Aeroportos e Ferrovias aula 2 - Elementos de projeto(1)

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Aeroportos e Ferrovias 
Prof. Ms. Alexsander Amaro Parpinelli 
 
Aula 2 
Elementos de projeto 
Veículos 
Características das rodas 
Flange Banda 
Eixo 
Eixo solidário à roda 
Veículos 
Características das rodas 
Truque ou boggie 
Veículos 
Características das rodas 
 
• Roda solidária ao eixo 
• Existência de frisos nas rodas 
• Conicidade das rodas 
• Paralelismo dos eixos do truque (truck) ou boggie 
• Carga na ponta dos eixos 
Veículos 
Conicidade das rodas 
Fonte: Manual Arema (https://www.arema.org/publications/mre/index.aspx ) 
Veículos 
Conicidade das rodas 
Fonte: Transporte Ferroviário e Transporte Aéreo (Porto, 2014) 
Veículos 
Paralelismo 
Fonte: Transporte Ferroviário e Transporte Aéreo (Porto, 2014) 
Via permanente 
Fonte: PTR – Motta (2016) 
Superestrutura 
3 elementos principais da Superestrutura e que compõe a Via Permanente: 
 
 Lastro; 
 Dormentes; 
 Trilhos. 
Os trilhos constituem o apoio e ao mesmo tempo a superfície de rolamento 
para os veículos ferroviários. 
 
Estes três elementos, citados acima, apóiam-se sobre a Plataforma 
Ferroviária. 
Fonte: Vale (2013, p.228) 
Via 
Bitola 
 
Largura determinada pela 
distância medida entre as 
faces interiores das cabeças 
de dois trilhos em uma via 
férrea. 
Via 
Bitola 
 
No Brasil, as bitolas mais comuns são a Bitola Métrica 
(Estreita), presente em 23.489 km de trilhos e a Bitola 
Irlandesa (Larga), com aproximadamente 4.050 km. 
 
1.435mm - Bitola Padrão, usada na Europa, Argentina, 
Estados Unidos, Canadá, China, Korea, Austrália, Oriente 
Médio, África do Norte, México, Cuba, Panamá, Venezuela, 
Peru, Uruguai e Filipinas. Também em linhas de alta 
velocidade na China e Japão (aproximadamente 60% das 
ferrovias mundiais); 
1.000mm - Bitola Métrica, usada na Ásia, Índia, Argentina, 
Brasil, Bolívia, Chile, Suíça, Kenia e Uganda 
(aproximadamente 7% das ferrovias mundiais). 
Via 
Bitola 
1.676mm - Bitola Indiana, usada na Índia, Paquistão, Argentina e 
Chile (aproximadamente 6,5% das ferrovias mundiais); 
1.668mm - Bitola Ibérica, usada em Portugal e Espanha; 
1.600mm - Bitola Irlandesa, usada na Irlanda, Austrália e Brasil; 
1.524mm - Bitola Finlandesa, antiga Bitola Russa, usada na 
Finlândia; 
1.520mm - Bitola Russa, usada na Rússia, Estônia, Lituânia, 
Mongólia (aproximadamente 17% das ferrovias mundiais); 
1.067mm - Bitola do Cabo, usada na África do Sul e Central, 
Indonésia, Japão, Taiwan, Filipinas, Nova Zelândia e Austrália 
(aproximadamente 9% das ferrovias mundiais); 
 
 
Via 
Bitola 
Geometria da via 
Concordância em planta 
 
As ferrovias têm exigências mais severas quanto às características das 
curvas do que as rodovias. A questão da aderência nas rampas, a 
solidariedade rodas-eixo e o paralelismo dos eixos de mesmo truque 
impõem a necessidade de raios mínimos maiores que os das rodovias. 
 
Como visto para o traçado de estradas temos: 
 
PC: ponto de curva 
PI: ponto de interseção 
PT: ponto de tangente 
ângulo central/deflexão: AC 
TT=PC – PI = PT – PI: tangentes 
externas 
PC – PI = PT – PI= TT 
Geometria da via 
Inscrição do veículo em curva 
 
A inscrição dos veículos nas curvas consiste na inscrição de um 
retângulo, cujo lado maior é a base rígida do veículo. 
 
Paralelismo dos eixos 
no mesmo truque 
Geometria da via 
Raio mínimo horizontal 
 
Recomendável: 
 
R = 100m para bitola métrica 
R = 160m para bitola larga. 
 
(100 vezes o valor da bitola) 
 
Fonte: http://sites.poli.usp.br/d/ptr0540/download/raios-rampas.pdf 
Geometria da via 
Raio mínimo horizontal 
 
Fonte: http://sites.poli.usp.br/d/ptr0540/download/raios-rampas.pdf 
Geometria da via 
RAIO MÍNIMO VERTICAL 
 
Exemplos: 
 
Rv = 8000 metros, não especificado no “Termo de Referencia” , porém 
adotado em projeto de contorno ferroviário DNIT. 
 
