A qualidade dos sistemas de sinalização viária é avaliada, tradicionalmente, com base nas características físicas de seus elementos, bem como na durabilidade e conservação dos materiais que os compõem. Em alguns casos, a verificação do atendimento aos critérios técnicos de projeto é também considerada. Depreende-se, daí, que a avaliação estrutural dos elementos de sinalização seja integralmente contemplada por meio dessas avaliações. Por outro lado, a eficácia da sinalização não é necessariamente garantida pela integridade física ou estrutural dos elementos. Por se tratar de um sistema de comunicação com o usuário, que transmite informações que influenciarão as ações dos motoristas na tarefa de guiar o veículo no trânsito, é necessário, também, avaliar o desempenho funcional dos elementos de sinalização. Em outras palavras, o funcionamento e a eficiência da sinalização são tão importantes quanto a situação de seu estado físico. Esta pesquisa descreve aspectos a serem considerados na avaliação de desempenho funcional dos sinais de trânsito com base na observação no campo e na abordagem dos fatores que afetam as medidas de desempenho, conduzindo, em rodovias federais brasileiras concedidas à iniciativa privada, dois experimentos ainda pouco conhecidos no país. O primeiro experimento avaliou o desempenho de um conjunto de placas de sinalização de regulamentação de velocidade máxima permitida, aplicadas em configurações diversas. As medidas de desempenho escolhidas foram a distância de detecção e a distância de legibilidade da sinalização, que foram medidas por meio de observadores em curso na rodovia, em condições reais de operação. O segundo experimento avaliou o desempenho de um conjunto de demarcações no pavimento de uma rodovia também em condições reais de operação. A medida de desempenho foi a retorrefletividade da sinalização horizontal sob tráfego real. A pesquisa inova ao utilizar o conceito de planejamento de experimentos, otimizando o modelo estatístico a ser estimado com menos execuções experimentais. / The quality of the traffic signs systems is traditionally assessed based on physical characteristics of their elements, as well as the durability and conservation of materials they are made of. In some cases, the verification of compliance with the technical criteria for design is also considered. Therefore, it appears that the structural assessment of sign elements is fully covered by these evaluations. Moreover, the effectiveness of traffic signs is not necessarily guaranteed by physical or structural health of the elements. Once the traffic signs comprise a system of communication with the users, which gives information that will influence the actions of the drivers on the task of guiding the vehicle in traffic flow, it is also necessary to evaluate the functional performance of the traffic signs. In other words, the operation and efficiency of traffic signs are as important as their physical condition. This research describes some aspects to take into account in the evaluation of performance of traffic signs based on observation in the field and in the approach of the factors affecting performance measures, carrying out in Brazilian federal highways under concession to the private sector two experiments still little known in this country. The first experiment evaluated the performance of a set of speed limit signs applied in different configurations. The chosen performance measures were the detection distance and the legibility distance of the signs, which were measured by subjects driving on open road under real operating conditions. The second experiment evaluated the performance of a set of pavement markings also on open road under real operating conditions. The performance measure was the retroreflectivity of the pavement markings under real traffic. The survey breaks new ground by using the concept of optimal design of experiments, optimizing the statistical model to be estimated with fewer experimental runs.

