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Artigo: PROJETO GEOMÉTRICO DE ESTRADAS DE RODAGEM: O COMPORTAMENTO DO MOTORISTA PERANTE A VIA E O TRÁFEGO
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Autor(es): Marcos Timóteo Rodrigues de Souza | | | | | | | | |
 
PROJETO GEOMÉTRICO DE ESTRADAS DE RODAGEM: O COMPORTAMENTO DO MOTORISTA PERANTE A VIA E O TRÁFEGO

Marcos Timóteo Rodrigues de Sousa (1)

RESUMO
O trabalho retrata os processos do planejamento geométrico de estradas de rodagem e suas interferências psicológicas nos motoristas. Entende-se que o projeto geométrico é o processo do desenho da estrada no terreno para descobrir as necessidades dos usuários. O texto analisa os elementos do projeto geométrico: Planta, Perfil e Seção. Para tanto, nos capítulos que se seguem, far-se-á uma descrição e análise das principais etapas do planejamento e as possíveis manifestações no comportamento do motorista.

Palavras Chave: Transportes, Estradas de Rodagem, Projeto Geométrico e Psicologia.

ABSTRACT
This works portraits the process of geometric planning. It’s the process of drawing the road in the field to discover the user’s needs. The text analyzes the elements of the geometric project: lay out, views and sections. To that, in the following chapters you will see the description and the analysation of the main steps of the planning.

Keywords: Transports, Route, Geometric Planes and Psychology

1 A GEOMETRIA DAS VIAS
Um dos principais aspectos a serem considerados na classificação técnica é certamente o operacional, representado principalmente pelo tráfego. Para tanto, foi adotado como critério de classificação o volume de tráfego que deverá utilizar a rodovia no 10O ano após sua abertura ao tráfego. A composição do tráfego, bem como a categoria funcional de uma via, poderão também influenciar a classificação técnica em casos específicos.


Os tomadores de decisão não estão apenas trabalhando com a geometria da via em si, a repercussão do projeto recai sobre algo que, muitas vezes, os planejadores nem tomam conta, o comportamento dos motoristas. A classe da rodovia e o uso do solo lindeiro podem proporcionar diferentes sensações em diversos motoristas.

A tabela 1 resume os critérios básicos para o projeto geométrico de rodovias. Adota-se o termo “Classe de Projeto”.

Tabela 1 – Classes de projeto
CLASSE DE PROJETO CARACTERÍSTICAS CRITÉRIO DE CLASSIFICAÇÃO
0 Vias Expressas – Controle Total de Acesso Decisão Administrativa
I A Pista Dupla – Controle Parcial de Acesso O volume de tráfego previsto reduziria o nível de serviço em uma rodovia de pista simples (C)
I B Pista Simples Volume horário de projeto VHP maior que 200 – Volumes médios diário VMD maior que 1.400
II Pista Simples Volume médio diário
VMD 700- 1.400
III Pista Simples Volume médio diário
VMD 300 – 700
IV Pista Simples Volume médio diário
VMD menor que 300
Fonte: DNER, 1975

Características básicas do projeto geométrico de estradas
- Velocidade diretriz mínima;
- Distância mínima de visibilidade de parada: desejável / absoluta;
- Raio mínimo de curva horizontal;
- Taxa máxima de superelevação;
- Rampa máxima;
- Valor mínimo de K para curvas verticais convexas: desejável / absoluta;
- Valor mínimo de K para curvas verticais côncavas: desejável / absoluta;
- Largura da faixa de rolamento;
- Largura do acostamento externo;
- Gabarito mínimo vertical;
- Afastamento lateral mínimo do bordo do acostamento: obstáculos contínuos / obstáculos isolados;
- Largura do canteiro central: mínimo absoluto / desejável.

A classe da via pode gerar sensações que levam os motoristas a circularem com maiores velocidades e não se atentarem aos perigosos que o cercam. Muitas vezes o motorista não conhece o percurso e não espera se deparar com bruscos aclives, declives, curvas perigosas e a atenção com a distância entre outros veículos.

