Prévia do material em texto
METROCAMP – FACULDADE METROPOLITANA DE CAMPINAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL NEILA RAMOS RAMALHO DUTRA PROJETOS FERROVIÁRIOS E O EMPREGO DE TECNOLOGIAS COMPUTACIONAIS CAMPINAS 2016 NEILA RAMOS RAMALHO DUTRA PROJETOS FERROVIÁRIOS E O EMPREGO DE TECNOLOGIAS COMPUTACIONAIS Monografia apresentada ao curso de Engenharia Civil, da Metrocamp – Faculdade Metropolitana de Campinas, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Profº. M.Sc Daniel Luís Nithack e Silva. CAMPINAS 2016 Dutra, Neila Ramos Ramalho. Projetos ferroviários e o emprego de tecnologias computacionais / Neila Ramos Ramalho Dutra. – 2016. 124f. Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Faculdade Metropolitana de Campinas, 2016. Orientador: Profº M.Sc. Daniel Luís Nithack e Silva. 1. Ferrovia 1. 2. Civil 3D 2. 3. Autodesk 3. I. Silva, Daniela Luís Nithack e. II. Projetos ferroviários e o emprego de tecnologias computacionais. xxx.xx AxxA NEILA RAMOS RAMALHO DUTRA PROJETOS FERROVIÁRIOS E O EMPREGO DE FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS Monografia apresentada ao curso de Engenharia Civil, da Metrocamp – Faculdade Metropolitana de Campinas, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Profº. M.Sc Daniel Luís Nithack e Silva. Aprovado (a) em: ____/____/_____. __________________________________________________________________ Prof. M.Sc Daniel Luís Nithack e Silva Metrocamp – Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas __________________________________________________________________ Prof.Dra. Monica S. R. Zuffo Metrocamp – Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas __________________________________________________________________ Prof. Esp. Daniel Ricardo da Silva Metrocamp – Faculdade Integrada Metropolitana de Campinas Dedico este trabalho a quatro pessoas de grande importância em minha vida, meu saudoso pai, seu Antonio, que agora está juntinho de Deus, minha amada mãe, dona Neusa, que sempre dá o melhor de si para ajudar o próximo, meu amado esposo, Fernando, que sempre me apoia em tudo o que faço e minha amada irmã, Aldeneide, por ter dividido o quarto comigo por tantos anos. AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, pois se estou aqui é porque assim Ele o quis. Em seguida à minha família que sempre me apoiou em tudo que faço e por ter me ensinado que nada nessa vida se consegue sem trabalho e dedicação e também a ter Fé e a certeza de que sem Deus não somos nada. Em especial agradeço meu saudoso pai, que há 14 anos voltou para os braços de Deus, por todas as noites que ele, cansado do trabalho pesado como metalúrgico, jamais deixou de ir me buscar na porta da minha primeira faculdade todas as noites, o que me incentivou a seguir adiante e me transformou na mulher forte e batalhadora que sou hoje. Minha mãe, dona Neusa, a quem também agradeço, mulher guerreira, também sempre muito presente na vida das filhas, mesmo com a saúde tão frágil. Meu amado esposo, Fernando, meu porto seguro, agradeço por todo apoio, por não reclamar tanto de minhas ausências em função dos meus estudos e do meu trabalho, por também me incentivar a seguir em frente e correr atrás dos meus sonhos, que tornaram- se nossos à partir do momento em que dissemos sim um ao outro. Agradeço à minha irmã, Aldeneide, por me aturar praticamente uma vida inteira dividindo o mesmo quarto, pelas brincadeiras de infância e, porque não, pelas brincadeiras de juventude e de agora. De coração repleto de alegria também agradeço a todos os professores que passaram pela minha vida, desde o pré primário até os de agora, da faculdade, por dedicarem o seu tempo a ensinar, pela generosidade em dividir com seus alunos todo o conhecimento que com muito suor adquiriram e ainda o adquirem em suas especializações, em seus mestrados e doutorados, sempre buscando aprimorar seus conhecimentos para dividir conosco. Em especial agradeço ao professor Daniel Luís Nithack e Silva, por dividir o seu conhecimento, pela atenção e esmero com que dedicou seu tempo às revisões e correções deste trabalho e, principalmente, por, mesmo com tantos contratempos, não ter desistido de ser meu orientador, às professoras Mariana Buratto Pereira e Raquel Letícia Rancura pela dedicação e o empenho em nos ensinar e mostrar o caminho correto a ser seguido para a produção de um bom trabalho de conclusão e ao nosso coordenador do curso de engenharia civil, professor Paulo Roberto dos Santos pelo belo trabalho que vem desenvolvendo dentro da Metrocamp. Que Deus abençoe a todos! “Não é o trabalho, mas o saber trabalhar, que é o segredo do êxito no trabalho. Saber trabalhar quer dizer: não fazer um esforço inútil, persistir no esforço até ao fim, e saber reconstruir uma orientação quando se verificou que ela era, ou se tornou, errada.” (FERNANDO PESSOA, 1935) RESUMO No presente trabalho foi demonstrado o funcionamento de uma ferramenta da informática quando empregada no desenvolvimento de projetos ferroviários, o software Civil 3D, criada pelo grupo Autodesk e que vem sendo bastante utilizada como ferramenta auxiliar na elaboração tanto de projetos ferroviários quanto rodoviários. A elaboração deste trabalho se deu através de pesquisas bibliográficas à partir de livros, artigos científicos e revistas voltados ao emprego de softwares na engenharia civil, mais especificadamente à área de ferrovias. Foram apresentados aqui conceitos básicos sobre projetos ferroviários e um breve estudo de caso tomando como objeto de estudo um projeto de um pátio ferroviário de grande porte da antiga ALL, atual RUMO – ALL, empresa de logística dominante no mercado de transporte de carga por ferrovias. Este estudo de caso foi fundamentado tanto nos conceitos básicos de concepção de projetos ferroviários quanto nos conceitos básicos do software Civil 3D, através do qual foram apresentadas as ferramentas, contidas neste último, que auxiliam de forma dinâmica, precisa e rápida no desenvolvimento de projetos ferroviários. A finalização deste trabalho se deu através da apresentação gráfica do estudo de caso demonstrando o resultado final do desenvolvimento do projeto do pátio ferroviário auxiliado pela ferramenta computacional Civil 3D. Palavras-chave: Ferrovia. Civil 3D. Autodesk. ABSTRACT In the present study we demonstrated the operation of a computer tool when used in the development of railway projects, Civil 3D software, created by the Autodesk group and that has been widely used as an auxiliary tool in the development of both rail projects and road. The preparation of this work was through literature searches from the books, papers and magazines aimed at the use of software in civil engineering, more specifically to the area of railroads. Here they were presented basic concepts of railway projects and a brief case study taking as object of study a project of a large railyard of the old ALL, current RUMO - ALL dominantlogistics company in the cargo transport market by rail. This case study was based both on the basic concepts of design of railway projects and the basic concepts of Civil 3D software, through which were displayed the tools contained in the latter, which help dynamically, accurate and fast development of rail projects . The completion of this work was done through the graphical presentation of the case study demonstrating the outcome of the railyard project development aided by Civil 3D software tool. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Seção transversal “tipo” de uma linha ferroviária com superestrutura e infraestrutura. ............................................................................................................... 22 Figura 2 - Seção transversal tipo de superestrutura. ................................................... 24 Figura 3 - Seção transversal tipo com divisão do lastro conforme DNIT (2016). ......... 29 Figura 4 - Seção transversal tipo com dimensões fundamentais. ............................... 32 Figura 5 - Socadora do tipo pesada, modelo AB50D. ................................................. 34 Figura 6 - Socadora vibratória vertical light, tipo leve. ................................................. 34 Figura 7 - Picareta de soca. ......................................................................................... 34 Figura 8 - Dimensões dos dormentes de madeira mais utilizados. ............................. 38 Figura 9 - Dormente de aço. ........................................................................................ 39 Figura 10 - Dormente de concreto bibloco................................................................... 41 Figura 11 - Dormente de concreto monobloco. ............................................................ 41 Figura 12 - Dormente de náilon e plástico. .................................................................. 43 Figura 13 - Composição do trilho (desenho esquemático). ......................................... 44 Figura 14 - Trilho perfil Vignole. ................................................................................... 45 Figura 15 - Trilho perfil tipo bilabiado. ......................................................................... 45 Figura 16 - Trilho perfil tipo Brunei. ............................................................................. 45 Figura 17 - Recomendação de pregação. ................................................................... 51 Figura 18 - Pregos tipo asa de barata (esquerda) e cabeça de cachorro (direita). ...... 52 Figura 19 - Tirefond ou tirefão. .................................................................................... 52 Figura 20 - Grampo elástico simples. .......................................................................... 53 Figura 21 - Grampo elástico duplo. ............................................................................. 53 Figura 22 - Grampo pandrol. ....................................................................................... 53 Figura 23 - Grampo Deenik. ........................................................................................ 53 Figura 24 - Fast - Clip. ................................................................................................. 53 Figura 25 - Talas de junção. ........................................................................................ 54 Figura 26 - Placas de apoio. ........................................................................................ 54 Figura 27 - Retensores. ............................................................................................... 54 Figura 28 - AMV: Aparelho de Mudança de Via. ......................................................... 57 Figura 29 - Detalhes do AMV: Aparelho de Mudança de Via. ..................................... 57 Figura 30 - ATV: Aparelho de Transposição de Via. ................................................... 58 Figura 31 - Bitola da linha ferroviária. .......................................................................... 61 Figura 32 - Bitolas métrica, padrão e larga da linha ferroviária. .................................. 62 Figura 33 - Bitola mista da linha ferroviária. ................................................................ 62 Figura 34 - Pontos e elementos da parábola para cálculo de emáx. ............................. 71 Figura 35 - Exemplo de Pátio de Desvio. .................................................................... 73 Figura 36 - Exemplo de pêra ferroviária. ..................................................................... 73 Figura 37 - Carga “P” sobre os trilhos e distância de apoio “c” no sentido longitudinal do dormente ................................................................................................................. 81 Figura 38 - Gabarito de instalações fixas, OAEs e túneis em tangentes com linha singela e bitola de 1,00m .......................................................................................................... 83 Figura 39 - Plataforma em tangente para linha singela, onde: b = comprimento do dormente; d = altura do dormente; h = espessura mínima de lastro e W = comprimento da banqueta. ................................................................................................................. 84 Figura 40 - Fluxograma do estudo hidrológico. ........................................................... 85 Figura 41 - Fluxograma de projeto de drenagem. ....................................................... 88 Figura 42 - Passagem ferroviária inferior na Ferrovia Norte-Sul. ................................ 91 Figura 43 - Objetos paramétricos do Civil 3D. ............................................................. 98 Figura 44 - Superfície topográfica. ............................................................................ 101 Figura 45 - Apresentação final do alinhamento. ........................................................ 103 Figura 46 - Perfil de topografia (terreno natural). ....................................................... 103 Figura 47 - Pátio Ferroviário Araraquara - Perfil com acréscimo de greide projetado.104 Figura 48 - Subassembly RailSingle. ......................................................................... 105 Figura 49 – Propriedades geométricas da Abassembly. ............................................ 105 Figura 50 – Seção tipo definida. ................................................................................ 106 Figura 51 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção tipo (Assembly) com 11 linhas ferroviárias paralelas. ................................................................................................. 106 Figura 52 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção tipo (Assembly) com 4 linhas ferroviárias paralelas. ................................................................................................. 107 Figura 53 – Pátio Ferroviário Araraquara - Corredores processados. ........................ 107 Figura 54 – Pátio Ferroviário Araraquara – Visualização 3D dos corredores. ............ 108 Figura 55 – Pátio Ferroviário Araraquara – Visualização 3D da superfície projetada (terraplenagem). ......................................................................................................... 109 Figura 56 – Pátio Ferroviário Araraquara – Sample Lines (Seções transversais). ..... 110 Figura 57 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção transversal.................................... 110 Figura 58 – Pátio FerroviárioAraraquara - Superfície de topografia (terreno natural) 111 Figura 59 – Pátio Ferroviário Araraquara - Alinhamentos .......................................... 112 Figura 60 – Pátio Ferroviário Araraquara - Corredores. ............................................. 113 Figura 61 – Pátio Ferroviário Araraquara – Superfície projetada (Terraplengem) ...... 114 Figura 62 – Pátio Ferroviário Araraquara – Planta com indicação seções transversais do projeto.................................................................................................................... 115 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Espessura do Sublastro conforme qualidade do material da plataforma ..... 27 Tabela 2 – Resultado do ensaio de peneiramento ....................................................... 31 Tabela 3 – Altura mínima do lastro sob o dormente. .................................................... 33 Tabela 4 – Larguras de soca e de faixa central sem soca............................................ 33 Tabela 5 – Dimensões dos dormentes de madeira. ..................................................... 37 Tabela 6 – Características das seções dos trilhos ABNT e AREMA. ........................... 48 Tabela 7 – Tabela de comprimento mínimo de curva de transição. ............................. 68 Tabela 8 – Faixas de rampas de projetos de ferrovias de acordo com o relevo do terreno. ..................................................................................................................................... 69 Tabela 9 – Rampas máximas admissíveis para rodovias e ferrovias. ......................... 70 Tabela 10 – Direções de atuação dos carregamentos dinâmicos ou repetidos............ 76 Tabela 11 – Espaçamento dos dormentes das ferrovias brasileiras. ........................... 80 Tabela 12 – Gabaritos das hidrovias do Plano Nacional das Vias Navegáveis Interiores (PNVNI). ....................................................................................................................... 90 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT ABPV AEC ALL AMV ANTT Associação Brasileira de Normas Técnicas Associação Brasileira de Pavimentação Arquitetura e Engenharia Civil América Latina Logística Aparelho de Mudança de Via Associação Nacional de Transportes Terrestres AREMA ARTC CAD Daer/RS DER DIF DNIT IPR ISF NBR OAC PIV PMG RFFSA SNFC TLS VALEC American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association Australian Rail Trach Corporation Computer Aided Design Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Rio Grande do Sul Departamento de Estradas de Rodagem Diretoria de Infraestrutura Ferroviária Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes Instituto de Pesquisas Rodoviárias Instruções de Serviços Ferroviários Norma Brasileira Obra de Arte Corrente Ponto de Interseção Vertical Ponto de Mudança de Greide Rede Ferroviária Federal S.A. Société Nationale de Chemins de Fer Français Trilhos Longos Soldados Valec Engenharia, Construções e Ferrovias S.A. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 17 2. OBJETIVO ................................................................................................................. 20 3. JUSTIFICATIVA ......................................................................................................... 21 4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 22 4.1. Conceitos básicos sobre via férrea ................................................ 22 4.1.1. Superestrutura e seus componentes ........................................................... 23 4.1.2. Plataforma: ...................................................................................................... 24 4.1.3. Sublastro: ........................................................................................................ 25 4.1.4. Lastro .............................................................................................................. 28 4.1.5. Dormentes ....................................................................................................... 35 4.1.6. Trilhos ............................................................................................................. 43 4.1.7. Dispositivos de fixação e acessórios ........................................................... 50 4.1.8. Aparelhos especiais de via ............................................................................ 57 4.1.9. Bitolas ferroviárias ......................................................................................... 61 4.2. Conceituações básicas para projetos de leitos ferroviários ........ 63 4.2.1. Estudo topográfico ......................................................................................... 63 4.2.2. Estudo geológico e geotécnico ..................................................................... 63 4.2.3. Estudo de traçado e projeto geométrico ...................................................... 64 4.2.4. Projeto de terraplenagem .............................................................................. 73 4.2.5. Projeto de superestrutura .............................................................................. 76 4.2.6. Estudo hidrológico ......................................................................................... 84 4.2.7. Projeto de drenagem ...................................................................................... 85 4.2.8. Projeto de obras de arte especiais (OAEs) .................................................. 88 5. MÉTODO .................................................................................................................... 93 6. TECNOLOGIAS COMPUTACIONAIS EMPREGADAS NA PRODUÇÃO DE PROJETOS DE ENGENHARIA CIVIL .............................................................................. 94 7. ESTUDO DE CASO – APLICAÇÃO DO SOFTWARE CIVIL 3D PARA TRAÇADOS DE FERROVIAS ................................................................................................................ 98 7.1. Levantamento planialtimétrico – Modelagem da superfície de topografia ................................................................................................ 99 7.2. Projeto de traçado geométrico com perfil e seção tipo para geração de corredor ............................................................................. 102 7.3. Projeto de terraplenagem – Corredor, superfície projetada e seções transversais .............................................................................. 107 7.4. Exemplo Aplicado .......................................................................... 110 8. CONCLUSÃO .......................................................................................................... 116 9. REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 117 APÊNDICES ............................................................................................................ 