Artur Cortês da Rosa - CT
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Artur Cortês da Rosa
PROPOSTA PARA NOVO CONTORNO RODOVIÁRIO DE LIGAÇÃO
DA CIDADE DE SANTA MARIA: ESTUDO DE CASO
Santa Maria, RS
2017
ii
PROPOSTA PARA NOVO CONTORNO RODOVIÁRIO DE LIGAÇÃO DA CIDADE
DE SANTA MARIA: ESTUDO DE CASO
ARTUR CORTÊS DA ROSA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de
Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de
Engenheiro Civil
ORIENTADOR: PROF DR. MAGNOS BARONI
Santa Maria, Julho de 2017.
iii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de
Curso PROPOSTA PARA NOVO CONTORNO RODOVIÁRIO DE LIGAÇÃO DA CIDADE
DE SANTA MARIA: ESTUDO DE CASO
Elaborado por
Artur Cortês da Rosa
como requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
________________________
Magnos Baroni, Dr. (UFSM)
(Orientador)
_______________________
Deividi da Silva Pereira, Dr. (UFSM)
________________________
Tatiana Cureau Cervo, Dr. (UFSM)
Santa Maria, 17 de Julho de 2017
iv
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus por completar mais uma etapa da vida com
toda a benção possível, que inclui principalmente a presença de minha família.
Aos meus pais que sempre me apoiaram e me ensinaram a ser a pessoa que
sou hoje. Sem a criação dada por deles, nada disso seria uma realidade.
Gostaria de dedicar esse trabalho, como forma de agradecimento a todos os
amigos, colegas, professores e servidores que de uma forma ou outra fizeram parte
de todo meu ciclo de graduação de Engenharia Civil na Universidade Federal de Santa
Maria.
Também sou grato ao meu orientador, Dr. Magnos, pela coragem e
determinação em acompanhar e ajudar na elaboração de um trabalho que possuía
características diferentes, mas que mesmo assim aceitou o desfaio de me orientar.
v
“Ninguém é tão sábio que não tenha algo
para aprender, nem tão tolo que não
tenha algo para ensinar. ”
Blaise Pascal
vi
RESUMO
PROPOSTA PARA NOVO CONTORNO RODOVIÁRIO DE LIGAÇÃO DA CIDADE
DE SANTA MARIA: ESTUDO DE CASO
AUTOR: ARTUR CORTÊS DA ROSA
ORIENTADOR: MAGNOS BARONI
Este trabalho sugere a viabilização de uma rodovia alternativa para o tráfego
de veículos pesados na travessia urbana da cidade de Santa Maria/RS. A cidade faz
parte de rotas de grande importância econômico-social para o estado, justificando
necessidade de melhoramento das condições de tráfego da região. Para realização
do trabalho, foi utilizado ferramentas computacionais que possibilitam importante
auxílio no processo de projeto. O software AutoCAD Civil 3D permite realizar projetos
geométricos eficientes e facilmente realizar alterações de acordo com as normas
técnicas. O uso de programas BIM, com possibilidades de visualizações
tridimensionais, realiza a inovação necessária para modelagem e otimização de
projetos.
Palavras-chave: rodovias, AutoCAD Civil 3D, projeto geométrico
vii
ABSTRACT
NEW ROADWAY CONNECTION PROPOSAL AROUND THE CITY OF SANTA
MARIA: CASE STUDY
AUTHOR: ARTUR CORTÊS DA ROSA
ADVISOR: MAGNOS BARONI
This work suggests the feasibility of an alternative roadway for the traffic of
heavy load vehicles in the urban crossing area of the city of Santa Maria / RS. The city
makes part of great social-economic importance routes for the State, justifying the
need to improve traffic conditions in the region. For the accomplishment of the work,
computational tools were used to allow important assistance in the design process.
The AutoCAD Civil 3D software allows to design efficient geometric designs and easily
make changes according to technical standards. The use of BIM programs, with three-
dimensional visualization possibilities, performs the necessary innovation for modeling
and optimization of design projects.
Keywords: roadway, AutoCAD Civil 3D, geometric design
viii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Elementos presentes na determinação das distâncias de visibilidade de
ultrapassagem. .......................................................................................................... 15
Figura 2 - Equilíbrio de forças em curva. ................................................................... 16
Figura 3 - Curva horizontal circular simples. ............................................................. 18
Figura 4 - Ação da força centrífuga em uma curva circular. ...................................... 20
Figura 5 - Curva com transição. ................................................................................ 21
Figura 6 - Gráfico da Clotóide ................................................................................... 21
Figura 7 - Emprego da clotóide em projetos rodoviários ........................................... 22
Figura 8 - Transição para superlargura ..................................................................... 24
Figura 9 - Variação da seção da pista na implantação da superelevação ................ 25
Figura 10 - Critérios gerais para o projeto altimétrico. Perfil longitudinal de um greide
reto ............................................................................................................................ 28
Figura 11 - Tipos de curvas côncavas e convexas. ................................................... 29
Figura 12 - Configurações típicas de seções transversais. ....................................... 30
Figura 13 - Elementos de seção transversal de rodovias em pista simples. ............. 31
Figura 14 - Pontos obrigados - garganta. .................................................................. 36
Figura 15 - Pontos obrigados - obstáculos a contornar. ............................................ 36
Figura 16 - Traçado de espigão. ............................................................................... 37
Figura 17 - Traçado de vale. ..................................................................................... 37
Figura 18 - Nota de Serviço de Terraplenagem. ....................................................... 40
Figura 19 - Diagrama de massas composto da Linha de Buckner e perfil longitudinal.
.................................................................................................................................. 41
Figura 20 - Superfície do terreno - Grade regular. .................................................... 43
ix
Figura 21 - Mapa de Localização dos Postos de Contagens na Travessia Urbana de
Santa Maria – BR-158/287/RS .................................................................................. 48
Figura 22 - Ficha de contagem volumétrica classificatória. ....................................... 51
Figura 23 – Localização do Posto 1. ......................................................................... 52
Figura 24 – Localização do Posto 5. ......................................................................... 53
Figura 25 – Localização do Posto 4. ......................................................................... 54
Figura 26 – Localização do Posto 2 .......................................................................... 55
Figura 27 - Tráfego típico nas Segundas-feiras às 8:05 nas BR 158, 287 e 392. ..... 58
Figura 28 - Tráfego típico nas Segundas-feiras às 18:05 nas BR 158, 287 e 392. ... 59
Figura 29 - Tráfego típico nas Sextas-feiras às 8:00 nas BR 158, 287 e 392. .......... 60
Figura 30 - Tráfego típico nas Sextas-feiras às 18:00 nas BR 158, 287 e 392. ........ 60
Figura 31 - Zonas UTM América do Sul. ................................................................... 63
Figura 32 - Tela inicial software Global Mapper ........................................................ 64
Figura 33 - Menu de configuração do Global Mapper .............................................. 65
Figura 34 - Seleção do tipo de mapa ........................................................................ 65
Figura 35 - Visualização da área do local do novo traçado ....................................... 66
Figura 36 – Alterando o tipo de mapa ....................................................................... 67
Figura 37 - Projeção gerada ao selecionar Worldwide Elevation Data ...................... 68
Figura 38 - Exportando a projeção para arquivo “. dem" ........................................... 69
Figura 39 - Selecionando o formato “.dem” do arquivo a ser gerado ........................ 69
Figura 40 - Opções da exportação DEM ................................................................... 70
Figura 41 - Tela inicial do programa Autocad Civil 3D .............................................. 72
Figura 42 – Criando novo arquivo ............................................................................. 72
Figura 43 - Selecionando template "acadiso" ............................................................ 73
Figura 44 - Direcionando para o menu de Configuração do arquivo ......................... 74
x
Figura 45 - Estabelecendo o Sistema de coordenas geográficas ............................ 75
Figura 46 - Criando uma superfície com o arquivo ".dem" ........................................ 76
Figura 47 - Editando o estilo da Superfície............................................................... 77
Figura 48 - Editando o Display dos layers ................................................................. 78
Figura 49 - Curvas de nível geradas pelo arquivo ".dem" ........................................ 78
Figura 50 - Alterando o intervalo das Curvas de Nível .............................................. 79
Figura 51 - Gerando a imagem de satélite para o background do projeto ................ 81
Figura 52 - Resultado da sobreposição exata do levantamento topográfico com o
mapa da imagem de satélite ..................................................................................... 81
Figura 53 - Abrindo as propriedades da superfície .................................................... 84
Figura 54 - Criando mapa de declividades ................................................................ 85
Figura 55 - Criando mapa de declividades com identificação de máximas e mínimas
declividades ............................................................................................................... 86
Figura 56 - Mapa de declividades gerado ................................................................ 86
Figura 57 - Criando alinhamento horizontal............................................................... 89
Figura 58 - Layout da criação do alinhamento .......................................................... 90
Figura 59 - Selecionando os critérios de projeto ....................................................... 91
Figura 60 - Configuração do tipo de curva e espiral .................................................. 92
Figura 61 - Selecionando o raio das curvas .............................................................. 92
Figura 62 - Início do alinhamento horizontal.............................................................. 93
Figura 63 - Local de início da nova rodovia, juntamente ao Trevo do Castelinho. .... 94
Figura 64 - Previsão do acesso do trecho contorno de Santa Maria. Travessia Urbana
de Santa Maria, Mosaico Fotográfico km 0+390 ao km1+500, ................................. 94
Figura 65 - Seguindo lançamento do traçado............................................................ 95
Figura 66 - Encontro do novo traçado com uma rodovia existente BR-287 .............. 96
xi
Figura 67 - Interseção da rodovia com ruas locais .................................................... 97
Figura 68 - Gerando traçado sobre vias existentes, reduzindo custo de implantação
da nova rodovia ......................................................................................................... 98
Figura 69 - Encontro da nova rodovia com a BR-392 ............................................... 98
Figura 70 - Local de interseção da nova rodovia com BR-392. ................................. 99
Figura 71 - Novo alinhamento concluído ................................................................ 100
Figura 72 - Projeto sem as curvas de nível para melhor visualização, e alterando o
etilo de mapa de Map Aerial para Map Road .......................................................... 101
Figura 73 - Projeto com visualização do mapa Map Road ..................................... 101
Figura 74 - Editando estaqueamento ...................................................................... 102
Figura 75 - Escolhendo estilo do rótulo ................................................................... 102
Figura 76 - Editando texto do estaqueamento......................................................... 103
Figura 77 - Alterando o estaqueamento para o modelo do DNIT ........................... 103
Figura 78 - Cálculo da Superelevação ................................................................... 104
Figura 79 - Superelevação calculada e acrescida nas curvas................................. 105
Figura 80 - Criação do diagrama de superelevação ............................................... 106
Figura 81 - Diagrama de superelevação da curva 1 e 2 ......................................... 106
Figura 82 - Criando superlargura no alinhamento ................................................... 108
Figura 83 – Alinhamento da rodovia com superlargura criada ................................ 108
Figura 84 - Criando um perfil da superfície ............................................................ 109
Figura 85 - Perfil longitudinal do terreno natural ...................................................... 110
Figura 86 – Criando perfil projetado ........................................................................ 111
Figura 87 - Selecionando opção de desenho das curvas verticais .......................... 111
Figura 88 - Perfil projetado sendo lançado com a geração de curvas verticais ...... 112
Figura 89 - Perfil projetado gerado com curvas verticais e rampas indicadas ........ 112
xii
Figura 90 - Relatório gerado a partir da criação dos perfis longitudinais ................. 113
Figura 91 - Criando a pista de rolamento ................................................................ 114
Figura 92 - Propriedades do Assembly acostamento .............................................. 115
Figura 93 - Seção tipo genérica .............................................................................. 116
Figura 94 - Criando corredor .................................................................................. 117
Figura 95 - Corredor da rodovia .............................................................................. 117
Figura 96 - Criando superfície do topo do novo corredor ........................................ 118
Figura 97 - Criando superfície do fundo do novo corredor ...................................... 119
Figura 98 - Selecionando a superfície RODOVIA para melhor visualização ........... 120
Figura 99 - Visualização em 3D da rodovia ............................................................. 121
Figura 100 - Criando a superfície de projeto final .................................................... 122
Figura 101 - Visualização 3D da rodovia finalizada ................................................. 123
Figura 102 - Criando as linhas de seções ............................................................... 124
Figura 103 - Configurando as Sample Lines ........................................................... 124
Figura 104 - Vista das Seções criadas ................................................................... 125
Figura 105 - Seção 0+780m de aterro e seção 1+160m de corte ........................... 126
Figura 106 - Simulação 3D de visualização de um motorista .................................. 127
Figura 107 - Criando superfície para cálculo de volumes ....................................... 128
Figura 108 - Tabela dos cálculos de volume ........................................................... 129
Figura 109 - Criando a Lista de Materiais de Terraplenagem ................................. 130
Figura 110 - Criando a tabela de Volume Total ....................................................... 131
Figura 111 - Tabela de Volume Total de Terra........................................................ 132
Figura 112 - Criação do Diagrama de Bruckner ..................................................... 132
Figura 113 - Diagrama de Bruckner ........................................................................ 133
xiii
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Velocidades diretrizes para novos traçados em função da classe de projeto
e do relevo................................................................................................................. 12
Quadro 2- Principais Dimensões básicas dos veículos de projeto. .......................... 13
Quadro 3- Distância de visibilidade para tomada de decisões. ................................. 14
Quadro 4- Distância de visibilidade de ultrapassagem. ............................................. 16
Quadro 5 - Valores dos raios acima dos quais podem ser dispensadas curvas de
transição. ................................................................................................................... 23
Quadro 6 - Valores de Superlargura para Projeto (m). Pista de 2 Faixas - Largura =
7,20m. Veículo de Projeto = CO. ............................................................................... 24
Quadro 7 - Valores de R acima dos quais a superelevação é dispensável. .............. 26
Quadro 8 -Rampas máximas ..................................................................................... 28
Quadro 9- Valores de K para curvas verticais. .......................................................... 29
Quadro 10 - Largura indicada para faixas de rolamento por classe de rodovias e relevo.
.................................................................................................................................. 33
Quadro 11 - Larguras dos acostamentos externos (em metros). .............................. 34
xiv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação do relevo. ............................................................................. 5
Tabela 2 - CLASSES DE PROJETO PARA NOVOS TRAÇADOS DE RODOVIAS EM
ÁREAS RURAIS – DNER............................................................................................ 7
Tabela 3 - Características Técnicas Para o Projeto de Rodovias Novas. ................. 10
Tabela 4 - Raios mínimos de curvatura horizontal. ................................................... 18
Tabela 5 – Softwares para projetos de Infraestrutura ............................................... 46
Tabela 6 - Localização dos postos de contagem de tráfego ..................................... 49
Tabela 7 - VDM Posto 1 ............................................................................................ 52
Tabela 8 - VDM do Posto 5. ...................................................................................... 53
Tabela 9 - VDM Posto 4. ........................................................................................... 54
Tabela 10 - VDM Posto 2 .......................................................................................... 55
Tabela 11 - Divisão do trecho de análise em segmentos. ......................................... 57
Tabela 12 - Níveis de Serviço para trechos (segmentos) analisados. ....................... 57
Tabela 13 – Orientações para seleção para Nível de Serviço de projeto .................. 58
xv
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 1
1.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................ 2
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 4
2.1 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRADAS .............................................................. 4
2.1.1 Classificação referente à natureza do terreno ........................................... 4
2.1.2 Classificação de condições técnicas ......................................................... 5
2.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS NO PROJETO DE UMA NOVA RODOVIA .
