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BARREIRAS DE TRÁFEGO
(CONCEITOS E INSTALAÇÃO)
- INTRODUÇÃO
Existe uma necessidade premente por parte dos engenheiros de
projeto para escolha de sistema de segurança eficazes para o tráfego nas vias em geral.
Embora o problema seja um dos que atualmente recebe ampla atenção nos países do
Primeiro Mundo, o Brasil deu seus primeiros passos nos idos "anos 70" através
da implantação de defensas metálicas.
Devido ao fato de ser reconhecido que as barreiras e defensas são um
risco em si mesmas, é colocada ênfase na redução do número de tais instalações a
apenas aquelas que possam ser solidamente justificadas.
DEFINIÇÕES
Barreiras de tráfego são apêndices na via que fornecem um grau
relativo de proteção aos ocupantes dos veículos em função das características de
risco de margem da estrada e dos veículos errantes que criam possibilidades de risco.
As barreiras de tráfego são classificadas em dois grupos básicos de
acordo com a função:
-
longitudinais e
-
frontais (ver figura1).
As barreiras de
tráfego longitudinais têm como função principal o redirecionamento dos veículos
errantes fora da margem da via. Exemplos de barreiras longitudinais são as longarinas de
aço (guard rail) e de concreto, barreiras médias (consulte com o Tadeu Braz na brazhuman
corp, os diversos tipos de perfís de barreiras, inclusive a mais atual testada nos
Estados Unidos, cuja denominação é: SSCB-Single Slope Concret Barrier).
Barreiras frontais
As barreiras frontais de proteção contra colisões funcionam
principalmente pela desaceleração dos veículos errantes até uma parada, dessa forma
reduzindo a gravidade do impacto frontal com objetos fixos, existentes em áreas com
nesgas fora da rampa. Entretanto para desviar dos impactos juntamente com a lateral das
barreiras, a proteção contra colisão precisa também funcionar como uma barreira
longitudinal. Exemplos de proteções são as configurações de barris metálicos, ninhos
de armadilhas e uma fila de conteiners cheio de areia ou água.
Clique na imagem para vê-la maior.
- DESEMPENHO DINÂMICO DE UMA BARREIRA OU DEFENSA
- Funções benéficas (para longitudinais e frontais):
-
Evitar danos a pessoas fora do veículo;
-
Impedir que os veículos leves e pesados penetrem em áreas
perigosas;
-
Fazer com que os esforços, a que sejam submetidos os
ocupantes do veículo, se mantenham dentro de limites suportáveis;
-
Minimizar o custo dos danos.
-
Uma barreira longitudinal precisa refrear um veículo
selecionado. (O veículo selecionado é aquele que é representativo de uma grande maioria
da população de veículos). Isto implica que um veículo selecionado de peso,
dimensões, velocidade e ângulo de enfoque especificados quando colidir com uma barreira,
não subirá, quebrará ou penetrará a instalação.
-
Desviar o veículo que atinja a barreira, obrigando-o a seguir
uma trajetória sensivelmente paralela à direção da barreira de segurança.
-
Uma barreira longitudinal ou proteção contra colisão deve
redirecionar ou parar um veículo selecionado, de tal forma a minimizar o risco para
acompanhar ou ficar adjacente ao tráfego. De modo ideal, o veículo deve permanecer
próximo à instalação da barreira ou defensa e não deve ser direcionado de volta ao
fluxo de tráfego.
-
Durante o impacto, a barreira longitudinal ou proteção
contra colisão, precisa funcionar de tal modo que não gere fragmentos que possam vir a
comprometer as pessoas envolvidas direta e indiretamente no acidente. Deve também
garantir que o tráfego oposto e adjacente (mesmo sentido), não sejam danificados pelos
fragmentos da barreira, que poderiam adentrar no compartimento dos passageiros ou serem
depositados no leito da via, evitando assim que haja um potencial gerador de novos
acidentes.
-
A proteção contra colisão precisa desacelerar um veículo
selecionado que impacta diretamente contra ela, de tal forma que os ocupantes refreados
pelo cinto de segurança possam sobreviver com pouco ou nenhum dano físico.
-
Resistir ao impacto de um veículo e a própria barreira não
converter em uma ameaça para o tráfego.
- Beleza, funcionalidade e custo
Deve reger a ordem de implantação de
barreira ou defensa os seguintes aspectos, na sequência:
-
segurança,
-
custo e
-
estética.
A segurança deve constituir o argumento acima de qualquer
suspeição estética para um sistema de proteção. Quanto ao custo, uma comparação dos
benefícios tanto econômico como social deve ser feito. Quando possível deve haver uma
posição de equilíbrio entre três.
