GEOMÉTRICO VIAS COM

AUXÍLIO

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de São Carlos

Departamento de Transportes

GEOMÉTRICO VIAS COM PROGRAMA COMPUTACIONAL

INROADS

José Leomar Fernandes Júnior

José Roberto Franco Marques

Sandra Aparecida Margarido Bertollo

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São Carlos, Janeiro de 1998

Prefácio

Este trabalho tem por objetivo possibilitar o desenvolvimento de um projeto de rodovia

com auxílio de um programa computacional pelos alunos das disciplinas Estradas

(graduação) e Projeto Geométrico de Vias (pós-graduação), do curso de Engenharia Civil

da Escola de Engenharia de São Carlos da USP. Trata-se de material didático composto

pelos tópicos básicos necessários para a utilização do programa lnRoads, desenvolvido

pela lntergraph e comercializado no Brasil pela Sysgraph, que foi adquirido pelo

Departamento de Transportes da EESC-USP para uso exclusivo em atividades didáticas.

Deve-se destacar que esta publicação é o resultado dos trabalhos desenvolvidos pelo

aluno-monitor José Roberto Franco Marques e pela bolsista do Programa de

Aperfeiçoamento de Ensino (P AE-USP) Sandra Aparecida Margarido Bertollo, sob a

supervisão do professor José Leomar Fernandes Júnior.

Sumário

1 - Introdução

2- Conceitos Básicos do InRoads 2.1 - Modelos Digitais do Terreno 2.2- Traçado em Planta 2.3 - Perfil Longitudinal 2.4- Seções Transversais Típicas

2.4.1 - Componentes das Seções Típicas 2.4.2- Camadas 2.4.3 - Editor Gráfico de Seções Típicas 2.4.4- Transição entre Seções Típicas 2.4.5 - Bibliotecas de Seções Típicas 2.4.6- Locação de Seções Típicas 2.4.7- Linhas de Coirtrole de Transição

2.5 - Configurações de Trechos 2.6 - Superelevação 2.7 -Cálculo de Volumes

3 -Início de um Projeto 3.1 - Infonnações Gerais 3.2- Iniciando o Microstation 3.3- Iniciando o InRoads 3.4- Carregando a Superfície 3.5- Criação de um Novo Projeto

4 - Projeto de Curvas Horizontais 4.1 - Locação dos Pis 4.2 -Criação das Curvas Horizontais 4.3- Verificação do Projeto de Curvas Horizontais 4.4- Modificação do Traçado

4.4. 1 -Remoção de Pis 4.4.2- Inserção de Pls 4.4.3 - Reposicionamento de Pis 4.4.4- Modificação de Curvas

4.5 -Visualização das Estacas e da Notação dos Elementos

3 3 4 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8

-9 9

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5- Cálculo da Superelevação

6- Projeto de Curvas Verticais 6.1 -Visualização do Perfil Longitudinal do Terreno 6.2- Locação dos PIVs 6.3- Criação de Curvas Verticais 6.4- Visualização da Notação do Projeto de Curvas Verticais

7- Projeto das Seções Transversais Típicas 7.1 - Criação de uma Biblioteca de Seções Típicas 7.2- Definição da Seção Transversal 7.3- Definição dos Valores para Cortes e Aterros

8- Definição de Parâmetros para a Modelagem da Via 8.1 -Criação de uma Biblioteca 8.2- Definição da Biblioteca

9- Variação da Superelevação

1 O - Modelo Tridimensional da Via

11 - Seções Transversais 11.1 - Seções Transversais 11.2- Visualização das Seções Transversais 11.3 - Cálculo dos Volumes de Corte e Aterro 11.4- Diagrama de Massas

Bibliografia

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61 62 63 66

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1- Introdução

O projeto geométrico de uma via é formado por conjuntos de desenhos, apresentados em planta, perfil longitudinal e seções transversais, que demandam grande volume de serviço quando executados de maneira tradicional.

O Programa computacional JnRoads, desenvolvido pela Intergraph e comercializado no Brasil pela empresa Sysgraph, integra poderosas ferramentas analíticas de projeto geométrico de rodovias, ferrovias, aeroportos e hidrovias com as avançadas potencialidades gráficas em 2D/3D do CAD (Computer-Aided Design) MicroStation.

Com estrutura de comando flexível, os usuários têm acesso contínuo aos dados e os resultados das alterações são vistos imediatamente, eliminando-se os problemas de incompatibilidades que surgem quando o projeto não é desenvolvido com realimentação visual automática. O programa JnRoads tem, também, interface com Sistemas de Informação Geográfica (SIG).

Com a possibilidade de manipulação interativa, elementos como pontos de interseção, curvas circulares e de transição podem ser inseridos, movimentados, editados e apagados facilmente_ O programa recalcula todos os elementos e atualiza os gráficos automaticamente. Podem ser estudadas muitas alternativas de traçado simultaneamente e, para cada uma delas, podem ser analisados vários perfis longitudinais.

O lnRoads contém o sistema COGO (Civil Engineering Coordinate Geomelly), que pennite o cálculo de todos os elementos básicos de projeto geométrico de uma rodovia. O lnRoads aceita dados de várias fontes: arquivos com resultados de levantamento de campo (tabelas ASCII), restituições aerofotogramétricas e documentos armazenados eletronicamente (mediante utilização de mesa digitalizadora ou scanner). Para poder utilizar dados de diversas fontes, o lnRoads possui um dispositivo que permite a mudança dos dados fornecidos, transformando o sistema de coordenadas para o mais apropriado.

No programa lnRoads pode-se especificar as inclinações dos taludes de cortes e aterros em função da altura, do tipo de material e das restrições à faixa de domínio. Os volumes de terraplenagem podem ser calculados a partir do modelo tridimensional ou das seções transversais. Com o diagrama de massas (volumes acumulados em cada seção) pode-se calcular os momentos de transporte e analisar o equilíbrio de volumes de cortes e aterros.

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Os formatos das plantas, perfis e seções transversais, bem como dos relatórios, são definidos pelos usuários. Os modelos tridimensionais criados pelo lnRoads podem ser usados na preparação de imagens sombreadas, que acrescentam realismo e auxiliam a visualização do projeto.

O lnRoads utiliza o sistema DrafiWorks, que contém um conjunto completo de utilitários que automatizam a produção de desenhos_ Pode-se relacionar os estilos de desenhos e annazená-los em uma biblioteca_ Para assegurar a consistência do desenho, todos que estiverem trabalhando no projeto poderão ter acesso ao mesmo conjunto de anotações, dimensionamento e detalhes padronizados. O programa usa arquivos de referência para facilitar e otimizar a criação de planilhas de desenhos.

Um projeto típico no lnRoads começa pela criação de uma superfície que representa o terreno existente através de um arquivo de pontos (x, y, z)_ O próximo passo é importar ou projetar o traçado em planta (curvas horizontais), quando são estudadas as alternativas de localização dos Pis, raios das curvas circulares e necessidade de curvas de transição. Com o perfil longitudinal do traçado em estudo, passa-se à etapa de projeto de curvas verticais, em que são analisadas várias alternativas de rampas, localização de PIVs e raios das curvas.

Posterionnente, passa-se à etapa de edição de seções transversais típicas e definições dos taludes de cortes e aterros e dos elementos de drenagem superficiaL É ainda nessa fase que se desenvolve o estudo de variação da superelevação. A partir desses quatro elementos (superfície do terreno, projeto de curvas horizontais, projeto de curvas verticais e seções transversais típicas) pode-se, então, visualizar o projeto tridimensionalmente. A análise tridimensional é extremamente importante para a verificação da compatibilidade de curvas horizontais e verticais, inclusive com a possibilidade não explorada neste trabalho de se realizar um filme simulando a sensação que será sentida pelo usuário, e também para o cálculo do momento de transporte, diretamente associado aos custos de terraplenagem.

Esta publicação tem como objetivo possibilitar ao aluno o desenvolvimento de projeto didático nas disciplinas STT 402 Estradas (graduação) e STT 828 Projeto Geométrico de Vias (pós-graduação). Deixa-se a cargo do próprio aluno uma exploração mais profunda de todas as potencialidades do programa lnRoads. Para a execução do projeto seguindo o roteiro apresentado neste trabalho será necessário que o aluno tenha conhecimento teórico sobre o projeto geométrico de estradas e conhecimento básico de computação (DOS e Windows95) e de inglês.

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2- Conceitos Básicos

2.1- Modelos Digitais do Terreno

O InRoads possui uma sofisticada plataforma de modelagem da superfície do terreno que abrange a completa seqüência de projeto: escolha do traçado, geração de perfis longitudinais, seções transversais e cálculo dos volumes de terraplenagem.

O InRoads apresenta, também, uma variedade de comandos para importar e exportar dados do terreno, além de exibir, avaliar e editar esses dados. Possui uma plataforma flexível para a introdução de dados ou conversão de gráficos do CAD MicroStation para coordenadas geométricas, executando a triangulação desses dados para produzir modelos digitais do terreno (DTMs- Digital Terrain Models)- Figura 1.

