estradas e pavimentações, Resumos de Engenharia Civil

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ESTRADAS E

PAVIMENTAÇÃO

PROF. ALLAN CASSIOLATO BERBERT

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ação integrada de suas atividades educacionais, visando à

geração, sistematização e disseminação do conhecimento,

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Diretor Geral | Valdir Carrenho Junior

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INTRODUÇÃO

Olá, alunos! Sejam bem-vindos a nossa disciplina de Estradas e Pavimentação, será um prazer acompanhá-los nesse processo de aprendizagem no decorrer das nossas 16 aulas. Na primeira parte da disciplina, da aula 1 até a aula 8, iremos abordar sobre o primeiro assunto da disciplina, o Projeto de Estradas. Primeiramente abordaremos alguns aspectos teóricos para entendermos as influências que o tráfego, a localidade e demais aspectos tem sobre as Estradas. Por fim iremos abordar diretamente elementos projetuais e realizar as suas determinações. A segunda parte da disciplina, da aula 9 até a 16, abordaremos sobre Pavimentação, diferenciando os pavimentos rígidos e flexíveis, vendo os diferentes tipos de camadas que devem ser adotadas, seu dimensionamento e as patologias presentes nas estradas. Com isso finalizando nosso conteúdo. Espero que façam bom proveito de tudo que for apresentado no decorrer dessas páginas, nos vemos na nossa primeira aula, até lá.

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AULA 1

RODOVIAS E TRÁFEGO

Olá, aluno! Nesta primeira aula iremos conversar sobre as rodovias e sua importância no desenvolvimento de uma região, abordando alguns de seus aspectos históricos e algumas formas de realizar a sua classificação. Quando falamos de rodovias é necessário abordar a sua função que é auxiliar na necessidade de deslocamentos a longas distâncias. Os primeiros indícios de estradas são entre os chineses, mas posteriormente foram os romanos que aperfeiçoaram-nas pensando na drenagem superficial. A princípio, até 400 anos a.C. os caminhos utilizados pelos romanos eram de terra. Temos, então, o surgimento de vias pavimentadas com blocos de pedras em cerca de 312 a.C. no império romano, que é a Via Ápia, que recebe esse nome devido a Ápio Claudio Cego, que foi o seu criador. Ela foi criada por uma necessidade estratégico-militar após um ataque gaulês ao império Romano, em que as tropas demoraram no deslocamento. O império Romano constrói então cerca de 150.000 km de vias pavimentadas. Nas Américas, mesmo sem a troca de experiência com os romanos, os incas, que se situavam onde hoje encontramos o Equador, Peru, Chile, Bolívia e Argentina, também realizam pavimentação. Eles também utilizavam rochas para a construção das vias, e essas são atualmente conhecidas como caminhos incas.

1.1 Histórico Brasileiro

Segundo Bernucci et al (2008), a primeira estrada reportada é de 1560, foi feita como ligação ente São Vicente ao Planalto Piratininga. E no decorrer da ocupação do território nacional foram consecutivamente sendo abertas novas vias para auxiliar no desenvolvimento das regiões. Na década de 1930, têm-se o início do planejamento viário nacional, até então o planejamento era feito por planos não oficiais e regionais. Dessa forma, em 1930 inicia-se a análise envolvendo diferentes modais com planos mais formais. É criado o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER) como órgão responsável pelo setor rodoviário.

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FRN para outros fundos, até em 1988 que ocorre o total desmonte do modelo de vinculação tributária com a Constituição Federal, que permite esse modelo somente para a Educação. Nessa época também estava acontecendo a redução do tamanho dos órgãos, uma vez que os quadros de funcionários estavam envelhecendo. Unido a isso entra a iniciativa privada nas concessões para exploração rodoviária. Em 2001 ocorre uma reorganização do sistema de transportes em que se cria a Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) e o Departamento nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), este substitui o DNER que é extinto. Em 2011 é criado o Sistema Nacional de Viação (SNV) que é constituído formalmente de vários modais de transporte de pessoas e bens. O SNV classifica os modais de transporte em: Rodoviários, Ferroviários, Aquaviários e Aeroviários.

1.2 Tráfego Rodoviário

Apesar da rodovia em si ser um ente com características próprias, ela tem uma finalidade bem delimitada que é servir como via para o tráfego atendendo critérios que permitam conforto e segurança aos usuários. Por esse motivo não é possível conceber a ideia de uma estrada sem pensar no tráfego que faz utilização dela. Dessa forma, o tráfego é um dos principais elementos rodoviários e é para quem a rodovia é direcionada para servir.

