Estradas - Projeto

Estradas - Projeto

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o assinalamento de itinerários que interessam ao lançamento de possíveis traçados;

a) exame de mapas e cartas da região: várias regiões do país já contam com mapas e cartas resultantes de levantamentos sistemáticos do território nacional, a exemplo do Estado de Santa Catarina, cujo território está integralmente coberto com cartas nas escalas 1 : 50.0 e/ou 1 : 100.0; essas cartas contêm informações como a localização de vilas, povoados, cidades, acidentes geográficos, rios e cursos d’água, estradas e rodovias, incluindo os respectivos topônimos, além de limites políticos e curvas de nível, com precisão cartográfica, constituindo-se em excelentes recursos para b) inspeção in loco: que se constitui, a rigor, no processo mais eficiente para que o

Engenheiro projetista possa conhecer de perto as condições das áreas ao longo da região a ser atingida pelo traçado, visando noção qualitativa a respeito do uso do solo, das características de ocupação no entorno, dos tipos e condições dos solos, das ocorrências de materiais aproveitáveis, dos potenciais problemas de ordem ambiental, e outras informações que podem auxiliar no balizamento da diretriz para o projeto; c) sobrevôo da região: em muitos casos, principalmente quando se trata de projetos em áreas não ocupadas e de difícil acesso terrestre ou aquaviário, é bastante útil sobrevoar a região, com equipamento adequado (aeronave de baixa velocidade, ultraleve ou helicóptero, por exemplo), oferecendo ao projetista uma visão perspectiva e abrangente das áreas, auxiliando-o quanto à orientação geral a ser dada à diretriz; d) exame de fotografias aéreas, de cartas imagens de radar e de imagens obtidas por satélites: quando disponíveis, fotografias aéreas tomadas em escalas adequadas e com observância de requisitos técnicos apropriados podem ser bastante úteis para a visualização da configuração geral do terreno, do uso do solo, da cobertura vegetal e de outros detalhes, principalmente quando se dispõem de pares aerofotográficos que permitam visão estereoscópica; as cartas imagens de radar têm a vantagem de oferecer a grafia e disposição dos elementos topológicos apostos sobre uma imagem do terreno, com elaboração independente de nebulosidade; tanto as fotografias aéreas como as

em que se disponibilizam comercialmente as imagens a custos cada vez menores

cartas imagens de radar geralmente são aplicáveis ao Reconhecimento quando previamente obtidas para outras finalidades, já que sua obtenção específica para o Reconhecimento poderia resultar em custos exorbitantes; imagens obtidas por satélites têm as vantagens de serem captadas (e armazenadas em meio magnético) de forma sistemática, e com diversos comprimentos de onda (desde a radiação visível até a infravermelha), tendo como desvantagem, até o presente, a disponibilização comercialmente viável de imagens somente em escalas ainda muito grandes (com resoluções muito pequenas) para fins deReconhecimento; no entanto, é um recurso cuja utilização tende a se expandir na medida em que evolui a tecnologia de captação e de armazenamento, e

Outros dados e informações úteis para a definição da diretriz, a serem obtidos durante o

econômico-financeiras, para instrumentar estudos de alternativas de traçados

Reconhecimento18, e que não serão objeto de consideração nesta publicação, são os que dizem respeito às características sócio-econômicas e aos estudos de demanda, necessários às avaliações

3.3 EXPLORAÇÃO

Uma vez definida a diretriz para o desenvolvimento do projeto de uma rodovia, a etapa seguinte dos estudos de traçado se constitui na Exploração, que tem como objetivo o levantamento detalhado da diretriz, visando à obtenção de uma planta plani-altimérica da faixa de terreno que constitui essa diretriz, em escala adequada, com precisão topográfica.

Essa planta plani-altimétrica, seja em meio físico (papel) ou em meio virtual (digital), é o recurso técnico básico sobre o qual se poderá desenvolver o projeto geométrico da rodovia.

A denominação dada a essa etapa decorre do procedimento clássico (com utilização de recursos da topografia convencional) para a realização do levantamento plani-altimétrico de uma faixa de terreno (diretriz) selecionada para que nela seja lançado o traçado de uma rodovia.

Nesse procedimento clássico, envolvendo a utilização de teodolitos, trenas, níveis, miras, cruzetas (ou distanciômetros, estações totais e equipamentos complementares), as equipes de topografia implantam uma linha poligonal ao longo da faixa de terreno, cujos vértices são materializados por piquetes cravados no terreno.

