Projeto geométrico de estradas, Notas de estudo de Design de Motor de Veículo

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Caderno de notas

Projeto geométrico de estradas

São Luis – Ma. Armando Machado Castro Filho

Armando Machado Castro Filho

Caderno de notas de projeto geométrico de estradas

1a Edição

São Luis Edição do Autor

P R E F A C I O

Esta trabalho apresenta os aspectos básicos relacionados com o projeto geométrico de rodovias, com ênfase nos procedimentos de cálculo analítico utilizados para a definição dos parâmetros que caracterizam a geometria das rodovias adequadamente projetadas.

Não abordará questões que dizem respeito ao projeto geométrico de interseções,

O trabalho foi organizado e apresentado tendo como objetivo ser um material de apoio ao aluno da disciplina Estradas^1 no aprendizado dos conceitos e técnicas elementares relacionados com o projeto geométrico de rodovias, supondo que seja o primeiro contato do aluno com o tema.

Muito do que está escrito foi obtido a partir de conhecimentos gerados e difundidos por intermédio de outras fontes e publicações especializadas, referenciadas no texto, não se pretendendo aprofundar os tópicos além do grau de conhecimento adequado para uma disciplina semestral no nível de graduação.

(^1) Esta é uma denominação imprópria; seria mais correto empregar a denominação “projeto geométrico de rodovias” para a disciplina, pois o termo “estrada” é utilizado para designar via rural não pavimentada, ao passo que o termo “rodovia” designa via rural pavimentada, situação para a qual são elaborados os projetos geométricos.

INDICE

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

LISTA DE TABELAS

i x x i

1 A ORGANIZAÇÃO DO SETOR RODOVIÁRIO

1.1 INTRODUÇÃO

1.2 O FINANCIAMENTO DO SETOR RODOVIÁRIO

1.3 A ORGANIZAÇÃO DO SETOR PÚBLICO

1.4 O PLANO NACIONAL DE VIAÇÃO

2 A RODOVIA

2.1 NOMENCLATURA DAS RODOVIAS

2.2 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DE RODOVIAS

2.3 CLASSIFICAÇÃO TÉCNICA DAS RODOVIAS

2.3.1 Designação dos elementos geométricos ................................................................................

2.3.2 Principais características técnicas de projeto .........................................................................

2.3.3 Classes de projetos .................................................................................................................

2.3.3.1 Critérios para a definição da classe de projeto ....................................................................

2.3.3.2 Algumas observações a respeito das Normas do DNER .....................................................

3 ESTUDOS DE TRAÇADO

3.1 INTRODUÇÃO

3.2 RECONHECIMENTO

3.2.1 Processos de Reconhecimento ...............................................................................................

3.3 EXPLORAÇÃO

3.4 CÁLCULOS DA POLIGONAL

3.4.1 Cálculo de Azimutes ................................................................................................................

3.4.2 Cálculo de coordenadas ..........................................................................................................

3.5 DEFINIÇÃO DOS TRAÇADOS

3.5.1 Recomendações das Normas do DNER .................................................................................

3.5.2 Defeitos dos traçados ..............................................................................................................

3.6 VEÍCULO DE PROJETO

4 ELEMENTOS PLANIMÉTRICOS

4.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

4.2 ESTAQUEAMENTO

4.3 CONCORDÂNCIA COM CURVA CIRCULAR SIMPLES

4.3.1 Cálculo da concordância .........................................................................................................

4.3.2 Locação de curvas circulares ..................................................................................................

4.3.3 Métodos de locação ................................................................................................................

4.3.3.1 Locação por estaca fracionária ............................................................................................

4.3.3.2 Locação por estaca inteira ...................................................................................................

4.3.4 Raios de curva tabelados ........................................................................................................

5 SUPERELEVAÇÃO E SUPERLARGURA

5.1 COMENTÁRIOS

vii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

1. A ORGANIZAÇÃO DO SETOR RODOVIÁRIO

O Presidente da República, (...) Considerando que a estrada de rodagem, graças ao grau de perfeição já atingido pelo automóvel, representa hoje elemento de fundamental importância no sistema de viação interna de qualquer país; (...) Considerando que o desenvolvimento rodoviário do Brasil é, graças à imensidade do território pátrio, um trabalho gigantesco a desafiar a energia realizadora de muitas gerações; (...) Considerando tudo o mais que lhe representou o Ministro de Estado dos Negócios da Viação e Obras Públicas, decreta: (...) Art. 28. Fica criado o Fundo Rodoviário Nacional, destinado àconstrução, conservação e melhoramentos das rodovias compreendidas no Plano Rodoviário Nacional (...). José Linhares (Presid ente); Maurício Joppert da Silva (Ministro) et al. Decreto-Lei nº 8.463, de 27 dez. 1945.

