Tema 01 Elementos de Uma Via

8/18/2019 Tema 01 Elementos de Uma Via

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TEMA I. INTRODUÇÃO E ESTUDO DOS ELEMENTOS DE UMA VIA

Introdução da disciplina

Aspetos gerais

Elementos de uma Via

INTRODUÇÃO.

Um dos elementos fundamentais e determinantes no desenvolvimento de um país oconstituem os chamados sistemas de transporte; entre os quais se podem mencionar:estradas, ferrovias, transporte aéreo, transporte contínuo por tubeiras, transporte fluvial;etc. Entre eles as estradas e caminhos são um elo fundamental dentro do sistema já quenão só som a infraestrutura de todo o transporte automotor, mas sim também enlaçamdiferentes tipos de transporte como pode ser aeroportos com cidades, portos, terminais deferrovia, etc.

Embora nesta disciplina se estudará aspetos ligados apenas a estradas, é necessáriodestacar que no desenvolvimento econômico e social de um país terá que ter em contatodos os sistemas de transporte que o integram, já que um estudo por separado nãosubministra a rede idônea que a economia do país exige.

ASPETOS GERAIS

Da antiguidade, a construção de estradas foi um dos primeiros signos de civilizaçãoavançada. Quando as cidades das primeiras civilizações começaram a aumentar detamanho e densidade de população, a comunicação com outras regiões se tornounecessária para fazer chegar fornecimentos alimentícios ou transportá-los a outros

consumidores. Entre os primeiros construtores de estradas se encontram osmesopotâmicos, por volta do ano 3500 a.C.; os chineses, que construíram a Rota da Seda(a mais larga mundo) durante 2.000 anos, e desenvolveram um sistema de estradas emtorno do século XI a.C., e os incas da Sumérica, que construíram uma avançada rede decaminhos que não podem ser considerados estritamente estradas, já que os incas nãoconheciam a roda.

Das estradas ainda existentes, as mais antigas foram construídas pelos romanos. A viaApeia começou a construir-se ao redor do 312 a.C., e a via Faminia por volta do 220 a.C.

Na cúpula de seu poder, o Império romano tinha um sistema de estradas de 80.000 km,consistentes em 29 calçadas que partiam da cidade de Roma, e uma rede que cobria todas

as províncias conquistadas importantes, incluindo Grã-Bretanha. Na Idade Média se abandonou o cuidado das vias e caminhos e seu estado era deplorável, por isso os maiores volumes de transporte se realizavam por mar, até que na França, ametade do século XVII, o governo instituiu um sistema para reforçar o trabalho local nasestradas, e com este método construiu aproximadamente 24.000 km de estradas

principais, o que propiciou o auge das diligências.

Durante as três primeiras décadas do século XIX, dois engenheiros britânicos, ThomasTelford e John Loudon McAdam, e um engenheiro de caminhos francês, Pierre-Enjoe-Jérôme Trésaguet, aperfeiçoaram os métodos e técnicas de construção de estradas.

Durante o período de expansão da ferrovia na última metade do século XIX, o

desenvolvimento das estradas sofreu seu correspondente declive. Também neste períodose introduziram o tijolo e o asfalto como pavimento para as ruas das cidades.


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A popularidade da bicicleta, que começou na década de 1880, e a introdução doautomóvel uma década mais tarde, levou a necessidade de ter mais e melhores estradas.O considerável aumento do tráfico de automóveis durante a seguinte década demonstroua ineficácia dos velhos métodos de pavimentação e se começam a utilizar novos materiaise técnicas.

Durante a I Guerra Mundial, a construção de estradas incluía a drenagem do subsolo, umacimentação adequada, uma base de concreto e uma capa superficial adicional de concretoou pavimento betuminoso para suportar o repentino aumento do tráfico pesado. O sistemaitaliano de auto estradas constituiu a primeira rede de auto-estradas construídas durante adécada de 1920 como calçadas com três sulcos individuais, a precursora da estradamoderna.

As estradas devem cumprir devido a considerações do tipo econômico, características doterreno e objetivos do projeto que seu traçado seja tão direto entre os pontos extremos aenlaçar como é possível, mas cumprindo-os princípios e normas de engenharia que

permitam obter uma obra vial resistente, segura, duradoura, funcional, econômica e de

aparência agradável ante os olhos de condutor. Desde este ponto de vista, uma estrada pode ser definida como curva empenada no espaço, com o objetivo de garantir um percurso espacial contínuo; cumprindo-se nela todos os princípios e normas da arte de projetar.