Essa poligonal, geralmente designada de poligonal básica, servirá como linha de referência, sobre a qual se apoiará todo o levantamento plani-altimétrico da faixa de terreno.

18 Para maiores esclarecimentos a respeito, o leitor poderá compulsar, entre outras referências, o Manual de serviços de consultoria para estudos e projetos rodoviários – vol. 2 : Manual de execução de serviços (DNER, 1978).

Concomitantemente à materialização dos vértices da poligonal básica, são medidos, com precisão topográfica, os comprimentos dos alinhamentos e os ângulos nos vértices, sendo também medido o Azimute ao menos do primeiro alinhamento.

A seguir, equipe auxiliar de topografia procede ao estaqueamento da poligonal básica, que consiste em marcar, a partir do vértice de origem, pontos a cada 20,0 m de distância, que são materializados por pequenas estacas de madeira (daí a denominação de estacas para esses pontos) com seção quadrada de cerca de 1 polegada de lado, sendo os pontos marcados com precisão por meio de pregos cravados nas estacas.

São então determinadas as cotas das estacas19 (e dos vértices) da poligonal básica, referidas a uma dada RN (referência de nível), mediante nivelamento e contra-nivelamento da linha.

Levantam-se após as seções transversais do terreno em cada estaca, medindo-se as distâncias e cotas (ou diferenças de nível) de pontos do terreno, em relação à estaca, de um e outro lado da poligonal básica, segundo uma linha perpendicular à poligonal básica.

Feitos esses levantamentos, procede-se ao desenho, em uma escala apropriada (geralmente em papel milimetrado, na escala 1:100), das seções transversais do terreno, determinando-se graficamente as posições dos pontos das seções que correspondem a cotas inteiras.

Desenhando-se após a poligonal básica, pode-se marcar graficamente, nas seções transversais correspondentes a cada estaca, as posições dos pontos que correspondem a cotas inteiras, obtendo-se a uma nuvem de pontos cotados.

Ligando-se adequadamente os pontos de mesma cota, obtém-se a representação gráfica das curvas de nível correspondentes às cotas inteiras, ao largo da faixa de terreno coberta pelas seções transversais levantadas ao longo da poligonal básica. Em outras palavras, obtém-se a representação gráfica, em escala apropriada, da planta plani-altimétrica da diretriz.

Para fins de projeto geométrico, as escalas convencionalmente utilizadas para as plantas plani-altimétricas são:

§ 1 : 2.0, nos casos de projetos em zonas rurais;

§ 1 : 1.0, nos casos de projetos em áreas urbanas (que necessitam de maior precisão gráfica, devido às interferências com propriedades e imóveis);

§ 1 : 500 ou 1 : 250, em casos especiais, que requerem maior precisão, tais como projetos de interseções ou outros dispositivos.

As plantas plani-altimétricas são representadas com curvas de nível de metro em metro ou, excepcionalmente, com curvas de nível a cada meio metro, nos casos de terrenos planos ou de projetos que requeiram maior precisão em função das características de ocupação das áreas lindeiras. Além desse procedimento clássico, há outras formas de obtenção de plantas plani- altimétricas para fins de projeto geométrico, sendo as mais comuns, atualmente:

§ a utilização de recursos de aerofotogrametria convencional, compreendendo levantamentos aerofotográficos e posterior restituição aerofotogramétrica a partir de pares de aerofotos;

§ o levantamento de nuvens de pontos em campo com estações totais, com armazenamento dos pontos cotados e representação do relevo do terreno em meio digital por meio de modelos digitais do terreno;

§ a combinação de recursos de aerofotogrametria com retificação digital das imagens e representação do relevo do terreno por meio de modelos digitais do terreno.

A representação de terreno em meio digital, por meio dos chamados modelos digitais do terreno, tem sido utilizada com intensidade crescente, na medida em que os projetos geométricos vêm sendo desenvolvidos com o auxílio de micro-computadores e com o uso de softwares de projeto apropriados.

Qualquer que seja o recurso utilizado para a obtenção da representação do terreno, imagine-se, para fins de aprendizado, que se conte com uma planta plani-altimétrica da diretriz do projeto, que servirá como elemento técnico sobre o qual poderão ser definidos, grafica e analiticamente, os parâmetros do projeto geométrico de uma rodovia.

