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Aula 03 dormente, lastro, trilho

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Aula 03
Engº., MSc. Jean Carlo Trevizolo de Souza
jeantrs@hotmail.com
Disciplina: 
Optativa em Transportes
FERROVIAS
2014/01
Elementos de Via Permanente
Lastro, dormente e trilho
AULA PASSADA
Seção Transversal da Ferrovia
Superestrutura Ferroviária
Bitola
Características do Material Rodante
Iteração Veículo-Via
AULA DE HOJE
Elementos de Via Permanente
Lastro
Dormentes
Trilhos
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO SUPERESTRUTURA
É a camada de material granular de diversas origens na qual se
apoiam e se encaixam os dormentes da via férrea. O lastro constitui o
elemento da superestrutura ferroviária situado entre os dormentes e o
sublastro. Funciona diretamente como suporte elástico da via.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO
Funções
SUPERESTRUTURA
Estrutural
Ancoragem da via
Drenagem da via
Facilitar a Manutenção
Transmissão de esforços às camadas inferiores: 
Distribuir convenientemente sobre a plataforma os esforços
resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma taxa de
trabalho menor;
Formar um suporte limitadamente elástico, atenuando as
trepidações resultantes da passagem dos veículos;
Suprimir as irregularidades da plataforma, formando uma
superfície contínua e uniforme para os dormentes e trilhos.
Impedir os deslocamentos dos dormentes, nos sentidos longitudinal e transversal.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO
Qualidades
SUPERESTRUTURA
Resistência aos esforços transmitidos pelos dormentes.
Elasticidade limitada, para abrandar choques.
Resistência aos agentes atmosféricos.
Permeável, para permitir boa drenagem.
Não produzir pó – maléfico para veículo e passageiros.
Qualidades necessárias:
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO
Materiais
SUPERESTRUTURA
Material mais barato e de pior de qualidade. Em condições normais, mais
susceptível a saturação, provocando desnivelamento (por laqueamento) da linha
e causando acidentes aos trens. As linhas laqueadas constituem a causa mais
freqüente de descarrilamentos nas estradas de ferro.
Terra
Pouco compressível e bastante permeável, porém facilmente levada pelas águas
pluviais. Além disso, ó pó produzido pode desgastar o material rodante.
Areia
Apesar de já terem sido muito utilizadas, devido sua dureza e resistência, tem
sido evitado, pois com o tempo os grãos tendem a se aglutinar, formando um
material contínuo, semelhante às rochas, dificultando a manutenção.
Escória
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO
Materiais
SUPERESTRUTURA
Quando quebrado, formando arestas vivas, constitui um ótimo tipo de lastro. 
Pode ser utilizado diretamente das cascalheiras, entretanto, para as linhas de 
maior tráfego, recomenda-se lavagem do material, possibilitando a separação de 
terras e impurezas da matriz.
Cascalho
Pedra Britada
Constitui o melhor tipo de lastro, por ser resistente, permeável e inalterável aos
agentes atmosféricos, permitindo o perfeito nivelamento (socaria) da linha. Além
disso, apresenta como vantagens sua limitada elasticidade e a baixa produção
de poeira.
Normalmente são utilizadas pedras britadas de rochas duras, sendo mais
comuns micaxistos, quartzitos, dioritos, basaltos, granitos e gnaisses. Podem ainda
ser utilizados arenitos, calcários, mármores e dolomitas, entretanto, em função de
suas propriedades, torna-se imprescindível a avaliação dos seus respectivos
índices de abrasão e resistência.
LASTRO
Materiais
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Deve ser obtido através da britagem de rochas duras,
compactas, de estrutura não lamelar ou não xistosa, de
elevada resistência à compressão e elevada massa
específica aparente.
Resistência – Os materiais devem ser capazes de resistir ao atrito entre partículas
quando submetidos à ação das altas cargas do material rodante. Nesse sentido, um
material quebradiço, que se despedaça com facilidade, deve ser evitado;
Durabilidade – A durabilidade é um conceito intimamente ligado à abrasão ou
desgaste das partículas. Nesse sentido, cabem aqui todas as recomendações
relacionadas ao índice de abrasão Los Angeles;
Estabilidade – Uma das principais funções do lastro consiste na ancoragem
transversal e longitudinal dos dormentes e trilhos, advindo daí o conceito de
estabilidade. Os cascalhos, por exemplo, em virtude da forma lamelar e da superfície
pouca rugosa de suas partículas, exigem cuidados significativos no início de sua
utilização, pois sua acomodação é lenta e exige constante trabalho de nivelamento;
Drenabilidade – O lastro deve se constituir em uma estrutura drenante, devendo os 
vazios entre as partículas ser suficientemente amplos para minimizar a ação de 
capilaridade proveniente da parte inferior do lastro;
.