Tráfego. Fonte: https://www.pexels.com/pt-br/foto/carros-na-estrada-221284/

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Para realizar a determinação do tráfego o DNIT (2006a) aponta que devem ser estudados três aspectos: volume, velocidade e densidade. Para os nossos estudos, iremos trabalhar somente questões relativas ao volume de tráfego, uma vez que os outros dois aspectos interferem mais em um nível operacional da via e não projetual como é o objetivo dessa disciplina. O Volume de Tráfego ou, como também é conhecido, Fluxo de Tráfego é definido como “o número de veículos que passam por uma seção de uma via, ou de uma determinada faixa, durante uma unidade de tempo. É expresso normalmente em veículos/dia (vpd) ou veículos/ hora (vph).” (DNIT, 2006a). Existe uma variação temporal no volume de tráfego, essa variação ocorre entre horas do mesmo dia, entre diferentes dias de uma semana, entre diferentes meses de um ano e entre diferentes anos. A principal medida que se tem para a caracterização do volume de tráfego é o Volume Médio Diário (VDM), em que é realizada a contagem dos veículos que passam por uma determinada seção da via no período de 24 horas, ele é expresso em veículos/dia (vpd). O VDM pode ser expresso da seguinte forma:

• Volume Diário Médio anual (VMDa): média de todos os VDM de cada dia de um determinado ano.
• Volume Diário Médio mensal (VMDm): média de todos os VDM de cada dia de um determinado mês.
• Volume Diário Médio semanal (VMDs): média de todos os VDM de cada dia de uma determinada semana.
• Volume Diário Médio diário (VMDd): é a própria contagem de um determinado dia.

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AULA 2

CLASSIFICAÇÃO RODOVIÁRIA

As rodovias podem ser classificadas de vários modos e cada uma das classificações é importante para a determinação de algum elemento. Iremos agora, aluno, abordar as principais classificações rodoviárias para que possamos compreender melhor os elementos viários.

2.1 Classificação segundo a Jurisdição

A classificação conforme a Jurisdição nos aponta qual instância possui a responsabilidade sobre aquela estrada, dessa modo devendo prever sua fiscalização, manutenção e quando necessário sua reconstrução. Desse modo quando a classificação conforme a jurisdição pode ser:

• Federal: quando a União possui responsabilidade sobre a via, isto acontece quando a via interliga dois ou mais estados, ou faz ligação com outro país.
• Estadual: quando algum estado possui responsabilidade sobre a via, isto ocorre quando a estrada fica inteiramente dentro de um determinado estado e interliga duas ou mais cidade.
• Municipal: quando algum município possui responsabilidade sobre a via, ela é municipal quando está totalmente dentro da área de um município.
• Vicinal: quando a responsabilidade sobre a estrada é da sociedade civil, isso ocorre entre estradas que fazem a ligação entre propriedades e a sua área faz parte de algum imóvel.

A classificação conforme a jurisdição é um elemento importante para a realização da classificação Geográfica. Sendo as rodovias federais chamadas BRs, e as estaduais conforme o estado: SP, PR, SC, RJ e assim sucessivamente.

2.2 Classificação Geográfica

A classificação Geográfica diz respeito ao local que a via se dispõe no território. Como as vias são entes com características lineares, ou seja, possuem uma dimensão muito maior

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que as outras duas, a classificação geográfica classifica a colocação dessa linha sobre o território. A rodovia normalmente recebe o nome pelo conjunto da classificação conforme a jurisdição (BR no caso das federais), um traço separador e então 3 algarismos que representam sua classificação geográfica, por exemplo BR-101, BR-116 e BR-230. O primeiro algarismo diz respeito à categoria da rodovia, podendo ser: 0 para radial, 1 para longitudinal, 2 para transversal, 3 para diagonal e 4 para ligação. Os últimos dois algarismos dizem respeito a posição da rodovia nos limites geográficos do país, sendo Brasília o ponto central de cada categoria. As Rodovias Radiais têm como característica uma extremidade em Brasília se estendendo para algum extremo do país. O primeiro algarismo é 0 e os últimos dois algarismos sempre são múltiplos de 10, variando de 10 a 90, estes são relativos ao azimute (a partir do norte girando em sentido horário.