1.1 INTRODUÇÃO

No final da decada de 50, a infraestrutura rodoviária pública do Brasil, reorganizada no pós- guerra, experimentou uma evolução notável, impulsionada pela instalação da indústria automobilística no país e pela efetivação de um modelo de vinculação tributária, anteriormente criado, que dava sustentação financeira à conservação e à expansão da rede de rodovias.

Consolidou-se, concomitantemente, a implementação das estruturas institucionais públicas, principalmente no nível federal e nos níveis estaduais, atribuindo a entidades departamentais e autárquicas competentes as respectivas responsabilidades pela execução das políticas rodoviárias federal e estaduais.

Complementado com o manto de uma legislação apropriada, que evoluiu para a formatação de sucessivos Planos Nacionais de Viação, essa organização ensejou não só o

desenvolvimento físico da infra-estrutura rodoviária, mas também a evolução tecnológica do setor – que contava com recursos definidos – tendo o país chegado a vislumbrar as fronteiras do conhecimento da tecnologia rodoviária em meados da década de 70.

A partir daí, mudanças na política de distribuição dos recursos tributários acabaram por extinguir o modelo de financiamento que viabilizava o desenvolvimento do setor rodoviário que, sem recursos assegurados, tem experimentado desde então franca involução.

Neste capítulo comentam-se os aspectos mais relevantes dos acontecimentos que resultaram na estruturação do setor público rodoviário brasileiro, no formato que persiste até o presente.

1.2 O FINANCIAMENTO DO SETOR RODOVIÁRIO

A organização sistêmica e o efetivo desenvolvimento do setor de transporte rodoviário no Brasil, com suporte legal, institucional e financeiro, no contexto de um Sistema Nacional de Viação, tiveram seu efetivo início logo após o encerramento da Segunda Guerra Mundial, com a instituição do Decreto-Lei n° 8.463, de 27 dez. 1945.

Este instrumento legal resultou de um processo que foi representado pelo Engenheiro Maurício Joppert da Silva (1891 - 1985), quando exercia o cargo de Ministro de Estado dos Negócios da Viação e Obras Públicas, ao então Presidente da República, José Linhares.

O citado Decreto-Lei ficou conhecido como Lei Joppert , em homenagem ao inspirado Engenheiro, e se constituiu no instrumento jurídico que reorganizou o Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER (órgão responsável pelo setor rodoviário, criado em 1937), dando-lhe a forma de Autarquia, com estrutura técnica e administrativa adequada. Além disso, a Lei Joppert veio a se constituir também na base jurídica que fundamentou a organização da administração pública do setor rodoviário nos Estados e Territórios, no Distrito Federal e mesmo nos Municípios do Brasil.

Mais que isso, a Lei Joppert criou o Fundo Rodoviário Nacional (FRN), suprido com recursos financeiros oriundos da arrecadação de tributos incidentes sobre a propriedade de veículos automotores e sobre o consumo de combustíveis e de lubrificantes^2. Os recursos

(^2) Posteriormente, já em 1976, foram também incorporados ao FRN recursos oriundos do Imposto Sobre o Transporte Rodoviário de

quais destacam-se as gestões no sentido de reinstituir um Fundo Rodoviário (apenas para conservação de rodovias), as modalidades de concessão de rodovias àiniciativa privada (para viabi lizar a realização de investimentos mediante a cobrança de pedágio dos usuários), e as tentativas de instituição de imposto seletivo sobre hidrocarbonetos, derivados de petróleo, combustíveis e óleos lubrificantes, com vinculação de parcelas a investimentos em infra- estrutura do Sistema Nacional de Viação.

1.3 A ORGANIZAÇÃO DO SETOR PÚBLICO

Quando instituído o FRN, 40% dos recursos do fundo eram destinados àUnião, sendo os 60% restantes alocados aos Estados, Territórios e Distrito Federal.

No âmbito federal, a estrutura governamental para o setor rodoviário foi organizada de forma a dividir os encargos em dois níveis distintos: um responsável pela formulação da política de transporte rodoviário, e outro pela execução da política assim formulada.

As atividades relacionadas com a formulação da política de transporte rodoviário foram atribuídas a um ministério (atualmente, o Ministério dos Transportes), e as relacionadas àexecução da política de transporte rodoviário foram atribuídas ao DNER, órgão que foi encarregado de gerir a aplicação dos recursos do FRN destinados àUnião.

Ao DNER cabia também gerenciar a distribuição da parcela de 60% dos recursos do FRN destinada aos Estados, Territórios e Distrito Federal, que era rateada entre essas unidades administrativas, mediante quotas^3 estabelecidas proporcionalmente aos respectivos consumos de combustíveis e lubrificantes líquidos (36%), às respectivas populações (12%) e às respectivas superfícies territoriais (12%).