Em um projeto convencional, a resistência
estrutural é o critério básico de projeto. As cargas são impostas analiticamente num
esquema estrutural, cujos elementos são escolhidos de modo que as tensões não excedam
àquelas permitidas. Um sistema de barreiras de tráfego poderia ser projetado de forma
similar, se a resistência estrutural fosse apenas o critério de projeto.
Por exemplo, pode ser necessário reduzir a rigidez de um
sistema a fim de diminuir a rudeza e gravidade de um impacto, portanto melhorando a
segurança.
Entretanto, a segurança dos ocupantes dos veículos que
impactam com outro tráfego é também a principal necessidade de projeto e, os dois
fatores: segurança dos ocupantes e resistência estrutural mesmo sendo independentes,
precisam ser considerados simultaneamente no projeto do sistema para atingir um desempenho
ótimo de tráfego para defensa ou barreira.
- ASPECTOS MAIS IMPORTANTES DA SEGURANÇA
Os aspectos da segurança de uma barreira são
assegurados segundo:
No primeiro, a tolerância humana à colisão hipotética é
projetada com base na desaceleração do veículo. No segundo, a trajetória de
pós-impacto do veículo, é analisada com relação à geometria do leito da estrada.
Infelizmente, estes aspectos de segurança não podem ser teoricamente determinados com o
grau aceitável de confiança e, portanto ser determinado pelos métodos experimentais de
custo mais elevados.
Os critérios de desempenho dinâmico de barreira de tráfego
são formulados, para testes de colisão veicular, em escala natural dos sistemas de
barreiras candidatos onde, tanto a resistência quanto a segurança são simultaneamente
avaliadas. Estes critérios são compostos de:
Se o sistema de barreira contém o veículo em movimento (Isto
é, resistência estrutural), as desacelerações do veículo são julgadas dentro dos
níveis de tolerância humana e, a trajetória pós-impacto do veículo é aceitável, a
barreira candidata é considerada aceitável para uso experimental em serviço. Após o
sistema ter sido cuidadosamente monitorado e avaliado no serviço, e sua eficácia ter
sido estabelecida, o sistema é julgado como operacional.
Critérios do desempenho
dinâmico
4.1.1. Integridade estrutural
Para a barreira longitudinal, a primeira necessidade de
desempenho dinâmico é refrear o veículo selecionado de outra forma, não pode
efetivamente proteger a característica de margem de estradas (isto é, caída lateral,
objeto fixo, etc...). Uma barreira longitudinal que não evita a penetração do veículo
(isto é, por salto, transposição ou penetração por trilha) pode ser um risco maior,
devido ao seu comprimento relativo do que a característica da margem da estrada para
proteger. Portanto, apenas os sistemas de barreiras longitudinais, que refreiam o veículo
selecionado são aceitáveis para uso operacional.
No redirecionamento ou parada do veículo, a barreira
longitudinal ou proteção contra colisão precisam desempenhar ou funcionar de tal forma
a minimizar o risco, do compartimento do passageiro ser invadido por peças ou elementos
do sistema. Por exemplo, o projeto de instalação deve minimizar a chance de um cilindro,
entrar no veículo ou o sistema se fragmentar em projéteis letais.
Tabela 1 – Características
de impacto do veículo
|
Tipo de
Barreira de
Tráfego |
Características de impacto
de veículo |
Ponto de impacto
Da
Barreira |
|
Peso
(Kg) |
Velocidade
(Km/h) |
Ângulo
(grau) |
|
Longitudinal
Proteção contra
Colisão |
2.000
900
2.000
2.000
2.000 |
100
100
100
100
100 |
25
0
0
15
25 |
A*
B
B
C
C |
|
A* - meio do
caminho entre postes: B – ponta de barreira;
C – junto à lateral da barreira.
Apenas para avaliação da resistência estrutural |
- Característica de impacto do veículo
As características de impacto são apresentados na
Tabela anterior para todos os sistemas de barreiras de tráfego. Embora existam outras
propriedades dos veículos que afetam o desempenho dinâmico de uma barreira, os mais
significativos são os seguintes:
-
o peso,
-
velocidade,
-
ângulo de enfoque e
-
ponto de impacto.
Os valores de parâmetros escolhidos representam uma colisão
severa, ao invés de típica. Para os veículos de passageiro de peso padrão, estas
características são as seguintes: veículos de 2.000 Kg. Em colisão com o sistema
candidato a 96 Km/h em um ângulo de 25º.
Nas proteções contra acidentes são avaliadas para veículos
de peso leve 900 Kg e peso padrão 2000 Kg, que impactam diretamente na barreira. Além
disso para as proteções contra colisão que estarão sujeitas às colisões angulares,
dois conjuntos adicionais de condições de testes são impostos: ângulos de 15º e 25º
em colisão.
