segurança dos usuários,
- conforto de trafegabilidade,
- implantar a rodovia atendendo as normatizações atuais.
10
1.4 Justificativa
O trabalho acadêmico tem como requisito apresentar projeto de implantação de
rodovia utilizando as normatizações descritas no Manual de projetos Geométrico de
Rodovias Rurais, edição de 1999, elaborado pelo Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem – DNER e bibliografias que tratam sobre o assunto.
O projeto geométrico e de terraplenagem apresenta:
Indicação do traçado horizontal e vertical
Calculo de volumes
Distribuição dos volumes retirados das operações de corte.
Planilhas de custo.
1.5 Localização de Projeto
O segmento de rodovia rural ligando duas localidades Santa Rita do Ouro Preto a
Catas Altas da Noruega tem seu início nas coordenadas UTM: inicial - 652715,286E-
7726314,377N – Ponto de passagem obrigatório - 653109,001E- 7725628,571N –
Final do segmento de rodovia – 653927,523E – 7723457,292N, ligando as
localidades de Santa Rita de Ouro Preto a Catas Altas da Noruega no Estado de
Minas Gerias.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Os objetivos para elaborar o estudo determinado pelo orientador Eng. Glauco, para
este projeto seguiu a teórica dos manuais do DNER - Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem – a consulta e o adoção da normatização do Manual de
projetos Geométrico de Rodovias Rurais de 1999 elaborado pelo Departamento
Nacional de Estradas de Rodagem – DNER, de que a adoção da norma ali contida
servirá como indicação para as justificativas dos procedimentos adotados para a
elaboração do projeto. A tentação de se projetar rodovias atendendo normas com
valores ideais pela implantação da boa técnica e minimizando custo. As diretrizes
iniciais para projetos de geometria e terraplenagem indicam que, segundo o Manual
11
de Geometria e Terraplenagem do DNER, as duas principais consultas para
elaboração de projetos são: volume de tráfego e o relevo da rodovia.
Volume de tráfego se define como a quantidade de veículos que trafegam em
um determinado espaço de tempo, em um trecho da rodovia.
Relevo da rodovia poderá ser definido a partir das declividades do terreno
existente e das condições topográficas necessárias para o projeto.
A AASHTO15 sugere a classificação do relevo do terreno, nos corredores por onde
passa a rodovia, de acordo com a influência que esse relevo exerce na conformação
das características do traçado resultante do projeto da rodovia, definindo (AASHTO,
1994, p. 236).
2.1 Conceitos
Acostamento externo – São áreas da plataforma adjacente á pista de rolamento
situada do lado direto do sentido de tráfego da rodovia.
Bordo da pista – Limites da pista de rolamento.
Bota-fora – Material de escavação de cortes, que não foram aproveitados em
aterros, podendo ser indicado para bota fora, quando não atende pela qualidade, ou
diante do volume ter atendido as necessidades de distribuição para completar as
operações de execução de aterros, e excessiva distância de transporte para sua
distribuição.
Declividade longitudinal – Porcentagem de inclinação obtida a partir do
comprimento em relação ao desnível do terreno.
Dispositivo de drenagem – Conjunto de dispositivos, estruturas e obras cuja
finalidade é evitar que águas pluviais precipitadas em áreas adjacentes, águas
subterrâneas do lençol freático ou cursos d’água atinjam ou danifiquem a pista ou a
plataforma, bem como drenar a água pluvial sobre a pista e o corpo estradal.
12
Faixa de tráfego – Faixa longitudinal da pista, designada e projetada para uma fila
de veículos em movimento contínuo.
Greide – Perfil do eixo de rotação da pista referido à superfície acabada do
pavimento e também chamado de greide de pavimentação. Quando o perfil do eixo
de rotação for referido à plataforma terraplenada, é especificado como greide de
terraplenagem.
Material de 1ª categoria – Compreende os solos em geral, residuais ou
sedimentares, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo inferior a 0,15 cm
qualquer que seja o teor de umidade apresentado.
Material de 2ª categoria – Compreende os solos de resistência ao desmonte
mecânico inferior à rocha não alterada. Diâmetro de 0,15 a 1,00 m.
Material de 3ª categoria – Compreende os materiais com resistência ao desmonte
utilizando equipamentos de escavações, sendo o desmonte realizado por
explosivos, equivalente a rocha não alterada e blocos de rocha com diâmetro médio
superior a 1,00 m ou volume igual ou superior a 2 m³.
Perfil – Linha que representa de forma contínua a situação altimétrica de um
alinhamento sobre uma superfície plana.
Plataforma – Parte da rodovia compreendida entre os limites externos dos passeios
ou entre os pés de corte e cristas de aterro, incluindo os dispositivos necessários à
drenagem da pista.
Talude – Superfície inclinada do terreno natural, de um corte ou de um aterro, é a
face do corpo estradal que se estende além do bordo da plataforma. Sua inclinação
sobre a horizontal, denominada inclinação de talude, pode ser expressa sob a forma
de fração ordinária de numerador unitário, cujo denominador representa a distância
horizontal correspondente a 1 m de diferença de nível.
13
Todos os conceitos acima citados foram retirados do Manual de Projeto
Geométrico de Rodovias – DNER, 1999.
2.2 Estudo de traçado
O estudo do projeto geométrico busca melhoria de um trecho rodoviário localizado
em região de relevo montanhoso com classificação de classe ll.
O estudo da geometria para novo traçado foi desenvolvido de acordo com uma base
de dados topográficos de um sistema de coordenadas UTM e em função da situação
geométrica atual da rodovia.
Para o desenvolvimento do projeto geométrico foram utilizados os conhecimentos
adquiridos no decorrer do curso de pós-graduação em Geometria e Terraplenagem
e com o auxílio do programa AutoCAD Civil 3D e o Topograph.
O projeto do traçado foi elaboração com base nas normas do Manual de Geometria
e Terraplenagem de Rodovias Rurais, DNER/ Edição1999. Técnicas de Projetos
Rodoviários rurais de autoria do Engº Wlastermiller de Senço, publicado pela
Editora PINI Ltda em março/2008 e orientações do Professor Glauco.
Elaborar o projeto geométrico de rodovia consiste em propor as melhores soluções
técnicas, métodos e características dos materiais a serem utilizados, cálculos e
demais procedimentos que, harmonicamente, integrarão uma das fases dos
serviços, considerando aspectos econômicos, sociais e o meio ambiente.
