06/12/2023

MAPA - ESTRADAS E RODOVIAS - 54/2023 [RESOLVIDO]

 DIMENSIONAMENTO E PROJETO GEOMÉTRICO DE UMA RODOVIA


As estradas têm uma longa história que remonta aos tempos antigos, quando as sociedades  humanas começaram a se deslocar e a se comunicar entre diferentes regiões. O surgimento das  estradas está diretamente ligado à necessidade de transporte de pessoas, mercadorias e  informações.

Segundo Bernucci et al. (2008) as civilizações antigas, como os sumérios na Mesopotâmia e os  egípcios, construíram algumas das primeiras estradas documentadas por volta de 4000 a.C. Já os romanos são famosos por suas impressionantes estradas, conhecidas como "estradas romanas".

Durante o Império Romano, que existiu entre os séculos I a.C. e V d.C., eles construíram uma  vasta rede de estradas pavimentadas que ligavam todas as partes do império. Essas estradas  eram fundamentais para o transporte militar, o comércio e a administração do império.

As estradas modernas começaram a ganhar impulso com a Revolução Industrial. O surgimento  de novas tecnologias, como a máquina a vapor e a construção de ferrovias, estimulou o  desenvolvimento de estradas mais adequadas para acomodar veículos motorizados. Segundo  Bernucci et al. (2008) no século XX, as estradas de asfalto e concreto se tornaram predominantes em muitas partes do mundo.

Atualmente, as estradas desempenham um papel fundamental na infraestrutura global. Elas são  essenciais para o transporte de pessoas e mercadorias, bem como para a integração econômica  e social.

O OBJETIVO DESSA ATIVIDADE É de determinar a geometria das curvas horizontais e verticais  de trechos de uma rodovia e a distância de visibilidade de frenagem, em projetos geométricos de  rodovias. As etapas deste MAPA são individuais, portanto é importante que você compreenda  cada uma das etapas para que em um futuro projeto tenha capacidade de compreender as

informações.

Esse M.A.P.A. é dividido em três ETAPAS, são elas:

ETAPA 1 – Determinar a distância de visibilidade de frenagem.

ETAPA 2 – Determinar a geometria de curvas horizontais simples e trecho reto entre as curvas.

ETAPA 3 – Determinar a geometria da curva vertical côncava parabólica

ETAPA 1 – DETERMINAR A DISTÂNCIA DE VISIBILIDADE DE FRENAGEM

A Distância de Visibilidade de Frenagem é um conceito fundamental na segurança rodoviária que se refere à distância necessária para um motorista perceber uma situação de perigo à frente, reagir apropriadamente e frear o veículo até parar completamente. Segundo Pimenta (2017), a Distância de Visibilidade de Frenagem (Df) é a distância de visibilidade mínima necessária para que um veículo que percorre a estrada, na velocidade de projeto, possa parar com segurança. Na composição da Distância de Visibilidade de Frenagem temos a Distância de Percepção e Reação e a Distância Percorrida na Frenagem. Portanto calcule a Distância de Visibilidade de Frenagem em três trechos: o primeiro trecho de uma rodovia em que a velocidade de projeto é de 50 km/h, com um aclive (veículo subindo) de 3%; o segundo trecho de uma rodovia com velocidade de projeto de 80 km/h e com um declive (veículo descendo) de -4%; e o terceiro trecho para o trecho de uma rodovia plana com velocidade de 100 km/h.

O coeficiente de atrito entre o pneu e o pavimento é dado pela Tabela 1 com relação às velocidades:

Tabela 1 - Determinação do coeficiente de atrito pneu-pavimento Fonte: adaptada de: Pimenta (2017).

Para o cálculo da Distância de Visibilidade de Frenagem, nos dois trechos, utilize a fórmula a seguir:

Onde:

Df é a Distância de Visibilidade de Frenagem, em metros;

Vp é a velocidade de projeto, em km/h;

i é a declividade da pista, em decimais;

f é o coeficiente de atrito pneu-pavimento.

