Relatório Etapa 1 Projeto de Estradas PDF

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Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Disciplina: Projeto de Estradas PROJETO DE ESTRADAS ETAPA 1 - PROJETO GEOMÉTRICO DE UM TRECHO RODOVIÁRIO Integrantes do Grupo: Nome - Matrícula Brasília XX de XX de 20XX Universidade de Brasília Faculdade d...

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Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Disciplina: Projeto de Estradas

PROJETO DE ESTRADAS ETAPA 1 - PROJETO GEOMÉTRICO DE UM TRECHO RODOVIÁRIO

Integrantes do Grupo: Nome - Matrícula

Brasília XX de XX de 20XX

Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental Disciplina: Projeto de Estradas

PROJETO DE ESTRADAS ETAPA 1 - PROJETO GEOMÉTRICO DE UM TRECHO RODOVIÁRIO

Este projeto tem como objetivo determinar o traçado de um trecho rodoviário e analisar suas características geométricas. Integrantes do Grupo: Nome Nome Professor: Michelle Andrade

Brasília XX de XXX de 20XX 2

RESUMO O projeto geométrico de uma rodovia é uma etapa de extrema importância no projeto de estradas. Esse projeto específico adequa o traçado em planta e em perfil da estrada com as características do terreno da região, e com a função da estrada que será implantada. Além disso, aspectos como segurança e conforto dos usuários da rodovia também são considerados. Neste trabalho, será definido o traçado de um trecho rodoviário em uma região do DF representada em uma planta disponibilizada pelo SICAD. A metodologia de trabalho será a seguinte: 1. A planta será analisada pelos integrantes do grupo, que irão definir uma diretriz de projeto. 2. Dois traçados experimentais, em planta e em perfil, serão desenhados. Aspectos básicos como deflexão de curvas e alinhamentos horizontal e vertical, bem como a coordenação desses elementos, serão verificados. 3. Será feita a escolha de um desses traçados, tendo como critérios viabilidade econômica e melhor traçado de acordo com as recomendações do DNIT. 4. Serão determinadas as coordenadas dos vértices, deflexão e azimute do traçado selecionado.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1. Plana plani-altimétrica do SICAD. Figura 2. Diretriz do projeto. Figura 3. Traçado Experimental 1. Figura 4. Traçado Experimental 2. Figura 5. Perfil Estrada 1. Figura 6. Perfil Estrada 2.

LISTA DE TABELAS Tabela 1. PI e PF do trecho rodoviário a ser traçado. Tabela 2. Características do projeto Geométrico de uma rodovia I-B. Tabela 3. Composição percentual do tráfego nas rodovias rurais. Tabela 4. Níveis de serviço. Tabela 5. Classes de projeto. Tabela 6. Rampas máximas. Tabela 7. Avaliação dos traçados propostos. Tabela 8. Parâmetros Característicos Estrada 1. Tabela 9. Parâmetros Característicos Estrada 2.

LISTA DE SIGLAS DNER: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes PI: Ponto Inicial PF: Ponto Final SICAD: Sistema Cartográfico do Distrito Federal VMD: Volume Médio de Tráfego PNTC: Plano Nacional de Contagem de Trânsito

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ............................................................ 6 2. RESUMO TEÓRICO ..................................................... 8 3. DESENVOLVIMENTO .................................................. 11 3.1. Diretriz 3.2. Traçados Experimentais 3.3. Proposta de Alinhamento Vertical 3.4. Seleção do melhor traçado 3.5. Determinação das coordenadas dos vértices, deflexão e azimute do traçado selecionado

4. CONCLUSÃO .............................................................. 18 5. BIBLIOGRAFIA ............................................................ 18

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1. INTRODUÇÃO O projeto geométrico rodoviário tem como objetivo definir um traçado preferencial para a implantação de uma rodovia. O estudo do traçado exige que diversos estudos sejam feitos previamente para que se possa adequar a rodovia ao terreno em que ela será construída e à demanda de tráfego que irá percorrê-la. É necessário, por exemplo, conhecer o relevo do terreno, o tipo solo, obstáculos físicos a serem vencidos como áreas de preservação ambiental, rios e construções, e ainda a velocidade mínima e máxima que será desenvolvida no trecho. Feitos esses estudos, é necessário que o traçado seja feito visando o menor custo possível em acordo com a segurança e conforto dos usuários da rodovia. Neste trabalho será feito o traçado de um trecho rodoviário localizado em uma região do Distrito Federal. Essa região está representada na planta plani-altimétrica do SICAD – Sistema Cartográfico do Distrito Federal disponibilizada a seguir:

