INOVAÇÕES NA CONSTRUÇÃO E NO CONTROLO DE ATERROS DE ESTRADAS E DE CAMINHOS DE FERRO DE ALTA VELOCIDADE PARTE 2

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1 INOVAÇÕES NA CONSTRUÇÃO E NO CONTROLO DE ATERROS DE ESTRADAS E DE CAMINHOS DE FERRO DE ALTA VELOCIDADE PARTE 2 A. Gomes Correia Universidade do Minho Eduardo Fortunato - LNEC Universidade do Minho

2 ESTRUTURA DA VIA FÉRREA FUNDAÇÃO PLATAFORMA

3 Camadas de aoio do avimento e da via férrea Exigências Função Execução Exloração Fase de construção Traficabilidade Caacidade de suorte Protecção das terralenagens Fase de exloração Caacidade de carga do avimento/via Redução de tensões ara a lataforma Imermeabilização da lataforma Drenagem das águas zenitais Drenagem das águas subsuerficiais Filtro e searação balastro/lataforma Protecção contra o gelo Materiais; esessura de camadas; técnicas construtivas Materiais Camadas Geometria granulometria lasticidade características das artículas homogeneidade esessura % comactação módulo E v2 inclinações cotas regularidade Homogeneidade (longo trecho) Variabilidade reduzida (condições climáticas) Conservação / Reabilitação Camada de desgaste Balastro Drenagem Plataforma Terralenagens

4 Controlo da qualidade de construção de aterros e de camadas de aoio de avimentos e de vias férreas Esecificação or rocedimentos roblemas relacionados com a variação dos materiais e das condições de construção; Esecificação or roduto roblemas relacionados com a reresentatividade dos ensaios; ex: d max > 9mm; ex: energia de comactação em camo muito distinta da utilizada em laboratório; Esecificações baseadas no desemenho estabelecimento de valores mínimos de grandezas mecânicas que caracterizam as estruturas. Por exemlo da rigidez da estrutura, rocedendo à sua elevada rigidez baixa rigidez Load Load avaliação, ontualmente ou em contínuo, através de: carga carga Ensaio de Carga com Placa (ECP) Deflectómetro de Imacto Pesado (FWD) e Portátil (DIP) Camadas betuminosas Surface / balastro Medidor de caacidade de suorte em contínuo (MCSC) Base Soil Stiffness Gauge (SSG) agregados Análise Esectral de Ondas de Suerfície (SASW, CSW) Subgrade Terreno natural

5 Dimensionamento das camadas de reforço de lataformas ferroviárias (LNEC, 2000) Dados e sub-balastro E v2 too terralenagem E v2 material sub-balastro E v2 material leito Admite-se E too do sub-balastro Modelo de comortamento Condições de fronteira Determina-se e camada de leito

6 ENSAIOS DE CARGA TRIAXIAL CÍCLICA Deformabilidade de agregados britados: várias comacidades; vários teores em água % Material assado Diâmetro das artículas (mm) 0/6 0/25 0/37,5 ( ) = q.g γ q γ.g n.k γ. ε a a a n n a v ( ) = q.g γ q γ.g n.k γ. ε a a a n n a q = max max max max 0 0 : q s m l N N. ε ε n a B

7 Alguns resultados de ensaios realizados durante a renovação da lataforma ferroviária da Linha do Norte Com os objectivos de avaliar: a qualidade da obra construída; a facilidade de utilização e o rendimento dos equiamentos; a reetibilidade dos valores obtidos em cada local; a sensibilidade dos valores às condições de ensaio; a relação entre os valores obtidos e os valores do módulo de deformabilidade obtidos elo ECP (E v2 φ=600 mm, σ vmax =250 kpa); a ossibilidade de estes equiamentos contribuírem ara o estabelecimento da energia de comactação necessária; a ossibilidade de estes equiamentos ermitirem detectar zonas com comortamento distinto, de forma muito mais fácil e económica do que recorrendo ao ECP.

8 Métodos utilizados FWD DIP ECP Portancemètre SSG SASW

9 ZONA A Renovação da lataforma ferroviária Plataforma das terralenagens em más condições Camada de 30 a 45 cm de enrocamento calcário ZONA B Plataforma ferroviária nova Ev 2min = 40 MPa Leito de via: 20 a 35 cm de material calcário britado com granulometria 0/37,5 mm + Sub-balastro: 0,5 m de material de granítico de granulometria (0/37,5 mm) Ev 2min = 20 MPa Leito de via e sub-balastro ambos construídos com material agregado britado de granulometria extensa numa esessura total de 0,35 m.

10 % Material assado Exemlo do controlo da comactação num trecho de 0 km Diâmetro das artículas (mm) C u =95,2 C c =,8 C r (%) Leito (calcário) C r med = 99,2% cv = 0% w-w ot (%) Comactação relativa elevada; Maior disersão no leito; Comactação do lado seco. C r (%) Sub-balastro (granítico) C r med = 98,7% cv = % w-w ot (%)

11 EV 2 Leito (MPa) EV 2 Sub-balastro (MPa) Aumento significativo de EV 2 com a construção do leito (30% a 300%); Disersão relativamente elevada; R 2 baixo y = x R 2 = EV 2 Fundação existente (MPa) Aumento imortante de EV 2 no domínio dos valores mais baixos, com a construção do subbalastro (0% a 70%, com um valor máximo de cerca de 40 MPa) R 2 relativamente elevado. y = 0.705x R 2 = EV 2 Leito (MPa) Frequência (%) ECP (φ=600) Sub-balastro Leito Fundação [0.0;.0] [.0;.2] [.2;.4] [.4;.6] [.6;.8] [.8;2.0] [2.0;2.2] [2.2;2.4] [2.4;2.6] EV 2 /EV < EV2/EV < 2,5; valores médios:,5 (F);,4 (L);,3 (SB); materiais distintos => distintas relações; resosta mais adequada da camada de sub-balastro em relação à de leito e desta em relação à fundação existente.