O objetivo de prover um projeto geométrico de estradas passa por um processo de estágios de evolução das vias. São eles:
1. Provisão de Acesso: É necessário estabelecer a função da estrada para pelo menos prover um significado básico de integração/interligação entre localidades. Neste momento atenção aos padrões geométricos é mínimo;
2. Provisão de Capacidade Adicional: O próximo passo é implementar capacidade à estrada. Os fatores mais importantes estão relacionados à opção de pavimentar e a capacidade da via;
3. Aumento de Eficiência Operacional: Este estágio é para considerar que os padrões geométricos se tornam realmente importante.

Os critérios utilizados para determinar os padrões dos projetos geométricos são o de minimizar o total de custos. A soma da construção, manutenção e os custos dos usuários da estrada devem ser os mais relevantes. Quanto mais alto o nível dos padrões geométricos, mais planos devem ser os gradientes da estrada, o qual resulta em um aumento nos trabalhos dos custos de construção no solo e, reduz o consumo de combustível dos veículos. O objetivo deve ser projetar os gradientes de forma que a marginal aumente os custos no trabalho de solo e esteja exatamente equilibrada com a economia dos custos de operação dos veículos.
Um bom planejamento e uma boa execução da obra poderá possibilitar uma melhor qualidade da via. O desgaste emocional e a segurança do usuário estarão assegurados desde o primeiro processo de execução da via até a etapa de manutenção da obra.

A classificação das estradas é muito importante para fins administrativos dos projetos geométricos. A classe das estradas segue um padrão hierárquico. O não cumprimento da capacidade da via poderá acarretar em prejuízos aos usuários, pois cada classe de estrada poderá comportar aquilo que foi planejado desde o início da execução do projeto.
1. Estradas de Acesso: O fluxo de veículos é leve e é agregado às estradas coletoras. Os padrões geométricos são baixos;
2. Estradas Coletoras: Tem a função de interligar o tráfego às estradas arteriais. O fluxo de tráfego e distâncias de viagens é de nível intermediário e a necessidade do alto padrão geométrico não é necessário;
3. Estradas Arteriais: São vias que conectam grandes centros populacionais. O tráfego é derivado dos centros urbanos e áreas adjacentes. A distâncias das viagens são longas e o fluxo de tráfego é alto. Os padrões geométricos devem ser adequados para viabilizar uma operação eficiente.
O tipo de terreno é outro fator importante na composição do projeto. Os custos de construção estão relacionados com o tipo do terreno e a escolha do pavimento, enquanto que os custos para o usuário estão diretamente ligados ao nível de tráfego e composição do mesmo. Ë recomendado que os parâmetros básicos da função da estrada, tipo de terreno e fluxo de tráfego sejam definidos inicialmente. Um tipo de projeto é selecionado, enquanto a velocidade do mesmo é utilizada somente como um indexador o qual liga a classificação do projeto aos parâmetros do projeto de visibilidade e curvaturas, para assegurar que um motorista estará diante com velocidade consistente.
Uma estrada muito reta em uma área plaina poderá causar sanções de sonolência ao motorista, portanto, a viabilização de curvas pouco sinuosas poderá insinuar ao usuário da via uma maior atenção ao dirigir.
A classificação do terreno como “nivelado”, “ondulado” ou “montanhoso” deve ser definido com uma medida de 5 metros de linha cruzada de contorno por quilômetro em uma linha reta, ligando as duas extremidades da seção da estrada, conforme a seguir:
- Terreno Nivelado: 0 – 10 curva de nível por km;
- Terreno Ondulado: 11 – 25 curva de nível por km;
- Terreno Montanhoso: mais de 25 curva de nível por km.

