APLICAÇÃO DE GEOSSINTETICOS NA ESTRADA DE FERRO CARAJAS A PARTIR DE ENSAIOS GEOTECNICOS

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Aplicação de geossintéticos na Estrada de Ferro Carajás a partir 
de ensaios geotécnicos 
 
 
Gilberto Fernaandes 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, gilberto@em.ufop.br 
 
Livia Rodrugues Nunes de Senna 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Basil, lisenna@hotmail.com 
 
Ralph Werner Heringer Oliveira 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, rwhengenharia@gmail.com 
 
Hebert da Consolação Alves 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, hebertalvesa@yahoo.com.br 
 
Daniel Pinto Fernandes 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, danielfenandesambiental@gmail.com 
 
Ronderson Queiroz Hilário 
Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Brasil, rondim@gmail.com 
 
 
RESUMO: O presente trabalho tem por objetivo precípuo apresentar o aumento da resistência do 
subleito do pavimento ferroviário com o emprego de geossintéticos. Nesse sentido foi realizada uma 
campanha de ensaios utilizando Geogauge e Viga Benkelman em um trecho experimental de 120 m 
na Estrada de Ferro Carajás, no município de Marabá-PA. O trecho experimental foi dividido em 
quatro seções de 30 metros cada, sendo a primeira chamada de seção teste onde não houve a 
aplicação de geossintético, com o objetivo de quantificar a perda de resistência devido ao efeito do 
desguarnecimento da via, nas outras seções foram utilizados três tipos de geogrelhas com o 
propósito de mensurar o aumento ou perda da resistência do subleito do pavimento rodoviário. Em 
cada trecho foram realizados ensaios de Viga Benkelman antes a após a aplicação da geogrelha 
referente a cada seção. A Viga Benkelman é composta, basicamente, de um braço ou haste metálica 
articulada e um extensômetro que mede a deflexão com precisão de centésimos de milímetro. Para 
gerar uma tensão de sobrecarga no subleito do pavimento ferroviário foi utilizada uma locomotiva 
GE C36 de 189 toneladas e 6 eixos. O Geogauge foi utilizado para medir a rigidez e a resiliência do 
subleito antes do desguarnecimento. Após a análise dos resultados conclui-se que a aplicação da 
geogrelha gerou aumento da capacidade de suporte do subleito, pois apresentou redução da deflexão 
nos resultados dos ensaios realizados nas seções teste. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Deflexão, Geogauge e Viga Benkeilman, Subleito ferroviário 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O Brasil vive um período de grande crescimento 
econômico impulsionado por vários programas 
de desenvolvimento que o governo tem criado 
como, por exemplo, o PAC (Programa de 
Aceleração do Crescimento). Mas, quando 
comparado com a média nacional de 
crescimento econômico, o Brasil está ainda 
muito distante de suas potencialidades. 
 Enquanto o mundo acumulou uma taxa de 
expansão de 46% nos últimos dez anos, o Brasil 
registrou apenas 25% no mesmo período 
(IBGE,2011). 
 As dificuldades encontradas para o maior 
crescimento estão diretamente ligadas a 
entraves internos relacionados à falta de 
desenvolvimento tecnológico, burocracia 
excessiva e principalmente infraestrutura 
inadequada e/ou insuficiente. Itens esses 
indispensáveis para um país que depende 
substancialmente de exportação, como o Brasil. 
 A falta de investimentos em infraestrutura, 
pelo menos nas duas últimas décadas, faz com 
que providências imediatas devam ser tomadas, 
pois com o bom desempenho exportador que o 
país vem mostrando, é notória a necessidade de 
investimento urgente no setor de transportes. 
 O modal ferroviário deveria ser o alvo de 
maior atenção do Governo, pois é o que 
apresenta um dos menores custos para o 
transporte de grande volume de mercadorias. 
 No Brasil a malha férrea é pequena e 
concentrada em pontos isolados do extenso 
território nacional, os investimentos são 
principalmente do setor privado, e com 
interesse próprio. Investimentos maiores nesse 
modal poderiam aumentar o nível de 
competitividade do Brasil frente a outros países. 
 A importância do modal ferroviário e 
evidenciada quando se traça um comparativo 
entre a malha ferroviária brasileira e a malha 
ferroviária de países desenvolvidos, como os 
Estados Unidos, onde se percebe melhor 
distribuição da malha, que abrange todo o 
território do país. 
 A privatização de serviços de transporte no 
Brasil proporcionou um impacto substancial no 
setor durante os últimos anos. No caso do 
transporte ferroviário, as realizações de 
destaque incluem o desmanche das onerosas 
organizações que operavam e administravam o 
sistema e os ganhos significativos de 
produtividade e avanço tecnológico obtidos 
pelas concessionárias privadas. 
 Exemplo de concessão é a Estrada de Ferro 
Carajás (EFC), obtida pela Companhia Vale do 
Rio Doce em 27/06/97, sob contrato firmado 
com a União, a concessão da exploração dos 
serviços de transporte ferroviário de cargas e 
passageiros. A outorga dessa concessão foi 
efetivada pelo Decreto Presidencial de 
27/06/97, publicado no Diário Oficial da União 
de 28/06/97. 
 A Estrada de Ferro Carajás (EFC) é operada 
pela Vale S.A. Possui cinco estações, dez 
paradas e percorre ao todo 892 km ligando os 
municípios de São Luís, Santa Inês, Açailândia, 
Marabá e Parauapebas. 
 É especializada no transporte de minérios, 
que correm das minas da Serra dos Carajás em 
Parauapebas, Canaã dos Carajás e Marabá, até 
os portos de São Luís. Apesar dos problemas 
enfrentados pelo transporte de passageiros de 
longa distância no Brasil, este sistema 
transporta atualmente cerca de 1.500 
usuários/dia. 
 