Rodovias Radiais. Fonte: Elaborada pelo autor.

As Rodovias Longitudinais têm como característica o desenvolvimento no sentido norte- sul. O primeiro algarismo é 1 e os últimos dois algarismos variam de 01 a 99, sendo crescente de leste para oeste, sendo a rodovia passante por Brasília de valor 50.

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Rodovias Diagonais. Fonte: Elaborada pelo autor.

As Rodovias de ligação são aquelas vias que não se enquadram em nenhuma das características anteriores. O primeiro algarismo é 4 e os últimos dois algarismos variam de 01 a 99, sendo crescente de norte para sul, sendo a rodovia passante por Brasília de valor 50.

Rodovias de Transição. Fonte: Elaborada pelo autor

Esse mesmo modo de nomenclatura é utilizado nos estados e municípios, dessa maneira é possível se locomover pelo território nacional somente tendo em vista os nomes das vias.

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2.3 Classificação conforme Função

A classificação conforme a função, visa o apontamento dos tipos de serviços que a via oferece. Esse tipo de serviço diz respeito ao nível de mobilidade e de acessibilidade da via (LEE, 2008). A acessibilidade viária é um conceito que diz respeito à liberdade de movimentação dos veículos na via. Vias com alto índice de mobilidade são caracterizadas com muitos acessos de outras vias ou propriedades privadas diretamente na via com intersecções em nível. Por sua vez vias com baixo índice de acessibilidade têm acessos controlados, em que por meio de vias marginais é feita a coleta de tráfego para em pontos específicos fazer ligação com a via principal, normalmente intercepções são em desnível. A mobilidade viária diz respeito à fluidez do tráfego, vias com alto índice de mobilidade têm valores altos de veículos passantes por unidade de tempo. Para isso é necessária uma diminuição da acessibilidade, pois é contrário à segurança termos vias com velocidades elevadas e alto número de veículos com grandes quantidades de acessos. Dessa forma, ao priorizarmos a mobilidade precisamos optar pela diminuição da acessibilidade e vice-versa. Assim, realizamos a classificação funcional em:

• Vias Arteriais: são vias em que se têm altos valores de mobilidade combinado com baixos valores de acessibilidade.
• Vias Coletoras: são vias que proporcionam um misto entre mobilidade e acessibilidade.
• Vias Locais: são vias que priorizam altos índices de acessibilidade tendo baixos valores de fluxo de veículos.

Isto acontece na prática

Normalmente, as viagens longas utilizam rodovias de pequeno porte que têm características locais no início e fim da viagem. No desenvolvimento são utilizadas vias que ofereçam melhores condições de fluidez, dessa forma vias arteriais. A ligação entre esses dois tipos de rodovias é realizada pelas coletoras. O mesmo acontece no transporte urbano e essa classificação se estende para as vias rodovias urbanas. Pense no caso de você sair da sua casa para ir a um determinado local de carro. Ao sair da sua casa, se você morar no interior de um bairro, provavelmente na sua rua você terá pouca quantidade de carros trafegando e bastante liberdade de manobras (alta acessibilidade). Você provavelmente no caminho do seu destino se direcionará a uma rua com maior movimentação com características de coletores e posteriormente a outra com grande fluidez (alta mobilidade).

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Anote isso

A classificação técnica é a mais importante para a nossas aulas. Sabendo a classe técnica da rodovia e analisando o relevo do terreno (se é plano, ondulado ou montanhoso) podemos determinar a velocidade de projeto e assim determinamos as dimensões dos elementos do projeto Geométrico.

A seguinte tabela apresenta dados pala a determinação de velocidade de projeto para novas vias. Ela apresenta as classes de projeto (Classe 0, Classe I-A, Classe I-B, Classe II, Classe III, Classe IV-A e Classe IV-B), as suas características (se deve ter pista simples, pista dupla ou se é via expressa), quais são os critérios de classificação (VDM é o volume médio diário de veículos e é expresso em vpd, que é veículos por dia, e VH é o volume horário e é expresso em vph, que é veículos por hora) e por fim qual deve ser a velocidade de projeto a ser adotada conforme os diferentes tipos de relevo, a classificação do relevo é por critério subjetivo do projetista.