Figura 1 - Modelo digital do terreno, visualizando-se a triangulação entre pontos obtidos de levantamento de campo ou de digitalização de mapa existente.

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2.2 - Traçado em Planta

O traçado em planta consiste no desenho do eixo da estrada (devidamente estaqueado) e das linhas indicativas das faixas de tráfego, dos acostamentos, dos bordos da platafonna, da faixa de domínio e das canaletas de drenagem (Figura 2). Pode, também, representar o projeto geométrico de uma via urbana, com destaque para as interseções (Figura 3). Na planta também são apresentadas as possíveis interferências ao traçado (instalações e benfeitorias, como por exemplo escolas, barragens, galpões etc.) e outras informações de interesse (traçado de rodovias, ferrovias, linhas de transmissão de energia elétrica, divisas de propriedades etc.).

Figura 2- Representação em planta do projeto de curvas horizontais de uma rodovia.

Figura 3 - Representação em planta do projeto de uma interseção de vias urbanas.

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2.3- Perfil Longitudinal

A estrada é um ente tridimensional que deve ser econômica (baixos custos operacionais), confortável e esteticamente agradável ao motorista que a percorre. Um motorista localizado pouco acima do pavimento da estrada não vê uma planta ou um perfil, mas sim uma série de curvas espaciais que se sucedem à sua frente. Assim, o perfil da estrada

'precisa ser escolhido em hannonia com o traçado em planta e nunca deve ser analisado isoladamente. O greide é a linha representativa do perfil longitudinal, coincidente em planta com o eixo e à cota da estrada acabada (após pavimentação). O perfil é composto de trechos retos, denominados rampas, concordados entre si por curvas de concordância vertical (quase sempre parábolas do segundo grau)- Figura 4.

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Centeriine Station

Figura 4- Representação do projeto de curvas verticais.

2.4 - Seções Transversais Típicas

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Contrastando com os alinhamentos (projeto de curvas horizontais e verticais), que representam a geometria longitudinal, as seções típicas representam a geometria transversal (Figura 5). A representação tridimensional de uma estrada resulta da combinação das seções transversais (incluindo as supere!evações) com os traçados horizontal e vertical. As seções transversais típicas podem ser criadas no MicroStation, usando-se segmentos de reta, ou editadas dentro do JnRoads (o que é mais comum). Quando os gráficos são importados para o lnRoads tomam-se flexíveis, podendo, a exemplo das seções criadas diretamente no InRoads, ser editados conforme a necessidade (canaletas, calçadas, faixas adicionais, curvas com superelevação e sobrelargura, taludes variáveis etc.).

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Figura 5 -Exemplo de representação de uma seção transversal.

2.4.1- Componentes das seções típicas

As seções transversais consistem de uma ou mais camadas, cada uma com dois lados (esquerdo e direito, quase sempre simétricos), divididos por um ponto do alinhamento central (eixo da via). Cada lado, por sua vez, é dividido em três zonas (plataforma, corte e aterro). A plataforma (faixas de tráfego e acostamento) é limitada internamente pelo ponto de alinhamento central (eixo) e externamente por um ponto de sua extremidade (faixa de domínio).

As zonas de corte e/ou aterro das seções começam na extremidade da plataforma e representam os taludes laterais, que a conectam com a superfície do terreno existente. A zona de corte ocorre onde a extremidade da plataforma está abaixo do terreno existente e a zona de aterro onde a extremidade da plataforma está acima do terreno existente.

2.4.2- Camadas

As seções típicas podem ter múltiplas camadas (total de até 255). Os lados dos taludes estão sempre anexos à primeira camada. Pode-se modelar superfícies multi-camadas partindo de uma única seção típica, pois o InRoads modela todas as camadas simultaneamente. Para cada camada, o programa gera uma superfície separada, que pode ser nomeada para refletir o material que a compõe. Essas superficies podem ser manipuladas individualmente, mostradas como seções transversais e usadas para cálculo de volume. Podem também ter seus próprios pontos de controle de transição, que seguem alinhamentos ou offiets independentes.

2.4.3 - Editor gráfico de secões típicas

Uma das características mais importantes do JnRoads é a existência de um editor que permite modificar as seções típicas de inúmeros modos. Pode-se, por exemplo, rebater um lado da seção (ou camada da seção) para um outro lado, quando apenas um lado de uma seção simétrica foi desenvolvido. O comando "espelho" copia a plataforma e permite a edição de qualquer característica do lado espelhado.

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2.4.4- Transição entre seções típicas

Enquanto o !nRoads executa a transição entre seções diferentes para modelar uma via, pode-se ter um completo controle sobre como isso é realizado. Para projetos simples, que requerem transições diretas, o !nRoads interpola automaticamente as seções, usando os parâmetros padronizados. Para projetos mais complexos, onde existem variações de inclinação e largura, pode-se aplicar controles independentes para certas partes da seção, que excedem as funções padronizadas. Os pontos de controle de transição, situados na plataforma, definem controles horizontal e vertical independentes para pontos particulares de uma seção. Eles permitem indicar que certos pontos seguem diferentes alinhamentos vertical e/ou horizontal.

2.4.5 - Bibliotecas de seções típicas

O !nRoads permite annazenar as seções transversais numa biblioteca de seções típicas, onde estas podem ser compartilhadas com outros usuários e até usadas em diferentes projetos. Essas bibliotecas também conciliam tabelas de taludes, incluindo corte/aterro e materiais. Como são refinadas e reaproveitadas todo o tempo, as bibliotecas de seções típicas podem tomar-se componentes padrão do projeto.

2.4.6- Locação de seções típicas

Uma superfície é criada através da locação de seções típicas em intervalos específicos ao longo do eixo. Por exemplo, pode-se locar uma seção na estaca 0+00 e aplicá-la em intervalos de 20 metros. Para mostrar mudanças numa superfície da via, pode-se aplicar diferentes seções ou definir controles de transição variáveis numa seção típica.

Durante o processo de modelagem, o !nRoads conecta os pontos do eixo de seção a seção. De modo semelhante, os outros pontos que compõem a plataforma e os taludes laterais da superfície da via também são conectados. Como as seções são conectadas em seqüência, uma superfície é modelada, seção por seção.

2.4. 7- Linhas de controle de transição

Quando um projeto é produzido, pode-se abrir a opção de linha de controle de transição e o programa exibirá uma seqüência de linhas tridimensionais que mostram como as transições entre seções típicas acontecem. Essas linhas conectam longitudinalmente os pontos de controle de transição de seção a seção. Os pontos de controle de transição não precisam estar anexos a um alinhamento. Além disso, pode-se definir preferências para estas linhas, tais como nível, cor, estilo e importância da linha. Quando exibidas, as linhas mostram a planimetria da superfície, assim como o eixo, bordas do pavimento, canaletas e acostamento. Além disso, as linhas de controle de transição exibidas podem transmitir situações diferentes no projeto que a seção sozinha não poderia transmitir (especialmente em situações onde tenham sido definidos controles independentes).

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2.5 - Configurações de Trechos

Consistem de configurações de estacas e seções típicas que definirão o padrão de um detenninado trecho. Há uma distinção no programa entre essas configurações e os traçados ao qual serão unidas. Essa distinção permite combinar e unir as configurações em vários traçados (e vice versa), simulando vários projetos alternativos. Pode-se copiar uma configuração ou um traçado inicial, fazer as alterações necessárias e, então, testar a nova definição sem necessidade de tomar a produzir qualquer elemento no sistema. Os parâmetros identificados nas configurações de trechos informam ao programa qual seção utilizar e em quais estacas, ao longo do alinhamento tridimensionaL As várias definições criadas são annazenadas na biblioteca de trechos.

2.6 - Superelevação

A superelevação é a inclinação tra11sversal entre os bordos interno e externo da pista, adotada em trechos circulares, ou seja, é a inclinação transversal da pista em relação ao plano horizontaL O InRoads contempla todos os métodos habitualmente utilizados para cálculo da superelevação, incluindo os cinco métodos da AASHTO e vários outros métodos internacionais. O !nRoads permite o controle sobre a superelevação, comprimento da transição, taxa de variação da superelevação no trecho de transição adotado e ponto de giro, que indica o ponto que permanecerá constante com o alinhamento. Os processos utilizados para a variação da superelevação a partir da seção nonnal (geralmente com declividade transversal de 2%) procuram evitar variações bruscas nos perfis longitudinais dos bordos da pista e são classificados em função do ponto de giro: em tomo do eixo; em tomo do bordo externo; em torno do bordo interno.

2. 7- Cálculo de Volumes

As ferramentas do Jnroads possibilitam o cálculo da área de superfícies (geralmente nas seções transversais) e também o cálculo do volume entre essas superfícies. Para detenninação do Diagrama de Massas (figura 6), o InRoads utiliza o método tradicional, baseado nas áreas das seções transversais .

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figura 6- Exemplo de Diagrama de Massas (volumes acumulados de corte e aterro).

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3- Início de um Projeto

3.1 -Informações Gerais

Este trabalho é apresentado na fonna tutorial, descrevendo a realização de um projeto passo a passo, indicando a resposta do programa para cada um deles e ajudando o usuário na correta execução dos comandos.

