411_4_infra-ferroviaria

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SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA: 
SUBLASTRO E LASTRO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE 
PRODUÇÃO E TRANSPORTES
Disciplina: Infra-estrutura Ferro-hidro-aero-dutoviária
(ENG 09030)
Prof. Daniela Facchini
• Tal como nas rodovias, as estradas de ferro obedecem, tanto na
fase de projeto como na de construção de sua infra-estrutura e 
superestrutura, a determinações baseadas em normas técnicas;
• Tais normas são estabelecidas pela ABNT, DNIT mas também 
podem incorporar procedimentos adotados em outros países, 
especialmente aqueles de grande progresso ferroviário como EUA, 
França, Alemanha e Japão;
• Nas ferrovias a fixação de parâmetros dimensionais para a 
superestrutura afeta diretamente a infra-estrutura.
1. NORMAS E PROCEDIMENTOS
• a superfície final da infra-estrutura constitui a chamada 
plataforma, a qual é formada por solos naturais ou tratados, no 
caso dos cortes e aterros, ou então por estruturas quaisquer no 
caso de obras de arte especiais;
• na ferrovia a plataforma é o suporte da estrutura da via e que 
recebe, através do lastro, as pressões devidas à circulação dos 
trens;
• a plataforma fornece também espaço para as demais instalações 
necessárias a operação ferroviária como postes de rede aérea de 
comunicação, alimentação ou ainda para instalação superficial ou 
subterrânea de cabos condutores.
2. PLATAFORMA DE TERRAPLENAGEM
2. PLATAFORMA DE TERRAPLENAGEM
• a plataforma tem como função básica proporcionar apoio a 
superestrutura da via de modo que não sofra deformações que 
impeçam ou influam negativamente na operação, sob as condições de 
tráfego que determina o traçado da linha;
• para que o apoio não sofra deformações ou não influa negativamente 
na operação da ferrovia, é necessário que a plataforma tenha certas 
características de resistência;
• assim como no caso das rodovias, as características físicas dos solos 
nas ferrovias são determinados a partir de métodos tais como: 
identificação visual, granulômetria, sedimentação, limites de Attenberg
(limite de liquidez, limite de plasticidade, índice de plasticidade), CBR, 
etc.
2. PLATAFORMA DE TERRAPLENAGEM
Em solo natural:
• pode ser usada quando o valor de resistência é atendido;
• os serviços preliminares consistem na roçada, remoção da camada 
de solo orgânico, regularização;
• se necessário substituição dos materiais das camadas inferiores. 
Em cortes:
• se após a escavação as características geomecânicas atenderem as 
exigências de resistência e capacidade de deformação, esta será
incorporada a plataforma;
• se necessário realizar a substituição dos materiais;
• rocha não é considerada bom material para camadas de lastro 
inferiores a 30cm;
• plataformas muito rígidas podem conduzir a destruição do lastro, 
especialmente se o tráfego for predominantemente de vagões 
pesados.
2. PLATAFORMA DE TERRAPLENAGEM
3. SUBLASTRO
Funções
• aumentar a capacidade de suporte da plataforma, 
permitindo elevar a taxa de trabalho no terreno →→→→ menor 
altura da camada de lastro;
• evitar a penetração do lastro na plataforma;
• aumentar a resistência do leito à erosão e a penetração 
da água, auxiliando no processo de drenagem da via;
• permitir relativa elasticidade ao apoio do lastro, para que 
a via permanente não seja rígida.
Características do material do sublastro
• IG (Índice de Grupo ou capacidade de suporte) – igual a zero;
• LL (Limite de Liquidez ou menor teor de umidade) – máximo 
35%;
• IP (Índice de Plasticidade) – máximo 6%;
• expansão máxima – 1%;
• quando executado, o sublastro deverá ser compactado de modo 
a obter-se peso específico aparente correspondente a 100% do 
obtido no Ensaio de Proctor.