CLASSIFICAÇÃO VIAL

Uma das classificações consiste em quatro grupos fundamentais de acordo com la funçãoque realizam as vias: artérias principais, artérias menores; coletoras e locais. Dentro dasartérias principais existe uma subclassificação correspondente às autoestradas.

Quanto às proximidades dos aglomerados populares podem ser:

a) Vias urbanas

b) Vias rurais Não existe limite rígido de distinção, mas se pode dizer que as urbanas são aquelas próximas a grandes cidades. Sempre que uma estrada una duas cidades a uma distânciamenor de 10 Km tendo uma população superior a 200,000 habitantes, o projecto se devedotar com características de vias urbanas.

Artéria principal

Este sistema o formam as vias utilizadas para fazer viagens de amplitude nacional e proporcionar uma rede sem conexões curtas e capazes de atrair usuários desde compridas

distâncias. Prevalecem altos volumes de trânsito e velocidades de operação. O nível de percentagem dentro do sistema é de 6 a 10%.

Aqui se encontram as vias expressas e as estradas principais.

As vias expressas são estradas multívias com poucas ou nenhuma intercessão anível.

Vinculam diretamente a capital do país com o resto das capitais provinciais.

São as de mais alto volumes de trânsito e velocidades de operação pelo que têmseus acessos controlados.

Servem a lugares habitados urbanos com população de 50 000 habitantes ou mais

e aqueles de 20 000 ou mais que se encontram ao alcance destas rotas.


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As vias principais conformam uma rede contínua com as seguintes características:

Cruzam todo o país ou a maior parte do mesmo.

Proporcionam viagens de amplitude nacional. Proporcionam vinculação direta entre a capital do país e o resto das capitais

provinciais, mas com maior interferência através do movimento de carga e passageiros. Penetram nas zonas urbanas e as áreas desenvolvidas ou em seus limites. Seu principal serviço vai dirigido a lugares urbanos com população de 50 000

habitantes ou mais, mas podem vincular de forma direta os lugares habitadosurbanos com população de 20 000 ou mais habitantes.

São estradas com duas vias de circulação, em dois sentidos, não divididas, comcontrolo parcial ou inverificado de seus acessos.

Artéria menor

Tem as características seguintes:

Vincula o trânsito entre duas ou mais províncias, embora não se caracteriza porser de amplitude nacional, pode cruzar uma grande parte do país.

Proporciona serviços a lugares urbanos, mas uma maior quantidade destes emcomparação com as estradas principais.

São uma vinculação entre as províncias próximas com um percurso direto.

Proporciona serviços a indústrias transformativas e extrativas; estaçõesferroviárias, portos; balneário, sempre e quando se encontrarem a uma distânciarazoável.

São de duas vias de circulação, não divididas, de dois sentidos e não têmcontrolados seus acessos.

O nível de percentagem dentro do sistema é de 7 ao 13%.

Coletoras

Têm as seguintes características:

São as principais ramificações do sistema arterial principal e menor, servindo pelogeneral para viagens intermunicipais nas províncias.

São de dois sulcos, dois sentidos, não divididas e não têm controlado seus acessos. Servem eventualmente a lugares habitados urbanos com 50 000 ou mais

habitantes e preferivelmente a lugares habitados urbanos com 10 000 a 50 000habitantes. Ocasionalmente servem a lugares habitados urbanos de 2 000 a 10 000habitantes, que têm um peso econômico significativo na localidade.

Podem enlaçar províncias por lugares onde não existem vias arteriais. Orientam o trânsito das vias locais para os sistemas arteriais. O nível de percentagem dentro do sistema é de 24 aos 35%.

Locais

A rede local apresenta as seguintes características:

Proporcionam viagens curtas em comparação com as demais. Constituem uma rede vial ramificada, mas de importância local.


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Servem a lugares habitados urbanos com 2 000 a 10 000 habitantes. O nível de percentagem dentro do sistema é de 50 a 60%.

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DAS ESTRADAS

A geometria de uma estrada é definida pelo traçado do seu eixo em planta e pelos perfislongitudinal e transversal. A Fig. 2.1, apresentada a seguir, resume os principaiselementos geométricos de uma estrada.

ELEMENTOS PLANIMÉTRICOS DUMA ESTRADA:

Eixo de uma estrada é o alinhamento longitudinal da mesma. O estudo de um traçadorodoviário é feito com base neste alinhamento. Nas estradas de rodagem, o eixo localiza-se na região central da pista de rolamento.