Informações sobre volume de tráfego, composição de tráfego e carregamento de tráfego são fatores importantes na determinação dos padrões apropriados da estrada. O tráfego possuí um impacto principal na classificação da estrada e consequentemente em todos os elementos do projeto geométrico. A informação sobre o tráfego é muito mais importante para o projeto de pavimentação, assim como para a construção e manutenção da função da estrada.
O volume de tráfego poderá determinar o comportamento do motorista, pois, se a Rodovia possui um projeto para altas velocidades e o tráfego é baixo a mesma tornar-se-á bastante perigosa. Neste caso os dados e informações sobre a origem e destino de determinado trecho da via deverão estar atualizados. Se não houver demanda em certos trechos da estrada a mesmo poderá se transformar em locais de “rachas” e competições perigosas.
O volume de serviço é a acomodação dos veículos na via. É uma consideração primária no planejamento, projeto e operação de ruas e rodovias. A capacidade pode ser definida como o número máximo de veículos por unidade de tempo que podem passar sobre uma dada seção da rodovia sob condições predominantes.
Uma vez que o nível de serviço diminui, também diminuirá a média de velocidade da viagem. O ponto mais alto em qualidade de serviço de tráfego ocorre quando os motoristas são capazes de dirigir na velocidade desejada de 95 km/h ou maior. Um volume de 420 carros de passeio por hora total para ambas as direções é o ideal. Também sob condições ideais, a capacidade pode chegar a 2.800 carros de passeio por hora, para ambas as direções, para uma rodovia de 2 pistas. Existem 6 tipos de nível de serviços (A,B,C,D,E,F).
O volume de serviço SV é definido como o volume máximo de tráfego do qual a estrada é capaz de servir sob as condições predominantes sem cair abaixo do nível de serviço pré-selecionado. Os dados de tráfego solicitados para determinar o volume de serviço inclui o volume por hora de ambas as direções, a distribuição direcional do fluxo de tráfego e a proporção de caminhões e ônibus na linha de tráfego.
O Veículo de Projeto condiciona diversos aspectos do dimensionamento geométricos das vias.
Tabela 2 – Dados básicos dos veículos de projeto
Características do Veículo Veículos de Passeio
VP Caminhões e Ônibus Convencionais CO Ônibus Interestadual Semi-Reboques
SR
Largura Total 2,1 2,6 2,6 2,6
Comprimento Total 5,8 9,1 12,2 16,8
Raio mín. da roda externa dianteira 7,3 12,8 12,8 13,7
Raio mín. da interna traseira 4,7 8,7 7,1 6,0
Fonte: DNER, 1975.

Os elementos básicos do projeto geométrico são: alinhamento horizontal, o vertical e a seção transversal. Os padrões a serem escolhidos para estes elementos do projeto dependem dos critérios do controle do projeto (projeto de velocidade, volume de tráfego e nível de serviço).
1. Alinhamento Horizontal (Planta):
- raio de curva mínima (grau máximo de curvatura);
- comprimento mínimo de tangente entre a curva composta ou a reversa;
- parâmetros de transição da curva;
- distância de visão de ultrapassagem mínima e distância de parada na curva horizontal.
2. Alinhamento Vertical (Perfil):
- gradiente máximo;
- comprimento do gradiente máximo;
- distância de visão de ultrapassagem mínima;
- distância de parada no vértice da curva (espaço livre entre vértice e fundo).
3. Seção:
- largura de escoamento;
- caída do escoamento;
- faixa de superelevação;
- alargamento da curvatura;
- largura das vigas (shoulders);
- largura das estruturas;
- largura da prioridade de passagem;
- distância de visibilidade;
- corte e enchimento de declive de curva e vala da seção de cruzamento.

O alinhamento horizontal e vertical não devem ser projetados separadamente. Eles se complementam entre si e uma combinação apropriada do alinhamento vertical e horizontal aumenta a utilidade e segurança da estrada.

2 ANÁLISE
Esta parte do trabalho consiste em uma análise sobre o processo de planejamento geométrico de estradas, no qual consiste em Planta, Perfil e Seção.

2.1 PLANTA
O alinhamento horizontal deve ser sempre projetado no mais alto padrão consistente com a topografia e deve ser escolhido com cuidado, para prover uma boa drenagem e para minimizar o trabalho na terra. O projeto de alinhamento deve também ser meta de alcance de uma operação de velocidade uniforme.

1. Conceitos Gerais Para o Traçado:
- trechos excessivamente longos em tangente, convenientes para ferrovias, são indesejáveis em rodovias. Para rodovias de elevado padrão, o traçado deverá antes ser uma seqüência de poucas curvas de raios amplos do que de longas tangentes “quebradas” por curvas de pequeno desenvolvimento circular. Além de reduzir a sensação de monotonia ao motorista, esse padrão de traçado ajusta-se mais favoravelmente à conformação básicas das linhas de natureza, podendo reduzir os rasgos causados pela terraplanagem na passagem;
- considerações de aparência da rodovia e de orientação do motorista recomendam que, tanto quanto possível, as curvas circulares sejam dotadas de curvas de transição, mesmo naqueles casos onde, pelos critérios usuais, estas seriam dispensáveis;
- são indesejáveis duas curvas sucessivas no mesmo sentido quando entre elas existir um trecho em tangente. De preferência, serão substituídas por uma única curva longa bem estudada;
- curvas sucessivas em sentidos opostos, dotadas de curvas de transição, deverão ter suas extremidades coincidentes ou separadas por extensões curtas em tangente.