Cada tipo de letra indica um tipo de ação realizada ou a ser realizada pelo usuário ou pelo programa, da seguinte forma:

Itálico Indica uma resposta do sistema, ou uma explicação do que o programa realizou, como:

A janela New Geometry é aberta.

Negrito Indica o nome de um comando a realizar, o caminho desse comando, janelas, arquivos, parâmetros ou caixas de diálogos, como:

File-7Surface-70pen

Courier Indica uma mensagem do programa (localizada ao lado da janela de comandos), indicando o que foi realizado ou pedindo uma ação do usuário, como:

Identify Alignment End

lO

3.2 - Iniciando o Microstation

O primeiro passo para o desenvolvimento de um projeto geométrico com o programa computacional !nRoads é a inicialização do programa Microstation, que é a plataforma sobre a qual o !nRoads é desenvolvido.

Usando o sistema operacional DOS, no diretório c:\ustation, digite ustation. No Windows95, utilize o Windows Explorer, vá para o diretório c:\ustation e dê um clique duplo em ustation.bat.

A janela License lnformation é aberta.

Pode-se clicar em Bypass, pois não é necessário repetir as infonnações do licenciado.

A janela P!ease Wait é aberta.

Clique no botão OK, após este ser ativado.

A janela Microstationlvfanager é aberta.

No campo Directories, mude o diretório para c:\ingr\inroads\au!a e selecione o arquivo modelo.dgn.

O arquivo modelo.dgn é pré-formatado para as necessidades do projeto em questão, contendo as informações que possibilitam operações tridimensionais.

OK

O Microstation é iniciado e o arquivo modelo.dgn é aberto.

li

A janela de comandos do MicroStation contém os seguintes campos, que exibem as mensagens do sistema e suas respostas às entradas via teclado:

Status Field - exibe mensagens sobre o sistema, tais como opções de menu que estão ativadas e informações a respeito dos elementos selecionados.

Command Field- exibe o nome do comando que está ativado.

Key-ln Field- aceita valores alfanuméricos e comandos via teclado.

Message Field - exibe as mensagens do sistema.

Prompt Field - exibe uma ajuda do sistema que auxilia o usuário através de um comando.

Error Field - exibe mensagens de erro do sistema.

Abra a caixa de ferramentas Main, no menu Mic:rostation:

Palettes-+ Ma in-+ Ma in

A cab;a de ferramentas Main é aberta.

Para abrir a caixa de ferramentas de visualização, clique sobre o último ícone abaixo e à esquerda e arraste até soltar a caixa View Cont:rol entre a caixa Main e o menu Mic:rostation (conforme figura ao lado).

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3.3 - Iniciando o InRoads

Digite na janela de comandos uSTN> do Microstation:

mdlload inroads.

InRoads successfully started

O menu InRoads é aberto.

Coloque o menu InRoads ao lado do menu Microstation e acima das caixas Main e View ControL

Os comandos do lnRoads são classificados em grupos, s.endo os seis grupos exibidos na janela de comando do sistema. Cada grupo de comandos desempenha as seguintes funções:

File - carrega, salva, importa e exporta todos os tipos de dados.

Settings - fomece acesso aos vários parâmetros que afetam a operação da maioria dos outros comandos dentro do !nRoads, tais como a ativação/desativação de comandos e o ajuste de parâmetros (preferências).

View - fornece as ferramentas necessárias para exibir os dados armazenados referentes à superfície do modelo digital do terreno e ao projeto geométrico ativo.

Palettes - fornece o acesso aos menus que contém todos os comandos do lnRoads para criar e editar traçados em planta e elementos relacionados ao projeto, tais como: seções típicas, modelos de vias, perfis, seções transversais, volumes etc.

Utilities- permite a alteração e revisão dos dados da superfície e do traçado em planta e a elaboração de relatórios.

Help -acessao módulo de ajuda do InRoads.

O lnRoads utiliza a unidade imperial como padrão. Para alterar essa unidade para métrica, selecione no menu de comandos InRoads:

Settings--7 Preferences

A caixa de diálogo Preferences é aberta.

Selecione Units.

a

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opção

Altere o campo Linear Units para Metric.

OK

Para o início do projeto, a superfície do terreno e outra infom1ações de interesse deverão ser carregadas.

3.4 - Carregando a Superfície

A superfície (modelo digital do terreno) utilizada neste trabalho para apresentar todos os passos principais do Programa InRoads foi obtida por digitalização de um mapa de restituição aerofotogramétrica no programa AutoCAD, gerando um arquivo no plano que representava as curvas de níveL Essa solução foi adotada pela impossibilidade de instalação de uma mesa digitalizadora no computador onde estava instalado o Microstation, servindo também para ilustrar as altemativas que têm que ser buscadas diante de problemas não convencionais (não abordados pelos manuais).

Importando o arquivo obtido no AutoCAD e de posse do mapa original, a superfície foi modelada no InRoads utilizando a ferramenta Add Surface Point Cada curva de nível era identificada no InRoads e sobre ela foram criados pontos com a cota relativa à mesma. Dessa maneira, chegou-se a uma solução com cerca de 5000 pontos, suficientes para a obtenção de uma boa precisão para o desenvolvimento de um projeto didático. Um novo sistema de coordenadas foi criado, com sua origem no centro do mapa digitalizado.

Dentre as informações que constavam da restituição aerofotogramétrica original, foram mantidas apenas duas rodovias (Estrada do Broa e Washington Luís), que serão utilizadas como ponto de partida e de chegada da estrada a ser criada, e uma ferrovia (FEPASA), que será importante para o estudo de cruzamento de vias.

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No menu InRoads, escolha:

File--+Surface--+Open

A janela Open Surface é aberta.

No campo Directories, mude o diretório para c:\ingr\inroads\aula e selecione o arquivo modelo.dtm.

OK

file 'modelo.dtm' loaded

A superficie modelo.dtm é carregada.

3.4.1 - Visualizando o perímetro da superfície

Certifique-se que a opção Write está acionada:

Settings--+ Lo.cks--+ Write

Quando a opção Write está desativada, os gráficos são mostrados na tela e não são armazenados no arquivo de projeto (no caso, modelo.dgn). Assim, a atualização da imagem remove os gráficos da tela (na figura ao lado, ela está ativada).

A opção Write possibilita a análise de várias situações antes de se chegar à desejada, sem que as alterações seja gravadas.

Quando a opção Write está ativada, todos os gráficos são gravados no arquivo de projeto e mostrados permanentemente, a menos que seja utilizado o comando Delete da caixa Main do Microstation, para removê-los.

Escolha:

View-?Perimeter

swfa.ce: C:::::di:qi::t====~ scaJ e: i 1. oo

_J Planarize ,------

A janela View Perimeter é aberta.

App!y

Selecione o zoam de maneira a visualizar o perímetro da superfície.

15

-'I 1./iew Control I

~t~JmL~J~~ Na janela View Control, escolher Fit Active Design.

Select View

Clique sobre a janela View-L

O perímetro da supe1jície·é visua!i::ado.

Gose

3.4.2- Visualizando as curvas de nível

No menu InRoads, escolha:

View-?Contours

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A janela View Contours é aberta.

Certifique-se que no campo Scale está selecionado 1.00, no campo Interval, está selecionado 5.00, e no campo Minors per Major, 4. Desse modo, vai ser criada uma curva de nível a cada 5.00 me a cada 4 curvas, uma é principaL

Para configurar as curvas de nível, escolha:

Setup~Countours

No campo Suffix digite m para que a indicação das cotas das curvas sejam dadas em metros.

OK

Symbolgy~Labels

Nos campos Text Weight e Text Width, digite 15.00

OK

Apply

As curvas de nível são visualizadas.

O os e

Caso nem todas as curvas de nível tenham sido visualizadas, repita o comando Fit Active Design.

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3.4.5 - Visualizando as vias existentes

Serão carregadas a Estrada do Broa, a Rodovia Washington Luiz e a Estrada de Ferro da Fepasa.

File-?Geometry-?Open

A janela Open Geometry é aberta.

No campo Directories, mude o diretório para c:\ingr\inroads\aula e selecione o arquivo broa.alg.

OK

O traçado da Estrada do Broa é carregado.

Para visualizar o traçado da Estrada do Broa, no menu InRoads, escolha:

View-?Active-?Horizontal Alignment

Select View

Clique sobre a tela.

Repita o comando Fit Active Design

O traçado da Estrada do Broa é visuali:z:ado.

Para visualizar e Estrada de Ferro da Fepasa:

File-?Geometry-?Open


Selecionar o arquivo fepasa.alg.

OK

O traçado da estrada de ferro da Fepasa é carregado.

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Para visualizar o traçado da Fepasa, escolha novamente:

View-?Active-7Horizontal Alignment

O traçado da Estrada de Ferro da Fepasa é visuali:::ado.

Para visualizar a Rodovia Washington Luiz:

File-7Geometry-70pen


Selecionar o arquivo washingt.alg.

