Composição do Tráfego

Composição do Tráfego

(Parte 1 de 2)

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

Composição do Tráfego e Cálculo do Número N

A definição de uma estrutura de pavimento para sua posterior construção está intimamente relacionada com as magnitudes das cargas que a solicitarão. No caso dos pavimentos flexíveis rodoviários, o esquema geral de tratamento das solicitações do tráfego é a conversão de todo seu universo de eixos e cargas em um número equivalente de repetições de um eixo-padrão.

Para os pavimentos rígidos, considerados os métodos mais difundidos em nosso meio para seu projeto, da Portland Cement Association e da American Association of State Highway and Transportation Officials, exigem-se dois diferentes modos de tratamento, conforme o caso: verificação isolada do efeito ou dano causado por cada tipo de eixo e carga e posterior somatória de todos os danos, ou, transformação de todo o universo de veículos comerciais em um número equivalente de repetições de um eixo-padrão, como no caso dos pavimentos flexíveis.

A utilização dos fatores de carga para o cômputo do numero de solicitações em termos de um eixo-padrão depende do conhecimento do tipo de tráfego que utilizará a via. Deve ser lembrado que durante o horizonte de projeto de um pavimento (tempo de análise ou período de projeto) o tráfego é resultante de uma interação mútua entre a via e as regiões servidas. O crescimento sócio-econômico das regiões induz à implantação das vias; por outro lado a pavimentação de uma via por si só induz o crescimento do tráfego, existindo muitas vezes demandas reprimidas de difícil quantificação em fases de projeto..

Assim, a projeção do volume de tráfego durante um dado período de tempo deverá de alguma forma exprimir os índices de crescimento anual da movimentação de cargas, portanto, dos veículos comerciais; tais índices se correlacionam com outros índices de crescimento sócio-econômico das regiões servidas pela via.

A determinação do perfil de tráfego que solicitará um novo pavimento nem sempre consiste em tarefa de fácil ponderação, na época do estudo básico de implantação ou do projeto executivo propriamente dito. Nestes casos, as estimativas realizadas poderiam ser refinadas através de pesquisas do tipo origem-destino entre as localidades servidas pela via, porém, tais pesquisas são longas e dispendiosas.

Para tais situações, o perfil de tráfego poderá ser obtido através de analogias com vias de natureza semelhante; alternativamente, quando é previsto um controle de cargas por sistemas de balança ("lei da balança") na fase de operação, podem ser adotadas as cargas máximas legais para o dimensionamento do tráfego com fatores de segurança obtidos através de médias de pesos de veículos que ultrapassam em peso os limites legais.

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

Quando, por outro lado, trata-se de projeto de manutenção e recuperação de pavimentos (geralmente designados por projetos de restauração de pavimentos), o perfil do tráfego usuário pode ser determinado com maior precisão com base na distribuição passada atual de veículos obtidas de estatísticas de trânsito a partir de séries históricas.

O processo geral mais adequado para a contabilização do tráfego é a realização de contagens volumétricas e classificatórias de veículos, em curto, porém representativo, período de amostragem, normalmente de uma semana típica do ano. Além das contagens são necessárias as pesagens de eixos para a quantificação de cargas. As contagens são geralmente realizadas em períodos de sete dias, cobertas 24 horas por dia, através de equipamentos automatizados instalados em pista ou a partir de levantamentos visuais em campo. Neste último caso é conveniente a adoção da nomenclatura adotada pelo DNER para a classificação dos veículos (Figura 6) e a utilização de planilhas auxiliadas por contadores manuais (Figura 7).

Figura 6 Terminologia de veículos segundo o DNER

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

Os levantamentos visuais com equipes de campo são realizados em períodos seqüenciais de uma hora, o que permite a verificação de flutuações horárias ocorridas nos volumes de tráfego.

Tais volumes variam de dia a dia da semana, de mês a mês do ano; ocasionalmente são também verificadas sensíveis flutuações semanais. Esta sazonalidade deverá ser bem caracterizada, o que pode ser feito por exemplo através do uso de fatores de expansão (horários, diários, semanais, mensais, etc.).

Os fatores de expansão podem ser também obtidos através de séries históricas, quando conhecidas, ou através de métodos indiretos, como por exemplo a checagem da variação de consumo de óleo diesel em postos de gasolina localizados na região durante períodos preestabelecidos (semanais ou mensais).

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

Figura 7 Planilha para contagens classificatórias

A contagem dos veículos e a utilização de fatores de expansão permitirá a definição do perfil do tráfego ao longo de um ano inteiro, o que servirá de base para a projeção do tráfego para qualquer ano do horizonte de projeto. Para tanto é necessária a definição do volume diário médio (VDM) no ano de abertura da via de acordo com algum processo de contagem e expansão de dados.

O VDM é obtido com base de cálculo geralmente de 365 dias para abrigar todas as condições de sazonalidade semanais ou mensais, que se utiliza de uma seção da via, compreendidos os veículos de passeio, os ônibus e caminhões (leves, médios e pesados). Conhecido o valor do VDM, o volume anual de veículos que solicitam a via no primeiro ano de referência do projeto será:

Vo = 365 . VDM

Note que o primeiro ano do projeto poderá não ser obrigatoriamente o ano em que se realiza o projeto ou o ano sucessivo; o primeiro ano de projeto é o primeiro ano de abertura da via ao tráfego comercial. O volume anual de veículos em um ano futuro qualquer (Vf), tomado em geral no último ano do horizonte ou período de projeto, será obtido em função da forma de crescimento do tráfego prevista com base em séries históricas ou índices sócioeconômicos relacionados à região da via ou rodovia. Para os casos de crescimento linear e geométrico, o valor de Vf é calculado respectivamente por:

Vf = Vo . (1+P.t) = 365 . VDM . (1+P.t) e Vf = Vo . (1+t) = 365 . VDM . (1+t)P sendo P o período de tempo decorrido em anos e t a taxa anual de crescimento do tráfego, linear ou geométrica conforme o caso.

