Introducao a estradas - 22-1

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<p>ESTRADAS 2022/1</p><p>UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ</p><p>Escola do Mar, Ciência e Tecnologia</p><p>Curso de Engenharia Civil</p><p>Eduardo Alexandre Krüger</p><p>Engenheiro Civil</p><p>Mestre em Infraestrutura e Geotecnia</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>A disciplina de Projeto Geométrico de Estradas é o primeiro degrau</p><p>aplicado do eixo de infraestrutura do curso de Engenharia Civil da</p><p>UNIVALI.</p><p>Está pautada nas seguintes disciplinas:</p><p>• Topografia;</p><p>• Topografia e Geodésia;</p><p>E terá continuidade pelas seguintes:</p><p>• Pavimentação;</p><p>• Transportes. 2</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>3</p><p>Contempla</p><p>CONCORDÂNCIA</p><p>HORIZONTAL</p><p>• Reconhecimento e exploração do terreno. Diferentes tipos</p><p>de curvas. Superelevação e superlargura;</p><p>CONCORDÂNCIA</p><p>VERTICAL</p><p>• Distância de visibilidade. Perfil longitudinal. Rampas.</p><p>Curvas verticais;</p><p>PERFIL</p><p>TRANSVERSAL</p><p>• Seções transversais. Cálculo de áreas e volumes.</p><p>Diagrama de massas.</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>4</p><p>Entendimento contextual</p><p>RECONHECIMENTO</p><p>E EXPLORAÇÃO DO</p><p>TERRENO</p><p>CONCORDÂNCIA</p><p>HORIZONTAL</p><p>CONCORDÂNCIA VERTICAL PERFIL TRANSVERSAL</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>▰ Art. 7º Compete ao ENGENHEIRO CIVIL ou ao ENGENHEIRO DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO:</p><p>▰ I – o desempenho das atividades 01 a 18 do artigo 1º desta Resolução, referente a edificações, estradas,</p><p>pistas de rolamento e aeroportos; sistemas de transportes, de abastecimento de água e de saneamento;</p><p>portos, rios, canais, barragens e diques; drenagem e irrigação; pontes e grandes estruturas; seus serviços</p><p>afins e correlatos.</p><p>▰ (CONFEA, Resolução 218/1973)</p><p>5</p><p>O ramo de atuação do Engenheiro Civil</p><p>DO PROFESSOR</p><p>2014 - Graduado em Engenharia Civil pela UNISOCIESC;</p><p>2016 - Mestre em Engenharia Civil na área de Infraestrutura e Geotecnia pela UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina;</p><p>Atuação profissional:</p><p>▰ Iniciou sua vivência junto a Engenharia Civil desde a infância, devido a atuação com o pai – Engenheiro Agrimensor Evilásio Krüger através de diversos</p><p>projetos e execuções na área de infraestrutura e topografia;</p><p>▰ 2011/2012 – Incorposul Empreendimentos, como estagiário da obra do Edifício Splendore, por meio do controle de qualidade e preenchimento de</p><p>fichas de conferência conforme instruções de serviço, realização de levantamentos técnicos, medições e demais serviços administrativos relacionados</p><p>ao canteiro de obra;</p><p>▰ 2013/2014 - Versal Engenharia em Joinville, como coordenador de topografia, com destaque ao projeto de reurbanização (topografia e infraestrutura)</p><p>do Jardim Novo Horizonte em Jundiaí – SP;</p><p>▰ 2014/2016 – Sócio da Adenge Assessoria e Empreendimentos, como gerente de Engenharia Civil atuando na área de regularização fundiária,</p><p>geoprocessamento, topografia e obras de infraestrutura, com destaque ao licenciamento do Terminal Graneleiro da Babitonga – TGB situado em São</p><p>Francisco do Sul/SC;</p><p>▰ 2014/Atual – Atuação junto a Quadrante Engenharia e Consultoria LTDA, como responsável técnico na elaboração de projetos de infraestrutura e sua</p><p>execução como: loteamentos, terraplenagem, drenagem, pavimentação, projeto geométrico, sinalização, redes de água e esgoto, avaliações imobiliárias</p><p>e estudos hidrológicos.