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Superestrutura Ferroviária
Com colaboração das 
notas de aula Profa. Jisela Greco
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História da Ferrovia
„ O transporte ferroviário nasceu no século XIX
Î 1º Locomotiva - 1814 - Inglaterra
z construída pelo inglês George Stephenson
z movida a vapor d’água
z essa locomotiva era capaz de puxar 30 t de carga a uma 
velocidade de 6 Km/h
z inovação tecnológica: rodas unidas por correntes, para que 
todos os eixos participassem da tração
Î 1º Viagem - 27/09/1825 (Inglaterra)
z linha férrea ligando Stockton a Darlington
z velocidade próxima dos 25 Km/h
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História da Ferrovia
„ Meados do século XIX:
z rodas motrizes passaram a ficar atrás da caldeira
Î uso de rodas de grande diâmetro
Î sensível aumento da velocidade
Î locomotiva a vapor se tornou o meio dominante de 
tração nas ferrovias, o que perdurou por mais de um 
século
„ Expansão das ferrovias
Î Reino Unido (1840): 2000 Km de estrada de ferro
Î França (1840): 550 Km
Î Entre 1835 e 1839: ferrovia chegou à Alemanha, à 
Bélgica e à Itália
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„ Expansão das ferrovias (continuação)
Î Estados Unidos: expansão atingiu níveis espetaculares
Î 1840: 4.500 Km de trilhos
Î 1850: 30.000 Km de trilhos
Î 1914: mais de 415.000 Km de trilhos
Î Rússia: construção de vias férreas iniciou-se em 1836
z importância para a união de territórios
z característica: linhas com grande extensão (cerca de 
10.000 Km)
Î Índia (1910): 51.000 Km
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Ferrovias no Brasil
„ 1º Estrada de ferro
z construída pelo barão de Mauá (Irineu Evangelista de 
Souza)
z inaugurada em 30 de abril de 1854
z percurso: Porto de Mauá (Baía de Guanabara) a 
Petrópolis
z velocidade: 38 km/h
„ Em 1858 inaugurou-se o primeiro trecho da então Estrada de
Ferro D.Pedro II (depois Central do Brasil e hoje incorporada à
Rede Ferroviária Federal)
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Ferrovias no Brasil (Cont.)
A Baronesa
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Ferrovias no Brasil (Cont.)
„ 1930: já existiam 30.000 Km de linhas
„ Apesar da adesão imediata às ferrovias, o Brasil deu preferência mais
tarde ao transporte rodoviário
z Na década de 1950 foi implantada a indústria automobilística e 
multiplicaram-se as estradas de rodagem pelo país
„ Várias tentativas foram feitas para reanimar o trem, terminando com a
privatização das estradas de ferro, na década de 1990
„ O máximo que se conseguiu foi manter em funcionamento as redes
de carga
„ Restaram apenas duas linhas regulares de passageiro, mantidas pela
Vale do Rio Doce: a Estrada de Ferro Vitória-Minas (ligando Vitória e
Belo Horizonte ) e a estrada de Ferro Carajás (ligando o sul do Pará
ao Porto de São Luís) e umas dez linhas turísticas
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Elementos Principais da Via Permanente
„ Sublastro; Lastro; Dormentes; Trilhos
Constituição das Estradas de Ferro
„ Infra-estrutura - terraplenagem e todas as obras situadas abaixo de
seu greide
„ Plataforma ou leito - superfície final de terraplanagem
„ Superestrutura ou via permanente - constituída pelas partes sujeitas
ao desgaste imposto pelas rodas dos veículos e pelas intempéries
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Funções da Superestrutura
„ Permitir o rolamento dos trens
„ Distribuir os esforços provenientes de movimentos
z verticais: peso dos trens
z horizontais: longitudinal à via
transversal à via
Características básicas da linha
„ Preparada para receber grandes cargas por eixo (20 a 30t são
comuns!!!!)
„ Componentes ligados com a rigidez adequada
„ É construída prevendo operações para manutenção (ou
conservação)
„ Tem geometria compatível com o trem, sua segurança e controle
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Lastro e sublastro
„ Distribuem as cargas à plataforma
„ Podem ser: solo, areia, escórias, pedras, cascalhos, pedregulhos,
pedra britada (o mais comum)
„ Especificações do lastro:
z massa específica ≥ 2,7 g/cm3
z coeficiente de desgaste Los Angeles ≤ 35%
z amostra: 5Kg (limpa e seca); 12 esferas de aço; 30 a 33 rpm; 
500 revoluções
z após, passa-se o material na peneira #12 (1,68 mm) e pesa-se 
a quantidade retida
z sendo P = peso da amostra (5Kg)
Pn = peso do material retido
%35%100 ≤−=
P
PnPCLA
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Equipamento de abrasão
tampa carga 
abrasiva
embreagem
Máquina de abrasão Los Angeles
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Granulometria
Abertura da mallha
pol mm
% que
passa
% retida e
acumulada
2 1/2 63,5 100 0
2 50,8 90 - 100 0 - 10
1 1/2 38,0 35 - 70 30 - 65
1 25,4 0 - 15 85 - 100
3/4 19,0 0 - 10 90 - 100
1/2 12,7 0 - 5 95 - 100
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Altura do Lastro
„ Estudos de Talbot - bulbo de pressões
„ Sejam
p0 = pressão média na face inferior do
dormente
p = pressão a uma profundidade qualquer
100%
0p
pK =
„ Segundo Talbot 025,1
87,53 p
h
ph =
ph = pressão a uma profundidade h (Kg/cm2)
p0 = pressão média na face inferior do dormente (Kg/cm2)
h = altura do lastro (cm) h ≥ 25 cm
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Determinação de p0
„ Sendo
p = carga a ser considerada sobre o dormente
b = largura do dormente (cm)
c = faixa de socaria (cm) - varia de 70 a 80 cm para bitola métrica e de 80 a 
90 cm, para bitola larga
perfil transversal perfil longitudinal
cb
pp =0 Qual o valor de p?