Dadas as características físicas e operacionais vantajosas do ensaio DCP, tem-se verificado sua aplicabilidade em estudos geotécnicos que precedem à execução de uma obra viária, tais como avaliar a capacidade de suporte de solos "in situ", analisar solos colapsíveis, etc., bem como no controle de qualidade de compactação no campo através do acompanhamento da espessura de camadas, da homogeneidade de compactação, da avaliação da capacidade de suporte e do levantamento de perfis de resistência, entre outros. O ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - adaptou e construiu a sua própria versão do penetrômetro dinâmico, nomeada DCP-ITA, com a qual trabalhos têm sido desenvolvidos para o estabelecimento de correlações CBR x DCP para diversos tipos de solos, tais como solos lateríticos, solos saprolíticos e areias, solo este abordado no presente estudo. Diferentemente de solos coesivos, as areias exigiram a definição de uma metodologia própria de ensaio. Foram selecionadas três amostras considerando a variabilidade granulométrica e genética (residual e sedimentar) e, para cada uma delas, foram obtidas correlações CBR x DCP. Os resultados obtidos através dos ensaios CBR e DCP permitiram analisar a influência de fatores intervenientes no processo, tais como a pressão de confinamento e a variabilidade granulométrica. Buscou-se, também, relacionar os resultados obtidos com outros parâmetros, tais como a compacidade relativa, o coeficiente de curvatura e o coeficiente de uniformidade dos grãos, obtendo-se resultados satisfatórios. O estudo envolveu, ainda, a realização de ensaios DCP no campo, em um dos locais de origem das amostras selecionadas para o trabalho: o aeroporto de Oiapoque, no estado do Amapá. Os resultados mostraram-se promissores para o uso do DCP em obras viárias com a presença de areias compondo subleitos e mesmo em camadas drenantes.

Como método alternativo para a avaliação da capacidade de suporte de solos, tanto na condição de subleitos e corpos de aterro, quanto compondo camadas estruturais de pavimentos, destaca-se o ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer) pela sua agilidade e simplicidade de operação, garantindo a obtenção de resultados confiáveis, como valores de CBR e perfis de resistência, de forma rápida e com custos reduzidos. O Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA adaptou e construiu a sua própria versão do penetrômetro dinâmico, nomeada DCP-ITA, e vem trabalhando para o estabelecimento de correlações DCP x CBR confiáveis para solos tropicais classificados geneticamente segundo a metodologia MCT (Miniatura - Compactado - Tropical). Lima (2000) obteve correlações para solos lateríticos de textura fina. Com outro enfoque, este trabalho propõe-se a estudar o comportamento de solos saprolíticos. Para o estabelecimento das correlações DCP x CBR, foram coletadas e ensaiadas 04 (quatro) amostras de solos saprolíticos de textura fina com granulometria variando de arenosa a argilosa. Para cada amostra, analisou-se o efeito da energia e umidade de compactação nos resultados de ambos os ensaios. As correlações obtidas foram comparadas com resultados publicados por outros autores, identificando a influência da granulometria e gênese dos materiais no desenvolvimento das equações. Propôs-se ainda, uma correlação generalizada, em função dos parâmetros c' e e' da Metodologia MCT, válida para solos saprolíticos de textura fina.

O presente trabalho traz os resultados de um estudo que visou introduzir um procedimento para o controle da qualidade de compactação de obras viárias executadas com solos lateríticos de textura fina, empregando-se o ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer), o qual permite estimar-se valores de CBR "in-situ". Inicialmente, visando aprimorar-se a correlação envolvendo os índices CBR e DCP, procedeu-se à aferição dos equipamentos empregados no estudo, de modo a minimizar-se os erros inerentes a cada ensaio e, conseqüentemente, obter-se resultados que pudessem ser considerados válidos do ponto de vista da confiabilidade metrológica. Posteriormente, foram selecionadas as amostras, representativas dos solos lateríticos de textura fina, as quais comporiam o espaço amostral tratado na análise. Obteve-se, a seguir, correlações CBR x DCP para as 4 amostras selecionadas, verificando-se se haveria a existência de uma correlação única válida para qualquer tipo de solo ou para solos de uma mesma classe pedológica ou, em última análise, se para cada amostragem do solo existiria uma específica àquele material. Finalmente, foram testadas outras potencialidades de utilização do ensaio DCP em obras viárias, tais como a avaliação da colapsividade de solos porosos, a avaliação e discretização estrutural de pavimentos existentes, a flutuação de resistência de camadas estruturais em função da sazonalidade de condições climáticas e a análise da eficiência de compactação de equipamentos de terraplanagem, além do confronto de resultados de campo versus laboratório. As conclusões apresentadas mostram o elevado grau de aplicabilidade do procedimento proposto para uso do ensaio DCP em obras viárias.