Figura 1. Plana plani-altimétrica do SICAD. Serão desenvolvidas as seguintes atividades: - Definição da diretriz; - Lançamento de dois traçados experimentais, em planta e perfil, sobre a planta plani-altimétrica do SICAD, ligando os pontos inicial (O=PP) e final (PF) definidos pela professora; 6

- Seleção do melhor traçado; - Determinação das coordenadas dos vértices, deflexão e azimute do traçado selecionado. Os pontos inicial (PI) e final (PF) do trecho rodoviário a ser traçado são dados por: PI X= 187364,00

PF Y= 8261465,00

X=188315,00

Y= 8262316,00

Tabela 1. PI e PF do trecho rodoviário a ser traçado.

Finalmente, para fins didáticos, as seguintes simplificações foram feitas: 1. o solo de todo o terreno é adequado à construção da rodovia. 2. alguns obstáculos físicos foram retirados da planta em análise. As características a seguir foram definidas para a rodovia:

Características Velocidade diretriz Distância mínima de visibilidade de parada desejável absoluta Distância mínima de visibilidade de ultrapassagem Raio mínimo de curva horizontal Rampa máxima Valor mínimo de K para curvas verticais convexas desejável absoluta Largura da faixa de rolamento Largura do acostamento externo Gabarito mínimo vertical desejável absoluta Afastamento lateral mínimo do bordo do acostamento obstáculos contínuos obstáculos isolados

Relevo Ondulado 80 km/h

140 m 110 m 560 m 210 m 4,5%

48 m/% 29 m/% 3,60 m 2,50 m 5,50 m

0,50 m 1,50 m

Tabela 2. Características do projeto Geométrico de uma rodovia I-B

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2. RESUMO TEÓRICO Para se definir o traçado de uma rodovia, é importante que se conheçam as características do terreno sobre o qual ela será inserida e as condições de tráfego que serão desenvolvidas sobre ela. O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), antigo órgão responsável por gerenciar todo o sistema rodoviário do Brasil, definiu uma série de parâmetros necessários para se classificar uma rodovia. De acordo com o Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais [1], os critérios básicos recomendados para se definir a classe de uma rodovia rural são: -Posição Hierárquica dentro da Classificação Funcional As classes de uma rodovia foram desenvolvidas de forma a serem compatíveis com o sistema de classificação funcional. Esse sistema caracteriza as rodovias rurais de acordo com sua função, que resulta normalmente no crescimento do tráfego no sentido Sistema Local – Sistema Coletor – Sistema Arterial, com a exceção dos trechos com influência urbana. -Volume Médio Diário de Tráfego (VMD) Estudos feitos com base no Plano Nacional de Contagem de Trânsito (PNTC) permitiram determinar as composições médias dos fluxos de tráfego de acordo com a Tabela 2:

Tabela 3. Composição percentual do tráfego nas rodovias rurais.

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-Nível de Serviço O nível de serviço de uma estrada é a avaliação qualitativa das condições de operação de tráfego às quais ela estará sujeita, considerandose a velocidade, tempo de percurso, restrições, grau de facilidade de manobra, entre outros. A tabela 4 mostra os de nível de serviço e as suas características.

Tabela 4. Níveis de serviço.

-Outros Condicionantes Um aspecto importante a ser analisado é o fator econômico, representado pelo custo da construção. Este é influenciado principalmente pelo relevo da região de interesse, que é tradicionalmente categorizado como plano, ondulado e montanhoso. Classes de projeto As classes de projeto criadas pelo DNER e hoje recomendadas pelo DNIT foram resultado da experiência acumulada no desenvolvimento da malha rodoviária brasileira implantada. Seu estabelecimento visa a viabilidade econômica em acordo com condições adequadas de segurança à demanda crescente de tráfego.

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O quadro a seguir resume as características de cada classe de projeto:

Tabela 5. Classes de projeto.

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3. DESENVOLVIMENTO 3.1.

Diretriz

A diretriz de um projeto geométrico é a região territorial de interesse para a definição do traçado. Ela estabelece os limites para o desenho do traçado. A diretriz deste projeto está representada na figura a seguir:

Figura 2. Diretriz do projeto. 3.2.

