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7/25/2019 Dissertacao EricaMatos Unprotected
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RICA SANTOS MATOS
ESTUDO DA INFLUNCIA DO POSICIONAMENTO DE BARREIRAS
RGIDAS CENTRAIS NA VISIBILIDADE DE PROJETO EM
RODOVIAS DE PISTA DUPLA
So Paulo
2013
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RICA SANTOS MATOS
ESTUDO DA INFLUNCIA DO POSICIONAMENTO DE BARREIRAS
RGIDAS CENTRAIS NA VISIBILIDADE DE PROJETO EM
RODOVIAS DE PISTA DUPLA
Dissertao apresentada Escola Politcnica daUniversidade de So Paulo como requisito paraobteno do ttulo de Mestre em Engenharia.
rea de concentrao: Engenharia deTransportes
Orientador: Prof. Dr. Ana Paula CamargoLarocca
So Paulo
2013
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Este exemplar foi revisado e corrigido em relao verso original, sobresponsabilidade nica do autor e com a anuncia de seu orientador.
So Paulo, de abril de 2013.
Assinatura do autor ____________________________
Assinatura do orientador _______________________
FICHA CATALOGRFICA
Matos, rica SantosEstudo da influncia do posicionamento de barreiras rgidas
centrais na visibilidade de projeto em rodovias de pista dupla /E.S. Matos. -- verso corr. -- So Paulo, 2013.
186 p.
Dissertao (Mestrado) - Escola Politcnica da Universidadede So Paulo. Departamento de Engenharia de Transportes.
1. Segurana rodoviria 2. Infra-estrutura de transportes3. Rodovias I. Universidade de So Paulo. Escola Politcnica.
Departamento de Engenharia de Transportes II. t.
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DEDICATRIA
Aos meus pais, meus grandes mestres,
em todos os dias da minha vida.
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AGRADECIMENTOS
Agradeo primeiramente a Deus, pelo dom da vida que me permitiu a realizar este trabalho,sem Ele nada possvel e tudo s vm por Ele.
minha famlia, pelo apoio constante mesmo nas sinuosidades do percurso. Obrigado por
serem meus alicerces, o meu porto seguro, em todos os momentos.
minha orientadora Prof. Dr. Ana Paula C. Larocca por acreditar em mim e nas minhas
capacidades, antes mesmo de mim. Obrigada pelo incentivo e pela motivao durante este
trabalho. Aprendi a ser muito mais do que era antes.
Aos meus colegas de curso pela amizade e companhia nos estudos, trabalhos e disciplinas:
Erly, merson, Ely, Janana, Eliane, Carlos, Patrcia, Aurenice, Pedro, Luiz e todos os
colegas que tive oportunidade de conhecer e conviver nestes anos.
Aos companheiros do Laboratrio de Topografia e Geodsia (LTG): Wagner, Snia, Ana
Cristina, Gabriel, Jhonnes e Adalberto, pelos momentos que partilhamos juntos.
Aos Prof. Dr. Jorge Pimentel Cintra, Prof. Dr. Denizar Blitzkow e Prof. Dr. Edvaldo Simesda Fonseca Jnior, por todos os ensinamentos ministrados, cientficos ou de vida.
Ao Prof. Dr. Felipe Issa Kabbach Jnior, por toda ajuda prestada na execuo deste
trabalho, com conselhos, sugestes e crticas sempre estimulando o alcance de um
resultado melhor.
Ao Eng. Msc. Marcelo Missato pelo tempo dedicado no auxlio e apoio durante a execuo
do trabalho
PLANSERVI Engenharia, pela disponibilizao da infraestrutura e dados para a execuo
do estudo de caso.
E a todos que direta ou indiretamente participaram desta jornada, o meu muito obrigada.
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Por vezes sentimos que aquilo que fazemos
no seno uma gota de gua no mar. Mas o mar
seria menor se lhe faltasse uma gota.
Madre Teresa de Calcut
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RESUMO
A distncia de visibilidade de parada deve ser garantida ao longo de toda a extenso
de uma rodovia por questes de segurana. Elementos da seo transversal podem
se tornar obstrues que interferem nas distncias de visibilidade do projeto. Este
o caso do uso de barreiras ao invs de canteiros centrais em rodovias bidirecionais,
especialmente ao longo de curvas esquerda. Desta forma, este trabalho analisa o
posicionamento de barreiras em cenrios hipotticos aclives planos e declives
com uso de simulaes grficas tridimensionais. O afastamento lateral da barreira,
em relao pista de rolamento, foi definido em funo de cada velocidade de
projeto e de cada raio de curva horizontal analisados. Os diagramas gerados foram
comparados com modelo de afastamento de objetos fixos em curvas horizontais,
presente como recomendaes em manuais nacionais. As diferenas encontradas
indicam a viabilidade da metodologia utilizada, em que o projeto foi considerado
como um todo, o qual se desenvolve tridimensionalmente.
Palavras-chave:Distncia de Visibilidade de Parada; Barreira; Projeto GeomtricoVirio.
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ABSTRACT
Stopping Sight Distance must be guaranteed throughout of a highway for safety
reasons. However, cross section elements can become obstructions which interfere
on design sight distances. This occurs when barriers are used instead of medians on
bidirectional highways, especially along left curves. Therefore, this paper analyzes
the barriers placement on hypothetical scenarios upgrades, plans and downgrades
using three-dimensional graphics simulations. The lateral offset of the barrier in
relation to the roadway was defined according to each design speed and each radius
of the horizontal curve analysis. For each scenario were generated diagrams, which
use compared with offset model of fixed objects on horizontal curves presents as
recommendation in national manuals. The differences indicate the viability of the
methodology used, where the project was considered as a whole, which develops
three-dimensionally.
Key-words:Stopping Sight Distance; Barrier; Highway Geometric Design.
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Lista de Figuras
Figura 2.1. Taxa de Ocorrncia de Acidentes em funo da Distncia de Visibilidade disponvel. ..... 21
Figura 2.2. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - DNER (atual DNIT). . 33
Figura 2.3. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - NBR 6971. ............... 33
Figura 2.4. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - AASHTO. ................. 34
Figura 2.5. Aumento do afastamento lateral da barreira. ..................................................................... 36
Figura 2.6. Distncia de Visibilidade Necessria para Paradas (A) e Refgio interno necessrio (B) -
DER-SC (2000) ..................................................................................................................................... 39
Figura 2.7. Anlise do posicionamento de barreiras e visibilidade utilizada no estudo de Hassan e
Sarhan (2012)........................................................................................................................................ 40
Figura 3.1. Afastamento lateral da barreira (). Foto: SP-088, Google2012. .................................. 42Figura 3.2. Exemplo de uso de simulao computacional para estudos de visibilidade. ..................... 43
Figura 3.3. Grfico de Superelevao (para = 8%)...................................................................... 50Figura 3.4. Posio dos olhos do motorista. ......................................................................................... 52
Figura 3.5. Seo transversal hipottica adotada em trecho curvilneo. .............................................. 55
Figura 3.6. Esquema das barreiras adotadas com alturas de 0,81 m, 1,00 m e 1,40 m. ..................... 57
Figura 3.7. Dimenses da barreira dupla New Jersey conforme ABNT. .............................................. 57
Figura 3.8. Combinaes de anlise para as simulaes. ................................................................... 58
Figura 3.9. Fluxograma do processo de simulao. ............................................................................. 60
Figura 3.10. Curva vertical simulada ao invs de rampa constante para cenrio com altura de barreira
de 0,81 m. .............................................................................................................................................. 62
Figura 3.11. Anlise de modelos para ajuste de curvas. ...................................................................... 66
Figura 3.12. Grupo AResduosHistogramas e Curvas de distribuio normal de Gauss. ............ 80
Figura 3.13. Grupo BResduosHistogramas e Curvas de distribuio normal de Gauss. ............ 81
Figura 3.14. DiagramaGrupo AV=60 km/h; =1,00 m. .............................................................. 83Figura 3.15. DiagramaGrupo AV=70 km/h; =1,00 m. .............................................................. 84Figura 3.16. DiagramaGrupo AV=80 km/h; =1,00 m. .............................................................. 85Figura 3.17. DiagramaGrupo AV=90 km/h; =1,00 m. .............................................................. 86Figura 3.18. DiagramaGrupo AV=100 km/h; =1,00 m. ............................................................ 87Figura 3.19. DiagramaGrupo AV=110 km/h; =1,00 m. ............................................................ 88Figura 3.20. DiagramaGrupo AV=120 km/h; =1,00 m. ............................................................ 89Figura 3.21. DiagramaGrupo BV=60 km/h; =1,40 m. .............................................................. 90Figura 3.22. DiagramaGrupo BV=70 km/h; =1,40 m. .............................................................. 91Figura 3.23. DiagramaGrupo BV=80 km/h; =1,40 m. .............................................................. 92Figura 3.24. DiagramaGrupo BV=90 km/h; =1,40 m. .............................................................. 93Figura 3.25. DiagramaGrupo BV=100 km/h;
=1,40 m. ............................................................ 94
Figura 3.26. DiagramaGrupo BV=110 km/h; =1,40 m. ............................................................ 95Figura 3.27. DiagramaGrupo BV=120 km/h; =1,40 m. ............................................................ 96
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Figura 4.1. Delimitao de regies de combinaes vlidas para a garantia da DVP analisada
Grupo B. ................................................................................................................................................ 98
Figura 4.2. Anlise 3D da visibilidade do grupo A. ............................................................................. 100
Figura 4.3. Delimitao de regies de combinaes vlidas para a garantia da DVP analisada
Grupo A. .............................................................................................................................................. 101
Figura 4.4. Modelo MAfastamento lateral de objetos fixos em curvas horizontais. ........................ 103
Figura 4.5. Parmetros envolvidos na transformao de referencial. ................................................ 103
Figura 4.6. Diferena entre Grupo A e modelo M (60 km/h a 90 km/h) .............................................. 105
Figura 4.7. Diferena entre Grupo A e modelo M (100 km/h a 120 km/h) .......................................... 106
Figura 4.8. Diferena entre Grupo B e modelo M (60 km/h a 80 km/h) .............................................. 107
Figura 4.9. Diferena entre Grupo B e modelo M (90 km/h a 120 km/h) ............................................ 108
Figura 4.10. Diferenciao do uso da DVP como corda (w) e arco. ................................................... 109
Figura 4.11. Estudo grfico sobre a adoo da DVP como corda da curva horizontal. ..................... 110
Figura 5.1. Tela do Aplicativo .............................................................................................................. 113
Figura 5.2. DetalheInformaes Gerais .......................................................................................... 114
Figura 5.3. Opes de altura de barreira ............................................................................................ 114
Figura 5.4. Boto Selecionar barreira................................................................................................ 114
Figura 5.5. Opes de velocidade de projeto ..................................................................................... 115
Figura 5.6. Boto Gerar Diagrama.................................................................................................... 115
Figura 5.7. Diagrama gerado pelo aplicativo ...................................................................................... 115
Figura 5.8. Opes de declividade de greide ...................................................................................... 116
Figura 5.9. Opes de declividade de greide ...................................................................................... 116
Figura 5.10. Curva selecionada em azul ............................................................................................. 117
Figura 5.11. Etapa de estimativa de valor do afastamento lateral da barreira ................................... 117
Figura 5.12. Armazenamento dos dados da estimativa. ..................................................................... 118
Figura 5.13. Valores estimados apresentados no diagrama. ............................................................. 118
Figura 5.14. Modelo de relatrio gerado ............................................................................................. 119
Figura 6.1. Trecho de anlise entre BR-232 e BR-408 Estudo de traado Arco Metropolitano de
Recife. Foto: Google2012. ................................................................................................................ 120
Figura 6.2. Curva A. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 0,60 m. ............. 121
Figura 6.3. Curva A. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 1,30 m. ............. 122