O início das pesquisas realizadas para definição do projeto baseia na características
funcional e técnica da rodovia em projeto.
A classificação funcional procura classificar as rodovias pelo caráter dos serviços
que elas prestam e as funções que exercem. Avaliam-se as condições de operação
dos serviços, ou seja, considera característica como a trafegabilidade, acessos
disponíveis, bem como funções de caráter político-administrativo. (ANTAS et al.,
2010).
O DNER (1999) agrupa as rodovias rurais brasileiras em três sistemas funcionais:
Sistema Arterial, Sistema Coletor, Sistema Local.
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2.2.1. Sistema Arterial
O Sistema Arterial compreende uma rede de rodovias que tem como finalidade
prestar serviços de alto nível de mobilidade para grandes volumes de tráfego, atrair
viagens de longa distancia entre cidades e centros geradores de tráfego, integrar
municípios, estados e países vizinhos, bem como permitir acesso rápido e eficiente
a áreas desenvolvidas e de grande densidade. (DNER, 1999).
Subdivide-se em Sistema Arterial Principal, Primário e Secundário, de acordo com
os tráfegos de longa distância.
2.2.2. Sistema Coletor
O Sistema Coletor atende núcleos populacionais ou centros geradores de tráfego de
menor intensidade que não são servidos pelo sistema Arterial. Subdivide-se em
Sistema Coletor Primário, quando as rodovias atendem o tráfego intermunicipal,
fazendo a ligação de sistemas arteriais, e em Sistema Coletor Secundário que
priorizam o acesso a áreas menores, de baixa densidade populacional. (ANTAS et
al., 2010).
2.2.3. Classificação Técnica
A classificação técnica compreende o nível de qualidade dos serviços que a rodovia
presta aos seus usuários, ou seja, todas as características necessárias para garantir
mobilidade, conforto e segurança aos usuários. Relaciona-se diretamente com o traçado
e características geométricas da via. (DNER, 1999).
De acordo com DNER (1999), considerando a posição hierárquica da classificação
funcional, o volume médio diário de tráfego, o nível de serviço e outras
condicionantes como o relevo predominante, classificam-se as rodovias como:
Classe 0: Também chamadas de Via Expressa, possuem mais alto nível técnico,
pista de mão dupla e controle total dos acessos. Para ser assim classificada, a
15
rodovia deve atender volumes elevados de trafegabilidade e mobilidade, bem como
passar pela avaliação dos critérios mínimos estabelecidos pelo DNER.
Classe I: Essa classe subdivide-se em Classe I-A e Classe I-B.
Classe I-A: Rodovias de pista dupla com controle parcial dos acessos. Atende
grandes volumes de tráfego que são interceptados pelos acessos, diminuindo o nível
de serviço.
Classe I-B: Rodovias de alto padrão, mas de pista simples, que suportam tráfegos
projetados para 10 anos após a liberação do trecho. Volumes inferiores à Classe I-A,
mas superiores a um volume médio diário de 1400 veículos e com Volume Horário
de Projeto superior a 200 veículos.
Classe II: Rodovias de pista simples com Volume Médio Diário variando entre 700 a
1400 veículos.
Classe III: Rodovias de pista simples com Volume Médio Diário variando entre 300 a
700 veículos.
Classe IV: Rodovias de pista simples, apenas com revestimento primário,
compreendendo estradas locais ou vicinais. Subdivide-se em Classe IV-A, quando
Volume Médio Diário varia entre 50 a 200 veículos, e Classe IV-B, quando Volume
Médio Diário for menor que 50 veículos. O Quadro 1 em seguida resume a
classificação técnica de acordo com as características elencadas pelo DNER (1999).
2.3 Classe de Projeto Rodovia de Classe ll:
A classificação funcional das rodovias permite interpretar que as características
técnicas das rodovias são constantes do início ao fim do trecho. “Na verdade, em
cada rodovia os padrões próprios de projeto devem ser ajustados às peculiaridades
de sua utilização.” (ANTAS et al, 2010, p. 10)
16
A classificação técnica compreende o nível de qualidade dos serviços que a rodovia
presta aos seus usuários, ou seja, todas as características necessárias para garantir
mobilidade, conforto e segurança aos usuários. Relaciona-se diretamente com o
traçado e características geométricas da via. (DNER, 1999).
Classificação de rodovia em projeto define-se como pista simples de duas mãos de
direção, suportando volumes de tráfego, conforme projetados para 10o ano após a
abertura ao tráfego. Com as seguintes características. (DNER,1999):
Limites inferior – Volume médio diário de 700 veículos.
Limites superior – Volume médio diário de 1400 veículos.
Os volumes de tráfego atendidos são das mesmas faixas da Classe ll, com
pequenas interferências de acessos.
FONTE: DNER 1999.
QUADRO 1 - Classificação de rodovia e classe
17
2.4 Velocidade Diretriz
A velocidade diretriz indicada no manual geométrico e de terraplenagem para
elaboração do projeto para classe ll de rodovia, em relevo montanhoso é de 50
Km/h, de acordo com a tabela 01. A velocidade diretriz determina as características
técnicas da rodovia.
Velocidade Diretriz por definição é segundo o Manual de projeto Geométrico de
Rodovias Rurais de 1999 do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem –é a
velocidade selecionada para fins de projeto da via que condiciona as principais
características da mesma, tais como: raios de curvas, superelevação e distância de
visibilidade, as quais proporcionam as operações de conforto de trafegabilidade,
segurança aos veículos. Representa a maior velocidade com que pode ser
percorrido um trecho viário cuja superfície de rolamento apresenta características
normais de rugosidade e ondulações, com segurança e em condições aceitáveis de
conforto, mesmo com o pavimento molhado, quando o veículo estiver submetido
apenas às limitações impostas pelas características geométricas, sem influência do
tráfego.
FONTE: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
QUADRO 2 - Velocidade diretrizes para novos traçados em função da classe
de projeto e do relevo
18
2.5 Concordância Horizontal
A diretriz geométrica de uma rodovia caracteriza-se pela presença de tangentes
concordados por curvas. As curvas de concordância são necessárias para
proporcionar modificação gradual da direção dos veículos. (ANTAS et al, 2010).
De acordo com (DNER, 1999) para os projetos rodoviários existem três tipos de
concordâncias entre as tangentes: Curva Circular Simples, Curva Circular Composta
e Curva Circular com Transição em Espiral.