 
Figura 1 – Estrada de Ferro Carajás (fonte: ANTT) 
 
 
2 OBJETIVOS 
 
O objetivo deste trabalho é demonstrar o 
aumento da resistência do subleito do 
pavimento ferroviário com a utilização de 
geossintéticos através dos ensaios de Viga 
Benkelman e Geogauge realizados em seções 
teste na EFC utilizando três tipos diferentes de 
Geogrelhas 
 Evidenciando assim a importância de 
investimento no desenvolvimento de 
tecnologias aplicadas ao setor ferroviário para 
que o Brasil apresente melhor desempenho no 
mercado mundial. 
 
3 METODOLOGIA 
 
Para o estudo foram utilizadas quatro seções 
teste de 30m cada, nomeadas como seção 01, 
02, 03 e 04. O geotêxtil utilizado em cada uma 
delas assim como o esquema de implantação 
estão ilustrados na Tabela 1 e na Figura 2. 
 As seções foram implantadas no Km 
798+450 e a Seção 01 foi implantada sem uso 
de Geotêxtil, pois ela foi selecionada para ser a 
seção “controle”, sendo a base comparativa na 
análise dos resultados dos ensaios realizados. 
 
Tabela 01 – Geotêxteis aplicados em cada seção teste 
Secão 
Geotêxtil 
Utilizado 
Secão 1 Sem geotêxtil 
Seção 2 Duogrid 80/80 
Secão 3 Fortrac 80/80 
Secão 4 Formit 30/30 
 
 
 
Figura 2 – Esquema de implantação das seções teste na 
Ferrovia dos Carajás. 
 