3. SUBLASTRO
• material que se enquadre, de preferência, no grupo A1 de 
classificação de solos HRB (Highway Research Board);
3. SUBLASTRO
Materiais empregados
• brita
• cascalho
• escória
• escória metálica
• solos
• saibro
3. SUBLASTRO
Espessura do sublastro
• a espessura do sublastro deverá ser tal que a 
distribuição de pressões através do mesmo acarrete, na 
sua base (plataforma), uma taxa de trabalho compatível 
com a capacidade de suporte da mesma;
• geralmente, um sublastro com espessura de 20 cm é
suficiente.
3. SUBLASTRO
4. LASTRO
Funções
• distribuir sobre a plataforma ou sobre o sublastro os esforços
resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma pressão 
adequada a sua capacidade;
• formar um colchão até certo ponto elástico, atenuando as 
trepidações resultantes da passagem dos veículos;
• formar uma superfície uniforme e contínua para os dormentes e 
trilhos, suprimindo as pequenas irregularidades na superfície da 
plataforma ou do sublastro;
• impedir o deslocamento dos dormentes, quer no sentido 
longitudinal, quer no sentido transversal;
• promover a drenagem da superestrutura e, no caso dos 
dormentes de madeira a sua aeração. 
4. LASTRO
Camada de lastro
plataforma
• resistência suficiente aos esforços transmitidos pelos 
dormentes;
• possuir uma elasticidade suficiente para abrandar os choques;
• ter dimensões que possibilitem a sua interposição entre e sob 
os dormentes, preenchendo as depressões da plataforma ou 
sublastro e permitindo o perfeito nivelamento dos trilhos;
• possuir resistência aos agentes atmosféricos;
• possuir permeabilidade para realizar a drenagem das águas das 
chuvas;
• não estar sujeito a desgaste produtor de pó;
• permitir uma soca eficiente por meios mecânicos (socadores, 
vibradores).
Qualidades do lastro
4. LASTRO
• escória granulada;
• escória metálica;
• cascalho de pedreira, cascalho de rio, seixos;
• escória britada;
• rocha britada.
Materiais empregados
4. LASTRO
Granulômetria
Graduação 63,5mm 50mm 38mm 25mm 19mm 12,7mm
50mm a 25mm 0 0-5 35-65 85-100 90-100 95-100
Percentagens acumuladas nas peneiras
A pedra utilizada na camada de lastro deve apresentar ainda as 
seguintes características:
• desgaste verificado pelo MB-170 da ABNT, inferior a 50%;
• percentagem de fragmentos macios e friáveis inferior a 5%;
• teor de argila, em torrões, determinado conforme o MB-8 no 
máximo igual a 0,5%;
• teor de materiais pulverulentos, conforme o MB-9, máximo de 1%.