..................................................................................................................... 11
2.2.1 Velocidade Diretriz ..................................................................................... 11
2.2.2 Veículos de Projeto .................................................................................... 12
2.2.3 Distância de Visibilidade ........................................................................... 14
2.2.4 Raios Mínimos de Curvatura Horizontal .................................................. 16
2.2.5 Curvas horizontais circulares e com transição ....................................... 18
2.2.6 Superlargura ............................................................................................... 23
2.2.7 Superelevação ............................................................................................ 25
2.2.8 Rampa máxima ........................................................................................... 27
2.2.9 Curvas verticais ......................................................................................... 28
2.2.10 Seção transversal....................................................................................... 30
2.3 ESCOLHA DO TRAÇADO ........................................................................... 34
2.4 PROJETO DE TERRAPLENAGEM ............................................................. 38
2.5 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ATRAVÉS DO MODELO DIGITAL DO
TERRENO .................................................................................................... 41
2.6 DESCRIÇÃO DOS SOFTWARES GLOBAL MAPPER E AUTOCAD CIVIL 3D
..................................................................................................................... 44
2.7 SOFTWARES UTILIZADOS EM PROJETOS DE INFRAESTRUTURA ...... 45
3. METODOLOGIA .......................................................................................... 47
3.1 TRÁFEGO DE VEÍCULOS DO TRECHO BR-158/287 E BR 392 ................ 47
3.2 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO............................................................. 61
3.3 UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE AUTOCAD CIVIL 3D................................... 71
3.3.1 Iniciando o programa ................................................................................. 71
3.3.2 Estabelecendo Sistema de Coordenadas Geográficas ........................... 73
3.3.3 Projeção do levantamento topográfico .................................................... 75
3.3.4. Estabelecendo localização da futura rodovia .......................................... 80
4. RESULTADOS ............................................................................................ 83
4.1 DETERMINAÇÃO DA CLASSE DE PROJETO E CARACTERÍSTICAS
TÉCNICAS ................................................................................................... 83
4.2 ALINHAMENTO HORIZONTAL ................................................................... 89
xvi
4.3 CRIAÇÃO DA SUPERELEVAÇÃO ............................................................ 104
4.4 CRIAÇÃO DA SUPERLARGURA .............................................................. 107
4.5 CRIAÇÃO DO PERFIL NATURAL E PROJETADO ................................... 109
4.6 CRIAÇÃO DA SEÇÃO TIPO PARA A RODOVIA ...................................... 113
4.7 CRIAÇÃO DE CORREDORES E CONJUNTO DE SEÇÕES .................... 116
4.8 PASSEIO VIRTUAL PELA RODOVIA ........................................................ 126
4.9 TABELA DE VOLUMES DE TERRA E DIAGRAMA DE BRUCKNER ........ 127
5 CONCLUSÕES.......................................................................................... 134
5.1 SUGESTÕES DE FUTUROS ESTUDOS .................................................. 135
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 137
1
1. INTRODUÇÃO
A cidade de Santa Maria está localizada no centro do Estado do Rio Grande do
Sul e é considerada um dos maiores polos rodoviários do estado. Com a população
próxima dos 300.000 habitantes, a cidade é um centro nacional de cultura, com
importante Universidade Federal, além de outras instituições de ensino.
O município também é um dos maiores núcleos militares do Brasil, com
inúmeras unidades do Exército e a Base Aérea de Santa Maria. Além disso, possui
importante centro de comércio e serviços, para onde acorre parte considerável da
população gaúcha, principalmente a proveniente das regiões centrais, norte, noroeste
e campanha do estado.
Para Santa Maria convergem rodovias importantes, entre as quais é possível
citar BR 158, a BR 287, a BR 392 e a RS 509, trechos estes que são responsáveis
pelo fluxo de veículos em toda região central do estado.
Ficando atrás somente do estado de Mato Grosso, o estado do Rio grande do
Sul é o segundo maior produtor de soja do país. A maior percentual da produção
agrícola do RS é exportada, sendo necessário transporte da produção até o Porto de
Rio Grande. De acordo com pesquisa realizada em 2015 pela CNT (Confederação
Nacional do Transporte) toda logística de transporte dos grãos até o porto de Rio
Grande ocorre de distintas maneiras: por meio ferroviário, correspondente a 26%,
hidroviário, mais precisamente restrito através da laguna dos Patos, partindo
principalmente da região metropolitana de Porto Alegre, que corresponde a 9%, e o
mais relevante, o meio rodoviário, que representa 65% dos modais explorados para
transporte de grãos.
2
Portanto, visando retirar o tráfego pesado nos segmentos urbanos, hoje
existente da BR 158 e BR 392, provenientes das regiões norte e nordeste do estado
com destino ao Porto de Rio Grande, propõe-se a criação de uma NOVA LIGAÇÃO,
unindo estas rodovias. Com isto, seria possível a redução do tráfego de veículos
pesados na Travessia Urbana de Santa Maria em seu segmento mais crítico. A ligação
seria implantada em uma zona menos urbanizada, sendo importante caracterizá-la
como de tráfego interurbano livre, para facilitar a passagem do transito pesado pela
cidade. A pequena extensão da obra proposta resulta em um empreendimento com
grande custo/benefício para a cidade de Santa Maria e para o Estado do Rio Grande
do Sul.
Para a implantação dessa nova ligação rodoviária, foram utilizadas ferramentas
computacionais com o objetivo de realizar uma parte de um real projeto básico de
rodovia. O software em questão utilizado, AutoCAD Civil 3D, possibilita a criação do
projeto geométrico bem como o de terraplenagem, seguindo normatizações do DNIT.
1.1 OBJETIVO GERAL
O presente trabalho objetiva a sugestão de viabilização de uma rota alternativa
para o tráfego de veículos pesados durante a travessia urbana da cidade de Santa
Maria/RS.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
. Estudar as etapas e desafios da execução de um projeto geométrico rodoviário,
seguindo as especificações, e verificando sua conformidade em relação às normas
técnicas vigentes do DNIT. Possui também o objetivo de utilização de softwares como
ferramentas de aperfeiçoamento de projetos, mais especificamente a utilização do
software Autocad Civil 3D, com a elaboração de:
3
• Criação de um Modelo Digital de Terreno e seu levantamento com Curvas de
Nível, simulando o terreno natural, a partir do programa Global Mapper.
• Determinação das características técnicas de uma rodovia e adaptação à base
de dados do projeto;
• Criação do alinhamento horizontal com geometrias necessárias;
• Criação de uma seção transversal específica para Nota de Serviços;
• Cálculos automáticos para superelevação e superlargura;
• Elaboração do alinhamento vertical e desenvolvimento do greide;
• Cálculo de Terraplenagem e Tabela de volumes com movimentações de terra,
juntamente com Diagrama de Brückner;
• Simulação tridimensional de passeio e verificação de visibilidade.
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRADAS
2.1.1 Classificação referente à natureza do terreno
Segundo o Highway Capacity Manual – HCM (1994) são adotadas as seguintes
definições para a classificação da natureza do terreno:
Terreno plano: qualquer combinação de alinhamentos horizontais e verticais
que permita aos veículos pesados manter aproximadamente a mesma velocidade que
os carros de passeio. Normalmente inclui rampas curtas de até 2% de greide.
Terreno ondulado: qualquer combinação de alinhamentos horizontais e
verticais que provoque redução substancial de velocidades dos veículos pesados,
mas sem obrigá-los a manter a velocidade de arrasto por tempo significativo.
Terreno montanhoso: qualquer combinação de alinhamentos horizontais e
verticais que obrigue os veículos pesado a operar com velocidade de arrasto por
distancias significativas e a intervalos frequentes.
É importante ressaltar que, em geral, as normas de projeto geométrico
propostas pelo DNIT (antigo DNER) foram copiadas e adaptadas a partir das normas
de projeto praticadas nos Estados Unidos. No presente trabalho serão referenciadas
de preferência as normas recomendadas pelo DNIT, que são as praticadas no Brasil.
Seguindo a mesma linha de raciocínio a publicação “A Policy on Geometric
Design of Highways and Streets – AASHTO (1994)” baseia-se no fator econômico
representado pelo custo da construção, o qual é diretamente influenciado pelo relevo
da região atravessada pela rodovia, classificado em três categorias:
Região plana: é aquela que permite a implantação de rodovias com grandes
distancias de visibilidade, sem dificuldades de construção e sem custos elevados.
5
Região ondulada: é aquela onde as inclinações naturais do terreno exigem
frequentes cortes e aterros de dimensões reduzidas para acomodação dos greides
das rodovias, e que eventualmente oferecem alguma restrição à implantação dos
alinhamentos horizontal e vertical.
Região montanhosa: é aquela onde são abruptas as variações longitudinais e
transversais da elevação do terreno em relação à rodovia, e onde são frequentemente
necessários aterros e cortes laterais das encostas para se conseguir implantar
alinhamentos horizontais e verticais aceitáveis.
O Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais (DNER, 1999) não é
preciso, no que se diz respeito a enquadramento de determinados tipos de terreno e
seus valores de declividade. Para melhor identificação dos valores numéricos de
declividade, em porcentagem, das diferentes regiões, observa-se na Tabela 1 os
dados da EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária).
Tabela 1 - Classificação do relevo.
Fonte: EMPRAPA, 2006
2.1.2 Classificação de condições técnicas
As Normas para o Projeto das Estradas de Rodagem do DNER, 1973
estabelecem 5 classes técnicas para o projeto de rodovias rurais integrantes da rede
nacional:
6
Classe 0 (zero) ou Especial, que corresponde ao melhor padrão técnico, com
características técnicas mais exigentes, sendo sua adoção feita por critérios de ordem
administrativa; trata-se de projeto de rodovia em pista dupla, com separação física
entre as pistas, interseções em níveis distintos e controle total de acessos, com
características de Via Expressa;
Classe I (um), que é subdividida nas classes IA e IB; a Classe IA corresponde
a projeto de rodovia com pista dupla, admitindo interseções no mesmo nível e com
controle parcial de acessos, sendo a definição por esta classe feita com base em
estudos de capacidade de rodovias; a Classe IB corresponde a projeto de rodovia em
pista simples, sendo indicada para os casos em que a demanda a atender é superior
a 200 vph ou superior a 1.400 vpd, mas não suficiente para justificar a adoção de
classes de projeto superiores;
Classe II (dois), que corresponde a projeto de rodovia em pista simples, cuja
adoção é recomendada quando a demanda a atender é de 700 vpd a 1.400 vpd;
Classe III (três), que corresponde a projeto de rodovia em pista simples, sendo
recomendada para o projeto de rodovias com demanda entre 300 vpd e 700 vpd;
Classe IV (quatro), que é a classe de projeto mais pobre, correspondendo a
projeto de rodovia em pista simples, sendo subdividida nas classes IVA e IVB; a
Classe IVA tem sua adoção recomendada para os casos em que a demanda, na data
de abertura da rodovia ao tráfego, situa-se entre 50 vpd e 200 vpd, sendo a Classe
IVB reservada aos casos em que essa demanda resulte inferior a 50 vpd.
As classes de projeto, os respectivos critérios de classificação técnica e as
velocidades diretrizes recomendadas para o projeto de rodovias novas, para as
diferentes condições de relevo da região atravessada, estão resumidos na Tabela 2.
7
Tabela 2 - CLASSES DE PROJETO PARA NOVOS TRAÇADOS DE RODOVIAS EM ÁREAS RURAIS – DNER
Fonte: LEE, 2000, p.19
Uma vez estabelecida à classe de projeto e definida a velocidade diretriz, em
função do relevo da região (ou, mais apropriadamente, do corredor) por onde passa à
rodovia, esta velocidade passa a condicionar, direta ou indiretamente, a fixação dos
limites a serem observados pelas demais características técnicas com as quais a
rodovia será geometricamente projetada.
Dentre essas características técnicas, que serão objeto de consideração mais
detalhada à medida que os assuntos específicos venham a ser tratados nesta
publicação, destacam-se as seguintes, cujos valores limites são especificamente
fixados pelas Normas do DNER, 1973 para as diferentes classes de projeto:
• Distância de Visibilidade de Parada: a distância que um veículo percorre, desde
a percepção de um obstáculo, pelo motorista, até a parada total do veículo;
• Distância de Visibilidade de Ultrapassagem: a distância livre necessária entre
um veículo, que deseja ultrapassar outro mais lento à sua frente, e um veículo que
8
esteja se deslocando em sentido contrário (em rodovia de pista simples), para que a
manobra possa ser completada com segurança;
• Raio de Curva Horizontal: o raio de curva circular utilizada no projeto em planta;
• Superelevação: a inclinação transversal da pista (geralmente expressa em %),
nos trechos em curva horizontal, que serve para contrabalançar o efeito da força
centrífuga;
• Rampa (aclive ou declive): a inclinação longitudinal dos trechos retos do greide,
no projeto em perfil (geralmente expressa em %);
• Parâmetro K: o parâmetro que caracteriza uma parábola do 2° grau (curva
utilizada no projeto em perfil), sendo seu valor dado pelo quociente entre o
comprimento da parábola e a variação de rampas nos seus extremos, ou seja: K = L
/ Äi (em m/%);
• Largura da Faixa de Trânsito: a largura com que devem ser projetadas as faixas
de trânsito, que devem comportar os veículos com alguma folga lateral, para permitir
pequenos desvios de trajetória;
• Largura do Acostamento: a largura com que devem ser projetados os
acostamentos para que estes possam atender às suas finalidades, influindo nas
condições oferecidas ao trânsito na rodovia;
• Gabarito Vertical: a altura livre, acima da superfície da pista de rolamento, que
deve ser observada ao longo de toda a extensão do trecho projetado, para assegurar
a passagem dos veículos nela autorizados a transitar;
• Afastamento Lateral do Bordo: a distância livre existente entre o bordo da faixa
de trânsito ou da porção transitável do acostamento e um obstáculo físico;
Largura do Canteiro Central: a largura do espaço (ou do dispositivo de
separação física) das pistas, no caso de pista dupla, medido entre os bordos
9
das faixas internas, incluindo, por definição, as larguras dos acostamentos
internos.
Portanto, de acordo com Lee, 2000 os valores limites e recomendados para as
características técnicas, no projeto de uma rodovia nova, considerando as classes de
projeto e respectivas velocidades diretrizes, de acordo com as Normas e Instruções
vigentes no DNER, foram atualizadas pelo Manual de projeto geométrico de rodovias
rurais do DNER e estão discriminados na Tabela 3.
10
Tabela 3 - Características Técnicas Para o Projeto de Rodovias Novas.
Fonte: Manual de projeto geométrico de rodovias rurais (DNER, 1999, p. 161-168).
11
2.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS NO PROJETO DE UMA NOVA RODOVIA
2.2.1 Velocidade Diretriz
A velocidade diretriz é, por definição, a maior velocidade com que um trecho de
rodovia pode ser percorrido, com segurança, considerando apenas as limitações
impostas pelas características geométricas da rodovia; a velocidade diretriz é a
velocidade selecionada para fins de projeto. (Lee,2000)
Para atender aos objetivos de condicionar as principais características de uma
rodovia, tais como: curvatura, superelevação, distância de visibilidade, conforto e
segurança, a velocidade diretriz não deve ser inferior às velocidades de operação.
Estas efetivamente deverão predominar, e deverão ser representativas da maioria do
tráfego futuro, conforme seja possível estimar previamente a partir de características
técnicas preliminares adotadas e relevo. Assim, deve ser evitada dentro do possível a
redução da velocidade diretriz em curtos trechos intermediários devido, por exemplo,
a um relevo mais acidentado. Igualmente, nos trechos intermediários percebidos pelos
motoristas como mais favoráveis a ultrapassagens, onde haverá uma natural e
inevitável tendência destes em aumentar a velocidade. Nesses casos, os valores de
projeto adotados deverão se situar acima dos mínimos, correspondendo a velocidade
mais elevadas, como mostra o Quadro 1. (Manual Projeto Geométrico de Rodovias
Rurais / DNER, 1999.)
12
Quadro 1 - Velocidades diretrizes para novos traçados em função da classe de projeto
e do relevo.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
2.2.2 Veículos de Projeto
A escolha do veículo de projeto deve levar em consideração a composição do
tráfego que utiliza ou utilizará a via, obtida de contagens de tráfego ou de projeções
que considere o futuro desenvolvimento da área a cada trecho do projeto viário.
Existem quatro grupos básicos de veículos a serem adotados. O Quadro 2 resume as
principais dimensões básicas dos veículos de projeto recomendados para utilização
nos projetos de rodovias.
13
Quadro 2- Principais Dimensões básicas dos veículos de projeto.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
Onde:
VP - Representa os veículos leves, física e operacionalmente assimiláveis ao
automóvel, incluindo minivans, vans, utilitários, pick-ups e similares.
CO - Representa os veículos comerciais rígidos, não articulados. Abrangem os
caminhões e ônibus convencionais, normalmente de dois eixos e quatro a seis rodas.
O - Representa os veículos comerciais rígidos de maiores dimensões. Entre
estes incluem-se os ônibus urbanos longos, ônibus de longo percurso e de turismo,
bem como caminhões longos, frequentemente com três eixos (trucão), de maiores
dimensões que o veículo CO básico. Seu comprimento aproxima-se do limite máximo
legal admissível para veículos rígidos.
SR - Representa os veículos comerciais articulados, compostos de uma
unidade tratora simples (cavalo mecânico) e um semi-reboque. Seu comprimento
aproxima-se do limite máximo legal para veículos dessa categoria.
No Brasil há uma considerável participação de veículos comerciais (ônibus e/ou
caminhões convencionais) de modo que estes tendem a condicionar as características
de projeto da via. Portanto, basicamente, o veículo de projeto normal deverá ser o CO.