Figura 6.4. Curva A. DVP garantida - afastamento lateral da barreira de 1,90 m. ............................. 123
Figura 6.5. Curva B. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 1,45 m. ............. 124
Figura 6.6. Curva B. DVP garantida - afastamento lateral da barreira de 1,85 m. ............................. 124
Figura 6.7. Curva C. DVP garantida - afastamento lateral da barreira de 1,90 m. ............................. 126
Figura 6.8. Curva C. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 1,70 m. ............. 126
Figura 6.9. Curva D. DVP garantida - afastamento lateral da barreira de 1,05 m. ............................. 127
Figura 6.10. Curva D. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 0,95 m............ 128
Figura 6.11. Curva E. DVP garantida - afastamento lateral da barreira de 1,55 m. ........................... 129
Figura 6.12. Curva E. Problema de Visibilidade - afastamento lateral da barreira de 1,45 m. ........... 129
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Lista de Tabelas
Tabela 2.1. Valores de fator de atrito longitudinal pneu-pavimento - Espanha. ................................... 26
Tabela 2.2. Mnimas Distncias de Visibilidade de Parada, veculos levesAustrlia. ...................... 27
Tabela 2.3. Afastamento Lateral sugerido no Roadside Design Guide. ............................................... 35
Tabela 3.1. Velocidades Diretrizes para projeto em funo da classe da rodovia e tipo de relevo ..... 47
Tabela 3.2. Fator de Atrito Lateral......................................................................................................... 48
Tabela 3.3. Raio Mnimo da Curva Horizontal ...................................................................................... 49
Tabela 3.4. Valores de superelevao utilizados nas simulaes. ....................................................... 51
Tabela 3.5. Valores Mnimos de Projeto para DVP .............................................................................. 54
Tabela 3.6. Recomendaes para largura de acostamento interno ..................................................... 56
Tabela 3.7. Resultados considerando concordncia com curva vertical cncava ............................... 63
Tabela 3.8. Resumo quantitativo - GRUPO A= 1,00 m ............................................................... 63Tabela 3.9. Resumo quantitativo - GRUPO B= 1,00 m ............................................................... 64Tabela 3.10. Critrios de anlise de ................................................................................................. 72Tabela 3.11. Modelagem Matemtica para e .............................................. 73Tabela 3.12. Modelagem Matemtica para e .............................................. 73Tabela 3.13. Modelagem Matemtica para e .............................................. 73Tabela 3.14. Modelagem Matemtica para e .............................................. 74Tabela 3.15. Modelagem Matemtica para e ............................................ 74
Tabela 3.16. Modelagem Matemtica para e ............................................ 74Tabela 3.17. Modelagem Matemtica para e ............................................ 75Tabela 3.18. Modelagem Matemtica para e .............................................. 75Tabela 3.19. Modelagem Matemtica para e .............................................. 76Tabela 3.20. Modelagem Matemtica para e .............................................. 76Tabela 3.21. Modelagem Matemtica para e .............................................. 76Tabela 3.22. Modelagem Matemtica para e ............................................ 77Tabela 3.23. Modelagem Matemtica para
e
............................................ 77
Tabela 3.24. Modelagem Matemtica para e ............................................ 77Tabela 3.25. Parmetros estatsticos dos resduos dos grupos A e B. ................................................ 78
Tabela 4.1. ExemploConsiderao da DVP como corda da curva horizontal. ............................... 111
Tabela 4.2. Exemplo Valores a serem inseridos no programa para gerar arcos com comprimento
igual ao valor da DVP .......................................................................................................................... 112
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Lista de Abreviaturas e Siglas
AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas
DER-SC Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de Santa Catarina
DER-SP Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de So Paulo
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
DVP Distncia de Visibilidade de Parada
DVTP Distncia de Visibilidade para Tomada de Deciso
DVU Distncia de Visibilidade de Ultrapassagem
TAC Transportation Association of Canada
NCHRP National Cooperative Highway Research Program
NBR Norma Brasileira - ABNT
2D Bidimensional
3D TridimensionalEPUSP Escola Politcnica da Universidade de So Paulo
PTR Departamento de Transportes da EPUSP
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Lista de Smbolos
Distncia de Visibilidade de Parada (m)
Raio da curva horizontal (m) Velocidade de projeto (km/h) Tempo de percepo e reao (s) Taxa de desacelerao (m/s2) Declividade do greide (%)
Fator de atrito longitudinal pneu-pavimento Velocidade do veculo no incio da frenagem (km/h) Velocidade final do veculo, nula para o caso de DVP (km/h) Acelerao da gravidade (m/s2)
Resistncia Aerodinmica (N)
Massa do Veculo (kg)
Resistncia unitria ao rolamento (N/kg)
Superelevao (%) Superelevao mxima admissvel (%) Fator de atrito lateral pneu-pavimento: Raio mnimo da curva horizontal (m)
Afastamento lateral da barreira (m) Afastamento lateral de objetos fixos em curvas horizontais (m) Largura da faixa de rolamento (m) Posio da trajetria do veculo em relao ao eixo da via (m)
Altura da barreira (m) Mdia (m) Desvio-padro (m)
|| Valor absoluto da mxima diferena (m)
|| Valor absoluto da mnima diferena (m)
Corda da curva (m)
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Curva ngulo referente corda
Valor observado
Valor estimado pelo modelo Valor de sada do polinmio
Valor de entrada do polinmio Coeficientes do polinmio de i-nsimo grau Vetor das observaes ajustadas;
Modelo ajustado
Nmero de observaes Nmero de parmetros Vetor das observaes Vetor das observaes aproximadas Matriz das derivadas parciais das funes do modelo matemtico em relao
aos parmetros
Matriz peso
Vetor contendo os parmetros ajustados Coeficiente de determinao Vetor determinado pela diferena de cada uma das observaes e a mdia do
conjunto de observaes
Mnimo intervalo analisado ou bloco
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SUMRIO
1. INTRODUO ...................................................................................................... 17
1.1. CONSIDERAES INICIAIS ......................................................................... 17
1.2. OBJETIVOS .................................................................................................... 18
1.3. JUSTIFICATIVA .............................................................................................. 18
1.4. ESTRUTURAO .......................................................................................... 19
2. FUNDAMENTAO TERICA ............................................................................ 20
2.1. A VISIBILIDADE E O PROJETO GEOMTRICO ........................................... 20
2.1.1. Parmetros Mensurveis de Condies de Visibilidade de uma Rodovia 22
2.1.2. Distncia de Visibilidade de Parada (DVP) .............................................. 23
2.1.2.1. Variaes da parametrizao da DVP em diversos pases ............... 25
2.1.3. Visualizao, Modelagem e Anlise de Visibilidade ................................. 29
2.2. Barreiras RgidasAspectos Gerais ............................................................. 31
2.2.1. Barreiras e Visibilidade ............................................................................. 35
3. METODOLOGIA ................................................................................................... 42
3.1. Apresentao do Problema ............................................................................ 42
3.2. Mtodo ............................................................................................................ 43
3.3. Recursos Necessrios .................................................................................... 44
3.4. Hipteses Adotadas ........................................................................................ 45
3.4.1. Tipo de Rodovia e de Geometria ............................................................. 46
3.4.2. Velocidades de Projeto ............................................................................ 46
3.4.3. Raio da Curva Horizontal e Superelevao ............................................. 47
3.4.4. Altura dos olhos do motorista e altura do objeto ...................................... 51
3.4.5. Distncia de Visibilidade de Parada ......................................................... 53
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3.4.6. Seo transversal.................................................................................... 54
3.4.7. Tipo de barreira ........................................................................................ 56
3.5. Estruturao e execuo das simulaes ....................................................... 57
3.6. Tratamento Matemtico dos dados................................................................. 65
3.6.1. Definio do Modelo................................................................................. 66
3.6.2. Ajustamento Paramtrico ......................................................................... 68
3.6.3. Coeficiente de determinao (r2) .............................................................. 70
3.6.4. Modelos calculados .................................................................................. 72
3.6.4.1. Modelos - Grupo A - altura da barreira igual a 1,00 m ....................... 72
3.6.4.2. Modelos - Grupo B - altura da barreira igual a 1,40 m ....................... 75
3.6.5. Anlise dos resduos ................................................................................ 78
3.7. Resultado: Diagramas Gerados ...................................................................... 82
4. ANLISE DOS RESULTADOS ............................................................................ 97
4.1. Introduo ....................................................................................................... 97
4.2. Comparao dos resultados com o modelo de afastamento de objetos fixos
em curvas horizontais (M) presente nas normas nacionais ................................. 102
4.3. Funcionamento da Ferramenta de Anlise Utilizada - AutoCADCivil3D.. 109
5. APLICATIVO ....................................................................................................... 113
6. ESTUDO DE CASO ............................................................................................ 120
6.1. Anlises do grupo AAltura da barreira igual a 1,00 m. .............................. 121
6.1.1. Curva A .................................................................................................. 121
6.1.2. Curva B .................................................................................................. 123
6.2. Anlises do grupo BAltura da barreira igual a 1,40 m. .............................. 125
6.2.1. Curva C .................................................................................................. 125
6.2.2. Curva D .................................................................................................. 127
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6.2.3. Curva E .................................................................................................. 128
7. CONCLUSES E RECOMENDAES ............................................................. 131
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ....................................................................... 135
ANEXO I - DADOS BRUTOS DAS SIMULAES ................................................ 140
ANEXO II GRFICOS DE RESDUOS ................................................................ 148
ANEXO III LINHAS CDIGO DO APLICATIVO .................................................. 163
ANEXO IV APLICATIVO (CD-ROM) ................................................................... 185
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1. INTRODUO
1.1. CONSIDERAES INICIAIS
O uso de barreiras rgidas como separadores fsicos em rodovias bidirecionais
recorrente em estradas nacionais. Nas regies serranas, por exemplo, a adoo
destes separadores ao invs de canteiros centrais uma soluo para as limitaes
fsicas da plataforma da via. O mesmo ocorre nos processos de duplicao, em queo espao fsico disponvel para o desenvolvimento do projeto restrito. A insero
de novos elementos neste caso barreiras rgidas em projetos existentes ou em
desenvolvimento gera novas preocupaes e cuidados nos quesitos de qualidade e
segurana, principalmente no que tange s condies de visibilidade para o
motorista. O motorista, quando dispe de uma distncia de visibilidade adequada,
tem condies de captar as informaes sobre a via e sobre o trfego, interpret-las,
imprimir ao veculo trajetria e velocidade adequadas, tomar decises a tempo ecom segurana, e inclusive ser capaz de imobilizar o veculo ou mesmo realizar
outro tipo de manobra adequado quando surge algum obstculo inesperado sua
frente (DER-SP, 2006). Sendo assim, para anlises de visibilidade significativas,
necessrio considerar a altura dos olhos do motorista e altura do objeto, que
represente uma situao de perigo conforme recomendaes e manuais vigentes.