</p><p>6</p><p>DO PROFESSOR</p><p>Atuação acadêmica:</p><p>▰ 2017 – Professor da Univali nas disciplinas de</p><p>Transportes e Geoprocessamento;</p><p>▰ 2017 – Professor da Avantis nas disciplina de</p><p>Transportes e Materiais de Construção Civil II;</p><p>▰ 2018 – Professor da PUC (Católica de Santa Catarina)</p><p>nas disciplinas de Planejamento Urbano, Desenho</p><p>Técnico e Projeto de Arquitetura;</p><p>▰ 2018 – Professor da Univali nas disciplinas de</p><p>Transportes, Topografia, Topografia e Cartografia e</p><p>Geoprocessamento;</p><p>▰ 2019/Atual – Professor da Univali nas disciplinas de</p><p>Transportes, Projeto Geométrico de Estradas e</p><p>Topografia e Cartografia.</p><p>7</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>As avaliações (M1, M2 e M3) são compostas da seguinte maneira:</p><p>➢ Prova teórica: 60%</p><p>➢ Seminários de apresentação em casos reais a cada aula: 40%</p><p>➢ Prova teórica: 60%</p><p>➢ Seminários de apresentação em casos reais a cada aula: 40%</p><p>➢ Elaboração do Projeto Geométrico em AutoCAD Civil 3D: 100%</p><p>➢ Média Final = (M1+M2+M3)/3. Se superior a 6,0 o aluno está aprovado.</p><p>8</p><p>Sistemática de avaliação</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>Consistirá nas anotações realizadas em sala dos assuntos constantes nos</p><p>seguintes materiais:</p><p>9</p><p>Sistemática de aprendizado</p><p>SLIDES</p><p>AULAS</p><p>EXPOSITIVAS</p><p>APOSTILA DA</p><p>DISCIPLINA</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>• As regras estão constantes no plano de ensino mesmo para a situação online;</p><p>• Revisões e verificações de notas, além de situações diversas devem ser</p><p>expostas ao professor.</p><p>10</p><p>Das avaliações</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>• Frequência mínima é de 75%</p><p>• Aulas presenciais!</p><p>• Não há abono de faltas ou situações análogas sem justificativa.</p><p>• Caso haja justificativa, tratar primeiro com o professor.</p><p>11</p><p>Da frequência</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>• O contato com o professor se dá única e exclusivamente por email,</p><p>através do email:</p><p>• eduardo.kruger@univali.br</p><p>• Respondo quartas e quintas no período da tarde/noite.</p><p>• Ressalto que não atendo via Whatsapp!</p><p>12</p><p>mailto:eduardo.kruger@univali.br</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>• Da questão do COVID-19: A corresponsabilidade é de todos;</p><p>13</p><p>DA DISCIPLINA</p><p>14</p><p>Do plano de ensino e conteúdo programático</p><p>1. Estrada</p><p>es·tra·da</p><p>sf</p><p>1 Caminho, geralmente largo, que liga duas ou mais localidades (cidades, regiões,</p><p>países etc.) destinado ao trânsito de homens, animais e veículos; via, via de</p><p>tráfego.</p><p>2 Qualquer via de trânsito por onde podem circular pessoas e veículos de</p><p>transporte.</p><p>3 Tudo aquilo que conduz, ou que permite chegar a ou atingir determinado</p><p>destino; caminho.</p><p>" A coisa estrada me fascina desde guri. Estrada é o desafio.</p><p>Assim como pular o muro pra roubar fruta. Coisa de</p><p>moleque. É preciso ir sempre mais além. Conhecer as</p><p>pessoas. Amigos e inimigos. Para voltar e voltar. A estrada é</p><p>um fio que eu estendo até onde quero. Sonhos... Saudades...</p><p>A estrada é a vida, é a batalha e o trabalho. “</p><p>(Luiz Gonzaga do Nascimento Jr.)</p><p>Introdução histórica e cenário atual</p><p>▰Da organização do setor rodoviário brasileiro;</p><p>▰Implementação de estruturas institucionais públicas em</p><p>nível federal e estadual;</p><p>▰Sucessivos Planos Nacionais de Viação;</p><p>▰Privatização de rodovias.