O teste de proteção contra colisão com ângulo de 15º é
avaliado de acordo com os critérios de desempenho estabelecidos para uma barreira
longitudinal, considerando que o teste de proteção contra colisão em 25º é atualmente
avaliado apenas para resistência estrutural da barreira. (*)
(*) É desejável ter proteção contra colisão que
desempenharão em todos os sentidos a 100 Km/h a ângulo de 25º, entretanto, a atual
geração de projetos não tem esta capacidade. Portanto, até que esta capacidade seja
desenvolvida, o impacto a 25º é considerado como critério mínimo de teste, onde o
desempenho de redirecionamento é avaliado.
O objetivo de uma barreira de tráfego de um sistema
viário é reduzir o número de fatalidades e a gravidade dos danos físicos dos ocupantes
em acidentes fora da via.
O dano físico aos ocupantes e fatalidade são usualmente
relacionados com:
-
gravidade do acidente (isto é, intensidade e duração da
desaceleração do veículo),
-
condições psicológicas antes da colisão dos passageiros,
-
grau de refreamento dos passageiros e,
-
a probabilidade de colisão do veículo.
Entretanto, destes fatores, apenas a gravidade do acidente fica
significativamente afetada pelo desempenho dinâmico de uma barreira de tráfego. O
principal desempenho de tráfego é avaliado na desaceleração induzida no veículo
durante uma colisão. Ao comparar o desempenho de dois ou mais sistemas de barreiras de
tráfego, aquele que induz o nível mais baixo de desaceleração no veículo que colide
é geralmente o preferido. Determinado por teste de colisão em escala natural conforme
Tabela 1.
Os valores de parâmetro, para a
desaceleração máxima de veículo (no centro da massa), são apresentados na Tabela 2 de
acordo com os eixos de referência do veículo e três classificações de desempenho. O
procedimento utilizado para estabelecer os valores de desaceleração dados na Tabela 2
não estão precisamente descritos na referência original. Entretanto, os pesquisadores
sugeriram a utilização da média de desaceleração em mais de 50 milissegundos que
ocorre próxima ao centro da massa do veículo durante o impacto, conforme gráfico 1.
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Os limites de desaceleração aqui fornecidos não são limites
nominais para "sem dano físico" mas, ao invés, são limites máximos além dos
quais um dano físico ou fatalidade podem ser esperados. A ordem de preferência é a
Classificação A,B e C. As barreiras, com valores de desaceleração de teste de colisão
em escala total dentro dos limites da Tabela 2, são consideradas como tendo satisfeito as
necessidades de desaceleração.
Tabela 2 –
Desacelerações máximas do veículo
|
Classificação
de
Desempenho de
Barreiras |
Desaceleração Máxima do Veículo (G) * |
| |
Lateral |
Longitudinal |
Total |
Observações |
|
A
B |
3
5 |
5
10 |
6
12 |
Escopo
preferido |
|
C |
15 |
25 |
25 |
|
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Barreiras de proteção contra colisão
Para testes diretos de proteção
contra colisão (Isto é, onde a desaceleração lateral do veículo é mínima), uma
desaceleração média máxima permitida de velocidade de 12g como calculada a partir da
velocidade de impacto do veículo e distância de parada, conforme equação 1.
Equação 1 G = V2__
2g. X
G = gravidade do impacto
V = velocidade de impacto do veículo
g = aceleração devido a gravidade
X = distância de penetração do veículo (ou parada)
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Neste nível de desaceleração, a evidência existente indica
que danos físicos podem ser esperados na maioria das colisões. Menores níveis de
desaceleração são desejáveis, na medida em que estes reduzirão a gravidade e o
número de danos físicos que produzem acidentes. Para os impactos laterais, o critério
de desaceleração da barreira longitudinal (Tabela 2) é aplicável.
Trajetória de pós-impacto do veículo
A fim de minimizar a possibilidade de
envolver outro veículo, o terceiro critério de desempenho é para veículos que impactam
longitudinais ou as laterais da proteção contra colisão a serem redirecionadas em uma
trajetória praticamente paralela a borda do pavimento. Para colisões normais ou
angulares na ponta da proteção contra colisão, a trajetória pós-impacto do veículo
é julgada satiafatória se o veículo não é ricocheteado nos fluxos principais de
tráfego.
Os acidentes, nos quais um veículo é redirencionado no
trânsito e torna-se envolvido em colisão de carros multiplos parecem ser um pequeno
número. Conforme a trajetória pós-impacto é uma consideração de desempenho, que
está reservada para fazer uma seleção entre os sistemas que são compatíveis com as
características de resistência estrutural e as desacelerações produzidas durante o
redirecionamento do veículo.