Todavia, o posicionamento de dispositivos deve atender s suas funes
especficas, como segurana e sinalizao, concomitantemente com a manuteno
da visibilidade ao longo de toda a extenso da via. Logo, as interferncias da
composio geomtrica de todos os elementos envolvidos devem ser analisadas e
consideradas, visando conciliar funcionalidade com os padres mnimos de
visibilidade necessrios.
Neste contexto, o intuito deste estudo foi investigar o posicionamento de barreiras
rgidas para que no ocorram interferncias na distncia de visibilidade de paradanecessria ao motorista durante o trfego em determinada via. O cenrio escolhido
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para anlise so trechos de curvas esquerda, onde a barreira tem maior
probabilidade de obstruir a visibilidade, quando utilizada como separador fsico.
Aspectos inerentes s suas funes de segurana da barreira, como
dimensionamento estrutural e tipo de material construtivo, foram desconsiderados. A
abordagem adotada neste trabalho foi o emprego de ferramentas grficas
computacionais para a gerao de cenrios hipotticos.
1.2. OBJETIVOS
O objetivo principal deste estudo investigar o posicionamento de barreiras rgidas
centrais em rodovias de pista dupla considerando a visibilidade de projeto baseando-
se na anlise de simulaes grficas tridimensionais. Devido s possibilidades de
variaes de projeto, hipteses foram consideradas visando restringir o universo de
estudo, admitindo-se duas vertentes: uma para barreiras baixas e outra para
barreiras altas.
O artificio adotado na investigao foi construir modelos tridimensionais de projetos
virios, em ambiente virtual, e sobre estes, interferir na parametrizao para a
compreenso da relao da barreira central com a visibilidade existente na via. Os
dados foram posteriormente validados pelas normativas existentes e atravs de
estudo de caso real. Alm disto, toda informao gerada foi condensada em
aplicativo prprio desenvolvido de modo a fornecer indicativos auxiliadores nas
tomadas de decises no projeto geomtrico.
1.3. JUSTIFICATIVA
O conhecimento da interferncia de elementos usualmente utilizados, como
barreiras rgidas ou qualquer outra feio tridimensional, na visibilidade vm
subsidiar novas alternativas e auxiliar na tomada de decises relacionadas ao
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projeto geomtrico. A garantia de visibilidade ao trafegar em uma via tm relao
direta na manuteno de padres mnimos de segurana e dirigibilidade do
motorista. Por isso, a visibilidade tema recorrente na literatura, no sendo menos
importante a conexo com o posicionamento de barreira sobre a via, onde inmeros
trabalhos so discutidos analisando o tipo de dispositivo, a capacidade de conteno
e absoro de impactos e inclusive seu posicionamento na via. Hassan e Sarhan
(2012), Arndt et al. (2010), Sanchez (1994) e Leisch (1989) so exemplos de
trabalhos sobre este questionamento. A proposta foi de criar ferramentas para apoio
tomada de deciso nos projetos, disponibilizando indicativos no quesito do
posicionamento da barreira e sua influncia na Distncia de Visibilidade de Parada
(DVP).
1.4. ESTRUTURAO
O captulo 2 sintetiza a fundamentao terica inerente ao prospecto em estudo. No
captulo 3 apresentada a metodologia adotada no estudo, que apresentam o
detalhamento das simulaes realizadas, abordando as hipteses e o processo de
execuo, alm do tratamento matemtico ao qual os dados foram submetidos, e os
diagramas gerados. A anlise dos resultados discutida no captulo 4. O captulo 5
contempla o aplicativo desenvolvido, enquanto no captulo 6 tratado o estudo de
caso usado na validao dos dados. Por fim, concluses e recomendaes so
apresentadas no captulo 7.
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2. FUNDAMENTAO TERICA
2.1. A VISIBILIDADE E O PROJETO GEOMTRICO
A visibilidade do motorista um dos fatores mais importantes para a segurana e
para a eficincia operacional de um veculo que trafega em qualquer via (Chou et al.,
2010) . Fato que o motorista precisa ter espao livre suficiente para quando estiver
em situao controversa (um obstculo, por exemplo) ser capaz de imobilizar oveculo ou alterar sua trajetria, tendo conscincia de sua ao. Alm disso, deve-se
atender a requisitos decorrentes das caractersticas do comportamento de parcela
significativa dos motoristas e tambm do conjunto formado pelo veculo e pela pista
(freios, suspenso, pneus, condies da superfcie de rolamento), sobre
determinadas condies (Pellegrini, 2006; DER-SP, 2006; DNER1, 1999).
As caractersticas do projeto geomtrico so fatores determinantes na definio da
condio de visibilidade existente (Ismail e Sayed, 2007). Esta limitada pelas
recorrentes mudanas de declividade e direo ao longo do desenvolvimento da via,
com destaque para as curvas horizontais em trechos de corte e para as curvas
verticais convexas. As curvas verticais cncavas apresentam restries s
condies de visibilidade da via no perodo noturno que, em geral, definida como
funo da altura dos faris dos veculos (Pellegrini, 2006; DER-SP, 2006).
No alinhamento horizontal, principalmente nos trechos de curvas, as restries nascondies de visibilidade nem sempre resultam na fixao de padres mnimos para
o projeto de geometria, j que possvel minimiz-las como, por exemplo, por
meio do alargamento da plataforma de terraplenagem, ou pelo abatimento do ngulo
1
O DNER foi extinto em 2001, com a reestruturao do sistema de transportes rodovirio, aquavirioe ferrovirio, sendo substitudo pelo atual DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura deTransportes). Fonte: BRASIL, 2001.
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de inclinao de taludes em regio de corte. Redues de velocidade so
verificadas para curvas horizontais com pequenos raios de curvatura (Pellegrini,
2006; DER-SP, 2006). Em contrapartida, neste trabalho pretende-se intervir na
disposio dos elementos da seo transversal como soluo.
Adicionalmente, outro ponto a ser considerado visto em estudo apresentado por
Lamm et al. (1999) em que as condies de visibilidade tm influncia na taxa de
ocorrncia de acidentes, cujos resultados so explicitados na Figura 2.1.
Figura 2.1. Taxa de Ocorrncia de Acidentes em funo da Distncia de Visibilidade disponvel.
Fonte: Adaptado de Lamm et al. (1999)
Atravs da anlise da Figura 2.1 permite-se afirmar que a taxa de ocorrncia deacidentes decresce medida que a distncia de visibilidade aumenta. Alm disso,
os autores observaram que:
Altas taxas de ocorrncia de acidentes esto relacionadas a visibilidades
inferiores a 100 m;
Para visibilidades entre 100 e 200 m, as taxas de acidentes so 25%
inferiores quelas verificadas para visibilidade inferior a 100 m;
Para visibilidades acima de 200 m menor a taxa de reduo de ocorrncia
de acidentes.
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Desta forma necessrio, sempre que possvel, que o projeto geomtrico de uma
rodovia vise maximizao das distncias de visibilidade do motorista, em prol de
critrios de segurana, qualidade e conforto desde que a haja espao fsico e
viabilidade econmica para tal.