3.4 CÁLCULOS DA POLIGONAL

Como já comentado, tão logo materializada uma linha poligonal no terreno, marcando-se fisicamente seus vértices, pode-se medir, com precisão topográfica, os comprimentos dos alinhamentos, os ângulos nos vértices, e os Azimutes (ao menos, o Azimute do primeiro alinhamento).

Uma vez medidos esses elementos, a poligonal estará analiticamente definida, podendo-se caracterizar a posição de qualquer de seus pontos.

Para tanto, há dois tipos de cálculos básicos a proceder quando se calculam elementos da poligonal: o cálculo de azimutes dos alinhamentos, e o cálculo de coordenadas dos vértices (ou de outros pontos) da poligonal.

3.4.1 Cálculo de Azimutes

Ao se proceder à determinação de ângulos nos vértices de uma poligonal, pode-se estar medindo diferentes tipos de ângulos, quais sejam: ângulos topográficos (diretos ou retrógrados), ou ângulos de deflexão (FONSECA, 1973, p. 38; 52). Embora quaisquer deles sirvam para a definição analítica da poligonal, esses ângulos são conceitualmente diferentes, como se pode observar no esquema da figura 3.1.

O ângulo de deflexão (denominado simplesmente por deflexão) em um vértice, é a medida do quanto se está desviando quando se passa do alinhamento anterior para o seguinte nesse vértice; assim, pode-se ter dois tipos de deflexão: a deflexão à direita, e a deflexão à esquerda, conforme o sentido verificado no desvio de trajetória.

FIGURA 3.1 – ÂNGULOS INTERNOS E DEFLEXÕES EM POLIGONAIS ORIENTADAS

Na figura 3.1, o ângulo I1 é a deflexão (à direita) no vértice V1, e o ângulo I2 é a deflexão (à esquerda) no vértice V2. O ângulo t1 é o denominado ângulo topográfico direto no vértice V1, sendo o

ângulo t’2 o ângulo topográfico retrógrado no vértice V2

Norte e o alinhamento, podendo variar no intervalo semi-aberto [ 0o , 360o ).

Uma vez conhecidos os ângulos de deflexão nos vértices de uma poligonal e o Azimute de um dos alinhamentos, ficam automaticamente determinados os Azimutes dos demais alinhamentos.

Na figura 3.2, está representada a mesma poligonal anterior, tendo-se acrescentado, nos vértices, as orientações (paralelas) indicativas do Norte, e os Azimutes dos alinhamentos que se interceptam nesses vértices.

FIGURA 3.2 – DEFLEXÕES E AZIMUTES EM POLIGONAIS ORIENTADAS

Observando-se as disposições dos ângulos nessa figura, pode-se estabelecer as seguintes relações:

Infere-se, a partir daí, a seguinte regra geral: “numa poligonal orientada, o Azimute de um alinhamento é sempre igual ao Azimute do alinhamento anterior, mais (ou menos) a deflexão: mais, quando se trata de uma deflexão à direita, e menos quando se trata de uma deflexão à esquerda”.

3.4.2 Cálculo de coordenadas

Se uma poligonal orientada for referida a um sistema de eixos cartesianos cujo eixo das ordenadas coincida com a orientação norte (N) e cujo eixo das abcissas coincida com a orientação leste (E), pode-se determinar analiticamente as coordenadas cartesianas de quaisquer pontos da poligonal, desde que se conheçam as coordenadas de um ponto da poligonal, os comprimentos ao longo dos alinhamentos, e os Azimutes desses alinhamentos.

Na figura 3.3 está representado um alinhamento de uma poligonal referido a um sistema cartesiano com as características anteriormente mencionadas, estando indicados o comprimento do alinhamento, o seu Azimute, e as coordenadas cartesianas (abcissas x e ordenadas y), que são denominadas, na terminologia de projeto, de coordenadas absolutas.

Supondo conhecidas as coordenadas absolutas XA e YA do ponto A, pode-se calcular facilmente as coordenadas absolutas XB e YB do ponto B, por meio das seguintes relações:

XB = XA + LAB . sen (AzA-B) ; YB = YA + LAB . cos (AzA-B) .

As projeções do alinhamento AB segundo os eixos coordenados, que eqüivalem aos comprimentos XA – XB e YA – YB, são denominadas de coordenadas relativas (ordenadas relativas e abcissas relativas, no caso exemplificado).

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