Embora desejáveis, reconhece-se que, diversos casos, não será possível aplicar muito dos critérios acima, como, por exemplo, quando for necessário ajustar o traçado a elementos retilíneos da paisagem, como vales estreitos, ferrovias, malhas viárias urbanas, etc, ou aproveitar traçados já existentes. Também a necessidade de proporcionar a distância de visibilidade de ultrapassagem restringe o emprego de trechos curvilíneos.
2. Raios Mínimos de Curvatura: são os menores raios que podem ser percorridos com a velocidade diretriz e à taxa máxima de superelevação, em condições aceitáveis de segurança e de conforto.

Tabela 3 – Valores dos raios mínimos para diferentes velocidades em função de diferentes taxas máximas de superelevação (em metros)
V (km/h)
E max % 30
40 50 60 70 80 90 100 120
6 25 55 90 135 185 250 320 415 665
8 25 50 80 125 170 230 290 375 595
10 25 45 75 115 155 210 265 345 540
12 20 45 70 105 145 195 245 315 490
Fonte: DNER, 1975

3. Posição do Eixo de Rotação: é uma linha fictícia longitudinal à pista, mantendo constante em cada trecho seu afastamento horizontal e vertical do eixo da rodovia. A drenagem é um dos fatores que condicionam a posição do eixo. Pista simples: eixo central da pista. Pista Dupla: eixo coincidente com o canteiro central.
4. Superelevação: Fatores determinantes:
- necessidade de superelevação;
- superelevação máxima;
- comprimento de transição da superelevação;
- necessidade de curvas de transição;
- transição de superelevação sem curva de transição;
- concordância das rampas de superelevação;
- taxas de superelevação em função dos raios de curvatura.

2.2 PERFIL
O projeto dos “greides” deve evitar freqüentes alterações de menor vulto nos valores das rampas. Estas deverão ser tão contínuas quanto possível. Deverão ser evitadas sempre que possível curvas verticais no mesmo sentido separadas por pequenas extensões de rampa, principalmente em rodovias de pista dupla.
Entretanto, em trechos longos em rampa, é conveniente dispor as rampas mais íngremes na parte inferior e as rampas mais suaves no topo, para tirar proveito do impulso acumulado no segmento descendente anterior à subida. Poderá também ser considerada a conveniência de intercalar, no caso de rampas íngremes, trechos com rampas mais suaves, em vez de dispor uma única rampa contínua de valor apenas um pouco inferior à maior rampa então adotada. Isso é especialmente válido para velocidades diretrizes não muito elevadas.

1- Rampas Máximas: As características de cada classe de via devem proporcionar um padrão global uniforme à via. Entre essas, os valores das rampas desempenham um papel primordial. O fator econômico impõe limitações às construções de rampas suaves, pois seu custo é alto. Os valores das rampas devem também ser coerentes com as demais características técnicas e operacionais da rodovia.








Tabela 4 - Rampas máximas

CLASSE DE PROJETO
RELEVO PLANO
RELEVO ONDULADO
RELEVO MONTANHOSO
Classe 0 3% 4% 5%
Classe I 3% 4,5% 6%
Classe II 3% 5% 6%
Classe III 3% 5% - 6% 6% - 7%
Classe IV 3% 6% - 7% 6% - 9%
Fonte: DNER, 1975

2- Distância de Visibilidade: Traduzem os padrões de visibilidade a serem proporcionados ao motorista, de modo que este não sofra limitações visuais diretamente vinculadas às características geométricas da rodovia. As distâncias de visibilidade básicas para o projeto rodoviário são as distâncias de visibilidade de parada e as de ultrapassagem. Estas podem ser restringidas por curvas verticais convexas de comprimento insuficiente ou por obstáculos laterais, inclusive taludes de corte, muito próximos da pista.