14
2.2.3 Distância de Visibilidade
A distância de visibilidade é a extensão da estrada que pode ser vista à frente
pelo motorista. A segurança de uma estrada está diretamente relacionada com a
visibilidade que ela oferece. O projetista sempre deverá procurar soluções que gerem
espaços com boa visibilidade. Cuidados especiais devem ser tomados nos acessos à
estrada, de forma que todos os veículos que vão entrar nas correntes de tráfego
possam ser vistos a uma distância suficientemente segura. Quanto maior forem as
condições gerais de visibilidade, mais segura será a estrada. Alguns valores mínimos
devem ser respeitados, entre os quais se destacam: distância de visibilidade de
frenagem (Df) e distância de visibilidade de ultrapassagem (Du). (Pimenta, 2004)
• Distância de Visibilidade de Frenagem
É a distância de visibilidade mínima necessária para que um motorista que
dirige um veículo na velocidade de projeto, reaja e possa parar com segurança, antes
de colidir com o obstáculo, ver Quadro 3.
Quadro 3- Distância de visibilidade para tomada de decisões.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
Essas distâncias não são obrigatórias em projetos, mas é recomendado
atende-las quando possível. Em locais potencialmente perigosos e propicio a
acidentes, poderão contribuir para reduzir o número dos mesmos.
• Distância de Visibilidade de Ultrapassagem
15
Nas estradas de pista única, com dois sentidos de tráfegos, é necessário que
existam trechos com visibilidade suficiente para que os veículos mais rápidos possam
ultrapassar os mais lentos. A medida que as restrições geométricas ou volume de
trafego aumentam, as oportunidades de ultrapassagem decrescem, causando a
formação de pelotões de veículos na corrente de trafego. Para que a ultrapassagem
possa ser feita com segurança, o motorista precisa ver, na faixa de sentido oposto,
um vazio na corrente de trafego suficiente para o início e conclusão da manobra.
(Pimenta et. al., 2004). Considerando como exemplo hipotético na Figura 1, a
AASHTO determinou valores de distâncias de visibilidade de ultrapassagens para
velocidade de 30km/h a 120km/h, Quadro 4.
Figura 1 - Elementos presentes na determinação das distâncias de visibilidade de
ultrapassagem.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
16
Quadro 4- Distância de visibilidade de ultrapassagem.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
2.2.4 Raios Mínimos de Curvatura Horizontal
Os Raios Mínimos de curvatura são os menores raios que podem ser
percorridos por um veículo com a velocidade diretriz e à taxa máxima de
superelevação, em condições aceitáveis de segurança e de conforto de viagem. A
força centrífuga que age na curva – já fixada à velocidade – passa a ser função desse
raio. Esta força age nas curvas e tende a deslocar o veículo para o lado externo dessa
curva, gerando desconforto ao motorista. Para se equilibrar essa força e manter o
veículo circulando em uma curva, com as mesmas condições de tangente, é
necessário contar-se com o atrito transversal entre o pneu, em função da inclinação
da pista. A condição de equilíbrio também considera a força peso, na direção e em
sentido contrário à força centrífuga, como mostra a Figura 2.
17
Figura 2 - Equilíbrio de forças em curva.
Fonte: Manual de Projeto Geométrico, DNER, 1999.
Logo, as condições de equilíbrio, conforme a Figura 2, são dadas pela equação
(1):
𝑅min=
𝑉²
127 (𝑒𝑚á𝑥+ 𝑓𝑚á𝑥)
(1)
Onde:
R=raio da curva (m)
V = velocidade diretriz (km/h)
emax = máxima taxa de superelevação adotada (m/m)
fmax = máximo coeficiente de atrito transversal admissível entre o pneu e pavimento
(admissional)
Na Tabela 4, encontram-se resumidos os valores mínimos para o projeto
geométrico de rodovias rurais, em função de diferentes taxas máximas de
superelevação e coeficientes de atrito.
18
Tabela 4 - Raios mínimos de curvatura horizontal.
Fonte: SENÇO, 2008.
2.2.5 Curvas horizontais circulares e com transição
Como supracitado, em geral a topografia da região, as características
geológicas e geotécnicas dos terrenos atravessados, problemas de desapropriação e
pontos obrigados de passagem, impõem o uso de inúmeras curvas. A princípio
considera-se as curvas horizontais como sendo formada por arcos de circunferência
que se ligam diretamente às tangentes. Essas curvas são denominadas curvas
horizontais circulares. O raio adotado para cada circular dever ser aquele que melhor
adapte o traçado do terreno, respeitando os valores mínimos (Tabela 4), que garantem
segurança dos veículos que percorrem a estrada na velocidade de projeto. (Pimenta,
2004)
A Figura 3 mostra a concordância das curvas horizontais circulares com as
tangentes do traçado e a nomenclatura adotada.
19
Figura 3 - Curva horizontal circular simples.
Fonte: MACEDO, 2004
Onde:
PC = ponto de curva ou ponto
de curvatura;
PT = ponto de tangente ou
ponto de tangência;
PI = ponto de interseção das
tangentes;
D = desenvolvimento da curva;
Δ = ângulo de deflexão; AC = ângulo central da curva;
R = raio da curva circular; T = tangente externa;
O = Centro da curva; E = afastamento;
G = grau da curva; c = corda;
d = deflexão sobre a tangente.
Um veículo ao percorre uma curva horizontal desenvolve uma
trajetória de transição diferente da trajetória dada pela curva circular,
fazendo com que o veículo tenha a tendência de ocupar a faixa contrária
20
(contramão). Isto se deve ao aumento brusco da força centrífuga que é
mínima na tangente e máxima no início da curva circular. Por isso deve-
se intercalar uma curva de transição, ou seja, uma curva de raio variável,
entre a tangente e a curva circular simples. (SOARES, 2001)
Lembrando que a força centrípeta é aquela que tende a “puxar” o
veículo para dentro da curva (eixo da curva), e a força centrífuga é
aquela que tende “jogar” o veículo para fora da curva. A Figura 4
demonstra essas ações.
Figura 4 - Ação da força centrífuga em uma curva circular.
Fonte: SOARES, 2001
A passagem do veículo da tangente à circular faz-se geralmente, através da
espiral, desaparecendo o choque que resultaria de uma passagem de raio infinito para
raio finito no mesmo ponto. A transição também proporciona uma trajetória fácil de ser
seguida pelos motoristas, de maneira que a força centrífuga aumenta e diminui
gradualmente, à medida que o veículo entra ou sai da curva circular. Com isso,
possibilita o giro da superfície do pavimento (superelevação) e um trecho apara a
transição da largura normal para a superlargura nas curvas, assuntos estes que serão
tratados nos próximos subcapítulos. De forma geral, curvas com transição (Figura 5)
21
geram um aspecto mais agradável ao traçado quando observado e percorrido pelo
motorista.
Figura 5 - Curva com transição.
Fonte: PIMENTA et. al., 2004.
Qualquer curva cujo raio varie de infinito até o valor do raio circular, pode ser
usada como curva de transição. Porém algumas curvas, por suas características
geométricas, são melhores do ponto de vista técnico. Uma delas é a clotóide (Figura
6) ou espiral, que representa a maior conveniência técnica e é habitualmente utilizada
em projetos geométricos de curvas com transição, como os da Figura 7.
22
Figura 6 - Gráfico da Clotóide
Fonte: MACEDO, 2004
Figura 7 - Emprego da clotóide em projetos rodoviários
Fonte: ORDEN, 2014
Para fins de projetos rodoviários, em geral, recomenda-se o critério associado
à aceleração centrífuga. Por esse critério dispensa-se o uso de curva de transição
quando a aceleração centrífuga, a que o veículo é submetido na curva circular, for
igual ou inferior a 0,4 m/s², ou seja quando R≥0,193V², conforme valores do Quadro
5.
23
Quadro 5 - Valores dos raios acima dos quais podem ser dispensadas curvas de
transição.
Fonte: Manual de Projeto Geométrico, DNER, 1999.
2.2.6 Superlargura
Quando se está em uma curva, como o veículo é rígido e não pode acompanhar
a curvatura da estrada, é necessário aumentar a largura da pista para que permaneça
a distância mínima entre veículos que existia no trecho em tangente. Além disso, o
motorista tem maior dificuldade de avaliar distâncias transversais em curva, o que
exige algum aumento das distâncias de segurança consideradas em tangente. A esse
acréscimo de largura em uma curva de uma rodovia para manter as condições de
conforto e segurança dos trechos em tangente, dá-se o nome de superlargura.
(Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999).
Nos trechos em curva, deve entrar em consideração o acréscimo da
superlargura, principalmente para vias com número significativo de veículos
comerciais na corrente de tráfego. A correção de largura tem o mesmo objetivo, o de
dar aos trechos em curva, em termos de segurança, as mesmas condições que os
trechos em tangente. (Senço, 2008)
O Manual de Projeto Geométrico do DNER disponibiliza valores tabelados para
superlarguras. Os quadros foram feitos para largura de pista 6,60 e 7,20 (caso do
Quadro 6) e considerando Veículo de Projeto CO, as quais são situações mais usuais,
. Os valores foram calculados para as velocidades diretrizes entre 30 km/h a 100 km/h
e para todos os raios múltiplos de 5m. As larguras são consideradas representativas,
das pistas com larguras 6,60/6,80m e 7,00/7,20m.
24
Quadro 6 - Valores de Superlargura para Projeto (m). Pista de 2 Faixas - Largura =
7,20m. Veículo de Projeto = CO.
Fonte: Manual de Projeto Geométrico, DNER, 1999.
Na Figura 8 pode-se verificar a aplicação da superlargura na transição de uma
curva horizontal. O valor de Δ é tabelado em função da velocidade diretriz e do raio
de curvatura, mostrado no Quadro 6.
Figura 8 - Transição para superlargura
Fonte: SENÇO, 2008
25
O acréscimo de largura, até atingir Δ no Ts é ao longo da curva de transição e
segundo a equação (2):
𝑆 = Δ.L
𝐿𝑐 (2)
Em que:
S - superlargura numa seção qualquer da transição,
L - Distância dessa seção ao TS ou ST, medida ao longo do eixo.
Lc - comprimento da curva de transição.
2.2.7 Superelevação
As rodovias apresentam nas curvas, seções inclinadas em relação ao plano
horizontal com o propósito de contrabalançar o efeito da aceleração centrífuga. Dá-se
o nome de superelevação em um ponto da curva ao valor da tangente do ângulo
formado pela reta de maior declive da seção com o plano horizontal. Usualmente a
superelevação é expressa em percentagem.
Nos trechos em tangente a seção transversal da pista de rolamento de uma
rodovia de pista simples apresenta uma forma “abaulada”, em que as duas faixas de
trânsito são inclinadas em torno do eixo para os bordos, que se situam em cotas
inferiores para escoamento das águas para fora da rodovia. Nos trechos em curva
(Figura 9) a seção transversal da pista se apresenta normalmente com declive
constante, inclinada para o bordo interno da curva no valor da superelevação. (Manual
Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.)
26
Figura 9 - Variação da seção da pista na implantação da superelevação
Fonte: Soethe Cursino – Treinamentos e Soluções
Para cada Velocidade Diretriz considerada existe um valor de raio para o qual
a aceleração centrífuga é tão pequena que pode ser desprezada, tratando-se o trecho
como se fosse em tangente. Para fins práticos é apresentado no Quadro 7. (Manual
Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.)
Quadro 7 - Valores de R acima dos quais a superelevação é dispensável.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
27
2.2.8 Rampa máxima
No lançamento do greide (perfil longitudinal de uma estrada de rodagem, que
dá as alturas dos diversos pontos do seu eixo, Figura 10) leva-se em conta as
condições estabelecidas pela Normas Técnicas para a Classe de Projeto da estrada
(normas estas que estão sendo apresentadas neste trabalho), especialmente no que
diz respeito às rampas máximas e mínimas e distância de visibilidade. O projeto em
perfil (projeto dos greides) deve evitar frequentes alterações de menor vulto nos
valores das rampas. Estas deverão ser tão contínuas quanto possível. Ao contrário do
sistema tradicional tangente longa- curva curta, o projeto para perfil deve seguir o
sistema curva longa-tangente curta.
Entretanto em trechos longos em rampa, é conveniente dispor as rampas mais íngremes na parte inferior e as rampas mais suaves no topo, para tirar proveito do impulso acumulado no segmento descendente anterior a subida. Também se é conveniente intercalar, no caso de rampas íngremes, trechos com rampas mais suaves, em vez de dispor uma única rampa contínua de valor apenas um pouco inferior à maior rampa então adotada Greides excessivamente colados, geralmente associados a traçados sensivelmente retos, são indesejáveis por motivos estéticos e por proporcionarem situações perigosas em terrenos levemente ondulados, ocultando veículos nos pontos baixos, dando a falsa impressão de oportunidade de ultrapassagem. (Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999, p. 122)
O fator econômico atrelado aos desempenhos operacionais dos veículos
(consumo de combustível e desgaste) regulam a limitação do emprego das rampas
máximas. A questão econômica se diz em função do aumento do custo de construção
em regiões topograficamente desfavoráveis, e a de desempenho dos veículos tem
influência sobre a capacidade das rodovias e o tempo de viagem, por exemplo uma
rampa muito íngreme pode representar em termos de capacidade o equivalente a
dezenas de veículos. Por isso o Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais
recomenda valores máximos para as rampas das diferentes classes de rodovias,
através do Quadro 8.
28
Quadro 8 -Rampas máximas
. Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
Figura 10 - Critérios gerais para o projeto altimétrico. Perfil longitudinal de um greide
reto
Fonte: PEIXOTO, 2010
2.2.9 Curvas verticais
As curvas verticais têm a função de concordar as tangentes verticais dos
greides. Essas curvas concordam os pontos de inflexão do greide por uma parábola
do 2º grau, que é o tipo de curva mais usado em projetos de alinhamentos verticais, e
são definidas por um parâmetro de curvatura K. “O valor de K representa o
comprimento da curva no plano horizontal, em metros, para cada 1% de variação na
declividade longitudinal. ” (Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER,
1999.) O Manual traz o Quadro 9 de valores de K mínimos e desejáveis, já calculados,
29
para os ambos tipos de curvas verticais: côncavas e convexas, demonstrados na
Figura 11.
Figura 11 - Tipos de curvas côncavas e convexas.
Fonte: PEIXOTO, 2010.
Quadro 9- Valores de K para curvas verticais.
Fonte: Manual Projeto Geométrico de Rodovias Rurais / DNER, 1999.
30
Com o valor do parâmetro de curvatura, pode-se determinar o comprimento
mínimo da projeção horizontal da parábola de concordância, através da equação (3):
𝐿𝑚í𝑛 = 𝐾𝑚í𝑛. |𝐴| (3)
Onde:
Lmín = comprimento mínimo da curvatura (m);
Kmín = parâmetro de curvatura para os valores máximos de aceleração
centrífuga admissível (m/%);
A = diferença algébrica entre as declividades do greide nas extremidades das
concordâncias (%). Na Figura 11 está representada pela letra “i”.
2.2.10 Seção transversal
Ao longo dos traçados das rodovias, podem ser distinguidos 3 tipos clássicos
de configuração para as denominadas seções transversais, que estão ilustradas
esquematicamente na Figura 12:
Figura 12 - Configurações típicas de seções transversais.
Fonte: Lee, 2000, p.15
31
Seção transversal de corte: situação de estabelecer a estrada abaixo de terreno
natural.
Seção transversal de aterro: quando se tende a elevar a estrada em relação ao
terreno natural, resultando situação contraria da de corte.
Seção transversal mista: situação em que, na mesma seção, a rodovia resulta
de um lado, abaixo do terreno natural, e do outro, acima do terreno natural.
Na Figura 13 está representada a configuração típica de uma seção transversal
mista de uma rodovia em pista simples, onde de um lado estão assinalados os
elementos característicos de uma seção de corte, e do outro lado, os elementos
característicos de uma seção de aterro.
Figura 13 - Elementos de seção transversal de rodovias em pista simples.
Fonte: Lee, 2000, p.15
• eixo da rodovia: é a linha que representa geometricamente a rodovia, projetada
no plano horizontal; em uma seção transversal, o eixo se resume a um ponto, tal como
indicado nas figuras;
• faixa de rolamento (ou faixa de trânsito): é o espaço dimensionado e destinado
à passagem de um veículo por vez; na figura 2.6 está representado o caso mais
32
simples, de rodovia com 2 faixas de trânsito, uma para cada sentido de percurso, e na
figura 2.7 representa-se o caso de rodovia com pista dupla, com 2 faixas de trânsito
por sentido;
• pista de rolamento: é o espaço correspondente ao conjunto das faixas
contíguas; na figura 2.6 representa-se o caso de pista simples
• acostamento: é o espaço adjacente à faixa de trânsito que é destinado à parada
emergencial de veículos, não sendo em geral dimensionado para suportar o trânsito
de veículos; nas seções em aterro, os acostamentos externos poderão incluir uma
largura adicional (não utilizável pelos veículos) destinada à instalação de dispositivos
de sinalização (placas) ou de segurança (guard-rails);
• sarjeta: dispositivo de drenagem superficial, nas seções de corte, que tem por
objetivo coletar as águas de superfície, conduzindo-as longitudinalmente para fora do
corte;
• abaulamento: é a inclinação transversal das faixas de trânsito (ou da pista),
introduzida com o objetivo de forçar o escoamento das águas de superfície para fora
da pista; no caso de pista dupla, não se trata de abaulamento propriamente dito, mas
de inclinações transversais das pistas (que podem ser independentes);
(Lee, 2000)
Segundo o Normas para o Projeto das Estradas de Rodagem do DNER, 1973
tem-se as seguintes especificações para inclinações máximas em relação ao plano
horizontal permitidas nos taludes em rodovias:
a) Cortes nos terrenos com possibilidade de escorregamento ou desmoronamento -
1:1
b) Cortes nos terrenos sem possibilidade de escorregamento - 1,5:1
c) Cortes nos terrenos de rocha viva - vertical
33
Quando necessário, serão projetadas, nos cortes, banquetas de visibilidade,
com altura máxima de 0,80 m.
a) Aterros com menos de 3 m de altura máxima - 1:4
b) Aterros com mais de 3 m de altura máxima - 1:2
Nos aterros, evitar-se-á o uso de banquetas de terra, recorrendo-se a outros
tipos de proteção que permitam fácil escoamento das águas superficiais.