</p><p>Introdução histórica e cenário atual</p><p>Classificação das</p><p>Estradas</p><p>18</p><p>Classificação das estradas de rodagem</p><p>▰ Radiais: partem da capital ou sede em direção a pontos extremos</p><p>(litoral, fronteira ou divisa).</p><p>▰ Longitudinais: apresentam a direção norte – sul.</p><p>▰ Transversais: orientam-se na direção leste – oeste.</p><p>▰ Diagonais: situam-se nas direções nordeste – sudoeste ou noroeste</p><p>– sudeste.</p><p>▰ Ligação: ramal destinado a ligar pontos entre estradas, litoral,</p><p>fronteira ou divisa, instalações turísticas ou militares e áreas</p><p>populacionais ou industriais.</p><p>Classificação das estradas de rodagem</p><p>Nomenclatura das</p><p>rodovias</p><p>21</p><p>A nomenclatura das rodovias federais oferece</p><p>uma forma lógica para a designação das rodovias,</p><p>atendendo a interesses de ordem administrativa,</p><p>permitindo ainda (ao menos para o caso das</p><p>rodovias federais) que se tenha uma noção</p><p>aproximada da disposição do traçado de uma</p><p>rodovia ao se conhecer a sua sigla.</p><p>Nomenclatura das rodovias</p><p>Classificação funcional</p><p>24</p><p>A classificação funcional das rodovias, por sua vez,</p><p>atende principalmente a interesses da área de</p><p>planejamento rodoviário, pois o critério de agrupamento</p><p>de acordo com os tipos de serviço prestados permite</p><p>que se tenha uma noção da importância que uma</p><p>rodovia exerce no contexto de uma rede rodoviária e</p><p>das características gerais da demanda que a solicita,</p><p>quando se conhece o sistema funcional a que pertence</p><p>a rodovia.</p><p>Classificação funcional</p><p>▰ Vias arteriais (inclusive vias expressas): alto nível de mobilidade</p><p>para grandes volumes de trafego, com restrições para os acessos.</p><p>▰ Vias coletoras: com funções de mobilidade e acesso.</p><p>▰ Vias locais: com função de acesso, restringindo a mobilidade.</p><p>Classificação funcional</p><p>Classificação funcional</p><p>Nível de Serviço</p><p>29</p><p>Nível de serviço – mensurado de A até F</p><p>É a medida qualitativa da influência de vários</p><p>fatores</p><p>nas condições de funcionamento de uma</p><p>via, sujeita a diversos volumes de tráfego. São elas:</p><p>velocidade, tempo de percurso, interrupção do</p><p>tráfego, liberdade de manobras, etc.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL A: condição de escoamento livre, com baixos volumes e alta velocidade. A</p><p>densidade de trafego é baixa, e não há restrições de velocidade devido à presença</p><p>de outros veículos.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL B: fluxo estável, com velocidades de operação restringidas pelas condições</p><p>de trafego. Os motoristas possuem razoável liberdade de escolha da velocidade e</p><p>tem condições de ultrapassagem.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL C: fluxo ainda estável, porém as velocidades e as ultrapassagens já são</p><p>controladas pelo alto volume de tráfego. Portanto, muitos dos motoristas não têm</p><p>liberdade de escolher faixa e velocidade.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL D: próximo à zona de fluxo instável, com velocidades de operação</p><p>toleráveis, mas consideravelmente afetadas pelas condições de operação, cujas</p><p>flutuações no volume e as restrições temporárias podem causar quedas</p><p>substanciais na velocidade de operação.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL E: é denominado também de nível de capacidade. A via trabalha a plena</p><p>carga e o fluxo é instável, sem condições de ultrapassagem.