ETAPA 2 – DETERMINAR A GEOMETRIA DE CURVAS HORIZONTAIS SIMPLES

Curvas horizontais são um componente fundamental na geometria de rodovias e estradas, desempenhando um papel crítico na segurança e eficiência do tráfego. Elas são projetadas para permitir que os veículos mudem de direção gradualmente, mantendo um fluxo suave e seguro de tráfego em rodovias e estradas. Segundo Antas (2010), as curvas horizontais são projetadas para acomodar a necessidade de virar um veículo em uma estrada sem causar abruptas mudanças de direção. Elas permitem uma transição suave entre retas e curvas, tornando a condução mais segura e confortável. Nesta etapa do MAPA será executado o projeto geométrico horizontal de um trecho de uma estrada, onde é possível identificar duas curvas horizontais simples, ou duas curvas horizontais circulares e um trecho reto, conforme é mostrado na Figura 1. Para dimensionar a curva horizontal, você deverá encontrar o desenvolvimento da curva (D) em metros, a tangente da curva (T) em metros e as estacas onde estão o Ponto de Curva (PC) e o Ponto de Tangente (PT), tanto para a curva 1 como para a curva 2, além de encontrar o comprimento, em metros, do trecho reto que compreende a distância entre o final da curva 1 ponto PT e o início da curva 2 ponto PC2.

Figura 1 - Trecho para cálculo das curvas horizontais simples Fonte: o autor.

A execução do projeto geométrico de curvas horizontais deve ocorrer no sentido indicado pela seta na Figura 1, portanto serão executadas as curvas 1 e 2, sendo necessários um cálculo para cada uma das curvas.

Dados das curvas: Para a curva 1, temos:

- Ponto de Interseção das Tangentes (PI) Estaca = [1242+18,9]. - Ângulo Central da curva (AC) em graus = 25°28’.

- Raio da curva (R) em metros = 450 m. Para a curva 2, temos:

- Ponto de Interseção das Tangentes (PI) Estaca = [1355+ 14,8].

- Ângulo Central da curva (AC) em graus = 38°44’.

- Raio da curva (R) em metros = 600m.

Trecho Reto Distância entre PT do primeiro trecho e PC do segundo trecho Formulário para resolução:

ETAPA 3 – DETERMINAR A GEOMETRIA DA CURVA VERTICAL CÔNCAVA PARABÓLICA

Curvas verticais são elementos fundamentais na geometria de uma rodovia que permitem que a  estrada acomode variações significativas de elevação ou declive ao longo do seu percurso. Essas curvas são projetadas para garantir que os motoristas possam navegar suavemente por  mudanças na inclinação da estrada, garantindo a segurança e o conforto durante a viagem.  Segundo Antas (2010), as curvas verticais são projetadas para acomodar mudanças na elevação  da estrada, como subidas e descidas. Elas permitem que os veículos subam ou desçam  gradualmente, evitando mudanças abruptas de inclinação que podem ser perigosas ou desconfortáveis para os motoristas.

A geometria de uma curva vertical é determinada a partir da verificação do comprimento mínimo  para esta curva(Lvmin), baseando-se nas inclinações das rampas (d1 e d2) e na distância de  visibilidade de frenagem (Df), que ajudará na verificação de duas hipóteses: uma para o veículo e  o objeto estarem dentro do trecho curvo, ou seja, o comprimento da curva maior do que a  distância de visibilidade de frenagem (Lv>Df); e outro para o veículo e o objeto fora da curva  vertical, ou seja, o comprimento da curva menor do que a distância de visibilidade de frenagem  (Lv<Df). A partir da hipótese verdadeira será determinado o comprimento mínimo da curva  vertical. A Figura 2 exemplifica as hipóteses.


 
 ATIVIDADE RESOLVIDA
 
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