Tabela 5 – Distâncias de visibilidade de parada
Velocidade Diretriz
(km/h)
30
40
50
60
70
80
90
100
120
Distância de visibilidade de parada (metros)
Mínima 30 45 60 75 90 110 130 155 205
Desejável 30 45 65 85 110 140 175 210 310
Fonte: DNER, 1975

Os valores das distâncias de visibilidade de parada são calculados pela fórmula abaixo e arredondados para fins de projeto:
d= 0,7 V + V2/ 255 f
onde:
d – é a distância de visibilidade de parada em metros.
V – é a velocidade diretriz em km/h.
F – é o coeficiente de atrito entre pneu e pavimento molhado no caso de frenagem.

Em rodovias de pista simples e mão dupla, mesmo naquelas que constituam o primeiro estágio de uma futura pista dupla, torna-se necessário proporcionar, a intervalos tão freqüentes quanto possível, a distância de visibilidade de ultrapassagem.

Tabela 6 – Distâncias de visibilidade de ultrapassagem
Velocidade Diretriz (km/h)

30
40
50
60
70
80
90
100
Distância de Visibilidade de Ultrapassagem
(em metros)
180
270
350
420
490
560
620
680
Fonte: DNER, 1975

3- Curvas Verticais: O objetivo destas curvas é concordar as tangentes verticais dos “greides”. Os pontos de inflexão do “greide” serão normalmente concordados por parábolas do 2O grau. Essas parábolas são definidas pelo seu parâmetro de curvatura K, que eqüivale ao comprimento da curva no plano horizontal, em metros, para cada 1% de variação na rampa. O cálculo dos valores de K se baseia na necessidade de proporcionar as distâncias de visibilidade parada. Os comprimentos para projeto deverão, de preferência ter valores ,múltiplos de 20 metros.

4- Coordenação dos Alinhamentos Horizontal e Vertical
A coordenação dos alinhamentos horizontal e vertical confere à rodovia superiores características de segurança, conforto de dirigir e de aparência. Essa coordenação só será alcançada se for levada em consideração e almejada desde os estágios iniciais do projeto geométrico. Aspectos básicos:
- As tortuosidades dos alinhamentos horizontal e vertical devem ser compatíveis;
- Curvas verticais e horizontais devem se superpor;
- Lombadas não devem ser vencidas de topo, por longas tangentes;
- Curvas horizontais não devem iniciar no fundo de depressões;
- Em rodovias de pista dupla, é vantajoso tirar partida da possibilidade de projetar traçados em planta e perfil independentes para as duas pistas.

2.3 SEÇÃO
Os elementos da seção transversal de uma via têm influência sobre suas características operacionais, estéticas e de segurança. Esses elementos devem ser adequados aos padrões estabelecidos de velocidade, capacidade de tráfego, nível de serviço, aparência e segurança.

1. Largura das Faixas de Rolamento
Ë uma faixa longitudinal da pista, designada e projetada para uma fila de veículos em movimento contínuo. Consiste da parcela da área pavimentada da plataforma, designada e projetada para a utilização de veículos em movimento. A largura da faixa de rolamento é obtida adicionando à largura do veículo de projeto adotado a largura de uma faixa de segurança, função da velocidade diretriz e da categoria da via. Os valores situam-se entre 3,00 m e 3,75 m.

Tabela 7 – Largura das faixas de rolamento
CLASSE DE PROJETO LARGURA NO PLANO LARGURA EM ONDULADO LARGURA EM MONTANHOSO
Classe 0 3,75 3,75 3,60
Classe I 3,60 3,60 3,60
Classe II 3,60 3,60 3,50
Classe III 3,60 3,50 3,30
Classe IV 3,50 – 3,30 3,50 – 3,30 3,30 – 3,00
Fonte: DNER, 1975

2. Acostamento:
Ë a parcela da área da plataforma adjacente à pista de rolamento, objetivando permitir que veículos em início de processo de desgoverno retomem a direção correta; proporcionar aos veículos acidentados, com defeitos ou cujos motoristas fiquem incapacitados de prosseguir a viagem.