Para habilitarem-se ao recebimento dos recursos do FRN que lhes cabiam, os Estados, Territórios e o Distrito Federal foram instados a criar seus próprios órgãos setoriais, na forma de autarquias (Departamentos de Estradas de Rodagem – DER, ou Departamentos Autônomos de Estradas de Rodagem – DAER).

Assim, as estruturas governamentais dos Estados (e do Distrito Federal) para o setor (^3) No jargão legal e técnico-administrativo, as quotas eram freqüentemente denominadas (incorretamente) de “cotas-partes”.

rodoviário acabaram sendo organizadas de forma similar àdo governo federal: às Secretarias de Estado foram atribuídas as tarefas relacionadas com a formulação das políticas estaduais de transporte rodoviário, e às suas autarquias (DER ou DAER) foram reservados os encargos relacionados com a execução das respectivas políticas rodoviárias estaduais.

Três anos após a instituição da Lei Joppert, os Municípios foram também integrados ao modelo como beneficiários dos recursos do FRN, por força da Lei n. 302, de 13 jul. 1948, passando a distribuição dos recursos vinculados a ser feita nas proporções de 40% para a União, 48% para os Estados, Territórios e Distrito Federal, e 12% para os Municípios^4.

Com a inclusão dos Municípios como beneficiários dos recursos do FRN, o critério para a repartição da parcela que cabia aos Estados, Territórios e Distrito Federal, bem assim da parcela que cabia aos Municípios, também sofreu ajustamentos, e o rateio passou a ser efetuado proporcionalmente às superfícies (2/10), às populações (2/10), e aos consumos de lubrificantes e combustíveis líquidos (6/10) das respectivas unidades.

No nível municipal, as tarefas de formulação das políticas rodoviárias foram atribuídas geralmente a Secretarias Municipais. No entanto, a organização para as atividades relacionadas com a execução dessas políticas municipais de transporte rodoviário acabou sendo diferenciada em relação ao que aconteceu nos âmbitos federal e estaduais^5 , verificando-se desde casos de Municípios que estruturaram seus próprios Departamentos Municipais de Estradas de Rodagem (em geral, nos Municípios de maior porte), a casos em que as tarefas relacionadas com a execução das políticas rodoviárias municipais foram atribuídas a órgãos da administração direta ou mesmo assumidas pelos próprios gabinetes dos Prefeitos.

(^4) Essas proporções de distribuição sofreram, posteriormente, diversas alterações, incluindo a participação de outros setores de transportes como beneficiários dos recursos do FRN.

(^5) A lei n.302, de 13 jul. 1948, condicionava a liberação dos recursos do FRN que cabiam aos Municípios àmanutenção, pelas respectivas organizações administrativas, de um serviço especial de estradas e caminhos municipais.

TABELA 1.2 – PLANOS SETORIAIS DE TRANSPORTES NO BRASIL ANO DENOMINAÇÃO OBSERVAÇÕES 1838 Plano Rebelo Não oficial 1869 Plano Morais Não oficial 1874/82 Plano Queiroz Não oficial 1874 Plano Rebouças Não oficial 1881 Plano Bicalho Não oficial 1882 Plano Bulhões Não oficial 1886 Plano Geral de Viação Não oficial 1890 Plano da Comissão de 1890 Não oficial 1926 Estudo do Eng. E. Schnoor, P. Frontin e J. Batista Não oficial 1926 Plano do Eng. Pandiá Calógeras Não oficial 1934 Plano Geral de Viação Nacional (I PNV) Dec. 24.497 (29/06/1934) 1937 Plano Nacional de Estradas de Rodagem Caráter oficial 1944 Planos Rodoviários Caráter oficial 1947 Plano Nacional de Viação Fluvial Caráter oficial 1956 Planos Rodoviário e Ferroviário Nacionais Caráter oficial 1964 II Plano Nacional de Viação Lei n° 4.592 (29/12/1964) 1973 III Plano Nacional de Viação Lei n° 5.917 (10/09/1973) Fontes: MELLO (1975, p. 17-18); MT (1973, p. 9-10).

A partir de 1964, com a instituição do II Plano Nacional de Viação, consolidou-se a idéia de instrumentar o poder público com um dispositivo legal que estabelecesse os princípios gerais e as diretrizes para a concepção e para orientar a implementação de um sistema nacional de transportes unificado, visando a uma coordenação racional entre os sistemas federal, estaduais e municipais, bem assim entre as diferentes modalidades de transportes.

Em 1973 foi instituída a terceira versão do Plano Nacional de Viação, que veio a se constituir numa espécie de “Carta Magna” para o setor de transportes, e que deveria, por disposição da própria lei que o instituiu, ser revisto a cada 5 anos^7.