DNER (1999) apresenta como definições para as curvas de concordância:
- Curva Circular Simples: quando dois trechos em tangentes são ligados por um
arco de círculo;
- Curva Circular Composta: quando a concordância é feito por dois ou mais arcos
de círculos sucessivos, girando no mesmo sentido;
- Curva Circular com Transição em Espiral: quando a concordância com a
tangente é feita com uma curva circular por meio de uma curva de raio variável,
chamada de curva de transição. Em seguida utiliza-se uma curva semelhante de raio
decrescente para passar da curva circular para a tangente.
2.6 Raio Mínimo
Segundo o Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários - 1ª edição de 03/2008, pag.
145 e 146 de autoria do Eng. Wlastermiler de Senço - as estradas de rodagem não
devem ser consideradas, quanto ao traçado em planta, nem uma sucessão de
tangentes com curvas de concordância nem uma sucessão de curvas com
tangentes de ligação. Da boa dosagem entre retas e curvas, com maior adaptação
às condições do terreno, depende o sucesso no traçado escolhido. No que se refere
às curvas horizontais, o primeiro elemento fixado é o raio mínimo, pois a força
centrífuga que age na curva – já fixada à velocidade – passa a ser função desse
raio. A força centrífuga, que age nas curvas, tende a deslocar o veículo para o lado
externo dessa curva. Para se equilibrar essa força e manter o veículo circulando em
uma curva, com as mesmas condições de tangente, é necessário contar-se com o
atrito lateral entre o pneu e o pavimento e com mais uma força, que é função da
19
inclinação para dentro que se dá à pista. Essa força é a componente do peso, na
direção e em sentido contrário à força centrífuga.
FONTE: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008.
Com algumas aproximações que não afetam os resultados práticos, como a
experiência tem mostrado, o equilíbrio de forças pode ser apresentado como na
figura a seguir:
FIGURA 2 - Força centrífuga
20
Fonte: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008.
O próximo quadro a seguir mostra a tabela de valores dos raios mínimos em função
da taxa de curvatura horizontal e o coeficiente de atrito (f) para uma determinada
velocidade diretriz:
FIGURA 3 - Equilíbrio de forças em curva
21
Fonte: Manual de Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais.Edição 1999.
Quadro 7: Valores máximos admissíveis para coeficientes de atrito transversal
FONTE: DNER (1999. p. 71)
Supondo um veículo percorrendo um trecho reto em velocidade constante, pode-se
deduzir que a resultante das forças que atuam sobre ele é nula, afinal desenvolve
um movimento retilíneo uniforme. O mesmo veículo para percorrer um trecho de
curva necessita de uma força que haja na direção do centro da curva, chamada de
força centrípeta. (PIMENTA & OLIVEIRA, 2004).
Segundo o Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008 – quando um veículo de massa ”m” percorre uma curva de raio “R”, com uma
velocidade “v”, ele fica sujeito a uma força centrífuga:
F = m.v²/ R, que tende a levá-lo para o lado externo da curva.
Essa força F é, em parte, é compensada pelo atrito de escorregamento que se
desenvolve entre o pneu e o pavimento, gerando uma força na mesma direção e em
sentido contrário – força centrípeta.
Essa força de atrito para baixas velocidades e em curvas de raios amplos,
praticamente anula os efeitos da força centrífuga. Nos casos normais, no entanto, é
QUADRO 3 - Raios mínimos
22
preciso criar um componente do peso do veículo na mesma direção e no mesmo
sentido que a força de atrito – e, portanto, na mesma direção e em sentido contrário
da força centrífuga – de forma que os dois esforços somados compensem esta
última. Essa componente é criada inclinando-se a seção transversal para o lado
interno da curva, num ângulo conveniente.
FONTE: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008
Fórmula:
FIGURA 4 - Forças que agem sobre um veículo em curva
23
FONTE: DNER 1999
2.7 Rampa Máxima
As rampas máximas podem ser definidas de acordo com SENÇO (2008, p. 154),
“como sendo valores constantes nas normas técnicas de projeto, que visam
implantar estradas em condições de serem percorridas pelos veículos, dentro da
capacidade normal dos motores”.
FIGURA 5 - Superelevação
24
Para o DNER (1999) os valores das rampas estão diretamente ligados às
características de cada classe de via, bem como às características técnica
operacionais das rodovias. O estabelecimento de rampas máximas tem como
objetivo estabelecer um equilíbrio entre o fator econômico e o desempenho
operacional dos veículos. (DNER, 1999).
O projeto de rodovia a ser implantado, em atendimento as normas técnicas para
projeto geométrico e de terraplenagem, visando a implantação da rodovia em
condições a serem percorridas pelos veículos com conforto e segurança. Os valores
das rampas devem atender as indicações contidas no manual, com as demais
características técnicas e operacionais da rodovia.
FONTE: DNER (1999, p. 124)
Figura: xx Gabarito rampa máxima
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
O projeto de rodovia de classe ll, relevo montanhoso apresenta rampa
máxima indicada igual a 7%.
QUADRO 4 - Rampas máximas
25
FONTE: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008.
2.8 Largura da Faixa de Rolamento
De acordo com o manual do DNER - Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem - a largura da faixa de rolamento, de um modo geral, é obtida adicionando
à largura do veículo de projeto adotado a largura de uma faixa de segurança, função
da velocidade diretriz e do nível de conforto de viagem que se deseja proporcionar,
função por sua vez, da categoria da via.
Os valores básicos recomendados para a largura de uma faixa de rolamento
pavimentada em tangente se apresentam no quadro abaixo:
Largura indica para faixas de rolamento Por classe de rodovias e relevo.
FIGURA 6 – RAMPA MÁXIMA
26
FONTE: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
Largura da faixa de rolamento indicada para o projeto de rodovia classe ll, relevo montanhoso, é de 3,30 metros.
Nos trechos em curva, deve entrar em consideração o acréscimo da superlargura,
principalmente para vias com número significativo de veículos comerciais na
corrente de tráfego. A correção de largura tem o mesmo objetivo, o de dar aos
trechos em curva, em termos de segurança, as mesmas condições que os trechos
em tangente – Wlastermiler de Senço, 2008.
2.9 Largura do Acostamento
O projeto apresentou acostamento pavimentado e com largura indicada atendendo a
normatização, o acostamento melhora a visibilidade para o motorista, a implantação
deverá ser uniformemente, sem sofrer estreitamento esporádico, esta último, em
caso de absoluta necessidade, sendo este de estreitamento o mais suave possível,
e com sinalização para o mesmo.