LASTRO
Materiais
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Materiais
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Limpeza – A funcionalidade do lastro encontra-se diretamente associada a sua
limpeza, devendo o mesmo estar livre de finos, sujeiras e vegetação. Um bom
lastro deve permitir a limpeza com relativa facilidade, manualmente ou por meio
mecânico;
Disponibilidade – O lastro é usado em grandes quantidades, devendo ser sempre
cogitada a utilização de materiais que possam ser facilmente encontrados ao longo
da estrada;
Custo – O preço de aquisição não deve ser o único item a ser analisado para escolha
do material para lastro. Um lastro de alto custo inicial pode apresentar custo global
satisfatório em função de sua maior vida útil, melhores características técnicas e
reduzida manutenção. Somente o conhecimento das condições locais permite a
decisão mais acertada na escolha do lastro
LASTRO
Materiais
Cascalho:
Pedra britada:
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Pedra Britada: estocagem e aplicação:
LASTRO
Materiais
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Materiais
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Lastro:
A forma poliédrica ou cúbica é a ideal para utilização;
A forma lamelar é inadequada e pode prejudicar a via.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO SUPERESTRUTURA
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
LASTRO
Dimensionamento SUPERESTRUTURA
A resistência transversal é conseguida tanto com o lastro nivelado, quanto estendido
além de suas extremidades. Essa extensão além das extremidades dos dormentes,
chamada ombro ou ombreira, pode variar entre 5 e 30 centímetros. A aplicação de
valores acima de 40 centímetros no ombro é considerada desnecessária,
constituindo-se em desperdício de material.
Com relação aos valores utilizados para inclinação do talude de lastro, ocorrem
algumas divergências quanto a sua aplicação. Os americanos utilizam taludes mais
achatados do que o ângulo de repouso, inclinações da ordem de 2:1 e 21/2:1 (H:V),
em função das vibrações gerados pelo tráfego.
Já os pesquisadores europeus recomendam inclinações mais próximas do ângulo
de repouso (1,5:1), destacando que um lastro executado com ombro de 40 cm e
talude de 1,5:1 se transformará, após ação do tráfego, em um com 30 cm de ombro
e talude 2:1.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
Exemplo Prático:
Dados Básicos:
• Peso por eixo da locomotiva = 25 toneladas;
• Bitola métrica;
• Dimensões do dormente = 2,00 x 0,22 x 0,16 metros;
• Faixa de socaria (c) = 70 a 80 centímetros;
• Velocidade de projeto = 80 km/h;
• Distância entre eixos da locomotiva (d) = 2,20 metros
• Número de dormentes por km = 1.750;
• CBR do sublastro = 35%;
CALCULAR A ALTURA DO LASTRO E SEU VOLUME.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIASSUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
Dimensionar o lastro ferroviário da EFC, considerando:
• Peso por eixo da locomotiva = 40 toneladas;
• Bitola larga;
• Dimensões do dormente = 2,80 x 0,22 x 0,16 metros;
• Faixa de socaria (c) = 80 cm;
• Velocidade de projeto = 80 km/h;
• Distância entre eixos da locomotiva (d) = 2,10 metros
• Número de dormentes por km = 1.667;
• CBR do sublastro = 35%;
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
LASTRO
Dimensionamento
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
São travessas / vigas de conformação prismática nas quais são
fixados os trilhos e colocados entre o lastro, transversalmente
à direção desses, e espaçados regularmente uma das outras.