2.1.1. Parmetros Mensurveis de Condies de Visibilidade de uma Rodovia
Os parmetros mensurveis das condies de visibilidade considerados naelaborao de projetos geomtricos de via se resumem Distncia de Visibilidade
de Parada (DVP), Distncia de Visibilidade de Ultrapassagem (DVU) e Distncia
de Visibilidade para Tomada de Deciso (DVTD). A primeira possui carter
obrigatrio no qual o projeto deve garantir um valor mnimo a ser atendido em
qualquer ponto da rodovia (AASHTO, 2011a). As demais possuem valores
recomendados que, quando atendidos, elevam o padro tcnico da via.
A Distncia de Visibilidade de Parada definida como a soma de duas outras
distncias: a distncia percorrida pelo veculo desde o instante que o motorista
avista um obstculo que necessite de parada e acione o sistema de freio (distncia
de percepo e reao) e a distncia percorrida pelo veculo desde o incio do
acionamento dos freios at a parada total do veculo (distncia de frenagem).
A Distncia de Visibilidade de Ultrapassagem, por sua vez, a extenso necessria
para a realizao de uma manobra de ultrapassagem de um veculo com maiorvelocidade sobre outro veculo que circula com velocidade inferior em rodovias
bidirecionais de pista simples.
Por ltimo, tm-se a Distncia e Visibilidade para Tomada de Deciso que a
distncia necessria para que um motorista tome conscincia de uma situao
potencialmente perigosa, inesperada ou difcil de perceber, avalie o problema
encontrado, selecione o caminho a seguir e a velocidade a empregar e execute a
manobra necessria com eficincia e segurana (DNER, 1999).
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2.1.2. Distncia de Visibilidade de Parada (DVP)
A Distncia de Visibilidade de Parada parmetro importante no projeto, que
interfere no projeto da rodovia, j que seus requisitos afetam todos os elementos
geomtricos envolvidos alinhamentos horizontal e vertical, alm da seo
transversal (Neuman, 1989).
Conforme mencionado, a Distncia de Visibilidade de Parada definida como a
soma de duas outras distnciasa distncia de percepo e reao e a distncia de
frenagem. Em sntese, a DVP expressa na composio de duas parcelas:
Em que
: distncia de percepo e reao; e
: distncia de frenagem;
A distncia de percepo e reao () usualmente determinada em funo deapenas dois parmetros: a velocidade de projeto e o tempo de percepo e reao.
O tempo de percepo e reao deve ser o tempo necessrio para o motorista
enxergar o objeto e discernir se o mesmo est imvel, ou movendo-se lentamente,
baseando-se em outros elementos da rodovia. Adota-se o tempo de 2,5 s nasnormas nacionais, sem distino da velocidade de projeto considerada, em
concordncia com AASHTO (2011a). Porm, alguns manuais e normas consideram
que o tempo de percepo e reao varivel, sendo reduzido medida que a
velocidade de projeto aumenta, pelo fato que a ateno exercida pelo motorista em
situaes de grandes velocidades maior. A segunda parcela, a distncia de
frenagem () possui uma maior gama de variao: podem ser consideradosparmetros do projeto bem como parmetros do veculo. A formulao considerada
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neste trabalho para o clculo da Distncia de Visibilidade de Parada a mesma
adotada pelo Green Book2da AASTHO (2011a) e pelo DER-SP (2006), em que:
Onde
: Distncia de Visibilidade de Parada (m);: Velocidade de projeto (km/h);: Tempo de percepo e reao (s);: Taxa de desacelerao (m/s2); e: Declividade do greide (%);
Alm de escolher um modelo para o clculo da DVP, as anlises de visibilidade
precisam considerar o fato de que o motorista deve enxergar um objeto a uma dada
distncia necessria. Logo, sempre necessrio definir (a) uma distncia
mensurvelneste caso a DVP, (b) as caractersticas da posio do motorista e (c)
caractersticas inerentes ao objeto que se pretende visualizar. Neste trabalho, em
concordncia com os valores recomendados por AASHTO (2011a), DNIT (2010) e
DER-SP (2006), a altura dos olhos do motorista considerada de 1,08 m enquanto a
altura do objeto de 0,60 m, posio mdia das lanternas traseiras de um veculo de
passeio, que consistem no obstculo com maior ocorrncia de acidentes graves nas
rodovias, quando na ausncia de iluminao da via. Valores inferiores a 0,60 m,
para AASTHO (2011a), poderiam aumentar os custos de implantao da estrada, j
2Green Book como ficou conhecida a publicao A Policy on Geometric Design of Highways andStreetsda AASTHOAmerican Association of State Highway and Transportation Officials.
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que o traado deveria ser adequado, alm de que haveria dificuldades por parte do
motorista em detectar objetos desta dimenso sobre a via. O subitem a seguir
(2.1.2.1) apresenta resumo sobre outros valores e modelos adotados em diversos
pases e manuais para o clculo da DVP.
2.1.2.1. Variaes da parametrizao da DVP em diversos pases
O clculo da DVP no unificado entre as normas e manuais de diversos pases einstituies relacionadas com a rea de transportes. As consideraes sobre
parmetros, formulaes e valores assumidos restringem-se ao ambiente de cada
pas, com caractersticas climticas, de frota e normativas especficas. Duas
vertentes so observadas: (1) os modelos baseados na parametrizao americana,
tambm empregados no Brasil e (2) os modelos adotados na Europa e Canad.
A formulao adotada pela AASHTO (2011a) nos EUA e amplamente difundida nas
referncias em mbito nacional foi apresentada no item anterior. Tanto o modelo
quanto parmetros para o clculo de DVP foram adotados como referncia para este
trabalho, devido difuso nos projetos geomtricos em mbito nacional.
Dentre as referncias pesquisadas, os pases Espanha, Austrlia, Canad e Frana,
apresentam formulao da DVP similar, que podendo ser sintetizada por:
Onde
: Distncia de Visibilidade de Parada (m);: Velocidade de projeto (km/h);
: Tempo de percepo e reao (s);: Taxa de desacelerao (m/s2);
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: Declividade do greide (%);: Fator de atrito longitudinal pneu-pavimento.
Esta formulao o modelo simplificado para o clculo da DVP. As diferenciaes
provm da forma como parametrizar as correes devido declividade do greide e
dos valores das constantes utilizadas.
O Canad adota o mesmo modelo (TAC, 1999) acima. Dentre os parmetros
adotados, tm-se o tempo de reao e percepo de 2,5 s e a altura dos olhos domotorista igual a 1,05 m. A altura do objeto varivel em funo da aplicabilidade da
DVP. No geral, recomenda-se o uso da altura do objeto igual a 0,38 m, sendo
conservador. Pode-se flexibilizar a parametrizao adotando altura do objeto entre
0,10 m a 0,15 m que representa um objeto3na via que acarrete risco ao motorista.
A Espanha, por exemplo, com informaes baseadas na Norma 3.1-IC Trazado, de
2001, considera no clculo os valores de fator de atrito longitudinal entre pneu e
pavimento tabelados e definidos em funo da velocidade, conforme Tabela 2.1,
para o caso de veculos leves.A DVP assume ainda diferenciao em funo da
declividade do greide. Em declives a DVP aumentada, em aclives, o contrrio.
Tabela 2.1. Valores de fator de atrito longitudinal pneu-pavimento - Espanha.
V (km/h) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130f 0,432 0,411 0,390 0,369 0,348 0,334 0,320 0,306 0,291 0,277
Fonte: adaptado de Espanha (2001).
3 TAC(1999) relaciona o objeto deste porte como sendo representativo de pedras, rvores cadas,detritos de obras ou at mesmo uma pessoa cada sobre a via.
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O valor para a altura dos olhos do motorista de 1,10 m, considerando que a altura
do objeto de apenas 0,20 m. O tempo de percepo e reao considerado de 2,0
s. Outro ponto interessante, que consta na norma o posicionamentodo motorista e
objeto no qual sero realizadas as verificaes de visibilidade de parada. A
verificao feita sobre linha paralela ao eixo central da estrada, a 1,5 m da borda
direita de cada faixa de rolamento, internamente.
Na Austrlia utiliza-se a mesma formulao conforme consta em Austroads (2003).
Todavia, os valores do fator de atrito pneu-pavimento diferem (Tabela 2.2) dos
espanhis, para o caso de veculos leves. A altura dos olhos do motorista de 1,05
m. A altura do objeto varivel dependendo de cada situao. Usualmente adota-seo valor de 0,20 m. A Tabela 2.2 foi construda atendendo a estas caractersticas e
apresenta as correes na DVP em funo da declinao do greide.
Tabela 2.2. Mnimas Distncias de Visibilidade de Parada, veculos levesAustrlia.
Velocidade (km/h)
50 60 70 80 90 100 110 120 130 0,52 0,48 0,45 0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 0,35
DVP * (m) 54 71 91 114 140 170 205 245 280
Correo devido declinao do greide (m)
2 % 0 -1 -2 -3 -4 -5 -7 -9 -11
4 % -1 -2 -4 -5 -7 -9 -13 -17 -21
6 % -2 -3 -5 -7 -10 -14 -18 -24 -31
8 % -3 -4 -7 -9 -13 -17 -23 -30 -38
-2% 0 1 2 3 4 6 7 10 14
-4% 2 3 4 6 8 12 16 21 27
-6% 3 4 7 10 13 18 25 34 44-8% 4 6 9 13 19 26 36 48 62* Considera-se a altura dos olhos do motorista de 1,05 m, a altura do objeto de 0,20 m e o
tempo de reao e percepo de 2,5 s. Fonte: Adaptado de Austroads (2003).
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Com formulao simplificada4, a Alemanha adota como parmetros a altura dos
olhos do motorista em um veculo leve entre 1,00 m a 1,15 m e altura do objeto de
at 0,45 m para altas velocidades. O tempo de percepo e reao, por sua vez,
de 2,0 s.