Largura do Acostamento externo, para o projeto é de 2,00 metros.
QUADRO 5 - Largura de faixas de rolamento
27
O quadro abaixo apresenta as larguras de acostamento a serem adotadas para as
diversas classes de projeto. Caso o projeto apresente necessidade de redução nos
valores indicados, os mesmos deverão ser devidamente justificados – DNER, 1999.
FONTE: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
2.10 Distância Mínima de Visibilidade de Parada
Distância de Visibilidade de Parada: a distância que um veículo percorre, desde a
percepção de um obstáculo, pelo motorista, até a parada total do veículo.
FONTE: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008.
QUADRO 6 - Largura dos acostamentos externos em metros
FIGURA 7 - Distância simples de visibilidade - 1. Carro em movimento e
obstáculo parado
28
Onde:
d1 – é a distância em que um veículo pode parar, a partir do momento em que o
motorista percebe o obstáculo parado;
dp – distância percorrida pelo veículo durante o tempo de percepção e ação. A visão
constata o obstáculo, o cérebro transmite (mensagem volitiva) a mensagem ao pé e
este aciona o freio;
df – distância percorrida pelo veículo durante a frenagem. Nessa distância, a energia
cinética do veículo deve ser anulada pelo trabalho de atrito (pneu x leito da estrada);
ds – distância de segurança entre o veículo e o obstáculo. Alguns consideram
constante. É, porém função da velocidade.
Fórmula: DP = (0,70 x v) + [v² / (255 x f)]
Onde,
DP = Distância mínima de visibilidade de parada (m);
V = velocidade diretriz – (km/h);
f = coeficiente de atrito entre pneus e pavimento - (adimensional)
29
FONTE: Manual de Projeto Geométrico / DNER / Edição 1999.
FONTE: Manual de Projeto Geométrico / DNER / Edição 1999
QUADRO 7 - Distância visibilidade de parada mínima (m)
QUADRO 8 - Coeficiente de atrito longitudinal
30
Os valores mínimos de visibilidade de parada adotados para o projeto, velocidade de
projeto igual a 50 Km/h, adotando f igual a 0%, a distância será de 60,0 metros e o
coeficiente de atrito longitudinal de 0,35, conforme quadros 07 e 08.
2.11 Distância de Visibilidade de Ultrapassagem
A distância de visibilidade de ultrapassagem compreende a distância necessária
para que um veículo padrão realize toda manobra com segurança. (DNER,1999).
De acordo com DNER (1999), as distâncias de visibilidade de ultrapassagem
utilizadas em projeto devem variar em função da velocidade diretriz da via, como
pode ser visto a seguir no Quadro 09:
Fonte: DNER,1999
Para o presente projeto de velocidade diretriz igual a 50 Km/h a
distância de visibilidade ultrapassagem deverá ser de 350 metros.
FONTE: Manual de Projeto Geométrico / DNER / Edição 1999
3 PARÂMETRO DE CURVATURA K PARA CURVAS VERTICAIS
O parâmetro k equivale ao comprimento da curva no plano horizontal, em metros,
para cada 1% (um por cento) de variação de rampa. Admite-se, inclusive, o emprego
de curvas circulares para concordância em parábola do segundo grau, o
comprimento da curva – L – será obtido pela expressão:
L = K x A,
QUADRO 9 - Distância de visibilidade de ultrapassagem
31
Sendo:
A = diferença algébrica, em porcentagem, das rampas concordadas.
Os valores de K são calculados em função de d1 (distância mínima de visibilidade de
frenagem):
Para curvas convexas: K = d²1 / 412;
Para curvas côncavas: K = d²1 / (122 + 3,5 d1).
FONTE: Manual de Técnicas de Projetos Rodoviários, Wlastermiler de Senço,
2008.
Deve-se, de preferência, adotar valores de L múltiplos de 20 m. Para valores muito
pequenos de A, o comprimento mínimo será L = 0,6 V (V em km/h).
As normas chamam a atenção para as declividades horizontais inferiores a 0,35%.
Devido às dificuldades de drenagem, esses trechos devem ter menos de 30 m.
Para o projeto de classe ll, região montanhosa e de acordo com manual de Técnicas
de Projetos Rodoviários DNER, edição 1999, valor mínimo indicado para curvas
vertical, côncavas e convexas são de:
Côncavas - Desejável 12
- Absoluto 11
FIGURA 8 - Curvas côncavas e convexas
32
Convexas - Desejável 10
- Absoluta 9
4 ESTUDOS TOPOGRÁFICOS
4.1 Introdução
Os estudos topográficos foram executados em duas etapas: a primeira etapa
constituída da implantação de marcos geodésicos e fechamento de poligonais e a
segunda etapa constituiu a irradiação de pontos em faixa de 50 m (cinquenta
metros) em média.
4.2 Metodologia
O serviço consistiu-se na determinação das coordenadas e altitudes de 06 marcos,
localizados no distrito de Cachoeira do Campo e de São Bartolomeu, através do
rastreio de satélites artificiais (GPS - Global Positioning System).
O transporte do Datum planialtimétrico foi executado a partir do rastreio da Estação
RBMC do IBGE (MGBH), situado no prédio do INCRA no município de Belo
Horizonte.
Neste estudo foram utilizados 3 (três) rastreadores de satélites, marca ASHTECH, 1
modelo Dimension e 2 modelos Promark-2, com precisão de 1cm + 2ppm, capazes,
cada um, de rastrear simultaneamente até doze satélites.
As observações, bem como as efemérides de cada satélite são armazenadas em
memória interna de 1 ou 2 megabytes. Tais dados são transferidos para o
computador para pós-processamento simultâneo das observações de cada sessão.
O método utilizado foi o de dupla diferença de fase em que cada rastreador mede, a
cada 15”, a fase da portadora L1/L2 transmitida pelos satélites. O algoritmo da dupla
diferença de fase resolve, entre outras incógnitas, a diferença de coordenadas entre
os dois pontos, com precisão superior as alcançadas pelos procedimentos
geodésicos conhecidos.
Os cálculos consistiram a determinação das coordenadas de todos os satélites
observados a intervalos de 15” durante todo o tempo de rastreio; o cálculo das
duplas e triplas diferenças de fase; as transformações de referências; o ajustamento
33
global dos levantamentos pelo método dos mínimos quadrados com injunções de
posição; e as coordenadas finais geodésicas elipsoidais e UTM referidas ao
SIRGAS-2000.
