Projeto Geométrico UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL. SNP38D58 Superestrutura Ferroviária

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL SNP38D58 Superestrutura Ferroviária Projeto Geométrico Prof.: Flavio A. Crispim (FACET/SNP-UNEMAT) SINOP - MT 2014

2 Elementos de projeto Velocidade diretriz (V = 80 km/h, VALEC) Veículos operacional (V = 60 km/h, VALEC) Veículos operacional pátios (V = 60 km/h, VALEC) Alinhamento vertical Elementos de seção transversal 2

3 Elementos planimétricos de uma ferrovia Trechos retos Tangentes às curvas Axiais Planimétricos Trechos curvos Curvas de concordância horizontal Composta Simples Sem transição Com transição Trechos retos Greides retos Tangentes às curvas Altimétricos Trechos curvos Greides curvos Curvas de concordância vertical Côncava Convexa Corte Transversais Seções transversais Aterro Mista 3

4 4

5 5

6 Dois trechos retos concorrentes, de uma ferrovia, devem ser concordados por um arco de curva, que pode ser de dois tipos: Curva circular simples (concordância horizontal simples) Curva circular com transição (concordância horizontal composta com transição) 6

7 Raio mínimo R > 150 m (ABNT) R > 343,823 m, 3º 20 (VALEC) CBTU Se Vdir = 80 km/h, 309,067 m (1,60 m) e 313,925 m (1,00 m) 7

8 Curvas de transição VALEC - R < 2291,838 m (0 30 ) CBTU Raios circulares da ordem do milhar ou milhares de metros e a velocidade diretriz no trecho não exija a introdução de superelevação no arco circular, não há necessidade de se adotar concordâncias de curvatura progressiva. 8

9 Concordância horizontal simples Nele se utiliza apenas um arco de círculo para concordar dois ou mais alinhamentos de uma rodovia Oferece boas condições tanto para tráfego (conforto ao usuário), como para o próprio projeto da curva e para a sua posterior materialização no campo (fácil locação) 9

10 Concordância horizontal simples 10

11 Concordância horizontal simples O raio pode ser calculado em função da corda e da flecha da curva R 2 = c R A 2 R = c² + 4. A² 8. A 11

12 Concordância horizontal simples Grau da curva É o ângulo central correspondente a uma determinada corda (c) c = 10 m em curvas de raios pequenos (bitola métrica) c = 20 m em curvas de raios maiores (bitola padrão) Corda (c) em metros Raio (R) em metros R R > 600 Esses valores são fixados em função do raio da curva 12

13 Concordância horizontal simples Grau da curva 13

14 Concordância horizontal simples Deflexão por metro 14

15 Concordância horizontal simples Grau da curva Corda (c) em metros Raio (R) em metros dm R 600 G/20 20 R > 600 G/40 Para corda de 20m (mais utilizada) G deve ser múltiplo de 40 para facilidade de locação Assim a uma corda de 1m corresponderá múltiplos de 1 de deflexão da corda 15

16 Concordância horizontal simples Ângulo de deflexão para locar vários pontos da curva 16

17 Curva horizontal com transição 17

18 Concordância horizontal composta com transição É a concordância em que se utiliza um arco de círculo intercalado com dois ramos de uma curva espiral para concordar dois alinhamentos Esse tipo de concordância é um dos mais utilizados em projetos de ferrovias, pois proporciona aos usuários maior conforto e segurança A passagem do trecho em tangente para o trecho em curva e viceversa, ocorre gradativamente 18

19 Concordância horizontal composta com transição O motivo é que o raio de curvatura no início da curva, na interseção com a tangente é infinito e, no trecho circular, assume um valor finito R, em toda a sua extensão Numa curva circular sem transição, há uma variação brusca no raio de curvatura infinito na tangente o e o raio finito R 19

20 Concordância horizontal composta com transição Principais vantagens possibilita distribuir de forma progressiva e uniforme o efeito da aceleração centrífuga entre os trechos tangente e circular possibilita também uma distribuição progressiva e uniforme da superelevação e da superlargura, pois seus valores são nulos no trecho em tangente e constantes no trecho circular 20

21 Concordância horizontal composta com transição Curvas geralmente utilizadas a transição: Clotóide ou espiral de Cornu (mais utilizada) Lemniscata de Bernouille Parábola cúbica 21

22 Concordância horizontal composta com transição 22

23 Concordância horizontal composta com transição 23

24 Concordância horizontal composta com transição 24

25 Elementos de uma curva horizontal com transição 25

26 Ângulo central da curva de transição 26

27 Comprimento mínimo da curva de transição VALEC 27

28 Comprimento mínimo da curva de transição CBTU 28

29 Comprimento mínimo da curva de transição (VALEC) Compensação = 0,06% por grau da curva 29

30 Comprimento mínimo da curva de transição (AREMA) 30

31 Comprimento mínimo da curva de transição Lc min = 0,118 V³/R (padrão europeu) Lc min = 0,050 V³/R (bitola métrica) Lc (m); V (km/h); R (m) 31

32 Comprimento normal de transição (CBTU) 32

33 Comprimento máximo da curva de transição 33

34 Coordenadas retangulares da curva de transição 34

35 Inserção da curva de transição A inserção da transição em espiral pode ser feita de três maneiras: A raio conservado A centro conservado 35

36 Inserção da curva de transição a raio conservado 36

37 Inserção da curva de transição a centro conservado 37

38 Inserção da curva de transição a raio e centro conservados Utilizada em casos extremos Por exemplo, um deslocamento do eixo em seção escavada na rocha e de grande altura, onde um pequeno avanço sobre o maciço pode ser excessivamente oneroso e trabalhoso 38

39 Inserção da curva de transição a raio e centro conservados 39

40 Inserção da curva de transição a raio conservado, R, V dm adotado G recalculado R recalculado c lc min lc adotado TS = PI - T SC = TS + lc CS = SC + D ST = CS + lc 40

41 Superlargura Alargamento da bitola nas curvas para facilitar a inscrição do truque Valores variam geralmente de 1 a 2 cm O trilho deslocado é o interno (externo guia a roda) Distribuição antes da curva circular ou durante a transição Taxa de 1 mm/m em vias convencionais ou 0,5 mm/m em vias de alta velocidade 41

42 Superlargura 42

43 Superelevação 43

44 Alinhamento vertical Apostila Porto VALEC 44

45 Alinhamento vertical VALEC 45

46 Alinhamento vertical VALEC 46

47 Alinhamento vertical Resistência de curva (Rc) A superlargura reduz a resistência de curva Mas como os rodeiros são solidários ao truque (forma retângulo rígido) dependendo do raio da curva a Rc pode ser significativa Rc = 0,20 + (100/R) (p+b+3,8) (locomotivas) Rc = 500b/R (carros de passageiros e vagões) Rc (kg/t); R (m); p (base rígida da locomotiva, m); b (bitola, m) 47

48 Alinhamento vertical Resistência de rampa (Ri) Ri = P. senα Se α pequeno α = senα = tanα Ri = P. tanα Ri = P. i [%] Ri = 1000.P. i/100 = 10.i [kg/t] 48

49 Alinhamento vertical Rampa compensada Ric = Ri + Rc Ric = 10.i ic 10.i ic = 10.i + Rc i ic = i + Rc/10 i ic = i + 0,10Rc VALEC 49