Distribuem ao lastro as forças recebidas dos trilhos, provenientes
das cargas da composição ferroviária, servindo de suporte dos
trilhos, permitindo sua fixação e mantendo invariável a bitola.
v
Manter o alinhamento longitudinal e transversal da via (assegurar alinhamento 
e nivelamento da via férrea);
v
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Funções
Garantir a fixação e manter o suporte adequado e seguro aos trilhos;
Manter constantemente a bitola;
Amortecer a absorver os choques/vibrações da passagem das composições;
Distribuir e transmitir ao lastro os esforços recebidos dos trilhos;
Prover a suficiente estabilidade da via no sentido transversal, vertical e 
longitudinal;
Deve ser de fácil manuseio (assentamento e substituição) e ter longa vida útil.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tipos
Dormentes de Madeira;
Dormentes de Concreto;
Dormentes de Aço;
Dormentes de Plástico;
Dormentes de Fibrocimento;
Dormentes de Mistos;
Dormentes de Pneu Reciclado.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Madeira
Construção do Pátio de Tutoia – Araraquara/SP (Foto: Jean)
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Madeira
Espécies Utilizadas
 1a Classe (madeira de lei) - Sucupira, aroeira, jacarandá, amoreira, pereira,
angico, ipê;
 2a Classe (madeira mole) - Angelim, araribá, braúna, jatobá, carvalho do brasil,
canela preta, peroba, maçaranduba, pau brasil, eucalipto, pinho.
 O melhor dormente de madeira é o de sucupira por possibilitar ótima fixação
do trilho, possuir dureza e peso específico elevados e grande resistência ao
apodrecimento, podendo durar mais de 30 anos na linha.
A resistência das madeiras cresce com a densidade.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Madeira
DESVANTAGENS
 Susceptibilidade à ação das
intempéries, de fungos e de
insetos (menor vida útil);
 Exigência de ciclos de
manutenção mais curtos
(afrouxamento);
 Reduzido valor residual;
 Maior consumo na via;
 Escassez de madeira de lei.
VANTAGENS
 Menor custo de aquisição;
 Boa resistência;
 Fácil manuseio (peso moderado);
 Amortecimento (absorção das
vibrações, impactos e ruídos
gerados pelo tráfego);
 Facilidade de substituição
(redução no tempo gasto para
restabelecimento da circulação);
 Sinalização (dispensa de
isoladores na interface
trilho/dormente)
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Dimensões
O comprimento dos dormentes independe do peso por eixo das
composições ferroviárias, dependem do material do dormente e da bitola.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Dimensões
Dormente muito cumprido,
estreita a bitola.
Dormente muito curto,
alarga a bitola.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Especificações
Fatores Condicionantes
 Qualidade da madeira;
 Clima / umidade / temperatura;
 Drenagem da via;
 Peso e velocidade da composição ferroviária;
 Época do corte;
 Grau de secagem;
 Tipo de fixação do trilho;
 Tipo de lastro;
 Tipo da placa de apoio.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Durabilidade
No Brasil:
 Madeira de Lei - 15 a 20 anos, 
dependendo do preservativo;
 Madeiras comuns - 5 a 6 anos, se 
tratados;
 Não tratados - 2 a 8 anos.
No Mundo:
 Tratados com pentaclorofenol - 15 a 
25 anos;
 Tratados com sais hidrossolúveis - 10 
a 15 anos;
 Não tratados - 3 a 12 anos.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Vida Útil
O tratamento de dormentes não aumenta a sua resistência, porém
aumenta sua capacidade de resistir ao apodrecimento, aumentando
sua vida útil.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tratamento
Medidas preventivas e corretivas que garantem a integridade dos
dormentes, visando o prolongamento de sua vida útil, desde a fase
de seleção das essências e extração da madeira até a sua
substituição na via.
O tratamento das madeiras aumenta sua resistência ao apodrecimento 
mas não altera suas qualidades mecânicas.
O tratamento das madeiras é mais indicado para o alburno do que para 
o cerne, pois possui maior capacidade de penetração.
O dormente ideal é aquele que
apresenta distribuição uniforme
de alburno em todas as fases.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tratamento
Os principais agentes responsáveis pelo apodrecimento da madeira são os 
fungos e os insetos.
Para evitar a proliferação destes agentes, é necessário atuar na sua fonte 
de alimentação, com o tratamento químico adequado.
Os antissépticos utilizados podem ser divididos em:
 Preservativos Oleosos: Creosoto (óleo obtido da destilação do
alcatrão de hulha) e pentaclorofenol;
 Preservativos Hidrossolúveis: Boliden K33, Tanalith, CCA, Sal de
Wolman e Wolmanit CB.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tratamento
Secagem de dormentes.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tratamento
Dormentes no interior da autoclave.Dormentes sendo transportados para o
interior da autoclave.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Tratamento
Produção de vácuo na autoclave. Escoamento do preservativo.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES DE CONCRETO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
A escassez de madeiras de boa qualidade e os inconvenientes
identificados nos dormentes de aço motivaram vários países, a partir
da 2ª Guerra Mundial, a estudar a possibilidade do emprego de
dormentes de concreto armado.