CLASSES

DE

PROJETO

CARACTERÍSTICAS

CRITÉRIO DE

CLASSIFICAÇÃO

VELOCIDADE DE PROJETO

(KM/H)

Plano Ondulado Montanhoso 0 Via expressa Decisão administrativa 120 100 80 I A Pista dupla Pista Simples não atende

B Pista simples VDM > 1400 vpd ou VH > 200 vph II Pista simples VDM entre 700 e 1400 vpd

III Pista simples VDM entre 300 e 700 vpd

IV A Pista simples VDM entre 50 e 200 vpd (abertura)

B Pista simples VDM < 50 vpd (abertura) Tabela 1 – Classes técnicas para determinação da velocidade de projeto. Fonte: Adaptado de (LEE, 2008).

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Lembre que o critério de classificação quando feita a contagem dos veículos é sempre após 10 anos da data de abertura, porém para a determinação da classe IV-A e IV-B é feita essa determinação com os valores considerados para a data da abertura da via. Nessa aula vimos alguns critérios e classificações viárias, compreendendo melhor as funções viárias. Vamos ver na nossa próxima aula sobre estudos de campo necessários antes de realizar o traçado viário.

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ela é um elemento de complexa definição. Podemos ter diferentes tipos de velocidades dependendo do estudo e do que desejamos medir, O Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT, 2006a) citam os seguintes tipos de velocidade quando se pensa isoladamente em cada veículo. Velocidade Instantânea: é a velocidade do veículo medida em um instante determinado, em que basicamente o trecho referente à distância percorrida tende a zero. Velocidade Pontual: é a velocidade instantânea de um veículo quando passa por uma determinada seção de controle da via, os radares policiais realizam esse tipo de medição. Velocidade Média no Tempo: é determinada pela média aritmética de todos os veículos passantes por uma determinada seção de controle, ou seja, é a média aritmética da velocidade pontual de todos os veículos que passam por aquele local. Velocidade Média de Viagem: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, incluso tempo de parada. Velocidade Média de Percurso: determinada pela razão entre o comprimento de um trecho e a média dos tempos gastos pelos veículos para atravessá-lo, descontando-se os tempos de parada. Porém, para os projetos rodoviários a Velocidade mais importante é a Velocidade de Projeto. Em que baseando-se nesse valor de Velocidade, se faz todos os cálculos e definições para que em toda a extensão rodoviária os veículos consigam trafegar a essa velocidade com segurança. Assim, a Velocidade de Projeto é a máxima velocidade admita para uma rodovia. Dessa forma, deve-se garantir que um veículo transitando na Velocidade de Projeto em condições normais consiga, com segurança, transitar por toda extensão da via.

Anote isso

A velocidade de Projeto, conforme visto na aula passada, depende da Classificação Técnica da Rodovia e do Relevo em que ela se encontra. Sendo assim, quanto maior a Classe da Rodovia, maior será a Velocidade de Projeto e consequentemente maior será o Custo de Implantação da Rodovia.

Quando pensamos na relação entre Velocidade de Projeto e a Velocidade Média de Percurso, ou seja, entre a velocidade máxima e a velocidade média dos veículos, podemos chegar a algumas conclusões, conforme apresentado na figura a seguir.

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Relação entre Velocidade de Projeto e Velocidade Média de Percurso. Fonte: DNIT (2006ª)

A Velocidade Média de Percurso sempre será menor que a Velocidade de Projeto, apesar de possivelmente existirem veículos que transitam acima dessa velocidade. Um elemento que influencia nessa relação é o volume de tráfego, uma vez que o Volume de Tráfego se relaciona com a Densidade de Tráfego, em que maiores volumes consequentemente levam a maiores densidades. Com Densidades elevadas se tem baixa liberdade de manobras e de escolha de velocidades e isso leva a uma Velocidade Média de Percurso muito abaixo da Velocidade de Projeto. Em contrapartida o inverso também é válido, com baixos volumes de tráfego (e consequentemente baixas densidades) os motoristas têm maior liberdade de manobras, como troca de faixas e ultrapassagens, e de velocidades, dessa forma se têm Velocidades Médias de Percurso que se aproximam das Velocidades de Projeto.

3.2 Distância de Visibilidade

Distância de Visibilidade é a extensão da estrada que pode ser vista a frente pelo motorista ela é um importante elemento de segurança, já que é a partir dela que regularizamos alguns tipos de movimentações em pista, além de avaliarmos alguns elementos de projeto conforme o trecho visível à frente.