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Brita

Superestrutura – Lastro

Escória de

aciaria

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• As especificações adotadas em nosso país seguem tanto quanto possível as especificações da AREMA (AREMA - American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association). • As pedras do lastro não devem ter grandes dimensões, pois nesse

caso funcionariam como “cunhas” e o nivelamento seria pouco durável.

• Por outro lado, dimensões muito pequenas acarretariam uma rápida “colmatagem” do lastro, perdendo este a sua função drenante.

• As especificações modernas determinam que as pedras do lastro tenham dimensões entre ¾” e 2½” (2 - 6cm).

Superestrutura – Lastro

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• AREMA (AREMA - American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association).

• Peso específico mínimo: 2,7

• Resistência à ruptura: 700 kg/cm2 (ensaio: cubos de 5 cm de aresta, levados a uma máquina de compressão)

• Solubilidade: A pedra não pode ser solúvel (ensaio: 7dm3 de pedra triturada e lavada colocada em um vaso e agitada no período de 48 horas, durante 5 min, cada 12 horas de intervalo – se houver descoloração a pedra é considerada solúvel e imprópria)

• Absorção: o aumento de peso por absorção de água de uma amostra de 230 g, quando mergulhada em água durante certo tempo, não deve ultrapassar 1% (pelo método MB 8 da ABNT).

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• AREMA (AREMA - American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association).

• Substâncias nocivas: a quantidade de substâncias nocivas e torrões de argila não deve ultrapassar 1%.

• Granulometria: pedras do lastro devem ter dimensões entre 2 e 6 cm

Superestrutura – Lastro

Percentagens acumuladas nas peneiras

Graduação 63,5mm 50mm 38mm 25mm 19mm 12,7mm 50mm a 25mm 0 0-5 35-65 85-100 90-100 95-100

• Especificações do lastro:

– massa específica ≥ 2,7 g/cm3

– coeficiente de desgaste Los Angeles ≤ 35%

– amostra: 5Kg (limpa e seca); 12 esferas de aço; 30 a 33 rpm; 500 revoluções

– após, passa-se o material na peneira #12 (1,68 mm) e pesa-se a quantidade retida

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Superestrutura – Lastro

Para preencher o formulário para a análise granulométrica, usa-se a porcentagens acumuladas retidas

Altura do Lastro

– Os estudos de Talbot

• diagrama de distribuição de pressões no lastro • bulbo de distribuição de pressões

• As percentagens representam a pressão média na face inferior do dormente em contato com o lastro

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Gráfico de Talbot

Superestrutura – Lastro

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Altura do Lastro

– P0= pressão média na face inferior do dormente (Kg/cm2) – Ph= pressão a uma profundidade qualquer (Kg/cm2)

Superestrutura – Lastro

100 % o h P P K = Po Ph h

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Superestrutura – Lastro

Altura do Lastro

– Segundo Talbot

• Ph= pressão a uma profundidade h (Kg/cm2)

Superestrutura – Lastro

o h P h P =531,,8725 Po Ph h

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Altura do Lastro

– Determinação de P0

• Pc= carga a ser considerada sobre o dormente • b = largura do dormente (cm)

• c = faixa de socaria (cm) - varia de 70 a 80 cm para bitola métrica e de 80 a 90 cm, para bitola larga

Superestrutura – Lastro

c x b P P c o = Po Ph h Pc 150 Curso de Engenharia Civil - Estradas de Ferro – Departamento de Produção - Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

Altura do Lastro

Pr- peso da roda mais pesada, Cd - Coeficiente dinâmico

d - distância entre eixos da locomotiva, a - distância entre centros dos dormentes

V - velocidade em km/h; como esta fórmula foi definida antigamente, adota-se 1,4 como valor mínimo para Cd

Superestrutura – Lastro

d C n P P r c = a d n= 000 . 30 1 2 V Cd = +

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Altura do Lastro

• Tensão admissível no sublastro

Ps- pressão de ruptura do sublastro

cs- coeficiente de segurança que varia entre 5 e 6

Ph- pressão a uma profundidade h (Kg/cm2) - tensão admissível no sublastro (Kg/cm2)

Superestrutura – Lastro

P

P

h

s s h c p p = 100 70 CBR ps = P

Exemplo do cálculo da altura do lastro

Dimensionar a altura do lastro sabendo-se os seguintes dados: Peso por eixo - 20 toneladas

