PTR Transporte Ferroviário e Transporte Aéreo. Aula 2. Elementos da via permanente I. PTR Transporte Ferroviário rio e Transporte AéreoA

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1 PTR Transporte Ferroviário rio e Transporte AéreoA 1/ 49 t Heading for the Coast, Montana Prof. Dr. Telmo Giolito Porto PTR 2501 Transporte Ferroviário e Transporte Aéreo Ricardo Martins da Silva Aula 2 Elementos da via permanente I Prof. Dr. Telmo Giolito Porto 1

2 3/ 49 Aula anterior: Introdução Apresentação do curso Características do transporte ferroviário Características dos veículos ferroviários Geometria da Via Permanente Revisão de geometria em planta de via Superelevação teórica, prática e prática máxima Velocidade máxima e mínima em curvas Raio mínimo Sobrecargas nas curvas na via Superlargura Curvas de transição Concordância vertical 4/ 49 Elementos da via permanente Placa de apoio Fixações Trilho Dormente Sub lastro trilhos dormentes retensores 2

3 5/ 49 Trilho - tipos Vignole DB 6/ 49 Trilho Funções Sustentação e condução Viga contínua Designação Perfil Vignole Peso por metro linear (TR-37, 45, 50, 57, 68) Requisitos Boleto (desgaste) F alma Alma (viga) Patim (estabilidade) boleto alma patim patim de espessura insuficiente dormente 3

4 7/ 49 Trilho Aço Comum (ferro + carbono) Tratado termicamente Liga (nióbio, molibdênio, etc.) Maior dureza Tratamento térmico 8/ 49 Trilho Desgaste (AREA, 1962) Ts = 0,545 W D Fadiga 0505 σ Ts T = 1,1 T n = D Ts: total de toneladas brutas que o trilho suportará nos trechos de tangentes (short-ton); W: densidade do trilho em lb/jd; D: densidade anual em milhões de tons brutos por ano; n: vida útil em anos; T: total de toneladas que podem passar sobre o trilho sem provocar desgaste excessivo; D: densidade anual em milhões de tons brutos por ano; RUPTURA Log N 4

5 9/ 49 Barras de 12/18 m Emenda mecânica Talas de junção Grandes esforços adicionais Defeitos nas extremidades dos trilhos 10 / 49 Barras de 12/18 m Emenda mecânica Talas de junção tala de junção em balanço tala de junção apoiada dormente trilho ovais talas coincidentes talas alternadas 5

6 11 / 49 Barras de 12/18 m Soldagem No estaleiro Caldeamento Melhor qualidade Dificuldade de levar para o local 12 / 49 Barras de 12/18 m Soldagem No local Solda aluminotérmica Al + Fe O + elementos liga sólidos Al O + 2Fe + elementos liga fundidos cal Facilidade de transporte Maior custo Pior qualidade 6

7 13 / 49 Barras de 12/18 m Soldagem No local Solda aluminotérmica Al + Fe O + elementos liga sólidos Al O + 2Fe + elementos liga fundidos cal 14 / 49 Barras de 12/18 m Soldagem No local Caldeamento (inovação tecnológica) 7

8 15 / 49 Barras de 12/18 m Soldagem No local Caldeamento (inovação tecnológica) 16 / 49 Fixações Garantir a bitola da via; Resistência ao deslocamento longitudinal e lateral do trilho (frenagem, dilatação); Cada fixação resiste, aproximadamente, a 2 kn. 8

9 17 / 49 Fixações Rígidas Soltam com o tempo (vibração), perdendo a capacidade de resistir a esforços longitudinais 18 / 49 Fixações Elásticas Pandrol 9

10 19 / 49 Fixações elásticas Elásticas Pandrol aço madeira concreto McKay concreto Vossloh madeira 20 / 49 Placa de apoio 10

11 21 / 49 Dormentes Funções e requisitos Distribuir carga no lastro; Manter bitola; Suporte adequado e seguro para o trilho; Estabilidade da via transversal, vertical e longitudinal; Amortecer parcialmente as vibrações; Fácil manuseio (assentamento e substituição) Longa vida útil 22 / 49 Dormentes Tipos Madeira Concreto Aço Fibrocimento, Polímeros 11

12 23 / 49 Dormentes Madeira Durabilidade (em anos) No Brasil Mad. de Lei Mad. Mole Tratada 15/20 5/6 Não tratada 10 2 No mundo (países frios) Tratado: 15/30 anos Não tratado: 3/18 anos 24 / 49 Dormentes Madeira Tratamento Resolve apodrecimento, não atua na resistência mecânica. Autoclave 12