Traçados Experimentais

Foram propostos dois traçados experimentais que ligam os pontos inicial e final do trecho rodoviário (Figuras 3 e 4). Esses traçados foram escolhidos de acordo com os seguintes critérios: - relevo; - comprimento total do trecho; - desvio aos obstáculos físicos (árvores e edificação industrial); - largura da seção de rio a ser vencida pela rodovia; - ângulos de deflexão desenvolvidos nas curvas.

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Além disso, como proposto pelo Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais, também foram considerados os seguintes aspectos básicos de alinhamento horizontal, objetivando sua fluência e aparência geral: - trechos excessivamente longos são indesejáveis em rodovias. Além de reduzir a sensação de monotonia para o motorista, o traçado como uma sequência de curvas de raios amplos ajusta-se melhor à conformação básica das linhas da natureza; - para ângulos centrais menores ou iguais a 5º os raios deverão ser suficientemente grandes para proporcionar os desenvolvimentos circulares (D) mínimos: D≥ 30 ( 10− AC ) , para AC ≤ 5 ° No entanto, devem ser evitadas curvas com ângulos centrais tão pequenos; - as curvas horizontais a serem desenvolvidas devem ser coerentes com a maior velocidade precedente; - é indesejável, sob aspectos operacionais e de aparência, curvas sucessivas no mesmo sentido quando entre elas existir um curto trecho em tangente; - evitar variações abruptas de curvatura em curvas sucessivas; - evitar curvas de raio muito grande. As plantas a seguir ilustram os dois traçados experimentais propostos:

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Figura 3. Traçado Experimental A

Figura 4. Traçado Experimental B.

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3.3.

Proposta de alinhamento vertical

Assim como a continuidade no plano horizontal, a continuidade no plano vertical é importante. Para o alinhamento vertical, o projetista deve estar atento às seguintes recomendações: - as rampas devem ser tão continuas quanto possível. Evitar rampas sucessivas para o mesmo sentido; - em trechos longos em rampa é conveniente dispor de rampas mais íngremes na parte inferior e mais suaves na parte superior; - greides excessivamente colados, muitas vezes associados a traçados sensivelmente retos, são indesejáveis. Rampas máximas O quadro a seguir resume os valores máximos de rampas para cada classe do projeto e relevo. Sempre que possível o projetista deve evitar esses valores máximos.

Tabela 6. Rampas máximas.

Por fim também é importante coordenar os alinhamentos horizontal e vertical do traçado. O objetivo dessa coordenação é evitar falsas impressões (ilusões de ótica) geradas a partir da visão do motorista, que podem afetar a segurança do motorista e de terceiros, e também garantir um maior conforto na direção. Para isso, alguns aspectos básicos devem ser considerados: - as tortuosidades dos alinhamentos horizontal e vertical devem ser compatíveis; - curvas horizontais e verticais devem se superpor;

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- lombadas não devem ser vencidas de topo, por longas tangentes, mas sim atravessadas por curvas horizontais. Estas não devem começar ou findar no cume das lombadas para não surpreender o motorista; - curvas horizontais não devem ter o seu início coincidente com pontos baixos no greide; - sempre que possível uma tangente longa em planta deve ser associada a uma curva côncava; - devem ser evitadas concavidades que impeçam a percepção visual da continuidade da curva; - Em rodovias de pista dupla é interessante projetar traçados em planta e perfil independentes. - O traçado em planta e perfil deve se integrar ao meio ambiente ao qual a rodovia está inserida, se harmonizando com a paisagem. A seguir estão ilustrados o perfil de cada um dos traçados propostos.

Figura 5. Perfil Estrada A.

Figura 6. Perfil Estrada B.

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3.4.

Seleção do melhor traçado

Para a escolha do melhor traçado, foram definidos como critério de avaliação uma série de pesos relativos ao custo de cada obra a ser feita em cada estrada, como a movimentação de terras necessária e o comprimento de artes especiais (ex: ponte). A tabela a seguir compara as características dos dois traçados propostos e estabelece a melhor alternativa. Traçado A

Traçado B

Critério de avaliação

Melhor traçado

Extensão (PPPI- PF) (m)

1328,20

1386,22

1

A

Número de curvas horizontais

1

2

2

A

Número de Curvas verticais

1

1

1

-

Alinhamento Horizontal

Excelente

Excelente

1

-

Alinhamento Vertical

Ruim

Muito boa

1

B

Coordenação do Alinhamento Horizontal e Vertical

Não

Sim

3

B

Impacto ambiental

Moderado, por conta da grande movimentação de terras

Moderado, por conta da grande movimentação de terras

2

-

Movimentação de terras

62382,86

76157,22

3

A

Ponte com 21,36m de extensão na

Ponte com 24,49m de extensão num

3

B

Características das obras de

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arte requeridas

descida

trecho reto

Nota Final

6

7

B

Tabela 7. Avaliação dos traçados propostos.