Os primeiros dormentes de concreto armado imitaram, na sua
concepção, a forma dos dormentes convencionais de madeira, sendo
constituídos basicamente por um bloco de concreto de seção
constante. Os resultados não foram satisfatórios em virtude dos
choques e vibrações produzidas pelas cargas dinâmicas dos veículos
causarem trincas ou fissuras, apesar da armação metálica ter como
função resistir aos esforços de tração.
HISTÓRICO
Essas fissuras se transformavam em verdadeiras
rupturas devido à grande rigidez dos dormentes de
concreto. As trincas apareciam geralmente na parte
média do dormente em consequência do apoio irregular
sobre o lastro.
Devido a uma instalação defeituosa, ou mesmo a
recalque do lastro na região, imediatamente abaixo dos
trilhos, o dormente passa a se apoiar na sua parte média
e terá que suportar momentos fletores muito mais
elevados do que aqueles previstos em projeto.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
HISTÓRICO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
HISTÓRICO
Após experimentação em diversas estradas de ferro, principalmentena
França, na Alemanha, na Bélgica e nos Estados Unidos, surgiram três
principais tipos de dormentes de concreto:
Concreto Protendido (monobloco);
Misto ou bi-bloco (concreto e aço);
Polibloco;
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
MONOBLOCO
O DCP (Dormente de Concreto Protendido) constitui o dormente
de concreto mais utilizado pelas ferrovias que operam
transportes em altas tonelagens e elevada carga por eixo.
As falhas estruturais em dormentes de concreto devidas à flexão
se manifestam preferencialmente na porção central (região
tracionada).
O concreto protendido consiste em uma técnica de fabricação
que combina a utilização de aços de alta resistência, com limite
de ruptura acima de 1 GPa, com concretos também de alta
resistência (40 – 50 MPa).
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTE DE CONCRETO PROTENDIDO - DCP
Com o desenvolvimento da tecnologia do concreto protendido e
com o aperfeiçoamento do seu desenho, quando então a face
inferior central ficou mais alta e com protensão mais reforçada,
foram obtidos dormentes de concreto protendido, de alta qualidade
e que têm se portado, satisfatoriamente, sob condições severas de
serviço.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES BI-BLOCO OU MISTO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES BI-BLOCO OU MISTO
É um dormente constituído por dois blocos de concreto, ligados por uma
barra de aço.
Pesa, aproximadamente, 180 kg, para linhas de bitola internacional.
De acordo com Soneville, os dormentes RS foram os únicos a suportarem
tráfego de mais de 100 milhões de toneladas, nas piores condições (juntas
em mau estado), sem apresentarem qualquer fissura ou sinal de fadiga.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES BI-BLOCO OU MISTO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES POLIBLOCOS
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
DORMENTES POLIBLOCOS
Foi projetado para possuir as mesmas características de deformabilidade e
resistência da madeira, com a durabilidade do concreto, não devendo,
portanto, alterar o caráter elástico da via permanente e nem devendo ser
assemelhado a um dormente de concreto protendido.
Esse dormente é constituído por dois blocos de extremidade de concreto
armado, ligados, elasticamente, por um bloco intermediário de concreto (viga).
A elasticidade entre os blocos é garantida por “coxins”, de um material
elástico especial (pag-wood), inseridos entre as peças.
 Longa vida útil;
Maior rigidez (estabilidade) da
via;
Maior resistência aos agentes
atmosféricos e durabilidade;
 Características físicas e
mecânicas uniformes;
 Redução dos custos de
manutenção da via;
 Recalques mais uniformes;
Economia de lastro
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Concreto
V
A
N
T
A
G
E
N
S
 Necessidade de processo de 
fabricação apurado;
 Dificuldade de transporte e 
manuseio devido ao peso 
elevado;
 Dificuldade de fixação eficaz;
 Perda total em caso de 
acidente.
 Preço de aquisição elevado;
 Valor residual nulo;
 Necessidade de palmilha 
amortecedora de vibração.
D
E
S
V
A
N
T
A
G
E
N
S
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Aço
Consiste em uma chapa laminada, em forma de U invertido, com
garras laterais responsáveis pela fixação no lastro, impedindo
consequentemente, o deslocamento transversal da via.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Aço
Material perfeitamente homogêneo;
 Longa vida útil (40 / 50 anos) em
relação a outros materiais;
 Boa resistência aos esforços
transversais
 Relativamente leve (70 kg /
unidade);
Menor custo de assentamento na
linha;
 Boa resistência;
 Valor residual elevado.