124 17 1. INTRODUÇÃO O emprego do transporte sobre trilhos teve início no século XVI nas minas de carvão e de minério de ferro, da Alsácia e da Europa Central, e consistia em carroça movida a tração humana ou animal sobre dois trilhos de madeira (SANTOS,2011). Com o passar do tempo esse meio de transportefoi evoluindo: da carroça movida à tração humana ou animal passou para a locomotiva à vapor, em seguida pelo diesel chegando ao que temos de mais moderno em atividade hoje, a energia elétrica e os mais novos trens movidos à energia eletromagnética, mais conhecidos como MagLev ( do termo inglês Magnetic Levitation, tradução em português Levitação Magnética) ainda em fase de testes nas cidades de Xangai, na China, e Tóquio, no Japão; os trilhos que eram de madeira passaram a ser de aço, os dormentes de madeira hoje são encontrados no mercado confeccionados em outros tipos de materiais tais como: metal, concreto etc. No início esse tipo de transporte era utilizado apenas para transporte de cargas, poucos anos depois passou a ser utilizado também para transporte de passageiros, consequentemente os vagões tanto de carga quanto de passageiros evoluíram, os vagões de carga passaram a ser feitos de estruturas de aço ou containeres também de aço e os vagões de passageiros passaram da madeira também para o aço, dentre tantas outras evoluções. De acordo com Santos (2011), somente em meados do século XIX o sistema ferroviário de transporte de cargas e passageiros começou a ser implantado nos continentes da América do Norte e América do Sul, sendo o Brasil e a Argentina os primeiros países da América do Sul a dar início ao uso deste meio de transporte. Nos primórdios da ferrovia no Brasil, esse tipo de transporte era quase totalmente voltado para o transporte de passageiros, porém, com o passar do tempo foi perdendo força e o transporte de carga começou a ocupar maior espaço e ganhar mais atenção no Brasil. O Brasil tem muito ainda que crescer e desenvolver no que se diz respeito à sua malha ferroviária que atualmente está praticamente estagnada,pois a política nacional, desde meados da década de 1960, vem priorizando a expansão do modal rodoviário, basta observar os números de veículos fabricados desde então: em 1957 foram fabricados cerca de 30 mil automóveis, em 1960 esse valor subiu para 130 mil unidades em função do incentivo do Plano de Metas do governo de Juscelino Kubitschek e por fim, não há muito 18 tempo atrás, já em 2013, a frota de automóveis fabricados aumentou para vertiginosos 3,712 milhões de unidades. (Meyer, R., 2014). Enquanto isso os modais ferroviários estão abandonados pelo descaso das políticas públicas, a malha ferroviária que o país possui hoje, em comparação com sua extensão territorial, resulta numa densidade ferroviária inferior a da Argentina e da Bélgica dentre tantos outros países com extensão territorial menor que a do Brasil (Imago História, acessado em 25/10/2015). Conforme Ribeiro (2014), houve um início de retomada dos investimentos em sistemas de transporte sobre trilho na década de 1970, quando foram iniciadas as construções das linhas de metrô dos estados de São Paulo e do Rio de Janeiro e foi criada a Companhia Brasileira de Trens Urbanos (CBTU) destinada a cumprir a tarefa de transformar os ramais urbanos de trens de carga em sistemas de transporte urbano. Porém, mesmo com toda esta iniciativa, o sistema de transporte urbano sobre trilhos corresponde a menos de 10% da demanda de transporte público em todo o território brasileiro, onde pode-se observar volumes de demandas mais expressivos somente em São Paulo e no Rio de Janeiro. Atualmente o país possui uma malha ferroviária de cerca de 38.287 Km de extensão, sendo que aproximadamente 8.000 Km dessa malha são de linhas desativadas (CNT, 2013). Apesar da atual crise político-econômica em que o Brasil se encontra, territorialmente falando, o país tem grande potencial para crescer no ramo de ferrovias, independente do seu uso, para transporte de passageiros ou cargas. Pois o transporte sobre trilho, apesar de exigir altos investimentos iniciais, ainda assim é um dos meios de transporte terrestre mais econômicos, mais rápidos e menos poluentes. Porém, para desenvolver tais projetos, o mercado de trabalho brasileiro não possui tantos profissionais com conhecimentos na área da engenharia ferroviária, devido ao pouquíssimo investimento tanto do governo quanto de iniciativas privadas na construção de novas linhas ferroviárias ou até mesmo na restauração e reconstrução das já existente e que estão desativadas, acarretando também em escassez de material didático, bibliografias e afins voltados para essa área. Em áreas tão pouco exploradas no Brasil como a de projetos ferroviários existem poucas informações disponíveis no mercado para consulta, tanto na questão de livros e artigos técnicos quanto na questão de manuais e de tutoriais dos softwares que auxiliam na produção desses projetos. 19 Com relação aos softwartes disponíveis no mercado, a Autodesk, dominante no mercado de soluções computacionais na área da construção civil e afins, possui softwares potentes que auxiliam nos desenvolvimentos de vários tipos de projetos, desde projetos arquitetônicos a projetos como os de rodovias, ferrovias, instalações hidráulicas e elétricas, etc.. Dentre seus vários softwares existe um que vem se destacando em larga escala pela sua eficiência e versatilidade, o Civil 3D. Este software se destaca por trabalhar com conceitos de modelagem de objetos de forma interligada e correlacionada, possibilitando que vários profissionais trabalhem no mesmo projeto ao mesmo tempo sem interferir no andamento do mesmo, permitindo que as atualizações de todos os itens do projeto ocorram automaticamente para todos os profissionais envolvidos, evitando-se possíveis erros de atualizações caso estas fossem executadas manualmente. Neste trabalho foi apresentado, além do funcionamento do Civil 3D associado a projetos de ferrovias, algumas definições, pouco encontradas na bibliografia brasileira, do que é uma ferrovia, o que a compõe e como é projetada. Para demonstrar o desempenho do software Civil 3D foi adotado como exemplo prático um projeto de um pátio ferroviário de grande porte da antiga ALL1, atual RUMO-ALL após a fusão com a empresa de logística RUMO. Este pátio ferroviário foi apenas um estudo de viabilidade, solicitado pela ALL no ano de 2014, e era constituído por 26 linhas de desvio ferroviário e uma linha ferroviária que daria acesso ao girador, além dos eixos viários e os platôs onde seriam construídas as edificações de apoio e os estacionamentos que não serão tratados nestes trabalho. 1 ALL: América Latina Logística 20 2. OBJETIVO O objetivo principal deste trabalho foi o de apresentar o Civil 3D, uma importante ferramenta computacional criada pelo grupo Autodesk que auxilia no desenvolvimento de projetos variados do ramo da engenharia civil, focando o seu emprego no desenvolvimento de projetos ferroviários, tomando como objeto de estudo para apresentação deste software um projeto de um pátio ferroviário de grande porte da antiga ALL. Além de apresentar conceitos básicos importantes sobre engenharia ferroviária, tais como definições de seus componentes estruturais e projetos, assuntos raramente abordados em bibliografias brasileiras. 21 3. JUSTIFICATIVA Diante da escacez de material bibliográfico brasileiro voltado para projetos ferroviários e principalmente para ferramentas computacionais que auxiliem no desenvolvimento de tais projetos, surgiu a necessidade de se elaborar o presente trabalho. Com o intuito de demonstrar o funcionamento de uma ferramenta computacional na elaboração de projetos ferroviários, o software Civil 3D, criado pelo grupo Autodesk e que vem sendo bastante empregadono desenvolvimento de projetos tanto de ferrovias quanto de rodovias, loteamentos etc., foi feito um estudo prático utilizando-se do projeto de um pátio ferroviário de grande porte da antiga ALL. Inicialmente foram apresentados conceitos e definições básicas importantes das quais deve-se ter conhecimento para que sejam aplicados no desenvolvimento do projeto ferroviário, sendo estes fatores decisivos na escolha do traçado do leito ferroviário assim como nas soluções possíveis de ser empregadas na elaboração de tal projeto. 22 4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1. Conceitos básicos sobre via férrea De acordo com Nabais (2014): "Um dos conceitos mais completos de estrada de ferro diz que ferrovia é um sistema de transporte terrestre, autoguiado, em que os veículos (motores e rebocados) se deslocam com rodas metálicas sobre duas vigas contínuas longitudinais, também metálicas, denominadas trilhos." A seção transversal de uma ferrovia é basicamente composta de infraestrutura e superestrutura, conforme apresentado na Figura 1. A infraestrutura engloba as obras de terraplenagem, sistemas de drenagem, obras de arte corrente e especiais (pontes, viadutos, pontilhões etc.) e túneis, que formam o que se chama de plataforma. E é sobre a plataforma que deve ficar apoiada a superestrutura que, por sua vez, é o conjunto formado pelo sublastro, lastro, dormentes, trilhos, acessórios de fixação e aparelhos de mudança de via (NABAIS,2014). Segundo Paiva (2009), esse conjunto de infraestrutura e superestrutura forma a área da Via Permanente Ferroviária, enquanto que a Via Permanente propriamente dita é formada pela superestrutura. Figura 1 - Seção transversal “tipo” de uma linha ferroviária com superestrutura e infraestrutura. Fonte: Brina,1982 Conforme apresentado por Paiva (2009), a área da Via Permanente Ferroviária tem como objetivos principais: Manter a segurança da via para o tráfego de acordo com o tipo e a frequência; Reduzir e/ou evitar a necessidade de manutenção corretiva; 23 Proporcionar uma viagem confortável aos usuários dos veículos ferroviários; Permitir programação antecipada das manutenções preventivas; Permitir análises e estudos de ocorrências para identificação das causas; Conservação da via para que possa ser usada para o retorno da energia elétrica de tração e dos sistemas elétricos de controle de tráfego. Ainda de acordo com Paiva (2009), a Via Permanente tem como principais objetivos: Dar suporte seguro e capaz de permitir o tráfego dos veículos ferroviários na velocidade limite que, por sua vez, deve ser bem próxima da velocidade de projeto; Dissipar os esforços oriundos do tráfego; Impedir e/ou minimizar a ocorrência de ruídos e vibrações em torno da ferrovia; Permitir, através uma estrutura isolada eletricamente, a instalação de circuitos de controle de tráfego e a carga de retorno às subestações em qualquer condição climática; Possuir o menor custo possível e, se composta por componentes de boa qualidade e vida útil longa, permitir que peças possam ser reutilizadas após a desmontagem da via para substituição de algum elemento defeituoso ou danificado; Possuir pouca necessidade de manutenção e, quando necessária, não prejudicar o tráfego. Além da infraestrutura, superestrutura e bitolas2 também serão abordados, de forma um pouco mais abreviada, os conceitos básicos de locomotivas e vagões, pois, estes variam de acordo com o tipo de uso (transporte de cargas ou de passageiros) e a bitola da linha ferroviária (NABAIS, 2014). 4.1.1. Superestrutura e seus componentes Segundo Nabais (2014), a superestrutura, segmento da via permanente, é responsável por suportar e distribuir as solicitações das cargas recebidas dos veículos ferroviários na plataforma. 2 Bitolas: distâncias entre as faces internas dos trilhos de uma linha ferroviária. 24 De forma mais detalhada, conforme manual de treinamento da extinta Rede Ferroviária Federal S. A. (RFFSA,1988), superestrutura é a parte superior da via ferroviária, composta por trilhos, dormentes, lastro, sublastro, aparelhos de mudança de via e acessórios de fixação que permitem o rolamento suave e seguro dos veículos ferroviários (trens e outros materiais rodantes). A Figura 2 representa graficamente uma seção transversal tipo de superestrutura. Figura 2 - Seção transversal tipo de superestrutura. Fonte: KLINCEVICIUS, 2011. De acordo com Nabais (2014), a superestrutura pode ser classificada em dois tipos distintos: Superestrutura rígida: quando os dormentes são assentados sobre uma laje de concreto ou fixados diretamente sobre uma viga; Superestrutura elástica: quando os dormentes são assentados sobre uma camada de lastro que, em conjunto com os dormentes, suportará e distribuirá as cargas transmitidas pelos trilhos uniformemente sobre a plataforma. 4.1.2. Plataforma: Paiva (2009) destaca em seu trabalho a definição contida na norma NBR 7641 (TB 131)3 da ABNT4, onde afirma que a plataforma da linha é a superfície superior da infraestrutura, também podendo ser denominada como leito, subgreide, subleito ou camada de suporte, dependendo do organismo ferroviário responsável por sua implantação; em outras palavras 3 NBR 7641 (TB 131): Via Permanente Ferroviária: Terminologia. 4 Associação Brasileira de Normas Técnicas. 25 é a face superior da área terraplenada, precisamente onde será implantada a superestrutura férrea, conforme indicado na Figura 1 do item 5.1. do presente trabalho. Basicamente, a função da plataforma é constituir o leito da via férrea onde fica apoiada a superestrutura e receber e suportar as solicitações das cargas transmitidas pela superestrutura (PAIVA, 2009). De acordo com Paiva (2009), em aterros a plataforma é constituída por três camadas com espessura entre 0,30m e 0,50m; dependendo do tipo de solo, principalmente em casos em que o solo apresenta mais que 5% de suas partículas passando pela peneira nº 200, a plataforma deverá receber tratamento granulométrico para reduzir essa porcentagem ou até mesmo algum tratamento químico para anular a possibilidade de formação de lama. Outro fator que influencia diretamente nesse tipo de tratamento do solo da plataforma é o CBR (capacidade de suporte do solo) definido em projeto que, por sua vez, varia de acordo com o organismo ferroviário, como por exemplo a extinta FEPASA que exigia CBR ≥ 6% na umidade ótima e a Transnordestina que exige CBR ≥ 10% na umidade ótima. Em cortes, as exigências são praticamente as mesmas, salvo que se o solo não atender às exigências de projeto haverá a necessidade de troca de solo ou até mesmo o acréscimo de reforço de subleito à base de rachão ou material similar, de modo a aumentar a capacidade de suporte do mesmo (PAIVA, 2009). 4.1.3. Sublastro: O sublastro é uma camada intermediária entre a plataforma e o lastro ferroviário (PAIVA,2009). De acordo com a NBR 7641 (TB131) de 1980, define-se o sublastro como sendo a parte inferior do lastro que fica diretamente em contato com a plataforma que, apesar de ser constituído de material granular de custo menor, é capaz de oferecer condições adequadas para drenagem e suportar as solicitações transmitidas pelos demais componentes da superestrutura, complementando assim o lastro. Na Figura 2 do item 5.1.1. está indicado o sublastro da ferrovia. O sublastro é constituído por material granular, geralmente bem graduado, localizado entre o lastro e o subleito (plataforma). Essacamada age como filtro, prevenindo a penetração do solo do subleito no lastro. As principais funções do sublastro, segundo Nabais (2014), são: 26 Reduzir as cargas advindas do lastro, provenientes da carga rolante, para adequá- las à resistência do subleito (plataforma); Evitar o bombeamento de finos, fenômeno no qual a “lama”, resultante da mistura do solo fino com água, é bombeada, pela ação do tráfego, para a camada de lastro, alterando suas propriedades; Reduzir a espessura da camada de lastros, o que favorece a economia já que o material utilizado no sublastro é de menor custo; Equilibrar a rigidez da via permanente proporcionando uma relativa elasticidade ao apoio do lastro. De acordo com Nabais (2014), os matérias utilizados na execução do sublastro devem seguir as seguintes especificações: Índice de grupo IG = 0; Limite de liquidez LL ≤ 35; Índice de plasticidade IP ≤ 36; Pertencer ao Grupo A da classificação pela Tabela da Highway Research Board (HBR); Expansão máxima de 1%; Índice de suporte California CBR ≥ 30. A espessura da camada de sublastro deve ser no mínimo 20 cm, podendo ser maior dependendo da compatibilidade da taxa de trabalho da mesma em relação à sua capacidade de suporte (Nabais, 2014). De acordo com Paiva (2009) essa variação de espessura é influenciada pela qualidade da plataforma e pelas cargas solicitantes que atuam na via permanente. Na Tabela 1 podemos observar a variação de espessura do sublastro de acordo com a qualidade do material da plataforma. 27 Tabela 1 - Espessura do Sublastro conforme qualidade do material da plataforma TIPO DO SOLO5 CBR DA PLATAFORMA (%) ESPESSURA DO SUBLASTRO (m) GW, GP, GM, SW ≥ 40% Não requerido GC, SP, SM, SC Entre 20 e 4% Não requerido CL, ML De 8 a 20% 0,30 OL, MH ≤ 8% 0,40 Fonte: PAIVA, 2009. Em sua execução, o sublastro deve atingir o peso específico aparente de 100% do ensaio de Proctor Normal durante a compactação. Na ausência de material que atenda as especificações exigidas próximo a ferrovia, pode-se utilizar de outros materiais em substituição e/ou outras técnicas construtivas que atendam as exigências de qualidade e de suporte do projeto a ser executado, desde que não aumente demasiadamente o custo da obra. Segundo Nabais (2014), há duas opções de substituição de materiais possíveis de serem adotadas: Mistura de dois solos naturais ou um solo argiloso com areia ou agregado miúdo; Solo melhorado com cimento, conforme especificações do DNIT. Paiva (2009) também cita como alternativas as seguintes soluções: Solo estabilizado por cal ou estabilizadores químicos; Camadas de concreto asfáltico, geossintéticos como membranas, grelhas e/ou mantas geotêxteis. De acordo com Paiva (2009), as camadas de concreto asfáltico e de geossintéticos possuem um desempenho inferior ao das camadas de materiais granulares, portanto, deve- 5 G = Pedregulho W = Bem graduado S = Areia P = Mal graduado M = Silte H = Alta compressibilidade C = Argila L = Baixa compressibilidade O = Orgânico Pt = Turfa 28 se evitar o seu emprego sempre que possível. O ideal é que estas soluções sejam adotadas somente nas seguintes situações: Quando houver necessidade de impedir a penetração deste solo no interior do lastro, em função do tipo do solo; Quando for necessário reduzir a altura do lastro, quando esta for superior a 0,40m; Quando o tráfego na área for muito severo. Em situações de corte em rocha, por não apresentar uma superfície plana durante sua execução, existe a necessidade do emprego de uma camada de acomodação composta por areia com espessura de 0,30m, para que se possa executar sobre ela, posteriormente, a camada de sublastro (PAIVA, 2009). Com relação à declividade transversal da camada de sublastro a AREMA6 recomenda que esta seja em torno de 2,5 a 5%, podendo-se adotar a média de 3% (NABAIS, 2014), sendo esta última a mais aplicada nos projetos de ferrovias em geral. 4.1.4. Lastro De acordo com Nabais (2014), o lastro fica entre os dormentes e a superestrutura e tem as seguintes funções: Distribuir de forma homogênea, sobre a plataforma, os esforços resultantes das cargas dos veículos ferroviários; Atenuar as trepidações resultantes das passagens dos veículos ferroviários; Suprimir as irregularidades da plataforma, fornecendo uma superfície contínua e uniforme para os dormentes e trilhos; Impedir os deslocamentos dos dormentes nos sentidos longitudinal e transversal; Facilitar a drenagem da superfície. O lastro é uma camada de material granular onde se apoia a grade da ferrovia que, por sua vez, é constituída de trilhos e dormentes (PAIVA, 2009), conforme indicado na Figura 2 do item 5.1.1.. 6 American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (tradução livre: Associação Americana de Engenharia Ferroviária e Manutenção de Vias). 29 De acordo com a NBR 7641 (TB 131) o lastro é definido da seguinte forma: “parte da superestrutura da via permanente que distribui uniformemente à plataforma os esforços da via férrea, transmitidos dos dormentes, impedindo o deslocamento dos mesmos, oferecendo suficiente elasticidade à via, reduzindo impactos e garantindo-lhes eficiente drenagem e aeração.” O DNIT7 (2016) divide o lastro em duas partes conforme indicado na Figura 3 e definidas a seguir: Lastro inferior: lastro compreendido entre a face inferior do dormente e a superfície da plataforma ou sublastro; Lastro superior: lastro que se encontra acima da face inferior do dormente, ou seja, o lastro que envolve o dormente em suas laterais; Figura 3 - Seção transversal tipo com divisão do lastro conforme DNIT (2016). Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. De acordo com o DNIT (2016), o ato de acréscimo de lastro sob o dormente com o intuito de recuperar o lastro danificado sob uma grade ferroviária existente ou de instalar um novo lastro sob uma nova grade ferroviária denomina-se levante de lastro ou alçamento de lastro. Para Nabais (2014), o material empregado na execução do lastro deve possuir as seguintes características: 7 Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes. 30 Resistência aos esforços transmitidos; Elasticidade limitada para reduzir os choques; Dimensões adequadas à interposição entre os dormentes e o sublastro; Resistência às intempéries; Deve ser um material não absorvente, não poroso e possuir grãos impermeáveis; Não deve produzir pó. O tipo de material mais adequado à execução do lastro é a pedra britada que, por sua vez, pode ser proveniente de rochas do tipo granito, gnaisse, quartzito, micaxisto, deorito e diabásio. Na falta da pedra britada, pode-se adotar o emprego de terra, areia, cascalho e escória, desde que sejam feitas análises e estudos mais detalhados (NABAIS, 2014). Conforme Nabais (2014), as especificações adotadas pela ABNT, no Brasil, são basicamente fundadas nas especificações da AREMA, e são apresentadas a seguir: Peso específico mínimo = 2,7 tf/m³ (26,5 KN/m³); Resistência à ruptura = 700 kgf/cm² (6,87 KN/cm² ou 70 MPa); Deve ser um material insolúvel; O aumento de peso por absorção deve ser menor que 8 gf/dm³; A pedra britada deve possuir granulometria entre 2 1/2” (63,50 mm) e 1/2” (12,70 mm); A presença de substâncias novicas e torrõesde argila deve ser inferior a 1% do peso do material. Para se ter um controle de qualidade adequado desse material são necessários fazer ensaios, tais como o ensaio MB 8/NBR 7218 (ABNT, 2010b) de determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis e o ensaio NBR NM 26 (ABNT 2009c) de amostragem através do qual se define a granulometria da amostra de agregados através de peneiramento (NABAIS, 2014). O ensaio de peneiramento deve chegar aos valores apresentados na Tabela 2 para que o material seja liberado para o uso na execução do lastro. 31 Tabela 2 – Resultado do ensaio de peneiramento ABERTURA # (pol.) ABERTURA # (mm) % PASSANDO 2 1/2 63,5 100 2 50,8 80 - 100 11/2 39,1 40 - 70 1 25,4 10 - 30 3/4 19,1 0 - 10 1/2 12,7 0 - 5 Fonte: NABAIS, 2014. Além dos ensaios citados acima há outro ensaio também muito importante para a avaliação adequada do material, o ensaio de resistência à abrasão Los Angeles, cujo resultado dará o coeficiente de Los Angeles (CLA) que não deve ser superior a 35% (NABAIS, 2014). Segundo Paiva (2009), há ainda mais algumas normas brasileiras de grande importância aplicáveis na execução do lastro, que seguem: NBR 11460 – EB 813 – Execução de serviços de implantação. Resolução e/ou melhoramento de lastro da via férrea; NBR 11460 – NB 564 – (05/1988) – Projeto para renovação e/ou melhoramento para lastro de via férrea; NBR 7914 – NB 475 – (01/1990) – Projeto de lastro para via férrea; NBR 11541 – NB 497 – (04/1991) – Amostragem de material para lastro para via férrea. As propriedades mecânicas do lastro derivam das propriedades físicas do material empregado em sua execução e também do estado do mesmo na via, sendo este último definido pela densidade in situ e propriedades como lamelaridade, dureza, tamanho etc (PAIVA, 2009). De acordo com Paiva (2009), a densidade do lastro é analisada em três situações: Densidade in situ: resultante de processo de compactação durante o processo de execução; 32 Densidade inicial: resultante da operação de socaria; Densidade final: resultante do tráfego de circulação dos veículos ferroviários e demais esforços que se manifestam na via. Com o decorrer do tempo o lastro perde e/ou reduz algumas de suas propriedades como, por exemplo, a sua capacidade de drenabilidade que pode ser reduzida ou completamente eliminada em função das ações e reações resultantes da exposição a intempéries, degradação de suas partículas pelos processos de construção e manutenção e também pala exposição ao tráfego dos veículos ferroviários (PAIVA, 2009). De acordo com Paiva (2009), as dimensões fundamentais, representadas na Figura 4, para a camada de lastro são: Figura 4 - Seção transversal tipo com dimensões fundamentais. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Espessura do lastro sob o dormente: calculada em função da capacidade de suporte da plataforma, do trem tipo, da bitola da linha ferroviária e do espaçamento entre os dormentes, podendo variar entre 25 e 40 cm, de acordo com a norma NB 475 da ABNT. Na Tabela 3 temos as alturas mínimas de acordo com a classe da ferrovia; 33 Tabela 3 – Altura mínima do lastro sob o dormente. CLASSE DE LINHA FÉRREA ALTURA MÍNIMA DO LASTRO SOB O DORMENTE (cm) I 40 II 30 III 25 Fonte: PAIVA, 2009. Ombreiras ou banquetas: com a função de resistir aos eforços resultantes do tráfego dos veículos ferroviários sobre a grade ferroviária, sua largura varia entre 15 e 30 cm; Largura da soca do lastro: soca do lastro é a faixa de lastro que fica abaixo dos trilhos e longitudinal ao eixo da via e sua largura varia de acordo com a bitola da via, na Tabela 4 encontram-se tais variações; Largura da faixa central sem soca: esta faixa localiza-se entre as faixas da soca de lastro e também variam de acordo com a bitola, suas variações apresentam-se também na Tabela 4. Tabela 4 – Larguras de soca e de faixa central sem soca. BITOLA LARGURA DE SOCA – SK (mm) LARGURA DE FAIXA CENTRAL SEM SOCA (mm) Larga (1,60m) 900 a 1000 400 Normal (1,435m) 800 a 1000 400 Métrica (1,00m) 750 a 950 300 Fonte: PAIVA, 2009. A socaria do lastro pode ser feita de duas formas (PAIVA, 2009): Mecanizada: utilizando de equipamentos denominados socadoras dos tipos pesado, representada na Figura 5; 34 Figura 5 - Socadora do tipo pesada, modelo AB50D. Fonte: MATISA, Catálogo 2016. Manual: utilizando de equipamentos portáteis tais como socadora tipo vibratória (Figura 6) ou Picareta de soca (Figura 7). Figura 6 - Socadora vibratória vertical light, tipo leve. Fonte: ROBEL, Catálogo 2016. Figura 7 - Picareta de soca. Fonte: ROBEL, Catálogo 2016. 35 4.1.5. Dormentes A função básica dos dormentes é receber os esforços resultantes das cargas dos veículos ferroviários e transmitir ao lastro (NABAIS,2014). Além desta função, de acordo com Paiva (2009), os dormentes também tem as funções de: Suportar os trilhos; Garantir uniformidade das bitolas das linhas ferroviárias em toda extensão da via; Em caso de dormentes de madeira, estes devem atuar como apoio elástico entre os trilhos e o lastro; Aumentar a área de distribuição de tensões provindas dos trilhos; E por fim, dar estabilidade à via permanente. Porém, Nabais (2014) e Paiva (2009) também afirmam que, em suas respectivas bibliografias, para que o dormente cumpra de forma adequada tais funções, os mesmos devem atender algumas exigências, tais como: Deve fornecer superfície de apoio suficiente para que sua taxa de trabalho no lastro não supere os limites relativos ao material do mesmo; Deve possuir espessura suficiente para fornecer rigidez necessária à superestrutura, porém mantendo ainda uma pequena elasticidade; Deve ser resistentes aos esforços solicitantes; Deve apresentar um tempo de vida útil longo, de modo a não exigir tantas manutenções; Deve facilitar o uso de equipamentos de socaria durante o nivelamento do lastro facilitando também a manutenção deste último; Deve apresentar viabilidade econômica no custo inicial e em sua manutenção, de acordo com o material adotado e a região onde será instalado; O material do dormente deve ser adequado a cada tipo de lastro e ao circuito de via, caso exista; Deve oferecer boa fixação aos trilhos. Os dormentes mais utilizados na construção de superestruturas são os dormentes de madeira, de aço e os de concreto. Porém, já existem estudos e empregos de opções mais alternativas como os dormentes de naílon e plástico e os de plástico reciclado, sendo este 36 último já aplicado, à título de experimento, em algumas ferrovias brasileiras como no caso dos dormentes de plástico reciclado do Metrô da cidade de São Paulo (PAIVA, 2009). Cada tipo de dormente possui suas características e normas pertinentes ao tipo de material que os compõem. A seguir temos um rápido descritivo desses dormentes de acordo com seus materiais de composição. 4.1.5.1. Dormentes de madeira A madeira é um dos principais materiais utilizados na fabricação de dormentes porém, devido a escassez de florestas naturais e de reflorestamentos de árvores que forneçam madeiras nobres de boa qualidade destinados a este fim, o preço de dormentes de madeira nobre, no mercado, vem onerando o custo da obra ferroviária. Deste modo, passou-se há algum tempo a empregar madeira de menores qualidade e nobreza com o intuito de se reduzir o preço dos dormentes, porém o emprego destas madeiras exige que o dormentepasse por um tratamento químico com conservantes e tenha uma maior frequência de manutenções, ou seja, mesmo utilizando madeiras de menor qualidade o preço do dormente de madeira ainda continua alto (NABAIS, 2014), principalmente devido a maior frequência de manutenções. O uso de dormentes de madeira é mais indicado quando a via férrea não possui um controle muito rigoroso do processo de degradação e haja apenas o processo de manutenção preventiva (PAIVA, 2009). Segundo Paiva (2009), as madeiras mais utilizadas na produção de dormentes de madeira são: Madeiras de lei, raramente empregadas: aroeira, sucupira, jacarandá, amoreira, ipê e pereira; Madeira mais empregada atualmente com tratamento químico: eucalipto. De acordo com Nabais (2014), a qualidade da madeira utilizada na confecção do dormente é de grande importância e sua vida útil é diretamente relacionada à sua resistência ao apodrecimento e ao desgaste mecânico, porém existem ainda fatores externos que influenciam de forma decisiva na questão da durabilidade do dormente, tais como: Intempéries (clima); Sistema de drenagem pluvial da via; O peso/carga dos veículos ferroviários e a velocidade com que passam na linha férrea; 37 Estação do ano em que a madeira utilizada para a confecção dos dormentes foi cortada; O grau de secagem da madeira; Os tipos dos acessórios de fixação dos trilhos (placas de apoio, parafusos etc); O tipo do lastro que receberá os dormentes. As normas técnicas brasileiras aplicadas aos dormentes de madeira são: NBR 7511:2013 - Dormentes de madeira - Requisitos e métodos de ensaio (especificação dos requisitos e métodos de ensaio para dormentes de madeira destinados à via férrea); TB 138/NBR 6966:1994 – Dormente (definição dos termos empregados em dormente de via férrea); IVR 11 – Nomenclatura de via permanente (Rede Ferroviária Federal AS - RFFSA, 1978) IVR 12 – Emprego de dormentes roliços (RFFSA, 1978) EVR 8 – Substituição de dormentes (RFFSA, 1978) NV3 250 – Especificações técnicas para fornecimento de dormente de madeira (RFFSA, 1978) NBR 7190:1997 - Projeto de estruturas de madeira (definição das condições gerais que devem ser seguidas no projeto, na execução e no controle das estruturas correntes de madeira, tais como pontes, pontilhões, coberturas, pisos e cimbres). A Tabela 5 apresenta as dimensões dos dormentes de madeira segundo as bitolas da via férrea e a Figura 8 apresenta as dimensões dos dormentes de madeira mais utilizados. Tabela 5 – Dimensões dos dormentes de madeira. BITOLA DIMENSÕES DO DORMENTE (mm) COMPRIMENTO LARGURA ALTURA Larga (1,60m) 2800 240 170 Normal (1,435m) 2600 240 160 Métrica (1,00m) 2000 220 160 Fonte: PAIVA, 2009. 38 Figura 8 - Dimensões dos dormentes de madeira mais utilizados. Fonte: PREMA, Catálogo 2016. De acordo com Paiva (2009), o emprego dos dormentes possuem suas vantagens e desvantagem que, de acordo com os critérios fixados pelo projeto, devem ser analisados para que o seu emprego na via férrea seja o mais adequado e o menos oneroso possível, levando-se em consideração o tipo de via e a região onde será empregado, pois, dependendo do local, pode haver difícil acesso a esse tipo de material. Pode-se citar como vantagens em sua aplicação: Baixo custo inicial em relação aos outros tipos de dormentes; Facilidade em seu manuseio; Boa adequação em todos os tipos de lastro; Possível de ser empregado em qualquer tipo de vias e bitolas; Não apresenta restrições aos variados tipos de circuitos de vias; Muito indicado ao emprego em vias que não exijam manutenções muito criteriosas. Como desvantagens em sua aplicação pode-se citar: Tempo de vida útil consideravelmente curto em relação aos outros tipos de materiais; Proporciona menor estabilidade lateral e longitudinal em relação aos outros tipos de dormentes; Possui alto custo de manutenção em relação aos demais materiais; É um material sensível ao ataque de fungos e insetos, além de ser passível de quebras; 39 E por fim causa impacto ambiental, caso a madeira não seja provinda de áreas de florestas com replantio planejado. 4.1.5.2. Dormentes de aço Segundo Nabais (2014), dois dos grandes motivos para o emprego dos dormentes de aço em vias férreas são os parâmetros econômicos e os ambientais. Os dormentes de aço são confeccionados com chapa de aço laminado em “U” invertido curvada em suas extremidades formando garras que, ao serem introduzidas no lastro, geram uma certa resistência aos deslocamentos transversais da via férrea, a Figura 9 apresenta a vista de cima e os cortes longituninal e transversal desse tipo de dormente. Figura 9 - Dormente de aço. Fonte: PREMA, Catálogo 2016. Em função do material e de suas dimensões mais enxutas em relação aos demais tipos de dormentes, este é um dormente relativamente leve, pesando cerca de 70 Kg, de fácil manuseio e assentamento, porém, devido a isso, não é indicado para o emprego em ferrovias que possuam tráfego pesado, pois deformam com maior facilidade em relação aos demais tipos; em termos de custo, comparando-se aos dormentes de madeira e os de concreto, atualmente, os domentes de aço possuem um custo para grandes quantidades bastante competitivo devido ao alto preço da madeira e do concreto (NABAIS, 2014). De acordo com Paiva (2009), as vantagens encontradas no emprego dos dormentes de aço são: Possuem vida útil longa, entre 25 a 50 anos; São leves, facilitando o manuseio; 40 Por serem peças únicas, apresentam longa durabilidade e alta resistência; Devido ao seu formato oferecem maior estabilidade longitudinalmente e lateralmente com relação à via; Enquanto que as desvantagens, conforme Paiva (2009), são: Se for empregado em pequenas quantidades, proporciona um custo bastante oneroso em relação aos demais tipos de dormentes; Sofrem corrosão ao decorrer do tempo devido a exposição às intempéries e produtos químicos que possam ser eliminados pelos veículos ferroviários; Não podem ser empregados em linhas férreas com tráfego pesado, como por exemplo pátios e áreas industriais; São propagadores de poluição sonora; Por serem condutores de eletricidade, dificultam o isolamento entre os trilhos, afetando negativamente os circuitos de sinalização das linhas férreas; Em função de sua forma tornam a manutenção do lastro mais dificultosa e, portanto, mais cara; Nabais (2014) ainda ressalta problemas tais como: Devido a maior rigidez e a difícil fixação do trilho neste tipo de dormente, os acessórios de fixação tendem a afrouxar com o tempo, exigindo constante manutenção; Os furos, vindos de fábrica, para fixação dos parafusos enfraquecem os dormentes possibilitando o surgimento de fissuras inutilizando o dormente; 4.1.5.3. Dormentes de concreto Os dormentes de concreto passaram a substituir os dormentes de madeira, em grande escala, em alguns países europeus como Inglaterra, França e Alemanha logo após a Segunda Guerra Mundial, junto com o surgimento do concreto protendido (NABAIS, 2014). De acordo com Nabais (2014), o desenvolvimento dos dormentes de concreto, sendo eles dos tipos monoblocos, biblocos e articulados, se divide em duas fases: Primeira fase: essa fase tem seu fim no ano de 1940, período sem grandes êxitos devido o emprego do concreto armado comum na produção desses dormentes ; 41 Segunda fase: esta fase teve seu início em 1940 e segue até os dias atuais, esse período foi marcado pelo advento do concreto protendido e das fixações elásticas,trazendo grande desenvolvimento aos dormentes monoblocos pré e pós tensionados. Dos três dormentes de concreto citados acima os mais empregados nos dias atuais são os dormentes dos tipos bibloco (Figura 10) e monobloco (Figura 11). Segundo Nabais (2014), o dormente do tipo monobloco (Figura 11) pode ser produzido de duas formas: Pós-tensionado, sem aderência das barras com o concreto; Pré-tensionado, com aderência das barras com o concreto. O dormente bibloco ou misto (Figura 10) é formado por dois blocos de concreto interligados por uma barra de aço (viga metálica) que, por sua vez, apresenta o tamanho quase igual ao tamanho total do dormente, fazendo o importante papel de armadura principal dos blocos de concreto. Além da viga metálica os blocos possuem em seu interior uma armadura que tem a função de fazer a ligação rígida do bloco com a viga. Devido à elasticidade da viga metálica, os blocos de concreto não absorvem os esforços do lastro no vão entre os mesmos de modo a permitir que estes resistam à grande parte dos esforços de flexão estática e flexão alternadas provindos do tráfego sobre os trilhos (NABAIS, 2014). Nabais (2014) ressalta que a viga metálica que interliga esses blocos, normalmente, é fabricada com perfis de cantoneira laminar ou com chapa dobrada e galvanizada a quente e as normas aplicadas ao aço utilizado na fabribação deste tipo de dormente são: Figura 10 - Dormente de concreto bibloco. Fonte: DNIT, ETM 003. Figura 11 - Dormente de concreto monobloco. Fonte: DORBRAS, Catálogo 2016. 42 ASTM8 A36, 1997 - Aço carbono com finalidade de utilização estrutural e em aplicações comuns; NBR 7007:2011 – Classe MR-250 - Aços carbono e micro-ligados para uso estrutural em geral, substituída por NBR 7007: 2016 em 14/09/2016. Com relação aos blocos de concreto, sejam eles monoblocos ou biblocos, para o dimensionamento dos mesmos deve-se aplicar a norma NBR 11709:2015 - Dormente de concreto - Projeto, materiais e componentes. Segundo Nabais (2014), os países de primeiro mundo têm adotado o emprego dos dormentes monoblocos de concreto protendido e biblocos de concreto armado em grande escala, primeiro porque a madeira nobre está ficando cada vez mais escassa e, em função disso, mais onerosa e, segundo, porque esses tipos de dormentes são mais resistentes e exigem baixa manutenção em relação aos demais. Conforme Paiva (2009), as principais vantagens proporcionadas pelos dormentes de concreto são: Podem ser empregados em vias de alta incidência de tráfego com pouca possibilidade de manutenção, como por exemplo linhas de metrô; Possui vida útil longa; Proporciona grande estabilidade à via, devido à sua resistência e elasticidade (no caso dos dormentes biblocos); As fixações dos trilhos são precisas e resistentes; Possibilita a existência de circuito de via9; Exige pouca manutenção; Possui alta resistência aos esforços resultantes do tráfego dos veículos ferroviários; Apesar das vantagens serem consideráveis, Paiva (2009) cita as seguintes desvantagens: Custo inicial oneroso ; Devido ao peso, é de difícil manuseio; 8 ASTM: American Society for Testing and Materials (tradução livre: Sociedade Americana de Testes e Materiais). 9 Circuito de via: circuito elétrico ou eletrônico utilizado para detectar a presença de trens na via ferroviária através de injeção e recepção de corrente elétrica no trilho. 43 Corre risco de quebrar durante o manuseio; Não tem flexibilidade com relação à bitola a que foi projetado. 4.1.5.4. Dormentes de náilon e plástico Segundo Nabais (2014), além dos tipos de dormentes citados anteriormente, pode-se encontrar outras opções, ainda em testes, de emprego de materiais mais alternativos. No Brasil estão sendo testados em algumas ferrovias os dormentes de náilon e plástico (Figura 12). Esse tipo de dormente apresenta as seguintes vantagens: Resistência mecânica semelhante à da madeira ; Não apodrece e não é vunerável ao ataque de fungos e insetos, eliminando a necessidade de tratamentos químicos e tornando-se mais durável que a madeira; Tempo de vida útil longo, em torno de 40 a 50 anos; Totalmente reciclável, diminuindo o impacto ambiental; Manutenção de torque dos tirefões é superior ao limite exigido pelos dormentes de madeira; Possui a menor taxa de emissão de CO2 em seu ciclo de vida do que os demais tipos de dormentes, atendendo plenamente aos padrões de exigências ambientais dos dias atuais; Atendem às exigências técnicas da ABNT com relação a sua resistência à flexão e seu módulo de elasticidade e sua resistência ao abraçamento das fixações. Figura 12 - Dormente de náilon e plástico. Fonte: BR RAILPARTS, Catálogo 2016. 4.1.6. Trilhos Segundo Paiva (2009) os trilhos compõem a superfície de rolamento sobre a qual os veículos ferroviários trafegam, composta por dois perfis metálicos paralelos entre si e 44 fixados sobre os dormentes, perpendicularmente a estes. Para Nabais (2014), os trilhos são os elementos da superestrutura da via permanente que têm a função de servir como apoio e guia às rodas dos veículos ferroviários, servindo também como viga contínua através da qual as solicitações das rodas dos veículos ferroviários são transferidas aos dormentes. De acordo com a VALE (2009), o trilho é o ativo mais importante da superestrutura, sendo considerado o principal elemento de suporte e guia dos veículos ferroviários, este componente, dentre os demais componentes estruturais da via permanente, possui o maior custo. Os primeiros trilhos utilizados no transporte de carga foram de madeira, no início do século XVI, com o passar do tempo e a evolução da sociedade e consequente aumento de demandas de transporte, tanto humano quanto de cargas, esses trilhos de madeira vieram sofrendo modificações tanto em seus materiais componentes quanto em seus formatos e comprimentos, chegando aos modelos de trilhos que temos atualmente produzidos em aço (SANTOS,2011). De acordo com Santos (2011), a seção transversal do trilho, conforme apresentada na Figura 13 , é composta por: Boleto: região onde apoiam-se as rodas do veículo ferroviário e compõe um percentual de 40 a 42% da seção transversal do trilho; Patim: base do trilho, mesa inferior ou pé, parte que fica apoiada e fixada no dormente e compõe um percentual de 38 a 40% da seção transversal do trilho; Alma: responsável pela união do boleto ao patim, é a parte vertical da seção e a mais estreita, compõe um percentual de 18 a 22% da seção transversal do tilho. Figura 13 - Composição do trilho (desenho esquemático). Fonte: COIMBRA, 2008. 45 Conforme Nabais (2014), atualmente temos dois tipos de perfis de trilhos mais empregados na implantação de linhas ferroviárias: Perfil tipo “T” duplo: mais conhecido como Perfil Vignole, respresentado na Figura 14; desenvolvido em 1836 pelo engenheiro Charles Vignole, este é o perfil mais utilizado em linhas ferroviárias, principalmente no Brasil; Perfil tipo bilabiado: também conhecido como perfil tipo fenda ou garganta por possuir uma aba lateral que forma uma espécie de calha por onde passa o friso da roda do veículo ferroviário, a Figura 15 representa este perfil que é utilizado em linhas ferroviárias destinadas ao transporte urbano como os bondes e o VLT. Além dos perfis citados acima, de acordo com Paiva (2009), temos também os perfis tipo Brunei (Figura 16), empregados em pontes rolantes. Figura 16 - Trilho perfil tipo Brunei.Fonte: PAIVA, 2009. De acordo com Coimbra (2008), as principais funções dos trilhos são: Resistir às tensões resultantes do tráfego do material rodante, transmitindo-as aos dormentes; Servir como guia às rodas dos veículos ferroviários; Figura 14 - Trilho perfil Vignole. Fonte:http://sucatas.com/portal /reciclagem/mat_didatico_view/ 82-Trilhos-Ferroviarios-0 Figura 15 - Trilho perfil tipo bilabiado. Fonte:http://sucatas.com/portal/recicla gem/mat_didatico_view/82-Trilhos- Ferroviarios-0 46 Retornar a corrente elétrica de tração à subestação, em caso de ferrovia eletrificada; Conduzir eletricidade ao circuito de via; Trabalhar como viga contínua sobre apoio elástico, resistindo à flexão. Como já mencionado anteriormente, o trilho é produzido em aço, cuja composição, de acordo com Santos (2011), é de ferro, que corresponde a cerca de 98% da composição total do aço, e os 2% restantes são compostos de carbono, que proporciona a dureza ao aço, o silício que aumenta a resistência à ruptura e o manganês que também proporciona um aumento de dureza do trilho, sendo este último um componente bastante oneroso e, por isso, somente empregado em trilhos de aço-liga e aprelhos de mudança de via (AMV10). Existem ainda os componentes indesejáveis, que são eles: o fósforo, que deixa o trilho quebradiço, e o enxofre, que provoca a segrefação do aço, retirando dele suas principais qualidades (NABAIS, 2014). De acordo com Nabais (2014), a maior parte dos trilhos fabricados atualmente são em aço- carbono e ressalta também que, além do cuidado que se deve ter com a composição do aço para se ter um trilho de boa qualidade, ainda pode-se melhorar essas qualidades através de tratamentos térmicos que consistem em resfriamento rápido do trilho, reaquecimento através do calor interno do mesmo e posterior resfriamento lento. Estes processos tanto podem ser executados no perfil total do trilho como apenas em seu boleto, que é a região que sofre os maiores impactos das ações das forças resultantes do movimento das rodas dos veículos ferroviários. Em seu processo de fabricação, o trilho é laminado a quente à partir de blocos (lingotes) de aço já devidamente tratados e livres de impurezas, e sua seção é obtida por passagens sucessivas do lingote, ainda em alta temperatura, através de cilindros de laminação por cerca de nove vezes, até que este lingote obtenha a seção tipo do trilho, sendo a mais comum a Vignole, e por fim devem chegar aos comprimentos típicos que variam de 12 m, 18 m ou 24 m ,dependendo do fabricante (NABAIS, 2014). Também utilizam-se trilhos com comprimentos de 216 m, mas estes são produzidos em estaleiros de solda implantados nos 10 AMV: Aparelho de Mudança de Via. 47 canteiros de obra ou no próprio local de aplicação, sendo esta última opção não indicada quando se deseja obter uma solda de qualidade superior, e os grandes comprimentos como este são obtidos através de soldas dos perfis menores vindos de fábrica (SANTOS, 2011). De acordo com Santos (2011), as vantagens desses trilhos de grandes comprimentos, apesar da dificuldade de transporte, são: Redução de gastos com conservação da via ; Possibilita movimentos suaves dos veículos ferroviários, proporcionando mais conforto aos usuários e/ou maquinista; Permite que o veículo ferroviário desenvolva maiores velocidades. Ainda conforme Santos (2011), os tipos de soldas mais usuais são: Solda elétrica de topo: um processo de solda que eleva a temperatura das pontas dos trilhos até que ocorra a fusão destes, tem como vantagem o fato de ser um procedimento totalmente automático; Solda oxiacetilênica ou caldeamento: dada pelo processo de aquecimento e compressão das