4. LASTRO
Dimensionamento
P →→→→ carga em uma roda do veículo tipo (mais carregado)
P = peso total / número de rodas (kg)
Número de rodas: 2 truques, 2 eixos cada truque, 2 rodas 
por eixo = 8 rodas
n →→→→ relação entre as distâncias dos eixos de duas rodas 
consecutivas do veículo (d) e o afastamento entre os 
eixos dos dormentes (e)
e
d
n =
4. LASTRO
(m)
(m)
Dimensionamento
Carga distribuída em um grupo de dormentes (Pg)
n
P
Pg = ⇒⇒⇒⇒
d
eP
Pg
×
=
4. LASTRO
Dimensionamento
Carga de cálculo (Pv)
gvv PkP ×=
onde kv →→→→ coeficiente dinâmico (valor 
mínimo = 1,4)
30000
1
2
v
kv +=






+×




 ×
=
30000
1
2
v
d
eP
Pv
4. LASTRO
(velocidade em km/h)
Dimensionamento
Pressão na face inferior do dormente (Pm)
sa
P
P vm
×
=
onde:
a →→→→ largura do dormente (cm)
s →→→→ largura da soca (cm)
4. LASTRO
Dimensionamento
Pressão a uma altura h sob a face inferior do dormente →→→→
Fórmula de Talbot
25,1
87,53
i
mhi
h
PP ×=
4. LASTRO
• pressão admissível na plataforma (sublastro) (Pap)
Dimensionamento
s
r
ap
n
P
P =
onde:
Pr →→→→ pressão de ruptura do solo
ns →→→→ coeficiente de segurança
100
70 CBR
Pr
×
=
4. LASTRO
CBR em %
Dimensionamento
Determinação da camada de lastro
Phi ≤ Pap
8,0
87,53
















≥
apP
Pmh
4. LASTRO
Metodologia para dimensionamento da camada de lastro
1. Definir os parâmetros básicos da EF:
• bitola;
• espaçamento entre dormentes; 
• carga total máxima por veículo;
• afastamento entre duas rodas consecutivas;
• velocidade operacional;
2. Determinar a carga dinâmica (Pv);
3. Determinar a pressão sob a face inferior do dormente (Pm);
4. Determinar pressão admissível (Pap) para o material a ser utilizadono sublastro ou plataforma;
5. Determinar a altura da camada de lastro. 
4. LASTRO
• o lastro não deverá cobrir os dormentes, sendo coroado a 5cm
da face superior. No caso de dormente de concreto com blocos 
ligados por tirante metálico, o lastro deve ficar 2cm abaixo do 
tirante, observando o coroamento de 5cm;
• a soca deve abranger para cada lado do eixo dos trilhos sob os 
dormentes, no mínimo 40cm para as bitolas larga e normal e 30cm 
para bitola estreita;
• a faixa central não atingida pela soca terá, pelo menos, 30 a 40cm
de largura.
Limites para dimensionamento da seção
4. LASTRO
• a capacidade de suporte da plataforma não deverá ser excedida 
pela pressão transmitida pelo lastro, o qual terá espessura 
suficiente para uniformizá-la;
• a ombreira terá largura adequada a estabilidade da via, 
recomendando-se 30cm para as vias com trilhos longos soldados 
(TLS), 20cm para as vias com alta densidade de tráfego sem TLS 
e 15cm para as demais.
Limites para dimensionamento da seção
4. LASTRO
• o talude do lastro não terá inclinação superior a 1:1,5 (altura:base);
• a altura da camada de lastro sob os dormentes deve variar entre 40cm 
e 20cm nas linhas de bitola larga e normal e entre 30cm e 15cm nas 
linhas de bitola estreita;
• em linhas de grande solicitação, seja pela carga ou pela velocidade, a 
espessura poderá ser aumentada até atingir o valor do afastamento 
face a face dos dormentes, usando então uma camada de brita 
graduada (lastro) e uma de sub lastro com material de menor 
granulômetria;
• quando a altura da camada lastro calculada ultrapassar a altura 
recomendada para a classe da linha, pode ser utilizado, por medida 
econômica, material de categoria inferior como sublastro, desde que 
ofereça boa condição de drenagem e tenha capacidade de suporte para 
a pressão que deve ser transmitida.
Limites para dimensionamento da seção
4. LASTRO
Aspectos construtivos
• a escolha do material para lastro deve obedecer ao critério 
econômico, observados os dispositivos das normas 
técnicas;
• o lastro ou sub lastro somente deve ser lançado sobre a 
plataforma devidamente regularizada, nivelada, compactada, 
abaulada e que apresente adequada condição de drenagem;
• a soca do lastro deve ser executada preferencialmente por 
processo mecânico e ser feita, em qualquer caso em 
camadas de aproximadamente 15cm, sendo recomendado 
até reduzir este valor para 10cm em linhas de grande 
responsabilidade.