OK

O traçado da Rodovia Washington Luís é carregado.

Para visualizar o traçado da rodovia Washington Luís, escolha novamente:

View-?Active-7Horizontal Alignment

O traçado da Rodovia Washington Luís é visuali:::ado.

Desative a opção Write.

Figura 7- Exibição das curvas de nível e dos traçados das estradas existentes.

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3.5- Criação de um Novo Projeto

O projeto geométrico é o conjunto formado pelo projeto de curvas horizontais, projeto de curvas verticais e superelevação e seus parâmetros. Para iniciar um novo projeto geométrico, escolha:

Fnle--+Geometry--+New

Apply

A janela New Geometry é aberta.

Certifique-se que o campo Select está selecionado para Geometry Project.

No campo Name, digite o nome do projeto, (por exemplo, proj) e no campo Description, digite a descrição do projeto (por exemplo, Projeto Geométrico STT-402).

Apply

O nome escolhido para o projeto geométrico é adicionado à lista Available e o projeto geométrico é criado na memória do computador.

No campo Select, selecione Horizontal Alignment.

O projeto de curvas horizontais é criado.

No campo Select, selecione Vertical Alignment.

Apply

O projeto de curvas verticais é criado.

No campo Select, selecione Supereleveation.

Apply

O projeto de superelevação é criado.

Cancel

20

4- Projeto de Curvas Horizontais

4.1- Locação dos Pls

O InRoads apresenta duas maneiras distintas de se criar o projeto de curvas horizontais: PI Method e Component Method. Nesse projeto será usado o primeiro modo, onde os Pls vão sendo adicionados, criando-se as tangentes, e posteriormente são adicionadas as curvas. No segundo modo, cada elemento da estrada vai sendo adicionado conforme o tipo (retas, curvas circulares, curvas com transição) e o grau de liberdade (dependendo de outros elementos ou coordenadas, por exemplo)-

Antes de se iniciar a locação dos Pis é necessário ajustar a profundidade da visualização (ao longo do eixo z) para que se possa visualizar todos os níveis do projeto geométrico:

No campo uSTN> na janela de comandos do Microstation, digite:

dp=- 9999,9999

ENTE R

Select View


A profundidade é ajustada para -9999,9999 (máxima profUndidade)-

No exemplo apresentado neste trabalho, o primeiro ponto a ser criado estará localizado sobre a Estrada do Broa. Escolhido o ponto de início dà nova estrada, deverá ser verificada a esconsidade que a nova estrada terá em relação à Estrada do Broa. Conforme discutido em sala de aula, recomenda-se não exceder 15°. Assim, o primeiro ponto deverá ser criado de uma maneira especial, diferindo dos pontos posteriores.

Abrir a caixa de ferramentas Traverse.

Palletes---7 Traverse

21

A caixa de ferramentas Traverse é aberta.

Escolha Angle/Deílection Traverse

Essa ferramenta vai permitir com que se inicie a estrada a partir da Estrada do broa com uma direção escolhida.

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Rod: 1 .. ~:~~::::::.::::::::::.::::::::=::::. •

A janela Angle/Dejlection Traverse é aberta.

No campo Mode, escolha Insert After Alignment.

Na parte Backsight Point, escolha Direction e clique sobre o campo à direita.

Com o mouse, clique em um ponto sobre o traçado da Estrada do Broa.

Uma reta acompanha o cursor a partir do ponto escolhido.

Clique em um ponto da Estrada do Broa acima do escolhido anterionnente (a reta muda de cor quando ambos os pontos escolhidos estão sobre o traçado da Estrada do Broa).

A direção da Estrada do Broa é tomada e mostradas no campo Direction.

Na parte Occupied campo Name.

clique sobre o

Com o mouse. clique sobre o ponto escolhido sobre a Estrada do Broa para começar a nova estrada.

fÍs coordenadas do ponto são !amadas e moslradas no campo Occupied Point..

Na parte Course, no campo Angle, escolha Deílection, e clicando no campo ao lado, defina o ângulo de deflexão ( grAmin's") em relação à Estrada do Broa. Essa direção é tomada a partir da direção da Estrada do Broa, contada em sentido horário. Lembrar que se a máxima esconsidade é de !5°, o ângulo escolhido deve estar entre 75° e 105°.

22

No campo Horz. Dist., digite a extensão da primeira reta da estrada (no exemplo considerado, um bom valor para a extensão da primeira reta está entre 2.000 e 3.000 m, podendo esse valor ser modificado conforme a necessidade).

Appiy

A primeira reta é criada a partir da Estrada do Broa com a extensão e dejlexão escolhidas.

Cancel

As próximas retas serão criadas através do método de adição de Pis.

Abra a caixa de ferramentas de curvas horizontais.

Palettes~Horizontal Edit

A caixa de ferramentas Horizontal Edit é aberta.

Na caixa Horizontal Edit, escolha Add Horizontal PI.


Clicar com o botão esquerdo do mouse próximo ao final de reta criada anteriormente.

<D> Identify Point I <R> Backup

Um aviso desse tipo vai aparecer constantemente. Um clique no botão esquerdo do mouse aceita a primeira opção, <D>, e um clique no botão direito aceita a segunda opção, <R>.

Uma reta acompanha o cursor do mouse, a partir do final da reta.

Para locar o próximo PI, mova o cursor ao ponto desejado e clique o botão esquerdo do mouse, e assim, sucessivamente até o penúltimo PI. O último PI, que interceptará a Rodovia Washington Luís, deve receber um cuidado especial com a esconsidade.

Para locar o último PI aproxime o zoom de modo a visualizar o último PI criado e a Rodovia Washington Luís.

23

Na janela View Control, escolha Zoom Window

Select Window Origin

Clique e arraste, formando um retângulo de modo que o penúltimo PI e a rodovia Washington Luís apareçam nesse retângulo.

Select View


Apenas a Rodovia Washington Luís é visualizada, pois o traçado da nova rodovia ainda não está escrito no arquivo modelo.dgn.

Novamente, visualize o traçado da estrada em:

View--?Active--?Horizontal Alignment

O traçado da nova estrada é mostrado.

Novamente, escolha Add Horizontal PI.

Clique sobre o penúltimo PI e escolha sobre o traçado da Rodovia Washington Luís o ponto final de estrada (tomar cuidado com a esconsidade máxima).

Para finalizar, clique o botão direito do mouse duas vezes.

Para visualizar todo o traçado criado, escolha:

Fit Active Design

O traçado não aparece pois ainda não foi escrito no arquivo modelo.dgn. Para visualizálo, escolha:

View--?Active--?Horizontal Alignment

24

4.2 - Criação das Curvas Horizontais

Nesse projeto, dada a facilidade do programa em executar esse tipo de cálculo, serão utilizadas curvas circulares com transição em espiral, bastando, para isso, selecionar esse tipo de curva quando da criação das curvas horizontais. As curvas de transição permitem uma variação progressiva da superelevação ao longo do seu comprimento, passando de nula nos trechos retos a um valor constante nos trechos curvos. Possibilitam, também, uma variação gradual e contínua de aceleração centrípeta quando da passagem do trecho em espiral para circular e vice-versa, proporcionando um traçado suave em razão da variação contínua da curvatura.

Na caixa Horizontal Edit, escolha Revise Horizontal Curve.

<D> Identify Curve Set I <R> Backup

Selecione o PI desejado, clicando sobre ele com o botão esquerdo.

As tangentes selecionadas dão uma rápida piscada.

<D> Accept I <R> Reject

Clique no botão esquerdo caso tenha selecionado o PI desejado ou no direito para selecionar outro PI.

A janela Horizontal Curve Set é aberta.

Na parte General Parameters, no campo Curve Set, certifique-se que está selecionado o modo SCS (spiralcircular-spiral). Nesse modo, as curvas criadas terão uma transição em espiral seguida de curva circular e transição em espiral.

No campo digite o raio para a curva.

Radiusl, desejado

25

No campo Lengthl e Length2, digite os comprimentos das curvas de transição.

OK

A curva calculada é mostrada.

<D> Accept I <R> Reject Overall Solution

Clique no botão esquerdo para aceitar a solução ou no botão direito para rejeitá-la e voltar à janela Horizontal Curve Sete tentar nova solução.

Repetir o passo para todos os Pis. Para finalizar, clique no botão direito.

4.3 -Verificação do Projeto de Curvas Horizontais

Para uma verificação dos elementos do projeto de curvas horizontais (retas, curvas circulares e transições), escolha:

Utilities-+Review Alignment-+Ail Horizontal

Identify Alignment

Clique sobre o traçado da rodovia projetada

O traçado selecionado muda de cor.


Clique no botão esquerdo do mouse.

26

A janela Review Horizolltal Alignment All é aberta.

Essa janela exibe um relatório que contém os dados de todos os elementos projetados até aqui. Para cada elemento é mostrada sua localização, direção, dimensões e outras particularidades. Através da barra de rolamento à direita, pode-se escolher cada elemento e realizar a sua verificação, constatando, assim, a necessidade ou não de se realizar modificações no traçado.

