Apostila Elementos da Via Permanente I

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t
PTR- 2501 Transporte Ferroviário e Transporte AéreoPTRPTR-- 2501 Transporte Ferrovi2501 Transporte Ferroviáário e Transporte Ario e Transporte Aééreoreo
Prof. Dr. Telmo Giolito Porto
Heading for the Coast, 
Montana
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Prof. Dr. Telmo Giolito Porto
PTR – 2501 Transporte Ferroviário e Transporte Aéreo
? Aula 2
? Elementos da via permanente I
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Aula anterior:
? Introdução
? Apresentação do curso
? Características do transporte ferroviário
? Características dos veículos ferroviários
? Geometria da Via Permanente
? Revisão de geometria em planta de via
? Superelevação teórica, prática e prática máxima
? Velocidade máxima e mínima em curvas
? Raio mínimo
? Sobrecargas nas curvas na via
? Superlargura
? Curvas de transição
? Concordância vertical
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Elementos da via permanente
Sub lastro
Dormente
Trilho
Placa de apoio
Fixações
retensorestrilhos dormentes
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Trilho - tipos
Vignole
DB
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? Funções
? Sustentação e condução
? Viga contínua
? Designação
? Peso por metro linear (TR-37, 45, 50, 57, 68)
? Requisitos
? Boleto (desgaste)
? Alma (viga)
? Patim (estabilidade)
Trilho
boleto
alma
patim
alma patim de espessura 
insuficiente
dormente
F
Perfil Vignole
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Trilho
? Aço
? Comum (ferro + carbono)
? Tratado termicamente
? Liga (nióbio, molibdênio, etc.)
Maior 
dureza
Tratamento térmico
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Trilho
? Desgaste (AREA, 1962)
? Fadiga
RUPTURA
Log N
σ
0505545,0 DWTs ⋅⋅=
D
Tn =1,1
TsT =
• Ts: total de toneladas brutas que o trilho suportará nos trechos de tangentes (short-ton);
• W: densidade do trilho em lb/jd;
• D: densidade anual em milhões de tons brutos por ano;
• n: vida útil em anos;
• T: total de toneladas que podem passar sobre o trilho sem provocar desgaste excessivo;
• D: densidade anual em milhões de tons brutos por ano;
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Barras de 12/18 m
? Emenda mecânica – Talas de junção
? Grandes esforços adicionais
? Defeitos nas extremidades dos trilhos
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Barras de 12/18 m
dormentetala de junção em balanço
tala de junção apoiada
trilho
talas coincidentes
talas alternadas
ovais
? Emenda mecânica – Talas de junção
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Barras de 12/18 m
? Soldagem – No estaleiro
? Caldeamento
? Melhor qualidade
? Dificuldade de levar para o local
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Barras de 12/18 m
? Soldagem – No local
? Solda aluminotérmica
? Facilidade de transporte
? Maior custo
? Pior qualidade
calfundidosligaelementosFeOAlsólidosligaelementosOFeAl 18500022 3232 +−++→−++
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Barras de 12/18 m
? Soldagem – No local
? Solda aluminotérmica
calfundidosligaelementosFeOAlsólidosligaelementosOFeAl 18500022 3232 +−++→−++
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Barras de 12/18 m
? Soldagem – No local
? Caldeamento (inovação 
tecnológica)
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Barras de 12/18 m
? Soldagem – No local
? Caldeamento (inovação 
tecnológica)
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Fixações
? Garantir a bitola da via;
? Resistência ao deslocamento longitudinal e 
lateral do trilho (frenagem, dilatação);
Cada fixação resiste, 
aproximadamente, a 2 kN.
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Fixações
? Rígidas
? Soltam com o tempo (vibração), perdendo a capacidade de 
resistir a esforços longitudinais
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Fixações
? Elásticas
Pandrol
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Fixações elásticas
? Elásticas
aço madeira concreto
madeiraconcreto
Pandrol
Vossloh
McKay
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Placa de apoio
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Dormentes
? Funções e requisitos
? Distribuir carga no lastro;
? Manter bitola;
? Suporte adequado e seguro para o trilho;
? Estabilidade da via transversal, vertical e longitudinal;
? Amortecer parcialmente as vibrações;
? Fácil manuseio (assentamento e substituição)
? Longa vida útil
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Dormentes
? Tipos
? Madeira
? Concreto
? Aço
? Fibrocimento, Polímeros
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Dormentes
?Madeira
? Durabilidade (em anos)
?No Brasil
?No mundo (países frios)
? Tratado: 15/30 anos
? Não tratado: 3/18 anos
25/6Mad. Mole
1015/20Mad. de Lei
Não tratadaTratada
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Dormentes
? Madeira
? Tratamento
? Resolve apodrecimento, 
não atua na resistência 
mecânica.