 A metodologia de ensaios realizada foi 
baseada na medição de parâmetros de rigidez e 
deformação antes e após a aplicação das 
geogrelhas na via onde as seções teste foram 
implantadas. Para análise da rigidez da via 
utilizou-se o equipamento portátil da marca 
“GeoGauge H4140” fabricado pela Humboldt 
Scientific Inc., que possibilita a determinação 
dinâmica do módulo de elasticidade do material 
in situ, assim como a resistência da camada para 
deflexão (rigidez da camada). 
 A rigidez e o módulo de Young do solo são 
determinados em função de uma força constante 
vibratória aplicada na superfície do solo e da 
sua respectiva deflexão em um espaço de tempo 
de 75 segundos. O aparelho possui 25 tipos defaixas de frequência de vibração, variando de 
100 a 196 Hz. Os ensaios seguiram os 
procedimentos recomendados pela norma D 
6758 da ASTM. A 
 Os ensaios com a Viga Benkelman 
possibilitaram a análise das deformações 
elásticas nas seções teste da via permanente 
produzidas por uma locomotiva teste GE C36 
de 189t e eixos simples de rodas duplas 
posicionada com seu eixo de ré sobre a ponta 
onde será realizada a primeira leitura. 
 A viga Benkelman é composta, basicamente, 
de um braço ou haste metálica articulada e 
apoiada em um suporte também metálico, 
dotado de três pés, sendo um deles regulável. 
Um extensômetro com precisão de centésimos 
de milímetro é fixado ao suporte e apoiado em 
uma das bordas da haste. O ponto de articulação 
divide a haste em duas partes proporcionais. 
 O ensaio é realizado enquanto a locomotiva 
se desloca a 0,5 Km/h e as leituras da deflexão 
são feitas pelo extensômetro instalado na viga a 
intervalos regulares de deslocamento do veiculo 
ferroviário, até que o peso da locomotiva não 
exerça mais influência sobre a via e as 
deflexões sejam nulas. O processo é repetido no 
mínimo três vezes em cada sentido (MA-PA e 
PA-MA). Dessa forma obtém-se a linha de 
influencia de deformação da seção, conhecida 
como bacia de deflexão. 
 
4 RESULTADOS DOS ENSAIOS 
 
Foram analisados primeiramente os resultados 
do ensaio com o Geogauge no lastro da via 
antes do desguarnecimento do mesmo e os 
resultados encontrados são apresentados na 
Tabela 2. 
 
Tabela 2 – Resultados do ensaio de Geogauge no lastro 
da via antes do desguarnecimento. 
Medidas com GeoGauge na plataforma antes do 
desguarnecimento 
Área 
Geogrelha 
Frequência 
Desvio 
Padrão 
Rigidez 
(MN/m) 
E 
(MPa) 
Seção 01 24,86 1,93 7,86 68,24 
Seção 02 23,14 1,87 8,06 69,91 
Seção 03 24,48 1,17 8,68 75,29 
Seção 04 28,2 2,66 7,08 61,45 
 
 Também foram analisados os resultados do 
ensaio de Geogauge na plataforma da via 
ferroviária enquanto o desguarnecimento era 
realizado. Dessa forma pode-se analisar a 
situação da infraestrutura da plataforma da 
seção estudada. Os resultados são apresentados 
na Tabela 3 abaixo. 
 
Tabela 3 – Resultados do ensaio de Geogauge na 
plataforma da via após o desguarnecimento. 
Medidas com GeoGauge na platafoma após o 
desguarnecimento 
Área 
Geogrelh
a 
Frequênci
a 
Desvio 
Padrão 
Rigidez 
(MN/m) 
E 
(MPa) 
Seção 01 13,3 1,43 12,6 110,01 
Seção 02 25,78 1,1 13,5 113,17 
Seção 03 22,49 1,35 10.79 93,26 
Seção 04 13,97 1,29 4,53 39,28 
 