Para salvar esse relatório em um arquivo do tipo texto, escolha:

File~Save As

Escolha um nome e diretório para o relatório e salve com extensão .txt ou .dat.

Para fechar a janela Review Alignment AU, dê um clique duplo no canto superior esquerdo da janela.

4.4 - Modificação do Traçado

Caso algum valor mínimo ou máximo determinado para esse projeto tenha sido ultrapassado será necessário fazer algumas modificações, como remover, inserir e mover Pis ou mudar as características das curvas.

4.4.1- Remoção de Pls

Na caixa Horizontal Edit, escolha Delete Horizontal Pl.

<D> Identify Point I <R> Backup

Clique sobre o Pl a ser removido.

As tangentes do PI selecionado dão uma rápida piscada.


Clique com o botão esquerdo para confirmar a escolha do PI ou com direito para escolher outro PL

O PI selecionado é apagado.


27

Clique com o botão esquerdo para confirmar a remoção do PI ou com direito para desfazer. Para finalizar, clique com o botão direito.

4.4.2- Inserção de Pis

Na caixa Horizontal Edit, escolha Insert Horizontal PI.

Identify Element

Clique sobre a reta na qual se deseja inserir um PJ.

A tangente selecionada dá uma rápida piscada. <D> Accept I <R> Reject

Clique com o botão esquerdo para confirmar a escolha da reta ou com o direito para escolher outra reta.

É criado um novo PI sobre o cursor do mouse e as tangentes desse novo PI o acompanham.

Escolha o local do novo PJ movendo o cursor até o ponto desejado e clique com o botão esquerdo.


Clique com o botão esquerdo para confirmar a inserção do PI ou com direito para desfazer. Para finalizar, clique com o botão direito.

4.4.3- Reposicionamento de Pls

Na caixa Horizontal Edit, escolha Move Horizontal PI.

Identify Element

Clique sobre a curva que contém o PIa ser reposicionado.

As tangentes e a curva locali:::ada no PI selecionado dão uma rápida piscada.


28

As tangentes e a curva do PI a ser movido acompanham o cursor do mouse. Escolha o novo local do PI movendo o cursor até o ponto desejado e clique com o botão esquerdo. Mesmo após a troca de local do Pl, as características geométricas da curva (raio e comprimento de transição) não serão modificadas.

O P I selecionado é movido e a nova configw·ação da curva é mostrada.


Clique com o botão esquerdo para confirmar o novo local do Pl ou com direito para desfazer. Para finalizar, clique com o botão direito.

4.4.4- Modificacão de curvas

Para modificar as curvas, siga o mesmo procedimento adotado no item 4.2.

Após a definição do projeto de curvas horizontais, ele deverá ser definitivamente escrito no arquivo de projeto (modelo.dgn)

Acionar a opção Write.

Settings~ Lock~ Write

Fit Active Design.

View~Active~Horizontal Alignment

O projeto de curvas verticais é definitivamente escrito no arqmvo de projeto (modelo.dgn).

Figura 8 - Exemplo de um estudo de traçado, com saída em uma rodovia, cruzamento com ferrovia e chegada a outra rodovia.

29

4.5- Visualização das Estacas e da Notação dos Elementos

Definido o traçado da nova rodovia, o passo seguinte é a visualização do estaqueamento e da notação dos elementos principais da rodovia.

Certifique-se que a opção Write está acionada.

Para visualizar as estacas dos pontos principais, escolha:

View---+Stationing

A janela View Stationing é aberta.

Certifique-se que o campo Method está selecionado para Batch.

Na parte Batch, marque Cardinal (para exibir os pontos notáveis SC, CS, TS, ST) e PI (para exibir os Pis) e Regular (estacas regulares).

No campo Interval, digite 50.00.

Para uma melhor visualização da notação das estacas, escolha:

Setup---+Cardinal Stations

A janela Cardinal Stations é aberta.

No campo Leaderl, digite 200.

OK

Repita a operação para PI Stations e para os outros grupos de estacas, caso tenha selecionado.

Para aumentar o tamanha das letras, escolha:

Symbology---+Cardinal Stations

A janela Cardinal Stations Symbology é aberta.

Nos campos Text Height e Text Width, digite 15,00.

OK

30

Repita a operação para PI Stations e para os outros grupos de estacas, caso tenha selecionado.

Apply

Apply

As estacas dos pontos selecionados são mostradas.

Para a visualização da notação dos elementos, escolha:

View----+Annotation----+Horizontal Geometry

A janela View Horizontal Geometry Amwtation é aberta.

Certifique-se que o campo Method está selecionado para Batch, o campo Mode, para Alignment e o campo Preference, para Active.

No campo Indude Alignment digite o nome escolhido para o projeto de curvas horizontais ou clique sobre o campo e depois sobre o traçado.

O traçado selecionado pisca e seu nome é inserido no campo Include Alignment.

Na parte Display, escolha Display Point As: SymboL Marque os campos Display On Alg Points, Display Off Alg Point.

Na parte Annotation, marque a opção Annotate Elements.

Para configurar a notação para cada elemento, escolha:

Setup----+WYSIWYG

31

A sigla WYSIWYG significa, em inglês, What You See Is Wlllat You Get, ou seja, o que se vê é o que se tem_ Portanto, o formato que aparece na tela de visualização do elemento na janela WYSIWYG é o formato que aparecerá no projeto.

A janela WYSIWYG é aberta.

Selecione o tipo de elemento a ser configurado no campo localizado abaixo da tela de visualização à esquerda_ Escolha entre Point (pontos), Linear (retas), Cirde (curvas circulares) eSpiral (transições)_ A configuração atual de cada elemento é exibida na tela. Para modificá-la, escolha a notação a ser excluída ou adicionada na lista logo abaixo do tipo de elemento e clique 2 vezes sobre a notação.

Para aumentar o tamanho das letras, escolha:

Symbology-+ Text

Nos campos Text e Text digite

Salve a configuração em:

Preferences-+Save As

Escolha um nome para a preferência (didatico).

OK

Configure cada tipo de de elemento, salvando suas configurações com o mesmo nome ( didatico ).

32

Cancel

Na janela View Horizontal Geometry Annotation, o campo Active Preferences indica a preferência ativa para cada tipo de elemento. Selecione as preferências criadas anteriormente para cada um deles em Select ... e escolha a preferência didatico.

Apply

Cios e

A notação dos elementos é visualizada.


Para uma melhor visualização da notação de cada elemento, aproxime o zoom com Zoom Window.

Figura 9 -Visualização dos elementos do projeto de curvas horizontais-

33

5 - Cálculo da Superelevação

Após a definição das curvas horizontais, o próximo passo é determinar os valores da superelevação para cada curva. Para isso o InRoads oferece vários métodos, incluindo tabelas e os cinco métodos da AASHTO. São necessários os valores da velocidade de projeto, velocidade de operação, coeficiente de atrito pneu-pavimento e superelevação máxima.

Neste trabalho, a exemplo do que é enfatizado em aula, será utilizado o método 5 da AASHTO, que relaciona o coeficiente de atrito e superelevação de forma crescente com o grau da curva, segundo uma parábola.

Abra a caixa de ferramentas de superelevação.

Palettes--+Superelevation

A caixa de ferramentas Superelevation é aberta.

Na caixa Superelevation, escolha Superelevation Rate Calcula to r.

A janela Superelevation Rate Parameters é aberta.

Escolha:

Settings--+Rate Parameters

A janela Superelevation Rate Parameters é aberta.

34

_j P.Dund P.ates tD :

Friction Factor: i o. 1::

Dtsign speed: i-11-00.-í-JO __ _

Runni ng 5~\etd: iso. o o ,__ __ _ Absolute Max :::uper Ra:te: i s.oocr%

Dtsirable Ma:-: super P.att: I o.oocr>.:

o.uvature Limits----.,------------------~-------,

NCtOF:.C

Reto ~-uper

Start r.,a:< super

Racti ''S DOC (are) DOC (drord)

I 0.00 - I OAOC!'OO.OO" I : ·,'':··::li. OS

i-i o:-.00::-:---1 OAO(r'OO.OO" I : -.:J::'J:_ü. ),j"

I o._Ofj l,oAOú'OO.Qü" ---_ Jócp;;:),é•'"

No campo Rate Calculation Method, selecione AASHTO Method 5.

No campo Friction Factor, digite o coeficiente de atrito adotado (0.13).

No campo Design Speed, digite a velocidade de projeto (100 km/h).

No campo Running Speed, digite a velocidade de operação (80 km/h).

No campo Abso!ute Max. Super Rate, digite a máxima superelevação (12 %).

No campo Desirable Max. Super Rate, digite a máxima superelevação desejada (lO%).

Cios e

OK

35

Start Statior.

35+33.77 4&+28.52 6úü.OO

A janela Review/Edit Superelevation Rates é aberta e os resultados do cálculo da superelevação para cada curva são exibidos.

OK

Fechar a caixa Superelevation, com dois cliques no canto superior esquerdo.