pontas dos trilhos com chamas periféricas de oxiacetileno com posterior tratamento térmico e esmerilhamento dos trilhos, sempre executada em estaleiro específico a esse tipo de solda; Solda aluminotérmica: solda feita através da adição de óxido de ferro granular e pó de alumínio nas juntas dos trilhos e posterior aquecimento, este processo resulta num aço denominado termita, sendo este o processo de soldagem mais utilizado, principalmente por possibilitar o seu emprego no próprio local de aplicação. De acordo com Pinto (2012), existem três padronizações para trilhos, distintas entre si, que seguem: American Railway Engeneering and Maintenance-of-way (AREMA): norma de padronização de perfis norte-americana, amplamente adotada pelo Brasil; Union Internationael des Chemins de Fer (UIC): norma de padronização de perfis europeia, pouco empregada no Brasil, porém progredindo neste sentido com seus perfis de trilhos UIC 60; 48 Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): que está elaborando normas voltadas para a ferrovia através da complementação tanto das normas e padronizações dos perfis norte-americanos quanto dos perfis europeus. A Tabela 6, segundo Nabais (2014), apresenta as principais características dos perfis da ABNT e da AREMA: Tabela 6 – Características das seções dos trilhos ABNT e AREMA. Fonte: NABAIS, 2014. A escolha do trilho a ser empregado na linha ferroviária não é algo aleatório, deve-se definir o perfil que melhor atenda às condições da via onde será empregado, tais como tipo de tráfego, resistência do trilho às solicitações que agirão sobre o mesmo resultantes do tipo de tráfego, a média de peso das cargas que trafegarão sobre o trilho, as intempéries a que estará exposto, o comportamento (agressivo ou não) do ambiente onde será implantado, etc. Em relação ao controle de qualidade desse material, de acordo com Nabais (2014), existem diversos meios de se fazer esse tipo de verificação, destrutivos ou não, que, dentre os mais usuais, seguem: Teste de tração: onde verifica-se a resistência, extensibilidade e ductibilidade do perfil, este ensaio consiste em tracionar a amostra a frio do boleto, para tensões de ruptura de 70 a 80 Kg/mm², em uma amostra de 200mm, deve-se apresentar um alongamento inferior a 10 ou 12%; Ensaio de Impacto ou choque: verifica-se a formação de trincas ocorrida durante o processo de fabricação, este ensaio consiste em soltar em queda livre, a uma deistância de 5,79 m de altura, o peso de 2000 lb (907,20 Kg) sobre o centro do vão de uma amostra de 1,22 a 1,38 m de comprimento apoiada sobre apoios com vão de distância entre 0,91 e 1,42 m; 49 Ensaio de Brinell: verifica-se a dureza do material, consiste em adentrar o material com uma esfera de aço endurecido ou metal duro com diâmetro de 10 mm com uma carga de 3000 Kgf; Ensaio de entalhe e fratura: através deste ensaio verifica-se a existência de trincas, esfoliações, cavidades, presença de matérias estranhas, estruturas brilhantes e granulação muito fina. Além destes ensaios físicos, pode-se citar, segundo Paiva (2009), os seguintes ensaios: Ensaios químicos: utilizados para definir a composição química do material do trilho e a proporção de seus elementos como, por exemplo, ensaio de % de C. Mn. S.P.S; Ensaios metalográficos: utilizado para buscar a existência de defeitos micrográficos e macrográficos; Ensaios de auscutação ultrasônica: utilizado para identificar defeitos no trilho pronto. Os defeitos que podem surgir nos trilhos, de acordo com Paiva (2009), podem ser classificados da seguinte forma: Defeitos congênitos ou de fabricação do trilho: são defeitos ocorridos devido a erros no processo de fabricação do trilho, tais como: Vazios; Segregação devido a impurezas não removidas ou alaminação prematura; Inclusões de matérias não metálicos, sejam sólidos ou gasosos; Fissuras provocadas por tensões interiores de tração durante o resfriamento; Defeitos de laminação, sendo os mais frequentes a presença de ondulações nas bordas do patim por falta de material ou rebarbas pelo excesso deste; Defeitos resultantes de erros de projeto ou construtivos ou erros de montagem ou manutenção: Defeitos decorrentes da exposição do trilho a situações de trabalho excedente à sua capacidade devido a erros de processo de engenharia; Problemas com nivelamento de juntas resultante de erros de execução e/ou manutenção provocando deformações nas extremidades dos trilhos; 50 Defeitos adquiridos pela exposição do trilho ao tráfego, ou seja, pelo tempo de uso, facilmente corrigido por procedimento adequado de manutenção, sendo os mais comuns: Desgaste superficial resultante de patinação das rodas motrizes; Desgaste superficial resultante de atrito com o friso da roda; Deformação permanente resultante de martelamento das rodas; Desgastes superficial resultante de exposição a ambientes agressivos, intempéries; Desgaste ondulatório; Fraturas de trilhos Defeitos de origem acidental decorrentes de ocorrências isoladas, tais como: Corrosão superficial devido a possíveis quedas de produtos químicos dos veículos ferroviários; Quebra de trilho por queda de objetos pesados ou acidentes ferroviários 4.1.7. Dispositivos de fixação e acessórios Dispositivos de fixação são elementos utilizados na fixação dos trilhos nos dormentes ou base de apoio e também para fixar as juntas entre os trilhos. De acordo com o seu funcionamento, podem ser classificados da seguinte forma (PAIVA, 2009): Rígidos: proporcionam compressão na fixação do trilho; Elásticos: apesar de proporcionar compressão na fixação do trilho possui um pouco de articulação ou flexão permitindo uma pequena movimentação no trilho. De acordo com Paiva (2009), as principais funções dos dispositivos de fixação de uma via ferroviária são: Garantir que a bitola se mantenha fixa no percurso da linha ferroviária; Transferir aos dormentes os esforços dos trilhos oriundos do tráfego sem sofrer danos; Resistir aos deslocamentos longitudinais dos trilhos; Transmitir pressão de modo uniforme e constante em ambas as faces do patim; 51 Permitir a troca e manutenção do trilho sem danificar a parte embutida no dormente, devendo ser reaproveitado integralmente; Apresentar fácil manutenção, mecanizada ou manual, de todos os seus componentes; Apresentar longa vida útil; Propiciar a inclinação dos trilhos permanentemente. Segundo Nabais (2014), os elementos de fixação rígida mais utilizados são os pregos de linha e o tirefão (ou tirefond), esse tipo de fixação é mais usualmente empregado em dormentes de madeira e sua grande desvantagem é a perda da resistência aos esforços longitudinais devido às vibrações provocadas pela passagem dos veículos ferroviários e forma de fixação mais indicada é a “pregação cruzada” que consiste em pregar ou aparafusar acessórios de fixação de forma descentralizada em relação ao eixo longitudinal do dormente e desencontrada entre os mesmos com a finalidade de permitir nova fixação em posição simétrica quando necessário, conforme indicado na Figura 17. Figura 17 - Recomendação de pregação. Fonte: NABAIS, 2014. De acordo com Nabais (2014), os pregos de linha podem ser do tipo asa de barata ou cabeça de cachorro, conforme Figura 18, consecutivamente. Suas principais características são: Possuem, geralmente, seção retangular terminada em cunha; São cravados com golpes de marreta em furo pré preparados com diâmetros ligeiramente menores que os pregos para dar a pressão necessária no dormente; A cabeça do prego possui uma saliência que se apoia no patim e possui a mesma inclinação do patim em sua face inferior; 52 No sentido perpendicular à saliência, o prego possui duas abas (“orelhas”) utilizadas como apoio para arrancamento por meio de alavancas ou pé de cabra; As desvantagens dos pregos de linha são: Tendem a rachar o dormente, por funcionar como uma espécie de cunha na madeira; Oferecem pouca resistência ao arrancamento; Tendem a subir deixando folga entre o patim e o próprio prego, caso as fibras da madeira do dormente sejam lisas. O tirefão ou tirefond (Figura 19) é um parafuso com rosca soberba com cabeça que se adapta a uma chave especial ou ao cabeçote da máquina tirefonadeira utilizada para o seu aparafusamento na madeira do dormente em furo previamente praparado. Suas principais características são (NABAIS, 2014): Possui uma base alargada em forma de chapéu em sua cabeça com inclinação igual à do patim em sua face inferior; Por ser aparafusado, é mais resistente ao arrancamento, proporcionando, também, um fechamento do furo mais hermético impedindo a entrada de água no dormente; Ainda segundo Nabais (2014), os dispositivos de fixações elásticas consistem basicamente de grampos de aço de mola especiais e pode-se citar os seguintes grampos: Grampos elásticos simples (Figura 20); Grampos elásticos duplos (Figura 21); Figura 19 - Tirefond ou tirefão. Fonte: NABAIS, 2014. Figura 18 - Pregos tipo asa de barata (esquerda) e cabeça de cachorro (direita). Fonte: NABAIS, 2014. 53 Grampos Pandrol, mais utilizados nos dias atuais (Figura 22); Grampos Deenik (Figura 23); Grampos Fast-Clip (Figura 24). Tais dispositivos são composto quimicamente de carbono, silício, manganês e fósforo, devidamente dosados e tratados em processos que proporcionem endurecimento dentro do exigido pelas normas, além de características físicas como resistência à tração, limite de escoamento, módulo de elasticidade, densidade, alongamento e dureza (NABAIS, 2014). Conforme Nabais (2014), a fixação destes grampos se dá de duas formas, dependendo do tipo de dormente: Em dormente de madeira: encaixe nos furos da placa de apoio especial; Em dormente de concreto: encaixe no chumbador. Figura 20 - Grampo elástico simples. Fonte: SUYU, CATÁLOGO 2016. Figura 21 - Grampo elástico duplo. Fonte: CONDUTEC, CATÁLOGO 2016. Figura 22 - Grampo pandrol. Fonte: DNIT – PIM 013. Figura 23 - Grampo Deenik. Fonte: SUYU, CATÁLOGO 2016. Figura 24 - Fast - Clip. Fonte: SUYU, CATÁLOGO 2016. 54 Além dos dispositivos de fixação, há também os acessórios que devem ser utilizados juntos com esses dispositivos, complementando a fixação dos trilhos nos dormentes e a fixação das juntas entre os trilhos (NABAIS, 2014). Os acessórios de fixação, segundo Nabais (2014), são: Talas de junção (Figura 25); Parafusos, porcas e arruelas; Placas de apoio (Figura 26); Retensores (Figura 27). Figura 25 - Talas de junção. Fonte: PANFER, CATÁLOGO 2016. Figura 26 - Placas de apoio. Fonte: SUYU, CATÁLOGO 2016. Figura 27 - Retensores. Fonte: DNIT – PIM-011. 55 Tala de junção é um acessório utilizado para unir as pontas de dois trilhos em lugar da solda, sendo a opção mais econômica, dando continuidade à linha ferroviária, são posicionadas nas duas laterais do trilho e presas à sua alma com parafusos com o objetivo de, também, fornecer maior inércia à junta dostrilhos ficultando a deformação dos mesmos (NABAIS, 2014). Os principais tipos de talas de junção são: Tala de junção plana; Tala de junção angular. As vistas frontais das talas de junção (Figura 25) são iguais para ambos os tipos, a única diferença entre ambas é a seção transversal, o que interfere diretamente na escolha da quantidade de furos da tala é a geometria do trecho onde será aplicada, pois em trechos de curva o ideial é empregar a tala de seis furos pois, por possuir o comprimento maior, esta se adapta melhor à curvatura da linha ferroviária (NABAIS, 2014). As talas de junção são encontradas no mercado brasileiro nas padronizações ASCE e AREMA, e suas dimensões transversais são designadas de acordo com o trilho em que deverá ser empregada, como por exemplo a tala TJ-57 que é indicada para ser utilizada em trilhos TR-57 (NABAIS, 2014). De acordo com Paiva (2009), as talas de junção podem ser destribuídas das seguintes formas: Paralelas: quando as juntas das duas fiadas de trilhos da linha ferroviária estão no mesmo local; Alternadas: quando as juntas das fiadas dos trilhos estão defasadas entre si. Parafusos, porcas e arruelas são acessórios utilizados para prender e apertar os dispositivos de fixação aos trilhos e dormentes, no geral, os parafusos possuem um espécie de gola próximo à cabeça que, quando encaixada no furo da tala de junção, impede que este gire ao ser apertado pela porca. O encaixe da porca se dá por uma ferramenta adequada com comprimento suficiente que permita que o operário trabalhe em pé. A arruela e apenas um acessório utilizado para impedir o afrouxamento do parafuso devido à trepidação resultante da passagem do veículo ferroviário, normalmente colocada entre a tala e a porca (NABAIS, 2014). 56 As placas de apoio (Figura 26), utilizadas para aumentar a área de apoio entre os trilhos e os dormentes, são chapas de aço com furos por onde passam os dispositivos de fixação que prendem os trilhos aos dormentes, tais como o tirefond e o prego de linha, e assim como as talas de junção, suas dimensões também são designadas de acordo com o trilho que será fixado nela, como por exemplo a placa de apoio PA-57 que só pode ser empregada na fixação de trilhos TR-57 e são fabricadas de acordo com as normas da AREMA e da ABNT (NABAIS, 2014). As principais funções das placas de apoio são: Prolongar a vida do dormente; Proporcionar melhor distribuição de carga sobre o dormente; Evitar que o dormente sofra cortes causados pelas arestas do patim; Transmitir os esforços transversais à via a toda a pregação (interna e externa); Manter a inclinação do trilho em função da conicidade das rodas dos veículos ferroviários. Por último, temos os retensores, acessórios que têm a função de impedir o deslocamento longitudinal dos trilhos através da transmissão dos esforços longitudinais nos dormentes. Os retensores ficam presos ao patim do trilho por pressão e encostados à face vertical do dormente e os tipos mais eficientes são: Fair V: com seção transversal quadrada, a parte deste dispositivo que fica abaixo do patim do trilho é bastante semelhante à letra V (Figura 27); Fair T: com seção transversal em forma de T, porém a parte que fica abaixo do patim do trilho possui seção longitunial reta (Figura 27). O retensor tanto pode ser utilizado em fixações rígidas quanto elásticas, nas fixações elásticas o retensor apenas complementa o retensionamento da pregação, porém, nas fixações rígidas a sua função de impedir os deslocamentos longitudinais é de extrema importância para que este sistema funcione adequadamente (NABAIS, 2014). De acordo com Nabais (2014), o retensor deve atender aos seguintes requisitos: Ter poder de retensão maior que a resistência de deslocamento do dormente em relação ao lastro; Possibilitar várias reaplicações do mesmo dispositivo sem perder seu poder de retensão; 57 Ser uma peça única e de fácil aplicação. 4.1.8. Aparelhos especiais de via Conforme Nabais (2014), os aparelhos especiais de via, representados nas Figuras 29 a 31, são dispositivos utilizados quando existem descontinuidades e/ou interrupções na linha ferroviária em casos como, por exemplo, onde haja a necessidade de um veículo ferroviário desviar para outra linha, transpor a linha férrea ou até mesmo, em caso de linhas singelas11, desviar o veículo ferroviário para um ramal de desvio e posterior retorno à linha singela após a passagem do veículo que segue em direção oposta. Estes aparelhos especiais de via são classificados da seguinte forma: AMV: Aparelho de mudança de via (Figuras 28 e 29); ATV: Aparelho de transposição de via (Figura 30); ACV: Aparelho de conexão de via; ATEV: Aparelho de translação do eixo da via. Figura 28 - AMV: Aparelho de Mudança de Via. Fonte: HEWITT, CATÁLOGO 2016. Figura 29 - Detalhes do AMV: Aparelho de Mudança de Via. Fonte: TRENS E FERROVIAS: http://trens2.blogspot.com.br/2014/07/blog-post_6933.html 11 Linha singela: linha única que atende dois pátios ferroviários adjacentes, utilizada para circulação de trens nos dois sentidos. 58 Figura 30 - ATV: Aparelho de Transposição de Via. Fonte: TRENS E FERROVIAS: http://trens2.blogspot.com.br/2014/07/blog-post_6933.html Santos (2011) define o AMV como um mecanismo que possibilita a passagem de um veículo ferroviário de uma linha a outra, munido de duas lâminas móveis responsáveis pelo direcionamento do veículo ferroviário. O AMV possui diferentes designações de acordo com sua condição geométrica dentro da linha férrea como, por exemplo, curvo, paralelo ou, em caso de se encontrar em uma interseção de várias linhas, de travessia. Segundo Santos (2011), os AMVs podem, também, ser classificados de acordo com sua geometria, tais como: AMVs simétricos: quando os desvio das duas linhas ocorre com o mesmo ângulo, cuja vantagem é a menor ocorrência de desgastes dos elementos do AMV; AMVs laterais: situação em que apenas uma linha é desviada, devido à sua fácil implantação é a conformação mais utilizada; AMVs assimétricos: é a conformação mais aplicada em situações que possuem limitação de espaço e/ou imposição de traçado. De acordo com Nabais (2014), o AMV se divide em três grandes partes: Chave, geralmente subdividida em meia-chave direita e mei-chave esquerda; Parte intermediária ou de ligação; Cruzamento. A chave, também conhecida como grade de agulhas ou agulhamento, é composta por agulhas, trilhos de encosto e acessórios e é responsável pelo encaminhamento do veículo ferroviário de uma linha a outra (NABAIS, 2014). Segundo Santos (2011), as agulhas são peças móveis, paralelas entre si, conectadas ao aparelho de manobras através de tirantes e o seu comprimento pode variar de 3,65 m a 9,14 m conforme as normas técnicas 59 brasileiras; elas marcam o início dos desvios e seu acionamento é feito de forma manual ou por comando elétrico, permitindo apenas duas posições: Permanência do veículo ferroviário na linha principal; Entrada ou saída do veículo ferroviário no desvio. Segundo Nabais (2014), as agulhas são formadas por trilhos que, por sua vez, têm a função de guiar as rodas do veículo ferroviário e dividem-se em quatro partes: Ponta material da agulha: extremidade inicial; Ponta da agulha: parte inicial afilada a qual se ajusta ao trilho de encosto; Coice da agulha: extremidade oposta à ponta material, região onde a agulha se articula com o trilho de ligação; Corpo da agulha: região intermediária entre a ponta da agulha e o coice.Além dessas partes da agulha, tem-se também o ponto teórico da agulha que, por sua vez, é a interseção das linhas de bitola da agulha e seu trilho de encosto e, por último o ângulo da agulha que é o ângulo formado por estes últimos elementos (NABAIS, 2014). Encosto de agulhas são os trilhos em que as agulhas se apoiam, sendo um para cada agulha, o seu formato depende do tipo de componente do AMV, do tipo de linha onde será instalado, se será direta ou desviada, e do detalhe da ponta que serve de encosto. Coice é o conjunto responsável pela articulação da agulha com o trilho de ligação, fica localizado na extremidade da agulha oposta à ponta e é composto dos seguintes elementos (NABAIS, 2014): Calço do coice; Talas de junção especiais; Parafusos especiais do estojo; Porcas, parafusos e arruelas. Conforme Santos (2011), os calços do coice são peças feitas em ferro fundido e têm como função manter as distâncias entre os trilhos e contratrilhos. O coice possui uma abertura denominada abertura do coice que é a distância que permite a livre passagem dos frisos das rodas do veículo ferroviário e é a medida entre as linhas de bitola da agulha e do trilho de encosto, próximo à junta do coice (NABAIS, 2014). 60 Seguindo adiante, de acordo com Nabais (2014), a parte de ligação ou intermediária é o conjunto de trilhos intermediários e seus respectivos acessórios e tem como função fazer a ligação entre a chave e o cruzamento. Por sua vez, o cruzamento é o conjunto formado por jacaré, contratrilhos, trilhos do contra e seus respectivos acessórios e tem como função guiar os veículos ferroviários. O jacaré é responsável pela passagem dos frisos das rodas do veículo ferroviário pelas linhas de bitola (NABAIS, 2014). Segundo Santos (2011) os jacarés podem ser compostos de trilhos comuns ou por peça única de aço fundido, dependendo do tipo de ferrovia, como por exemplo o jacaré de peça única em aço-manganês que, por sua grande resistência aos desgastes mecânicos, vem sendo frequentemente empregado na maioria das obras ferroviárias de trens de altas velocidades como os TGVs (Train à Grande Vitesse, em português: trem de alta velocidade) na França. Dando sequência, tem-se os contratrilhos que têm como função de extrema importância manter a bitola no trecho mais crítico do AMV que é a região entre a garganta e a ponta do jacaré, no cruzamento (SANTOS, 2011); além de proteger a ponta do jacaré e guiar as rodas dos veículos ferroviários na direção desejada (NABAIS, 2014). De acordo com Santos (2011), os contratrilhos são fornecidos das seguintes maneiras: Fixos: confeccionados em trilho usinado e espaçados por blocos fundidos; Ajustáveis: confeccionados em perfis laminados especiais apoiados em placas especiais de apoio de acordo com o desgaste. E por fim, os trilhos do contra que são trilhos comuns com furações especiais utilizadas para prendê-los aos contratrilhos (NABAIS, 2014). Fatores relevantes que, segundo Nabais (2014), devem ser considerados quando da implantação de um AMV: Velocidade de circulação na linha direta/principal: as características do AMV a ser implantado não deve interferir no desempenho da velocidade na linha direta/principal. Velocidade de circulação na linha desviada: o AMV pode restringir a velocidade nesta linha da seguinte forma: 61 Para AMVs com agulhas curvas: a velocidade é restringida pelo menor raio de curvatura, sendo esta do próprio AMV ou da parte de ligação; Para AMVs com agulhas retas: quem restringe a velocidade neste caso são o ângulo e o comprimento da agulha ou do raio de curvatura da parte de ligação. A aceleração máxima de circulação de um veículo ferroviário em uma linha desviada, recomendada pela AREMA, é de 0,497 m/s² para qualquer tipo de veículo ferroviário com ou sem carga, levando-se em conta a aceleração centrífuga descompensada aceita pelo AMV; enquanto que a UIC recomenda aceleração máxima de 0,65 m/s². 4.1.9. Bitolas ferroviárias A bitola, representada na Figura 31, é a distância entre os seguimentos das faces internas dos boletos que se encontram 15,88 mm abaixo do plano de rolamento, perpendicularmente aos trilhos. O que define a bitola de uma ferrovia é a bitola das rodas do veículo ferroviário, a primeira medida de bitola largamente utilizada pela maioria dos países que possuíam ferrovias foi a de 1,435 m conhecida como bitola padrão ou standard, suas variações ocorreram com o passar do tempo e o surgimento de novas necessidades logísticas tanto no transporte de cargas quanto no transporte de passageiros (NABAIS, 2014). Figura 31 - Bitola da linha ferroviária. Fonte: FERNANDES,____. A bitola de uma linha ferroviária influencia diretamente no desempenho da velocidade e na estabilidade da locomotiva, ou seja, quanto menor a bitola mais instável será a locomotiva e, consequentemente, menor deverá ser a velocidade de circulação e quanto maior a bitola a locomotiva terá melhor estabilidade e poderá desenvolver maiores velocidades de circulação (SANTOS, 2011). Segundo Santos (2011), outra grande influência que a bitola exerce sobre a ferrovia é a de interferir também no traçado geométrico desta e na plataforma, pois quanto menor a bitola 62 menores serão as plataformas e os raios de curvatura deixando, assim, a construção mais econômica. Deve-se ressaltar também os grandes percalços decorrentes das diferenças de bitolas adotadas pelas áreas que compreendem as malhas ferroviárias, sejam elas países, continentes, estados, cidades e etc, devido à necessidade de equipamentos e instalações específicas para se executar o transbordo principalmente de cargas para veículos ferroviários de outra linha com bitola diferente da sua de origem, encarecendo em muito o custo do transporte de carga pelo modal ferroviário (SANTOS,2011). As bitolas mais utilizadas mundialmente são: Bitola métrica: 1,00m de largura (Figura 32); Bitola larga: 1,60m de largura (Figura 32); Bitola mista: 1,60m de largura total com 1,00m de largura em relação ao terceiro trilho, interno (Figura 33). Bitola padrão ou standard: 1,435m de largura (Figura 32); Figura 32 - Bitolas métrica, padrão e larga da linha ferroviária. Fonte: http://planetaferrovia.blogspot.com.br/2014/01/bitolas-ferroviarias.html Figura 33 - Bitola mista da linha ferroviária. Fonte: http://planetaferrovia.blogspot.com.br/2014/01/bitolas-ferroviarias.html 63 4.2. Conceituações básicas para projetos de leitos ferroviários 4.2.1. Estudo topográfico O estudo topográfico, também conhecido como levantamento planialtimétrico, deve ocorrer constantemente durante todas as fases de concepção do projeto ferroviário até o final de sua implantação, pois, é o próprio que proporcionará precisão tanto ao projeto quanto à execução da implantação do mesmo. A Espercificação de Pojeto nº ES 80-EG-000A-28- 0000 , recomendada pela Valec12, é a que define os critérios, tolerâncias e limitações para a execução desse serviço. Podendo também empregar as normas ISF-20413 e ISF-205 , do DNIT (2006c), e as normas ISF-201 a ISF-204, do DIF14/DNIT, desde que sejam feitas adaptações principalmente em relação à exatidão necessária na implantação dos trilhos e dormentes da superestrutura (NABAIS, 2014). Quanto à escala adotada, o ideal é que esta seja, se possível, de 1:2000, assim obtem-se maior precisão das curvas de nível podendo estas serem até de metro em metro. Os arquivos referentes ao estudo topográfico que deverão ser entregues ao projetista são arquivos em autocad com extensão DWG, contendo uma base de implantação topográfica com os pontos dolevantamento topográfico e a malha da superfície da área levantada, para que se possa, encima dele, dar início ao estudo de traçado geométrico. 