Dimensão dos dormentes - 2,00 x 0,20 x 0,16 Coeficiente dinâmico ou coeficiente de impacto - 1,4 Faixa de socaria - 70 cm

Distância entre eixos da locomotiva - 2,20 m

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Exemplo do cálculo da altura do lastro

Solução

1) a = distância entre o centro dos dormente = 1000/1750 = 0,57

2) n = distância entre eixo / a n = 2,20 / 0,57 = 3,86

3)

Pr - peso da roda mais pesada (20 x 1000) / 2 = 10000 dica: 20 ton/eixo, cada eixo 2 rodas, cada ton = 1000kg Pc = (10000/3,86) x 1,4 = 3.627 kg

Superestrutura – Lastro

d C n P P r c = 154 Curso de Engenharia Civil - Estradas de Ferro – Departamento de Produção - Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

Exemplo do cálculo da altura do lastro

Solução 4)

b - largura do dormente; c - faixa de socaria Po = 3627 / (20 x 70) = 2,591 kg/cm2 5) ps = 70 x 20 / 100 = 14 kg/cm2

Superestrutura – Lastro

c x b P P c o =

100

70 CBR

p

s

=

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Exemplo do cálculo da altura do lastro

Solução 6) = 14 / 5,5 = 2,55 kg/cm2 7) = (53,87 / h1,25) . Po 2,55 = (53,87 / h1,25) . 2,591 h = 24,7 = 25cm

Superestrutura – Lastro

h

P

o h P h P =531,,8725 s s h

c

p

p =

h

p

Exemplo do cálculo da altura do lastro

Outra Solução (pelo gráfico)

Depois do passo 4, com os valores de Ph e Po pode-se calcular K%

K% = (2,55 / 2,591) x 100 = 98,4%

Superestrutura – Lastro

100 % o h P P K =

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Valor da pressão admissível no sublastro

Superestrutura – Lastro

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Exemplo do cálculo da altura do lastro

Solução

Na prática pode-se admitir a distribuição da pressão na plataforma. supondo uma altura de 20 cm do sublastro.

Tem-se a pressão na plataforma da ferrovia:

Ph= (53,93 / (20 + 25)1,25) x 2,591 = 1,2 kg/cm2

O que é um valor razoável para terrenos compactados a 100%

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• 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 (Cd);

3. Determinar a pressão sob a face inferior do dormente (Po);

4. Determinar pressão admissível (Ps) para o material a ser utilizado no sublastro;

5. Determinar a altura da camada de lastro.

6. Fazer os cálculos para a camada de sublastro para ver se a resistência de ruptura da plataforma suporta a carga

Superestrutura – Lastro

• Processo de distribuição do lastro na ferrovia

• Vídeo:

C:\DadosRodrigo\MinhasFotos\CefetCariacica\VisitaFundao2006200 7/\Fundao 11.avi

• C:\DadosRodrigo\MinhasFotos\CefetCariacica\VisitaFundao2006200

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Superestrutura – Lastro

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• Limites para dimensionamento da seção

– 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.

– a capacidade de suporte da plataforma não deverá ser excedida pela pressão transmitida pelo lastro, o qual terá espessura suficiente para uniformizá-la;

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• Limites para dimensionamento da seção

– 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.

– 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;

Superestrutura – Lastro

• Limites para dimensionamento da seção

– 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.

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• 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.

Superestrutura – Lastro

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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%

167 Curso de Engenharia Civil - Estradas de Ferro – Departamento de Produção - Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

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%

Determine a altura da camada de lastro para uma ferrovia 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

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169 Curso de Engenharia Civil - Estradas de Ferro – Departamento de Produção - Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga Rosa

Determine a altura da camada de lastro para um ramal da ferrovia de bitola larga destinada ao tráfego de carga. O trecho tem extensão de 50km. Represente a seção tipo e determine 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%

Superestrutura – Lastro

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Os aparelhos de mudança de via são dispositivos metálicos que permitem a bifurcação de uma via férrea ou,

inversamente, a união de duas vias. Esses aparelhos são denominados AMV

Os AMVs podem ser caracterizados quanto à sua geometria da seguinte forma:

– Simétrico – Laterais – Assimétricos

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