36

6- Projeto de Curvas Verticais

A topografia da região tem uma forte influência no projeto de uma estrada. Essa influência afeta o projeto de curvas horizontais, mas tem uma maior evidência no projeto de curvas verticais. A escolha do melhor perfil longitudinal está ligada ao custo da obra, especialmente ao custo de terraplenagem. O perfil de uma estrada deve proporcionar aos veículos que a percorrem uma razoável uniformidade de operação, sem grandes variações de inclinação de rampas nem de raios de curvatura.

6.1 -Visualização do Perfil Longitudinal do Terreno

O primeiro passo no projeto de curvas verticais é a obtenção do perfil longitudinal do terreno cortado pela estrada. Para dar uma melhor idéia das inclinações das rampas, esse perfil deve ter a escala vertical lO vezes maior que a escala horizontal.

Visualize toda a tela:

Fit Active Design


Settings~Lock~ Write

Abrir a caixa de ferramentas de perfil longitudinal.

Palettes~Profile

A caixa de ferramentas Profile é aberta.

Na caixa Profile, escolha Profile.

37

A janela Profile é aberta.

No campo Surface, selecione digit (é a superfície modelo.dgn).

No campo Vertical Exageration, digite 10.00 (exagera a escala vertical dez vezes em relação à horizontal).

Apply

Identify Location

Clique com o mouse sobre o local onde será criado o perfil longitudinal (ele será criado acima e à direita do ponto escolhido). Para obter um melhor aproveitamento da tela, coloque o perfil acima da superfície do terreno, na mesma direção do início do traçado em planta, deixando um espaço livre para a visualização do esquema de curvas horizontais.

O Pe1jil Longitudinal é criado.

Close

Nesse ponto do projeto, ainda falta no perfil longitudinal do terreno a indi-cação das curvas horizontais. O projeto tridimensional da estrada deve resultar de uma perfeita compatibilização das curvas verticais e horizontais. Geralmente é recomendável que as curvas horizontais comecem antes e tenninem depois das curvas verticais. Além disso, toda combinação de curvas que leve a uma ilusão de ótica ao motorista deve ser evitada. Um bom perfil é composto de poucas curvas verticais, preferencialmente com grandes raios. Deve acompanhar o perfil natural do terreno, suavizando a topografia natural com cortes e ·aterros.

Para visualizar as curvas horizontais no Perfil Longitudinal, na caixa Profile, escolha Profile Annotation.

38

Symbology--?Degree of Curvature

A janela Pro file Amwtation é aberta.

Certifique-se que na parte Annotate, todas as opções, exceto Degree of Curve, estão selecionadas para NO. Para isso, acione a opção Clear AH e depois, clique somente na opção Degree o f Curvature ( 6).

Para aumentar o tamanho da indicação das curvas horizontais, escolha:

Setup--?Annotation

Selecione no campo à esquerda a opção Degree of Curvature. No campo Height, digite 200.

OK


Nos campos Text Weight e Text Width, digite 15.00.

OK

Apply

identify profile

Clique sobre o perfil longitudinal criado anteriormente.

A indicação das curvas horizontais é visualizada abaixo do perfi/longitudinal.

Close

Selecione o zoom de maneira a visualizar todo o projeto com o comando Fit Active Design.

As curvas de nível e o perfi/longitudinal são visualizados.

39

Na janela View Control, escolha Zoom Window.

Select Window Origin

Clique e arraste formando um retângulo, com o perfil inscrito.

Select View


Apenas o perfi/longitudinal é visuali:::ado.

6.2 - Locação dos PIV s


Settings-+ Locks-7 W ri te

Antes de locar os PIVs, é importante saber a cota da estaca iniciaL

Na janela View Control, escolha Zoom In.

Select Point to Zoom About

Aproxime a visualização da primeira estaca clicando com o botão esquerdo do mouse junto a ela, até conseguir visualizar a cota.

Selecione o zoom de maneira a visualizar todo o perfil longitudinal novamente.

Abrir a caixa de ferramentas de curvas verticais.

Palettes-7 Vertical Edit

A caixa de ferramentas Vertical Edit é aberta.

40


Clique sobre o perfiL

Na caixa Vertical Edit, escolha Add Vertical PI.

No campo uSTN> na janela de comandos do Microstation, digite:

se=O+OO,XXX

ENTE R

onde XXX= cota da primeira estaca.

O primeiro P IV vai para a estaca 0+00, na cota x.YX

Identify PI

Uma reta acompanha o cursor do mouse, a partir da primeira estaca.

Para locar o próximo PIV, mova o cursor ao ponto desejado e clique o botão esquerdo do mouse, e assim, sucessivamente, até o penúltimo PIV.

Acima do campo uSTN>, a janela mostrará a estaca e a cota dos PIVs e a inclinação das rampas (em%).

Para locar o último PIV, determine a cota desejada caminhando com o cursor no ponto desejado uSTN> e digite:

se=s+ss.ss, YYY

ENTE R

onde s+ss.ss é a última estaca ( mostrada na janela Superelevation Rate Parameters ) e YYY é a cota do último PIV.

Para finalizar, clique o botão direito do mouse.

41

6.3 - Criação das Curvas Verticais

<D> Identify Element

Na caixa Vertical Edit, escolha Revise Vertical Curve.

Selecione o PIV desejado, clicando sobre ele com o botão esquerdo.

As tangentes selecionadas dão uma rápida piscada.


Clique no botão esquerdo para aceitar a seleção ou no direito para selecionar outro PIV.

A curva calculada é mostrada.

A janela Vertical Curve Set é aberta.

No campo Curve.

selecione Length of

No campo Length of Curve, digite o comprimento desejado para o curva.

OK


Clique no botão esquerdo para aceitar a solução ou no botão direito para desfazer e voltar à janela Vertical Curve Sete tentar nova solução.

Repetir o passo para todos os PIVs. Para finalizar, clique no botão direito.

Para a verificação do projeto de curvas verticais, podem ser feitas as mesmas verificações feitas para o projeto de curvas horizontais. Basta seguir as mesmas indicações, trocando horizontal por vertical na utilização das ferramentas.

42

Após a verificação e realização de possíveis mudanças, feche a caixa Vertical Edit, com dois cliques no canto superior esquerdo.

Após a definição do projeto vertical, ele deverá ser definitivamente escrito no arquivo de projeto (modelo.dgn).


Fit Active Design.

A tela é atualizada e somente as curvas de nível e o perfil longitudinal são visualizados.

Escolha:

View-7Active-7 Vertical Alignment

Novamente, acione o comando Fit Active Design.

O projeto de curvas verticais é definitivamente escrito no arquivo de projeto.

6.4- Visualização da Notação do Projeto de Curvas Verticais

Escolha:

View-7Annotation-7 Vertical Geometry Annotation

A janela View Vertical Geometry Amwtation é aberta.

Certifique-se que na parte Alignment Selection, nos campos Horiz. e Vert., o projeto de curvas verticais e horizontais criado está selecionado.

Para configurar a notação dos elementos, escolha:

Setup--7 Tangents

Nos campos Suffix altere, onde existir FT, param.

43


Symbology

Modifique o tamanho das letras das opções: PVC, PVI, PVT; PVRC; Event Points, High Points, Low Points e Tangent Annotation, digitando 15.00 nos campos Text Weight e Text Width.

Apply

Select Profile Window to be anotated.

Clique sobre o perfiL

A notação do projeto de curvas verticais é visuali::ada.

Cancel

Agora, o projeto geométrico deve ser salvo:

File-+Geometry-+Save

Mude o diretório para c:\ingr\inroads\aula

Escolha um nome para o projeto geométrico.

OK

O projeto geométrico é salvo com o nome escolhido e extensão alg.

Salvar o projeto (conjunto de arquivos do tipo Geometry, Settings, Surface, Templates, Roadway etc.):

File-+Save

Mude o diretório para c:\ingr\inroads\aula.

Escolha um nome para o projeto.

OK

O projeto é salvo com o nome escolhido e extensão rwk.

44

7- Projeto das Seções Transversais Típicas

Seção transversal é um corte na estrada feito por um plano vertical perpendicular ao eixo. Ao longo do traçado, as seções transversais mudam, sendo necessário o desenho de várias seções em pontos determinados. No projeto das seções são definidos os elementos básicos, como largura das faixas de tráfego, número de pistas, acostamentos, separadores centrais e elementos de drenagem, que formam a plataforma da estrada, além dos taludes de corte e aterro e largura da faixa de domínio.

No exemplo desenvolvido neste trabalho será considerada uma estrada de pista simples, com duas faixas de tráfego. As pistas terão 3,5 m de largura e declividade transversal de 2%. Para os acostamentos, 2,5 m de largura e 5% de declividade. As faixas de drenagem terão 1 m de largura e 25% de inclinação.

Para os taludes de corte e aterro, as inclinações serão, respectivamente, de 150% (3 v:2H) e 67% (2 v:3 H), sendo que a cada 6 m de altura deverão existir bermas de equilíbrio ou "banquetas" com 3 m de largura.

Criar uma nova biblioteca de seções típicas.

File-? Template-?New

OK

Seções Típicas.

"1 janela New é aberta.