A largura da faixa de rolamento é obtida adicionando à largura do veículo de
projeto adotado a largura de uma faixa de segurança, função da velocidade diretriz e
do nível de conforto de viagem que se deseja proporcionar, função por sua vez, da
categoria da via. Os valores básicos recomendados para a largura de uma faixa de
rolamento pavimentada em tangente se apresentam no Quadro 10.
Quadro 10 - Largura indicada para faixas de rolamento por classe de rodovias e relevo.
Fonte: Manual de Projeto Geométrico, DNER, 1999.
A largura do acostamento seria ideal para abrigar o veículo projetado e uma
pessoa trabalhando ao lado do mesmo, mais uma distância de segurança da pista.
Porém, só se leva em conta este tipo de dimensionamento em rodovias de alto tráfego.
34
Outro empecilho é a análise econômica de custos adicionais que um acostamento de
grande largura irá adicionar.
Pela questão da segurança preza-se por acostamentos largos, mas se
exagerados podem ser confundidos pelo motorista com a faixa de rolamento, o que
estimula o uso, gerando condições perigosas e filas adicionais. Portanto os valores
considerados ideais para as devidas classes de projeto, dos acostamentos
encontram-se no Quadro 11.
Quadro 11 - Larguras dos acostamentos externos (em metros).
Fonte: Manual de Projeto Geométrico, DNER, 1999
2.3 ESCOLHA DO TRAÇADO
Na eleição do local por onde passará à estrada todos os fatores que possam
influir no custo da estrada deverão ser analisados e balanceados, para permitir a
escolha de um local onde se possa construir uma boa estrada com um custo mínimo.
No presente trabalho, algum desses fatores serão analisados, por se tratar de um
anteprojeto.
A topografia da região é o fator predominante, pois as escolhas de traçados
sobre regiões topograficamente desfavoráveis acarretam grandes movimentos de
terra e consequentemente altos custos para a execução da infraestrutura da via.
35
Condições geológicas e geotécnicas dos locais por onde a estrada vai passar
também são importantes, pois obras adicionais necessárias a estabilização de cortes
e aterros executados em terrenos desfavoráveis podem, em alguns casos, representar
custos adicionais significativos.
A existência de benefícios no local escolhido aumenta os custos de
desapropriação da faixa de domínio para a construção da estrada, assim, sempre que
possível, deverão ser escolhidos traçados que atravessam terrenos de baixo valor,
e/ou que desviem de lotes já ocupados.
Trechos excessivamente longos em tangente são indesejáveis, uma vez que
causa monotonia para o motorista, podendo gerar sonolência e desatenção do
mesmo. O traçado deverá conter sequências de poucas curvas de longos raios, sendo
mais conveniente suavizar o traçado a topografia do terreno e para reduzir os rasgos
causados pela terraplenagem na paisagem.
Do ponto de vista prático, uma estrada é feita para ligar dois pontos conhecidos.
Ao ligarmos esses pontos analisa-se os problemas que apareceriam se o nosso
traçado fosse uma reta que que fizesse essa ligação. Cortes e aterros de volume
excessivos, travessias de rios, desapropriações em demasia e caras, ocorrência de
material rochoso (material de 3ª categoria) com alo custo de escavação, etc. A
identificação destes problemas nos leva a escolher pontos por onde a estrada deverá
passar, fora da reta diretriz criada, acomodando melhor o traçado seguindo as
condições mencionadas nos parágrafos anteriores. Esses pontos são chamados de
“pontos obrigatórios” ou “pontos obrigados”.
Como exemplos de pontos obrigados podemos citar: áreas que contornam
elevações íngremes, áreas a montante de grotas acentuadas, seções mais estreitas
de rios, travessias adequadas de ferrovias, eventual aproveitamento de obras
36
existentes, etc. e, de forma geral, toda solução que acarreta melhoria das condições
técnicas ou redução de custo, ver Figuras 14 a 17. (Pimenta et. al., 2004).
Figura 14 - Pontos obrigados - garganta.
Fonte: PIMENTA et. al, 2004
Figura 15 - Pontos obrigados - obstáculos a contornar.
Fonte: PIMENTA et. al, 2004
37
Figura 16 - Traçado de espigão.
Fonte: PIMENTA et. al, 2004
Figura 17 - Traçado de vale.
Fonte: PIMENTA et. al, 2004
Por fim, segundo PIMENTA,2004, a implantação de um anteprojeto rodoviário
apresenta a seguinte sequência:
• Exame do terreno ao longo da diretriz;
• Identificação dos pontos obrigados;
• Escolha dos pontos de interseção das tangentes (PI);
38
• Definição das coordenadas dos PIs;
• Cálculo dos comprimentos das tangentes e das deflexões (AC);
• Escolha dos raios mais convenientes para as curvas circulares, de forma a
acomodas a estrada â topografia, evitando os obstáculos conhecidos;
• Cálculo das coordenadas dos pontos notáveis das curvas: ponto de início da
curva (PC) e ponto final da curva (PT);
• Cálculo do estaqueamento do traçado (pontos distanciados em 20 m ou 50 m
entre si);
• Levantamento do perfil do terreno sobre o traçado escolhido;
• Escolha dos pontos de interseção das rampas (PIV) em perfil;
• Determinação de cotas e estacas dos PIVs escolhidos;
• Cálculo das rampas resultantes: inclinação e extensão;
• Escolha das curvas verticais: cálculo de cotas e estacas dos pontos de início
(PCV) e fim das curvas (PTV).
2.4 PROJETO DE TERRAPLENAGEM
O terreno no seu e estado natural não é propício para tráfego de veículos, por
isso para criar condições necessárias para um bom funcionamento da estrada, esta
superfície deve ser substituída por uma projetada. Motivos como:
• Superfície irregular que não permite a velocidade compatível com a de projeto.
• As curvaturas não permitem visibilidade suficiente.
• Sem condições ideais de drenagem.
• Não possui resistência suficiente a cargas de projeto dos veículos.
• Inclinações muito fortes, que impossibilitam o bom desempenho e
deslocamento dos veículos.
39
As atividades de terraplenagem contam com a limpeza do terreno, escavações
de solo ou materiais rochosos, transporte e descarga deste material no seu novo local
de destino, e por fim compactação das camadas. Destas atividades as que mais
oneram o custo de terraplenagem são a escavação, medida em m³, o transporte,
medido em m³.km e a compactação, medida em m³ de aterro pronto. Em caso de
terrenos ondulados e montanhosos o custo de terraplenagem é muito significativo, por
isso deve-se procurar sempre que possível, aproveitar o material escavado em uma
seção com aterro em outra seção mais próxima possível.
O cálculo dos volumes pode ser obtido somando-se todos os volumes de corte
e aterro entre as seções, gerando uma tabela de volumes que serve como Nota de
Serviço de Terraplenagem, Figura 18. Assim, tem-se a exata noção da quantidade
para distribuição do material escavado. Como mencionado anteriormente, o
aproveitamento dos cortes para realização de aterros é a maneira mais econômica da
realização da terraplenagem, e dá-se o nome de compensação de volumes. Existem
casos em que não se há possibilidade de fazer uma compensação, quando por
exemplo, o material escavado é de baixa qualidade, ou não se possui a quantidade
disponível. Nestes casos faz-se o uso de empréstimos de materiais que atendem as
especificações, e de preferência de jazidas próximas a obra. Com este material de
baixa qualidade, ou material excedente, faz-se o bota fora, onde este material é
descartado em locais específicos a recebê-los.
40
Figura 18 - Nota de Serviço de Terraplenagem.
Fonte: PIMENTA et. al., 2004
Uma das maneiras de representar os serviços de terraplenagem é através do
diagrama de massas, sendo o Diagrama de Bruckner (Figura 19) o mais utilizado em
projetos. No diagrama de massas pode-se observar todos os volumes de corte e
aterro, o que facilita a análise dos movimentos de terra no projeto.
41
Figura 19 - Diagrama de massas composto da Linha de Buckner e perfil longitudinal.
Fonte: ROSA, 2011
2.5 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ATRAVÉS DO MODELO
DIGITAL DO TERRENO
O projeto geométrico de uma via, seja o básico ou o executivo, pode ser
considerado como um problema de modelagem geométrica, obedecendo a algumas
regras específicas. Sobre o plano determinado pelos eixos x e y, o engenheiro
projetista lança uma poligonal de ensaio, que é o primeiro esboço do traçado em
planta, a diretriz da via. Para tanto, convém reiterar, deve evitar a necessidade de
rampas íngremes, passar por pontos previamente considerados obrigatórios e, se
possível, minimizar os volumes de terra a serem movimentados.
Esse projeto horizontal é completado pelo projeto em perfil, obtendo-se a
interseção da superfície do terreno com a superfície vertical determinada pela linha
poligonal ajustada com as curvas de concordância, ver figura Figura 20. O perfil
42
gerado ao longo da diretriz permite o lançamento do greide que é o perfil dessa diretriz.
Para ser lançado, esse greide deve obedecer a algumas normas, entre as quais
destaca-se a rampa máxima. (Senço, 2008)
Os passos seguintes são o lançamento da plataforma, o cálculo das cotas
vermelhas, das seções transversais e dos volumes a serem movimentados. A
integração dessas fases do projeto pode ser obtida com as vistas;
• de topo: contém o Modelo Digital do Terreno (MDT) com suas curvas de nível, sobre
o qual deve ser lançada a diretriz em planta;
• de perfil: é o perfil do terreno ao longo da diretriz lançada, acrescido do perfil da via;
• transversal: é um corte transversal da via, evidenciando as dimensões adotadas e
as áreas resultantes;
• perfil de volumes, geralmente representado pelo diagrama de Bruckner.
O Modelo Digital do Terreno (MDT) - Digital Terrain Model (DTM) - é uma
representação matemática computacional da ocorrência de um determinado
fenômeno espacial mente distribuído numa região limitada da superfície terrestre. A
geração de um Modelo Digital do Terreno exige três etapas:
De posse dos trabalhos topográficos convencionais, passa-se à etapa de
edição das informações, a fim de gerar o modelo. O objetivo é desenhar as curvas de
nível que irão compor o MDT. Nessa edição, devem ser descartados os dados em
excesso, assim como se deve lançar mão de interpelações, quando houver alguma
falha.
A geração do MDT é a etapa seguinte. Tem-se uma vasta gama de programas
para utilização nessa geração, em computadores próprios.
43
Figura 20 - Superfície do terreno - Grade regular.
Fonte: SENÇO, 2008.
Assim, chega-se um nível bastante elevado, com o GPS e o Sensoriamento Remoto, em um processo de Geoprocessamento que retorna com muito mais propriedade e precisão, ao uso das cartas geográficas, pois a Terra já é fotografada e analisada, nos mínimos detalhes, por essa rede completa de satélites. Qualquer área do planeta já tem sua fotografia com todos os detalhes que possam interessar no projeto que se pretende, bastando saber onde consultar. Uma fonte, por exemplo, é o Google Maps, dispondo de todos os elementos definidores do terreno, o engenheiro poderá exercer, na sua plenitude, a capacidade criadora que nenhum equipamento, por mais sofisticado que seja, poderá substituir e, muito menos, suplantar. Todos os métodos de reprodução do terreno devem ser apenas ferramentas a disposição dos projetistas. (SENÇO, 2008, p. 270)
44
2.6 DESCRIÇÃO DOS SOFTWARES GLOBAL MAPPER E AUTOCAD
CIVIL 3D
O software AutoCAD Civil 3D é uma solução de modelagem de informações
de construção (BIM – Building Information Modeling) para uso em projetos e
documentação de engenharia civil. O Civil 3D foi desenvolvido para engenheiros civis,
desenhistas, designers e técnicos que trabalham em projetos de infraestrutura, como
transportes, urbanização e de redes de água e esgoto. Tem-se opções de manter a
coordenação e explorar variados tipos de projeto, analisar o desempenho da obra e
fornecer uma documentação consistente e de maior qualidade - tudo dentro de um
familiar ambiente AutoCAD. Das principais funções do programa, destacam-se:
• Projeto usando modelos 3D – Realização e repetições de projetos com mais
rapidez, usando um aplicativo inteligente que se baseia em modelos 3D e atualização
dinamicamente dos elementos relacionados do projeto quando as alterações são
feitas.
• Ferramentas de projeto – Possibilidade de projetar e determinar a disposição
de cruzamentos, rotatórias e corredores, parcelas, tubulações e grades com
ferramentas específicas e padrões de projeto personalizáveis.
• Funcionalidade geoespacial - Acessar e utilizar dados geoespaciais,
inclusive manipular e realizar análises para avaliar as condições existentes.
• Hidrologia e hidráulica - Realizar análises de águas pluviais e esgotos.
• Otimizar o uso de materiais – Processamento de volumes de terra e
realização de quantificações.
• Visualização - Simulações e visualizações 3D interativas para melhor avaliar
o desempenho do projeto e divulgar a intenção do design.
(Autodesk Inc., 2017)
45
O Global Mapper é um software de geoprocessamento completo e rico em
funcionalidades, polivalente e de uso muito fácil e intuitivo. Por esta razão é
recomendado para usuários rotineiros na área de geotecnologias, como software de
Processamento de Imagens (PDI), e Sistema de Informações Geográficas (SIG)
além de ter fama justificada de ser o melhor utilitário de conversão e manuseio de
dados.
O software Global Mapper é capaz de exibir os mais populares formatos de
raster, vetores e dados de elevação. Ele converte, edita, imprime, registra trilhas GPS
e permite que você use toda a funcionalidade SIG de sua base de dados a um baixo
custo e fácil manuseio. Ele é capaz de extrair as curvas de nível a partir do Modelo
Numerico de Elevação MDE, seja de Superficie (MDS) ou de Terreno (MNT) e a partir
de nuvem de pontos. É reconhecidamente a melhor ferramenta para a interpretação
das feições poligonais, lineares ou pontuais contidos nos dados de VANTs (Veículos
Aéreos Não Tripulados), sua facilidade de uso e a polivalência em termos de formatos
de exportação são muito apreciados pelos seus usuários. (EngeSat, 2017)
2.7 SOFTWARES UTILIZADOS EM PROJETOS DE
INFRAESTRUTURA
Com o passar dos anos, a tecnologia se desenvolve tornando cada vez mais
intenso o uso de ferramentas computacionais para agilizar as elaborações de projetos
de geometria e terraplenagem, diminuindo significantemente os prazos e permitindo
análises mais aprimoradas para diversas soluções.
Existem no mercado dois grandes ambientes gráficos utilizados por softwares
específicos para projetos de geometria e terraplenagem: Microstation® e AutoCAD®.
(Senço, 2008).
46
Tabela 5 – Softwares para projetos de Infraestrutura
Software Fornecedor Ambiente Gráfico
AutoCAD Civil 3D Autodesk AutoCAD
InRoads Bentley Microstation / AutoCAD
Geopak Bentley Microstation
InfraWorks 360 Autodesk AutoCAD
Fonte: Autor
47
3. METODOLOGIA
Neste capítulo, serão apresentados todos os materiais e métodos empregados
para a realização deste trabalho. Será abordado uma breve análise do tráfego da
região, com dados do Consórcio Travessia e a criação do Modelo Digital de Terreno,
como levantamento topográfico, utilizando o Global Mapper. Por fim, se iniciará o
projeto da nova rodovia, estabelecendo as configurações iniciais no AutoCAD Civil
3D.