O serviço consistiu-se na determinação das coordenadas e altitudes de 10 marcos,
(MC-01-MC-02-MC-03-MC-04-MC-05-MC-06-MC-07-MC-08-MC-09-MC-10)
localizados na Estrada de Ligação entre Santa Rita de Ouro Preto e Catas Altas da
Noruega, através do rastreio de satélites artificiais do Sistema NAVSTAR GPS
(Navigation System Unith Time and Ranging Global Positioning System).
NOME NORTE ESTE X Y ALTURA
MC-01 7.726.169,488 652.783,740 652.783,740 7.726.169,488 1.084,552
MC-02 7.726.272,807 653.015,580 653.015,645 7.726.272,836 1.064,864
MC-03 7.722.445,750 654.029,718 654030,093 7.722.444,718 1.188,456
MC-04 7.722.320,134 653.944,668 653.945,021 7.722.319,066 1.203,971
MC-05 7.719.659,557 655.704,295 655.705,183 7.719.657,795 929,710
MC-06 7.719.743,990 655.857,582 655.858,509 7.719.742,254 892,339
MC-07 7.715.471,798 657.307,327 657.308,779 7.715.468,971 769,404
MC-08 7.715.180,344 657.031,637 657.033,028 7.715.177,428 748,607
MC-09 7.712.526,809 656.402,453 656.403,800 7.712.523,160 763,537
MC-10 7.712.626,126 656.178,816 656.180,098 7.712.622,492 779,240
FONTE: Autor
Ao final desse relatório apresentamos os memoriais de conversões e os descritivos
dos marcos topográficos.
A partir dos marcos topográficos foram realizada a implantação e fechamento das
poligonais, que também estarão relatadas ao final deste.
Foram implantadas poligonais eletrônicas, com tolerâncias de fechamento linear
1:20.000 e angular 8” n , sendo “n” o nº de vértices da poligonal.
A segunda etapa constituiu na irradiação de pontos em uma faixa de 50 m
(cinquenta metros) em média. Foram levantados os seguintes pontos: corpo
estradal, acessos, as interseções, as edificações, as benfeitorias, cercas e divisas, o
nome dos proprietários, os bueiros e dispositivos de drenagem existentes, as obras-
de-arte especiais, etc.
QUADRO 10 - Coordenadas dos marcos topográficos locais
34
Esses cadastro permitiu o desenho da planta na escala 1:2.000 e do perfil nas
escalas H = 1:2.000 e V = 1:200 com toda a planimetria e altimetria da faixa.
4.3 Apresentação do Projeto
O Projeto Geométrico foi apresentado em planta e perfil.
Planta desenhada na escala 1:1000 no formato A1 e na escala 1:2000 no
formato A3 com os seguintes elementos:
Eixo de Projeto, estaqueado de 20 em 20m;
Representação hipsométrica do terreno, com indicação das projeções das
curvas de nível a cada 1m, abrangendo toda a faixa levantada;
Representação das linhas de bordo da plataforma da pista atual em linhas
contínuas (na cor azul) e da pista projetada em linhas contínuas (na cor
vermelha);
Representação dos marcos da poligonal de apoio e de amarração com suas
respectivas coordenadas e cotas;
Quadros contendo elementos definidores das curvas horizontais;
Cadastro de propriedade e cercas de divisas interferentes com a faixa de
domínio;
Acidentes topográficos, como cursos d’água, lagoas, etc.;
Malha de coordenadas com representação do norte verdadeiro.
Perfil longitudinal desenhado nas escalas 1:1.000 (horizontal) e 1:100 (vertical)
no formato A1 e nas escalas 1:2000 e 1:200 no formato A3:
O perfil do terreno natural corresponde ao eixo do Projeto;
O greide projetado, de pavimento acabado, com indicação dos principais
elementos definidores das curvas parabólicas e rampas.
35
4.4 Valores utilizados em projeto
Velocidade diretriz – 50 km/h;
Declividade longitudinal máxima – 7 %;
Superelevação máxima para o trecho – 8,0 %;
Faixas de tráfego – 3,30 m (mínimo);
Acostamento externo – 2,00 m;
Dispositivo de drenagem – 1,00 m;
Largura total da plataforma – 12,60m;
Terraplenagem – Taludes maciços:
Cortes em solo: 1 (H) : 1,5(V);
Cortes em rocha: 1 (H) : 8 (V);
Aterros: 3 (H) : 2 (V)
O “projeto geométrico define detalhadamente os aspectos geométricos de uma via”
(DNER, 1999). De acordo com Pimenta e Oliveira (2004) envolve estudos das
características geométricas de traçado em função das leis do movimento, do
comportamento dos motoristas, das características de operação dos veículos e do
tráfego.
Por se tratar de um trecho em região com relevo montanhoso, as soluções para o
traçado do segmento a ser implantado utilizou grande parte da rodovia existente
aproveitando o máximo possível às obras de arte correte e obras de arte especiais,
minimizando assim a necessidade de prolongamentos e alargamentos. A plataforma
apresenta seções mistas, de aterro e cortes.
36
Seção Transversal
Pista de rolamento
Dispositivo de drenagem
Acostamento
Plataforma total
Abaulamento transversal da plataforma
Superelevação máxima
Corte em solo
Corte em rocha
Aterro
Faixa de domínio
3,30m x 2 1,00m x 2 2,00mx 2 m % % m m
m
15,0m x 2
6,60 metros 2,00 metros 4,00 metros 12,60 2 8 2/3 1/8 3/2 30,00 metros
FONTE: Autor
O projeto para rodovia Classe II, região montanhosa. Apresenta as Características
Técnicas adotadas:
Velocidade Diretriz de 50 Km/h, Semi-pista de 3,30m; Acostamentos de
2,00m; dispositivos de drenagem de 1,00m, Faixa de Domínio de 30,0m,
Superelevação máxima 8%.
Características Valores
Raio mínimo de curvatura horizontal (m)
Número total de curvas horizontais
Número de curvas por quilômetros
50,00 32
131
Características Desenvolvimento
Extensão (m)
Curvas
Tangente
32
32
2.512,29
1.687,71
Total 4.200,00
QUADRO 11 - Seção Transversal
QUADRO 12 - Curvas horizontais do projeto
37
Características Planimétricas
Raio (m)
Extensão (m)
%
0<raio<50
50<raio<100 100<raio<200 200<raio<300 300<raio<400 400<raio<500 500<raio<600
797.096 1.463,65 251,54
31,73 58,26 10,01
Total 2.512,29 100
FONTE: Autor
Raio mínimo calculado
Sendo:
V- velocidade diretriz = 50 Km/h
emax – 8% = 0,08
fmax p/v – V - 50Km/h = 0,16
Raio mínimo adotado em projeto igual a 50,0 metros.