Maior dificuldade para socaria e
nivelamento;
 Necessidade de linha com alto padrão
de lastro e isenta de impactos na
superfície de rolamento;
 Condução elétrica;
 Custo de aquisição elevado;
 Geração excessiva de ruídos;
 Corrosão acelerada nos túneis e na
vizinhança do mar;
 Limitação para linhas de tráfego
pesado.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Aço
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Aço
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Plástico
DORMENTES DE PLÁSTICO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Plástico
Possui as mesmas características técnicas dos dormentes de
madeira, sendo fabricado de plástico reciclado. Atualmente pouco
aplicado no Brasil, devido a necessidade de estrutura de fabricação e
tecnologia.
DORMENTES DE PLÁSTICO
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Plástico
 Boa resistência mecânica. Pode ser furado, serrado e parafusado
como a madeira;
 Fácil manuseio (peso moderado);
 Amortecimento (absorção das vibrações, impactos e ruídos gerados
pelo tráfego);
 Facilidade de substituição (redução no tempo gasto para
restabelecimento da circulação);
 Bom isolante para sinalização (dispensa de isoladores na interface
trilho/dormente);
 Alto valor residual, podendo ser reciclado após utilizado na ferrovia;
 Grande resistência à ação das intempéries;
 Ecologicamente correto pois além de ser confeccionado com
material reciclado, evita o corte de árvores;
 Não racha, não solta farpas.
V
A
N
T
A
G
E
N
S
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURADORMENTES
Plástico
D
E
S
V
A
N
T
A
G
E
N
S  Alto custo de aquisição;
 Exigência de ciclos de
manutenção mais curtos
(afrouxamento da
fixação);
 Maior consumo na via;
 Dificuldade de fabricação
e produção em alta escala;
 Dificuldade de aquisição
de grandes volumes de
matéria-prima
(polietileno).
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURATRILHOS
São os elementos da superestrutura que constituem a superfície de
rolamento para as rodas dos veículos ferroviários. São os
componentes mais importantes da superestrutura.
É tecnicamente considerado o principal elemento de suporte e
guia dos veículos ferroviários e, economicamente detém o maior
custo entre os elementos estruturais da via.
Sua forma e comprimento sofreram mudanças gradativas até
atingirem os perfis modernos de grande seção e peso, compatíveis
com as elevadas cargas por eixo das composições atuais.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURATRILHOS
Boleto - Parte superior do trilho
onde se apoiam e se deslocam as
rodas dos veículos (40 a 42%).
Alma - Parte estreita e vertical da
seção transversal do trilho
compreendida entre o boleto e o
patim (18 a 22%).
Patim - Parte mais larga do trilho
que é apoiada e fixada diretamente
por intermédio da placa de apoio
(38 a 40%).
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURATRILHOS
A forma e o comprimento das peças evoluíram, gradativamente, até
alcançarem as modernas seções e pesos por metro, suportando as grandes
cargas por eixos, dos trens modernos
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Perfis Transversais
TRILHOS
Inicialmente eram de forma simétrica – após desgaste bastava virar.
Mas observou-se que após desgastes o trilho deveria ser descartado.
Surgiu o trilho de Dupla Cabeça Dissimétrico.
Utilizado somente em linhas urbanas (bondes e VLT’s).
Como os frisos da roda correm na fenda existente no boleto do trilho, 
possibilita-se o calçamento de ruas, sem os danificar.
Utilizado na maioria das linhas ferroviárias no mundo, o perfil 
desenvolvido pelo inglês Vignole possibilita melhor fixação nodormente, seja diretamente ou com auxílio de placas de apoio.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
Perfil Vignole
TRILHOS
A geometria do perfil
Vignole favorece a
resistência à flexão.
Maior Momento de
Inércia.
Maior parte da
massa nos pontos
onde as tensões
normais são maiores.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURATRILHOS
Requisitos
Boleto O boleto deve ter massa adequada para que o desgaste do trilho não
afete o momento de inércia da seção;
Deve possuir altura suficiente para resistir à flexão. Quanto maior a alma,
maior a distância do boleto e do patim com relação à linha neutra da
seção;
Alma
Patim
A espessura deve ser ainda suficiente para reduzir o nível de tensões
residuais decorrentes do resfriamento diferenciado, durante a operação,
do boleto e do patim.