 Após análise dos resultados apresentados nas 
Tabelas 2 e 3 pode-se observar que a camada de 
lastro apresenta maior índice de vazios e, 
consequentemente, menor rigidez. Nota-se 
também que os valores de E encontrados para o 
sublastro (após o desguarnecimento) 
comprovam as boas condições do pavimento, 
exceto na seção 04. Ao analisarmos os ensaios 
de Geogauge nessa seção podemos afirmar que 
esta é uma seção crítica. Isso e outros fatores 
tais como desuniformidade da grelha e 
condições diferentes durante a realização de 
ensaio podem ter falseado o resultado. 
 A próxima etapa consistiu na análise das 
deflexões apresentadas pelo ensaio de Viga 
Benkelman. Este foi realizado em cada uma das 
quatro secoes teste antes e após a aplicação da 
geogrelha para quantificar o ganho ou perda de 
resistência da seção após a aplicação do 
geotêxtil. 
 Mas é importante ressaltar que para a 
colocação do geotêxtil foi necessário realizar o 
desguarnecimento do lastro. Tal procedimento 
reduz a contaminação do mesmo, recuperando 
assim, as características físico-mecânicas de 
elasticidade e suporte do lastro ferroviário. 
 Porém, logo após o desguarnecimento o 
lastro não está acomodado, possui elevado 
índice de vazios e nao apresenta embricamento 
perfeito entre os grãos, tornando-o mais 
flexível. Portanto o ensaio de Viga Benkelman 
realizado logo após o desguarnecimento mostra 
resultados elevados de deflexão, como 
apresentado na Figura 2 abaixo. 
 
Figura 2 – Análise do efeito do desguarnecimento na 
Seção 01 (vazia). 
 
 A Seção 01 foi arbitrada seção controle, ela 
serviu como modelo para a análise dos 
resultados obtidos nas seções 02, 03 e 04. A 
partir dela pudemos estimar Δ, que representa a 
variação de deflexão causada pelo 
desguarnecimento e seus valores são 
apresentados nas Tabelas 4 e 5. 
 A diferença entre a deflexão da seção 01 
antes e após o desguarnecimento será 
descontada na análise das outras seções para 
indicar a projeção da deflexão que 
encontraríamos caso as grelhas tivessem sido 
aplicadas e já tivesse ocorrido a cimentação do 
lastro 
 
Tabela 4 – Valores de deflexão do ensaio de Viga 
Benkelman na Seção 01 (vazia) antes e após o 
desguarnecimento do lastro da via. 
Secçao Vazia 
Distância (cm) 
Deflexão (cm) 
Antes Depois ∆ 
350 0 0 0 
325 0,01 0,02 0,01 
300 0,02 0,07 0,05 
275 0,03 0,15 0,12 
250 0,06 0,23 0,17 
225 0,1 0,3 0,2 
200 0,12 0,37 0,25 
175 0,14 0,44 0,3 
150 0,15 0,5 0,35 
 
 
 
Tabela 5 – Valores de deflexão do ensaio de Viga 
Benkelman na Seção 01 (vazia) antes e após o 
desguarnecimento do lastro da via. 
Secçao Vazia 
Distância (cm) 
Deflexão (cm) 
Antes Depois ∆ 
125 0,16 0,56 0,4 
100 0,17 0,63 0,46 
75 0,18 0,7 0,52 
50 0,19 0,75 0,56 
25 0,21 0,79 0,58 
0 0,23 0,82 0,59 
 
 A tabela resumo com os valores de deflexão 
encontrados em cada seção teste antes e após a 
aplicação do geotextil são apresentadas na 
Tabela 6 abaixo. 
 
Tabela 6 – Resumo dos valores de deflexão do ensaio de 
Viga Benkelman nas seções 02, 03 e 04 antes e após o 
desguarnecimento do lastro da via. 
LEITURAS DO ENSAIO COM A VIGA BENKELMAN 
ANTES E DEPOIS DA APLICAÇÃO DAS 
GEOGRELHAS 
Geogralha DUOGRID 
Geogelha 
FORTRAC 
Geogrelha 
FORMIT 
Distância 
(cm) 
Deflexão (cm) Deflexão Deflexão 
Antes Depois Antes Depois Antes Depois 
350 0,08 0,014 0 0 0,02 0 
325 0,13 0,019 0 0,01 0,02 0,011 
300 0,19 0,02 0 0,01 0,02 0,015 
275 0,23 0,02 0,01 0,012 0,03 0,016 
250 0,29 0,01 0,03 0,02 0,03 0,021 
225 0,32 0,03 0,05 0,39 0,03 0,021 
200 0,38 0,09 0,11 0,055 0,03 0,021 
175 0,43 0,13 0,19 0,078 0,03 0,021 
150 0,47 0,19 0,28 0,097 0,03 0,014 
125 0,51 0,28 0,34 0,132 0,07 0,01 
100 0,59 0,345 0,42 0,156 0,07 0,04 
75 0,65 0,425 0,57 0,194 0,1 0,03 
50 0,71 0,53 0,66 0,207 0,12 0,16 
25 0,76 0,63 0,72 0,215 0,13 0,18 
0 0,84 0,74 0,79 0,223 0,15 0,22 
 