Por fim, Stra (2006) apresenta resumo dos principais parmetros geomtricos para
o projeto de vias na Frana. Em relao DVP, a altura dos olhos do motorista a ser
considerada de 1,0 m transladada de 2,0 m da borda direita da faixa de
rolamento. O objeto considerado tem altura mnima de 0,35 m, podendo ser reduzido
para 0,15 m em regies onde h quedas de pedras. Em vias expressas, tm-se
adotado o valor de 0,60 m (altura das luzes traseiras) ao invs de 0,35m. O tempode percepo e reao varivel. Assume o valor de 2,0 s para velocidades
inferiores a 100 km/h e 1,8 s para velocidades superiores a este limite.
Na Itlia, aprovada em 2001, a Norme Funzionali e Geometriche per la Costruzione
delle Stradeapresenta frmula complexa para o clculo da DVP:
Onde
: Distncia de Visibilidade de Parada (m);: Velocidade do veculo no incio da frenagem (km/h);
: Velocidade final do veculo, nula para o caso de DVP (km/h);: Tempo de percepo e reao (s);: Declividade do greide (%);
4A Alemanha possui modelagem mais complexa que pode ser encontrada em Lamm et al. (1999).
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: Acelerao da gravidade (m/s2);: Resistncia Aerodinmica (N);: Massa do Veculo (kg);
: Fator de atrito longitudinal pneu-pavimento;: Resistncia unitria ao rolamento (N/kg).
O tempo de percepo e reao varivel em funo da velocidade. medida que
a velocidade cresce, o tempo de reao e percepo decresce, pois a ateno
empregada por motorista maior. A relao entre o tempo de percepo e reao
() e a velocidade () :
A altura dos olhos do motorista de 1,10 m e a altura do objeto de 0,10 m.
2.1.3. Visualizao, Modelagem e Anlise de Visibilidade
Os projetos geomtricos compreendem a elaborao de perfis horizontais, perfis
verticais, perfis e sees transversais e longitudinais ao longo da extenso da obra
viria. Devido a esta separao, h dificuldades em se visualizar o projeto integrado
considerando suas peculiaridades tcnicas e suas interferncias sobre o meio. As
tcnicas de visualizao tridimensional e modelagem comeam a suprir tais
dificuldades permitindo aos projetistas enxergarem o projeto final com objetividade.
Na Engenharia de Transportes, a visualizao pode ser compreendida como a
representao esttica ou simulao de informaes espaciais e geomtricas das
condies reais ou alteraes propostas em vias de transportes e seus impactos
associados sobre seu entorno como maneira suficiente para expressar ao projetista
a realidade da geometria do projeto desenvolvido e ao leigo a real extenso dasmelhorias (NCHRP, 2006). Alm disto, seu uso permite subsidiar decises de
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alteraes no traado, visando garantir melhores qualidades tcnica e esttica ao
projeto virio (Hixon III, 2007).
O presente trabalho foi baseado em uma investigao grfica os resultados foramobtidos atravs da geometria do modelo e no por um equacionamento analtico.
Esta abordagem encontrada em diversos trabalhos sobre anlises de visibilidade,
concordncia de alinhamentos ou prospectos das aplicabilidades da visualizao no
desenvolvimento de projetos, como visto em Sanchez (1994); Janikula e Garrick
(2002); Han, Middleton e Clayton (2006); Kuhn e Jha (2010); Chou et al. (2010);
Hassan e Sarhan (2012). O ganho ao se trabalhar com modelos a compreenso
do projeto como um todo, verificando como os elementos se relacionam entre si. Naanlise de visibilidade, por sua vez, possvel verificar se a DVP garantida ao
longo de todo o trecho de anlise, mensurando a amplitude de reas sem obstruo
ou ainda, quando for o caso, indicando reas oclusas ao campo de viso do
motorista.
A maior parte das normas e manuais vigentes indicam que as anlises de distncias
de visibilidade devem ser efetuadas em projees 2D, ou seja, atravs da
verificao grfica sobre os alinhamentos horizontal e vertical, separadamente
(Ismail e Sayed, 2007).
Hassan, Easa e Abd El Halim (1997) compararam anlises 2D e 3D e notaram que
as distncias de visibilidade disponveis podem ser subestimadas ou
superestimadas quando o mtodo empregado bidimensional. A tendncia indicada
por pesquisadores expandir as anlises em 3D (Chou et al., 2010), impulsionada
pelo aprimoramento computacional necessrio (tanto em hardware quanto emsoftware).
Atualmente no mercado, esto disponveis programas que possuem mdulos
especficos para anlise de visibilidade como o caso doAutoCAD Civil 3D, Inroads
e CLIP. Se conhecidos os valores para anlise (a distncia de visibilidade de
parada e as caractersticas do motorista e do objeto), os programas verificam
tridimensionalmente se a visibilidade mnima necessria garantida ao longo de
trecho da rodovia verificando as intersees da linha de viso do motorista com
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outros objetos do projeto ou do prprio terreno, simulados atravs de modelos
digitais.
2.2. Barreiras Rgidas Aspectos Gerais
O Manual de Projeto Geomtrico do DNER, de 1999, apresenta a sucinta definio
para barreira rgida:
Estrutura rgida, indeformvel, geralmente de concreto, disposta
longitudinalmente pista com o objetivo de impedir que veculos
desgovernados saiam da plataforma, choquem-se com objetos fixos ou
invadam outras pistas adjacentes, e, ainda, desejavelmente, de reorientar
o veculo para a trajetria correta com o mnimo de dados para o
motorista e passageiros. Tambm denominado separador fsico rgido.
Por definio barreira um dispositivo de segurana da via. Aspectos inerentes a
esta funo como tipo, dimensionamento estrutural, processo construtivo sero
desconsiderados neste trabalho e a barreira ser tratada como um elemento
tridimensional que ocorre e interfere na visibilidade de uma rodovia. A barreira pode
ser empregada como separador fsico, geralmente em casos onde no possvel a
implantao de canteiros centrais devido a limitaes da plataforma, em casos de
duplicao de rodovias, ou ainda como delimitadores longitudinais. Segundo a NBR
15486:2007, dispositivos de conteno central so definidos como dispositivos
utilizados basicamente para separar o trfego de passagem do trfego local ou
separar faixas exclusivas das faixas de uso geral (ABNT, 2007).
Na publicao Roadside Design Guide, da AASTHO (2011b), so encontradas
descries e aplicaes dos diversos tipos de barreiras existentes. Usualmente so
classificadas em trs grupos: flexvel, semirrgida e rgida. O parmetro bsico para
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esta classificao o grau de deflexo decorrente do impacto (DER-SP, 2006). No
caso de canteiros centrais, em geral, aplica-se barreiras do tipo rgido 5 com
diferentes perfis de configurao geomtrica em sua seo transversal; pois
apresentam baixa necessidade de manuteno em funo de suas caractersticas e,
por praticamente no sofrerem danos sob impacto dos veculos, so normalmente
empregados em vias com elevados volumes de trfego.
A escolha por canteiros centrais deve sobrepor utilizao das barreiras rgidas,
principalmente em cenrios de trfego intenso e vias de alto padro de qualidade.
Muitas vezes, o emprego de barreiras ocorre simultaneamente com a existncia do
canteiro central, sendo conveniente a adoo da barreira em vias arteriais de trfegorpido, pois fazem a separao real do trfego alm de mitigar travessias
inadequadas de pedestres (DNIT, 2010). DER-SP (2006) apresenta baco (Figuras
2.2, 2.3 e 2.4) para auxiliar a escolha ou no do uso de barreiras elaborados pelo
extinto DNER (atual DNIT), ABNT e AASTHO. No baco do DNER (1999), a
necessidade da implantao de defensa ou barreira definida em funo da largura
do canteiro central e do volume mdio dirio previsto para a via para os prximos 5
anos. So estipulados trs casos possveis, a necessidade ou no da implantao
de barreira e casos onde a implantao fica a critrio do projetista. Similar ao baco
do DNER existe o apresentado na NBR 6971 apud DER-SP (2006), em que as
variveis envolvidas para a definio da necessidade ou no de barreiras so as
mesmas (Figura 2.3).
O baco da AASHTO (Figura 2.4) indica que para canteiros com largura inferior a 10
m, associados a elevados volumes de trfego dirio, deve-se obrigatoriamente
instalar barreira. Alm disso, o uso de barreira deve ser considerado em trechos quepossuam histrico de acidentes com cruzamento total do canteiro. Para os demais
casos, onde a instalao no necessria ou opcional, fica a cargo do projetista
analisar a necessidade em funo da geometria existente e da probabilidade de
5O tipo de barreira rgida mais difundido no Brasil so as de perfil New Jersey.
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acidentes, principalmente em regies restritas, com curvas de raios horizontais
pequenos associadas a acentuadas declividades.
Figura 2.2. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - DNER (atual DNIT).
Fonte: DER-SP (2006).
Figura 2.3. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - NBR 6971.
Fonte: DER-SP (2006).
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Figura 2.4. Necessidade de defensa ou barreira rgida em canteiros centrais - AASHTO.
Fonte: DER-SP (2006).
A barreira pode inferir na DVP, reduzindo-a, particularmente quando est situada no
lado interno de uma curva (DNIT, 2010). AASHTO (2011b) apresenta vrias
consideraes sobre o posicionamento de barreiras. O afastamento lateral, alm do
quesito visibilidade, deve ser imposto para que o motorista ao dirigir, no perceba a
proximidade da barreira como um obstculo e devido a isto, reduza a velocidadeaplicada ou altere a trajetria do veculo. Os valores (Tabela 2.3) so relacionados
com a velocidade de projeto e visam maior conforto e segurana no trfego, alm de
auxiliar na manuteno de reas limpas para a linha de viso de motorista. O termo
apresentado para este afastamento lateral linha de intimidao (do ingls shy line,
segundo o Roadside Design Guide) ou linha de preocupao conforme a ABNT
(NBR 15486:2007).
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Tabela 2.3. Afastamento Lateral sugerido no Roadside Design Guide.