4. LASTRO
exemplo
Uma estrada de ferro com extensão de 200km será construída em 
bitola larga para escoar a produção de minério de ferro. Determine a 
altura da camada de lastro necessária sob os dormentes. Faça 
também a representação da seção tipo e determine o volume de 
material necessário para a execução da obra.
Carga total por vagão= 119000kg
Velocidade operacional= 70km/h
Número de eixos por veículo = 4
Distância entre eixos = 2m
CBR plataforma = 18,5%
Coeficiente NS = 5,5
Soca = 40cm para cada lado do eixo dos trilhos
Ombreira 30cm
Espaçamento entre dormentes = 55cm = 1820 dorm/km
Dimensões do dormente 2,8 x 0,24 x 0,17m
Inclinação talude = 1:1,5
Fator majoração sobre a compactação = 10%
• P = peso total/ numero de rodas
• Pg = P*e/d
• kv = 1+v²/30000 
• Pv = Pg*Kv
• Pm = Pv/a*s 
• Pr = (70*CBR)/100 
• Pap= Pr/ns 
• h>= (Pm(53,87/Pap))^0,8 
• P = peso total/ numero de rodas = 119000/8 = 14875kg
• Pg = P*e/d = 14875*0,55/2 = 4090,62kg
• kv = 1+v²/30000 = 1+70²/30000 = 1,16 ->1,4 (min)
• Pv = Pg*Kv = 4090,62*1,4 = 5726,87kg
• Pm = Pv/a*s = 5726,87/(24*(2*40))= 2,98kg/cm²
• Pr = 70*CBR/100 = 70*18,5/100 = 12,95kg/cm²
• Pap= Pr/ns =12,96/5,5 = 2,35kg/cm²
• h>= (Pm(53,87/Pap))^0,8 >= (2,98(53,87/2,35))^0,8 = 29,35cm = 30cm 
(arredonda) – a partir da face inferior do dormente
• Dormente de bitola larga = 2,80m
• Dormente com altura 17cm = 12cm enterrados e 5cm descobertos
• Ombreira de 30cm cada lado
1:1,542
X = 63
Total do subleito = 2,8+0,30*2+0,63*2 = 4,66m
Aseçao = (4,66+3,40)*0,42/2 = 1,69m² *200.000m = 338000m³
(Vtotal)
Vdormente = 2,8*0,24*0,12= 0,08m³
Vdormentes = 0,08*1820*200 = 29120m³
Vlastro = 338000-29120 = 308880m³ *1,1 = 339768m³
Determine a altura da camada de lastro para um EF de bitola estreita e 
350km de extensão destinada ao transporte de produtos agrícolas e 
carga geral. Represente a seção tipo e determine o volume de material 
necessário.
Carga total por vagão= 90.000kg
Velocidade operacional= 70km/h
Número de eixos por veículo = 4
Distância entre eixos = 1,574m
CBR sublastro = 30%
Coeficiente NS = 5,5
Soca = 30cm para cada lado do eixo dos trilhos
Ombreira 30cm
Espaçamento entre dormentes = 55cm – 1820 dorm/km
Dimensões do dormente 2 x 0,22 x 0,16m
Inclinação talude = 1:1,5
Fator majoração sobre a compactação = 10%
Determine a altura da camada de lastro para uma EF de bitola larga 
destinada ao tráfego de trens urbanos de passageiros. O trecho tem 
extensão de 50km. Também representar a seção tipo e determinar a 
quantidade de material para o lastro.
Carga total por vagão= 90.000kg
Velocidade operacional= 85km/h
Número de eixos por veículo = 4
Distância entre eixos = 2m
CBR plataforma = 17%
Coeficiente NS = 5,5
Soca = 40cm para cada lado do eixo dos trilhos
Ombreira 30cm
Espaçamento dormentes = 60cm 1667 dorm/km
Dimensões do dormente 2,8 x 0,24 x 0,17m
Inclinação talude = 1:1,5
Fator majoração sobre a compactação = 10%