3.1 TRÁFEGO DE VEÍCULOS DO TRECHO BR-158/287 E BR 392
As contagens de tráfego, ou contagens volumétricas, visam a determinar as
quantidades, os sentidos e a composição dos fluxos de veículos que passam por um
ou vários pontos da interseção, numa determinada unidade de tempo (Manual de
Estudos de Tráfego do DNIT, 2006). Para servir de fonte confiável para a realização
do seguinte trabalho, foram utilizados dados da contagem de tráfego realizada na
elaboração do projeto da Travessia Urbana do Município de Santa Maria. Tal estudo
foi elaborado pelo Consórcio Travessia em parceria com a Superintendência
Regional-RS do DNIT, no período entre os dias 18/5/2010 e o dia 28/6/2010. Para o
seguinte trabalho apenas alguns dos postos de contagem total servirão de base de
contagem, os postos 1,5,4 e 2. Tais pontos englobam o trecho que o presente trabalho
pretende diminuir o tráfego, ao criar o novo contorno de ligação, além também de
oferecer uma nova rota principalmente para veículos pesados, em épocas de
escoamento de grãos ao Porto de Rio Grande.
Lembrando que a data em que se foi realizada a contagem, representa uma
época entre safra, ou seja, após o grande fluxo de caminhões e veículos de carga de
grãos. Trecho esse, portanto, que se refere às BR-158 e 287 (partindo do trevo do
48
Castelinho) para a BR-392 e vice-versa, estão representados na Figura 21 e Tabela
5.
Figura 21 - Mapa de Localização dos Postos de Contagens na Travessia Urbana de
Santa Maria – BR-158/287/RS
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
49
Tabela 6 - Localização dos postos de contagem de tráfego
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
As contagens foram classificatórias, ou seja, foram registrados separadamente os
volumes para os vários tipos ou classes de veículos, definidos pelo DNIT.
- Passeio (1, 3 e 5)
- Automóvel (2 eixos, e com semirreboque: 3 e 4 eixos);
- Utilitários (2 eixos, e com semirreboque: 3 e 4 eixos).
- Coletivo (2, 4 e 6)
- Ônibus e micro-ônibus (2 eixos);
- Ônibus (3 eixos);
- Ônibus (4 eixos).
- Carga leve (2)
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (2 eixos) – 2C (16);
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (2 eixos) – 2C (22).
- Carga Média (4 e 6)
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (3 eixos) – C3 e 2S1;
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (4 eixos) – 2S2 e 3S1.
- Carga Pesada (6 e7)
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (4 eixos) – 2C2;
50
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (5 eixos) – 2J3, 2S3,
3S2, 2C3, 3C2.
- Carga Ultra-Pesada (8)
- Caminhão com reboque e caminhão-trator com semirreboque (6 ou mais eixos) –
3S3, 3D4 (3S2S2), 3C3, 3C4, 3T6 (3S2S4 e 3S2C4).
51
Figura 22 - Ficha de contagem volumétrica classificatória.
Fonte: Manual de Estudos de Tráfego – DNIT, 2006
52
Nos postos analisados, obtiveram-se os seguintes resultados:
No Posto 1 foram analisados veículos que transitam na BR 158, sentido Júlio
de Castilhos – São Pedro e vice-versa. Mostrados nas Figura 23 e Tabela 7.
Figura 23 – Localização do Posto 1.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
Tabela 7 - VDM Posto 1
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
53
No Posto 5 foram analisados a continuação do trecho da BR 158, sentido Júlio
de Castilhos – São Pedro e vice-versa. Mostrados nas Figura 24 e Tabela 8.
Figura 24 – Localização do Posto 5.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
Tabela 8 - VDM do Posto 5.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
54
No Posto 4, por se tratar de uma interseção, foram analisados os veículos que
trafegam sentido Júlio de Castilhos – São Sepé, e vice-versa, pela BR 158 que se
torna BR 287 neste trecho. No sentido Júlio de Castilhos – Camobi e vice-versa,
sentido São Pedro do Sul – Camobi e vice-versa. Mostrados nas Figura 25 e Tabela
9.
Figura 25 – Localização do Posto 4.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
Tabela 9 - VDM Posto 4.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
55
No Posto 2, que se trata também de uma interseção, mas só se foi analisado também
o trecho pertencente ao segmento analisado no trabalho, no sentido Júlio de Castilhos
– São Pedro e vice-versa. Mostrados nas Figura 26 e Tabela 10.
Figura 26 – Localização do Posto 2
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
Tabela 10 - VDM Posto 2
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
56
Obtendo portanto, uma média do Volume Médio Diário mostrado das figuras
Figura 23, Figura 24, Figura 25 e Figura 26 e Tabelas 7,8,9 e 10 respectivamente, ao
analisar os trechos das BR 158, 287 e 392 como um “circuito fechado” temos os
seguintes dados:
VDM Posto 1: 3.938 e 4.646
VDM Posto 5: 8.188 e 8.869
VDM Posto 4: 4.784, 1.018, 6.626, 4.324, 7.761 e 291
VDM Posto 2: 2.056 e 1.366
𝑉𝐷𝑀 𝑚é𝑑𝑖𝑜: 3.938 + 4.646 + 8.188 + 8.869 + 4.784 + 1.018 + 6.626 + 4.324 + 7.761 + 291 + 2.056 + 1.366
12 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠
VDM médio = 4489
Com um VDM médio de 4489 veículos nesse atual trecho de contorno de Santa
Maria, é comprovado a necessidade da duplicação do trecho, obra do DNIT que está
sendo realizada no presente momento pelo Consórcio Travessia Urbana. A nova
travessia urbana caracteriza-se por Classe IB com volume de tráfego projetado maior
que 1400 vpd, e também trechos em rodovia duplicada, caracterizando rodovia de
Classe IA. Porém é notável que, mesmo com a ampliação das pistas e
consequentemente da capacidade de tráfego da nova travessia urbana, a mesma não
irá suprir a necessidade do trecho para uma fluidez normal de tráfego, devido ao
altíssimo VDM. Para isso o estudo para implantação do projeto da Travessia Urbana
do Município de Santa Maria também analisou os Níveis de Serviços pra situações
atuais e futuras, os quais comprovam que mesmo com a duplicação dessa parte do
trecho, o Nível de Serviço não será satisfatório num futuro horizonte de projeto. Os
seguimentos indicados na Tabela 10 correspondem justamente o trecho em amarelo
da Figura 21, que possui os postos 1,5,4 e 2.
57
Tabela 11 - Divisão do trecho de análise em segmentos.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
Tabela 12 - Níveis de Serviço para trechos (segmentos) analisados.
Fonte: CONSÓRCIO TRAVESSIA, 2010
O estudo definindo a taxa média de crescimento do VDM como médias anuais
por tipo de veículo. Veículos de passeio 2,968%, Ônibus 1,106% e Caminhões
4,107%, utilizadas para as projeções dos custos para o horizonte de projeto.
A Tabela 12 indica o Nível de Serviço apropriado para cada tipo de classe de
rodovia e seu tipo de terreno. Considerando os trechos analisados como sendo
Freeway (Via expressa) e combinação de área com tipo de terreno Rural rolling (Rural
com relevo ondulado), nota-se que o Nível de serviço apropriado para esta
combinação é B.
58
Tabela 13 – Orientações para seleção para Nível de Serviço de projeto
Fonte: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, 2001.
Verifica-se portanto, que o trecho 2 por exemplo em 2024, já não exercerá as
condições apropriadas de Nível de Serviço para a rodovia, por apresentar um nível C.
Deve-se levar em consideração a necessidade de um novo contorno de ligação para
a cidade de Santa Maria, justificando a funcionalidade deste presente trabalho.
Outras avaliações sobre o tráfego nas vias analisadas, podem ser retiradas no
Google Maps, que é um serviço de pesquisa e visualização de mapas e imagens de
satélite da Terra gratuito na web fornecido e desenvolvido pela empresa Google.
Atualmente, o serviço disponibiliza mapas e rotas para qualquer ponto nos Estados
Unidos, Canadá, na União Europeia, Austrália e Brasil, entre outros. Na opção de
visualização do Tráfego típico, interessantes análises podem ser feitas sobre o trecho
das BR-158/287 e BR-392, que também justificam a necessidade de implantação de
uma nova rodovia para comportar esse tráfego, mostradas nas Figuras 27,28,29 e 30.
O código de cores mostra a velocidade do trânsito na via:
• Verde: sem trânsito.
• Laranja: trânsito moderado.
• Vermelho: trânsito intenso. Quanto mais escuro for o vermelho, menor será a
velocidade do trânsito na via.
59
Figura 27 - Tráfego típico nas Segundas-feiras às 8:05 nas BR 158, 287 e 392.
Fonte: GOOGLE MAPS, 2017.
Figura 28 - Tráfego típico nas Segundas-feiras às 18:05 nas BR 158, 287 e 392.
Fonte: GOOGLE MAPS, 2017.
60
Figura 29 - Tráfego típico nas Sextas-feiras às 8:00 nas BR 158, 287 e 392.
Fonte: GOOGLE MAPS, 2017.
Figura 30 - Tráfego típico nas Sextas-feiras às 18:00 nas BR 158, 287 e 392.
Fonte: GOOGLE MAPS, 2017.
61
É importante deixar claro que a principal finalidade do trabalho não é analise
de tráfego. Apenas foram demonstrados dados que justificassem, de forma sucinta, a
criação do mesmo. Outro aspecto que influencia de forma direta no mau
funcionamento de uma via é o estado e qualidade do seu pavimento, assunto que
tampouco é abordado.
3.2 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO
O levantamento topográfico baseia-se na apresentação planimétrica e/ou
altimétrica em uma carta ou planta de determinada área de um terreno. A aquisição
dos pontos que se fazem necessários para esta representação é feita a partir dos
pontos estação de uma poligonal (figura geométrica de forma qualquer que serve de
apoio à coordenação), com um teodolito e uma mira, com uma estação total e
respectivo bastão com prisma ou mais recentemente recorrendo a técnicas GNSS
(Sistema de Navegação por Satélite). Após ter os pontos levantados, a representação
em planta dá-se através de Curvas de Nível assim pode-se identificar todos os pontos
de igual altitude de um certo lugar, e possuir suas informações através de uma visão
tridimensional do relevo.
Como presente trabalho trata-se de um projeto básico, o levantamento
topográfico foi realizado de forma mais simples e sem uso de ferramentas manuais.
Afim de se ter uma noção não muito detalhada, opta-se por utilizar o uso de software
de plataforma GIS (Sistema de informações geográficas) para geração das curvas de
nível da área a ser analisada. O programa utilizado, e já mencionado previamente no
Capítulo 2, Global Mapper, é responsável pela geração dos dados de elevação que
foram convertidos para visualização na forma de curvas de nível. Assim, o
62
levantamento topográfico dá-se de forma digital, que apesar da falta de detalhes,
apresentam erros irrisórios e é consideravelmente aceitável para a elaboração de um
projeto básico, por conter informações próximas e que condizem com as reais. Como,
por exemplo, menciona a Instrução de Projeto de Engenharia para Implantação de
Rodovias do DER/SP,
Levantamento aerofotogramétrico e serviços topográficos: No desenvolvimento dos trabalhos de elaboração do projeto básico, adota-se como norma geral para o estudo topográfico a utilização de restituição aerofotogramétrica na escala 1:2000. Alternativamente, pode ser utilizada restituição baseada em levantamento a laser ou levantamento topográfico convencional, ou mesmo em outra escala, desde que aprovados pelo DER/SP. Também se permite a adoção de escalas alternativas, desde que devidamente justificadas e aceitas pelo DER/SP. (DER/SP, 2005)
É de fundamental importância ao abrir o programa, que o usuário estabeleça
as coordenadas geográficas em que irá trabalhar, para que haja sincronismo
futuramente com o projeto ao escolher as mesmas coordenadas que serão
estabelecidas no Autocad Civil 3D. O sistema de coordenadas determinado para
produção deste trabalho é o WGS84 (World Geodetic System 1984), que é um padrão
para uso em cartografia, geodesia e navegação, incluindo GPS e é geralmente usado
para modelar a Terra no sistema de coordenadas UTM (Universal Transversa de
Mercator). A zona UTM em que a cidade de Santa Maria está localizada é a zona 22J
Hemisfério Sul, como pode ser analisada na Figura 31.
63
Figura 31 - Zonas UTM América do Sul.
Fonte: 2, 2011
Na tela inicial do Global Mapper (Figura 32) para se estabelecer o sistema de
coordenadas geográficas, o usuário deve ir em configurações (Display Settings
/Projection). É interessante frisar que a versão do software aqui no trabalho utilizada,
é a v16.1.
64
Figura 32 - Tela inicial software Global Mapper
Fonte: Autor
No menu de configurações subitem Projection (Figura 33), seleciona-se a
projeção UTM, a zona anteriormente mencionada de Santa Maria, -22 (54°W - 48°W
- Southern Hemisphere), Datum WGS84 como sistema de coordenadas, deve-se
confirmar se as unidades estão em metros, em Planar Units, selecionar “METERS”.
Para ativar as modificações, finalizar em “Ok”.
65
Figura 33 - Menu de configuração do Global Mapper
Fonte: Autor
De volta à tela inicial (Figura 32), na opção Download Free Maps/Imagery from
Online Sources, pode-se acessar mapas e selecionar a área em que será realizado o
projeto. Deve-se estar conectado com internet para acesso aos mapas, pois são de
servidores independentes ao programa. Seleciona-se World Street Map (Figura 34),
pois o mesmo oferece um mapa com ruas, rodovias e rótulos das mesmas, facilitando
assim a localização da área de projeto.
66
Figura 34 - Seleção do tipo de mapa
Fonte: Autor
Após o programa carregar o mapa (Figura 35), localiza-se a área em que o
projeto será alocado, ligando a BR-158 no “Trevo do Castelinho” à BR-392, por fora
da cidade de Santa Maria,
Figura 35 - Visualização da área do local do novo traçado
Fonte: Autor
67
Após delimitada a área, faz-se uma troca de mapas, para visualização
topográfica da área, em Download Online Data (Figura 36). Voltando para a seleção
do tipo de mapa (Figura 34) seleciona-se ASTER GDEM v2 Worldwide Elevation Data
(Figura 37).
Figura 36 – Alterando o tipo de mapa
Fonte: Autor
68
Figura 37 - Projeção gerada ao selecionar Worldwide Elevation Data
Fonte: Autor
A projeção gerada possui os dados de elevação que serão necessários para
criação das curvas de nível. Para isso, deve-se exportar esses dados de elevação
para um arquivo no formato “.dem” (Digital Elevation Model) que é um formato de
arquivo geoespacial desenvolvido pelo USGS (United States Geological Survey) para
armazenar um modelo de elevação digital baseado em raster. DEM é um subconjunto
do DTM (Digital Terrain Model) e o componente mais fundamental do mesmo. Para
mais informações sobre DTM ou MDT (Modelo Digital de Terreno, em português - ler
sub-capítulo 2.5).
Na barra de ferramentas clica-se em File > Export > Export Elevation Grid
Format (Figura 38). Seleciona-se o formato DEM > Ok (Figura 39). Prossegue-se a
operação concordando com futuras mensagens que poderão surgir. Na tela de
69
Opções (Figura 40) as unidades verticais devem ser em metros, portanto em Vertical
Units, escolhe-se METERS > Ok.
Figura 38 - Exportando a projeção para arquivo “. dem"
Fonte: Autor
Figura 39 - Selecionando o formato “.dem” do arquivo a ser gerado
Fonte: Autor
70
Figura 40 - Opções da exportação DEM
Fonte: Autor
Finalmente, destina-se um diretório para salvar o arquivo, finalizando assim o
uso do software Global Mapper. Tal arquivo foi gravado com nome FINAL.dem e
posteriormente será executado no Autocad Civil 3D e aparecerá como uma projeção
topográfica em curvas de nível, procedimento este, que será melhor abordado no
Subcapítulo 3.3.
71
3.3 UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE AUTOCAD CIVIL 3D
Este capítulo irá apresentar as configurações iniciais geradas, mostrando o
passo-a-passo necessário para o desenvolvimento de parte inicial do projeto
geométrico, com ferramentas disponibilizadas pelo programa. Após as definições
iniciais serem feitas, inicia-se o lançamento do projeto, caracterizando-se como o
resultado do trabalho.
É importante ressaltar que todas as informações foram reproduzidas baseadas
na utilização da versão educacional free do Autocad Civil 3D 2016 em Inglês. Versões
anteriores apresentam algumas diferenças de ferramentas e layout com relação à
versão utilizada no presente trabalho.
3.3.1 Iniciando o programa
De início, a opção de programa a ser aberto, é o Autocad Civil 3D Metric, que
trabalha no Sistema Internacional de Unidades, ou sistema Métrico. A tela de
apresentação do programa (Figura 41) traz muitas ferramentas novas, comparado
com o Autocad convencional, porém com muitos comandos e funcionamentos
similares.
72
Figura 41 - Tela inicial do programa Autocad Civil 3D
Fonte: Autor
Primeiramente, deve-se iniciar um novo arquivo afim de padronizar o projeto,
clicando no logotipo do programa na parte superior esquerda > New > Drawing, como
mostra a Figura 42.