No campo digite um nome (secoes, por exemplo) e no campo Description, digite a descrição para a biblioteca de seções típicas (biblioteca de seções típicas).

45

7.2- De:fmição da Seção Transversal

Abrir a caixa de ferramentas para projeto tridimensional:

Palettes~Design Roadway

A caixa de ferramentas Design Roadway é aberta.

Na caixa Design Roadway, escolha Define Template.

A janela Define Template é aberta.

Add.

A janela Add Template é aberta.

Certifique-se que Type: Template.

No campo Name, digite um nome (típica,

OK

O nome da seção típica é inserido na lista.

por exemplo) e no campo digite a descrição para a seção típica (seção transversal típica).

Selecione a seção típica criada anteriormente, clicando sobre ela.

Edit

46

As janelas Edit Template e Add Template Layer são abertas.

Na janela Add Template Layer, no campo Name, digite um nome (tipical) e no campo Description digite a descrição para a camada da seção típica (camada! da seção transversal típica).

OK

A camada criada é adicionada à seção típica criada anteriormente (tipica).

Na parte Options da janela Edit Ternplate, selecione View Mode para Right Side.

Certifique-se que o parâmetro Edit, logo abaixo de View Mode, está selecionado para Right Backbone e que Edit Mode está selecionado para Add After.

Na parte Input da janela, no campo Slope, digite -2%, e no campo Width digite 3.5.

47

Add

Um segmento com 3,5 m de comprimento e inclinação de 2% é criado. Este segmento, que começa no eixo da pista é adicionado à camada criada e corresponde à faixa da direita_

Novamente, no campo Slope, digite -5% e no campo Widtb, digite 2.5.

Add

Um segmento com 2,5 m de comprimento e inclinação de 5% é criado. Este segmento, que começa no bordo exterior da pista é adicionado à camada criada e corresponde ao acostamento direito_

Novamente, no campo Slope, digite -25% e no campo Widtb, digite 1.0.

Add

Um segmento com 1,0 m de comprimento e inclinação de 25% é criado.

Na parte superior da janela Edit Template, escolha:

Tools-+Mirror Layer Rigbt to Left

OK

Os segmentos são rebatidos para o lado esquerdo da seção típica_

Selecione View Mode para Botb Sides, para visualizar toda seção_

A variação das seções transversais devido à variação da superelevação é definida nas seções típicas por dois pontos limites, que coincidem com os bordos externos das faixas, e pelo ponto de giro, que neste trabalho será, em todo o traçado, o eixo da rodovia_

Para definir os pontos limites, escolha:

Tools-+Set Super 1 Range Points

Clique sobre os bordos externos das faixas de tráfego.

Para definir o ponto de giro, escolha:

Tools-+Set Super 1 Pivo Point

Clique sobre o ponto que representa o eixo da pista (ponto central).

48

Cios e

Na janela Define Ternplate, salve a biblioteca de seções típicas em:

File---+Save

Escolha um nome para a biblioteca.

OK

7.3- Definição dos Valores para Cortes e Aterros

Na janela Define Ternplate, escolha:

Add

OK

O nome da seção é inserido na lista.

A janela Add Template é aberta.

Selecione Type, para Cut/Fill Table.

No campo Name, digite um nome (cor_ater), e no campo Description digite a descrição para a seção de cortes e aterros (definição de cortes e aterros).

Selecione a seção típica criada na lista, clicando sobre ela.

Edit

49

---·- _,_"'

'lfi ;' ,:(1 .•• ::" '':;,:: c I Name: te5tcort Descri pti on: te5ta.ndo mo.nual

Cut slope

,I Depth slope Width TC Number Bench Ditch

0.00 100.00lt-'. 6.00 o Ves Yes Jl Add

i .. Edit I

... oeiet~ 1\

Fill Slope

Height slope Width TC Number Bench shoulder I o. o o -100.00lt4 &.00 o ves Yes Ádd I)

Edit 11

Delete 1! elos e I

A janela Edit Cut/Fill Table é ativada.

Na parte Cut Slope, escolha:

Add

. -'J; ":•ii'K·?"•{p;· . ... • ..

Cut segment

Depth slope Width T.G Name Number Na me

h!!E 1100.000"4 ,6.00 I uncontrolled. o uncontroll ed 1 Centerline

Benching 2 Hinge slope Width T.G Name 3 (ut

P Bench 1 o.ooo%_ 13.00 I ur.controll ed .. 4 Fi li

.J Horizontal Bench 5 Bench l 6 shoulder

Ditch 7 Dite h F ores! ope e Ditch Bottom

Ditch slope 't.'idth T.C. Name 9 Ditch Backsl ope Foreslope: J-10ü.Oült4 j1.00 I uncontroll ed . 10 superelevation 1

Bottom: I o.ooo% lo.oo I uncontroll ed .. 11 superelevation 2

Backslope: 11oü.OOlt4 11.00 I Uncontroll ed ..

'·· I

OK I Ca11cell

A janela Add Cut Slope Entry é ativada.

50

Na parte Cut Segment, digite 150.0% para Slope e 4.00 para Width. Dessa forma, "banquetas" serão criadas a cada 6 m de altura de corte.

Na parte Benching, acione a opção Bench e digite -2% para Slope e 3.00 para Width.

Na parte Ditch, acione a opção Ditch e defina os valores de Foreslope, Bottom e Backslope, conforme abaixo:

OK

Foreslope Bottom Backslope

Slope -150%

0% 150%

Width 0.20 0.20 0.20

Na parte Fill Slope da janela Edit Cut/FiH Slope, escolha Add.

A janela Add Fill Slope Entry é ativada.

Na parte FiU Segment, digite -67.0% para Slope e 2.0 para Width. Dessa forma, "banquetas" serão criadas a cada 6 m de altura de corte.

Na parte Benching, acione a opção Bench e digite 2% para Slope e 3.00 para Width.

Na parte Shoulder, desative a opção Shoulder, pois o ac_g~to foi criado quando da definição da seção típica. //~-~'=· --~~.::""

/ ~~.... /.t ' . ·,..· \ ;' -~:.:. '

OK 'Z~ ~J \ .._.....:-~ -·' '·- _.,_ /

·\~~ /'::: ~ c~:·~i

51

Os valores definidos para cortes e aterros são visualizados na janela Edit Cut/Fill Table.

Escolha Close para voltar à janela Define Template.

Salve a biblioteca de seções típicas :

File-7Save

As definições de cortes e aterros são salvas na biblioteca de seções típicas criada anteriormente (item 7.1).

Cios e

52

8- Definição de Parâmetros para Modelagem da Via

Para a criação do modelo tridimensional da estrada é necessário a definição de alguns parâmetros, como quais arquivos de seção transversal usar para corte e aterro e quais usar para a plataforma.

8.1 - Criação de uma Biblioteca

Escolha:

File-?Roadway-?New

A janela New Roadway Library é aberta

No campo Name, digite um nome (estrada) e no campo Description, digite a descrição para a biblioteca da estrada (biblioteca de definição da estrada).

OK

8.2 - Definição da Biblioteca

Na caixa Design Roadway, escolha Define Roadway.

53

A janela Define Roadway é aberta.

Add

A janela Add Roadway é aberta.

No campo Name, digite um nome (estrada), e no campo Description digite a descrição para a definição da estrada (toda a estrada).

OK

O nome é inserido na lista da janela Define Roadway

Selecione o arquivo criado anteriormente na lista e escolha:

Edit

A janela Edit Roadway Table é aberta.

Add

5-1

A janela Add Roadway Entry é aberta.

Certifique-se que o parâmetro Station é 0+00.00.

No campo Interval, digite 2(t00 (distância entre estacas igual alO m).

Selecione Alignment Side para Both.

Na pm1e Alignment Side Options, na lista Templates, deverão aparecer os nomes dos arquivos de seção típica (T) e de cortes e aterros (C) criados no item 10.

Clique sobre o campo Both de Template e em seguida escolha na lista Templates o arquivo de seção típica (tipica- T).

Selecione Catch Point para Cut/Fill Table.

Clique sobre o campo Both de Cut/Fill e em seguida escolha na lista Templates o arquivo de definições de cortes e aterros (cor_ ater- C).

OK

Retoma-se à janela Edit Roadway Table.

Cios e

Retoma-se à janela Define Roadway.

Salve a definição da estrada :

File -?Save

Escolha um nome para a biblioteca.