O PNV vigente definiu o Sistema Nacional de Viação como sendo constituído pelo conjunto dos Sistemas Nacionais Rodoviário, Ferroviário, Portuário, Hidroviário e Aeroviário, compreendendo tanto as infra-estruturas viárias como as estruturas operacionais necessárias ao seu adequado uso^8.

(^7) Projeto de lei para o novo PNV propõe a definição de um Sistema Nacional de Viação como sendo constituído pelos Subsistemas Rodoviários, Ferroviários, Aquaviários, Dutoviários, Aeroviários e Urbanos. (^8) A relação descritiva das rodovias do Sistema Rodoviário Federal constante da Lei n° 5.917, de 10 set. 1973, foi modificada e atualizada ao longo dos anos por meio de outros dispositivos legais.

No que toca ao Sistema Rodoviário Nacional, em particular, o PNV definiu-o como sendo constituído pelos Sistemas Rodoviários Federal, Estaduais e Municipais, e relacionou as rodovias que integram o Sistema Rodoviário Federal, sob jurisdição do DNER.

A lei que instituiu o PNV estabeleceu que os Estados (e os então Territórios), o Distrito Federal e os Municípios reveriam seus planos viários para adequada articulação e compatibilidade, e determinou a elaboração e a implementação dos respectivos Planos Rodoviários obedecendo sistemática semelhante àdo Plano Nacional de Viação, sob pena de retenção, pelo DNER, das parcelas de recursos tributários que lhes cabiam (MT, 1973, p. 20- 21).

Assim, para não se sujeitarem a retenções de suas quotas-partes do Imposto Único sobre Lubrificantes e Combustíveis Líquidos e Gasosos, os Estados (e Territórios), o Distrito Federal e os Municípios instituíram seus próprios planos rodoviários, complementando o sistema de rodovias públicas do Brasil.

18 As rodovias federais são designadas por uma sigla, constituída pelo símbolo “BR” (indicativo de qualquer rodovia federal brasileira), seguido de um traço separador, e de um número de três algarismos; o primeiro algarismo indica a categoria da rodovia, e os dois remanescentes indicam a posição da rodovia em relação aos limites geográficos do país e em relação a Brasília, a capital federal.

FIGURA 2.1 – SIGLA PARA AS RODOVIAS FEDERAIS

Fonte: o proprio autor

Para fins de nomenclatura das rodovias federais foram consideradas 5 categorias de rodovias, de acordo com as disposições gerais dos traçados (vide figura 2.2):

 Rodovias Radiais , abrangendo as rodovias cujos traçados têm uma extremidade em Brasília, a capital federal, e outra extremidade noutro ponto importante do país;

 Rodovias Longitudinais , compreendendo as rodovias cujos traçados se desenvolvem segundo a direção geral Norte – Sul;

 Rodovias Transversais , compreendendo as rodovias cujos traçados se desenvolvem segundo a direção geral Leste – Oeste;

 Rodovias Diagonais , envolvendo as rodovias cujos traçados se desenvolvem segundo as direções gerais Noroeste – Sudeste (chamadas de Rodovias Diagonais Pares) e Nordeste – Sudoeste (chamadas de Rodovias Diagonais Ímpares);

 Rodovias de Ligação , categoria que incorpora as rodovias que não se enquadram nas categorias anteriores.

O primeiro algarismo da sigla de uma rodovia federal, conforme já citado, indica a categoria

19 a que pertence a rodovia, de acordo com o seguinte critério:

 1o algarismo = 0 (zero) para as Rodovias Radiais;  1o algarismo = 1 para as Rodovias Longitudinais;  1o algarismo = 2 para as Rodovias Transversais;  1o algarismo = 3 para as Rodovias Diagonais;  1o algarismo = 4 para as Rodovias de Ligação.

FIGURA 2.2 – CATEGORIAS DE RODOVIAS FEDERAIS

Fonte: o proprio autor

O número formado pelos dois últimos algarismos é estabelecido de acordo com a posição relativa do traçado da rodovia, dentro de cada categoria específica, permitindo uma noção aproximada da posição da rodovia em relação ao mapa do país e em relação àcapital federal, observados os seguintes critérios:

a) para as Rodovias Radiais, o número pode variar de 10 a 90, à razão de 10 em 10, sendo estabelecido proporcionalmente ao azimute aproximado do traçado da rodovia;

b) para as Rodovias Longitudinais, o número pode variar de 01 a 99, crescendo de Leste para Oeste, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 50;

c) para as Rodovias Transversais, o número pode variar de 01 a 99, crescendo de Norte para o Sul, tomando-se Brasília como referência para o número intermediário 50;

d) para as Rodovias Diagonais Pares, o número deve ser necessariamente par, podendo variar de 02 a 98, crescendo de Nordeste para Sudoeste, tomando-se