A apresentação de um projeto em planta consiste na disposição de uma série dealinhamentos retos, concordados pelas curvas de concordância horizontal.

Al inhamentos Retos ⇒ São os trechos retos situados entre duas curvas de concordância; por serem tangentes a essas mesmas curvas, são denominados simplesmente tangentes.Os alinhamentos retos restantes são chamados de tangentes externas.Um alinhamento caracteriza-se:

• Pela sua extensão (comprimento);• Pela sua posição RELATIVA ou ABSOLUTA.

•Posição Absoluta ⇒ quando se refere ao azimute, sendo a referência alinha Norte-Sul.

•Posição Relativa⇒ quando se refere à deflexão, ou seja, o ângulo que umalinhamento precedente faz com o procedente.


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Fig. 2. 2: Eixo de um trecho de estrada de rodagemβ1, β2, β3⇒ São os azimutes dos alinhamentos.

AZIMUTE ⇒ É o ângulo que a direção faz com o norte magnético, medido nosentido horário.

θ1, θ2⇒ São os ângulos de deflexão. AB DE GH ,⇒ São as Tangentes. BC CD EF FG,⇒ São as Tangentes Externas.BD, EG⇒ Desenvolvimento das curvas de concordância.

CURVAS DE CONCORDÂNCIA HORIZONTALAs curvas de concordância horizontal são os elementos utilizados para concordar osalinhamentos retos. Essas curvas podem ser classificadas em:

Curvas Simples : quando só são empregadas curvas circulares, como indica a Figuraabaixo

Fig. 2. 3: Curva Circular Simples

Curvas Compostas:

a) Sem Transição : quando se utilizam dois ou mais arcos de curvas circulares de raiosdiferentes, para concordar os alinhamentos retos. R1R2ABCDE


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Fig. 2. 4: Curva Horizontal Composta sem Transição

b) Com Transição: quando se empregam as radióides na concordância dos alinhamentosretos.

Fig. 2. 5: Curva Horizontal Composta com Transição

Quando duas curvas se cruzam em sentidos opostos com o ponto de tangência em comum,recebem o nome de Curvas Reversas, conforme mostra a Fig. 2. 6.

Fig. 2. 6: Curvas Horizontais Reversas


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ELEMENTOS ALTIMÉTRICOS DUMA ESTRADA

Perf il Longitudinal do Terr enoÉ a representação no plano vertical das diferenças de nível, cotas ou altitudes, obtidas do

resultado de um nivelamento feito ao longo do eixo de uma estrada.

Greide de uma estradaSão linhas de declividade uniforme que tem como finalidade substituir as irregularidadesnaturais do terreno, possibilitando o seu uso para fins de projeto. A sua representação, no

plano vertical, corresponde a um perfil constituído por um conjunto de retas, concordado por curvas, que, no caso de um projeto rodoviário, irá corresponder ao nível atribuído àestrada.

Fig. 2. 7: Perfil Longitudinal e Greide de uma estrada

a) Gr eides RetosQuando possuem uma inclinação constante em um determinado trecho.Podem ser:> 0⇒ Quando a tangente do ângulo de inclinação com a horizontal for positiva;= 0⇒ Quando a tangente do ângulo de inclinação com a horizontal for igual a zero.


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Seção Transversal

Seção Transversal do Terreno (ou Per f i l Tr ansversal do Terreno)É a representação, no plano vertical, das diferenças de nível, obtidas do resultado dumnivelamento, normal em cada estaca, pertencente ao alinhamento da estrada, conforme

indica a Fig. 2. 9.

Fig. 2. 9: Perfil Transversal do Terreno

Seção Transversal da Estrada (ou Perf i l Transversal da Estrada)Seção transversal é a representação geométrica, no plano vertical, de alguns elementosdispostos transversalmente, em determinado ponto do eixo longitudinal da estrada.Poderemos ter seção em corte, seção em aterro ou seção mista.

Seção em Corte: corresponde à situação em que a rodovia resulta abaixo da superfíciedo terreno natural, conforme indica a Fig. 2.10.

Fig. 2.10: Seção em corte

Seção em Aterro: corresponde à situação contrária, isto é, com a rodovia resultandoacima do terreno natural, conforme indica a Fig. 2.11.


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Fig. 2.11: Seção em aterro

Seção Mista: ocorre quando, na mesma seção, a rodovia resulta de um lado, abaixo doterreno natural, e do outro, acima do terreno natural, conforme representado na Fig. 2.12.