Na tabela pode-se ver que a extensão do traçado A possui um comprimento total menor do que o traçado B, e que o A contém apenas uma curva horizontal enquanto B tem duas. Além disso, vê-se que a seção do rio que seria atravessada pela ponte em A é menor do que em B. Essas três características de A são mais vantajosas em relação a B porque quanto menor o trecho, menor a quantidade de curvas, e menores as obras especiais (ex: ponte), menor o custo de projeto e construção da estrada. O impacto ambiental causado pela construção de cada um dos trechos seria equivalente, considerado moderado. Quanto aos alinhamentos, o alinhamento horizontal dos dois traçados é muito bom visto que ambos estão a mais de 20m de qualquer obstáculo físico e ambos estão de acordo com o relevo do terreno. O alinhamento vertical de A foi considerado como ruim visto que a rampa em A seria muito grande, ou que a ponte em A teria que ser construída em trecho inclinado. Por esses motivos, o traçado B foi considerado mais conveniente e, portanto, foi o traçado escolhido para o projeto. 3.5. Determinação das coordenadas dos vértices, deflexão e azimute do traçado selecionado Seguem abaixo alguns parâmetros do traçado selecionado B: As coordenadas absolutas e relativas, o comprimento calculado e medido, os ângulos de deflexão e os azimutes em relação ao norte magnético de março de 2015 (declinação magnética em março de 2015 = -19° 33’ (declinação magnético em janeiro de 1998) + 17*(-6,71’) (variação anual) = -21° 27’ 4,2”) dos pontos explicitados.

Pont o 0=PP PI PI PF

Coord. Absolutas X

Y

187364,0 0 187814,8 6 188209,9 0 188315,0 0

8261465,0 0 8261566,4 2 8261979,5 3 8262316,0 0

Coord. Relativas

Comprimento (m) Calculad Medido o

Deflexão

Azimute

-

-

98° 46’ 25,20”

462,13

462,13

33° 36’ 12”

65° 10’ 13,20”

413,11

571,59

571,63

26° 22’ 20”

38° 47’ 52,20”

336,47

352,50

352,50

-

-

Xr

Yr

0

0

-

450,86

101,42

395,04 105,10

Tabela 9. Parâmetros Característicos Estrada 2.

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4. CONCLUSÃO O sistema de transportes permite a forma de vida desenvolvida pela sociedade hoje. Ele possibilita o deslocamento de pessoas para que elas cumpram suas atividades diárias (trabalho, estudo, lazer, compras,..), o escoamento de produção, e o desenvolvimento e integração de regiões. A malha rodoviária compõe uma importante parte desse grande e complexo sistema, por isso é necessário que ela seja bem formulada e implantada. Uma das etapas necessárias para a formulação de uma rodovia é o projeto geométrico, que define o traçado em planta e em perfil da rodovia. Esse projeto deve atender à diversos critérios como relevo, função e demandas da estrada (tipo de veículo predominante que passará pela rodovia, velocidades desenvolvidas por esses veículos, volume de tráfego), viabilidade econômica, conforto e segurança para os motoristas e terceiros. Neste trabalho, o traçado de um trecho rodoviário foi feito a partir de dois pontos (inicial e final) e foi analisado de acordo com suas características, impactos e necessidades. Concluiu-se que o traçado B é mais conveniente e por isso ele foi escolhido para o projeto. O critério de avaliação determinante para a escolha foi a rampa desenvolvida no traçado A logo antes do rio, a qual além de ser muito íngreme para a coordenação dos alinhamentos e para a segurança dos motoristas e terceiros, dificultaria a construção da ponte.

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5. BIBLIOGRAFIA

[1] DNER-Diretoria de Desenvolvimento Tecnológico. Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais. Rio de Janeiro: DNER, 1999.

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