Velocidade de Projeto Afastamento
130 km/h 3,7 m
120 km/h 3,2 m
110 km/h 2,8 m
100 km/h 2,4 m
90 km/h 2,2 m
80 km/h 2,0 m
70 km/h 1,7 m
60 km/h 1,4 m
50 km/h 1,1 m
Fonte: AASTHO (2011b).
Outro ponto enfatizado por AASHTO (2011b) a aplicao dos valores da tabela
anterior. O uso sugerido quando a extenso longitudinal da barreira curta, em
pontos isolados da via, onde a percepo do objeto pelo motorista prejudicada. Em
grandes extenses, comum no trecho inicial de implantao da barreira posicion-
la a uma distncia maior da faixa de rolamento, impondo uma aproximao gradual
auxiliando a percepo, no sendo crtico o no uso dos valores da Tabela 2.3.
Neste estudo, os valores sugeridos por AASHTO (2011b) no foram considerados
para o estudo do afastamento lateral da barreira por causa de dois motivos: (1) que
apenas sero considerados casos onde a barreira presente em grandes extenses
da via e (2) tais valores no so aplicados expressivamente em mbito nacional.
2.2.1. Barreiras e Visibilidade
Leisch (1989) apresentou um dos primeiros questionamentos sobre o
posicionamento de barreiras e a garantia de visibilidade nas vias, nos casos de
curvas esquerda. Para o autor, a soluo prover um afastamento varivel entre
faixa de rolamento e a barreira, quando posicionada na rea central. Possui visogeneralizada do tema e enfatiza que cada caso deve ser analisado isoladamente.
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Sanchez (1994) realizou estudo sobre o posicionamento de barreiras e a visibilidade,
por meio de simulaes utilizando modelos tridimensionais. A quantidade de
modelos utilizada no estudo foi limitada e o foco do autor estava em mensurar a
DVP tridimensionalmente ao invs de utilizar os mtodos bidimensionais tradicionais
da poca. O autor ainda realizou algumas ponderaes sobre os afastamentos da
barreira, considerando variaes no perfil vertical, em casos de presena de curvas.
Arndt et al. (2010) avanam com o problema do posicionamento de barreiras e
visibilidade. Primeiramente, os autores listam as trs tcnicas mais empregadas
como soluo em trechos com barreiras:
1. Aplicar os modelos normais de DVP. Logo, o afastamento lateral da barreira
necessrio ampliado para garantir a visibilidade (Figura 2.5). Porm, alguns
dos efeitos negativos so as limitaes construtivas (problemas de espao e
custo) e uso inadequado por parte dos motoristas. Se o refgio for superior a
3,6 m (AASHTO, 2011a), a rea pode ser usada para trfego de veculos ou
para manobras de ultrapassagem. Alm disso, devido ao amplo afastamento
entre a barreira e a faixa de rolamento, aumenta-se probabilidade de ocorrer
choques de veculos com ngulos de incidncia grandes contra a barreira,
projetada inicialmente para absorver e redirecionar a trajetria veculos em
impactos com ngulo de incidncia menores.
Figura 2.5. Aumento do afastamento lateral da barreira.
Fonte: Adaptado de Arndt et al. (2010).
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2. Desconsiderar as recomendaes de DVP. A DVP desprezada e apenas
uma pequena faixa de segurana no trecho adotada. Porm, diversos
estudos apresentados por Arndt et al. (2010) e Lamm et al. (1999) indicam
que a diminuio da visibilidade disponvel ao motorista aumenta a ocorrncia
de acidentes. Os acidentes mais comuns so aqueles causados por objetos
cados de outros veculos (como caminhes) ou colises traseiras, que em
vias principais, ocorrem geralmente em converses esquerda.
3. Assumir velocidade de projeto inferior no trecho. Desta forma, a DVP
necessria inferior a do resto do projeto. Porm, adotar diversas
velocidades em uma rodovia no adequado, pois interfere mais nasvelocidades operacionais envolvidas do que na garantia de distncias de
visibilidade adequadas.
Como soluo, os autores apresentam um novo critrio que consiste basicamente
em utilizar os modelos de distncias de visibilidade, com parmetros menos
conservadores, porm mais realistas. Algumas das alteraes propostas so: o
aumento da altura do objeto e da taxa de desacelerao, a reduo da velocidade
considerada, diminuio do tempo de percepo e reao em rodovias de alto
padro. Para ilustrar, este novo critrio foi empregado para dimensionar o refgio
entre a faixa de rolamento e barreira em estudo de caso. O cenrio foi trecho de
curva horizontal esquerda (R = 170 m) em declive (i = -3%) delimitada por
barreiras rgidas de altura de 1,4 m. A condio de anlise foi a manuteno da DVP
para veculo leve, no trecho, assumindo a velocidade de 70 km/h. Para os modelos
tradicionais uma DVP de 81 m necessria e, portanto, um refgio de 2,7 m de
largura; para o novo critrio a DVP seria de 68 m e um refgio de 1,2 m seria
suficiente. A reduo indica resultados satisfatrios na comparao entre os
modelos tracionais e o novo critrio proposto.
Este estudo foi incorporado s normas australianas (Austroads, 2010), como item
especfico que trata dos requisitos de distncia de visibilidade em curvas horizontais
quando na presena de barreiras, muros de conteno ou estruturas de pontes.Segundo Austroads (2010) quando h visibilidade sobre a barreira, deve-se prover
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um afastamento lateral mnimo de 2,50 m at a faixa de rolamento interna da curva,
quando analisado a DVP para veculo leve. Para veculos pesados, o afastamento
mnimo de 3,50 m. Em casos onde no possvel a visibilidade, as normas
sugerem o estudo de novos traados horizontal e vertical de modo que o problema
minimizado ou solucionado quando possvel.
O extinto Departamento de Estradas de Rodagem de Santa Catarina (DER-SC) 6, na
publicao Diretrizes para Concepes de Estradas de 2000, tambm contm
tpico dedicado garantia de obteno de DVP para curvas esquerda em pistas
de nico sentido, similar ao proposto neste estudo, quando na presena de objetos
contnuos laterais. A posio do motorista e do objeto de 1,80 m da bordaesquerda da faixa de rolamento. O texto correlaciona a DVP com diversas
velocidades e distancias existentes considerando efeitos de declividade do greide e
raio da curva horizontal na forma de baco (Figura 2.6), onde possvel determinar
o afastamento que deve ter um obstculo visual em relao borda da faixa de
rolamento esquerda para que seja cumprida a condio de visibilidade. Maiores
detalhes da concepo do baco no so citados no documento.
6Pela Lei Complementar n. 244, de 30 de janeiro de 2003, foi criado o Departamento Estadual de
Infraestrutura (DEINFRA) , oriundo da fuso do Departamento de Estradas de Rodagem (DER-SC)com o Departamento de Edificaes e Obras Hidrulicas (DEOH) ambos vinculados ao Governo doEstado de Santa Catarina.
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Figura 2.6. Distncia de Visibilidade Necessria para Paradas (A) e Refgio interno necessrio (B) -
DER-SC (2000)
Em relao ao afastamento lateral de objetos ao longo de vias, Yang et al. (2012)
constatou que os motoristas tendem a se mover longe do obstculo (barreira) ou
reduzir a velocidade temporariamente, por interpretar a barreira como fonte de risco
sua segurana. Rosey e Auberlet (2012) afirmam que as expectativas do motorista
e consistncia geomtrica so quesitos importantes em segurana rodoviria, pois
inconsistncias no projeto geomtrico podem surpreender motoristas e levar a erros
que aumentam o risco de acidente. Ainda segundo os autores, a variabilidade da
posio do motorista lateralmente na pista pode ser um indicador de deficincia na
geometria da via, causado, por exemplo, pela posio da barreira. Ou seja, a
soluo prover afastamento tal que o motorista sinta segurana ao dirigir, sem
alterar sua trajetria, especialmente em condies atmosfricas e de visibilidade
adversas (Yang et al., 2012; Chen et al., 2012).
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Hassan e Sarhan (2012) investigaram os efeitos do alinhamento vertical nas
distncias de visibilidade de parada, com o foco no posicionamento de barreiras de
concreto ao longo de curvas horizontais. A barreira utilizada no estudo tem altura de
0,81 m. Em aplicativo grfico desenvolvido pelos autores, foram gerados modelos
tridimensionais de projeto genrico considerando a concordncia do alinhamento
horizontal e vertical e, como neste estudo, alteraes foram impostas no modelo de
modo a garantir a visibilidade ao longo da via. O aplicativo valida incremental e
automaticamente afastamentos laterais para a anlise de DVP. A figura 2.7
apresenta exemplo da tela de anlise elaborada pelos autores.
Figura 2.7. Anlise do posicionamento de barreiras e visibilidade utilizada no estudo de Hassan e
Sarhan (2012).
Em seus resultados, os autores concluem que os valores fornecidos para a linha de
intimao segundo o Roadside Design Guide(AASTHO, 2011b) provm valores de
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distncia de visibilidade inferiores DVP necessria para a segurana do motorista.
O estudo tambm confirmou que a DVP disponvel em curvas com obstruo na
forma de barreiras dependente da coordenao com o alinhamento vertical. A
sugesto dos autores de expandir as anlises da contribuio das caractersticas
dos alinhamentos horizontal e vertical, propor novas modelagens de barreiras
atravs de programas computacionais que permitam a anlise tridimensional do
projeto.
A forma da concepo do estudo de Hassan e Sarhan (2012) muito se assemelha
ao empregado nesta dissertao, contudo a parametrizao adotada foi distinta. Os
autores enfatizaram os efeitos do alinhamento vertical, enquanto o presente trabalhoprioriza as caractersticas das normativas nacionais vigentes com a adoo de
declividades do greide constantes como simplificao presena de curvas
verticais.