As desacelerações longitudinais, transversais ou verticais
são funções diretas da velocidade lateral de impacto.
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- MODO DE ATUAÇÃO DA BARREIRA
A forma geral da barreira rígida de
concreto é mostrada nas figuras 4, 5 e 6 à frente que atua o veículo desgovernado de
forma descrita a seguir.
- Meio – fio AB
Trecho vertical com altura
compreendida entre 5 e 7,5 cm (2 a 3 polegadas) e é o primeiro elemento de
redirecionamento do veículo.
Para pequena combinação de velocidade (V) e ângulo de impacto
(a ) e, talvez para pequenos valores da componente lateral da
velocidade (V sen a), apenas este elemento é suficiente para
reconduzir o veículo à pista sem qualquer outro problema, o atrito de rodas com este
ressalto também desacelera o veículo, como mostrado na figura 3.
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A altura deste meio-fio deve ser limitada para não reter as
rodas do veículo, no caso de grandes valores da velocidade lateral, evitando assim o
capotamento.
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- Rampa BC
Esta rampa tem inclinações de 55º e
a altura varia de 18 a 33 cm (7 a 13 polegadas). Este elemento da barreira tem por
finalidade a absorção da energia cinética do veículo, por feito da deformação do seu
sistema de suspensão (molas e amortecedores). Parte da energia cinética do veículo se
transforma em energia potencial, devido à elevação do seu centro de gravidade e, em
energia cinética, a rotação em torno do seu eixo longitudinal (rolagem). O veículo
começa a inclinar para dentro da pista.
Esta rolagem é contrária à tendência de capotamento pelo
encontro com o meio-fio. A roda dianteira ao encontrar a rampa é forçada energicamente
para o interior da pista, o que constitui uma Segunda tentativa de recondução do
veículo.
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- Mureta CD
Esta parede quase vertical (o ângulo
com horizontal é de 80º a 85º) atua lateralmente sobre as rodas do veículo,
praticamente sem possibilidades de ser escalada. Se o ângulo de impacto for grande
(superior a 10º), o pára-choque e o pára-lama dianteiro podem bater contra a mureta,
reconduzindo o veículo à pista sem qualquer outro problema.
A inclinação máxima (rolagem) á atingida neste momento, mas
é contrária à tendência de capotamento devida à ação de recondução do veículo à
pista. Essa inclinação evita, ou pelo menos reduz os estragos à carroceria do veículo,
pois esta só é atingida em casos de grande valor da componente lateral da velocidade ou
em casos de ângulos de impacto superiores à ordem dos 10º.
Do ponto de vista de preservação do veículo, é neste ponto
que reside a principal diferença entre esse tipo de barreiras e a que atua lateralmente,
pois a Segunda atua imediata e diretamente sobre as partes laterais do veículo causando
estragos, mesmo em casos de pequena componente lateral de velocidade.
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- FUNCIONAMENTO DA DEFENSA METÁLICA
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Este dado é muito importante, pois um
ângulo de retorno pode resultar em choque entre veículos que trafegam no mesmo sentido.
No choque com barreiras rígidas, o ângulo de retorno observado
tem sido bem pequeno, ao contrário do que ocorre com as barreiras deformáveis
(defensas).
Ao se chocar com uma barreira rígida, a frente (lado de
impacto) do veículo é jogada energicamente para o lado oposto ao do impacto; o veículo
começa a sofrer um movimento de rotação em torno de um eixo vertical; a dianteira se
afasta e a traseira se aproxima da barreira; logo em seguida a traseira (também lado do
impacto) se choca, praticamente, com o mesmo ponto da barreira, interrompendo-se aquela
rotação quando o veículo estiver paralelo à pista.
Nos casos em que a barreira se deforma, após
impacto com a dianteira do veículo, o movimento de rotação continua até que a sua
traseira bata no mesmo ponto da barreira, descolado pela deformação, o que implica em
uma rotação maior, ou seja, recondução do veículo à pista num ângulo maior.
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Referência Bibliográfica
Curso de segurança de trânsito – CET
apostila.
Dirigente Construtor. São Paulo, 12(10) : 63-5. 67-9, jul.,
ago., set., out., nov. de 1976.
Giammausso, Salvador Eugênio. Barreiras de Segurança 2 ed.
Ver. Atual São Paulo, ABCP, 1979. 36p.
Highway Research Board. National Cooperative Highway
Research Program. Location. Selection and maintenance of highway
traffic berries. Washinton, D.C. 1971
Lehfeld Gilberto Monteiro. Segurança veicular: parte II –
Revista Pesquisa e Tecnologia – FEI nº. 13 nov. 1992
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