A seleção do tipo de pavimento é baseada atualmente no país considerando-se os custos de implantação e manutenção e o atendimento às normas técnicas, ou seja, a escolha é feita por meio de análise técnico-econômica. Órgãos federais, estaduais e municipais não preveem avaliação quantitativa do consumo de energia e da emissão de poluentes atmosféricos, utilizando somente o fator econômico como parâmetro decisivo sobre duas ou mais alternativas de estruturas de pavimento. Construções e reconstruções de pavimentos consomem um grande volume de energia tanto para obtenção e processamentos dos materiais quanto na aplicação e execução propriamente dita dos serviços. Tendo em vista a necessidade de considerar aspectos de sustentabilidade na escolha entre diferentes tipos de solução de pavimento, buscou-se avaliar a emissão de poluentes e consumo de energia e água para a fase de implantação do pavimento. Para tal foi avaliada a utilização de diferentes programas computacionais capazes de avaliar a questão ambiental qualitativamente, como o GreenroadsTM e o GreenPave, e quantitativamente, o GaBi, DuboCalc, VTTI/UC, ECORCE-M e PaLATE. Este último foi o escolhido para elaboração deste estudo sendo utilizado em análise unitária o que permitiu a elaboração de gráfico de impressão digital ambiental. São apresentados estudos de caso em três metodologias diferentes sendo que a última delas sugere a análise de três matrizes de solução totalizando mais de 230 mil casos que levam a obtenção de três equações de previsão das emissões de CO2 em função do tráfego, condição de suporte do subleito e número estrutural. Ao final, é sugerida a inserção da parcela ambiental na análise para escolha dos pavimentos com a utilização das ferramentas propostas, ou seja, as equações de previsão de emissões de CO2 e o gráfico de impressão digital ambiental. / The pavement structure selection in Brazil nowadays is based considering the costs of construction and maintenance and the check against design standards, in other words, the choice is made by a technical-economic analysis. Brazilian Federal agencies do not provide standards for a quantitative assessment of energy consumption and atmospheric pollutants emission, using only the economic factor as a decision parameter on two or more pavement structures. Pavement construction and reconstruction of pavement structures consume a large volume of energy while obtaining, processing and applying materials during paving services. Considering the need to account aspects of sustainability in the choice between different types of pavement solution, it was sought to evaluate the emission of pollutants and energy and water consumption for the pavement construction phase. In order to do so, it was evaluated the use of different softwares capable of account the environmental question qualitatively, such as the GreenroadsTM and GreenPave, and quantitatively, such as GaBi, DuboCalc, VTTI / UC, ECORCE-M and PaLATE. PaLATE was chosen to be software used in this study being used in unitary analysis that allowed the elaboration of environmental fingerprint graph. Case studies are presented in three different methodologies. The last suggests the analysis of three solution matrices totaling more than 230 thousand cases that leads to obtaining three prediction equations of CO2 emissions as a function of traffic, subgrade support condition and structural number. At the end, it is suggested the insertion of the environmental part in the pavement choose analysis with the use of the proposed tools, the CO2 forecasting emission equations and the environmental fingerprint graph.