Autoclave
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Dormentes
? Concreto
Reação (carga 
distribuída)
Diagrama de 
Momento Fletor
Dormente
Fissuras Carga concentrada (trilhos)
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Dormentes
? Concreto
Concreto protendido
Monobloco
Concreto armado / protendido
Bi-bloco
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PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501Dormentes
? Concreto
? Bi-bloco
Exemplo de aplicação
de dormente bi-bloco
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Dormentes
? Aço
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? Manuseio e subst. onerosos;? Maior inércia (resist. a esforços);
? Manutenção da bitola;
? Vida longa;
? Isolante e invulnerável a fungos;
Concreto
? Baixa vida útil;
? Ataque de fungos e insetos;
? AMV: difíceis de se obter;
? Redução da oferta
? Menor massa (manuseio);
? Fixação simples;
? Bons isolantes;
? Aproveitamento de dormentes usados;
? Contribui para a resiliência da via;
Madeira
? Falta de inércia;
? Alto custo de assentamento;
? Vulnerável a ambiente agressivo;
?Tráfego ruidoso;
? Custo de aquisição e isolamento
? Fácil confecção de dormentes 
especiais;
? Recondicionável;Aço
DesvantagensVantagensTipo
Dormentes – Comparação
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Tipo de dormente que melhor se aplica:
Madeira / ConcretoIsolamento
ConcretoEstabilidade
Madeira / açoManuseio
ConcretoVida útil
Dormentes – Comparação
? Resumo
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Lastro
? Funções
? Distribuir esforços
? Drenagem
? Resistir a esforço transversal
? Permitir reconstituição do nivelamento
Empuxo 
passivo
Esforço 
horizontal
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Lastro
? Propriedades
? Normas
? Ensaios
? Envelhecimento precoce
? Abrasão (Los Angeles)
? Resistência mecânica
? Origem da pedra
Ensaio Los Angeles
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Lastro
? Propriedades
? Normas
? Granulometria uniforme – drenagem;
% passa
log φ
% passa
log φ
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Lastro
? Propriedades
? Normas
? Granulometria uniforme – drenagem;
? Partículas
? Faces fraturadas (melhor embricamento);
? Forma cúbica (evitar recalque);
Operação
Construção
CúbicaLamelar
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? Processo auto-alimentado que leva ao colapso da via
? Solo fino
? Água
? Super solicitação
? Soluções: filtro, geotextil protegido, seleção do sub-leito, 
solo-cimento (solo-cal, ligantes betuminosos)
Super solicitação
Solo finoLama
Bombeamento de finos do subleito
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Sub-lastro
? Camada granular abaixo do lastro
? Função: filtro
? Granulometria: Terzaghi
Solo fino
Sub-lastro
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Sub-lastro
? Camada granular abaixo do lastro
? Função: filtro
? Granulometria: Terzaghi
Solo fino
Sub-lastro
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Sub-lastro
? Camada granular abaixo do lastro
? Função: filtro
? Granulometria: Terzaghi
? Altura: Araken Silveira
? Tamanho das partículas do solo x tamanho dos poros do filtro: 
Modelo probabilístico
Solo fino
Sub-lastro
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Sub-lastro
? Camada granular abaixo do lastro
? Função: filtro
? Granulometria: Terzaghi
? Altura: Araken Silveira
? Tamanho das partículas do solo x tamanho dos poros do filtro: 
Modelo probabilístico
? Economia – reduzir o custo do lastro
? Compactado 100% Ótima Proctor Modificado
Solo fino
Sub-lastro
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Sub-leito (plataforma)
? Corte Descida d’água
Canaletas
Trincheiras
Drenos sub-horizontais
Proteção vegetal
Estab. 
taludes
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Sub-leito (plataforma)
? Aterro
~ 1 m
? Zonas com maiores exigências de compactação em 
razão de concentração de tensões
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? Função
? Desviar os veículos com segurança e 
velocidade comercialmente compatível;
? Importância
? Flexibilidade no traçado;
? Único elemento móvel;
? Segurança
? Custo de manutenção e aquisição
Cidade A
Cidade B
Cidade C
A
B
C
AMV
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AMV – Aparelhos de mudança de via
Agulha ou chaves
Coração ou jacaré
Contra-trilho
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? Agulha
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? Coração fixo
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? Coração móvel
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? AMV-A (AREA – USA)
? Empregado em pátios ou linhas com preponderância de 
cargas;
? Simples, barato, robusto;
? Não permite superelevação;
? AMV-U (UIC – Europa)
? Linhas de passageiros;
? Menos impacto;
? Maior conforto, segurança e velocidade;
Secante Tangente
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AMV – Aparelhos de mudança de via
? Brasil
? (AREA) em Transporte de carga ou pátios;
? (UIC) em transporte de passageiros;
? AMV-M (Metrô – SP)
? “Nacionalização” do AMV-U
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Próxima aula:
? Elementos da via permanente II
? Trilhos curtos
? Trilhos longos soldados
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