Quanto mais massa estiver concentrada no boleto e no patim, maior será
sua resistência à flexão. Entretanto, deve-se conservar uma espessura
mínima na alma capaz de garantir adequada resistência e rigidez
transversal.
Não deve ser muito fino, se não possuir espessura adequada pode
acumular deformações permanentes ao longo de sua vida útil e provocar
acidentes;
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURATRILHOS
Funções do Trilho
Garantir uma superfície de rolamento para os veículos ferroviários.
Receber as solicitações dos trens.
Servir de guia para a via permanente ferroviária.
 Ferro - Elemento básico do aço (98% da composição);
 Carbono - Proporciona maior dureza ao aço;
 Manganês - Aumenta a dureza do trilho, porém encarece muito o preço, 
sendo por isso empregado apenas nos trilhos de aço-liga e aparelhos de 
mudança de via;
 Silício - Aumenta a resistência à ruptura;
 Fósforo - Elemento indesejável na composição, pois torna o trilho 
quebradiço;
 Enxofre - Elemento indesejável devido a combinação com o ferro gerar 
segregações.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
TRILHOS
Composição
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
TRILHOS
Aço
Os trilhos de aço especial são trilhos de alta qualidade (maior resistência e
dureza), produzidos com ligas que combinam o ferro com vanádio, cromo,
molibdênio, titânio, nióbio, entre outros. Outro procedimento adotado para
aumento da dureza superficial dos trilhos consiste no tratamento térmico. Este
processo consiste num resfriamento rápido do trilho e posterior reaquecimento
pelo calor interno. A técnica pode ser realizada em todo o trilho ou apenas na
região do boleto.
O aço constitui o principal material utilizado nos trilhos por apresentar elevada 
tensão de escoamento e ruptura (σe e σr), composição química uniforme e 
isenção de inclusões não metálicas, vazios e trincas térmicas (garantido pelo 
processo de fabricação). 
O aço comum possui como impurezas o enxofre e o fósforo, que tornam os trilhos 
quebradiços. 
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TRILHOS
Tratamento
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TRILHOS
Peso / metro
O peso dos trilhos, por unidade de comprimento guarda relação com
os esforços verticais que o trilho tem que suportar e com o desgaste
admissível no boleto.
A escolha do trilho dependerá das cargas, velocidade e tráfego da
via.
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TRILHOS
Classificação
Exemplo: 380195 – C – 15
Significado: nº da corrida – posição do trilho no lingote – nº de ordem
do lingote – indicação da extremidade correspondente à cabeça (topo),
do lingote;
São feitas para permitir a identificação dos trilhos, quanto às suas
qualidades e características e comparação das possíveis avarias, com as
qualidades reveladas nos ensaios de recebimento.
Exemplo: CSN – BRAZIL – RC – SM –TR 45 – 1975 – IV
Significado: Marca da usina – País de procedência – resfriamento
controlado – tipo de forno utilizado [T – Thomas; B – Bessemer; M –
Martin; E – Elétrico; SM – Siemens/Martin] – tipo de trilho [quanto ao
peso por metro] – ano da fabricação – mês da fabricação [abril];
De um lado da Alma
Do outro lado da Alma
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TRILHOS
Classificação
A NBR 12326 disciplina a
marcação dos trilhos no
Brasil.
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TRILHOS
Classificação
Identificação em alto relevo
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TRILHOS
Durabilidade
A vida útil dos trilhos em uma via férrea é limitada pelo desgaste,
na maior parte dos casos, ou pela ruptura por fadiga decorrente
de carregamento cíclico.
Assunto de grande importância pois afeta a economicidade da
exploração ferroviária.
Várias especificações vem sendo adotadas para se delimitar o
limite de uso de um trilho, ou seja, sua durabilidade.
Algumas estradas de ferro admitem o limite de 12 mm de
desgaste vertical do boleto em linhas principais e 15 a 20 mm em
linhas secundárias.
O limite geralmente estabelecido para o desgaste é de 25% da
área total do boleto.
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TRILHOS
Durabilidade
Para o desgaste lateral, admite-se que o ângulo ϴ possa variar
entre 32 e 34º.
A perda de peso admitida é de 10% para trilhos TR-45 e de 15 a
20% para trilhos mais pesados.