</p><p>Níveis de Serviço</p><p>▰ NÍVEL F: descreve o escoamento forçado, com velocidades baixas e volumes</p><p>abaixo da capacidade da via. Formam-se extensas filas que impossibilitam a</p><p>manobra. Em situações extremas, velocidade e fluxo podem reduzir-se a zero.</p><p>Classificação Técnica</p><p>37</p><p>Para fins de balizamento do projeto geométrico de</p><p>uma rodovia, no entanto, é conveniente outra</p><p>forma de classificação, denominada de</p><p>Classificação Técnica, que permite a definição das</p><p>dimensões e da configuração espacial com que a</p><p>rodovia deverá ser projetada para poder atender</p><p>satisfatoriamente à demanda que a solicitará e,</p><p>consequentemente, às funções a que se destina.</p><p>Classificação Técnica</p><p>▰ Classe Especial ou Classe 0: vias expressas (pista dupla), com controle total dos acessos.</p><p>▰ Classe I A: vias de pista dupla, com controle parcial dos acessos.</p><p>▰ Classe I B: vias de pista simples com controle parcial de acessos de volume horário (Vh)</p><p>acima de 200 veículos/hora ou volumes diários médios (VDM) acima de 1400 veículos/dia</p><p>(v/d) no 10o. ano.</p><p>▰ Classe II: pista simples com VDM entre 700 e 1400 v/d no 10o. ano.</p><p>▰ Classe III: pista simples com VDM entre 300 e 700 v/d no 10o. ano.</p><p>▰ Classe IV A: pista simples com VDM entre 50 e 200 v/d no ano de abertura ao trafego.</p><p>▰ Classe IV B: pista simples com VDM menor de 50 v/d no ano de abertura.</p><p>Classificação Técnica – caracterização do relevo</p><p>▰ Região plana – apresenta desníveis até 10 m/km</p><p>▰ Região ondulada – desníveis entre 10 e 40 m/km</p><p>▰ Região montanhosa – desníveis acima de 40 m/km</p><p>Elementos geométricos</p><p>41</p><p>O projeto geométrico de estradas é</p><p>representado por três principais elementos:</p><p>1. Eixo da rodovia;</p><p>2. Perfil longitudinal (greide);</p><p>3. Seções transversais.</p><p>Elementos geométricos</p><p>▰ 1. Trata-se do projeto em planta – o traçado em si. Dimensionando-se os elementos</p><p>geométricos da rodovia projetados em um plano horizontal. No projeto em planta, o</p><p>objetivo principal é definir a geometria da linha que representa a rodovia, denominada de</p><p>eixo da rodovia.</p><p>Elementos geométricos</p><p>▰ 2. A segunda fase é o projeto em perfil, com dimensionamento dos elementos geométricos da</p><p>rodovia segundo um plano vertical. Seu objetivo é definir a geometria da linha que corresponde</p><p>ao eixo da rodovia representado no plano vertical, greide da rodovia.</p><p>Elementos geométricos</p><p>▰ 3. A terceira fase trata dos elementos de seção transversal com a caracterização da</p><p>geometria dos componentes da rodovia segundo planos verticais perpendiculares ao eixo</p><p>da mesma.</p><p>▰ Podem ser:</p><p>▰ a) Seção transversal de corte: aquela que corresponde à situação em que a rodovia resulta</p><p>abaixo da superfície do terreno natural;</p><p>▰ b) Seção transversal de aterro: a que corresponde à situação contrária, isto é, com a</p><p>rodovia resultando acima do terreno natural;</p><p>▰ c) Seção transversal mista: que ocorre quando, na mesma seção, a rodovia resulta de um</p><p>lado, abaixo do terreno natural, e do outro, acima do terreno natural.