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PALESTRA TÉCNICA

“Superestrutura Ferroviária”

Engº HELIO SUÊVO RODRIGUEZ

13/11/2012 00

SUMÁRIO

I - INTRODUÇÃO

II - A MALHA FERROVIÁRIA DO BRASIL

III - MANUAL BÁSICO DE ENGENHARIA FERROVIÁRIA

IV - SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA

V - CONSIDERAÇÕES FINAIS

I - INTRODUÇÃO

- Em Reunião realizada no dia 11/07/2012 com a ABPv ficou acordado a elaboração do

“Manual Básico de Engenharia Ferroviária”;

II – A MALHA FERROVIÁRIA DO BRASIL

II.1 - EVOLUÇÃO

II.2 - MALHA DE CARGA

II.3 - MALHA METROFERROVIÁRIA

II.1 - EVOLUÇÃO

Ano Referência / Período Extensão

(km)

1854 Início (E.F. Mauá) 14,50

1854 / 1889 Império 9.356,00

1889 / 1930 1ª República 32.478,00

1930 / 1945 2ª República 35.250,00

1945 / 1957 Pré - RFFSA 37.250,00

1958 RFFSA 37.967,00

(Extensão Máxima)

1996 Privatização 30.450,00

2011 Situação Atual 29.961,00

Ferrovia / Operadora Extensão (Km)

Estrada de Ferro Tereza Cristina – EFTC - 164,00

Ferroeste / E.F. Paraná Oeste S.A. - 248,00

América Logística – ALL

Malha Norte (ALL – RN) 500,00

Malha Oeste (ALL – MO) 1.945,00

Malha Paulista (ALL – MP) 1.989,00

Malha Sul (ALL – MS) 7.304,00

Vale

E.F. Vitória-Minas (EFVM) 905,00

E.F. Carajás (EFC) 892,00

Ferrovia Norte-Sul (FNS) 700,00

Ferrovia Centro-Atlântica - FCA 8.022,00

MRS Logística S.A - 1.674,00

Transnordestina Logística S.A. - 4.238,00

E.F. Trombetas – EFT - 35,00

E.F. Jarí – EFJ - 68,00

E.F. Amapá - EFA - 154,00

EXTENSÃO TOTAL 28.988,00

II.2 – MALHA DE CARGA

OBSERVAÇÃO:

Da extensão nominal da Malha Ferroviária de Carga de 28.988Km, cerca de 10.000km compõem

a “Malha Operacional Ativa”.

O restante da malha, isto é 18.988 (65%) é subutilizada.

Quais os motivos para não utilização dessas ferrovias?

Operadora

Extensão

Operacional

(Km)

Observação

Metrô SP 65,30

Metrô SP – Via Quatro 12,90 Sistema não concluído (concessão).

CPTM 260,90

Metrô Rio 40,95

Supervia 267,50

Central Logística 17,00 Não computado o Ramal de Niterói (32 km) e Santa

Cruz/Itaguai (7 km). Só o Sistema de Bondes.

Metrofor Fortaleza 24,00 Bitola 1,60m (Pajuçara / Porangaba)

Cariri 13,00 Bitola 1,00m

CBTU

Metrorec 68,80 Bitola 1,60m

Demetrô / BH 28,20 Bitola 1,60m

Natal 56,20 Bitola 1,00m

Maceió 32,10 Bitola 1,00m

João Pessoa 30,00 Bitola 1,00m

Metrô de Salvador (Linha 1) 13,50 Sistema em construção – bitola de 1,435m

Metrô DF 40,37

CPTM – Teresina 13,60 Bitola 1,00m

TRENSURB 33,80

TOTAL 980,00

Fonte de Pesquisa: Anuário Metrô Ferroviário/2011.

II.3 – MALHA METROFERROVIÁRIA

“É necessário expandir a Malha Ferroviária Brasileira de forma integrada com os diversos

modais em todas as regiões do país. O ritmo atual de crescimento econômico, exige que o

país tenha 52.000 km de extensão.”

(Rodrigo Vilaça – Presidente Executivo da ANTF) - Junho/2011

“No Rio de Janeiro é de fundamental importância um conjunto de Projetos de Transportes

Ferroviários para garantir a melhoria efetiva da Mobilidade Urbana e um melhor equilíbrio

da Matriz de Transporte no Estado (hoje o modal metroferroviário correspondente somente

a 7%)”.

