SUPERELEVAÇÃO EM CURVAS HORIZONTAIS

Introdução

Quando um veículo trafega por uma área de curvas ele fica sujeito as leis da física como somatória das forças atuantes nos três planos, longitudinal (força de aceleração), lateral (força centrífuga e centrípeta) e vertical (força-peso) havendo variação na direção, sentido e intensidade. O comportamento das forças no veículo ao longo do trajeto sofre variações conforme as ações tomadas pelo condutor mediante as adversidades e ao traçado da rodovia.

Um corpo em movimento tangencial há as forças peso, centrífuga e centrípeta atuando sobre esse corpo. A força centrífuga tende a retirar o corpo do da tangencia e a aceleração centrípeta opera com a função de manter o corpo na trajetória circula. A força centrípeta para um veículo em deslocamento é gerada através do atrito do pneu no pavimento.

Contudo, visando a segurança viária em áreas de curvas, alguns fatores devem ser respeitados no momento da projeção do traçado. Porém esse estudo terá como foco a projeção e importância da superelevação em curvas horizontais e curvas com transição.

Curvas Horizontais

As curvas horizontais são constituídas através de arcos lincados as tangentes do eixo de rodovia, formando raios (R) e angulação com as tangentes (AC). Portanto na intenção de garantia de segurança os raios não poderão ser inferiores ao mínimo estabelecido, embora não haja limites em relação ao tamanho do raio, é importante salientar que quando muito grandes geram desconforto aos usuários.

Curvas com transição

As curvas de transição têm como objetivo estabelecer a aceleração centrípeta no tráfego do traçado reto para o circular e assim possibilitar ao condutor a garantia que o veículo permanecerá no centro da faixa de rolamento, como ilustrado na figura 2.

Figura 2: CURVAS DE TRANSIÇÃO

Fonte 2: Pimenta (2017)

Com,

AC: Ângulo central = deflexão entre a tangente 1 e a tangente 2; TT: Tangente total; TL: Tangente longa; TC: Tangente curta; PI: Ponto de interseção das tangentes; Xs, Ys: Coordenadas dos pontos (SC) e (CS); Q: Abscissa do centro (O′); O′: Centro da circunferência deslocada; P: Afastamento; Θs: Ângulo central do trecho da espiral; Rc: Raio do trecho circular; Γc: Ângulo central do trecho circular; Dc: Comprimento (desenvolvimento) do trecho circular entre os pontos SC e CS; x, y: Coordenadas de um ponto genérico (P); θ: Ângulo até o ponto (P); E: Distância externa.

Superelevação

A rampa de superelevação fica situada entre o bordo da pista e o eixo de rotação, logado conforme o comprimento de transição da superelevação e o abaulamento (tangente da curva). A declividade transversal da pista é de orientação única nos trechos onde há ocorrência de curvas horizontais e seu caimento é em direção ao centro da curva, para deter o objetivo de contrabalanceia a ação da aceleração centrífuga.

Segundo definição do DNIT,

Superelevação é a inclinação transversal da pista nas curvas, feitas em tomo do bordo de referência, de modo a assegurar ao tráfego condições de segurança e conforto.

A mudança das condições de inclinação transversal nas curvas para as condições de pista em tangente, é feita ao longo da espiral de transição. Ao longo da espiral a inclinação transversal cresce gradativamente, girando em tomo do bordo de referência, segundo a fórmula:

Sendo,

l = a distância da seção considerada ao TS ou ST; l = A superelevação total, tabelada de acordo com o artigo 33 das normas; lc = O comprimento da espiral da transição.

A tabela abaixo expressa as taxas de superelevação de acordo com a classificação da rodovia.

Já para o início de uma curvatura na pista de rolamento, a mudança no ponto TS ou ST para o trecho antes ou após, é realizado 20 metros ao longo do trecho de tangencia. Sendo assim, para que seja alcançado a forma de chapa de rolamento no TS, começa nas partes tangentes, desenvolvendo gradativamente a elevação dos bordos, sendo que essa inclinação deverá ser constante. Desse modo a retenção do TS é uma situação em que os bordos e o eixo de rolamento sejam da mesma cota. Com isso o traçado de curvatura começa a girar a pista em torno do bordo da referência até que seja atingido o valor estipulado para o SC.

Métodos

Para o desenvolvimento desse estudo, os métodos adotados foram a análise de materiais dispostos pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT e os conteúdos didáticos referentes a projeção de traçado rodoviário.

Discussão

Através de conceitos básicos da física, podemos dizer que a força de atrito é gerada através do coeficiente de atrito (gerado pelo contato entre pneu e a superfície do eixo de rolamento) e a força normal. Porém no caso de uma seção plana a força normal do veículo se apresentará perpendicularmente ao solo e assim será anulado pelas forças de ação e reação com o peso. Contudo se a força normal for anulada, consequentemente a força de atrito também será nula, fazendo com que a força centrífuga consiga retirar o veículo na trajetória da curva. No intuído de minimizar as forcas centrifuga entra a importância de um projetista bem orientado quando as características do loca e com domínio das leis da física. Salientando que a decomposição das forças pode ser realizada a partir do ângulo entre a inclinação e o plano horizontal, assim a correção é realizada de forma gradativa elevando o bordo esterno do bordo no traçado.  

Com relação a Lei de Newton, onde toda ação aplicada em um corpo gera uma reação de mesma intensidade e direção, porém em sentido oposto. Assim pode-se dizer que a superelevação é direccionalmente proporcional à velocidade diretriz e inversa ao raio da curva, deixando margem para conclusão que quanto maior o raio da curva, menor será a taxa de superelevação. Da mesma forma que curvas com raios mínimos apresentam a necessidade adoção da taxa de superelevação máxima, além do fato que as curvas com raios grandes, podem até dispensar a necessidade de se aderir a superelevação em seu traçado.

Para concluir, ao longo desse estudo podemos notar o importante papel desenvolvido pela superelevação e áreas de curvas, na segurança viária, já que a sua função á de anular a força centrífuga que age no veículo com intuído de o lançar para fora do traçado de curva, gerando grandes riscos a vida.

Referências

Albano, J. F. (2016). Vias de Transporte. (A. J. Affonso, Ed.) Porto Alegre: Bookman Editora LTDA.

Branco, A. M. (1999). Segurança Rodoviária (Vol. Único). (M. E. Humberg, Ed.) São Paulo: CL-A 1999.

Dr. Paulo Sérgio Oliveira Passos, D. L. (2010). Manual de Implantação Básica de Rodovia. 3ª. Rio de Janeiro: DNIT.

Infraestrutura de Transportes, p. 1065, setembro 2015. Disponível em: < https://www.arteris.com.br/wp-content/uploads/2018/07/Manual-de-Medidas-deSeguranc%C2%B8a-Via%C2%B4ria-Fundacio%C2%B4n-MAPFRE.pdf>. Acesso em: 30 Julho 2021.

http://www.sinfra.mt.gov.br/documents/363190/12364049/Manual+de+Anteprojeto.+25.09.pdf/bc2a57be-14d5-f989-c47e-58dd53e56214

https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/coletanea-de-manuais/vigentes/ipr_719_manual_de_pavimentacao_versao_corrigda_errata_1.pdf

http://repositorio.eesc.usp.br/bitstream/handle/RIEESC/6201/Pimenta_Carlos_ProjetoEstradas2.pdf?sequence=5