Tabela 8 – Largura dos acostamentos externos (em metros)
CLASSE DE PROJETO REGIÃO PLANA REGIÃO ONDULADA REGIÃO MONTANHOSA
0 3,50 3,00 3,00
I 3,50 2,50 2,50
II 3,00 2,50 2,00
III 2,50 2,00 2,00
IV 2,00 2,00 – 1,50 1,50 – 1,20
Fonte: DNER, 1975

O valor desejável para a largura do acostamento é influenciado pela velocidade diretriz e pelo tráfego e sua composição. A largura do acostamento, entretanto, é muito mais sensível do que outros elementos a restrições de ordem econômica decorrentes do relevo ou de obras de arte de grande vulto.

3. Declividade e Seção Transversal da Pista em Tangente:
A vantagem da grande declividade é o escoamento pluvial. Em contraste, valores baixos são preferíveis por motivos estéticos, de conforto para dirigir e de menor desvio lateral, quando de freadas bruscas, ventos fortes ou lama na pista. Porém , a adoção de valores baixos de declividade requer pavimentos de alta qualidade. A seção transversal de rodovias de pista simples terá caimento duplo, com a crista se situando no centro da pista. No caso de pista dupla, cada pista poderá ter caimento simples, com declividade do bordo interno para o externo, ou caimento duplo.

A declividade da pista deverá ser de 2% para pavimentos betuminosos de alta qualidade e de 1,5 % para pavimentos de concreto cimento.

4. Canteiro Central:
Ë o espaço compreendido entre os bordos internos de pista de rolamento com tráfego em sentidos opostos, objetivando separá-las física, psicológica e esteticamente. São desejáveis canteiros centrais com a maior largura possível e viável. A largura dos canteiros só é restringida por fatores econômicos. A largura é função ainda da necessidade e da largura dos acostamentos. O mínimo absoluto é de 5,0 m.

5. Talude:
Os taludes devem ser os mais suaves, com inclinações aquém daquelas calculadas para se obter sua estabilidade. Taludes suaves têm a seu favor.
- maior conformação às formas da natureza;
- melhor impressão visual e estética;
- maior estabilidade geotécnica;
- menores custos de manutenção em decorrência da menor erosão;
- em aterros, a segurança do veículo para não tombar.

CONSIDERAÇÕES FINAIS
O projeto geométrico de estradas faz parte de um “rol” de atividades que compõem o corpo de uma Rodovia. Sua importância é estabelecida de acordo com a qualidade do planejamento e projeto da via. Os profissionais, tomadores de decisão, que exercem influencia sobre a obra são os responsáveis pelo sucesso do trabalho. A construção de uma estrada e sua geometria sobre uma região, estabelece um padrão geométrico de crescimento regional. As marcas deixadas no local são quase definitivas, portanto, a importância de uma boa execução de um projeto é para um período bastante longo de duração (rugosidades). O uso do solo e as atividades econômicas regionais estão em meio a um espaço de circulação. Circular, movimentar, transportar depende de um bom percurso e de um ótimo padrão geométrico.

BIBLIOGRAFIA
BRUTON, M. J. Planejamento dos transportes. São Paulo: EDUSP, 1979.
DEL RIO, Vicente. Introdução ao desenho urbano no processo do planejamento. São Paulo: Pini, 1990.
MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES. Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNER – Diretoria de Planejamento. Normas Para o Projeto Geométrico de Estradas de Rodagem. Rio de Janeiro, 1975.
PEIXOTO, C. F. Introdução à Geometria de Vias. Campinas, mimeo, 1996.
REIS, N. G. Memória do transporte rodoviário – desenvolvimento das atividades rodoviárias de São Paulo. São Paulo: CPA Consultoria de Projetos, s/d.
THAGESEN, B. Highway and Traffic Engineering in Developing Countries. London, Spon, 1996.
 
Outras Informações: Marcos Timóteo Rodrigues de Sousa é
Graduado em Geografia pela FCT/Unesp de Presidente Prudente, SP,
Mestre em Engenharia de Transportes pelo IE/Unicamp;
Doutorando em Geografia pelo IGCE/Unesp de Rio Claro.
Professor nos cursos de Geografia e Turismo das Faculdades FTS, Unicastelo e Idepe.
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