38
Características Técnicas de Projeto
Topografia da região
Velocidade Diretriz do projeto
Velocidade mínima
Distância de visibilidade de parada
Distância de ultrapassagem
Rampa máxima
Gabarito vertical mínimo
Raio mínimo adotado
Km/h
Km/h
m
m
%
m
m
Montanhosa 50,0
25,0
60,0 350,0
7,0
5,50 50,0
FONTE: Autor
4.5 Plataforma
Definição de plataforma é a porção da rodovia compreendida entre os bordos dos
acostamentos externos, mais as larguras das sarjetas e/ou as larguras adicionais,
conforme se trate de seções de corte, de aterro ou mistas.
A plataforma adotada de largura mínima, esta compreendida entre os limites
externos, os pés de cortes e cristas de aterro. São perpendiculares ao eixo, nas
estacas inteiras, e a linha do terreno natural e a seção projetada, com a indicação
das cotas do terraplenagem proposta, a indicação dos taludes, os limites das
categorias de terreno, a faixa de domínio, as áreas de corte e aterro, o acabamento
lateral da seção para sua adaptação ao terreno adjacente, à largura da plataforma,
refere-se à largura dos DTT/UFPR – Projeto Geométrico de Rodovias - Parte I 19.
QUADRO 13 - Características técnicas básicas do projeto geométrico Rodovias
Classe Il, região montanhosa.
39
FONTE: ANTAS et al (2010, p. 28)
FONTE: DNER (1999, p. 142)
Largura mínima de pista indicada para o projeto é 3,30 metros.
FIGURA 9 - Seção transversal tipo de rodovia de pista simples
QUADRO 14 - Largura de faixas de rolamento pavimentado em tangente
40
5 TRAÇADO VERTICAL
O objetivo das curvas verticais é fazer a concordância entre as rampas projetadas,
de modo a atender as condições de segurança, boa aparência e visibilidade,
permitindo a drenagem adequada da estrada. (PIMENTA e OLIVEIRA, 2004).
“Os valores de K são estabelecidos levando simultaneamente em conta a máxima
aceleração centrífuga admissível e a menor distância de visibilidade requerida e um
valor mínimo absoluto que considera aspectos de visibilidade e aparência”. (DNER,
1999, p.125).
O DNER recomenda o uso de parábolas de 2o grau no cálculo de curvas verticais,
de preferência simétricas em relação ao PIV, ou seja, a projeção horizontal das
distâncias do PIV ao PCV e do PIV ao PTV são iguais a L/2, como mostrado na Figura
15.1.
Fonte: DNER/1999
FIGURA 10 - Parábolas empregadas na concordância vertical
41
Características un Valores
Declividade máxima
Extensão máxima da maior rampa
Extensão máxima da menor rampa
Extensão em curvas verticais
%
m
m
m
7,00
1.540
400
1.100
Aclive (%) Frequência Extensão
(m)
Declive (%) Frequência Extensão
(m)
0 < i < 1
1 < i < 2
2 < i < 3
3 < i < 4
4 < i < 5
5 < i < 6
6 < i < 7
7 < i < 8
8 < i < 9
9 < i < 10
5
3.080
0 < i < 1
1 < i < 2
2 < i < 3
3 < i < 4
4 < i < 5
5 < i < 6
6 < i < 7
7 < i < 8
8 < i < 9
9 < i < 10
1
1
1
400
320
400
Total 5 3.080 3 1.120
FONTE: Autor
6 PROJETO DE TERRAPLENAGEM
6.1 Introdução
O projeto a ser apresentado tem como objetivo atender tecnicamente a implantação
de rodovia classe ll de pista simples e volume de tráfego, classe ll.
Na elaboração do Projeto Geométrico foram seguidas as “Normas para Projeto de
Estradas de Rodagem” do DNIT e DER/MG para rodovias de baixo volume de
tráfego.
QUADRO 15 - Resumo da Concordância Vertical – Perfil
42
A velocidade diretriz, que definiu os parâmetros para a elaboração do Projeto
Geométrico, foi de 50 km/hora.
Na elaboração do Projeto Geométrico foram utilizados programas de computação
eletrônica e os desenhos foram executados utilizando-se os softwares da Topograph
e Autocad.
O Projeto Geométrico foi definido no escritório, de posse dos levantamentos
topográficos, e estudos de traçado, apresenta 1 (um) eixo a saber:
Est. 0 a 210 (Eixo Rodovia) - extensão de 4.200 m.
O trecho inicia-se ao final da via pavimentada do distrito de Santa Rita de Ouro
Preto, e vai até o começo do calçamento existente da cidade de Catas Altas da
Noruega.
Quanto às obras-de-arte correntes, foi identificada necessidade de executar
prolongamentos atendendo a geometria a ser implantada nas estacas abaixo.
Estacas: 16 + 600
62 + 700
76 + 200
96 + 900
125 + 800
6 204 + 200
6.2 Características topográficas
Definir o traçado geométrico de uma rodovia envolve o desafio de conciliar a
normatização técnica existente com as características topográficas de um terreno.
Qualquer desvio ou alteração pode significar um aumento ou diminuição dos
volumes a serem escavados, afetando diretamente os custos da implantação do
empreendimento. (ANTAS et al, 2010).
43
Pimenta e Oliveira (2004, p. 2) explicam que:
Na maioria dos projetos, a topografia é o fator predominante para a escolha da localização da estrada. O movimento de terra, que geralmente representa parcela significativa no custo total de construção da estrada, depende da topografia do local atravessado. O projeto tem parâmetros mínimos que devem ser respeitados. Em consequência, uma região topograficamente desfavorável pode levar a grandes cortes e aterros, de elevado custo, ou até à necessidade de obras civis caras, como tuneis e viadutos. (PIMENTA & OLIVEIRA, 2004, p.2).