Figura 42 – Criando novo arquivo
Fonte: Autor
73
Dentro da pasta Autocad Template, seleciona-se o template “acadiso” > Open
(Figura 43). Selecionado o template, um novo arquivo (Drawing 2) foi criado e o projeto
está apto a ser iniciado.
Figura 43 - Selecionando template "acadiso"
Fonte: Autor
3.3.2 Estabelecendo Sistema de Coordenadas Geográficas
Como primeiro processo de elaboração do projeto, é necessário estabelecer o
sistema de coordenadas geográficas para o mesmo. Como já mencionado, é
obrigatório o uso do mesmo sistema adotado na elaboração das curvas de nível no
programa Global Mapper. Diante disto, é estabelecido o uso novamente da categoria
UTM, sistema de coordenadas WGS 84, zona 22 Sul, para assim haver sincronismo
e sobreposição exata dos layers, com a projeção topográfica criada anteriormente.
74
Na janela TOOLSPACE na aba Settings, nota-se que o item “Drawing 2”
contém uma série de subitens, bem como na aba Prospector, os quais serão
explorados futuramente. Por hora, na aba Settings clica-se com o botão direito do
mouse sobre “Drawing 2” > Edit Drawing Settings... (Figura 44).
Figura 44 - Direcionando para o menu de Configuração do arquivo
Fonte: Autor
No menu de configuração, aba Units and Zone, estabelecer o sistema de
coordenadas mencionado, como na Figura 45.
75
Figura 45 - Estabelecendo o Sistema de coordenas geográficas
Fonte: Autor
Agora tem-se o arquivo do projeto sincronizado com as mesmas coordenadas
geográficas estabelecidas. Nota-se que o layout da barra de ferramentas superior se
altera, gerando uma nova aba “Geolocation”, que posteriormente será utilizado.
3.3.3 Projeção do levantamento topográfico
Iniciando-se de fato o projeto, utiliza-se o arquivo “.dem” criado no Global
Mapper, contendo o levantamento topográfico da área delimitada. Na aba Prospector,
subitem Surfaces, clica-se com o botão direito do mouse > Create Surface from DEM.
(Figura 46). Abre-se então o arquivo gerado pelo Global Mapper.
76
Figura 46 - Criando uma superfície com o arquivo ".dem"
Fonte: Autor
Seleciona-se o arquivo “FINAL.dem” no diretório salvo previamente> Open. As
curvas de nível deverão aparecer na tela (Figura 49), oriundas da projeção de
elevação exportada como arquivo “.dem”, ou seja, o Autocad reconhece esse tipo de
formato como uma projeção em curvas de nível. O nome do arquivo gerado é “Grid
from DEM file FINAL”. Caso apenas uma imagem com contorno amarelo tenha
surgido, significa que os layers das curvas de nível estão desativados. Basta
simplesmente ligá-los. Na aba Prospector > Surfces > subitem Grid from DEM > Edit
Surface Style. (Figura 47).
77
Figura 47 - Editando o estilo da Superfície
Fonte: Autor
Na aba Display, verifica-se todos os layers do arquivo, mostrado na Figura 48.
Aplica-se tornar visível clicando sobre a pequena lâmpada, tornando-a acesa. As
curvas de nível principal (mestra) e secundaria, denominam-se ali Major Contour e
Minor Contour respectivamente. Torna-se as duas visíveis (ver Figura 49), em Apply
e Ok.
78
Figura 48 - Editando o Display dos layers
Fonte: Autor
Figura 49 - Curvas de nível geradas pelo arquivo ".dem"
Fonte: Autor
79
Assim, tem-se a projeção das curvas de nível, devidamente georreferenciadas.
Se houver a necessidade de alterar as cores, o usuário pode alterá-las na coluna
Color, clicando sobre a cor e a alterando. Optou-se por deixar o Major Contour numa
cor branca e Minor Countour em cinza, afim de não poluir a visualização quando as
curvas de nível se sobreporem ao mapa que será adicionado no subcapítulo seguinte.
Existe a possibilidade também de alterar o espaçamento entre as curvas de nível
principais e secundárias. Ao serem geradas pelo Global Mapper, o programa as cria
com um intervalo das curvas secundárias a cada 2m e das principais a cada 10m.
Seguindo para o editor do estilo da superfície (Figura 47), na aba Contours >
Countours Intervals, e na coluna Value, altera-se os intervalos. Como o presente
trabalho trata-se de um projeto rodoviário, opta-se por um maior índice de detalhes e
se permanece com as curvas de nível de 2m em 2m, mostrado na Figura 50.
Figura 50 - Alterando o intervalo das Curvas de Nível
Fonte: Autor
80
3.3.4. Estabelecendo localização da futura rodovia
Deve-se criar um traçado que representa um modelo da futura rodovia a ser
criado. Sob uso definitivo de agora em diante do software Autocad Civil 3D, a projeção
das curvas de nível, criada pelo Global Mapper, já se encontra a disposição no formato
de arquivo, e deve-se executá-lo no Autocad Civil 3D.
Porém, mesmo possuindo as curvas de nível georreferenciadas, não se sabe
exatamente o lugar que o modelo de terreno está situado, como mostra a Figura 49.
Para isso, uma importante ferramenta da nova versão (2016) do Autocad Civil 3D
auxilia na exibição de uma imagem de satélite como background. As imagens de
satélite apresentadas pelo programa são bastante atualizadas, do ano de 2016, e
sincronizadas com o Bing Maps, da Microsoft, que também possui fácil acesso a
qualquer usuário para uma navegação mais interativa através do endereço eletrônico:
http://bing.com/maps. Com isso, há a possibilidade de se visualizar com uma
resolução aceitável (aplicando a ferramenta zoom que o programa oferece), desviar
de APPs (Áreas de Preservação Permanente), como riachos e matas nativas, desviar
de propriedades, evitando assim gastos com desapropriações, desvio de vegetações
densas, evitando gastos com destocamento, etc... Porém a visão que se tem é apenas
uma imagem aérea 2D, não se sabendo, portanto, a exata elevação em que se está
executando este traçado. É justamente aí que o Autocad irá analisar onde se está
passando realmente com este traçado, para assim evitar demasiados movimentos de
terra, como um número elevado de cortes e aterros.
Para isso, retorna-se a aba “Geolocation” na barra de ferramentas, e altera-se
de Map Off, para Map Aerial (Figura 51), situado na barra de ferramentas da aba
Geolocation. Para realização dessa operação, o usuário será requisitado que realize
81
o sign in de sua conta Autodesk A360. O cadastro é gratuito e pode ser realizado pelo
próprio site da Autodesk, acessando o endereço: http://www.autodesk.com/.
Figura 51 - Gerando a imagem de satélite para o background do projeto
Fonte: Autor
O resultado, como já mencionado, é a perfeita sobreposição das curvas de nível
da área selecionada, com a imagem do satélite (Figura 52). Ou seja, os dois arquivos
estão georreferenciados em mesmo sistema de coordenadas geográficas, justificando
a importância dessas etapas.
Figura 52 - Resultado da sobreposição exata do levantamento topográfico com o mapa da imagem de satélite
Fonte: Autor
82
Deste modo, torna-se possível a realização do traçado modelo com um bom
nível de detalhamento tanto da vegetação e urbanização dessa área, para adequar
desvios e evitar desapropriações em que se está passando com a futura rodovia.
Quanto à topografia e informações do relevo da mesma, também se tem uma boa
noção, possibilitando previsão da possível movimentação de terra, a qual será
detalhada mais à frente.
Com tudo definido, inicia-se então a realização do traçado.
83
4. RESULTADOS
Com a ideia de focar na experiência e no uso do Autocad Civil 3D para fins de
projetos de rodoviários, o capítulo de resultados foi desenvolvido exclusivo para tal
assunto. Este capítulo irá apresentar os resultados gerados, através de uma
abordagem sucinta e objetiva, mostrando o passo-a-passo necessário para o
desenvolvimento de parte de um projeto geométrico e de terraplenagem, com
ferramentas disponibilizadas pelo programa.
4.1 DETERMINAÇÃO DA CLASSE DE PROJETO E
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Primeiramente, deve-se definir a Classe de Projeto em que a rodovia a ser
adotada, seguindo as normas do manual do DNER (DNIT), mencionadas no capítulo
2.1 de Revisão Bibliográfica. Seguindo o Quadro 1, e considerando o trecho dos
postos analisados no Levantamento de Tráfego do Consórcio Travessia Urbana,
apresentado no capítulo 3.1, tem-se uma série de dados para a especificação da
Rodovia. Esta definição deve ser feita agora, antes do lançamento do traçado, para
escolha das configurações do software que serão usadas para iniciar o traçado.
A seleção do terreno será através do uso da ferramenta computacional. Com o
MDT gerado, no Autocad Civil 3D pode-se verificar qual o tipo de terreno predominante
na região, gerando o mapa das declividades. Para isso, seguindo a Figura 53, clica-
se com o botão direito em Grid from DEM file FINAL> Surface Properties.
84
Figura 53 - Abrindo as propriedades da superfície
Fonte: Autor
Na aba Analysis, seleciona-se o Analysis type: Slopes (declividades). Como
comentado no capítulo 2, o DNIT trabalha com três classificações de terreno, Plano,
Ondulado e Montanhoso, portanto na opção Ranges, seleciona-se 3. Marca-se a caixa
Preview, para visualizar como ficará a tabela de legenda criada e assim na seta Run
analysis.(Figura 54).
85
Figura 54 - Criando mapa de declividades
Fonte: Autor
Assim, três identificações irão surgir. De acordo com a Tabela 1 da EMBRAPA
tem-se a porcentagem de cada tipo de terreno, e de forma análoga, pode-se
determinar uma classificação: Terreno Plano, com declividades de 0 a 8%, Terreno
Ondulado, com declividades de 8 a 20% e Terreno Montanhoso com declividades de
20 a 80%. São esses os dados de entrada para o programa gerar o mapa de
declividades. Seleciona-se as cores da escolha do projetista, no caso escolhidas
verde para Plano, amarelo para Ondulado e vermelho para Montanhoso, como mostra
a Figura 55 e o resultado na Figura 56.
86
Figura 55 - Criando mapa de declividades com identificação de máximas e mínimas declividades
Fonte: Autor
Feito isso, precisa-se agora ligar o layer das declividades, em Edit surface
style>aba Display e ligar o layer Slopes. Assim se poderá visualizar o mapa criado.
Figura 56 - Mapa de declividades gerado
Fonte: Autor
87
Nota-se que há uma predominância de identificação da cor amarela, que
simboliza o Terreno Ondulado. Portanto para efeito de projeto e seguindo as normas
do DNIT, a região será considerada Ondulada.
Já a Classe de Projeto adotada para a realização do presente trabalho será
Classe II, prevendo uma grande dissipação do Volume Diário Médio desses trechos
das BR 158, 287 e 392 (comentado no subcapítulo 3.1) com a implantação da nova
rodovia, ficando na faixa estimada hipoteticamente de < 1400 de veículos por dia.
Prevendo também, que a duplicação desse trecho com as obras da Travessia Urbana
de Santa Maria resultará nessa redistribuição ordenada de tráfego da região,
melhorando o Nível de Serviço do trecho.
Selecionada portanto a Classe de Projeto e o tipo de terreno por onde a rodovia
irá passar, pode-se agora verificar as demais características técnicas para projeto
através da Tabela 3. Tem-se, assim as seguintes características, adotadas no estudo.
CLASSE II, Terreno Ondulado
Velocidade Diretriz Mínima: 70 km/h
Distância de Visibilidade de Parada:
- Mínimo Desejável: 110m
- Mínimo Absoluto: 90m
Distância Mínima de Visibilidade de Ultrapassagem: 490m
Raio Mínimo de Curva Horizontal (p/Superelev. Máx.): 170m
Taxa de Superelevação Máxima: 8%
Rampa Máxima:
- Máximo Desejável: não existe
- Máximo Absoluto: 5%
Valor de K para Curvas Verticais Convexas:
88
- Mínimo Desejável: 29 m/%
- Mínimo Absoluto: 20 m/%
Valor de K para Curvas Verticais Côncavas (m/%):
- Mínimo Desejável: 24 m/%
- Mínimo Absoluto: 19 m/%
Largura da Faixa de Trânsito:
- Mínimo Desejável: não existe
- Mínimo Absoluto: 3,50 m
Largura do Acostamento Externo:
- Mínimo Desejável: não existe
- Mínimo Absoluto: 2,50 m
Largura do Acostamento Interno: (Somente para a Classe IA)
- Pistas de 2 faixas: não existe
- Pistas de 3 faixas: não existe
- Pistas de 4 faixas: não existe
Gabarito Vertical (altura livre):
- Mínimo Desejável: 5,50 m
- Mínimo Absoluto: 4,50 m
Afastamento Mínimo do Bordo do Acostamento:
- Obstáculos Contínuos: 0,50 m
- Obstáculos Isolados: 1,50 m
Largura do Canteiro Central:
- Largura Desejável: não existe
- Valor Normal: não existe
- Mínimo Absoluto: não existe
89
4.2 ALINHAMENTO HORIZONTAL
Após então a seleção da Classe e terreno, é iniciado o lançamento do
alinhamento horizontal no programa. Na barra de ferramentas superior em Home,
Alignment, Alignment Creation Tools, Figura 57.
Figura 57 - Criando alinhamento horizontal
Fonte: Autor
Uma janela de layout irá se abrir e nela as seguintes opções devem ser
selecionadas. O Nome escolhido foi EIXO, mas qualquer denominação pode ser dada.
Em Type definir do tipo Centerline, que indica que o traçado que está sendo criado
seria o eixo central da rodovia, Figura 58.
90
Figura 58 - Layout da criação do alinhamento
Fonte: Autor
Na barra de Design Criteria, Starting design speed preencher com a velocidade
de 70km/h, que seria a velocidade diretriz (ou de projeto), indicando a velocidade que
um veículo-padrão pode desenvolver em um trecho de estrada em condições normais.
Seleciona-se Use design criteria file, escolhe-se Minimum Radius Table da AASHTO
2011 Metric eMax 8%, que significa superelevação máxima 8%. Todas as informações
de acordo com a Figura 59.
91
Figura 59 - Selecionando os critérios de projeto
Fonte: Autor
Clicando em Ok, uma nova janela de Ferramentas do layout Alinhamento, onde
primeiramente seleciona-se a criação do traçado já gerando as curvas com tangentes.
Na opção de desenho do alinhamento, deve-se selecionar que tipo de curva irá se
utilizar no projeto, em Curve and Spiral Settings. Optou-se por utilizar curvas de
transição, com espiral de entrada e saída, representada no Autocad como Clothoid,
ver Figuras 60 e 61.
92
Figura 60 - Configuração do tipo de curva e espiral
Fonte: Autor
Tem-se a opção por selecionar o raio das curvas e espirais e também
dimensionar as espirais de entrada e saída. Escolheu-se apenas a dimensão das
curvas com espirais alterando para o raio mínimo para superelevação máxima de 170
m, previsto em norma para rodovia Classe II terreno Ondulado, seguindo a . A escolha
do raio antes do lançamento do traçado para todas as curvas do projeto, dá-se de
maneira precipitada por muitas vezes o raio de uma curva ter necessidade ser maior,
por isso opta-se pelo raio mínimo para depois sim alterá-los conforme a necessidade.
Confirmar em OK.
Figura 61 - Selecionando o raio das curvas
Fonte: Autor
93
Para iniciar o traçado horizontal (Figura 62), voltar na opção de desenho do
alinhamento e selecionar Tangent-Tangent (with curves) e OK, e com o cursor gerar
o traçado seguindo as orientações do subcapítulo 2.3. Além, preza-se atenção para
desvio de propriedades habitacionais, evitando indenizações de desapropriações,
cruzar o traçado por APPs (Áreas de Preservação Permanente), etc.
Figura 62 - Início do alinhamento horizontal
Fonte: Autor
O traçado inicia-se no Trevo do Castelinho (Figura 63). Propõe-se que haja uma
quarta saída da rótula que seria o início da nova rodovia (Figura 64). Outra
possibilidade é de um acesso em elevação saindo do viaduto em terra armada que
será construído sentido Centro-Camobi. Essas possibilidades podem ser melhores
estudadas em futuro projeto, afim de não fugir do tema principal do atual trabalho.
94
Figura 63 - Local de início da nova rodovia, juntamente ao Trevo do Castelinho.