 Os gráficos apresentando a projeção de 
deflexão são apresentados abaixo (projeção pois 
esses valores não foram obtidos em ensaios de 
campo, eles foram deduzidos admitindo que o 
comportamento das seções 02, 03 e 04 foram 
análogos ao da seção 01 quando analisado o 
comportamento da deflexão da plataforma antes 
e após o desguarnecimento ser realizado). 
 
 
Figura 3 – Análise das deflexões na Seção 02. 
 
 
Figura 4 – Análise das deflexões na Seção 03. 
 
 
Figura 5 - Análise das deflexões na Seção 04. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Analisando os valores encontrados nos ensaios 
de Geogauge realizados na plataforma e 
representados nas Tabelas 02 e 03, nota-se que 
ocorreram pequenas variações dos valores 
medidos, demonstrando assim, alterações 
relativas do comportamento estrutural da via, 
que podem ser decorrentes de um ou mais dos 
seguintes fatores: degradação decorrente do uso, 
deficiência dos dispositivos de drenagens, 
heterogeneidade dos materiais, deficiência no 
processo decompactação da estabilização 
granulométrica da camada de subleito, entre 
outros. 
 As Figuras 3, 4 e 5 mostram que a aplicação 
do geotêxtil nas seções 02 e 03 provocou uma 
diminuição da deflexão medida no ensaio de 
Viga Benkelman, sendo que na seção 03 essa 
diminuição foi mais acentuada. Já a seção 04 
não apresentou redução da deflexão, mas 
mesmo assim, foi a seção que apresentou 
menores valores de deflexão (0,22 cm). Os 
valores finais de deflexão das seções 02 e 03 
foram os que apresentaram os melhores 
resultados. 
 Conclui-se com este estudo que a aplicação 
de geogrelhas em plataformas ferroviárias pode 
sim ser uma solução para casos de deflexão 
exagerada e más condições do subleito da via. 
 Fica destacado a importância de prosseguir 
com a pesquisa para analisar esses resultados 
em longo prazo. 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem a Universidade Federal 
de Ouro Preto e o Laboratório de Ferrovias e 
Asfalto pela oportunidade; a Huesker e a Vale 
pelo apoio. 
 
REFERÊNCIAS 
 
Agência Nacional de Transportes Terrestres (ANTT) 
 
American Society for Testing and Materials. ASTM 
D6758 – 08. Método de Teste Padrão para Rigidez de 
medição e Modulus Aparente do Solo e Solo 
Aggregate-in-loco pela Electro-Mechanical Método. 
 
American Association of State Highway and 
Transportation Officials (AASHTO). 
 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5564: 
Via férrea Lastro Padrão: Especificação. Rio de 
Janeiro, 2011. 
 
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), 
2011 
 
Rodrigues, R.M. (1994) Um Modelo para Análise 
Estrutural de Vias Permanentes Ferroviárias sobre 
Lastro. Anais do X COBRAMSEF, Volume 3, 
pp.755-762, Foz do Iguaçu. 
 
Selig, E. T. E Waters.; J. M. (1994) Track geotechnology 
and substructure management. 1 ed. London: Thomas 
Telford Services Ltd, 750 p. 
 
Setti, J.R.A. e Sória, M.H. (2008) Como Preparar um 
Trabalho para a Apresentação no Congresso de 
Pesquisa e Ensino em Transportes. Página Internet 
www.anpet.org.br.