4.2.2. Estudo geológico e geotécnico O estudo geológico e geotécnico é de extrema importância, assim como o estudo topográfico, com relação ao tipo de solo que se possa encontrar ao longo do percurso do traçado geométrico, pois dependendo do tipo de solo, mole ou com presença de rochas maciças, existe a possibilidade do traçado sofrer alterações com o intuito de se evitar situações que possam onerar a implantação da ferrovia. De acordo com Nabais (2014), o estudo geológico e geotécnico influencia diretamente no projeto de terraplenagem, na 12 VALEC Engenharia, Construções e Ferrovias S.A. é uma empresa pública, sob a forma de sociedade por ações, vinculada ao Ministério dos Transportes, nos termos previstos na Lei n° 11.772, de 17 de setembro de 2008, cuja função social é a construção e exploração de infraestrutura ferroviária. 13 ISF: Instruções de Serviços Ferroviários. 14 DIF: Diretoria de Infraestrutura Ferroviária. 64 definição das fundações das obras de arte especiais e na obtenção de jazidas de outros materiais de construção como, por exemplo, areia e brita, no sistema de drenagem a ser implantado na plataforma, na prevenção de possíveis quedas de barreiras etc. Segundo Nabais (2014), a Valec indica o uso da Especificação de Projeto nº 80-EG-000A- 29-0000 e, com as devidas adaptações, pode-se adotar também as normas ISF-202 e ISF- 206, ambas do DNIT; e o estudo geológico e geotécnico deve ter um plano de sondagem pré-estabelecido para que se possa ter todas as informações possíveis e necessárias para a confecção projeto geométrico executivo, este plano de sondagem deve abranger: Estudo de subleito; Estudo de caixas de empréstimo; Estudo de jazidas de sublastro; Estudo de pedreiras; Estudo de areais; Estabilidade de taludes; Definição de horizontes de segunda e terceira categoria; Fundação de aterros; Fundação de Obras de Arte Especiais (OAE); Nível de água subterrânea; Ensaios de amostras especiais; De acordo com Nabais (2014), os resultados desses estudos devem ser organizados em um relatório que deverá conter conclusões e recomendações que deverão ser seguidas por todas as áreas do projeto da linha ferroviária, principalmente terraplenagem, drenagem, contenções e OAEs, junto a esse relatório deve-se anexar os boletins de sondagem e ensaios e os croquis de localização das áreas estudadas e das jazidas. 4.2.3. Estudo de traçado e projeto geométrico Segundo Nabais (2014), em alguns aspectos o projeto geométrico de uma ferrovia não difere muito de um projeto geométrico rodoviário, pois, assim como na rodovia, a ferrovia necessita de importantes informações tal como o levantamento topográfico, que deverá ser utilizado como base para o estudo do projeto geométrico. 65 O estudo do traçado geométrico se desenvolve nas três fases pertinentes ao desenvolvimento completo do projeto final, sendo elas: estudo de viabilidade, projeto básico ou anteprojeto e projeto executivo. As maiores alterações de traçado ocorre em grande número nas duas primeiras fases. Este tanto o estudo quanto o projeto geométrico podem ser baseados na Especificação de Projeto nº 80-EG-000A-26-0000 do manual da Valec ou na especificação ISF-205 da DIF/DNIT (NABAIS,2014). Na fase preliminar destes estudos de traçado geométrico também se pode utilizar das normas para projetos rodoviários do DNIT, desde que feitos alguns ajustes, dentre as quais a mais indicada é a ISF-207 da publicação IPR15 726 (DNIT, 2006c). Nesta mesma fase é dado início à identificação dos pontos mais importantes do percurso, já previamente definido em termos de origem e destino e tipo de transporte a que será destinada, tais como localização de cidades, vilas, povoados, possíveis pontos com centros produtores, obstáculos naturais ou não, cruzamentos tanto entre vias férreas quanto entre via férrea e rodovia e leitos viários, localização de possíveis travessias etc. Para tanto, já é necessário ter em mãos cartas cartográficas com curvas de nível e, se possível, fotos aéreas das regiões por onde passará o traçado para melhor análise desses pontos críticos, inclusive para estudo de implantação de outros itens como canteiros de obra, novas estações, passagens em nível para pedestres e/ou veículos etc. Pode-se afirmar que o que realmente vai definir o traçado geométrico da ferrovia será o levantamento topográfico, pois, além da preocupação da geometria horizontal com relação aos possíveis obstáculos que possam surgir no percurso, há também a questão da geometria vertical, ou seja, as cotas de nível do terreno influenciam de forma decisiva na escolha do traçado (NABAIS, 2014). Segundo Nabais (2014), alguns itens que se pode adequar para a ferrovia da norma ISF- 207 são: Definição dos pontos obrigatórios de passagem, tais como, por exemplo, início e fim da linha, localização de terminais e/ou estações (podendo ser de carga, de passageiros ou turísticos) etc; Definição de locais de integração intermodal; 15 IPR: Instituto de Pesquisas Rodoviárias. 66 Minimização e otimização do volume de movimento de terra; Otimização na localização de travessias de acidentes topográficos como rios, talvegues etc; Otimização na forma de reduzir ao máximo a necessidade de se implantar travessias urbanas; Evitar locais geologicamente instáveis, de forma que não haja a necessidade de se fazer reforços na plataforma da ferrovia; Evitar ao máximo problemas ecológicos e/ou arqueológicos. Além dos cuidados citados anteriormente, tem-se ainda algumas limitações geométricas com relação ao traçado ferroviário como, por exemplo, o raio mínimo a ser adotado para a curva horizontal de uma linha ferroviária de 341,823 m (NABAIS, 2014). De acordo com Nabais (2014), o estudo de traçado de uma ferrovia apresenta as seguintes características e limitações: Atualmente, a ferrovia surge à partir de decisões estratégicas e/ou econômicas visando, geralmente, transportar carga de valor quantitativo alto de forma rápida, segura e econômica; O trecho ferroviário a ser implantado deve seguir de maneira contínua e integral as características de projeto, tais como bitola, superestrutura, obras de arte corrente, etc; Limitações dadas aos tipos de veículos ferroviários que irão circular na via férrea em função do projeto implantado; Ferrovias destinadas ao transporte de cargas, quando implantada dentro da área urbana de uma cidade, pode proporcionar desconfortos como poluição sonora, interferências no tráfego urbano, segregação das regiões por onde passa e também poluição visual; Grande restrição em relação aos raios de curvaturas mínimos da geometria horizontal e às inclinações de rampas, exigindo linhas com maiores desenvolvimentos para vencer os desníveis topográficos. Na fase de anteprojeto, já deve-se ter as seguintes definições: 67 Todo o estudo de traçado geométrico, incluindo suas limitações de raios e rampas máximas; Velocidades de projeto e de operação; Definição do comprimento do trem-tipo e, em função deste último, os comprimentos dos desvios de cruzamentos e seus espaçamentos; Potência e quantidade de locomotivas, o tipo dos vagões e a carga por eixo; Localização dos pátios de integração unimodais ou multimodais e dos transbordos; Localização das oficinas, postos de abastecimento e demais instalações auxiliares; Definição da sinalização a ser adotado; Definição dos acessos rodoviários, quando necessários, tanto para chegada e/ou saída de carga como para manutenção da via férrea. Somente com essas informações se torna possível a determinação da viabilidade ou não da implantação da ferrovia. Outra informação importante com relação aos projeto de estudos preliminares e anteprojetos é a escala que varia à partir de 1:100.000 podendo-se adotar também a escala máxima de 1:1.000.000, com curvas de níveis a cada 40 ou 50 m (NABAIS, 2014). De acordo com Nabais (2014), na fase final de projeto geométrico, que é a fase do projeto executivo, a geometria da linha ferroviária já deve estar definida evitando-se revisões desnecessárias, salvo quando há a necessidade de se fazer algum desvio de obstáculos que não haviam sido computados nas fases anteriores em função da escala utilizada, tais como para evitar solos moles, desviar de campos arqueológicos que possam ter surgido durante os trabalhos com terra, ou até mesmo apenas para reduzir os custos da obra em função do excesso de desapropriações, nesta fase empregam-se as seguintes especificações da Valec: Especificação de Projeto nº 80-IN-0000A-00-8001 e Especificação de Projeto nº 80-EG-000A-17-0000 ; podendo também seguir recomendações das normas ISF-208, da IPR 726 (DNIT, 2006c) e as contidas na IPR 706 (DNIT, 1999b), porém deve-se fazer algumas adequações tais como: Para geometria horizontal, deve-se ter conhecimento dos seguintes itens: Superlargura não se aplica em vias ferroviárias; 68 A terraplenagem e o sublastro são projetados como se fossem uma única tangente, portanto não se aplica a superelevação nestes serviços; A superelevação da ferrovia se dá em sua própria superestrutura; O raio mínimo de curvatura horizontal é de 343,823 m (esse valor é resultado de ensaios e experiências internacionais que analisaram o desgaste dos trilhos e material rodante levando-se em conta as condições operacionais, velocidade de operação etc.); Em curvas de raios inferiores a 1.800 m é necessária a inclusão de curvas de transição em espiral, para os comprimentos (Lc) admissíveis das curvas de transição ver Tabela 7; Tabela 7 – Tabela de comprimento mínimo de curva de transição. Fonte: VALEC 80-EG-000A-17-0000, 2011. Entre duas curvas de uma mesma linha deve-se inserir uma tangente com comprimento mínimo de 30 m, havendo a possibilidade de se eliminar em casos extremos onde haja grandes limitações de espaço; Deve-se fazer uma simulação operacional baseada nos tipos e comprimentos dos veículos ferroviários, velocidade de operação e tipo de transporte (tipo de carga ou passageiros) para se definir a localização de postos de cruzamento, entrevias etc; 69 Os aparelhos de mudança de via (AMVs) devem, obrigatoriamente, ser instalados em tangentes, jamais em curvas; A entrevia, distância entre os eixos de linhas ferroviárias paralelas, deve manter-se constante, até mesmo nas curvas; Em linhas singelas deve-se manter o eixo da plataforma coincidente com o eixo da linha singela; A largura da seção transversal deve ser de tal modo que acomode adequadamente o lastro, a drenagem superficial (canaletas, valetas etc.) e ainda tenha espaço suficiente que permita o acesso de equipamentos necessários para manutenção da via férrea; Em aterros muito altos, a Valec recomenda a implantação de plataformas mais largas para que se possa aumentar o lastro da superestrutura com o intuito de manter a altura de projeto do boleto no caso de ocorrer recalque na plataforma. Para geometria vertical, deve-se ter conhecimento dos seguintes itens: A rampa máxima é definida em função de estudos operacionais baseados na carga estimada que circulará sobre a linha ferroviária em casa sentido da rampa; Para a compensação de rampa em função do raio de curvatura ver Tabelas 8 e 9; Tabela 8 – Faixas de rampas de projetos de ferrovias de acordo com o relevo do terreno. Fonte: SANTA RITA, 2015. 70 Tabela 9 – Rampas máximas admissíveis para rodovias e ferrovias. Fonte: SANTA RITA, 2015. A concordância vertical de rampas deve ser feita com curvas parabólicas, podendo ser dispensadas em casos onde as rampas diferem menos de 0,2% entre si; O comprimento da curva vertical deve seguir as normas da AREMA; A distância vertical entre o PIV16 e a curva, denominada flexa máxima da curva, conforme indicado na Figura 34, é dada pela equação emáx = y(i1 – i2), onde: y = ordenada de um ponto qualquer da curva, correspondendo a distância, paralela ao eixo Y, entre o eixo X e o ponto da curva; i1 = primeira inclinação, é a inclinação do primeiro trecho de inclinação constante a ser concordado através da curva vertical, expressa em porcentagem, sendo positiva quando for rampa e negativa quando for contra-rampa; i2 = segunda inclinação, é a inclinação do segundo trecho de inclinação constante, também expresso em porcentagem positiva ou negativa. 16 PIV = Ponto de Interseção Vertical, ponto de encontro do prolongamento dos trechos retos, podendo também ser denominado como PMG, Ponto de Mudança de Greide (PEREIRA et al, 2016). 71 Figura 34 - Pontos e elementos da parábola para cálculo de emáx. Fonte: PEREIRA et al, 2016. O valor do fator k, dado pela equação k = y/(i1 – i2), é o parâmetro que caracteriza numericamente a parábola, através do qual é possível ter a noção da suavidade da curva e das condições que a mesma oferece de drenagem longitudinal das águas de superfície (ROSA,___); Evitar PIVs (pontos de interseção entre rampas invertidas) com distâncias inferiores ao comprimento de um trem-padrão; Os pátios, locais onde as composições ficam estacionadas, devem estar em nível, podendo ter rampa de no máximo 0,15%; Os AMVs, obrigatoriamente, devem ser instalados em greides retos; Obras de arte especiais, como pontes, devem ser projetadas para receber o lastro diretamente em sua superfície; O projeto geométrico deve estar em total coerência com os projetos de terraplenagem e drenagem; O greide (sublastro) deve estar pelo menos entre 1,00 m e 1,50 m acima do nível de água que possa existir na região onde passará, evitando problemas como infiltração, perda de capacidade de suporte do lastro etc. No caso de peras ferroviárias (terminais de carga e descarga, normalmente localizadas em portos e instalações industriais), existem algumas particulidades de projeto um pouco diferenciadas das citadas anteriormente, pois, além de comportar os ramais específicos para manutenção, abastecimento de locomotivas e descarga de produtos secundários 72 transportados no retorno também deve ter espaço para manobra dos veículos ferroviários (NABAIS, 2014). Segundo Nabais (2014), a definição de pera ferroviária dada pelo DNIT (s.n.t.) é: "via férrea acessória (de traçado curvilíneo ou mistilíneo) destinada a inverter a posição do trem por marcha direta." O projeto da pera ferroviária depende dos seguintes itens: Comprimento do trem; Localização do ponto de carga e descarga; Velocidade de operação recomendada pelos fabricantes do silo de carga e do dispositivo de descarga etc. As recomendações genéricas, conforme Nabais (2014), que devem ser seguidas são: Com o intuito de se minimizar o esforço de tração, deve-se localizar o trem carregado em uma tangente; Para se manter o engaste sempre tracionado dos trens durante o processo de carga e/ou descarga, arampa nessa área deve ser ascendente; O greide ideial em todo o pátio é de 0,00%, podendo ter declividade inferior a 0,15% e nas tangentes dos pontos de carga e/ou descarga essa declividade não pode ultrapassar 0,05%; A iluminação da pera ferroviária deve ser bem projetada em função de se manter a segurança da equipe que por ventura possa trabalhar em período noturno, principalmente nas regiões de carga e/ou descarga. Para exemplos de pátio de desvio e de pera ferroviária, ver Figuras 35 e 36, consecutivamente. 73 Figura 35 - Exemplo de Pátio de Desvio. Fonte: FERNANDES, ____. Figura 36 - Exemplo de pêra ferroviária. Fonte: http://planetaferrovia.blogspot.com.br/2014/08/triangulo-de-reversao-pera-ferroviaria.html Tanto o estudo do traçado geométrico quanto o projeto geométrico podem ser executados no software CIVIL 3D da Autodesk. 4.2.4. Projeto de terraplenagem O projeto de terraplenagem deve ser desenvolvido dentro das exigências da norma ISF- 211 e da Especificação de Projeto nº 80-EG-000A-20-0000 da Valec; de acordo com Nabais (2014), há algumas recomendações genéricas para este tipo de projeto, tais como: a camada final deve ter 60 cm, deve ser compactada a 100% de Proctor Normal, a expansibilidade deve ser superior a 2% e o ISC acima de 8%. Porém, deve-se tomar muito cuidado com essas recomendações, pois cada projeto tem suas particularidades que devem ser bem analisadas. 74 O aterro pode ser feito com materiais de primeira, segunda e terceira classe, desde que sejam muito bem especificados no relatório, principalmente no caso do emprego de material de terceira classe que deve seguir rigorasamente as seguintes normas e especificações: Norma ES-108 do DNIT, itens 5.1 e 5.3.12 ; Espedificação 5/1991 do DAER/RS, item 4.2 ; Especificação de serviço nº 80-ES-028A-20-8003 da Valec, item 7.2. Com relação ao uso de areias em aterros deve-se adotar a norma ES-108 do DNIT, quanto aos materiais de primeira e segunda categoria também deve-se aplicar a Especificação de Projeto nº 80-ES-028A-20-8003 da Valec onde especifica que a energia de compactação deve ser de 95% de Proctor Normal, com umidade ótima e tolerância admissível para umidade de mais ou menos 3% (NABAIS, 2014). Além dos cuidados com o tipo de material e forma como este será empregado, também há critérios bastante importantes a serem seguidos em relação à geometria da terraplenagem, dentre os quais temos: Tolerâncias admissíveis na espessura da camada de mais ou menos 4 cm e de 30 cm a mais na largura, nunca a menos; Cuidados com as saias dos aterros e a remuneração deste serviço estão especificadas no item 11.2 da especificação de serviço nº 80-ES-028A-20-8003 da Valec. Para se dar início ao projeto de terraplenagem é imprescindível que estejam finalizados o levantamento topográfico, o projeto geométrico e os estudos geotécnico e geológico, sendo estes últimos importantes para as seguintes definições do projeto de terraplenagem: Inclinações dos taludes de corte e de aterro e alturas e larguras das banquetas; Identificação de possíveis problemas e estabilidade; Soluções de reforços e contenções em regiões com solos moles; Localização de jazidas de matérias como areias, materiais de empréstimo etc. Com o projeto geométrico em mãos, o projeto de terraplenagem já está praticamente definido, pois a sua geometria é praticamente a que já foi definida no traçado geométrico acrescida de taludes de corte ou aterro. As etapas seguintes para a execução final do projeto, de acordo com Nabais (2014), são: 75 Cálculo dos volumes de corte e aterro e de empréstimo ou bota fora; Cálculo do diagrama de Bruckner; Apresentação das seções transversais da linha ferroviária; Elaboração da nota de serviço; Cálculo quantitativo por distância de transporte, sendo este parte do orçamento e, portanto, não será abordado aqui. Os cálculos dos volumes de terraplenagem, também conhecidos como cubação de terraplenagem, em projetos ferroviários são feitos pelo método de seções transversais, onde as áreas de corte e de aterro das seções são multiplicadas pelas suas semi-distâncias obtendo assim o volume de seção e posterior soma destes resultados chegando-se ao volume total de terraplenagem. Existem softwares, como o Civil 3D da Autodesk, que chegam a esses resultados automaticamente, mas nem sempre são tão exatos em projetos tão lineares como o de uma ferrovia, sendo o mais indicado o emprego de planilhas eletrônicas calculando-se assim pelo método das seções transversais de forma mais segura, pois assim possibilita uma verificação das seções do projeto evitando possíveis erros tanto no projeto quanto na cubação. Conforme Nabais (2014), outro fator bastante importante e que influencia fortemente no orçamento final da obra é a questão da classificação do material terraplenado, pois, dependendo da classe, pode encarecer a obra devido a necessidade de possíveis reforços de subleito, cortes em rocha etc. Através dos estudos geotécnico e geológico também consegue-se definir os índices de homogeinização do material : índice de empolamento e índice de compactação, que também influencia no volume final de empréstimo e bota-fora da terraplenagem. O índice de empolamento é aplicado no volume de aterro pois este influencia no diagrama de Bruckner e na distribuição da terraplenagem. Nabais (2014) recomenda que o emprego de material de terceira categoria, quando da falta de opção de outros materiais de melhor qualidade, só deve ser adotado no corpo do aterro ou como enroncamento nas sais do aterro, preferencialmente nas cabeceiras de pontes e áreas passíveis de alagamentos. Quanto as notas de serviço, existem softwares e aplicativos que as fornecem automaticamente, tal como o Civil 3D e o aplicativo NotaServ (arquivo executável no Civil 3D), de autoria do Engº Neyton Luiz Dalle Molle (Blog do Neyton). 