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SUPERESTRUTURA
TRILHOS
Durabilidade
Decorrente da ação mecânica entre roda e trilho, que podem
possuir ou não a mesma dureza.
A rapidez que surge é função do raio da curva e do peso da carga
transportada pelos veículos.
DESGASTE
Para medir o desgaste utiliza-se pantógrafos e ponteiras.
Pantógrafo: Aparelho de Richter
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TRILHOS
Durabilidade
DESGASTE
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TRILHOS
Durabilidade
FADIGA
A fadiga consiste no fenômeno que pode ocorrer nos trilhos, levando-
os à ruptura mesmo quando solicitados com tensões inferiores à
tensões de ruptura. A ocorrência deste fenômeno relaciona-se ao
acúmulo de rearranjos de cristais de metal gerados a cada ciclo de
solicitação.
As passagens intermitentes dos trens ao longo dos anos constituem
um carregamento cíclico, que pode ocasionar a fadiga.
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TRILHOS
Durabilidade
FADIGA
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SUPERESTRUTURATRILHOS
Soldas
As juntas são os pontos iniciais da destruição da via.
Aperfeiçoar as juntas mecânicas Reduzir o número de
juntas, aumentando o
comprimento dos trilhos.
Soldagem dos trilhos.
Em campo. Em estaleiro.
 Soldagem elétrica- Consiste no aquecimento e compressão das pontas dos
trilhos com alta carga elétrica, em estaleiro específico. No final do processo,
realiza-se o tratamento térmico e esmerilhamento dos trilhos.
 Soldagem aluminotérmica: geralmente executada em campo.
 Soldagem oxiacetilênica: consiste no aquecimento e compressão das
pontas por bicos de chamas oxiacetilênicas (menos comum no Brasil).
A soldagem dos trilhos de 12, 18 ou 24 metros proporciona economia nos
materiais das juntas e redução nos gastos de conservação da via. Além disso,
permite um movimento mais suave das composições ferroviárias (maior conforto
e velocidade). Podem ser executadas em campo (ao longo da ferrovia já
construída) ou em galpões especiais conhecidos como “estaleiros de solda”.
ELEMENTOS DE OBRAS FERROVIÁRIAS
SUPERESTRUTURA
TRILHOS
Soldas
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SUPERESTRUTURA
TRILHOS
Soldas
SOLDAGEM EM ESTALEIRO
É um processo, totalmente, automatizado e independe da perícia do
operador. Consiste em elevar-se a temperatura das pontas dos trilhos,
empregando-se neste aquecimento corrente de baixa tensão e alta
intensidade (12.000 a 60.000 A), produzida por um transformador
especial.
Após o aquecimento“ao rubro”, as pontas são comprimidas, uma contra
a outra, com pressão variando entre 500 e 600 kgf/cm2, de modo que se
forma um “bulbo” de metal fundido. Após a fundição, é feito um
tratamento térmico da solda e um acabamento, por esmerilhamento, para
garantir-se a continuidade geométrica do trilho.
Soldagem elétrica
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TRILHOS
Soldas
SOLDAGEM EM ESTALEIRO
Soldagem Oxiacetilênica ou “Caldeamento”
Neste processo, o aquecimento das
pontas é produzido por bicos periféricos de
chamas oxiacetilênicas, atingindo uma
temperatura, relativamente, baixa de no
máximo 1 150° C . As pontas dos trilhos
são então comprimidas uma contra a
outra, com uma pressão superior a 200
kgf/cm2 e assim mantidas por algum
tempo até que a soldagem se verifique.
Após o resfriamento a solda é submetida a
um tratamento térmico de “normalização”.
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Oxiacetilênica ou “Caldeamento”
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Oxiacetilênica ou “Caldeamento”
Vantagens
 Instalações fixas;
 Maior uniformidade da solda;
 Menor dependência do operador;
 Zona termicamente afetada
(ZTA) reduzida;
 Melhor controle de qualidade;
 Maior produção diária.
Desvantagens
 Grande investimento em
equipamento e equipe;
 Comprimentos das barras
limitados em função do
transporte;
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Oxiacetilênica ou “Caldeamento”
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Aluminotérmica
Baseia-se na propriedade que
tem o alumínio de combinar-se,
rapidamente, com o oxigênio
dos óxidos metálicos, formando
óxido de alumínio e liberando o
metal envolvido. A reação
ocorre em alta temperatura,
acima de 3 000 ° C, necessitando
calor inicial de 800 a 1 000 ° C,
evoluindo depois, rapidamente,
até a combinação total do
alumínio com o oxigênio e
liberando o ferro.