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3. METODOLOGIA
3.1. Apresentao do Problema
Leisch (1989) ressalta que o uso de barreiras de concreto em rodovias pode gerar
inadequadas distncias de visibilidade de parada, principalmente em curvas e em
reas prximas a pontes e tneis. Para o autor, uma soluo seria aumentar o
espaamento entre a faixa de rolamento e a barreira. Neste contexto, o foco doestudo foi investigar o posicionamento de barreiras rgidas centrais para que no
exista interferncia na distncia de visibilidade de parada necessria ao motorista
durante o trfego em determinada via, em trechos de converso esquerda. O
posicionamento da barreira foi sintetizado pelo dimensionamento do refgio
espao entre a faixa de rolamento interna da via e a barreira rgida central aqui
denominado afastamento lateral da barreira (), como ilustrado na Figura 3.1.
Figura 3.1. Afastamento lateral da barreira (). Foto: SP-088, Google2012.
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3.2. Mtodo
O mtodo aplicado neste estudo o uso de simulaes grficas tridimensionais. Nas
simulaes, cenrios hipotticos so criados e analisados em ambiente
computacional. Deste modo, buscou-se reconstruir as caractersticas reais de uma
rodovia em ambiente virtual, tendo controle sobre modificaes e alteraes de
parmetros em virtude dos propsitos do estudo.
A facilidade de alterao de um parmetro em funo de necessidades especficas,
ainda na fase de projeto, so ponderadores da escolha de simulaes j que oimpacto de alteraes sobre o projeto reduzido. O uso similar de ferramentas
computacionais visto em Sanchez (1994). Para a compreenso, segue um
exemplo de anlise realizada em ambiente computacional (Figura 3.2).
Figura 3.2. Exemplo de uso de simulao computacional para estudos de visibilidade.
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A Figura 3.1 mostra a visualizao do objeto vermelho, a uma dada distncia
necessriaa DVP, em trs instantes (I, II e III) durante a transio de trecho em
tangente para trecho curvilneo para dois projetos (A e B) com sees transversais
distintas. O ideal que o objeto seja visto em qualquer ponto ao longo da trajetria
garantindo que a DVP exista ao longo do trecho estudado. No caso (A) o objeto
desaparece do campo de viso em (III-A) indicando a deficincia no traado. Com
uma pequena alterao na seo transversal em (B) deslocamento da barreira
para esquerda o objeto percebido pelo motorista e o problema de visibilidade
solucionado (III-B).
A abrangncia das simulaes prxima ao do exemplo da Figura 3.2. Programavoltado a projetos virios ser utilizado, no qual as anlises especficas de
visibilidade j foram implantadas computacionalmente. Em suma, a estratgia de
investigao baseia-se na seguinte formulao lgica:
1. Simulaes Testar em escritrio condies possveis de ocorrer em um
projeto real;
2. Comparaes Comparar os resultados obtidos no item anterior com
parmetros existentes nas normas relacionados com o posicionamento de
barreiras ou outros elementos de projeto;
3. Estudo de caso - Empregar os resultados obtidos em estudo de caso real de
trecho de rodovia com caractersticas geomtricas prximas aos trechos
simulados no item 1.
Alm disso, a demanda gerada de informaes das simulaes foi estruturada
atravs de aplicativo desenvolvido, o qual ser detalhado posteriormente no Captulo9.
3.3. Recursos Necessrios
As etapas de concepo e anlise dos projetos virios foram realizadas no programa
AutoCAD Civil 3D desenvolvido pela Autodesk. O programa uma soluo
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computacional voltada para projetos e documentao de engenharia civil. A escolha
do uso para a execuo deste trabalho o fato de que o programa baseia-se em
modelos tridimensionais que so atualizados dinamicamente medida que
alteraes no projeto so impostas. possvel gerar simulaes e anlises
tridimensionais para melhor avaliar as caractersticas do projeto. A licena utilizada
disponibilizada gratuitamente comunidade acadmica pela Autodesk.
O tratamento dos dados provenientes das simulaes e a elaborao do aplicativo
foram feitos com uso do programa MATLAB da MathWorks. Trata-se de uma
soluo computacional de linguagem de alto nvel atravs de um ambiente interativo
para computao numrica, visualizao e programao. Possibilita analisar dados,desenvolver algoritmos, e criar modelos e aplicaes.
Para o adequado uso de ambos os programas foi necessrio utilizar computador
com hardware e software compatveis com os requisitos dos programas,
disponibilizado pelo Departamento de Transportes (PTR) da Escola Politcnica da
Universidade de So Paulo (EPUSP).
3.4. Hipteses Adotadas
Em funo da amplitude de parmetros, foram adotadas hipteses e simplificaes
no intuito de restringir abrangncia do universo de estudo, onde apenas casos
expressivos foram considerados aqueles em que a incidncia de problemas devisibilidade devido a barreiras tem maior probabilidade de ocorrer. Nos itens
subsequentes apresentada a estruturao das simulaes realizadas, abordando
as hipteses adotadas, o conjunto de anlise e as restries inferidas nas
simulaes.
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3.4.1. Tipo de Rodovia e de Geometria
As rodovias neste estudo so aquelas enquadradas nas Classes 0 e I-A definidas
por DNER (1999) 7. A Classe 0 abrange vias expressas, projetadas com elevado
padro tcnico e controle total de acesso. Por sua vez, a classe I-A engloba
rodovias de pista dupla com controle parcial de acesso.
Deste conjunto de vias sero considerados trechos de curvas horizontais esquerda
onde suposto que a influncia de objetos dispostos na regio interna das curvas
na visibilidade do motorista mais recorrente. O projeto ideal seria associar ascurvas do alinhamento horizontal com as do alinhamento vertical. Por restrio das
hipteses, rampas de declividade constante foram adotadas como simplificao das
caractersticas do alinhamento vertical. Tal combinao utilizada para compensar
grandes desnveis de altitude, como casos de trechos de rodovias em regies
montanhosas. Sero consideradas variaes na declividade do greide incorporando
trechos planos, em aclives e declives. As declividades do greide adotadas foram de -
9%, -6%, -3%, 0%, 3%, 6% e 9%.
3.4.2. Velocidades de Projeto
A premissa de considerar como objeto de estudo rodovias de classes 0 e I-A,
segundo DNER, adotou-se no estudo velocidades de projeto estabelecidas segundo
recomendaes de manuais nacionais vigentes. A Tabela 3.1 apresenta as
velocidades diretrizes em funo da classe da rodovia e do tipo do relevo segundo
DNER (1999).
7Para maior detalhamento das caractersticas tcnicas de ambas as classes escolhidas vide DNER(1999).
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Tabela 3.1. Velocidades Diretrizes para projeto em funo da classe da rodovia e tipo de relevo
Classe de
Projeto
Velocidades diretrizes para projeto (km/h)
Relevo
Plano Ondulado MontanhosoClasse 0 120 100 80
Classe I 100 80 60
Classe II 100 70 50
Classe III 80 60 40
Classe IV 80-60 60-40 40-30FONTE: DNER (1999).
No estudo, sero consideradas faixas de velocidades para cada variao da
declividade do greide. A faixa de interesse abrange velocidades entre 60 km/h a 120
km/h, com taxa de variao de 10 km/h.
3.4.3. Raio da Curva Horizontal e Superelevao
Os valores de raios para as curvas horizontais considerados so de 200 a 2000 m,
incrementados a cada 100 m. O limite superior de raio igual a 2000 m foi escolhido
j que o problema de visibilidade em curvas horizontais esquerda pouco
recorrente quando se assume grandes raios horizontais. Os limites inferiores, por
sua vez, coincidem com o raio mnimo da curva horizontal para cada velocidade de
projeto. Por definio, o raio mnimo da curva horizontal () o menor raio deuma curva que, apresentando taxa mxima de superelevao, possa ser percorridana velocidade de projeto com condies favorveis de segurana e conforto. dado
por:
Onde
: Raio mnimo da curva horizontal (m);
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: Velocidade de projeto (km/h);: Fator de atrito lateral pneu-pavimento; e: Superelevao mxima admissvel.
A superelevao mxima admissvel () adotada neste estudo foi igual a 8%.Este valor compatvel com as rodovias das classes 0 e I-A, que podem ser
descritas como rodovias de padro elevado ou intermedirio. A adoo deste valor
como limtrofe para restes casos tende a reduzir a probabilidade de que condutoresmais lentos sejam submetidos, por efeito da fora peso, a deslocamentos
transversais em direo parte interna da curva, o que pode exigir esforos
excessivos e afetar a dirigibilidade (DER-SP, 2006). O fator de atrito lateral pneu-
pavimento caracteriza a aderncia entre pneu e pavimento, condicionado por vrios
fatores dentre os quais se destaca a velocidade do veculo, o tipo e as condies de
pavimento, bem como os tipos e condies do pneu do veculo. Os valores
assumidos esto de acordo com os pressupostos pelo DNIT (Tabela 3.2).
Tabela 3.2. Fator de Atrito Lateral
Velocidade de Projeto (km/h) 60 70 80 90 100 110 120
Fator de Atrito Lateral 0,15 0,15 0,14 0,14 0,13 0,12 0,11
FONTE: DNER (1999).
Logo, sendo conhecidos a superelevao mxima admissvel e os fatores de atrito
lateral possvel determinar os raios mnimos da curva horizontal para cada
velocidade de projeto analisada. Os valores definidos constam da Tabela 3.3.
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Tabela 3.3. Raio Mnimo da Curva Horizontal
Raio Mnimo da Curva Horizontal
V (km/h) ema
fmax
Valor
Calculado (m)
Valor
Adotado (m)
Valor mnimo da
simulao (m)60 8% 0,15 123,25 125 200
70 8% 0,15 167,75 170 200
80 8% 0,14 229,06 230 300
90 8% 0,14 289,91 290 300
100 8% 0,13 374,95 375 400
110 8% 0,12 476,38 475 500
120 8% 0,11 596,77 595 600
Em casos que o raio da curva horizontal seja superior ao raio mnimo, necessriodimensionar a superelevao, j que a ao da acelerao centrfuga diminui e no
h necessidade da adoo do valor superelevao mxima. A hiptese considerada
a reduo gradual dos valores de superelevao, em funo do aumento do raio,
at atingir valor mnimo admissvel. A superelevao mnima utilizada igual a 2%
visando facilitar a drenagem das guas pluviais sobre a via. Assim, valores de
superelevao a serem adotados so calculados por:
Onde
: Superelevao a adotar;
: Superelevao Mxima admissvel;
: Raio mnimo da curva horizontal relacionado com para velocidadede projeto em questo (m); e
: Raio da Curva Horizontal (m).