76 4.2.5. Projeto de superestrutura Como já foi mencionado anteriormente, a superestrutura é composta de : sublastro, lastro, dormentes, trilhos e acessórios. Para o bom funcionamento dessa estrutura são necessários alguns cálculos para a verificação da resistência desta estrutura aos esforços que atuam sobre a mesma (NABAIS, 2014). Segundo Nabais, os modelos de cálculo mais aplicados na dimensão da superestrutura são: viga sobre apoio elástico, malha de elementos finitos e associação de molas; os esforços a que essa estrutura fica expostas são os esforços dinâmicos verticais, laterais e longitudinais. Na Tabela 10 encontram-se as direções de atuação dos carregamentos dinâmicos ou repetidos. Tabela 10 – Direções de atuação dos carregamentos dinâmicos ou repetidos. Fonte: NABAIS, 2014. Conforme Nabais (2014), o cálculo da carga de projeto e da carga não fatorada no apoio do trilho usa como referência inicial a carga estática de roda, que por sua vez equivale a metade da carga estática por eixo.Com relação ao fator de distribuição de carga pelo material rodante, este é influenciado pelo espaçamento dos dormentes e eixos do material rodante, pela reação do lastro e sublastro e pela rigidez do trilho. Para o cálculo dos momentos fletores nos trilhos deve-se considerar as cargas dinâmicas e não estáticas, observando-se que a carga estática deve ser multiplicada pelo coeficiente dinâmico, também conhecido como coeficiente de impacto, cujos valores encontrados por alguns pesquisadores são: 40% a mais na velocidade de 30 Km/h, de acordo com Barlow; 50% acima da carga estática, sem indicação de velocidade, de acordo com Henry; 35% da carga vertical paraesforços laterais, conforme Wöhler; 77 O dobro da carga em repouso, de acordo com Loewe; De 20 a 70% a mais, com a verificação de que o efeito das cargas móveis depende da locomotiva, conforme Kleming; 1,85 da carga, segundo Guide. Ainda sobre o coeficiente dinâmico, tem-se as seguintes conclusões (NABAIS, 2014): As cargas dinâmicas variam de 1 a 1,153 da carga estática nas velocidades de 1 a 14 Km/h; A carga dinâmica chega ao dobro da estática na velocidade de 64 Km/h; A carga dinâmica atinge o triplo da estática na velocidade de 100 Km/h. Devido as condições de material rodante e via permanente em que as experiências dos pesquisadores, citados anteriormente, foram feitas existe essa grande disparidade e incerteza com relação ao valor de coeficiente dinâmico que deverá ser adotado, principalmente com relação aos resultados de baixo valor das duas últimas pesquisas, cujos ensaios foram executados em linhas ferroviárias de alto padrão técnico, com fixações elásticas, lastro de boa qualidade e plataforma também em boas condições; portanto, o valor sugerido do coeficiente de impacto em vias de classe inferior é de 1,35 (NABAIS, 2014). Definido o coeficiente de impacto, deve-ser calcular o momento flertor, este cálculo possui dois métodos para calcular, sendo o último o mais próximo da realidade dentre os dois. Para este cálculo deve-se considerar o trilho como sendo uma viga contínua sobre número infinito de vãos e aplicar a equação dos três momentos sucessivamente em uma série de três apoios a partir da extremidade, chegando a um valor do momento máximo no centro do vão utilizando a seguinte fórmula: Onde: P = carga estática por roda; Cd = coeficiente dinâmico; A = distância de eixo a eixo dos dormentes (vão da viga contínua). 𝑀 𝑚á𝑥 = 0,1875𝑃.𝐶𝑑. 𝑎 Método de apoios fixos ou de Wöhler 78 Onde: 𝛾 = 6𝐸𝐽 𝐷𝑎³ (coeficiente de superestrutura), onde D=0,9.Cd.b.c; E = módulo de elasticidade do trilho; J = momento de inércia do trilho; D = coeficiente de dormente; a = distância de eixo a eixo dos dormentes (vão da via contínua); Cd = coeficiente dinâmico; b = largura do dormente; c = distância de apoio no sentido do comprimento do dormente; P = carga estática por roda. Seguindo adiante, tem-se que calcular o módulo de elasticidade que, por sua vez, é o parâmetro que representa a capacidade de suporte do conjunto dormente, lastro e plataforma; de acordo com Nabais (2014), o módulo de elasticidade é diretamente ligado ao tipo de dormente, o seu espaçamento, a profundidade do lastro, a solidez da plataforma (terrapleno) e o tipo de socaria que será mantido na via, cuja fórmula é: Após a análise da capacidade de suporte do conjunto dormente, lastro e plataforma, faz-se a verificação da resistência do trilho que, em casos de tráfegos de trens pesados, deve-se verificar, além da resistência à flexão, se a tensão de contato roda-trilho não ultrapassa um limite tolerável (NABAIS, 2014). Para o cálculo da tensão de contato utiliza-se a seguinte fórmula: Onde: = tensão (psi); P1 = carga dinâmica (lb); 𝑀 𝑚á𝑥 = 7 + 8𝛾 8(5 + 2𝛾) .𝑃.𝐶𝑑.𝑎 𝑈 = 𝐶𝑑 .𝑏 .𝑐 𝑎 𝜎 = 11.750𝑃1 0,333 𝑅1 0,271 .𝑅0 0,396 Método de Zimmermmam Módulo de elasticidade da via AREMA (adaptação de Thomaz e Hocrsch) 79 R0 = raio normal da roda (polegada); 𝑅1 = 𝑅𝑟−𝑅ℎ 𝑅ℎ−𝑅𝑟′ , onde Rr = raio de curvatura do boleto do trilho e Rh = raio de roda na concavidade do friso (polegada). Segundo Nabais, a AREMA recomenda os seguintes valores para esta tensão: ≤ 50.000 psi (3.515 Km/cm²) para roda nova; ≤ 67.500 psi (4.745 Km/cm²) para roda usada; Para o dimensionamento do trilho adota-se a fórmula empírica de Shajunianz que, mesmo sendo empírica, é a fórmula que chega a resultados bem próximos da realidade. Onde: Q = peso do trilho (Kgf/m); a = coeficiente (1,2 para vagões e 1,13 para locomotivas); T = tráfego anual (milhões de toneladas brutas); P = carga por eixo (t). Definido o trilho, verifica-se sua capacidade de suporte para cargas induzidas pelo tráfego do material rodante. Esta verificação se dá através do cálculo de resistência à flexão, cuja fórmula é: Onde: = tensão à flexão; M = máximo momento fletor; W = módulo resistente do trilho (cm²); adm = tensão admissível de escoamento do aço. Para o momento máximo fletor, deve-se adotar a fómula: 𝑄 = 𝑎 1 + 𝑇 4 . (1 + 0,012)2/3.𝑃 = 𝑀 𝑊 < 𝑎𝑑𝑚 Shajunianz Tensão à Flexão 80 Onde: Cd = coeficiente dinâmico (fixado por cada ferrovia); P = peso da roda (Kgf); I= 3,79. √𝐽. 𝑎 4 , onde J = mometo de inércia do trilho (cm4). Conforme Nabais (2014), os valores da tensão admissível devem ser fixados entre 1.500 e 1.750 Kgf/cm², valores estes determinados pela AREMA. Com relação aos cálculos dos dormentes, a área de socaria, de acordo com a RFFSA , entre os trilhos deve ser de no máximo 30 a 40 cm antes da vertical de cada trilho e uma faixa central sem socaria com espessura mínima de 40 cm, no caso de bitola larga (NABAIS, 2014). Quanto ao espaçamento dos dormentes, de acordo com Nabais (2014), no Brasil, ocorrem de acordo com a Tabela 11, independentemente da circulação de trens de carga ou de passageiros. Tabela 11 – Espaçamento dos dormentes das ferrovias brasileiras. Fonte: NABAIS, 2014. Com relação ao lastro, o cálculo de sua altura requer a apliação de dois conceitos: A forma como as pressões transmitidas pelos dormentes se distribuem sobre o lastro; A taxa de trabalho (pressão admissível) do solo (plataforma/sublastro). A equação utilizada para calcular a curva da variação das pressões máximas no lastro (abaixo do centro dos dormentes), em função da altura do lastro, é a seguinte: 𝑀 = 𝑃.𝐶𝑑. 𝐼 𝑊4 Máximo momento fletor 81 Onde: Ph = pressão à profunidade (Kg/cm²); Pm = pressão à superfície do lastro (Kg/cm²); h = altura de lastro (abaixo da face inferior do dormente até o sublastro - cm). 𝑃𝑚 = 𝑃 𝑏.𝑐 , onde: P = carga a ser considerada sobre o dormente; b = largura do dormente; c = distância de apoio no sentido longitudinal do dormente (Figura 37). Figura 37 - Carga “P” sobre os trilhos e distância de apoio “c” no sentido longitudinal do dormente Fonte: NABAIS, 2014. Segundo Nabais (2014), para os valores de c, adotam-se os seguintes: Para bitola larga (1,60 m): 80 a 90 cm; Para bitola métrica (1,00 m): 70 a 80 cm. Com relação ao ombro do lastro, adotam-se critérios estabelecidos pela AREMA e pela ARTC17, que são: AREMA: a largura máxima do ombro deve ser de 12” (30,48 cm); ARTC: no caso de dormente de concreto, quando este está 25 cm de sua espessura enterrada no lastro ou se a espessura do dormente for inferior à soleira, recomenda-se largura de ombro de 30 cm. 17 ARTC: Australian Rail Track Corporation, órgão público do governo da Austrália responsável pela administração da maior parte da rede ferroviária interestadual australiana. 𝑃ℎ = 85,87 ℎ1,25 .𝑃𝑚 Talbot 82 Quando emprega-se trilhos longos soldados (TLS), para que não ocorra flambagem da via, é necessário calculcar o raio mínimo a ser empregado nas curvas através da equação: Onde: W = resistência lateral da via; F = área da seção transversal do trilho; t = variação da temperaturaem relação à temperatura neutra; F = defeito permissível de alinhamento; J = momento de inércia no trilho. De acordo com Nabais (2014), a resistência lateral da via, no caso de dormentes de concreto, deve ter valor igual a 0,104 kN/cm, a variação de temperatura deve ser de aproximadamente t = 25ºC; quanto ao alinhamento aceita-se uma variação máxima de 2,5 cm em 6,00 m de extensão de linha e o raio mínimo para o TLS18, dentro da norma brasileira, é de 340 m, no caso de dormentação de concreto monobloco. A situação de flambagem da via raramente ocorre, porém recomenda-se a sua verificação, através do coeficiente de estabilidade que é dado pela equação: Onde: P = peso do trilho; T = peso dos dormentes e acessórios (por metro linear de linha); a = espaçamento entre dormentes. Além dos cálculos citados anteriormente, tem-se o gabarito da plataforma que é definido como um modelo geométrico que fixa as dimensões máximas tanto do veículo ferroviário quanto da carga que poderão passar pela linha ferroviária em função da bitola, ou seja, é a área mínima necessária da seção transversal para a livre circulação do veículo ferroviário na via; esse gabarito de via está incluso nas normas técnicas para estradas de ferro e é padronizado por órgãos reguladores de cada país, no caso do Brasil essas NTEF (Normas 18 TLS: Trilhos Longos Soldados. 𝑅𝑚 í𝑚 = 100 1.012 .𝑊 𝐹 .𝑡 − F.∆𝑡 13,92.𝐽 𝑒 = 2𝑃 + 𝑇 𝑎 1,96.𝑃 Raio mínimo nas curvas Coeficiente de estabilidade 83 Técnicas para Estradas de Ferro) fazem parte do Plano Nacional de Viação , onde pode- se encontrar em seus desenhos anexos os gabaritos das diversas classificações de linha singela e dupla nas diferentes bitolas, além dos gabaritos para túneis e obstáculos adjacentes, como por exemplo coberturas e plataformas (NABAIS, 2014). A Figura 38 apresenta o exemplo de um gabarito para instalações fixas, OAEs e túneis em tangente com linha singela e bitola métrica. Figura 38 - Gabarito de instalações fixas, OAEs e túneis em tangentes com linha singela e bitola de 1,00m Fonte: NABAIS, 2014. A determinação da largura da plataforma depende da bitola, do gabarito, do número de linhas, da altura do lastro e do tipo de dormente utilizado, assim como também é influenciada pelo material da própria plataforma e o tipo de drenagem adotado (NABAIS, 2014). A Figura 39 representa a plataforma para uma linha singela em tangente. A largura W é destinada aos corredores de serviços de lançamento e manutenção da superestrutura da via férrea, e sua dimensão, de acordo com recomendação da AREMA, deve ser no mínimo de 46 cm. Porém devido à atual mecanização tanto da construção quanto da manutenção dessas vias, a SNFC19 recomenda que a largura seja de no mínimo 70 cm. 19 SNFC: Société Nationale des Chemins de fer Français (Tradução livre: Sociedade Nacional de Estradas de ferro Francesa). 84 Figura 39 - Plataforma em tangente para linha singela, onde: b = comprimento do dormente; d = altura do dormente; h = espessura mínima de lastro e W = comprimento da banqueta. Fonte: NABAIS, 2014. 4.2.6. Estudo hidrológico O estudo hidrológico antecede o projeto de drenagem é regido pela Especificação de Projeto nº 80-000A-27-0000 da Valec, podendo ser complementa pela norma ISF-208 da DIF/DNIT publicada na IPR-715 (DNIT, 2005b). Segundo Nabais (2014), o estudo hidrológico permite definir os seguinte itens: Precipitações médias mensais e anuais; Curvas de frequência/intensidade/duração e seus respectivos histogramas de médias mensais; Quantidade média de dias de chuva mensal e anualmente; Equação de chuva da cidade/região onde será implatada a ferrovia. Com estas informações torna-se possível calcular a vazão das bacias de contribuição que atuam sobre a ferrovia que, por sua vez, é utilizada nos cálculos de dimensionamento das redes de drenagem pluvial (NABAIS, 2014). Este estudo é feito somente após a conclusão dos projetos geométrico e de terraplenagem. As informações relacionadas às precipitações médias, curvas de frequência/intensidade/durção e equações de chuva são encontradas, geralmente, em documentos, relatórios e/ou publicações de entidades de órgãos públicos ou particulares responsáveis pelo saneamento e abastecimento básicos do local em estudo, como por exemplo: “Precipitações intensas no Estado de São Paulo”, publicado pelo DAEE (Departamento de Águas e Energia Elétrica), neste documento encontram-se as informações mencionadas acima de algumas cidades do Estado de São Paulo onde foram intaladas estações de estudos pluviométricos; 85 “Equações de chuvas intensas no Estado de Minas Gerais (Espírito Santo e Bahia)”, planilha de dados fornecida pela COPASA (Companhia de Saneamento de Minas Gerais) que também atende algumas poucas cidades dos Estados do Espírito Santo e Bahia. O estudo hidrológico deve ser apresentado como relatório que deverá ser anexado junto aos demais documentos do projeto executivo. A Figura 40 apresenta o fluxograma simplificado do estudo hidrológico. Figura 40 - Fluxograma do estudo hidrológico. Fonte: NABAIS, 2014. 4.2.7. Projeto de drenagem O projeto de drenagem tem a função de encaminhar a água para pontos estratégicos por meio de dispositivos que a impeçam de danificar o conjunto da obra, no caso a via permanente da ferrovia. Segundo Nabais (2014), o projeto de drenagem divide-se em três grupos: drenagem pluvial, drenagem profunda e transposição de talvegues, o cálculo dessas estruturas deve seguir os padrões contidos na publicação IPR 724 do DNIT (2006b). A execução deste projeto depende diretamente do estudo hidrológico, pois é através dele que são calculados e definidos os dispositivos a serem empregados na obra. Quanto a padronização dos dispositivos pode-se adotar tanto as padronizações da Valec quanto as da IPR 736 do DNIT (2010), ressaltando o fato de que os dispositivos padronizados pela Valec são os mais indicados para ferrovias, pois foram projetados para suportar os carregamentos advindos da ferrovia, além de incluírem em seu acervo os dispositivos mais comumente empregados na ferrovia como, por exemplo, bueiros capeados e os bueiros 86 celulares pré-moldados que já são projetados para receber diretamente a superestrutura da ferrovia, reduzindo ou até dispensando a necessidade de recobrimento (NABAIS, 2014). Segundo Nabais (2014), em dispositivos de bueiros, sejam eles tubulares ou celulares, as paredes aumentam de espessura conforem aumentam suas dimensões. Algumas observações com relação a elaboração do projeto de drenagem superficial: Dispositivos mais utilizados: sarjetas, canaletas, valetas, saídas d’água, descidas d’água etc; Dispositivos como canaletas e valetas de plataforma, em situações onde a declividade da plataforma é menor que 0,25%, devem ter profundidade variável para que tenha a declividade mínima de 0,25% para escoamento de água adequado; Em função da declividade longitudinal da plataforma ser geralmente muito pequena, os comprimentos críticos tendem a diminuir, ou seja, os pontos de saídas d’água tendem a ficar mais próximos; Devido às baixas declividades longitudinais a velocidade de escoamento tende a ser consideravelmente pequena, por isso a escolha do tipo de revestimento das sarjetas, canaletas, valetas e afins deve ser levado em consideração, pois revestimentos em grama tendem a proporcionar menores velocidades de escoamento, enquanto que os revestimentos deconcreto as maiores velocidades; Pode-se empregar o uso de caixas de passagem conectadas a bueiros para transpor a água para o lado oposto, onde seja possível seu deságue; Em trechos de corte muito longos é necessário criar pontos altos no eixo longitudinal das canaletas e afins invertendo os caimentos de modo que sejam direcionados aos pontos de deságue mais próximos; A drenagem profunda, geralmente, é empregada em trechos muito longos de corte onde haja solo rochoso e também em situações onde haja presença de água subterrânea aflorando na superfície da plataforma (NABAIS, 2014). Existem quatro tipos de dispositivos: Drenos longitudinais: empregados em cortes, do lado da montante, quando da necessidade de rebaixamento de nível d’água; 87 Drenos transversais: frequentemente utilizados nos pontos baixos de aterros e a jusante de PPs (pontos de passagem de corte para aterro), sendo indicado também para o uso em cabeceiras de pontes; Colchões drenantes: são indicados para o emprego em regiões de cortes em rocha e em aterros sobre solo saturado; Drenos horizontais profundos (DHP): tem como função acelerar o rebaixamento do nível freático durante a execução do corte, melhorando a estabilidade do talude. Nos drenos longitudinais pode-se adotar profundidades longitudinais vairiáveis devido a pouca declividade da plataforma ou inverter a declividade do dreno em relação do greide da plataforma. Recomenda-se para o uso de colchões drenantes, quando do seu emprego em regiões com corte em rocha, fazer um rebaixo de 30 a 40 cm e preenchê-lo com rachão com diâmetro máximo de 2/3 da expessura do rebaixo, conforme indicado na Especificação de Projeto nº 80-DES-000A-20-7000 da Valec, nos casos de regiões com solo mole ou alagáveis recomenda-se a troca de solo, se a espessura do solo mole for fina, por solo granular com permeabilidade mínima de 10-3 cm/s, conforme Especificação de Projeto citada anteriormente, em situação onde a camada de solo mole é muito grande deve-se optar pelo uso de geossintéticos.Quanto ao DHP, sua aplicabilidade está apresentada na publicação IPR 724 do DNIT-2006b (NABAIS, 2014). Seguindo em frente, temos a drenagem de transposição de talvegues, onde são projetadas as OACs (obras de arte corrente) e as OAEs (obras de arte especiais). As OACs compreendem os bueiros, descidas d’agua, escadas hidráulicas etc., e, como já mencionado anteriormente, o ideal é que sigam as recomendações de projetos da Valec. Com relação as OAEs, estas serão apresentadas no item 5.2.8. (NABAIS, 2014). Em trechos urbanos, recomenda-se, se possível, conectar a nova rede de drenagem da ferrovia em redes urbanas existentes. O projeto executivo de drenagem é composto de: implantação de bacias de contribuição, implantação da rede de drenagem, detalhamento dos dispositivos a serem empregados na obra, notas de serviço dos dispositivos (geralmente indicadas na implantação) e estudos hidrológico e hidráulico. A Figura 41 apresenta o fluxograma simplificado de um projeto de drenagem. 88 Figura 41 - Fluxograma de projeto de drenagem. Fonte: NABAIS, 2014. 4.2.8. Projeto de obras de arte especiais (OAEs) Os projetos especiais de OAE compreendem estruturas especiais como pontes, viadutos, túneis, passagens, pontilhões, barragens e eclusas e inserem-se num projeto um pouco mais amplo que, no caso, é o projeto de linha ferroviária. A abordagem destes projetos é baseada em experiências de projetos da Rede Ferroviária Federal (RFFSA) e da Empresa de Engenharia Ferroviária (Engefer) que colaboraram fortemente na evolução de metodologias de cálculos e de processos construtivos, além das tecnologias de materiais. As normas brasileiras a serem adotada para este tipo de projeto são: NBR 6118 (ABNT, 2007) – Projeto de estruturas de concreto - Procedimento; NBR 7187 (ABNT, 2003ª) – Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido - Procedimento; NBR 6122 (ABNT, 2010a) – Projeto e execução de fundações; NBR 7189 (ABNT, 2008) – Cargas móveis para projeto estrutural de obras ferroviárias; 89 NBR 7188 (ABNT, 2013) – Carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas; NBR 6123 (ABNT, 2009ª) – Forças devidas ao vento em edificações; NBR 8681 (ABNT, 2003b) – Ações e segurança nas estruturas - Procedimento. Além das normas brasileiras mencionadas acima, pode-se adotar também normas estruturais estrangeiras, tais como: Code-Modèle CEB-FIP pour les Structures en Béton (norma francesa para estruturas de concreto); Building Code Requirements for Reinforced Concrete – ACI-318 (norma norte- americana para concreto armado); Deutsche Industrie-Normen – DIN (norma de padrões industriais alemães). Um projeto de OAE, para sua elaboração, exige sólidos conhecimentos em áreas multidisciplinares tais como a área estrutural, topografia, geometria de estradas e ferrovias, hidrologia, geotecnia, sistemas construtivos, materiais de construção e fundações, ou seja, é um tipo de projeto multidisciplinar que exige comunicação constante entre as disciplinas envolvidas. A concepção desse tipo de projeto também envolve critérios econômicos, pois o tipo de solução adotado pode onerar a obra (NABAIS, 2014). Segundo Nabais (2014), recomenda-se seguir alguns critérios para se definir a localização da OAE na melhor posição possível: Procurar a transpor o canal principal ou vale o mais perpendicular possível com relação ao eixo da via; Buscar cruzar o canal principal ou vale na seção mais estreita que puder localizar, minimizando os comprimentos das OAEs; Em travessias dos tipos pontes e viadutos que necessitem de pilares com alturas acima de 30 m deve-se evitar conjugações em curva; Deve-se evitar trasnpor rios logo após regiões de deságue de afluentes, evitando depósito de sedimentos sob a ponte; Procurar evitar transpor a montante dos pontos citados no item anterior devido a possível necessidade de ter que construir duas pontes, o que encarece a obra; 90 Na impossibilidade de se desviar desses dois pontos, existe a possibilidade de desviar o curso natural do rio através da construção de corta-rios. Conforme Nabais (2014), no que diz respeito aos gabaritos de viadutos e pontes, urbanos ou não, não existe uma padronização geral que atenda o território nacional, portanto, deve- se sempre buscar estas informações junto aos órgãos gestores do local onde este tipo de OAE será implantado, porém, de maneira mais ampla, pode-se considerar: Quando o viaduto ferroviários cruza uma rodovia, deve-se verificar o gabarito definido e se há previsão de duplicação junto ao órgão responsável; no caso dessas informações não existirem deve-se adotar dimensões livres de 13 m de largura, ortogonal ao eixo da rodovia, e 6 m entre o greide acabado da rodovia e a face inferior da superestrutura; Quando o viaduto rodoviário cruza a ferrovia, deve-se adotar as dimensões livres, em relação à ferrovia, de 11,7 m de largura e 8 m de altura entre o greide da plataforma e a face inferior da superestrutura; Na transposição de rios navegáveis, deve-se manter uma altura livre entre o nível máximo de cheia do rio e o infradorso da superestrutura da ponte, as informações de cheias podem ser obtidas nas capitanias dos portos das hidrovias ou na Agência Nacional de Transportes Aquaviários (Antaq/DNIT). A Tabela 12 apresenta um gabarito simplificado das hidrovias do Plano Nacional das Vias Navegáveis Interiores (PNVNI); Na transposição de rios com ausência de navegação, os gabaritos são os seguintes: 1,0 m em condiçõesnormais de escoamento, 0,5 m em remansos de barragens ou bacias de represamento (somente quando existe controle do nível d’água máximo e ausência de vegetação flutuante) e, por fim, 2,0 m em rios torrenciais e possibilidade de transporte de vegetação densa. Tabela 12 – Gabaritos das hidrovias do Plano Nacional das Vias Navegáveis Interiores (PNVNI). Fonte: NABAIS, 2014. 