Para estimar o nível de serviço em rodovias de pista simples, o Highway Capacity Manual 2010 (HCM2010) adota como medidas de desempenho a Porcentagem de Tempo Viajando em Pelotões (PTSF) e a Velocidade Média de Viagem (ATS). A PTSF, no entanto, é praticamente impossível de ser obtida de observações em campo. Na literatura, algumas pesquisas propõem medidas de desempenho alternativas que podem ser coletadas diretamente da observação do tráfego. A meta deste trabalho consistiu em avaliar e propor medidas de desempenho que pudessem ser adequadas para descrever a qualidade de serviço em rodovias de pista simples no Brasil. Foi utilizado um conjunto de dados de tráfego coletados em diversas rodovias no estado de São Paulo para calibrar e validar o simulador de tráfego escolhido, o CORSIM, a partir de um Algoritmo Genético (AG). Com o simulador recalibrado, foi gerado um conjunto de dados sintéticos, para diversas condições de geometria viária e composição de tráfego. Com esses dados sintéticos, foram produzidos modelos teóricos para estimar a PTSF a partir de dados de tráfego que seriam \"observáveis em campo\": a porcentagem de veículos em pelotões (PF); o modelo porposto por Pursula (1995); o modelo de Laval (2006); o criado por Polus e Cohen (2009); e um modelo polinomial baseado na PF e outras variáveis. As estimativas obtidas com esses modelos divergiram significativamente da PTSF produzida pelo CORSIM, sugerindo a necessidade de substituir a PTSF por uma outra medida de desempenho. Assim sendo, nove medidas de desempenho alternativas foram estudadas. Usando dados de tráfego sintéticos produzidos com o CORSIM, foram desenvolvidos modelos que relacionavam medidas de desempenho alternativas com o fluxo de tráfego unidirecional. Comparações dos valores provenientes dessas relações com dados de campo indicaram que três medidas de desempenho (a velocidade média de viagem dos automóveis; a densidade para automóveis e a densidade de veículos em pelotões) poderiam ser usadas para propor critérios para estimar o nível de serviço em rodovias de pista simples no Brasil. / The Highway Capacity Manual 2010 uses Percent-Time-Spent Following (PTSF) and Average Travel Speed (ATS) to estimate level of service on two-lane rural highways. As it is almost impossible to observe PTSF directly in the field, the literature suggests alternative measures of effectiveness (MOEs) that can be obtained from traffic stream parameters. The objective of this thesis was to analyze MOEs that could adequately describe quality of service on two-lane rural highways in Brazil. Traffic data collected on several roads in the state of São Paulo were used to calibrate and validate the traffic simulation model CORSIM, using a Genetic Algorithm (GA). The recalibrated CORSIM was used to create a synthetic set of traffic data, comprising a wide range of traffic flows and road geometries. Using this synthetic data, several models relating PTSF to \"directly observable\" traffic parameters were developed: percent following (PF), as in the HCM2010; the shockwave theory model proposed by Pursula (1995); the Laval (2006) moving bottleneck model; the Polus and Cohen (2009) queueing model; and a polynomial model. PTSF estimates produced by these models significantly diverged from PTSF values produced by CORSIM, suggesting the need for a new measure of effectiveness. Thus, nine alternative MOEs were analyzed and models relating these MOEs to directional traffic flow were fitted, using the synthetic traffic data set. Comparisons between the values obtained from these models and from the field indicated that three MOEs (average travel speed of cars, density for cars and follower density) could be used to create level of service criteria for two-lane rural highways in Brazil.

As barreiras de concreto são dispositivos utilizados como componentes de segurança em rodovias, que visam absorver o choque lateral de veículos desgovernados, propiciando sua recondução à faixa de tráfego e minimizando os danos aos ocupantes do veículo. Neste trabalho é analisado o desempenho de barreiras de concreto com o uso de modelos experimentais e numéricos baseados nas recomendações das normas brasileiras e internacionais. O estudo consiste em analisar a eficiência estática e dinâmica dessas barreiras. A análise estática engloba o estudo de distribuição de tensões na barreira considerando diferentes tipos de conectores, modo de ruptura, bem como a resistência desses conectores através de ensaios experimentais. Os ensaios são realizados de acordo com os critérios estabelecidos pela norma americana AASHTO LRFD 2012. A análise numérica, realizada com o uso de software de elementos finitos LS-DYNA©, contempla a atuação da geometria e da rigidez da barreira no processo de absorção de energia de impacto entre a barreira e o veículo, a eficiência do seu redirecionamento e adequação para os níveis de contenção estabelecidos em normas internacionais. Os resultados evidenciaram que a geometria da barreira é um fator importante para o desempenho da mesma, e, também que o uso de conectores em barreiras temporárias são primordiais para o bom funcionamento do sistema de contenção. / Concrete barriers are devices used as safety components in roads, which aim at absorbing side impact of unguided vehicles, redirecting them to the traffic lane and minimizing damage to the vehicle occupants. The present work analyzes the performance of concrete barriers through experimental and numerical models based on the recommendations of the Brazilian and international standards. The study consists in analyzing the static and dynamic efficiency of these barriers. The static analysis includes determining the stress distribution and yield lines in the barrier for different types of connectors, as well as studying the resistance of these connectors by performing experimental tests; these tests were conducted according to the criteria established by the American Standard AASHTO LRFD 2012. The numerical analysis, conducted with the commercial finite element software LS-DYNA©, evaluates the effect of geometry and stiffness of the barrier on the energy absorption performance., efficiency in redirecting the vehicles and suitability for providing restraint levels established in international standards. The results showed that the geometry of the barrier is an important factor for the barrier performance. In addition, the use of connectors in temporary barriers is essential for the smooth operation of the containment system.