</p><p>Elementos geométricos</p><p>Elementos básicos da seção transversal</p><p>Elementos básicos da seção transversal</p><p>Características técnicas de projeto</p><p>▰ A classificação técnica da rodovia ou de seu projeto, é feita segundo os dois parâmetros</p><p>principais: o volume de tráfego a ser atendido e o relevo da região atravessada;</p><p>▰ a)Trata-se do volume de tráfego o número de veículos que passa pela seção ou trecho em</p><p>um dado intervalo de tempo, resultando em volumes expressos em veículos/dia (v/d ou</p><p>vpd) ou em veículos hora (v/h ou vph);</p><p>▰ b)Para cada classe de projeto as normas estabelecem velocidade diretriz mínima</p><p>recomendada em função do relevo da região atravessada;</p><p>▰ c)A velocidade diretriz é, por definição, a maior velocidade com que um trecho de rodovia</p><p>pode ser percorrido com segurança.</p><p>Classificação Técnica – caracterização do relevo</p><p>▰ Região plana – apresenta desníveis até 10 m/km.</p><p>Condição em que as distâncias de visibilidade permitidas pela geometria da rodovia podem</p><p>resultar bastante longas sem que para isso se incorra em maiores dificuldades construtivas ou</p><p>custos mais elevados.</p><p>▰ Região ondulada – desníveis entre 10 e 40 m/km;</p><p>Aquele em que as declividades do terreno natural passam a exigir constantes cortes e aterros</p><p>para a conformação do perfil da rodovia, com ocasionais inclinações mais acentuadas.</p><p>▰ Região montanhosa – desníveis acima de 40 m/km.</p><p>Se caracteriza por mudanças abruptas de elevações entre o terreno natural e a plataforma da</p><p>rodovia, demandando frequentes aterros e cortes.</p><p>Características Técnicas</p><p>▰ Distância de Visibilidade de Parada: a distância que um veículo percorre, desde a percepção de um</p><p>obstáculo, pelo motorista, até a parada total do veículo;</p><p>▰ Distância de Visibilidade de Ultrapassagem: a distância livre necessária entre um veículo, que deseja</p><p>ultrapassar outro mais lento à sua frente, e um veículo que esteja se deslocando em sentido contrário</p><p>(em rodovia de pista simples), para que a manobra possa ser completada com segurança;</p><p>▰ Raio de Curva Horizontal: o raio de curva circular utilizada no projeto em planta;</p><p>▰ Superelevação: a inclinação transversal da pista (geralmente expressa em %), nos trechos em curva</p><p>horizontal, que serve para contrabalançar o efeito da força centrífuga;</p><p>▰ Rampa (aclive ou declive): a inclinação longitudinal dos trechos retos do greide, no projeto em perfil</p><p>(geralmente expressa em %);</p><p>▰ Parâmetro K: o parâmetro que caracteriza uma parábola do 2° grau (curva utilizada no projeto em</p><p>perfil), sendo seu valor dado pelo quociente entre o comprimento da parábola e a variação de rampas</p><p>nos seus extremos, ou seja: K = L / Äi (em m/%);</p><p>Características Técnicas</p><p>▰ Largura da Faixa de Trânsito: a largura com que devem ser projetadas as faixas de trânsito, que devem</p><p>comportar os veículos com alguma folga lateral, para permitir pequenos desvios de trajetória;</p><p>▰ Largura do Acostamento: a largura com que devem ser projetados os acostamentos para que estes</p><p>possam atender às suas finalidades, influindo nas condições ofereci das ao trânsito na rodovia;</p><p>▰ Gabarito Vertical: a altura livre, acima da superfície da pista de rolamento, que deve ser observada ao</p><p>longo de toda a extensão do trecho projetado, para assegurar a passagem dos veículos nela</p><p>autorizados a transitar;</p><p>▰ Afastamento Lateral do Bordo: a distância livre existente entre o bordo da faixa de trânsito ou da</p><p>porção transitável do acostamento e um obstáculo físico;</p><p>▰ Largura do Canteiro Central: a largura do espaço (ou do dispositivo de separação física) das pistas, no</p><p>caso de pista dupla, medido entre os bordos das faixas internas, incluindo, por definição, as larguras</p><p>dos acostamentos internos.