Fonte: Google Maps Street View
Figura 64 - Previsão do acesso do trecho contorno de Santa Maria. Travessia Urbana
de Santa Maria, Mosaico Fotográfico km 0+390 ao km1+500,
Fonte: Enecon AS
FUTURA LIGAÇÃO COM O CONTORNO DE SANTA MARIA
95
Seguindo a execução do traçado, tendo como base o acesso pela rótula, como
mostra a Figura 64, clica-se nas linhas das curvas de nível gerando o alinhamento
com uma linha verde que fica demarcado em azul. Na Figura 62, nota-se uma área
com escavações e aterros, local este trata-se de um sítio paleontológico que é
território pertencente à UFSM, chamado Sanga da Alemoa. Segundo o paleontólogo
Sérgio Cabreira, historicamente a Sanga da Alemoa é um dos mais importantes sítios
paleontológicos brasileiros, por isso deve-se haver um cuidado de preservação da
área, e situar a nova rodovia no mínimo 50 metros do local ao offset do bordo da
mesma. O alinhamento segue sendo lançado como mostra a Figura 65.
Figura 65 - Seguindo lançamento do traçado
Fonte: Autor
Nota-se em azul o lançamento do alinhamento e a necessidade de criação de
variadas curvas afim de suavização do traçado conforme a topografia do terreno, de
modo a evitar-se demasiadas movimentações de terra, com cortes e aterros. O próprio
software gera as curvas horizontais conforme se é selecionado as tangentes.
96
Quando o alinhamento horizontal chega em confronto com a BR-287 (Faixa
Nova), faz-se necessário de alguma disponibilidade de acesso, seja um trevo, um
viaduto de passagem inferior, etc. No software há a possibilidade de projetar
interseções rodoviárias, mas para o presente trabalho não se irá atenuar a estes
aspectos, por se tratar de um outro assunto bastante complexo que exige um tipo de
estudo diferenciado. Uma outra sugestão seria o novo traçado deslocar-se e passar
por um cruzamento já existente com um acesso já no local a uma rua perpendicular à
rodovia BR-287, que na Figura 66 encontra-se escrito em vermelho “BR-287”.
Figura 66 - Encontro do novo traçado com uma rodovia existente BR-287
Fonte: Autor
Durante o lançamento do alinhamento, por se tratar de uma região que possui
alguns pontos de urbanização, deve-se estar atento em desviar de residências e
novos loteamentos, tendo em mente que deverão existir acessos a estes locais, como
97
por exemplo na Figura 67. Novamente um estudo de cruzamentos /interseções, desta
vez com vias urbanas, deve ser realizado.
Figura 67 - Interseção da rodovia com ruas locais
Fonte: Autor
Outro importante aspecto do lançamento do traçado horizontal, é a
necessidade de tentar coincidir o novo traçado com as vias já existentes (Figura 68).
No caso deste trabalho, várias estradas rurais não pavimentadas são existentes no
local, elas podem ser utilizadas para fazerem parte do novo traçado. Tal escolha, tem
reflexo direto com o custo da obra, por se tratar de uma implantação de rodovias sobre
traçados existentes gerando economia e versatilidade para a nova pavimentação.
Interseções com vias urbanas, que devem ser projetados.
98
Figura 68 - Gerando traçado sobre vias existentes, reduzindo custo de implantação
da nova rodovia
Fonte: Autor
Novamente em mais um trecho faz-se a utilização do traçado existente, e por
fim a junção da nova rodovia com a BR-392 (Figura 69), completando assim o
alinhamento horizontal sugerido no presente trabalho.
Figura 69 - Encontro da nova rodovia com a BR-392
Fonte: Autor
Traçado sobre vias existentes
99
O local onde irá desembocar a nova rodovia (Figura 70) também necessitaria
de um estudo para a viabilização dos acessos a nova interseção.
Figura 70 - Local de interseção da nova rodovia com BR-392.
Fonte: Google Maps Street View.
Encerrado o lançamento do alinhamento horizontal, pressiona-se ENTER para
finalizar o uso da ferramenta. Automaticamente o estaqueamento será lançado por
todo o traçado proposto. Tem-se então todo o eixo central do alinhamento horizontal
da rodovia lançado, como visto na Figura 71.
100
Figura 71 - Novo alinhamento concluído
Fonte: Autor
Para efeitos de visualização pode-se desligar o layer das curvas de nível, e
analisar como o traçado ficou com o background de diferentes tipos de mapas.
Seguindo a Figura 48 desliga-se os layers que compõem as curvas de nível e na aba
Geolocation alterar o estilo de mapa (Figuras 72 e 73)
101
Figura 72 - Projeto sem as curvas de nível para melhor visualização, e alterando o etilo de mapa de Map Aerial para Map Road
Fonte: Autor
Figura 73 - Projeto com visualização do mapa Map Road
Fonte: Autor
O estaqueamento gerado identifica os pontos de início e fim da rodovia BP
0+000.00 e EP 6+960.29 respectivamente. Bem como início, meio e término das
curvas, PC, Mid e PT, com as respectivas estacas de cada ponto. O padrão das
estacas geradas pelo programa é o americano da AASHTO, que possui corda de 20
m e numeração cheia a cada 1000 m. Para alterar esse estilo, e passar para o padrão
brasileiro do DNIT com numeração cheia de 100 em 100m, e estacas de 20m.
102
Seleciona-se a rotulação de numeração das estacas (label) e na barra de ferramentas
superior em Edit Label Group (Figura 74).
Figura 74 - Editando estaqueamento
Fonte: Autor
Uma janela de edição se abre, clica-se na etiqueta indicada na Figura 75 e após
na opação de edição da janela Pick Label Style.
Figura 75 - Escolhendo estilo do rótulo
Fonte: Autor
Na aba Layout e em Text clica-se no ícone “...” em Contents, ao lado de Station
Values. Deve-se, em Text Component Editor, primeiramente apagar o texto que
aparece selecionado na Figura 76. Em Format, seleciona-se station index format e em
Output “left of station character”, e ao clicar em preview (seta ao lado de Properties:
Station Value) um novo texto será criado, no lugar daquele que foi apagado
anteriormente, e após em OK.
103
Figura 76 - Editando texto do estaqueamento
Fonte: Autor
Voltando a tela Label Style Composer, nota-se que a configuração das estacas
já se atualizaram > OK. Na janela Alignment Labels, na coluna Incremet, deve-se
alterar agora para configuração de estaqueamento brasileiro, editando para 100 m
para as Major Stations e 20m para as Minor Stations. Na parte inferior em Station
index increment, altera-se para 20m também, que seria o incremento entre as
estações (Figura 77).
Figura 77 - Alterando o estaqueamento para o modelo do DNIT
Fonte: Autor
104
Altera-se assim o estaqueamento para o modelo de visualização utilizado pelo
DNIT. No atual trabalho, optou-se por deixar no modelo da AASHTO por questões de
melhor adaptação, porém tal configuração pode ser alterada a qualquer momento,
adequando o trabalho para norma brasileira.
4.3 CRIAÇÃO DA SUPERELEVAÇÃO
Após lançado o alinhamento horizontal, determina-se a superelevação da
rodovia, seguindo o estudo demonstrado no subcapítulo 2.2.7 Superelevação. Como
a rodovia foi criada com curvas de transição, o foco principal será a determinação da
superelevação justamente na transição das curvas.
Seleciona-se o alinhamento horizontal criado, e em Superelevation >
Calcuate/Edit Superelevation. Uma janela se abre com todas as informações das
curvas do traçado criado. Selecionar Superelevation Wizard. (Figura 78).
Figura 78 - Cálculo da Superelevação
Fonte: Autor
105
Opta-se para ser calculado para todas as curvas do alinhamento, selecionando
em Entire alignment > OK. Na janela Calculate Superelevation, em Lanes, determina-
se a largura da pista de rolamento e em Shoulder Control a do acostamento, que são
3,5m e 2,5m respectivamente, já definidos previamente. Em Attainment manter as
mesmas configurações de dimensionamento selecionadas no início do lançamento do
traçado, que é seguindo a AASHTO 2011 com elevação máxima de 8%, > Finish. Uma
tabela será criada com as informações de superelevação e o traçado surgirão
representações das superelevações nas curvas, como na Figura 79.
Figura 79 - Superelevação calculada e acrescida nas curvas
Fonte: Autor
Para visualização do diagrama da superelevação criada, clica-se no
alinhamento, em seguida em Superelevation > Create superelevation view.
Determina-se um nome e cores a critério do projetista como as da Figura 80.
106
Figura 80 - Criação do diagrama de superelevação
Fonte: Autor
Desta forma o programa cria os diagramas de superelevação de todas as
curvas do projeto. Na Figura 81 é mostrado a superelevação das curvas 1 e 2.
Figura 81 - Diagrama de superelevação da curva 1 e 2
Fonte: Autor
107
4.4 CRIAÇÃO DA SUPERLARGURA
Seguindo as diretrizes de projeto, nota-se que a Tabela 3 informa que a
superlargura para raios de 170m e velocidade de 70km/h, as quais são características
técnicas do trabalho, é de 0,6m. No programa, deve-se criar um novo tipo de
alinhamento a partir do já criado, chamado Offset alignment, localizado na aba Home
> Alignment > Create Offset alignment. Clica-se no alinhamento para selecioná-lo ou
simplesmente pressione Enter.
Na aba Widening Criteria, opta-se por selecionar Specify widening through
design standards, ou seja, especificar seguindo a Norma. Em Widening Method
seleciona-se o tipo de veículo SU da AASHTO, Single-unit truck, correspondente ao
veículo de projeto CO do DNIT. Devido ao projeto conter curvas com transição, aplica-
se a superlargura em ambos lados das faixas, em Widening to Apply on, seleciona-se
Both sides. Para a tabela de raio mínimo, mantém-se a seleção desde o início que
seria a AASHTO 2011 elevação máxima de 8%, como representado na Figura 82. O
resultado pode ser visto na Figura 83.
108
Figura 82 - Criando superlargura no alinhamento
Fonte: Autor
Figura 83 – Alinhamento da rodovia com superlargura criada
Fonte: Autor
109
4.5 CRIAÇÃO DO PERFIL NATURAL E PROJETADO
Neste subcapítulo trabalha-se em cima da criação de perfis longitudinais no
terreno por onde a rodovia passa, gerando assim um alinhamento vertical e obtendo
uma visualização dos locais de corte e aterro em perfil dessa rodovia.
Seguindo a Figura 84, em Home > Profile > Create Profile from surface,
adiciona-se clicando em Add>> o alinhamento criado EIXO e a superfície “Grid from
DEM file FINAL”
Figura 84 - Criando um perfil da superfície
Fonte: Autor
Uma nova janela se abre e em Profile View name, é inserido o nome PERFIL
NATURAL > Create profile view, e seleciona-se um local para gerar o desenho do
perfil. O perfil natural por onde o eixo do alinhamento passa, é então gerado. Ver
Figura 85.
110
Figura 85 - Perfil longitudinal do terreno natural
Fonte: Autor
A grade criada, possui escalas diferentes nos eixos. Para questão de melhor
visualização a escala vertical está exagerada, sendo o dobro da dimensão da escala
horizontal. Isso pode ser alterado, porém é conveniente deixar o greide dessa
maneira. No eixo vertical tem-se as cotas em metros e no horizontal as estacas.
Para criação do perfil projetado (Figura 86), onde se pode visualizar as rampas
e o alinhamento vertical da rodovia, o processo é bastante similar. Home > Profile >
Profile Creation Tools, selecionando o perfil natural recém criado. Altera-se o nome
para PERFIL PROJETADO, e na aba Design Criteria, seleciona-se a caixinha Use
criteria based design que se refere a norma da AASHTO, para valores mínimos do
coeficiente K. Valor esse visto no subcapítulo 2.2.9 sobre curvas verticais, e
selecionado pela Tabela 3 para Classe II, terreno Ondulado, como Valor de K para
Curvas Verticais Convexas: Mínimo Desejável: 29 m/% e Mínimo Absoluto: 20 m/% ;
Valor de K para Curvas Verticais Côncavas (m/%): Mínimo Desejável: 24 m/% e
Mínimo Absoluto: 19 m/%.
111
Figura 86 – Criando perfil projetado
Fonte: Autor
Após, na grade, faz-se o lançamento do perfil projetado (Figura 88) clicando-se
na própria grade e gerando as curvas verticais já concordadas entre si, através da
seleção da opção Draw Tangents with Curves. Cabe ao projetista selecionar o modo
com que se deseja o alinhamento vertical (Figura 87), com total atenção na futura
movimentação de terra, sem exagerar na quantidade de volumes de cortes e aterros.
Ao finalizar, o programa gera detalhes e informações do perfil altimétrico lançado
(Figura 89).
Figura 87 - Selecionando opção de desenho das curvas verticais
Fonte: Autor
112
Figura 88 - Perfil projetado sendo lançado com a geração de curvas verticais
Fonte: Autor
Figura 89 - Perfil projetado gerado com curvas verticais e rampas indicadas
Fonte: Autor
O Autocad Civil 3D oferece a criação de um relatório, ou também chamado Nota
de Serviço, com as cotas para a terraplenagem, assim que se é lançado o perfil
projetado. Para isso, dirige-se à aba TOOLBOX > Reports Manager > Profile >
113
Increment Station Elevation Difference Report. Altera-se somente a opção Station
Interval, para 20, referindo-se a corda de 20m entre as estacas, e escolhe-se um
diretório no computador para salvar o relatório, optando por salvar em formato Excel
(Figura 90).
Figura 90 - Relatório gerado a partir da criação dos perfis longitudinais
Fonte: Autor
4.6 CRIAÇÃO DA SEÇÃO TIPO PARA A RODOVIA
Para alinhamento horizontal projeta-se uma seção tipo para que possa ser
anexada por todo o trecho do alinhamento, caracterizando o tipo de rodovia. No
Autocad é chamado de Assembly, portanto na aba Home > Assembly > Create
Assembly. Nomeia-se SEÇÃO TIPO e determina-se o eixo dessa seção em algum
114
lugar da tela Model. Ao clicar nesse eixo, surge a opção Tool Palette na caixa de
ferramentas superior, o qual possui uma biblioteca de estilos para seções de rodovias,
como se fossem blocos para cada elemento da Figura 13.
Iniciando a construção da seção, opta-se por fazer todo o lado direito da pista,
para depois utilizar o comando MIRROR e rebater a seção criada do lado direito para
o lado esquerdo, por se tratar de uma seção simétrica. Em Tool Palettes, na aba Lanes
escolhe-se a LaneSuperelevationAOR, (Figura 91) que é a pista levando em conta a
Superelevação criada anteriormente. Para usar a superelevação, na opção Use
Superelevation, seleciona-se Right Lane outside. A opção Lane Width (largura da
pista) já se encontra no valor adotado de 3,6 m, assim como a declividade de 2% em
tangentes, com função de escoamento de águas pluviais. Para inserir a pista, clica-se
no eixo da seção.
Figura 91 - Criando a pista de rolamento
Fonte: Autor
O acostamento escolhido encontra-se na aba Shoulders,
ShoulderVerticalSubbase. Aplica-se o mesmo ao lado da faixa de rolamento já criada.
115
Outra maneira de editar o Assembly, é clicando-se no acostamento e na barra de
ferramentas superior, selecionar o menu Subassembley Properties. Na aba
Parameters escolhe-se as opções de acordo com as características técnicas
adotadas, conforme a Figura 92.
Figura 92 - Propriedades do Assembly acostamento
Fonte: Autor
Por fim, são inseridos os elementos de corte e aterro, onde o programa
subentende que ao longo da rodovia tem-se seções onde existirão cortes e aterros
independentemente do lado e talude. Com esse elemento, o programa se ajusta
automaticamente e gera o assembley de corte ou aterro necessário. Na aba Basic,
BasicSlideSlopeCutDitch, opção que em caso de corte, é gerado uma valeta (ou
sarjeta, visto que a rodovia não tem meio-fio) para escoamento de água no pé do
talude. Seguindo as especificações da norma do DNIT retratada no subcapítulo
312.2.10 sobre Seções transversais, será utilizado para cortes (cut slope) a inclinação
de 1,5:1 e aterros (fill slope) 1:2, configurações que são inseridas em Subassembley
116
Properties. Após finalizado, como já mencionado, faz-se um “Mirror” simétrico da
seção para o lado esquerdo, gerando portanto a uma seção tipo genérica, mostrada
na Figura 93.
Figura 93 - Seção tipo genérica
Fonte: Autor
4.7 CRIAÇÃO DE CORREDORES E CONJUNTO DE SEÇÕES
Os corredores são as junções do alinhamento horizontal, perfil projetado e
seção tipo, gerando o resultado final da rodovia sobre a superfície MDT. Na aba Home
> Corridor, e especificar as opções mostradas na Figura 94.
118
Nota-se que são criados os offsets, trechos de corte (em vermelho) e aterro
(em verde), na Figura 95. Nos locais em corte, é possível verificar também a existência
da valeta já criada. O corredor criado por enquanto é apenas uma “armação” de linhas
e deve ser anexado a superfície, para adequar os trechos de corte e aterro às curvas
de nível, criando por fim uma nova superfície final. Seleciona-se o corredor, e clica-se
em Corridor Surfaces, opção que surge na barra de ferramentas. Na opção Top, que
seria o topo da rodovia, cria-se a superfície clicando no ícone circulado na Figura 96
a nomeando RODOVIA.