O objetivo deste trabalho é estudar a segurança de pedestres e ciclistas nas rodovias concessionadas do Estado de São Paulo. Os conceitos de oportunidade de manobra e oportunidade de conflito de tráfego têm sido usados para obter estimar a segurança em substituição à análise do histórico de acidentes. Estes conceitos têm a vantagem de depender apenas dos dados operacionais do local estudado, como velocidade, fluxo de veículos, fluxo de pedestres, entre outros. Inicialmente é apresentada a revisão dos dispositivos de segurança para pedestres e ciclistas na literatura nacional e internacional, seus parâmetros de aplicação e projeto. Com base nessa revisão foi realizado um estudo de campo que buscou formular um modelo de análise para avaliar o nível de segurança de pedestres e ciclistas em rodovias. Este modelo foi validado contra observações de campo (medidas empíricas) e comparação com o histórico de acidentes, com sucesso, mas apenas para pedestres. / The purpose of this work is to study the level of risk for pedestrians and cyclists at highways in São Paulo. The concepts of maneuver opportunity and conflict opportunity in road traffic have been used to estimate safety in order to replace the accident history. These concepts have the advantage of depend only of traffic data such as, traffic flow and velocity and pedestrian flow, among others. First, pedestrian and bicycle facilities that improve safety are reviewed in the national and international literature, including applicability and design issues. Based on this review, the field study was carried-out, indenting to build a model to evaluate the level of risk for pedestrian and cyclists in highways. This model was validated against field observation (empirical measures) and comparison with accident historic, successfully but only for pedestrians.

A meta desta pesquisa foi caracterizar as relações fundamentais do fluxo de tráfego em rodovias de pista simples paulistas através de modelos baseados em parâmetros que reflitam a qualidade de serviço e possam ser observados diretamente em campo. Para que esta meta fosse atingida, primeiramente foram obtidos dados através de observações em campo e de sensores instalados em rodovias. Os dados coletados nas observações diretas foram usados para calibrar e validar um modelo de simulação através de um processo automático, baseado num algoritmo genético. Constatou-se que a versão recalibrada do simulador é capaz de reproduzir tanto informações de detectores como as correntes de tráfego observadas nos onze trechos onde foram coletados dados. Propôs-se um método para produção de dados de tráfego sintéticos, que utiliza um simulador microscópico e um algoritmo genético. Os dados sintéticos obtidos pelo método proposto foram usados para obter os modelos que descrevem as relações entre o fluxo de tráfego e a velocidade e a porcentagem de tempo viajando em pelotões (PTSF) para rodovias de pista simples no estado de São Paulo. Esses modelos poderiam substituir os utilizados pelo HCM-2000 em análises da qualidade de serviço em rodovias paulistas. Também foram propostos novos modelos para relações fundamentais que se adequaram melhor às condições paulistas: um modelo côncavo para a curva fluxovelocidade e um novo modelo exponencial para a relação entre o fluxo e a PTSF. Cinco medidas de desempenho capazes de substituir PTSF foram estudadas, tendo sido relacionadas com a taxa de fluxo bidirecional e unidirecional. As medidas de desempenho propostas foram avaliadas pela capacidade de refletir o nível de serviço observado em campo. Destas, uma nova definição da PTSF, calculada em função do número médio de headways dentro e fora de pelotões, apresentou a melhor porcentagem de acertos (90%), usando-se o mesmo critério adotado pelo HCM-2000. Em razão disso, e da possibilidade de observação direta da PTSF, recomenda-se sua adoção para avaliar a qualidade de serviço em rodovias de pista simples. / The goal of this research was to characterize the fundamental relationships of traffic flow on two-lane rural highways in the state of São Paulo through models based on parameters that reflect the quality of service and that could be obtained from direct observations of traffic flows. To reach this goal, sets of data were obtained from observation of traffic flows and from detectors installed on roads. The data collected from direct observation was used to calibrate and validate a microscopic traffic simulation model, as