6.3 Metodologia
Projeto de Terraplenagem compreendeu em linhas gerais:
Cálculo eletrônico das Notas de Serviços;
Cálculo eletrônico dos Volumes de cortes e aterros;
Análise visando a classificação dos materiais a serem escavados e sua
quantificação;
Cálculo das DMT’s, objetivando minimizar as distâncias de transporte em
função do equipamento;
Distribuição racional dos volumes a serem escavados em cortes e
empréstimos, indicando a origem e a destinação nas camadas de aterros ou
em eventuais bota-foras;
Definição do grau de compactação a ser exigido nos aterros;
Cálculo da área de desmatamento, destocamento e limpeza.
6.4 Definições Básicas
Os elementos básicos empregados no projeto foram:
Geometria do traçado definido no projeto geométrico;
Largura da plataforma.
A geometria dos taludes foi definida pelos estudos geotécnicos, em função dos
materiais ocorrentes. Foram adotados:
44
Taludes de corte em solo:
Inclinação: 3 : 2 (V/H)
Taludes de aterro:
Inclinação: 2 : 3 (V/H)
Taludes de corte em rocha
Cortes em rocha: 1:8 (V/H)
Os segmentos com presença de material de 3ª categoria serão escavados com as
mesmas inclinações dos taludes em solo tendo em vista que o material de 3ª
categoria apresenta-se de forma heterogênica. Em todos os segmentos com
presença de 3ª categoria foram observados blocos de rocha.
Os estudos geotécnicos forneceram indicações para se proceder a classificação e
destino dos materiais escavados, bem como locais de empréstimos laterais e
concentrados.
6.5 Cálculo dos Volumes de Terraplenagem
O cálculo dos volumes de terraplenagem foi também realizado por meio de
processamento eletrônico de dados. As planilhas de cubação indicam as áreas de
corte e aterro das seções do terrapleno, bem como os volumes parciais e
acumulados dos materiais escavados e dos aterros.
6.6 Distribuição de Materiais
Nos quadros de distribuição de terra são apresentados os resultados do balanço da
distribuição dos materiais e o destino dos materiais escavados, conforme sua
classificação, definindo o plano de execução de terraplenagem. Para compensar as
perdas no transporte, diferenças entre a densidade “in situ” e a densidade do maciço
compactado e os excessos de largura, os volumes dos aterros foram calculados com
acréscimo de 30%.
45
As distâncias de transporte foram calculadas com base na posição dos centros de
gravidade dos maciços, tomando-se a distância real definida pelas condições
geométricas do perfil.
Foram também observadas, na distribuição, as características geotécnicas dos solos
a serem empregados nos aterros, tendo em vista o valor do ISC de projeto adotado
no dimensionamento do pavimento e a expansão dos materiais.
Para isto, foi usada a seguinte nomenclatura:
Cortes: são segmentos de rodovia cuja implantação requer escavação do material
constituinte do terreno natural, ao longo do eixo e/ou no interior dos limites das
seções do projeto (off-sets) que definem o corpo estradal. Eles foram executados em
material de 1ª, 2ª e 3ª categoria.
Aterros: Quando as características geotécnicas dos materiais apresentarem ISC
2% e expansão 4%, poderão ser utilizados, no corpo de aterro. O grau de
compactação será 95% do Proctor Normal.
Acabamento de terraplenagem: Os últimos 0,60m dos aterros, serão compactados
com grau de compactação de 100% do Proctor internormal, em camadas de 0,20m,
utilizando material com ISC ISCproj e/ou expansão < 2%;
Substituição do Material do Subleito: são segmentos da rodovia cuja operação
indica a remoção dos materiais com ISC < ISCproj e/ou expansão > 2%. Nesses
locais após a remoção dos materiais, é indicada a colocação de novos materiais
atendendo aos mesmos parâmetros geotécnicos para o acabamento de
terraplenagem.
46
Substituição de Subleito
Estaca inicial Fração Estaca final Fração
71
138
207
00
00
00
75
141
210
00
00
3,37
FONTE: Autor
6.7 Remoção Rochosa do Material do Subleito
É a operação indicada nos locais onde foram detectados materiais de 3ª categoria e
serão executados colchões drenantes. Para a execução dessa operação foi
necessário um rebaixo de 100 cm em relação ao greide de terraplenagem, sendo 40
cm para colocação do colchão drenante, e 60 cm para o acabamento em material
argiloso.
Rebaixamento em rocha - colchão drenante
Estaca inicial Fração Estaca final Fração
98
203
00
00
106
204
00
00
FONTE: Autor
TABELA 1 - Tabela demonstrativa de Rebaixo do Subleito
TABELA 2 - Rebaixamento em rocha
47
6.8 Bota-foras
Os materiais excedentes dos cortes, foram destinados à bota-foras, que se
localizarão em locais definidos e apresentados na distribuição dos materiais. Os
bota-foras deverão ser compactados, conformados a 80% e protegidos com
vegetação.
Bota fora
Estaca inicial Fração Estaca Final Fração
71
138
207
98
203
00
00
00
00
00
75
141
210
106
204
00
00
3,37
00
00
FONTE: Autor
O projeto de Terraplenagem apresenta a movimentação dos volumes de materiais.
Planilha de Cubação e Planilha de distribuição que serão anexadas ao final do
trabalho.
6.9 Área de descarte (bota-fora)
O projeto obedeceu a um DMT (Distância Médio de Transporte) igual a 2,0 km,
considerando o volume de corte é muito elevado ao volume de aterro. A
compactação deverá atender normatização para as áreas de bota fora de 80% no
mínimo do Proctor Normal. As especificações de serviços e obras do DNER foram
seguidas:
TABELA 3 - Bota fora
48
Serviços preliminares: DNIT 104/2009-ES
Terraplenagem de cortes: DNIT 106/2009-ES
Terraplenagem de empréstimos: DNIT 107/2009-ES
Terraplenagem de aterros: DNIT 108/2009-ES
7 METODOLOGIA
Os estudos executados para projeto de melhorias da geometria de rodovia rural com
coordenadas UTM: - Inicial - - 652715,286E- 7726314,377N – Ponto de passagem
obrigatório, coordenadas UTM - 653109,001E- 7725628,571N – Final do segmento
de rodovia coordenadas UTM – 653927,523E – 7723457,292N.
7.1 Tipo da pesquisa
O desenvolvimento da pesquisa foi do tipo “aplicada”, apresentando como
explicativa e descritiva a proposta de apresentar projeto de geometria e de
terraplenagem, em observação as normatizações vigentes, e da viabilidade
financeira.