Figura 96 - Criando superfície do topo do novo corredor
Fonte: Autor
Na opção Datum, que se pode dizer ser o fundo final da rodovia após a equipe
de terraplenagem ter efetuado o serviço, adiciona-se uma outra superfície clicando
em “+”, a após marca-se a caixa Add Breakline para indicar que essa nova superfície
deve ser destacada do terreno natural, especificado na Figura 97.
119
Figura 97 - Criando superfície do fundo do novo corredor
Fonte: Autor
Na aba Boundaries, sobre RODOVIA clica-se com o botão direito e adiciona-se
uma borda limite para a rodovia, em Corridor extents as outer boundary, que indica
que o limite dessa nova superfície vai coincidir com o limite do corredor. Após clicando-
se em OK uma mensagem surge requisitando que seja reconstruído o corredor
(Rebuild the corridor), seleciona-se esta opção. Percebe-se que são criadas curvas
de nível na rodovia sobre as curvas de nível existente, indicando que houve uma
alteração na superfície e a rodovia está anexada ao terreno natural, deixando de ser
apenas uma “armação” de linhas sobre o mesmo. Isto pode ser melhor visto no modo
de visualização Object viewer, clicando com o botão direito sobre essa nova superfície
de curvas de nível da rodovia (ou em Prospector > Surfaces> RODOVIA, que é o
mesmo caminho) e selecionar a opção object viewer.
120
Figura 98 - Selecionando a superfície RODOVIA para melhor visualização
Fonte: Autor
No Object Viewer pode-se visualizar a superfície selecionada em três
dimensões, o que facilita poder entender o que de fato está sendo dimensionado no
programa. Esta ferramenta possui grande importância em projetos, por possibilitar o
projetista ter uma melhor precisão e produzir modelos de qualidade para o modelo
físico. Em suma, a visualização tridimensional possibilita ver de perto cada detalhe do
ambiente ou objeto e torná-lo o mais próximo possível da realidade. Auxilia a
compreender melhor os espaços e as soluções espaciais que estão sendo propostas
por arquitetos e engenheiros. Ver Figura 99.
121
Figura 99 - Visualização em 3D da rodovia
Fonte: Autor
Por fim, para integrar essa inserção da superfície da rodovia na superfície do
terreno natural, deve-se unir essas duas superfícies em uma só. Cria-se uma nova
superfície, com o botão direito em Surfaces > Create surfaces..., com o nome de
PROJETO FINALIZADO (Figura 100).
122
Figura 100 - Criando a superfície de projeto final
Fonte: Autor
Após criado, basta colar as superfícies “Grid from DEM file FINAL”, que é o
terreno natural, e “RODOVIA” no PROJETO FINALIZADO. Para isso, botão direito
sobre PROJETO FINALIZADO > Definition >botão direito em Edits > Paste Surface.
Repete-se os comandos para cada superfície, e assim finalmente tem-se uma
superfície final. Visualizando a superfície do PROJETO FINALIZADO no Object
Viewer, tem-se o resultado da Figura 101.
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Figura 101 - Visualização 3D da rodovia finalizada
Fonte: Autor
Com essa superfície final criada pode-se através da ferramenta Sample Lines,
elaborar um conjunto de linhas de seções transversais ao longo de toda rodovia,
possibilitando ter uma melhor visualização de trechos com seções em corte, em aterro
e seções mistas. Na aba Home > Sample line, pressiona-se Enter e seleciona-se o
alinhamento criado, EIXO. Ao surgir a janela de criação de grupo de Sample Line,
aparecem opções de escolha das superfícies que serão visíveis nas seções. Opta-se
por a do terreno natural (Grid from DEM file FINAL) a do CORREDOR e CORREDOR
RODOVIA, deixando não selecionado a superfície do PROJETO FINALIZADO.
Denomina-se as Sample Lines de LINHAS DE SEÇÕES.
124
Figura 102 - Criando as linhas de seções
Fonte: Autor
O programa então, sugere um cursor vermelho, para selecionar o local de onde
deseja-se criar esse corte na rodovia e gerar a seção. Porém, opta-se por criar uma
seção para cada estaca, ou seja, a cada 20m. Para isso, seleciona-se a opção “By
range of stations...” e na propriedade Sampling Incrementes (Figura 103).
Figura 103 - Configurando as Sample Lines
Fonte: Autor
125
Agora, pode-se criar as vistas dessas seções (Figura 104 e 105) geradas ao
longo da rodovia. Através do comado Section Views > Create Multiple Views, na aba
Home, possibilita criar as vistas de todas as seções criadas. Após, na janela de criação
das vistas, na opção Section Placement seleciona-se a atribuição Draft que indica a
escolha da criação das seções sem criações de pranchas, apenas no espaço Model
do Autocad. Cria-se as seções em Creat Section Views.
Figura 104 - Vista das Seções criadas
Fonte: Autor
126
Figura 105 - Seção 0+780m de aterro e seção 1+160m de corte
Fonte: Autor
Pode-se agora, ter uma melhor noção de onde a rodovia está passando e que
tipo de movimentação de terra irá ocorrer no local. Há a possibilidade de inserir
detalhes e informações, como declividades, cotas do terreno e do projeto, distâncias
dos offsets. Por questões de visualização optou-se por não inserir e poluir
demasiadamente as seções.
4.8 PASSEIO VIRTUAL PELA RODOVIA
O programa oferece a função Drive em que realiza um passeio virtual na
rodovia, podendo estabelecer a visão do motorista. Em Analyze > Drive, seleciona-se
o corredor e a superfície criada. O display da função Drive é bastante intuitivo e de
fácil utilização. Pode-se estabelecer os 1,20m da altura de visão do motorista de
veículos de passeio, por exemplo, e simular como seria dirigir nessa rodovia criada.
Estabelecer também a velocidade em que a visualização irá passear sobre a rodovia
127
e verificar trechos de disponibilidade de ultrapassagens. A Figura 106 demonstra um
frame (mais precisamente na estação 4+826.81m) do passeio sendo simulado onde
se é possível ver os offsets em um trecho antecedente a uma curva, com aterro no
bordo esquerdo e corte no bordo direito, respeitando os limites de inclinação de
taludes especificados.
O Autocad Civil 3D não possui cunho gráfico para trabalhos rodoviários, e sim
caráter técnico para a elaboração de projetos. Por isso as visualizações não são
resoluções em alta definição.
Figura 106 - Simulação 3D de visualização de um motorista
Fonte: Autor
4.9 TABELA DE VOLUMES DE TERRA E DIAGRAMA DE
BRUCKNER
Outra importante ferramenta, migrando agora para o Projeto de Terraplenagem,
é a tabela dos Cálculos de Volumes (Figura 108). Nela, pode-se verificar o exato
128
volume de corte e aterro, assim que o corredor for criado, em relação ao perfil vertical
longitudinal, também criado anteriormente. Clica-se na superfície do terreno natural
do projeto, e na aba de ferramentas em Volume Dashboard. Cria-se uma nova
superfície, chamada VOLUME RODOVIA. Na opção Base Surface, selecionar a
superfície natural do terreno Grid from DEM file FINAL e Comparison Surface a
superfície RODOVIA, passos demonstrados na Figura 107.
Figura 107 - Criando superfície para cálculo de volumes
Fonte: Autor
Nas propriedades Cut Factor e Fill Factor seriam para identificar se o material
(solo) sofreria algum tipo de redução do volume, devido ao Fator de Empolamento,
mas tal fato foi desconsiderado, e deixado iguais em valores unitários. Logo, os
volumes são gerados.
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Figura 108 - Tabela dos cálculos de volume
Fonte: Autor
Nota-se que houveram 287.399,17m³ de corte (Cut) e 95.422,01m³ de aterro
(Fill), sendo o saldo (Net) de 191.977,16 m³ de solo. No gráfico (Net Graph) pode-se
perceber essa desproporção, onde tem-se uma quantidade muito maior de corte
(vermelho), que de aterro (verde).
Outra maneira de visualizar estes valores mais detalhadamente é gerando uma
Tabela de Volumes Totais (Figura 110 e 111). Para isso, deve-se criar uma lista de
materiais (Figura 109), que nesse caso será a movimentação de terra, ou seja, solo.
Clicando-se numa Sample Line (linha de seção) criada, o menu se altera na aba de
ferramentas em Group Properties > Material List > Add new material. Dá-se o nome
da lista “LISTA DE MATERIAIS” e o subcritério o nome de “MOVIMENTAÇÃO DE
TERRA”. No Tipo de Quantidade (Quantity Type) opta-se por Earthworks, significando
Terraplenagem. Para estabelecer o intervalo de material em que programa ira
calcular, seleciona-se a parte da base como sendo o terreno natural “Grid from DEM
file FINAL”, selecionando a superfície e clicando em “+” e compara-se com o
CORREDOR RODOVIA.
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Figura 109 - Criando a Lista de Materiais de Terraplenagem
Fonte: Autor
A lista de materiais pode ser criada para qualquer tipo de material utilizado na
construção da rodovia. O programa possibilita também, por exemplo, levantar um
quantitativo de concreto asfáltico, assim como se faz para a movimentação de terra,
através da seção tipo criada. Porém este serviço não será utilizado neste trabalho,
somente para questões de terraplenagem.
Novamente clicando-se numa das linhas de seções, em Add Tables > Total
Volume. Seleciona-se o alinhamento EIXO, grupo de sample lines LINHAS DE
SEÇÕES à LISTA DE MATERIAL criada anteriormente.
131
Figura 110 - Criando a tabela de Volume Total
Fonte: Autor
Tem-se a possibilidade de editar o estilo da tabela escolhendo o número
máximo de itens por linha, opta-se por 20. O espaçamento entre as tabelas opta-se
por 40mm. E assim, tem-se a Tabela de Volume Total, com informações das áreas de
corte e aterro em cada estaca, volumes de corte e aterro em cada estaca e volumes
acumulados de corte e aterro.
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Figura 111 - Tabela de Volume Total de Terra
Fonte: Autor
Para demonstrar estes volumes em forma de diagrama de massas, cria-se o
Diagrama de Bruckner (Figuras 112 e 113). Novamente seleciona-se qualquer Sample
Line > Creat Mass Haul Diagram.
Figura 112 - Criação do Diagrama de Bruckner
Fonte: Autor
133
Altera-se o nome para DIAGRAMA DE BRUCKNER e as demais configurações
permanecem as mesmas.
Figura 113 - Diagrama de Bruckner
Fonte: Autor
Nota-se pelo diagrama a demasiada quantidade de cortes com relação a
aterros. As compensações acontecem, porém de forma geral a linha do diagrama
ascende, caracterizando cortes, principalmente da metade para o fim da rodovia.
Lembrando que assim como na Figura 19, no eixo vertical, tem-se o Volume do
material em m³ e no eixo horizontal o estaqueamento. Esta relação possui uma
exageração para fins de melhor visualização.
134
5 CONCLUSÕES
O programa para projeto de geometria utilizado, o Autocad Civil 3D, gera dois
tipos principais de saídas: projetos e relatórios (memórias de cálculo), que podem ser
padronizados de modo a se adequar às exigências do contratante, seja com relação
às informações que devem constar no projeto, sejam com relação ao acabamento
gráfico (apresentação).
Os principais projetos e relatórios resultantes são os seguintes:
• curvas de nível (a partir do modelo digital do terreno);
• eixos horizontais com aplicação do estaqueamento (inclusive pontos notáveis) e
parâmetros das curvas;
• perfis longitudinais (terreno e projeto) com indicação dos pontos notáveis,
comprimento de curvas verticais, inclinação das rampas. No rodapé do desenho são
indicadas as estacas com cotas do terreno e do projeto e a planimetria referente ao
desenvolvimento da geometria horizontal em planta;
• seções transversais com as áreas de corte e aterro e os volumes acumulados;
• linhas de offsets resultantes do processamento da via;
• diagrama de massas com os volumes acumulados.
• alinhamento horizontal com estacas e coordenadas norte e oeste do ponto inicial,
ponto final, pontos notáveis do alinhamento - PC, PT, TS, SC, CS, ST e CC, entre
outros, e também os elementos de curva -, desenvolvimento, ângulo central e
deflexões;
• alinhamento vertical com estacas e cotas do ponto inicial, pontos notáveis - PCV,
PIV, PTV - bem como as inclinações longitudinais, comprimentos de curvas verticais
e flechas resultantes;
135
• notas de serviço, com afastamento e cotas para cada estaca;
• relatórios com as áreas de corte e aterro para cada estaca e os volumes acumulados.
Outro produto muito interessante do projeto auxiliado pelo Autocad Civil 3D é a
possibilidade de percorrer a via em visão tridimensional, podendo-se ter uma
excelente visualização dos offsets, da aderência do traçado ao terreno e das
condições gerais de conforto e segurança dos futuros usuários da via.
A utilização do programa atendeu satisfatoriamente os requisitos de um projeto
geométrico real de implantação rodoviária. Toda a teoria exposta no capítulo 2 é
aplicada na utilização das ferramentas do Autocad Civil 3D, atrelando o estudo
profissional com a criação de um projeto rodoviário.
5.1 SUGESTÕES DE FUTUROS ESTUDOS
Como comentado em variadas partes do trabalho, algumas sugestões de
futuros estudos seriam importantes complementos para um enriquecimento e
finalização de projeto, o transformando-o em um possível Projeto Básico.
• Possível influencia no transito de Camobi faixa nova (BR-287) e BR-392, devido
a nova rodovia
• Estudo do acesso da nova rodovia ao novo trevo com viaduto do Castelinho
• Estudo da interseção 287 (Faixa Nova) com nova rodovia, sugestão de uma
passagem inferior (PI)
• Editar, analisando e otimizando o atual projeto, balanceando a quantidade
corte/aterro, posições do alinhamento vertical e horizontal
Continuação do projeto para criação de um projeto básico, incluindo estudos tais
como:
• Estudos de Tráfego em Rodovias
136
• Estudos Geológicos
• Estudos Hidrológicos
• Estudos Topográficos para Projetos Básicos de Engenharia
• Estudos Topográficos para Projetos Executivos de Engenharia
• Estudos Geotécnicos
• Estudos Preliminares de Engenharia para Rodovias (Estudos de Traçado)
• Projeto Geométrico
• Projeto de Terraplenagem
• Projeto de Drenagem
• Projeto de Obras-de-arte Especiais
• Projeto de Sinalização
• Projeto de Paisagismo
• Projeto de Dispositivos de Proteção (Defensas e Barreiras)
• Projeto de Cercas
• Projeto de Desapropriação
• Apresentação de Plano de Execução da Obra
• Projeto de Sinalização das Rodovias durante a Execução de Obras e Serviços
• Levantamento Aerofotogramétrico para Projetos Básicos de Rodovias
• Componente Ambiental Dos Projetos De Engenharia Rodoviária
137
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais, Rio de Janeiro, 1999. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. Normas para o Projeto das Estradas de Rodagem do DNER. Rio de Janeiro, 1973. 16 p. AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. Highway Capacity Manual. Transportation Research Board, Washington, D.C. 1994. AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, Washington,D.C., 1994 AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. A Policy on Geometric Design of Highways and Streets”, Washington,D.C., 2001 DEPARTAMENTO NACIONAL DE INRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES; Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de estudos de tráfego. - Rio de Janeiro, 2006. 384 p. (IPR. Publ., 723). PIMENTA, C. R. T. e OLIVEIRA, M. P. Projeto Geométrico de Rodovias. 2ª ed. São Carlos: Rima Editora, 2004. 197p. EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 2ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2006 ROSA, R. Curso Estrada de Rodagem. UNIVERSIDADE FEDEREAL DO ESPIRITO SANTO, 2011. MACEDO, E. Noções de Topografia Para Projetos Rodoviários. Disponível em: <http://www.topografiageral.com/Curso/>. Acesso em 10 de julho de 2017. SENÇO, W. Manual de técnicas de projetos rodoviários. PINI, 2008. 760p SENÇO, W.; Estradas de Rodagem - Projeto; 1a edição; São Paulo; Grêmio Politécnico da Escola Politécnica da USP; 1980 GOOGLE MAPS. Santa Maria. RS, 2017. 1 mapa, color. Escala 100mi:200km. Disponível em :< https://www.google.com.br/maps/place/Santa+Maria+-+RS/@-29.7097006,53.8180481,10007m/data=!3m1!1e3!4m5!3m4!1s0x9503cb5d0da567bf:0xa44d9c1e7f7f7297!8m2!3d-29.68725!4d-53.8154499>. Acesso em: 7 ago. 2016 LEE, S. H.; Introdução ao Projeto Geométrico de Estradas; Florianópolis; Editora da UFSC; 2002.
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