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Alm disso, os valores de superelevao podem ser obtidos graficamente, com o
uso de bacos definidos em funo da superelevao mxima admissvel, similares
ao da Figura 3.3, apresentado por DNER (1999).
Figura 3.3. Grfico de Superelevao (para = 8%). Fonte: DNER (1999).
Os raios da curva horizontal e as superelevaes, para cada velocidade de projeto,
foram ento estabelecidos em funo dos raios mnimos e das superelevaes
mxima e mnima admissvel. Os valores utilizados so apresentados a seguir
(Tabela 3.4).
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Tabela 3.4. Valores de superelevao utilizados nas simulaes.
Superelevao (para emax= 8%)
Velocidade de Projeto (km/h)
60 70 80 90 100 110 120
RaiodaCurvaHor
izontal(m)
200 6,9% 7,8%
300 5,3% 6,5% 7,6% 8,0%
400 4,2% 5,4% 6,6% 7,4% 8,0%
500 3,5% 4,5% 5,7% 6,6% 7,5% 8,0%
600 3,0% 3,9% 5,0% 5,9% 6,9% 7,7% 8,0%
700 2,6% 3,4% 4,4% 5,3% 6,3% 7,2% 7,8%
800 2,3% 3,0% 3,9% 4,7% 5,7% 6,7% 7,5%
900 2,1% 2,7% 3,6% 4,3% 5,3% 6,2% 7,1%
1000 2,0% 2,5% 3,3% 4,0% 4,9% 5,8% 6,7%1100 2,0% 2,3% 3,0% 3,7% 4,5% 5,4% 6,3%
1200 2,0% 2,1% 2,8% 3,4% 4,2% 5,1% 6,0%
1300 2,0% 2,0% 2,6% 3,2% 3,9% 4,8% 5,6%
1400 2,0% 2,0% 2,4% 3,0% 3,7% 4,5% 5,4%
1500 2,0% 2,0% 2,3% 2,8% 3,5% 4,3% 5,1%
1600 2,0% 2,0% 2,1% 2,6% 3,3% 4,0% 4,8%
1700 2,0% 2,0% 2,0% 2,5% 3,1% 3,8% 4,6%
1800 2,0% 2,0% 2,0% 2,4% 3,0% 3,7% 4,4%
1900 2,0% 2,0% 2,0% 2,3% 2,8% 3,5% 4,2%
2000 2,0% 2,0% 2,0% 2,2% 2,7% 3,3% 4,1%
3.4.4. Altura dos olhos do motorista e altura do objeto
No Captulo 2, foram apresentados os valores da altura dos olhos do motorista e da
altura do objeto utilizados em diversos pases, inclusive no Brasil. Sero
considerados os valores de 1,08 m para altura dos olhos do motorista e de 0,60 m
para a altura do objeto a ser visualizado na via neste estudo (DNIT, 2010; DER-SP,
2006; AASHTO, 2011a).
O valor de 0,60 m representa a altura mdia das lanternas traseiras de um veculo
leve, que deve ser adotado em casos onde no h fonte de iluminao adequada na
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via. Em vias iluminadas, entretanto, a altura do objeto pode ser considerada maior
que 0,60 m, j que as condies de visibilidade do motorista so favorecidas.
A posio tanto do motorista quanto do objeto de 2 m da borda direita da faixa derolamento interna da via8, conforme ilustrado na Figura 3.4.
Figura 3.4. Posio dos olhos do motorista.
No estudo, adotou-se como trajetria do motorista o comportamento ideal do
motorista na via, ou seja, a distncia constante do eixo central da pista. Contudo,
Spacek (2005) apud Jamieson (2012) apresenta cinco possveis formas de um
motorista executar a trajetria do veculo em uma curva. O comportamento ideal
corresponde a apenas 1% dos motoristas, mas devido restrio das ferramentasfoi a trajetria adotada no estudo.
8
Poucos manuais tratam da posio relativa do motorista ou objeto e a via para verificao devisibilidade. No captulo 2, o valor do deslocamento em relao borda direita da faixa encontradonas normas francesas (igual a 2,0 m) e espanholas (1,5 m). A escolha por 2 m foi arbitrria.
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3.4.5. Distncia de Visibilidade de Parada
A formulao para o clculo da Distncia de Visibilidade de Parada a mesma
apresentada no Captulo 2, adotada pela AASTHO (2011a) e pelo DER-SP (2006):
Onde
DVP: Distncia de Visibilidade de Parada (m);
V: Velocidade de projeto (km/h);
t: Tempo de percepo e reao (s);
a: Taxa de desacelerao (m/s2); e
i: Declividade do greide (%);
O valor recomendado pela AASTHO para o tempo de percepo e reao de 2,5 s
e para a taxa de desacelerao de 3,4 m/s2. Baseado na formulao acima, o
DER-SP apresenta valores mnimos de DVP a serem adotados, considerando a
condio de pavimento molhado e velocidade de percurso igual velocidade de
projeto (Tabela 3.5).
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Tabela 3.5. Valores Mnimos de Projeto para DVP
Valores Mnimos de Projeto para DVP (m)
Velocidade(km/h)
Declividade do Greide
-9% -6% -3% 0% 3% 6% 9%
60 97 92 87 85 80 77 75
70 124 116 110 105 100 97 93
80 154 144 136 130 123 118 114
90 187 174 164 160 148 141 136
100 223 207 194 185 174 167 160
110 262 243 227 220 203 194 186
120 304 281 263 250 234 223 214
FONTE: DER-SP (2006).
3.4.6. Seo transversal
Em funo da adoo de rodovias Classe 0 e Classe I-A, adotou-se seo
transversal compatvel com o padro destas vias. Desta forma, a seo transversal caracterizada por pista dupla em ambos os sentidos. Usualmente, em rodovias
destas classes comum a adoo de canteiro central o mais largo possvel.
Contudo no enfoque deste trabalho o importante foi a distncia relativa da barreira
ao bordo da faixa interna de rolamento, independente do canteiro central ser restrito,
ou mais largo com exigncia de barreira, em funo do volume de trfego, por
exemplo. Sendo assim, adotou-se seo transversal hipottica vista na Figura 3.5,
baseada nos padres mnimos exigidos pelo DER-SP (2005).
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Figura 3.5. Seo transversal hipottica adotada em trecho curvilneo.FONTE: DER-SP (2005).
Desta seo os elementos variveis foram: (a) o afastamento lateral da barreira ()o objeto de estudo, (b) o valor da altura da barreira e (c) o valor da superelevao(), em sentido nico ao longo da curva. O refgio ou afastamento lateral dabarreira da pista de sentido contrrio foi considerado fixo e igual a 0,60 m, valor
mnimo tolervel conforme a NBR 15486:2007.
No que tange a seo transversal, o trabalho tratar o refgio ou acostamento
interno como afastamento lateral da barreira.
A Tabela 3.6 apresenta um comparativo de diversas publicaes sobre a dimenso
do acostamento interno para rodovias de alto padro. DNER (1999) recomenda para
rodovia similar a estudada, que o acostamento interno seja de 0,60 m a 1,20 m para
duas faixas de rolamento. A mesma recomendao apresentada por DNIT (2010)
para duas ou trs faixas de trfego. O Green Book (AASHTO, 2011a) recomenda o
valor mnimo de 0,60 m para baixo volume de trfego, sendo desejvel acostamento
de 1,80 m a 2,40 m. Neste estudo, adotou-se o valor do afastamento lateral da
barreiradistncia entre a barreira borda da faixa interna de rolamento varivelentre 0,00 m e 2,50 m que abrange as recomendaes acima, considerando
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afastamentos no adequados (menores de 0,60 m) as condies de segurana, mas
necessrios para a investigao cientfica atravs das simulaes realizadas.
Tabela 3.6. Recomendaes para largura de acostamento interno
Recomendaes para largura de acostamento interno
DNER (1999)
Plano Ondulado Montanhoso
2 faixas 1,20 m0,60 m 1,00 m0,60 m 0,60 m0,50 m
3 faixas 3,00 m2,50 m 2,50 m2,00 m 2,50 m2,00 m
4 faixas 3,00 m 3,00 m2,50 m 3,00 m2,50 m
DNIT (2010)
2 ou 3 faixas 1,20 m (0,60 m)
4 faixas 3,00 m (1,00 m)
AASHTO (2011a)
Mnimo 0,60 m(para baixo volume de trfego)Desejvel 1,80 m2,40 m
Trfego pesado 3,00 m
3.4.7. Tipo de barreira
No Brasil comum o uso de barreiras rgidas de concreto com perfil New Jersey
como separador fsico de fluxo em regies onde h impossibilidade de implantao
de canteiros centrais. A altura dessas barreiras varivel, sendo usual a de altura
igual a 0,81 m.. No estudo, optou-se por utilizar modelos de barreiras duplas deste
tipo, com trs alturas distintas: 0,81 m, 1,00 m e 1,40 m, para situaes hipotticas
de conteno de veculos leves e pesados, respectivamente (Figura 3.6). Asdimenses foram consideradas como consta na norma NBR 14885:2004 (Figura 3.7)
para o caso de barreiras dupla com perfil New Jersey.
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Figura 3.6. Esquema das barreiras adotadas com alturas de 0,81 m, 1,00 m e 1,40 m.
Figura 3.7. Dimenses da barreira dupla New Jersey conforme ABNT.Fonte: NBR 14885:2004
3.5. Estruturao e execuo das simulaes
Com base nas hipteses adotadas no item anterior,