</p><p>Estudos de traçado</p><p>54</p><p>Uma das fases preliminares que antecede os</p><p>trabalhos de execução de projeto geométrico</p><p>é a de estudo do traçado, que tem por objetivo</p><p>principal:</p><p>1. A delimitação dos locais para passagem</p><p>da rodovia;</p><p>2. A caracterização geométrica desses locais</p><p>de forma a permitir o desenvolvimento do</p><p>projeto.</p><p>Reconhecimento</p><p>▰ O projeto de uma rodovia pressupõe sempre a existência de dois pontos – o de origem e o</p><p>de destino. Nos estudos visando a ligação entre eles podem ser identificadas várias</p><p>diretrizes para lançar o traçado da via;</p><p>▰ O reconhecimento compreende a realização de estudos topológicos que visam definir a</p><p>forma global e a conformação do terreno; (classificação orográfica; uso do solo; topografia</p><p>prévia; tipo do solo; cobertura vegetal, etc.)</p><p>Reconhecimento</p><p>▰ O projeto de uma rodovia pressupõe sempre a existência de dois pontos – o de origem e o</p><p>de destino. Nos estudos visando a ligação entre eles podem ser identificadas várias</p><p>diretrizes para lançar o traçado da via;</p><p>▰ O reconhecimento compreende a realização de estudos topológicos que visam definir a</p><p>forma global e a conformação do terreno; (classificação orográfica; uso do solo; topografia</p><p>prévia; tipo do solo; cobertura vegetal, etc.)</p><p>Definição do traçado</p><p>▰ Deve-se observar que o traçado age de força combinada sobre os usuários,</p><p>sujeitando-os a esforços e, consequentemente desconfortos dinâmicos que</p><p>podem afetar a fluidez do tráfego, condições de segurança e qualidade de projeto.</p><p>▰ É necessário buscar a continuidade espacial dos traçados mediante coordenação</p><p>dos elementos visando fluência ótica e condições de dinâmica de movimento.</p><p>Alguns tipos de traçado</p><p>Em Ziguezague</p><p>▰ Exemplo: Serra do Rio do Rastro</p><p>Quando a declividade de uma região for íngreme, de modo que não seja possível lançar o</p><p>eixo da estrada com declividade inferior a valores admissíveis.</p><p>Alguns tipos de traçado</p><p>Acompanhando o talvegue</p><p>▰ Quando a declividade de uma região for íngreme, de modo que não seja possível lançar o</p><p>eixo da estrada com declividade inferior a valores admissíveis.</p><p>Alguns tipos de traçado</p><p>Acompanhando as curvas de nível</p><p>▰ Quando o eixo da estrada acompanha as curvas de nível há uma redução de volume de</p><p>material escavado. Isto ocorre porque, ao se acompanhar as curvas, a plataforma da</p><p>estrada cruzará menos com as mesmas.</p><p>Alguns tipos de traçado</p><p>Cruzando espigão pela garganta</p><p>▰ Quando o eixo tiver que cruzar um espigão, deve fazê-lo nos seus pontos mais baixos, ou</p><p>seja, nas gargantas, deste modo, as rampas das rodovias poderão ter declividades</p><p>menores, diminuindo os movimentos de terra.</p><p>Recomendações quanto ao traçado</p><p>Raios de desenvolvimento tão amplos quanto a topografia permitir</p><p>Tangentes longas devem ser evitadas exceto onde a ordem dominante</p><p>seja retilínea</p><p>Defeitos em traçados</p><p>A combinação inadequada dos elementos geométricos pode resultar no projeto de uma</p><p>rodovia que não ofereça condições satisfatórias de segurança e conforto</p><p>Defeitos em traçados</p><p>A combinação inadequada dos elementos geométricos pode resultar no projeto de uma</p><p>rodovia que não ofereça condições satisfatórias de segurança e conforto</p><p>Defeitos em traçados</p><p>A combinação inadequada dos elementos geométricos pode resultar no projeto de uma</p><p>rodovia que não ofereça condições satisfatórias de segurança e conforto</p><p>Elementos geométricos</p><p>67</p>