Fig. 2.12: Seção mista

ALGUMAS RECOMENDAÇÕES SOBRE OS PRINCIPAIS ELEMENTOSCOMPONENTES DA SEÇÃO TRANSVERSAL DUMA RODOVIA

A Fig. Apresenta um esquema elucidativo de uma seção transversal de uma estrada e os principais elementos de projeto


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Fig. 2.13: Alguns componentes da seção transversal de uma rodovia

TaludesTalude é a forma de caracterizar a inclinação da saia do aterro ou a rampa do corte,expresso pela relação v: h entre os catetos verticais (v) e horizontal (h) de um retângulo,

cuja hipotenusa coincide com a superfície inclinada (matematicamente, o talude expressaa tangente do ângulo que a superfície inclinada forma com o horizonte). Um talude na proporção 3:2 significa que a cada 2 m de avanço no plano horizontal teremos 3m no plano vertical.

Fig. 2.14: Inclinação dos taludesa) Talude de CorteA inclinação desses taludes deve ser tal que garanta a estabilidade dos maciços, evitando

o desprendimento de barreiras. A inclinação deste tipo de talude é variável com a naturezado terreno, sendo que as Normas para projeto das estradas recomendam o seguinte:

-Terrenos com possibilidade de escorregamento ou desmoronamento: V/H = 1/1;-Terrenos sem possibilidade de escorregamento ou desmoronamento: V/H = 3/2;-Terrenos de rocha viva: Vertical.

b) Talude de Aterr oA inclinação deste tipo de talude depende da altura do aterro, sendo que as Normasrecomendam o seguinte:

-Aterros com menos de 3,00 m de altura máxima: V/H = 1/4;-Aterros com mais de 3,00 m de altura máxima: V/H = 1/2.

SarjetasSarjeta é o dispositivo de drenagem superficial, nas seções de corte. Tem como objetivocoletar as águas de superfície, conduzindo-as longitudinalmente para fora do corte.

a) Rampas das Sarjetas:• Na parte contígua ao acostamento: 25 %; • Na parte contígua ao corte: a mesma inclinação deste talude.

b) Distância Horizontal entre o início da sarj eta, a parti r do acostamento, e o seu

ponto mais baixo, deverá vari ar:• Entre 2,00 m e 1,50 m (Classe Especial e Classe I); • Maior ou igual a 1,00 m (Classe II e III).

Faixas de Tráfego (ou F aixa de Rolamento)É o espaço dimensionado e destinado à passagem dum veículo por vez.A largura das faixas de rolamento é obtida adicionando-se à largura do veículo de projetoa largura de uma faixa de segurança, função da velocidade de projeto e do nível deconforto de viagem que se deseja proporcionar. Os valores básicos recomendados para alargura de uma faixa de rolamento pavimentada em tangente estão na Tabela 2.1.Pista de Rolamento

É o espaço correspondente ao conjunto das faixas de tráfego contíguas.


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Acostamento e Faixa LateralÉ o espaço adjacente às faixas de tráfego que é destinado à parada emergencial deveículos, não sendo em geral dimensionado para suportar o trânsito de veículos (que podeocorrer em caráter esporádico); nas seções em aterro, os acostamentos externos poderãoincluir uma largura adicional (não utilizável pelos veículos) destinada à instalação de

dispositivos de sinalização (placas) ou de segurança (“guard-rails”).

Todas as vias rurais deverão possuir acostamentos, pavimentados ou não. Quando pavimentados, os acostamentos contribuem para conter e suportar a estrutura do pavimento da pista. A Tabela 2.2 resume as larguras de acostamentos a serem adotados para as diversas classes de projeto.

Tabela 2.2: Largura dos acostamentos externos (m)

Classesde

projetoCaracterísticas

Critério de classificação técnica (1)

VELOCIDADE DE PROJECTO(km/h)

Plano Ondulado Montanhoso

0Via Expressa

(Controlo total de Acessos)

Decisão Administrativa 120 100 80

IA

Pista Dupla(Controlo parcial de

Acessos)

O projeto em pistas simplesresultaria em Níveis de Serviço

inferiores ao aceitável (2) 100 80 60

B Pista SimplesVolume de tráfego projetado:

200 vph ou > 1400 vpd

II Pista SimplesVolume de tráfego projetado:

700 vpd a 1400 vpd 100 70 50

III Pista SimplesVolume de tráfego projetado:

300 vpd a 700 vpd 80 60 40

IVA Pista Simples

Tráfego na data de abertura:50 vpd a 200 vpd

60 40 30

B Pista SimplesTráfego na data de abertura:


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É a superfície lateral (geralmente inclinada) que resulta da conformação de uma seção deaterro; a interseção dessa superfície com o terreno natural é denominada pé do aterro,sendo sua interseção com a plataforma denominada crista do aterro.