12 Valores do módulo de deformabilidade medidos com o ECP e o com DIP e calculados elo MEF, no too das camadas de leito e de sub-balastro na Zona A E DIP (MPa) Leito E DIP =.2 E ECP R 2 = 0.9 Sub-balastro E DIP =. E ECP R 2 = 0.8 Medidos no too do leito MEF no too do leito (E leito=300mpa) Medidos no too do sub-balastro MEF no too do sub-balastro (E sub=250; E leito=300mpa) E ECP (MPa)

13 Módulo de deformabilidade obtido com o MCSC e com o ECP na Zona A no too da camada de leito da via. 80 < EV 2 (MPa)< 70 Efeito do número de assagens, detecção de zonas com anomalias; avaliação de soluções construtivas. 400 E (MPa) (b) (d) (c) (a) (b) (a) leito de via com 0,20 m de esessura (b) enrocamento com 0,30 m de esessura (c) geotêxtil (d) assagem inferior hidráulica Distância (m) Valor mínimo exigido (80 MPa) MCSC ECP N E ECP E E ECP N MCSC = 2%

14 Valores do modulo de deformabilidade obtidos com o MCSC e com o ECP na Zona B no too do sub-balastro. 25 < EV 2 (MPa)< E (MPa) Passagem inferior PI Local (km) MCSC ECP N E E N = 9% E ECP ECP MCSC

15 FWD/DIP/ECP Sub-balastro da subestrutura na zona B Intervalos dos valores médios e coeficientes de variação do módulo de deformabilidade equivalente ara uma robabilidade de 95% Série DIP 4/0 FWD 4/0 ECP 4/0 DIP 7/0 FWD 7/0 E médio (MPa) 353 a a a a a 89 Coef. de variação (%) ECP 7/0 925 a E (MPa) Ε DIP,42 E FWD Verão w med (%),0 (h=0,0 m) 0,9 (h=0, m) 0,8 (h=0,3 m) Primavera w med (%) 3,8 (h=0,0 m) 2,6 (h=0, m) 2,3 (h=0,3 m) Local de ensaio (VD) (m) DIP 300 (4/0) FWD 300 (4/0) ECP 300 (4/0) DIP 300 (7/0) FWD 300 (7/0) ECP 300 (7/0)

16 ECP e SSG sobre camadas de sub-balastro em ABGE calcário (CS7) e granito (GS8) colocados sobre uma camada de balastro calcário misturado com solos. EV (MPa) ECP-CS7 ECP-GS8 SSG-CS7 SSG-GS8 y = x -.28 R 2 = 0.95 E SSG = 65% E ECP 30 < EV 2 c (MPa) < 90 0 < EV 2 g (MPa) < 60 y = x R 2 = 0.97 y = 242.8x R 2 =.00 y = 35.83x R 2 = w (%)

17 0 Caracterização da lataforma com métodos das ondas sísmicas suerficiais (SASW) E SASW (MPa) E SASW (MPa) w méd =,4% 0.4 Profundidade (m) 2 3 Plataforma em renovação Zona A (diversas fases/cotas) Plataforma nova Zona B (diversos locais).6 4 aós desguarnecer aós escavar sobre leito sobre sub-balastro VD 4230 VD 4200 VD 470 VD 440 VD 40 VD 5 2.4

18 Características gerais dos equiamentos utilizados: ensaios não destrutivos grande mobilidade fácil colocação em obra e fácil oeração conhecimento das grandezas em análise em temo real elevado rendimento => muitos dados => tratamento estatístico ouca erturbação da obra Em articular: MCSC análise em contínuo e fácil detecção de zonas de comortamento distinto SASW/CSW ermite a caracterização a elevadas rofundidades SSG e o DIP grande ortabilidade, facilidade de oeração e baixo custo Dificuldades: distintas solicitações, distintas deformações, distintas áreas de influência dificuldade em alterar condições de ensaio (estado dos materiais e tensões alicadas) exigência de mão-de-obra muito esecializada e de equiamentos e rogramas de cálculo automático sofisticados em articular o SASW

19 EM CONCLUSÃO: é desejável que o controlo de comactação das camadas de aoio das infraestruturas de transorte, além de recorrer a esecificações de roduto, asse a recorrer também a esecificações baseadas no desemenho; o valor do módulo de deformabilidade equivalente das camadas de aoio das infra-estruturas de transorte é um dos bons indicadores de desemenho e existem actualmente métodos que ermitem fazer a sua determinação de forma sistemática; o valor do módulo de deformabilidade equivalente ode ser muito influenciado elo teor em água dos materiais que constituem as camadas das subestruturas; assim, a caracterização destas camadas deve ser feita nas condições mais adversas, nomeadamente ara valores do teor em água róximos do máximo que os materiais oderão exibir durante a exloração da infraestrutura; no caso das vias férreas esses valores não deverão ser muito distintos do valor do teor em água ótimo utilizado na comactação das camadas; os valores do módulo de deformabilidade equivalente obtidos em diferentes condições de ensaio e com diferentes equiamentos odem ser muito distintos; a rática vai ermitir estabelecer valores de referência a obter com os diferentes equiamentos. Obrigado!

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