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Aluminotérmica
As pontas dos trilhos são preparadas
para a soldagem e ligadas por uma
fôrma que envolve a junta. Sobre a
fôrma é instalado um “cadinho”,
dentro do qual se processará a reação
química entre uma mistura de óxido de
ferro granular e pó de alumínio, que é
produzida em proporções
correspondentes às dimensões da
solda a ser executada.
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Aluminotérmica
Após a reação aluminotérmica o
aço líquido resultante é despejado
na forma pelo fundo do cadinho
ficando no mesmo, o óxido de
alumínio sobrenadante (por ter
menor densidade). Em seguida é
efetuado o tratamento da solda
com “rebarbamento” e
“esmerilhamento”, para garantir-
se a continuidade geométrica do
trilho.
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TRILHOS
Soldas
Soldagem Aluminotérmica
Todo o processo pode ser executado “in-situ” em apenas 26
minutos, com um consumo de mão de obra de, aproximadamente,
4 Hh/solda, em serviço bem organizado. O processo tem a
desvantagem de ter custo unitário bastante alto.
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Soldas
Soldagem Aluminotérmica
Vantagens
 Baixo investimento com
equipamento;
 Própria para soldagem no campo;
 Dispensa de instalações fixas.
Desvantagens
 Processo muito caro;
 Necessidade de perícia do
operador;
 Maior zona termicamente
afetada (ZTA);
 Valor: US$ 276,35/unidade
Os trilhos são considerados curtos, quando as folgas nas juntas são
suficientes para permitir a dilatação e a contração dos mesmos. Nos
trilhos curtos, os trilhos adjacentes não exercem, entre si, pressões
através das talas. Sempre existirão folgas que absorvam as variações
de comprimento, em trilhos da mesma fila. Esta forma de fixação dos
trilhos foi muito utilizada até aproximadamente a década de 50.
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TRILHOS
Caracterização
Trilhos Curtos
Admitindo a folga máxima permitida entre trilhos ser de 1,5
centímetros, o comprimento máximo de cada trilho deverá ser de
aproximadamente 40 metros. A solda de dois trilhos de 18 metros ou
três trilhos de doze metros permite alcançar este objetivo.
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TRILHOS
Caracterização
Trilhos Longos Soldados - TLS
São aqueles em que a folga nas juntas é insuficiente para permitir a
dilatação, acarretando com isso, tensões internas de tração ou
compressão.
Podem estar em estado de dilatação ou de contração, de acordo com
a variação da temperatura. Este estado pode ser total ou parcialmente
contrariado pelo atrito do trilho com os dormentes e destes com o
lastro.
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TRILHOS
Caracterização
Trilhos Contínuos Soldados - TCS
Surgiram com a necessidade de impedir que os trilhos se
movimentassem nas variações de temperatura, além de reduzir a
quantidade de juntas, tornando-o quase infinito (menos OAE e AMV).
É todo aquele trilho que atendendo à definição de “trilho longo”, tem
comprimento tal que em sua parte intermediária existe uma extensão
fixa que não sofre deformação, em estado de tensão máxima.
As juntas de dilatação podem ser consideradas descontinuidades da
via férrea, ocasionando impactos constantes das rodas dos veículos
nos trilhos e aumentando a necessidade de manutenção, além de
gerar grande desconforto aos passageiros.
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TRILHOS
Caracterização
Trilhos Longos Soldados - TLS
V
A
N
T
A
G
E
N
S
Redução do número de dormentes, talas de junção e material da via em
geral;
Economia com a conservação da via (redução de juntas);
Maior vida útil média dos trilhos;
Possibilidade de utilizar trilhos velhos;
Economia com conservação do material rodante (menos trepidações);
Maior conforto aos passageiros.
O comprimento máximo a ser utilizado nos trilhos deve ser avaliado
em função do custo de soldagem e transporte e da economia gerada
com a conservação das juntas. Entretanto, deve-se evitar a
utilização de trilhos longos soldados com extensão próxima ao
mínimo teórico. A ocorrência de trilhos soldados com este
comprimento gera trechos instáveis de via férrea, distribuição
assimétrica de tensões nos trilhos e necessidade de maior
quantidade de retensores e juntas.
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SUPERESTRUTURATRILHOS
Comprimento de Trilhos
FIM!
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