Rampa do Corte

É a superfície lateral (geralmente inclinada) que resulta da conformação de uma seção decorte. A interseção dessa superfície com a superfície da plataforma é denominada pé docorte, sendo a interseção com o terreno natural denominado crista do corte.

Off-setsSão dispositivos (geralmente varas ou estacas) que servem para referenciar a posição dasmarcas físicas correspondentes às cristas dos cortes ou dos pés dos aterros, colocados em

pontos afastados por uma distância fixa convencionada (daí a denominação, do originalem inglês, que designa afastamento). Seu objetivo é facilitar a reposição das marcas, searrancadas durante a construção dos cortes ou dos aterros.

Crista de CortePonto limite da conformação dos taludes de corte.

Péde AterroPonto limite da saia dos aterros.

Faixa de DomínioÉ a faixa desapropriada para a construção da estrada. Tem, normalmente, 50 m de largura,

podendo eventualmente apresentar 30, 80, 100 m, de acordo com a categoria da estrada.Valeta: Serve para conter lateralmente o pavimento e possibilitar a circulação das águassuperficiais. Nele se situam os dispositivos de drenagem como se verá em temas

posteriores. Também lhe conhece com o nome de cunetilla ou sarjetinha.

Contén simples: diferencia-se do anterior em que só está formado por murete vertical,como se mostra a seguir. Também se conhece com o nome de meio-fio

Canteiro: É uma área verde entre o meio-fio e a calçada e tem como objetivo: estética,

segurança para os pedestres e lugar de localização ótimo para a colocação de redestécnicas.

Passeio: São obras que correm paralelamente ao eixo da via e se utilizam para omovimento peatonal.

De uma maneira resumida, os principais elementos de uma via são: Terraplanagens; Pavimentos; Drenagens; Sinalização e Segurança;

Obras de Arte; Equipamento Complementar.

Faixa ou


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ELEMENTOS ESTRUCTURAI S DAS ESTRADAS

Subrasante: Obra de terra anterior ao pavimento cujo objetivo é elevar ou deprimir aestrutura para alcançar a cota da subrasante de projeto. Constitui o leito preparado sobreo qual se coloca a superestrutura ou pavimento da via, designa-se por subrasante e podeser construída em escavação ou aterro em dependência do projeto. Geralmente se constróicom solos do lugar objeto da construção própria da via; ou mediante solos transportadosduma pedreira de empréstimo próxima à obra.

Pavimento: Estrutura colocada sobre o subrasante cujos objetivos são:

Suportar as cargas ocasionadas pelo tráfico.

Proteger o aplainamento dos efeitos do intemperismo.

Proporcionar uma superfície lisa e antiderrapante.

Evitar a desintegração da superfície.

É o sistema de capas que compõem a estrutura resistente da via destinada a proporcionara circulação cômoda e segura do fluxo veicular, suportando adequadamente as cargas quedele se derivam com o passar do período de desenho.

Para assegurar a operação do trânsito durante todo o período de desenho,independentemente das condições de umidade do aplainamento, deve ser protegida comuma determinada estrutura de pavimento, e esta deve ser tal que os esforços produzidossejam suportados pelos solos componentes deste sem deformações apreciáveis, asuperfície deve ser de qualidade que resista a ação direta dos pneumáticos dos veículossem desintegrar-se, deslocar-se e mantendo um elevado coeficiente de fricção com os

pneumáticos.

É a parte mais custosa na construção de uma estrada (entre o 40 – 60 % do custo total).Este problema cobra mais importância quando os materiais locais não cumprem com osrequisitos exigidos então terá que transportar-se o material desde pedreiras distantes daobra, por isso um dos aspetos a ter em consideração é a seleção da estrutura do pavimentocom o uso máximo de materiais locais, melhorando suas qualidades se fosse necessário.

Pavimento

subrasante

Terreno de cimentação: solo natural sobre oqual descansa diretamente a explanação.

(Material de seleção)

(Solo)

Figura No 2.16 Seção em aterro

Pavimento

subrasante explana

Figura No 2.17 Explanação em escavação.


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Em função de como está constituída a estrutura o pavimento pode classificar-se em: Pavimento flexível.

Pavimento rígido

Pavimento semirrígido.

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