7.2 Universo da pesquisa
O projeto geométrico e de terraplenagem em rodovia rural, ligando duas localidades,
iniciou-se, a partir das coordenadas iniciais, sendo indicado passagem em ponto
obrigatório e final da rodovia;
Inicial - 652715,286E- 7726314,377N
Ponto de passagem obrigatório UTM - 653109,001E- 7725628,571N
Final do segmento de rodovia UTM – 653927,523E – 7723457,292N. Ligando
os distritos de Santa Rita de Ouro Preto a Catas Altas da Noruega.
49
7.3 Técnica de amostragem
Não probabilística por julgamento.
7.4 Seleção dos sujeitos
Este critério não foi abordado na pesquisa.
7.5 Instrumentos de coleta de dados
Foram utilizadas as ferramentas de software identificado a seguir:
- AutoCad;
- Word;
- Excel e
- Topograph.
7.6 Análise de dados
As principais especificações técnicas utilizadas para o desenvolvimento do projeto
estão listadas abaixo:
Norma DNER IPR 706/1999: Manual de Projeto Geométrico de rodovias rurais
Norma DNIT IPR 726/2006: Diretrizes básicas para estudos e projetos
rodoviários: escopos básicos
Norma DNIT 104/2009 – ES: Terraplenagem – Serviços preliminares
Norma DNIT 105/2009 – ES: Terraplenagem – Caminhos de serviços
Norma DNIT 106/2009 – ES: Terraplenagem – Cortes
Norma DNIT 107/2009 – ES: Terraplenagem – Empréstimos
Norma DNIT 108/2009 – ES: Terraplenagem – Aterros
Manual de Procedimentos para elaboração de estudos e projetos de
engenharia rodoviária – Volume VI – Projeto Geométrico e de Terraplenagem.
50
O relatório executivo apresentou análise qualitativa e quantitativa utilizada no
desenvolvimento do Projeto geométrico e de terraplenagem.
7.7 Limitações da pesquisa
A limitação da pesquisa se deu unicamente em estudo de segmento de rodovia rural
com localização indicada por coordenadas UTM inicial, de ponto de passagem
obrigatório e final. Coordenadas UTM para a rodovia rural em estudo que liga
distritos de Santa Rita de Ouro Preto a Catas Altas da Noruega, situado em Minas
Gerais:
- Inicial - 652715,286E - 7726314,377N
- Ponto de passagem obrigatório 653109,001E - 7725628,571N
- Final do segmento - 653927,523E - 7723457,292N.
8 CONSIDERAÇÕES
O modal de transporte mais utilizado no Brasil é o rodoviário e a grande maioria das
rodovias existentes não são contempladas com a implantação que atenda as
normas de projeto geométrico e de terraplenagem para rodovia.
O projeto atenta para a melhor definição de traçado considerando as características
técnicas vigentes, onde a topografia, relevo, tráfego, comportamento dos motoristas,
tipo de veículos, sejam integrando aos aspectos econômicos, sociais e ambientais.
A apresentação do projeto geométrico e de terraplenagem, busca a melhoria de um
trecho de rodovia com traçado já existente, onde são observados os requisitos de
viabilidade técnica, questões econômicas, ambientais e sociais.
Características do projeto com extensão de 4,200 km, com estaqueamento a cada
20 m (vinte metros), sendo definidos os elementos notáveis das curvas horizontais; a
representação do bordo da via; a representação dos offsets de terraplenagem; o
51
quadro de curvas e elementos de locação; a base topográfica; além da concordância
horizontal e vertical.
O projeto de terraplenagem foi elaborado atendendo as atividades e procedimentos
normatizados bem como a utilização dos equipamentos necessários para a
preparação da plataforma da rodovia. Além disso, houve preocupação com
utilização da plataforma existente, para minimizar as necessidades de
prolongamentos para Obras de Arte Correntes e Obras de Arte Especiais existentes.
52
9 CONCLUSÃO
O Projeto de geometria e terraplenagem tem como objetivo apresentar estudos
desenvolvidos e demonstrar aplicando os conhecimentos em estudo durante o
curso.
O Trabalho utilizou na sua maioria os procedimentos para elaboração do projeto
atendendo as normatizações indicadas no Manual de Projeto Geométrico e de
Terraplenagem para Rodovias Rurais, DNIT. Edição 1999.
Ao elabora-lo o aluno, apresentou a busca da importância de um estudo onde as
análises sobre os padrões e critérios de cálculos e a importância de apresentar
parâmetros de estudo bem elaborados.
O projeto planialtimétrico foi elaborado dentro das normas vigentes no país
(IPR/DNIT) e levou em consideração as premissas para uma via de classe II em
relevo montanhoso com velocidade diretriz de 50 km/h.
O projeto foi elaborado de forma a aproveitar ao máximo o traçado existente,
minimizando as necessidades de prolongamento para Obras de arte Correntes e
Especiais, melhorando a trafegabilidade, conforto e segurança dos usuários,
viabilizando a sua implantação.
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10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANTAS, P. M. et. al.; Estradas: projeto geométrico e de terraplenagem. Rio de
Janeiro: Interciência, 2010. 282p.
AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials – “ A
Policy on Geometric Design of Highways and Streets”, Washington,D.C., 2001
.
DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO ESTADO DE MINAS
GERAIS. Manual de procedimentos para elaboração de estudos e projetos de
engenharia rodoviária. Volume VI – Projeto Geométrico e de Terraplenagem.
Diretoria de Projetos. Belo Horizonte, 2013. Disponível em: BRASIL. Ministério dos
Transportes. Disponível em: ttp://www.der.mg.gov.br/institucional/legislacao/normas-
tecnicas-dermg . Acesso em 10 jan 2015.
PIMENTA, C. R. T. e OLIVEIRA, M. P. Projeto Geométrico de Rodovias. 2ª ed. São
Carlos: Rima Editora, 2004. 197p.
SENÇO, W. Manual de técnicas de projetos rodoviários. PINI, 2008. 760p
.
DNER – “Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais”, Rio de Janeiro,
1999.
PEREIRA, D.M.; RATTON, E.; BLASI, G.F.; KUSTER FILHO, W. – “Projeto
Geométrico”, Diretório Acadêmico de Engenharia Civil, Universidade Federal do
Paraná, 1997.
PEREIRA, D.M.; RATTON, E.; BLASI, G.F.; KUSTER FILHO, W. – “Projeto
Geométrico de Rodovias – Superelevação e Superlargura”, Diretório Acadêmico
de Engenharia Civil, Universidade Federal do Paraná, 2001.
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55
ANEXOS