O volume acumulado de tráfego ao longo do horizonte ou período de projeto P (Vp) pode ser calculado através da integração das equações acima para intervalos definidos, conforme indicado abaixo, para crescimento linear e geométrico, respectivamente:

Vp = 365 . VDM . (1+P.t) . dP = 365 . VDM . [(1+P.t) - 1]

Vp = 365 . VDM . (1+t) . dP = 365 . VDM . [(1+ t) - 1] ln (1+t)0

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

Para fins de projetos de pavimentação o volume total de veículos acumulado decorridos P anos deverá ser transformado em um número de repetições de um eixo-padrão (N), para o caso brasileiro o ESRD de 80 kN. Para tanto, todos os eixos previstos com base em contagens dos veículos usuários da via (ou outro processo) deverão ser transformados em eixos-padrão equivalentes através da adoção de fatores de equivalência de cargas coerentes com o método de projeto adotado.

O processo de cálculo do número N é realizado com base em pesagens realizadas em local onde o tráfego existente seja representativo do perfil de veículos usuários da via (ou na própria via se já existente), o que pode ser computado através da seguinte rotina:

· Tabulação das categorias de eixos encontrados em amostragem de veículos durante as pesagens, por intervalo de carga verificado.

• Tabulação do número de eixos na amostra que se enquadram em cada uma das categorias indicadas.

• Cálculo da porcentagem de eixos tabulados em relação ao número total de veículos da amostra (pi).

• Tabulação, com base na metodologia de projeto adotada, dos fatores de equivalência de cargas de cada categoria de eixo indicada (FECi,p).

• Cômputo dos produtos (pi . FECi,p) para cada categoria de eixo indicada.

A somatória dos valores (pi . FECi,p) computados fornece o valor do chamado fator de veículo (FV) ou fator de caminhão ou equivalência de operações, relativo ao perfil de tráfego verificado em pesagens por 100 veículos da amostra. O valor absoluto do fator de veículo será portanto:

FV = (pi . FECi,p)

100 i = 1 n å

O número de solicitações equivalentes do eixo-padrão será então determinado tendo-se em conta as seguintes condições:

• O VDM calculado com base nas contagens volumétricas e classificatórias é representativo de uma seção de via, independentemente de ser a mesma composta por pista simples ou dupla ou de possuir sentido de tráfego mono-direcional ou bidirecional.

• O VDM é representativo da frota total de veículos. Para fins de projeto de pavimentação, poderio ser considerados apenas os veículos comerciais (ônibus, caminhões médios, caminhões pesados, reboques e semi-reboques), sendo desprezados os veículos de

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo passeio, utilitários e caminhões leves. Isto é realizado através da inclusão de um fator de frota comercial (Ff) que representa a porcentagem de veículos comerciais existentes em relação ao universo da frota, o que é obtido através da contagem classificada.

· O volume acumulado de veículos deverá ser considerado em apenas um sentido (caso a via apresente dois sentidos) através da inclusão de um fator de sentido (Fs). Assim, terse-á Fs = 1,0 para vias com um sentido apenas e Fs = 0,5 para vias com dois sentidos de tráfego.

• Caso a via possua mais de uma faixa de tráfego por sentido, o volume acumulado de veículos deverá ainda ser estimado apenas para a faixa supostamente mais carregada, através da inclusão de um fator de distribuição de frota por faixa (Fd), que representa a porcentagem dos veículos comerciais que se utilizam de tal faixa. Valores de Fd entre 0,8 e 1,0 são comumente adotados em projetos rodoviários. Para o caso de acostamentos, o dimensionamento é comumente realizado empregando-se Fd entre 0,01 e 0,05.

A expressão geral para o cálculo do número de repetições equivalentes do eixo-padrão (N) será portanto, para crescimento linear e geométrico, respectivamente:

2.t . FV . Ff . Fs . Fd

ln (1+t) . FV . Ff . Fs . Fd

O processo de cômputo do número N aqui apresentado já inclui de maneira implícita o chamado fator de eixo, que é uma constante que multiplicada pelo número de veículos fornece o número de eixos correspondentes na frota. Diga-se de passagem que o método do DNER (Souza, 1981) sugere o emprego de fator de condição climática regional para uma eventual majoração do valor de N, o que nos parece algo arbitrário e sujeito a inúmeras controvérsias.

Muitas vezes em projetos, por absoluta falta de dados, tempo e recursos para a realização de estudos de tráfego mais detalhados, aplicam-se valores médios de FECs definidos previamente por órgãos rodoviários, para determinados tipos de veículos (caminhões médios, ônibus, caminhões pesados, reboques e semi-reboques).

Situações especiais de projeto podem se configurar em diversas situações, como no caso de rodovias vicinais, onde muitas vezes, ocorre haver um sentido de tráfego para o qual os veículos comerciais estão normalmente mais carregados que quando trafegando no outro sentido; isto poderia implicar no dimensionamento dos pavimentos com base na faixa mais carregada.

Laboratório de Mecânica de Pavimentos Prof. José Tadeu Balbo

(Parte 1 de 2)

Comentários