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A AREA (American Railway Engineering Association) 
recomenda
pesadamaisrodadaacapdoC
n
pp ndn argsen,=
dormentesdoscentrosentredist
veículodoeixosentredistância
a
dn
.
==
)/100(
000.30
1
2
hKmVVCd <+= Sendo Cd o coeficiente dinâmico ou 
de impacto
Tensão admissível no sublastro
)32(. asegurançadecoef
rupturadepressãop = ou
Conhecendo-se o CBR, usar a expressão
65..
..100
70100
70
asconde
sc
ppCBRppCBR ==⇒=⇒=
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Dormentes
„ Viga transversal que transmite ao lastro os esforços aplicados
„ Podem ser de madeira, aço, concreto, mistos
„ Têm como uma de suas funções manter a bitola da via correta
„ Dimensões:
Bitola de 1,00 m Bitola de 1,60 m
madeira concreto madeira concreto
Comp. (m) 2,00 1,75 2,80 2,40
Alt. (m) 0,16 0,19 0,17 0,20
Largura (m) 0,22 0,20 0,24 0,29
Peso (Kg) 70 140 110 190
„ Dormentes de madeira:
z reúnem todas as qualidades exigidas para o dormente: durabilidade, resistência, 
elasticidade e permitem boa fixação
z agentes biológicos causadores da destruição da madeira: fungos e insetos
z tratamento químico dos dormentes
Dormente de 
concreto
Dormente de 
aço
Dormente misto
(Roger 
Soneville)
Trilhos 
„ Ser a superfície de tráfego e guia dos trens
„ Suportar os esforços transmitidos pelo trem
„ Distribuir e transmitir tais esforços
„ Contribuir para a rigidez longitudinal da linha
„ Suportar e transmitir os esforços atribuídos à
temperatura nos trilhos e no ambiente
Principais funções
„ De fabricação
„ Originados em serviço:
z deformação das pontas
z autotêmpera superficial
z escoamento na superfície do boleto
z desgaste da alma e patim por ação química
z desgaste do trilho por atrito
z fraturas dos trilhos
Defeitos nos Trilhos 
Características e dimensões dos trilhos
COMPRIMENTO DE TRILHOS
„ DA SIDERÚRGICA: 12, 18, 24m
„ MAS A FERROVIA SOLDA OS TRILHOS EM OFICINA, OU NA LINHA
„ FEPASA - RIO CLARO: 300m
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Pré-dimensionamento de trilhos
Determinação da Carga de Cálculo
Pcálculo = P . Cd
)/100(
30000
1
2
hKmVVCd <+=
calculadoPn 2≅
Sendo 
P = carga por eixo
Cd = coeficiente dinâmico ou de 
impacto
V = velocidade do trem (Km/h)
Exemplo: Trem com locomotiva de peso máximo por eixo = 20 toneladas; 
velocidade de 80 Km/h. Qual trilho utilizar?
Carga de cálculo = 20 . Cd
21,1
30000
801
2
=+=dC
Pcálculo = 20 . 1,21 = 24,2 t
Sendo n = Kg / m de aço do trilho
502,242 TRn =×=
Bitola 
distância entre os 
boletos de trilhos
Bitolas mais usuais
„ Métrica: 1,00m (estreita)
„ Larga: 1,60m (bitola padrão)
„ Internacional: 1,435m
A bitola define as 
relações geométricas 
trem-via
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Fixações„ Ligam os trilhos ao dormente
„ Transmitem cargas entre o trilho e o dormente
Fixação GEO -
origem nas 
ferrovias alemãs
Outro tipo de fixação 
elástica
(grampo elástico duplo)
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Juntas entre trilhos
„ São os espaços entre trilhos
„ O tamanho das juntas é denominado “folga de junta”
„ Quando a folga de junta é zero, a junta é denominada “topada”
„ A folga de junta varia ao longo do tempo
„ A máxima folga de junta entre trilhos é estimada em 2cm
Talas de junção „ Ligam trilhos nas juntas
„ Transmitem tração ou compressão entre os
trilhos
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Socadora
Soca: é efetuada abaixo dos dormentes, 
“região de soca”
„ É a operação para compactar o lastro e fornecer a resistência
para suportar as cargas
„ Manual (com a soca, um tipo especial de picareta), ou
Mecânica
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Socadora niveladora
Acabadora
Máquina para 
limpeza de 
lastro
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Mecânica da Locomoção
„ Tipos de veículos:
z veículos que tracionam: material de tração
z locomotivas
z veículos tracionados: material rodante
z carros
Î veículos que transportam, exclusivamente, 
passageiros
z vagões
Î veículos destinados ao transporte de cargas
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Locomotivas a 
vapor
Sua energia é fornecida 
pela expansão do vapor 
que produz trabalho nos 
cilindros
Locomotiva Baldwin, para bitola métrica, 
fabricada em 1895
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Locomotiva 
diesel - elétrica
Utiliza como fonte de energia um motor 
diesel transportado pela própria 
locomotiva
Locomotiva 
elétrica
Tração elétrica
Primeiro trem 
elétrico
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„ Tipos de vagões
z Vagão fechado
z Vagão gaiola
z Vagão gôndola (abertos na parte superior)
z Vagão plataforma (simples estrados para transporte de veículos, 
máquinas, trilhos etc.)
z Vagão tanque
z Vagão frigorífico
z Vagão tremonha (o fundo é formado por planos inclinados, com 
portas para descarga de fundo)
Vagão 
Fechado