91 Quando há a necessidade de transposição de cursos d’agua, deve-se fazer os estudos hidrológicos e hidráulicos para se definir a estrutura, seja de um bueiro ou de uma ponte, que atenda adequadamente a vazão hidrológica do curso d’água que, por sua vez, influencia no comprimento mínimo necessário de uma ponte (NABAIS, 2014). Além das pontes e viadutos tem-se, segundo Nabais (2014), as passagens ferroviárias que consistem em estruturas com a função de eliminar cruzamentos em nível e possibilitar a travessia da fauna, podendo ser inferiores ou superiores; são construídas em concreto armado e são posicionadas sempre transversalmente ao eixo da plataforma ferroviária. Essas passagens são, geralmente, executadas em galerias de concreto armado com muros de alas em suas extremidades para contenção de aterros das vias superiores. Conceitualmente, define-se como passagem inferior (PI) aquela sob a qual passa a ferrovia, ou seja, a ferrovia passada dentro da galeria, e passagem superior (PS) quando a ferrovia passa sobre a galeria, transpondo outra via. A Figura 42 apresenta uma seção tipo de galeria PI projetada para a Ferrovia Norte-Sul (NABAIS, 2014). Figura 42 - Passagem ferroviária inferior na Ferrovia Norte-Sul. Fonte: NABAIS, 2014. A concepção estrutural de uma passagem de fauna pode ser de uma estrutura de passagem superior ou de um bueiro para passagem inferior. A principal função de uma passagem de fauna é possibilitar o fluxo de grupos de indivíduos, reduzindo as barreiras impostas pela ferrovia e os possíveis acidentes como atropelamentos de animais. As passagens de fauna inferiores devem ter largura suficiente para permitir a entrada de luz natural durante o dia, o mínimo recomendado é a largura de 2,0 m, além disso deve ser implantada uma cerca direcional para conduzir os animais a essas passagens. As regulamentações que regem esse tipo de obra geralmente são especificadas pelo próprio 92 IBAMA ou por órgãos responsáveis pelo licenciamento ambiental estaduais (NABAIS, 2014). E por fim, os túneis, obras de arte especiais mais complexas e também a mais onerosa. A técnica mais utilizada, atualmente, para a construção de túneis é a New Austrian Tunneling Method (NATM) e o equipamento mais avançado para fazer essas escavações é o Tunnel Boring Machines (TBM), mais conhecida como Tatuzão (NABAIS, 2014). A elaboração do projeto de túnel se dá pela modelagem numérica para posterior simulação das fases de escavação e revestimento e o comportamento não linear dos materiais e do maciço escavado, consequentemente, esse serviço exige mão-de-obra especializada. As especificações e normativas que regem sobre este tipo de projeto estão compreendidas na Instrução de Projeto IP-DE-C00/002 do DER/SP (2005). Com relação à apresentação gráfica desses projetos de pontes, viadutos e túneis recomenda-se que os elementos topográficos sejam apresentados com curvas de nível de metro em metro, preferencialmente, em escala 1:1000 ou 1:500 e a planta deve abranger a largura de 100 m a mais de cada lado do eixo da via e 100 m antes e depois da posição onde está localizada a OAE; além da planta de implantação deve-se, também, apresentar um perfil longitudinal do eixo da via com estaqueamento a cada 20 m, onde deverá ser indicado o greide da estrada de ferro, o perfil do terreno e a batimetria da calha do rio, caso seja um projeto de ponte (NABAIS,2014). A apresentação final destes projetos deve constar dos seguintes documentos: Memorial descritivo e justificativo; Estudos hidrológicos e hidráulicos; Estudos geológicos e geotécnicos com boletins de sondagens; Especificações de serviços; Levantamento topográfico: desenho e relatório técnico; Memorial de cálculo; Memorial quantitativo com planilhas de quantidades; Notas de serviço; Desenhos: de implantação e de detalhamentos de forma e armação; 93 5. MÉTODO A elaboração deste trabalho se deu através de pesquisas bibliográficas à partir de livros, artigos científicos e revistas voltados à engenharia civil, mais especificadamente à área de ferrovias e ferramentas computacionais empregadas no desenvolvimento deste tipo de projeto. O estudo de caso de deu pela apresentação de projetos básicos de Geométrico e Terraplenagem exclusivamente para demonstrar na prática o emprego do software CIVIL 3D, da Autodesk. Estes projetos básicos foram produzidos e apresentados dentro das atuais exigências da ANTT20, órgão responsável pela liberação de verba para implantação de sistemas de transporte terrestres desde os rodoviários até os ferroviários. 20 Agência Nacional de Transportes Terrestres. 94 6. TECNOLOGIAS COMPUTACIONAIS EMPREGADAS NA PRODUÇÃO DE PROJETOS DE ENGENHARIA CIVIL A Engenharia Civil, atualmente, usufrui de forma bastante ampla de ferramentas computacionais que facilitam e aceleram o processo de produção de seus projetos na maioria de suas áreas de atuação (KOERICH, 2016) que, de acordo com Santos e Oliveira (2012), vem sendo algo fundamental na modernização deste setor através do emprego de editores de texto, planilhas eletrônicas e sistemas CAD21 na produção de documentos técnicos e legais. Santos e Oliveira (2012) ressaltam que, mesmo com a tendência de crescimento do uso de softwares na área da engenharia civil, ainda encontram-se algumas dificuldades advindas dos profissionais deste setor em relação ao uso dessas tecnologias, tais como: Existência, ainda, de um certo atraso tenológico deste setor no Brasil; Falta de validação dos produtos elaborados com software de AEC22; Uso de métodos de gestão ultrapassados; Ausência de visão do uso estratégico da tecnologia por profissionais do setor; Pequena e recente ascensão dos cursos profissionalizantes dessas ferramentas; Resistência de muitos profissionais do setor a essas inovações. Segundo Koerich (2016) tem-se disponível no mercado uma vasta gama de softwares desenvolvidos para essas diferentes áreas, tais como: Programas para desenhos 2D e 3D: CAD 2D, AutoDesk Revit, ArchiCAD, CIVIL 3D etc; Programas para análise estrutural: SAP 2000, Ansys, F-Tool etc; Programas para instalações prediais: HidroCAD, TigreCAD, DIALux, QiBuilder etc; Programas para projetos de estruturas de concreto: TQS, Sistrut, AltoQi Eberick etc. 21 CAD: Computer Aided Design (Tradução livre: Desenho assistido por computador). 22 AEC: Arquitetura e Engenharia Civil 95 Programas para compatibilização de projetos: Solibri Model Checker, Navisworks etc; Além dos softwares citados acima, de acordo com Santos e Oliveira (2012), temos muitos mais disponíveis no mercado como softwares para gerenciamento de obras e projetos como por exemplo o MS-Project, softwares para orçamentos e, além destes softwares, temos o tão utilizado Excel, software obrigatório no currículo de um engenheiro civil, pois auxilia em muitas áreas como cálculos, orçamentos, planejamentos, controles etc. Dentre tantas inovações do desenvolvimento e utilização das ferramentas computacionais voltadas para projetos de AEC, a considerada mais importante dasúltimas quatro décadas é a introdução do emprego do sistema CAD que, desde a década de 70 vem ganhando a atenção de vários autores (SANTOS e OLIVEIRA, 2012) como Roquemar Baldam, Lourenço Costa, Luciana Klein, James Wedding, Dana Probert etc. Segundo Santos e Oliveira (2012), o sistema CAD foi o sistema de informática que mais rapidamente evoluiu, provocando mudanças irreversíveis nas práticas profissionais do setor da Construção Civil, devido à precisão e rapidez que proporciona ao processo de produção dos projetos deste setor. Dentre os softwares do sistema CAD mais utilizados nesse campo profissional, Santos e Oliveira (2012) ressaltam que cerca de 93% dos usuários adotaram o software proprietário23 AutoCad, da Autodesk, consequentemente tornando-o no software de CAD mais utilizado na área de projetos de engenharia civil, sendo assim, segundo Moreira (2012), o software responsável pela popularização do sistema CAD no mundo da informática. A empresa Autodesk, com sede em San Rafael, segundo Moreira (2012), foi fundada em 1982 por John Walker e outros 12 co-fundadores e tem como carro chefe de seus produtos tecnológicos o AutoCad que, por sua vez, foi lançado no mesmo ano de fundação da empresa. Desde que a Autodesk foi fundada os softwares de sistema CAD de sua autoria sofreram muitas evoluções, resultando em diversas versões específicas para projetos de 23 Software proprietário: software cujo uso está atrelado ao pagamento de licença (SANTOS e OLIVEIRA, 2012) 96 arquitetura, engenharia civil, mecânica, infraestrutura, aplicações de geoprocessamento etc (MOREIRA, 2012). De acordo com Moreira (2012), o AutoCad, atualmente, possui 19 versões para aplicações em diversas áreas como engenharia mecânica, arquitetura, infraestrutura, geoprocessamento, computação na nuvem, engenharia civil, design de interiores, engenharia elétrica e muitos outros ramos da indústria, sendo disponibilizadas em versões para os sistemas operacionais Windows e Mac OS. Segundo Moreira (2012), atualmente a Autodesk possui mais de 80 softwares e divide-se em dois segmentos: Design Solution Group (DSG): departamento responsável pelo desenvolvimento de plataformas voltadas para os diversos setores da indústria, subdivide-se em quatro unidades de negócio específicas: Plataform Technology Division: responsável pelo desenvolvimento e comercialização do AutoCad e do AutoCad LT; Infrastructure Solutions Division: responsável pelo desenvolvimento e comercialização do Autodesk Map 3D, Land Desktop, Civil 3D, MapGuide, Map Server Enterprise, a linha de produtos Topobase etc.; Manufacturing Solutions Division: responsável pelo desenvolvimento e comercialização do Inventor Series, Inventor Professional, Showcase, Alias, Autodesk Simulation, AutoCad Mechanical, Autodesk Vault etc.; Building Solutions Division: responsável pelo desenvolvimento e comercialização do AutoCAD Architecture, Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP etc. Media and Entertainment (MED): departamento responsável pelo desenvolvimento e comercialização de plataformas voltadas para o ramo de jogos e outros entretenimentos eletrônicos, seus principais produtos são: 3ds Max, Discreet Flame, Discreet Smoke, Autodesk Softimage, Autodesk Toxik e Discreet Lustre. Segundo Wedding e Probert (2009), o ramo da construção civil vem evoluindo rapidamente em relação aos sistemas CAD voltados para engenharia civil e uma das grandes tendências neste mercado são os softwares 3D, dentro os quais, o Civil 3D da Autodesk vem se destacando fortemente dos demais, inclusive em relação aos concorrentes. Segundo a 97 Autodesk (2011) o Civil 3D pode ser empregado no processo de produção de projetos de diversas disciplinas tais como: geometrias ferroviária e viária, drenagens pluvial e fluvial, paisagismo, redes de esgoto, terraplenagem etc; além de ser atualizado anualmente, onde são introduzidas várias novidades, novas ferramentas, a cada nova versão. Sendo desenvolvido na plataforma do Autocad Map 3D que, por sua vez, foi desenvolvido na plataforma do Autocad, o Civil 3D apresenta as mesmas funcionalidades do Autocad, gera arquivos no formato DWG e também possuí funcionalidades de geoprocessamento do Autocad Map 3D (TECGRAF, 2011). 98 7. ESTUDO DE CASO – APLICAÇÃO DO SOFTWARE CIVIL 3D PARA TRAÇADOS DE FERROVIAS O Civil 3D é um software paramétrico e trabalha com conceitos de modelagem de objetos, ou seja, ele produz automaticamente um efeito de propagação quando ocorrem alterações em dados de alinhamentos, perfis, terrenos etc, de modo que não haja a necessidade de se fazer atualizações manuais de itens correlacionados ao item alterado (Tecgraf, 2011). Os objetos paramétricos do Civil 3D estão indicados na Figura 43 (AUTODESK, 2011): Figura 43 - Objetos paramétricos do Civil 3D. Fonte: AUTODESK, 2011. A geração automática e atualização dinâmica dos rótulos no Civil 3D, com base nas propriedades do projeto como superfícies, alinhamentos, tubulações, perfis entre outros, é de grande auxílio na geração de relatórios finais do projeto. Com relação ao seu layout, o que o difere do AutoCad é o acréscimo de alguns itens voltados para terraplenagem, topografia, drenagem e geométrico, além da janela Toolspace que,por sua vez, apresenta todos os objetos envolvidos em um projeto, além de disponibilizar as funções de gestão de estilo. Cada objeto do Civil 3D possui um estilo atribuído, através do qual se controla a forma de visualização e alguns aspectos do comportamento de projeto do objeto que são atribuídos e geridos pelo usuário. O próprio Civil 3D já traz uma biblioteca interna com vários estilos pré-configurados para cada tipo de objeto que podem tanto ser utilizados com suas configurações originais como também podem ser utilizados como base para geração de um 99 novo estilo, através de criação e edição de novos estilos que atendam as necessidades do projetista (TECGRAF, 2011). 7.1. Levantamento planialtimétrico – Modelagem da superfície de topografia Para a modelagem da superfície de topografia o Civil 3D possibilita gerenciar, transformar, editar e visualizar todo o trabalho topográfico num mesmo ambiente, utilizando e mantendo protegido o arquivo de dados, além de permitir criar pontos, linhas, curvas e espirais; o software possui uma lista com os mais variados sistemas de coordenadas utilizados em levantamentos topográficos que, por sua vez podem ser atribuídos a qualquer projeto, além de permitir criar métodos personalizados em sua lista (AUTODESK, 2011). Segundo a Autodesk (2011), o Civil 3D utiliza três bancos de dados separados para a funcionalidade de topografia: Equipment Databases: gerencia e define modelos de erros para equipamentos específicos de topografia quando analisa o arquivo de dados através do Método dos Mínimos Quadrados; Figure Prefix Database: gerecia os prefixos que afetam a exibição e as propriedades dos elementos topográficos (pontos, poligonais etc) que podem ser importados para o desenho; Survey Database: aloca e gerencia informações topográficas específicas para serem utilizads no ambiente Civil 3D. Tais bancos de dados são mantidos separadamente e independentes do projeto devido aos seguintes motivos (AUTODESK, 2011): O levantamento topográfico original não deve ser alterado sem o conhecimento do topógrafo responsável, podendo ter consequências legais caso ocorra; O arquivo topográfico do Civil 3D pode ser acessado por vários desenhos simultaneamente; Os dados topográficos, no Civil 3D, podem ser transformados, sincronizando o sistema de coordenadas do banco de dados e o sistema de coordenadas do desenho individual. 100 De acordo com a Autodesk (2011), alguns aparelhos topográficos disponíveis no mercado possuem interação com o Civil 3D e AutoCad Land Desktop, seguem alguns fornecedores: TDS Survey Link ( aplicativo no Autodesk Survey); Trimble Link; Topcon TopLink; Leica X-Change; Carlson Connect. Geralmente o aquivo original de levantamento topográfico de captação GPS ou afins que se recebe não pode ser aberto, visualizado e nem editado pelo Civil 3D (AUTODESK, 2011). Para tanto, conforme a Autodesk (2011), existem duas formas, além das coordenadas xyz, csv, nez e pnt, que permitem realizar o download deste arquivo diretamente do banco de dados e importar o mesmo para o Civil 3D, sendo eles: Arquivos Autodesk Field Bo”OK” (caderneta de campo) – FBK; Arquivos LandXML – XML. Quanto aos arquivos de desenhos de pontos ASCII, bancos de dados externos (como pontos Oracle) e arquivos topográficos manualmente desenvolvidos podem ser importados ao banco de dados topográfico (AUTODESK, 2011). Segundo a Autodesk (2011), mapas adicionais, imagens raster e outros dados geoespaciais podem ser acrescentados no desenho para o desenvolvimento do projeto desde que tenha sistema de coordenadas conhecidos iguais aos do levantamento topográfico. Ao iniciar o desenvolvimento de arquivo de superfície topográfica no Civil 3D, deve-se atentar primeiramente nas configurações do sistema de coordenadas, escala etc. De acordo com a Autodesk (2011), o estilo, é de grande importância, pois é nele que será definido o que a superfície irá mostrar, sejam curvas de nível, mapa de declividades, manchas de corte e aterro etc; no caso da topografia será criada uma superfície com curvas de nível e a superfície gerada aparecerá semelhante à Figura 44, obviamente deve-se atentar que o formato da superfície e suas cotas de níveis variam de região para região, sendo esta imagem apenas uma demonstração ilustrativa de um levantamento qualquer (AUTODESK, 2011). Esta superfície é editável, podendo-se fazer diversas alterações tanto na sua forma de apresentação quanto em suas layers e em seus intervalos de curvas 101 menores e maiores, sendo estas últimas usualmente definidas a cada 1,0 m e a cada 5,0 m, consecutivamente. Figura 44 - Superfície topográfica. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. A sua triangulação também é editável, o que também auxilia num melhor controle de possíveis erros e discrepâncias que possam ocorrer durante o processo de criação da superfície, podendo não estar muito coerente com o levantamento topográfico original. A única forma de se fazer esta verificação é inserindo o arquivo DWG, como referência externa, da topografia no arquivo da superfície para que se corrija a triangulação e o contorno desta, eliminando triangulações que possam surgir fora do contorno de limite do levantamento topográfico original, evitando a geração de superfície em áreas onde ainda não foram executados os levantamentos topográficos (AUTODESK, 2011). A análise da triangulação interna, no caso de projetos ferroviários, é um cuidado fundamental para que se tenha o alinhamento correto dos trilhos das linhas ferroviárias existentes, e essa problemática pode ocorrer também em triangulações de taludes e bermas, muros de arrimos existentes, canaletas e valetas existentes, podendo acarretar em graves erros de projeto e consequentemente de orçamentos incoerentes (AUTODESK, 2011). O Civil 3D poussi uma ferramenta denominada Data Shortcuts, um recurso que promove a integração de várias equipes das diversas áreas envolvidas num mesmo projeto através do refenciamento multuo em um mesmo objeto: superfície, alinhamentos, redes de tubulações, view frames etc. (AUTODESK, 2011). Para utilizar a superfície de topografia gerada em outros arquivos do Civil 3D, basta criar um Data Shortcuts possibilitando o referenciamento da mesma. Deve-se ressaltar que a superfície referencidada nos demais arquivos não poderá ser editada, porém o seu estilo 102 poderá ser alterado a qualquer momento sem afetar a superfície original e poderá ser referenciada em um número ilimitado de aquivos paralelos. O mesmo acontece com os demais objetos do Civil 3D: alinhamentos, perfis, redes de tubulações etc. (AUTODESK, 2011). 7.2. Projeto de traçado geométrico com perfil e seção tipo para geração de corredor Com a superfície de topografia pronta, pode-se dar início ao desenvolvimento do aquivo do projeto geométrico. Para tanto deve-se criar um novo arquivo abrindo uma template já existente e salvando com o nome desejado, pois este mesmo arquivo fornecerá as informações do projeto geométrico, da terraplenagem e também da drenagem (AUTODESK, 2011). Neste novo arquivo referencia-se a superfície de topografia utilizando a ferramenta Data Shortcuts. Posteriormente insere-se como referência externa a base feita à partir do levantamento topográfico, onde deverão estar apresentadas todas as interferências existentes na região onde será executado o projeto. Já com o eixo do traçado geométrico definido, dá-se início ao desenvolvimento do projeto, conforme apresentado no Blog do Neyton (2008), primeiramente criando-se o alinhamento horizontal, utilizando a ferramenta Alignment, através da qual pode-se atribuir um nome ao alinhamento e definir o estilo que, por sua vez, varia de acordo com a template que estará em uso quando da criação do arquivo. Dependendo da template adotada para elaboração do projeto, a label24 de numeração do estaqueamento do alinhamento pode aparecer a cada 20m, a cada 50m, a cada 100m e assim por diante. De acordo com a Tecgraf (2011), essas labels podem ser alteradas, independente de qual template esteja usando, basta alterar o valor do imcremento das mesmas, a Figura 45 apresenta o resultado final do processo de produção desse objeto do Civil 3D, de acordo com Molle (2008). 24 Label: rótulos dos objetos. 103 Figura 45 - Apresentação final do alinhamento. Fonte: MOLLE, 2008. Somente à partir do alinhamento, dá-se início à geração do perfil com terreno natural e o greide projetado. De acordo com Molle (2008), nesta fase criam-se todos os perfis de cada alinhamento, criado anteriormente, com seus respectivos nomes, labels e terrenos naturais provindos do levantemanto topográfico. A apresentação deste perfil inicial é representada na Figura 46, sendo a linha vermelha exatamente o terreno natural por onde o eixo do alinhamento passa. Figura 46 - Perfil de topografia (terreno natural). , Fonte: http://cad.cursosguru.com.br/tutoriais/criando-perfis-longitudinais-no-autocad-civil-3d-2014/ 104 Criado o perfil do alinhamento apenas com o terreno natural (topografia), para dar continuidade ao andamento do projeto, deve-se criar o boleto e o greide25, sendo este último uma cópia do boleto alguns centímetros abaixo do mesmo, em outras palavras, um offset com a mesma dimensão da altura da superestrutura do próprio boleto até a superfície da plataforma, onde será executada a terrplenagem . De acordo com Molle (2008), há várias formas de se desenhar um boleto e/ou greide no perfil, dentre as quais as mais utilizadas são: por tangentes ou por tangentes com curvas. Sendo que na primeira opção, deve-se ter definidos os pontos de intersecção das tangentes e, na segunda opção, deve-se ter definidos os pontos de começo e fim das curvas verticais e os comprimentos das tangentesanteriores e posteriores às curvas. O perfil finalizado com terreno natural (linha verde), o boleto (linha magenta) e o greide da plataforma (linha azul escuro) de projeto passará a ser apresentado semelhante ao da Figura 47. Figura 47 - Pátio Ferroviário Araraquara - Perfil com acréscimo de greide projetado. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Como pode-se observar, as linhas de grade do perfil estão espaçadas a cada 5,0 m entre si, portanto é possível, através delas mensurar aproximadamente os comprimentos médios das retas (tangentes) em cerca de 300 m ou mais (AUTODESK, 2012). Quanto a parametrização do perfil, segundo as intruções da Autodesk (2012), é possível personalizar 25 Greide: série de cotas que caracterizam o perfil longitudinal de uma via. 105 qualquer parâmetro do boleto, do greide e da grade, incluindo suas labels (etiquetas) e bands (faixas de informações). Com o greide de projeto definido, deve-se iniciar a criação da seção tipo ou, mais comumente conhecida entre os projetistas, Assembly. Somente através da Assembly que se torna possível a geração do corredor do projeto. A Assembly utilizada em projetos ferroviários é a que se apresenta na Figura 48 (SOETHE E CAZARINI, 2015). Conforme Soethe e Cazarini, pode-se alterar alguns parâmetros dentro das propriedades geométricas da Assembly e, dentro da própria Assembly, podemos alterar também os parâmetros das Subssemblys conforme indicadas na Figura 49.Como pode-se observar ainda na Figura 48, a Assembly da seção tipo da ferrovia não vem com a Subssembly que define o talude da plataforma, havendo, portanto, a necessidade de se acrescentar o talude através da Subassembly Daylight em ambos os lados do eixo da linha ferroviária, de modo que a seção tipo fique semelhante à representada na Figura 50. Também é possível fazer alterações nesta Subassembly, configurando os valores de entrada dos parâmetros dos taludes de acordo com as especificações do projeto (SOETHE E CAZARINI, 2015). Figura 48 - Subassembly RailSingle. Fonte: SOETHE e CAZARINI, 2015. Figura 49 – Propriedades geométricas da Abassembly. Fonte: SOETHE e CAZARINI, 2015. 106 Há também a possibilidade de haver a necessidade de criar assemblys com várias linhas ferroviárias lado a lado, conforme apresentadas na Figuras 51 e 52. Figura 51 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção tipo (Assembly) com 11 linhas ferroviárias paralelas. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Figura 50 – Seção tipo definida. Fonte: SOETHE e CAZARINI, 2015. 107 7.3. Projeto de terraplenagem – Corredor, superfície projetada e seções transversais Para o projeto de terraplenagem, deve-se combinar o alinhamento, o perfil e o Assembly (seção tipo) em um mesmo elemento denominado Corridor, também conhecido como corredor entre os projetistas, que por sua vez será a base para produção da superfície de terraplenagem projetada (SOETHE e CAZARINI, 2015). Figura 53 – Pátio Ferroviário Araraquara - Corredores processados. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Figura 52 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção tipo (Assembly) com 4 linhas ferroviárias paralelas. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. 108 De acordo com Soethe e Cazarini (2015), durante a criação do Corridor é possível definir o espaçamento entre as Assemblys separadamente em cada tangente e curva do alinhamento, fazendo com que as Assemblys fiquem mais próximas nas curvas, dando maior precisão na projetação das mesmas, e mais distantes entre si nas tangentes. O corredor de um projeto ficará semelhante ao apresentado na Figura 53, representado pelas linhas verdes e vermelhas, devendo-se ressaltar que cada projeto possuirá uma apresentação de corredor diferente entre si e também dentro do próprio projeto, pois um único projeto pode possuir mais que uma única Assembly, assim como também mais que um único corredor. Observando os corredores apresentados na Figura 53 notam-se os trechos onde serão feitos cortes de terraplenagem, indicados com as bordas com linhas vermelhas, e onde serão feitos aterros de terraplenagem, indicados com bordas com linhas verdes). Com o corredor definido, pode-se gerar a superfície de terraplenagem projetada, mas antes de gerar a superfície é importante fazer verificações visuais, seja através da ferramenta de visualização em 3D (Figura 54) ou através da ferramenta que permite a simulação de um Figura 54 – Pátio Ferroviário Araraquara – Visualização 3D dos corredores. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. 109 “passeio” ao longo do alinhamento e consequentemente do corredor (SOETHE e CAZARINI, 2015). Finalmente gerada a superfície de terraplenagem projetada que, por sua vez, também pode ser verificada através de ferramentas de visualização 3D (Figura 55), tal qual os corredores, passa-se para os próximos passos essenciais para criação das Seções Transversais do eixo ferroviário, bastante importantes para verificação geral da terraplenagem em relação à sua superfície, greide projetado etc. (SOETHE e CAZARINI, 2015). De acordo Soethe e Cazarini (2015) as Seções Transversais, também conhecidas como Sample Lines (Figura 56), são geradas sempre no fim do desenvolvimento do projeto, pois através delas obtem-se os volumes de corte e aterro da terraplenagem, tendo como ressalva a possibilidade de se haver alguma correção manual nas hachuras de corte e aterro para que possam ser recalculadas de forma mais coerente com relação ao projeto. As Seções transversais também são editáveis, podendo-se alterar seus nomes e estilos de superfície e corredor, além de seu espaçamento, sendo que neste último caso, geralmente, os projetistas costumam usar incremento a cada 20,0 m, ou seja, uma seção por estaca do alinhamento, mas isso dependerá da necessidade de detalhamento do projeto, podendo gerar seções em estacas de números quebrabos (SOETHE e CAZARINI, 2015). Figura 55 – Pátio Ferroviário Araraquara – Visualização 3D da superfície projetada (terraplenagem). Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. 110 As seções transversais, exemplificadas pela Seção da estaca E65+0,00 da Figura 57, são apresentadas na área de desenho com as escalas previamente definidas e organizadas em folhas de tamanhos padronizados de acordo com as premissas de apresentação final do projeto, no caso de projetos ferroviários geralmente em folhas de tamanho A1 e as seções em escalas de 1:200. 7.4. Exemplo Aplicado O objeto do estudo de caso foi um projeto destinado a um estudo de viabilidade de implantação de um pátio ferroviário de grande porte na cidade de Araraquara, solicitado pela antiga empresa de logística ALL, atual RUMO-ALL. Figura 57 – Pátio Ferroviário Araraquara - Seção transversal. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Figura 56 – Pátio Ferroviário Araraquara – Sample Lines (Seções transversais). Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. 111 Este projeto é composto de: 27 alinhamentos de linhas ferroviárias mais um alinhamento de linha ferroviária com girador (rotunda) novas; 4 alinhamentos de linhas ferroviárias existentes; 10 alinhamentos de leitos viários; 5 alinhamentos de áreas de estacionamento; 1 alinhamento de leito viário existente. Inicialmente foi criada a superfície de topografia (terreno natural), conforme apresentada na Figura 58, e seu Data Shortcuts. Posteriormente foi criado um arquivo “mãe” e inserido nele, através do Data Shortcuts, a superfície de topografia e a base de implantação devidamente tratadacomo referência externa. Posteriormente foram gerados os alinhamentos das linhas ferroviárias projetadas e existentes, dos leitos viários projetados e existente, dos estacionamentos e os alinhamentos de apoio, resultando num total de 49 alinhamentos, conforme indicado na Figura 59 onde as linhas na cor verde representam esses alinhamentos, em seus respectivos perfis foram estudados e definidos os níveis e declividades dos grades. Figura 58 – Pátio Ferroviário Araraquara - Superfície de topografia (terreno natural) Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. 112 Figura 59 – Pátio Ferroviário Araraquara - Alinhamentos Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Com os grades definidos, criaram-se as Assemblys, seções transversais tipos, que devido ao grande porte do pátio foram necessárias 63 seções transversais tipos diferentes para os alinhamentos ferroviários e outras 19 seções transversais tipos para os alinhamentos viários e de estacionamentos. Em seguida foram gerados os corredores de todos os alinhamentos conforme apresentado na Figura 60. 113 Figura 60 – Pátio Ferroviário Araraquara - Corredores. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Somente após a criação dos corredores foi possível gerar a superfície de terraplenagem, conforme apresentada na Figura 61, com suas cores em vários tons de verde, vermelho e amarelo. Com essa superfície pronta foi possível analisar incoerências e inconsistências do projeto com relação às cotas de níveis de projeto adotadas, possibilitando a verificação de incompatibilidades de níveis entres os eixos ferroviários, necessidades de muros de conteções etc. Essa superfície também pode ser utilizada como apoio no desenvolvimento do projeto de drenagem. 114 Figura 61 – Pátio Ferroviário Araraquara – Superfície projetada (Terraplengem) Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Após a verificação da superfície e corrigidas as discrepâncias encontradas no projeto, foram geradas as seções transversais do projeto primeiramente com locação das seções em planta (Figura 62) e por último a geração das seções, totalizando em 284 seções transversais que, posteriormente, foram utilizadas para o cálculo de volumes de corte e aterro, podendo este volume também ser calculado através da sobreposição entre as superfícies de terreno natural e a projetada. 115 Figura 62 – Pátio Ferroviário Araraquara – Planta com indicação seções transversais do projeto. Fonte: PRÓPRIA AUTORA, 2016. Ao final do projeto, deveriam ser criados os desenhos finais de apresentação do mesmo, utilizando-se da ferramenta Data Shortcuts e posterior exportação destes arquivos para o software AutoCad, porém este projeto em questão foi cancelado antes de sua exportação para o AutoCAd pela contratante devido escassez de verba para implantação da obra. Portanto os exemplos de apresentações finais de projetos geométricos e de terraplenagem que encontram-se nos Apêndices I e II, referem-se a outro projeto denominado Piaçaguera, e seus arquivos em PDF estão salvos no DVD em anexo no final deste trabalho. 116 8. CONCLUSÃO O emprego do software Civil 3D na elaboração de projetos ferroviários influenciou de forma positiva em relação à redução do tempo gasto na elaboração do projeto, ao aumento da precisão e ao aumento da qualidade da apresentação final. Devendo-se ressaltar que, para se elaborar e executar um projeto de engenharia confiável, são necessários sólidos conhecimentos do software Civil 3D e dos elementos e premissas da engenharia civil para concepção de projetos e construções. Algo também de grande importância a ser considerado é o senso de análise crítica sobre todo e qualquer projeto, pois por mais completo e dinâmico que seja um software isso não o torna 100% confiável, havendo sempre a necessidade de fazer verificações de todo o projeto antes deste ser executado em obra, evitando maiores problemas com relação à implantação do mesmo, inclusive diminuindo a incidência de futuras revisões por erros de projeto. 117 9. REFERÊNCIAS AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM). A36: Standard Specification for Carbon Structural Steel. EUA, 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NB 475: Projeto de Lastro para Via Férrea: Procedimento. Rio de Janeiro, 1990. ____________________________________________. NBR 6966 (TB 138): Dormente: Terminologia. Rio de Janeiro, 1994. ____________________________________________. NBR 7190: Projeto de Estruturas de Madeira. Rio de Janeiro, 1997. ____________________________________________. NBR 7218 (MB 8): Agregados: Determinação do Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis. Rio de Janeiro, 2010b. ____________________________________________. NBR 7511: Dormentes de Madeira: Requisitos e Métodos de Ensaio. Rio de Janeiro, 2013. ____________________________________________. NBR 7641 (TB 131): Via Permanente Ferroviária: Terminologia. Rio de Janeiro, 1980. ____________________________________________. NBR 7007 : Aço-carbono e Microligados para barras e perfis laminados a quente para uso estrutural. Rio de Janeiro, 2011. ____________________________________________. NBR 7007 : Aço-carbono e Microligados para barras e perfis laminados a quente para uso estrutural. Rio de Janeiro, 2016. ____________________________________________. NBR 11709 : Dormente de Concreto: Projeto, Materiais e Componentes. Rio de Janeiro, 2015. ____________________________________________. NBR NM 26: Agregados: Amostragem. Rio de Janeiro, 2009c. Autodesk. Hands-on Autocad Civil 3D 2012. Agosto/2011 118 Coimbra, Marcelo do Vale. Modos de Falha dos Componentes da Via Permanente Ferroviária e seus Efeitos no Meio Ambiente. Instituto Militar de Engenharia. Rio de Janeiro, 2008. Cursino, Pedro S.; Cazarini, Evellyn. Autodesk Infrastructure para Projetos Ferroviários. Autodesk, Fevereiro/2015. DEPARTAMENTO AUTÔNOMO DE ESTRADAS DE RODAGEM (DAER-RS). Especificações Gerais: DAER-ES-T 5/91 – Aterros. Rio Grande do Sul, 1991. DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM (DER-SP). Instruções de Projeto: IP- DE-C00/002 – Projeto de Túnel. São Paulo, Junho/2005. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRURA DE TRANSPORTES (DNIT). Especificação de Serviços: ES 108 – Terraplenagem - Aterros. Rio de Janeiro, Agosto/2009. ____________________________________________. Especificação Técnica de Material: ETM 003 - Dormentes. Modificado por Abilio Soares em 07/04/2016. ____________________________________________. Glossário de Termos Ferroviários. Atualizado por Abilio Soares em 31/05/2016. ____________________________________________. Instituto de Pesquisas Rodoviárias: IPR-706: Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais. Rio de Janeiro, 1999. ____________________________________________. Instituto de Pesquisas Rodoviárias: IPR-715: Manual de Hidrologia Básica para Estruturas de Drenagem. Rio de Janeiro, 2005. ____________________________________________. Instituto de Pesquisas Rodoviárias: IPR-724: Manual de Drenagem de Rodovias. Rio de Janeiro, 2006. ____________________________________________. Instituto de Pesquisas Rodoviárias: IPR-726: Diretrizes Básicas para Elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários – Escopos Básicos/Instruções de Serviços. Rio de Janeiro, 2006. 119 ____________________________________________. Instituto de Pesquisas Rodoviárias: IPR-736: Álbum de Projetos-Tipo de Dispositivos de Drenagem. Rio de Janeiro, 2013. ____________________________________________. Instruções de ServiçosFerroviários: ISF-201: Levantamento Aerofotogramétrico e Perfilamento a Laser para Projeto Básico de Ferrovias. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-202: Levantamento Aerofotogramétrico e Perfilamento a Laser Projeto Executivo de Ferrovias. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-203: Estudos Topográficos Projeto Básico de Ferrovias. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-204: Estudos Topográficos para Projetos Executivos de Ferrovias. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-205: Estudos de Traçado. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-206: Estudos Geológicos. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-207: Estudos Geotécnicos. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-208: Estudos Hidrológicos. Brasília, Agosto/2015. ____________________________________________. Instruções de Serviços Ferroviários: ISF-211: Projeto de Terraplenagem. Brasília, Agosto/2015. Fernades, Gilberto. Aula 10 – Pátios Ferroviários e Feixes de Desvios. Manutenção de Via Permanente Ferroviária-CIV 451 - Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP, ____. 120 Klincevicius, Mary Gisele Yoshimori. Estudo de propriedades, de tensões e do comportamento mecânico de lastros ferroviários. Escola Politécnica: Engenharia de Transportes. São Paulo, 2011. Koerich, Rodrigo. Lista de Programas para Aprender durante a Graduação de Engenharia Civil. Mais Engenharia - AltoQi: http://maisengenharia.altoqi.com.br/estrutural/lista-programas-aprender-durante- graduacao-engenharia-civil/ , acessado em 12/10/2016. Moreira, Maria Edicy. Autodesk Completa 30 Anos com muita História para Contar. BDxpert.com Branding+design, Fevereiro/2012: http://bdxpert.hospedagemdesites.ws/2012/02/03/autodesk-completa-30-anos-com-muita- historia-para-contar/ , acessado em 12/10/2016. Nabais, Rui José da Silva. Manual Básico de Engenharia Ferroviária. Associação Brasileira de Pavimentação – ABPV. São Paulo: Oficina de Textos, 2014. Paiva, Cássio Eduardo L. de. Superestrutura Ferroviária – Estudo dos Elementos e Componentes. UNICAMP: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, 3ª Edição – Março/2009. Paiva, Cássio Eduardo L. de. Projeto Geométrico Ferroviário. UNICAMP: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, 2ª Edição – Março/2009. Pereira, Djalma M. et al. Projeto Geométrico de Rodovias. Universidade Federal do Paraná, 2016. Pinto, Priscilla Maritello. Modelo Técnico-Econômico para Escolha de Dormente. Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012. RFFSA – Rede Ferroviária Federal S/A. IVR 8: Substituição de Dormentes. Curitiba,1978. ______________________________. IVR 11: Nomenclatura de Via Permanente. Curitiba,1978. ______________________________. IVR 12: Emprego de Dormentes Roliços. Curitiba, 1978. 121 _______________________________. Noções de Via Permantente. Superintendência Regional Curitiba/Superintendência Adjunta de Pessoal/Unidade de Desenvolvimento Pessoal: Treinamento por Correspondência, Dezembro/1988. _______________________________. NV3 250: Especificações Técnicas para Fornecimento de Dormente de Madeira. Curitiba, 1978. Rosa, Rodrigo de Alvarenga. Estradas de Rodagem – Curvas Concordância Vertical. Universidade Federal do Espírito Santo, ____. Santa Rita, Leonardo de C.S.. Projeto Geométrico de Rodovias e Ferrovias. São Cristóvão-SE, 2015. Santos, Sílvio dos. Transporte ferroviário – História e Técnicas. São Paulo: CENGAGE Learning, 2011. Santos, Reinan Tiago F. dos; Oliveira, Marcelo M.. O uso de Softwares na Construção Civil. VII CONNEPI, 2012. Tecgraf. Apostila: Autocad Civil 3D. Campinas, 2011. VALE. Manual Técnico da Via Permanente. Revisão 2009. VALEC Engenharia, Construções e Ferrovia S.A. Desenhos tipo: Seção Tipo Terraplenagem Fiol 80-DES-000A-20-0000. Brasília, 24/08/2011. ______________________________________. Especificação de projeto: Projeto Geométrico 80-EG-000A-17-0000. Brasília, 24/08/2011. ______________________________________. Especificação de projeto: Projeto Executivo de Terraplenagem 80-EG-000A-20-0000. Brasília, 24/08/2011. ______________________________________. Especificação de projeto: Estudos de Traçado 80-EG-000A-26-0000. Brasília, 24/08/2011. ______________________________________. Especificação de projeto: Estudos Hidrológicos 80-EG-000A-27-0000. Brasília, 24/08/2011. 122 ______________________________________. Especificação de projeto: Estudos Topográficos 80-EG-000A-28-0000. Brasília, 24/08/2011. ______________________________________. Especificação de projeto: Estudo Geotecnológico 80-EG-000A-29-0000. Brasília, 10/2012. ______________________________________. Especificação de serviço: Aterro 80- ES-028A-20-8003. Brasília, 24/07/2011. _______________________________________. Instrução Normativa: Apresentação de Projeto Executivo 80-IN-0000A-00-8001. Brasília, 30/11/2010. Wedding, James; Probert, Dana. Introdução ao AutoCad Civil 3D 2009. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda, 2009. Sites: Molle, Neyton Luiz Dalle. Blog do Neyton. Disponível em: http://tbn2.blogspot.com.br/2016/02/notaserv-nova-versao.html, acessado em 17/10/2016. BR Railparts Disponível em: http://www.brrailparts.com.br/ , acessado em 12/10/2016. Condutec – Soluções em fixações Disponível em: http://dorbras.com.br/Catalogo_Dorbras.pdf , acessado em 12/10/2016. Dorbras – Companhia Brasileira de Dormentes Disponível em: http://dorbras.com.br/Catalogo_Dorbras.pdf , acessado em 12/10/2016. Hewitt Equipamentos Disponível em: http://www.hewittequipamentos.com.br/?page_id=21&lang=pt , acessado em 12/10/2016. Matisa Matériel Industirel LTDA Disponível em: http://www.matisa.ch/fr/matisa_home.html , acessado em 12/10/2016. Matisa Matériel Industirel LTDA Disponível em: http://www.matisa.ch/fr/matisa_home.html , acessado em 12/10/2016. 123 Panfer Industrial LTDA. Disponível em: http://www.panferindustrial.com.br/ , acessado em 15/10/2016. Robel Bahnbaumaschinen Disponível em: www.robel.info/pt/products/index.asp?kat=equipamentos+especiais%3ª+Socaria&cfilter=0 , acessado em 12/10/2016. Sucatas.com: http://sucatas.com/portal/reciclagem/mat_didatico_view/82-Trilhos-Ferroviarios-0, acessado em 25/09/2016 Suyu Rail Fasteners Disponível em: http://www.railfasteners.com.br/product.html , acessado em 12/10/2016. 124 APÊNDICES Apêndice I – Projeto Geométrico (Implantação e Perfis Longitudinais) - XX-XXX.XXX-GEO-IP01-R5: PLANTA, PERFIL E TABELAS DE TANGENTES E CURVAS - XX-XXX.XXX-GEO-IP02-R5: PLANTA, PERFIL E TABELAS DE TANGENTES E CURVAS - XX-XXX.XXX-GEO-IP03-R5: PLANTA, PERFIL E TABELAS DE TANGENTES E CURVAS - XX-XXX.XXX-GEO-IP04-R5: PLANTA, PERFIL E TABELAS DE TANGENTES E CURVAS - XX-XXX.XXX-GEO-IP05-R5: PLANTA, PERFIL E TABELAS DE TANGENTES E CURVAS - XX-XXX.XXX-GEO-IP06-R5: PERFIL LINHA 3 TIPLAM - XX-XXX.XXX-GEO- IP-R5-DIAGRAMA: DIAGRAMA UNIFILAR - XX-XXX.XXX-GEO- TD07-R5: TABELAS DE TANGENTES E CURVAS Apêndice II – Projeto de Terraplenagem (Seções Transversais) - XX-XXX.XXX-TER-SE01-R3:SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA E00+0,00m ATÉ E08+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE02-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA E09+0,00m ATÉ E15+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE03-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA E16+0,00m ATÉ E24+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE04-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E25+0,00m ATÉ L06 - E31+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE05-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E32+0,00m ATÉ L06 - E37+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE06-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E38+0,00m ATÉ L06 - E46+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE07-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E47+0,00m ATÉ L06 - E54+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE08-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E55+0,00m ATÉ L06 - E62+0,00m 125 - XX-XXX.XXX-TER-SE09-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E63+0,00m ATÉ L06 - E70+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE10-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E71+0,00m ATÉ L06 - E78+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE11-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E79+0,00m ATÉ E86+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE12-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E87+0,00m ATÉ L06 - E94+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE13-R3: SEÇÕES DA LINHA L06 DA ESTACA L06 - E95+0,00m ATÉ E101+1,47m - XX-XXX.XXX-TER-SE14-R3: SEÇÕES DA LINHA LT03 DA ESTACA L06 - E98+0,00m ATÉ E105+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE15-R3: SEÇÕES DA LINHA LT03 DA ESTACA E106+0,00m ATÉ E113+0,00m - XX-XXX.XXX-TER-SE16-R3: SEÇÕES DA LINHA LT03 DA ESTACA E114+0,00m ATÉ E119+15,17m