OK

Cios e

55

56

9- Variação da Superelevação

Para definir a variação da superelevação ao longo do traçado, escolha:

Palettes~Superelevation

L~ ""'""refêvailônl!'llil't'!l\lll~ A caixa de ferramentas Superelevation é aberta.

~~~~~~~ Na caixa Superelevation, escolha Build Application Stations.

A janela Build Applications Stations é aberta.

Certifique-se que os projetos de curvas horizontais, verticais e de superelevação e a definição da estrada estejam corretamente selecionados nos devidos campos.

Para modificar as configurações, escolha:

Settings~Default Params

A janela Superelevation Default Parameters é aberta.

Nos campos Inside Transition Mode e Outside Transition Mode, selecione Zero Slope.

No campo Pivot Point selecione From Template.

OK

Apply

As janelas Superelevation Application Station Calculations e Build.Edit Application Stations são abertas_

~7

A janela Build/Edit Application Stations apresenta uma lista descrevendo a condição da superelevação nos pontos notáveis ao longo do traçado e a janela Superelevation Appiication Station Calculations apresenta um relatório com todos os dados utilizados no cálculo da transição da superelevação e os resultados desses cálculos_

Em ambas as janelas, tem-se a opção de salvar um relatório dos dados apresentados:

File->Save As

Escolha um nome para cada relatório_

Feche as janelas com um duplo clique no canto superior esquerdo de cada uma_

58

1 O - Modelo Tridimensional da Via

Definida a biblioteca para a estrada, o próximo passo é iniciar a criação do modelo tridimensional da superfície da nova estrada.

Certifique-se que a opção Write está desativada.

Na caixa Design Roadway, escolha Roadway Modeler.

A janela Roadway Modeler é aberta.

r Certifique-se que Horz. Alg. e Vert. Alg. estão selecionados com os nomes dos projetos de curvas horizontais e verticais (proj) e Roadway com a definição da estrada (estrada).

Selecione Original Surface para digit.

Apply

A criação do modelo da superfície da estrada começa e uma barra mostra a porcentagem ejewada no cemro da tela enquanto a estaca sendo processada é mostrada no menu j'1Jicrostatiol1 Commwu/IJ,'üulow. Quando termbwda a modelagem, uma nova supe1jicie aparece na lis!a Original Suiface. Esta nora supe1jicie é do tipo DTM (Digital Terrain Jllodel) e represenla 1ridimensionalmel11e a estrada projetada.

Cancei

Feche a janela Design Road·way com dois cliques no canto superior esquerdo.

Para melhor visualização da estrada criada, pode-se utilizar as ferramentas de Zoom.

Para visualizar a superficie da estrada, escolha:

View--7 TriangJes

A janela View Triangles é aberta.

Appi_y

Os lriângulos criados para modelar tridimensionalmente a supe1jicie da estrada são risua!i~ados.

Figura lO- Exemplo de superlicie de estrada modelada tridimensionalmente.

60

Resta agora salvar a superfície que representa a estrada, sendo que para tanto ela deve ser selecionada como atual superfície ativa. No menu lnRoads, escolha:

Utilities...-+Active Surface

A janela A cite Surface é aberta.

Escolha a superfície criada na lista Surface.

OK

Para salvar a superfície, escolha:

File...-+Surface...-+Save

Escolha um nome e um diretório para a superfície.

OK

61

11 - Cálculo de Volumes e Diagrama de Massas

Na maioria dos projetos, o custo da terraplenagem representa grande parcela do custo total da obra. Os estudos necessários para a minimização dos custos de terraplenagem ( equilibrio entre o volume de cortes e aterros, com redução dos volumes de empréstimos e bota-foras) passam pelo cálculo dos volumes de corte e aterro e pela elaboração de diagrama de massas.

11.1 - Seções Transversais

Uma estrada pode apresentar seções transversais de três tipos: seções em corte, seções em aterro e seções mistas (com corte e aterro). O levantamento das seções tr;lnsversais possibilita o cálculo do volume de terra a ser movimentado.

Acione a opção Write.

Setting-+Locks-+ Write

Abrir a caixa de ferramentas de seções transversais:

Palettes-+Cross Section

A caixa de forramentas Cross Section é aberta.

Escolha Cross Section

62

A janela Lross Section é aberta.

Selecione as superficies digit (modelo.dtm) e a que representa a estrada, criada no item

na lista Surface, clicando na primeira e segurando a tecla Shift e a.rraste até que as duas superficies sejam selecionadas.

Certifique-se que o parâmetro Source está para Alignment.

No campo Interval digite 50 (o espaçamento de 50 m entTe estacas é utilizado na fase de ante-projeto).

No ca.mpo Left Offset, digite -40.

No campo Right Offset, digite 40.

No campo Vert. Exaggeration, digite 2.

Identify Location

Selecione, clicando com o mouse, o local para as seções transversais.

As seções transversais são criadas.


11.2 - Visualização das Seções Transversais

Na caixa de ferramentas Cross Section, escolha Cross Section Viewer.

A janela Cross Section Viewer é aberta.

lí3

Selecione as seções extraídas em: Section Set, O.

Apply

Select View


As seções são mostradas sucessivamente, com o intervalo de 1 s.

Tenninada a exibição das seções transversais, visualize a tela toda_

Na janela View Control, escolha Fit Active Design.

11.3 - Cálculo dos Volumes de Corte e Aterro

O InRoads conta com três métodos de cálculo de volumes:

Triangle Volume (método da triangulação): Este método calcula o volume exato entre duas superfícies. É o mais preciso e também o mais demorado dos três métodos de cálculo de volumes_

Grid Volume (método das malhas): Este método estima o volume entre duas superfícies envolvendo-as com uma malha e calculando o volume em seu interior.

End-Area Volume (método tradicional): Este método faz o cálculo de volume usando as seções transversais ao longo do eixo da rodovia_ Sua precisão depende da distância entre seções transversais.

No projeto desenvolvido nesse trabalho será utilizado o método End-Area Volume, pois possibilita a obtenção do Diagrama de Massas.

b4

Para o cálculo do volume, esse método admite que o terreno natural varia linearmente entre duas seções consecutivas, separadas pela distância escolhida. Quanto menor essa distância, maior a precisão. Para o desenvolvimento deste projeto a distância foi definida no item 11.1 como 50 m. Pode ser necessário, para uma maior precisão, o levantamento das seções transversais em pontos excepcionais onde o terreno apresente grandes variações entre as seções.

O volume de terra entre as seções é calculado por:

Onde:

v = (Ai + Ai+ I) X d 2

V =Volume ( m3)

Ai =Área da seção ( m2)

d = distância entre seções consecutivas ( m )

Abra a caixa de ferramentas para cálculo de volumes.

Palettes-+ Volumes

A caixa de ferramentas Volumes é aberta.

Na caixa de ferramentas Volumes, escolha End-Area Volumes

65

A janela End Area Volume é aberta.

Na parte Section Set, escolha O.

Clique no campo Original Surface e escolha na lista Surfaces a superfície digit (modelo.dtm).

Clique no campo Design Surface e escolha na lista Surfaces, a superfície que representa a estrada, criada no item 1 O.

Nos campos Cut Factor e Fill Factor, ajuste o;, fatores de corte e aterro, respectivamente 1.00 e 1.20.

Para criar um relatório com os cálculos, escolha:

Setup-+Report

A janela End-Area Volume Reports é aberta.

Acione a opção ASCII Report e Select.

66

No.me: I reU10II Directory: . c:\ir,gl\ir,roàd?\démo\

Filter: I ".rpt Files Directories

110697l.rpt

•.•ol40697.rpt

AI jrah711e!Ja .-tSC/1 Repon File é abena_

Mru11rile o d!ilretório para c:\ingr\inroads\aula.

Escollha um nome para o relatório.

OK

OK

Os nJ!umes de corte e merro selo ca!crekurdlos:. Os resu/Jwrdlo:s s:iio nms!rardlos IW janela End-Area l 7olume e um relatório mais reomp!Jedo é criado uw arquiro com o nome uscolhido.

11 - Diagrama Massas

O Diagrama de Massas é a representaç:Jio grr:fuftnrca. em escala corn:eniente. d!os volumes acumulados. Ele possibilita o estudo da compensação dos volumes dle cortes e aterros. a programação de bota-foras e empréstim((Jls e a all((Jlcação d!os equipamentos necessários para a execução do. terraplenagem.

Acione a opção Write.

Na caneca d!e fern:amment;ns Volumes. escolha Mass Haul Diag:r.1m.

Direction: T.en.:::to~qtm: · I Vertical Exaggeration: I 0.01

Horizontal E:-:agger ati on: ír~1.-_0~-~~-------~-------~-----

I Appiy I .. CIMI@ I

.-Jlj~mrc:/Ja .Uass Haul Diagram éaberla.

OK

Escolha o lugar para o diagram:J: <dle mass;ns dncand!ocom o mmnse.

67

O diagrama de massas é criado.

1000 ..... : ........... ·.· .... ·.· .... · ...... · ...... · ...... : .. · .

500 . . · ...... · ................... : . .... : .. .. . . . . . .

--!500 ......................... -•••• - ••••••••••••• "' ••••

-1·JOO .••..••..•. - ••••.......•..•••. - •••.. - ..•.••••••.••• -

68

Bibliografia

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CARCIENTE J. Carreteras: Estudios y Projecto. Edicones Vega S.R.L. 1980

INTERGRAPH. InRoads Reference Cuide - 2 vol. 1995

PIMENTA C. R. T. Projeto de Estradas- 3 vol. Publicações da Escola de Engenharia de São Carlos. 1995.

PIMENTA C. R. T. & OLIVEIRA M. P. Projeto de Terraplenagem. Publicação da Escola de Engenharia de São Carlos. 1990.24 p.

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