well as for the calculation of performance measures used in some of the analyses. The microsimulation model was calibrated using an automatic procedure that is based on a genetic algorithm. The recalibrated model was found to be able to reproduce traffic sensor data as well as traffic flow characteristics observed in the 11 road segments observed for this research. A procedure for synthetic data generation, which uses a microsimulation model and a genetic algorithm, was proposed. Synthetic data obtained through this procedure were used to develop the models that describe the relationships between flow rate, traffic stream speed and percent time spent following (PTSF) for two-lane roads in the state of São Paulo. These models could replace those used in the HCM-2000 for quality of service analysis of two-lane roads in São Paulo. New fundamental relationships, which better reflect the operational conditions on local two-lane roads were also studied: a concave speed-flow relationship and an exponential PTSF-flow model. Five alternatives to PTSF were studied and correlated to one-way and two-way flows. Among these, a novel definition of PTSF, based on the ratio of average number of headways within platoons and average number of headways between platoons, was found to be the most accurate (90% of the cases), adopting the HCM-2000 criteria. Thus, this new measure could be used to evaluate the quality of service on two-lane rural highways.

O objetivo desta pesquisa foi propor um método capaz de estabelecer a sequência de implantação de um conjunto de faixas adicionais que maximize os benefícios do investimento nos aclives das rodovias de pista simples. O método proposto consiste em: (i) definir os aclives mais longos que o comprimento crítico; (ii) definir os aclives que satisfazem os critérios técnico-econômicos para implantação das faixas adicionais no horizonte de projeto; (iii) determinar as faixas adicionais que devem ser implantadas a cada ano do projeto, em função do crescimento do tráfego; e (iv) determinar a sequência ótima para implantação das faixas, em função do benefício global e do valor disponível para investimento a cada ano. Dentre os critérios técnicos que indicam a necessidade de faixa adicional, optou-se por utilizar a adaptação das diretrizes da AASHTO para as condições das rodovias brasileiras proposta por Melo e Setti (2003). Para quantificar os benefícios proporcionados pelas reduções dos custos operacionais e dos tempos de viagem, optou-se por utilizar modelos desenvolvidos por pesquisas nacionais; para quantificar os benefícios da redução dos acidentes, foi utilizado o modelo do HDM-4. Custos típicos de construção por quilômetro de faixa adicional (serviços de terraplenagem, pavimentação, drenagem e sinalização) foram obtidos da tabela do DER-SP. Um estudo de caso demonstrou que a sequência de implantação estabelecida pelo método proposto é mais eficiente, pelos pontos de vista econômico e social, do que a sequência determinada usando-se os critérios atuais. / The objective of this research was to propose a methodology able to establish the sequence of deployment that would maximize the benefits from climbing lanes on two-lane highways. The proposed method consists of: (i) find the set of grades that are longer than the critical length; (ii) choose, among these grades, those that satisfy the technical and economic criteria to warrant the construction of climbing lanes within the project service life; (iii) find which climbing lanes should be built in each year, given the traffic growth forecast; and (iv) find the best construction sequence, considering the global benefits from the climbing lanes and the annual budget. The criteria to justify climbing lanes adopted are the adaptation to Brazil of the AASHTO criteria proposed by Melo and Setti (2003). The quantification of benefits from the reduction of vehicle operating costs and travel time uses several models proposed in the literature in Portuguese; HDM-4 models were used to quantify the benefits from the reduction in accident number and severity. Typical construction costs for climbing lanes (including earth-moving, paving, drainage and signage) were derived from data published by DER-SP. A case study demonstrated that the application of the proposed method results in a more efficient use of the available resources (both from the economic and social viewpoints) than the results obtained by the use of the current criteria.