Rv = 1000 metros, consta no “Termo de Referencia” do Projeto do Metrô 
de Salvador. 
 
Rv = 5000 metros sob os AMV’s e Rv = 2500 metros fora dos AMV’s. 
“Projeto Geométrico do Traçado da Via Permanente – CPTM” 
 
Fonte: http://sites.poli.usp.br/d/ptr0540/download/raios-rampas.pdf 
Geometria da via 
Rampa máxima 
 
CPTM 
 
 
Metrô Salvador 
 
Rampa máxima = 4% Projeto do Metrô de Salvador. 
 
Projeto de contorno ferroviário DNIT 
 
Rampa máxima compensada = 1,5%, ou Rampa máxima descompensada = 
1,3% 
Geometria da via 
Rampa máxima 
 
Trens de carga (DNEF) 
 
 
Fonte: Lopes Pereira, 1958 
Atualmente com a utilização de trens cargueiros de múltipla tração, com 
comprimento de até 1300m, e 1550m (caso da ALL – Logística), foi proposto, em 
novos Projetos (para transporte de cargas) Rampas máximas não além de 1%. 
Geometria da via 
Rampa compensada 
 
Inclinação de rampa correspondente à maior somatória de resistência de 
rampa e curva do trecho . 
 
 Rn- Resistência normal (trecho reto) - Fórmula de Davis 
Rc- Resistência em trecho de curva 
Rr- Resistência de Rampa 
Geometria da via 
Superlargura 
 
A superlargura varia em função do raio da curva e pode ter entre 1 
e 2 cm. 
O trilho deslocado é o interno pois o externo guia a roda. 
A distribuição da superlargura é feita antes da curva circular ou 
durante a transição, numa taxa de 1 mm/m em vias convencionais 
ou de 0,5 mm/m em vias de altas velocidades. 
 
S = (6 / R) – 0,012 => para S ≤ 0,02 m (S e R em metros) 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação 
 
Consiste em elevar a cota do trilho externo de uma curva. 
 
 
• Menor desconforto; 
• Menor desgaste no contato 
 metal-metal; 
• Menor risco de tombamento para 
 o lado externo da curva; 
 
 
Existem duas maneiras de ser calcular a superelevação: 
 
• Teórica. 
• Prática (Norma). 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Teórica 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Prática 
 Via projetada para velocidade diretriz; 
 Velocidade máxima prevista para trens de passageiros; 
 Trens de carga e manutenção utilizam a mesma via; 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Prática 
 
 Critérios racionais: 
 
 Conforto 
 A aceleração centrífuga não equilibrada não pode causar 
desconforto aos passageiros. 
 
 Segurança 
 Parte da força centrífuga não é equilibrada, mas a 
estabilidade é garantida por um coeficiente de segurança. 
 
Os critérios são equivalentes em seus resultados. 
Geometria da via 
Critério do conforto 
Fonte: Porto (2014) 
η : componente da aceleração centrífuga não compensada 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Critério do conforto 
Geometria da via 
Critério do conforto 
Fonte: Porto (2014) 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Critério de segurança: Equilíbrio de momentos 
Parte da força centrífuga não é equilibrada, mas a estabilidade é 
garantida por um coeficiente de segurança. 
i 
Geometria da via 
Superelevação ou Sobrelevação (Cont.) 
 
• Critério de segurança: Equilíbrio de momentos 
Geometria da via 
Superelevação MÁXIMA 
 
• Evitar tombamento do trem quando parado. 
Fonte: Porto (2014) 
Geometria da via 
Superelevação MÁXIMA (Cont.) 
Fonte: Porto (2014) 
Geometria da via 
Velocidade Limite - Teórico 
Máxima velocidade na curva com sobrelevação máxima 
Fonte: Porto (2014) 
Geometria da via 
Formulário 
Fonte: Porto (2014) 
η : componente da aceleração centrífuga não compensada 
Exercício 
Exercício 
 
1) A superelevação máxima admissível que não provocará o tombamento 
de um trem para o lado interno de uma curva quando este estiver parado 
sobre ela, considerando um número inteiro (a favor da segurança) entre 
o valor obtido pelo método racional e pelo método empírico, dadas as 
seguintes características: Via de bitola métrica e trem com as seguintes 
características (d = 11 cm, H = 1,6m). Coeficiente de segurança = 5 
Fonte: Porto(2014) 
Exercício 
Exercício 
 
2) Considerando as características a seguir e arredondando-se o valor 
da velocidade para o número inteiro imediatamente inferior, as máximas 
velocidades com que os trens podem fazer uma curva de raio R = 600m. 
(g=9,81m/s2), segundo o critério da segurança e segundo o critério de 
conforto são respectivamente, sendo dados: 
hmax = 15cm; B = 160cm; d = 0,12m; H =1800mm; n=4 
Fonte: Porto (2014) 
Exercício 
Fonte: Porto (2014) 
Obrigado! 
Prof. Ms. Alexsander Amaro Parpinelli 
 
e-mail: alexsander.parpinelli@anhembi.br