(Helio Suêvo Rodriguez)

III – MANUAL BÁSICO DE ENGENHARIA FERROVIÁRIA

A proposição dos tópicos a desenvolver é a seguinte:

1. Introdução;

2. Projeto de Via Permanente

2.1 - Fases do Projeto

2.2 - Infraestrutura

2.2.1 - Projeto Geométrico

2.2.2 - Projeto de Drenagem

2.2.3 - Projeto de Terraplenagem

2.2.4 - Obras de Arte Especiais

2.2.5 - Obras Complementares

2.2.6 - Remanejamento de Interferências

2.2.7 - Túneis

3. Superestrutura

4. Operação

5. Material Rodante

6. Orçamento

IV – SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA

A proposição para o desenvolvimento do tópico “Superestrutura” do

Manual, inclui os seguintes itens e subitens:

1. Elementos Componentes da Superestrutura

1.1 - Sublastro

1.2 - Lastro

1.3 - Dormentes

- Madeira

- Aço

- Concreto

- Outros Tipos

1.4 - Trilho

- Conceituação

- Perfis

- Composição do Aço

- Fabricação

- Recebimento

- Defeitos de Fabricação

- Avarias em Serviço

- Vida Útil

1.5 - Acessórios de Fixação

- Talas de Junção (Parafusos, Porcas e Arruelas, Placa de Apoio)

- Fixações Rígidas

- Fixações Elásticas

1.6 - Aparelho de Mudança de Via - AMVs

2. Cálculo Estrutural da Via Permanente;

- Metodologia

- Dimensionamento do Trilho

- Dimensionamento do Dormente e Espaçamento

- Dimensionamento do Lastro (Verificação das Pressões no Lastro,

Sublastro, Plataforma e Espessura do Ombro do Lastro)

- Dimensionamento Complementar

3. Gabaritos e Plataformas

- Gabaritos da Via Férrea

- Características da Plataforma

4. Geometria da Via

- Conceituação (Tipo de Transporte e Topografia)

- Superelevação (Teórica, Prática e Máxima)

- Velocidade Limite

- Raio Mínimo

5. Metodologia de Construção da Via Permanente

6. Engenharia de Manutenção da Via Permanente

- Metodologia

- Tipos

- Frequência e Indicadores

7. Projeto de Simulação

8. O Uso das Telecomunicações nas Ferrovias

ESTRUTURA DA VIA PERMANENTE

SEÇÃO TRANSVERSAL TIPO

Estrutura da Via Grade

Trilho (componente longitudinal)

Dormente (componente transversal)

Apoio – Meio Elástico – Lastro/Sublastro e Plataforma

Esforços na Via

Verticais (Ex.: Carga Estática)

Longitudinais (Ex.: Dilatação do TLs)

Transversais (Força Centrífuga)

É a camada de material que completa a plataforma e que recebe o lastro. Sua função é de

absorver os esforços transmitidos pelo lastro e transferi-lo para o terreno adjacente, na taxa

adequada de suporte do terreno referido.

O sublastro não deverá permitir a penetração dos agregados situados na parte inferior do lastro,

tendo ainda que propiciar uma perfeita drenagem das águas dele provenientes.

Toda a infra-estrutura abaixo do Sublastro é denominado Subleitro.

O lastro e o Sublastro, embora de características diferentes, são dimensionados em conjunto.

SUB-LASTRO

PLATAFORMA FERROVIÁRIA

Para uma linha singela, teoricamente a plataforma quando em tangente, te m o aspecto mostrado na Figura abaixo :

F = m (h + d) + 0,5b + v

n = 33,3 (3% de inclinação da superfície da plataforma)

m = 1,5

b = comprimento do dormente

d = altura do dormente

h = espessura mínima de lastro

W = 46 cm (comprimento mínimo segundo a AREMA) Obs: Quanto aos custos seria bom que W fosse o menor possível, mas vale lembrar sua grande utilidade

também para a movimentação de pessoal na manutenção.

1 - m

n

TRILHO

É o perfil metálico que suporta diretamente as cargas transmitidas pelos trens, repassando-

as ao dormente e servindo de via de rolamento e guia para as rodas dos veículos

ferroviários.

DORMENTE

É o elemento da superestrutura que tem como finalidade:

- Manutenção da bitola da via;

- Distribuir as cargas dos veículos ferroviários ao lastro;

- Interface do conjunto trilho/lastro evitando os deslocamentos transversais e longitudinais

(traçado).

APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA

AMV

“Dispositivo que além de suportar e distribuir sobre os dormentes o peso da roda, permite a

livre passagem dos frisos das rodas na mudança de trilho, guiando-as na direção

desejada”.

A seguir, alguns exemplos esquemáticos de AMV´s:

AMV Lateral a Esquerda

Travessão

Conjunto formado por 2 (dois) Aparelhos de Mudança de Via (AMV) interligados e

assentados em vias diferentes e em sentidos opostos, que permite a transposição direta do

trem ou veículo de uma para a outra linha.

mv2

R

FcB

P

PSt

B

mv2 B

Rmg

Bv2

gR

V2

R

St

B

Superelevação Teórica Quando a inclinação da via em uma curva de raio “R” é aquela necessária para anular completamente a força centrífuga que atua em um veículo ferroviário, circulando sobre esta curva a uma velocidade “V”, a superelevação decorrente desta inclinação é chamada “Superelevação Teórica”.

É fácil de se constatar que nestas condições a resultante da soma vetorial da força centrífuga com o peso do veículo tem direção normal ao plano que tangencia as superfícies superiores de rolamento dos trilhos. Na prática, o cálculo da superelevação teórica é feita do seguinte modo:

G = centro de gravidade do veículo

P = peso do veículo = mg

V = velocidade do veículo

R = raio da curva

Fc = força centrífuga =

B = bitola de centro a centro do trilho, ou seja bitola da via acrescida da largura de um boleto

= ângulo de inclinação da via.

St = superelevação teórica

R = resultante de P + Fc

XX = reta paralela ao plano que tangencia as superfícies superiores de rolamento dos trilhos, que passa por G e está contida em uma seção transversal normal ao eixo da via

Nesta fórmula foi adotado o valor de B=1,67m (para bitola de 1,60m)

Projetando P e Fc sobre XX, para que a força centrífuga seja anulada, tem-se:

P sen = Fc cos

Na prática pode-se fazer cos = 1, assim: P sen = Fc

Mas: sen =

Logo:

= Fc, donde St = = = St = 13,1 Sendo:

V = velocidade em km/h

R = raio da curva em metros

St = em milímetros

ETAPAS DE CONSTRUÇÃO

Montagem da Grade

- Com ou sem a distribuição de uma camada de brita de 10 a 15cm.

- Pode-se executar a soldagem aluminotérmica para preparar o TLS (até 480m) para a execução do ATT.

Lastramento

- Descarga de pedra britada (etapas), até 4 (quatro) levantamentos médios com 8cm cada com utilização

de máquinas especiais de VP.

Geometria

- Necessária a marcação adequada da linha através da Nota de Serviço de Implantação Altimétrica.

Alívio de Tensão Técnica (ATT)

- A Construtora realiza os procedimentos técnicos adequados: temperatura neutra, desprega a linha,

utiliza o tensor, determina a folga da junta e realiza a soldagem aluminotérmica de fechamento e

transforma o TLS (até 480m) em TCS.

Acabamento e Serviços Complementares

- Acabamento da linha (talude, etc.).

- Implantação dos marcos quilométricos, de referência (curvas horizontais e verticais), placas de restrição

de velocidade, etc.

V – CONSIDERAÇÕES FINAIS

IV.1 - DEFICIÊNCIA NAS ESCOLAS DE ENGENHARIA / CADEIRA DE TRANSPORTES

– FERROVIAS

V.2 - CRIAÇÃO PELO GOVERNO FEDERAL DA EMPRESA DE PLANEJAMENTO

LOGÍSTICO – EPL ESTANDO PREVISTO NA ÁREA DE TRANSPORTES O

SEGUINTE INVESTIMENTO:

Modal Valor (Bilhões / R$)

Rodovias / Ferrovias 133

TAV 35

Portos e Aeroportos 50

TOTAL 218

Dados Pessoais

Helio Suêvo Rodriguez

Engenheiro Civil / Consultor Ferroviário

Telefone: (21) 9613-5281

E-mail: [email protected]

Coordenador Executivo de Implantação do Programa do Banco Mundial / BIRD

Companhia de Engenharia de Transportes e Logística - CENTRAL

Telefones: (21) 2333-9141 / (21) 8596-6274

E-mail: [email protected]