13 25 / 49 Dormentes Concreto Fissuras Carga concentrada (trilhos) Dormente Reação (carga distribuída) Diagrama de Momento Fletor 26 / 49 Dormentes Concreto Concreto protendido Monobloco Concreto armado / protendido Bi-bloco 13

14 27 / 49 Dormentes Concreto Bi-bloco Exemplo de aplicação de dormente bi-bloco 28 / 49 Dormentes Aço 14

15 29 / 49 Dormentes Comparação Tipo Aço Madeira Concreto Fácil confecção de dormentes especiais; Recondicionável; Menor massa (manuseio); Fixação simples; Bons isolantes; Aproveitamento de dormentes usados; Contribui para a resiliência da via; Maior inércia (resist. a esforços); Manutenção da bitola; Vida longa; Vantagens Isolante e invulnerável a fungos; Desvantagens Falta de inércia; Alto custo de assentamento; Vulnerável a ambiente agressivo; Tráfego ruidoso; Custo de aquisição e isolamento Baixa vida útil; Ataque de fungos e insetos; AMV: difíceis de se obter; Redução da oferta Manuseio e subst. onerosos; 30 / 49 Dormentes Comparação Resumo Vida útil Manuseio Estabilidade Isolamento Tipo de dormente que melhor se aplica: Concreto Madeira / aço Concreto Madeira / Concreto 15

16 31 / 49 Lastro Funções Distribuir esforços Drenagem Resistir a esforço transversal Permitir reconstituição do nivelamento Esforço horizontal Empuxo passivo 32 / 49 Lastro Propriedades Normas Ensaios Envelhecimento precoce Abrasão (Los Angeles) Resistência mecânica Origem da pedra Ensaio Los Angeles 16

17 33 / 49 Lastro Propriedades Normas Granulometria uniforme drenagem; % passa % passa log φ log φ 34 / 49 Lastro Propriedades Normas Granulometria uniforme drenagem; Partículas Faces fraturadas (melhor embricamento); Forma cúbica (evitar recalque); Lamelar Cúbica Construção Operação 17

18 35 / 49 Bombeamento de finos do subleito Processo auto-alimentado que leva ao colapso da via Solo fino Água Super solicitação Super solicitação Lama Solo fino Soluções: filtro, geotextil protegido, seleção do sub-leito, solo-cimento (solo-cal, ligantes betuminosos) 36 / 49 Sub-lastro Camada granular abaixo do lastro Função: filtro Granulometria: Terzaghi Sub-lastro Solo fino 18

19 37 / 49 Sub-lastro Camada granular abaixo do lastro Função: filtro Granulometria: Terzaghi Sub-lastro Solo fino 38 / 49 Sub-lastro Camada granular abaixo do lastro Função: filtro Granulometria: Terzaghi Altura: Araken Silveira Tamanho das partículas do solo x tamanho dos poros do filtro: Modelo probabilístico Sub-lastro Solo fino 19

20 39 / 49 Sub-lastro Camada granular abaixo do lastro Função: filtro Granulometria: Terzaghi Altura: Araken Silveira Tamanho das partículas do solo x tamanho dos poros do filtro: Modelo probabilístico Economia reduzir o custo do lastro Compactado 100% Ótima Proctor Modificado Sub-lastro Solo fino 40 / 49 Sub-leito (plataforma) Corte Descida d água Proteção vegetal Estab. taludes Canaletas Drenos sub-horizontais Trincheiras 20

21 41 / 49 Sub-leito (plataforma) Aterro ~ 1 m Zonas com maiores exigências de compactação em razão de concentração de tensões 42 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Cidade B Função Desviar os veículos com segurança e velocidade comercialmente compatível; Importância Flexibilidade no traçado; Único elemento móvel; Segurança Custo de manutenção e aquisição Cidade C B C Cidade A A AMV 21

22 43 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Agulha ou chaves Coração ou jacaré Contra-trilho 44 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Agulha 22

23 45 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Coração fixo 46 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Coração móvel 23

24 47 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via AMV-A (AREA USA) Empregado em pátios ou linhas com preponderância de cargas; Simples, barato, robusto; Não permite superelevação; AMV-U (UIC Europa) Linhas de passageiros; Menos impacto; Maior conforto, segurança e velocidade; Secante Tangente 48 / 49 AMV Aparelhos de mudança de via Brasil (AREA) em Transporte de carga ou pátios; (UIC) em transporte de passageiros; AMV-M (Metrô SP) Nacionalização do AMV-U 24

25 49 / 49 Próxima aula: Elementos da via permanente II Trilhos curtos Trilhos longos soldados Disponível no site: 25