Como dimensionar os trilhos ferroviários pelo método Talbot

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Há dois métodos mais consagrados para dimensionamento de trilhos ferroviários, ambos baseiam-se na consideração da grade apoiada em um meio elástico, ou seja, o modelo é semelhante a uma viga solicitada sobre uma fundação deformável.

O procedimento de cálculo pelo método de Talbot admite que cada trilho da via trabalha em uma condição semelhante a uma viga sobre apoio elástico, seguindo o modelo de equação diferencial apresentado na Equação 1.

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Equação 1 – Equação diferencial do modelo

Através da equação diferencial, a solução para deflexão y sobre uma determinada posição ao longo do eixo horizontal (x), resulta na Equação 2. Onde, Q é a carga por roda dos veículos ferroviários, e U é o modulo de fundação da via. A Equação 3 apresenta o cálculo da variável lambida.

yx
Equação 2 – Cálculo da deflexão
LAMB
Equação 3 – Lambida

A resistência linear contra o trilho é calculado pelo produto entre o modulo de deformação da via e a deflexão do trilho, conforme Equação 4.

fx
Equação 4 – Resistência linear

Para o cálculo dos momentos em função da distância horizontal e da cortante é utilizada a Equação 5 e Equação 6.

m4
Equação 5 – Momento em função da distância
vx
Equação 6 – Cortante em função da distância

A deflexão máxima ocorre no ponto de aplicação da carga, conforme Equação 7, e dessa forma a força de resistência linear máxima ocorre pelo produto do modulo de deformação da via e da deflexão máxima.. Já o momento máximo é dado pela Equação 8, que depende da carga aplicada da roda e da variável lambida.

YMAX
Equação 7 – Deflexão máxima
mmax
Equação 8 – Momento máximo

Os dormentes recebem determinada porcentagem da carga, dessa forma o valor limite da carga atuante no dormente é dado pela Equação 9, e a pressão atuante sobre o lastro é dado pela Equação 10. Onde, “a” é o espaçamento entre os dormentes e “Ad” é a área de contato do dormente no lastro, chamado de área de soca.

qmax
Equação 9 – Carga limite atuante no dormente
PL
Equação 10 – Pressão atuante no lastro

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Fontes:

PAIVA, C.E.L. “SUPER E INFRAESTRUTURAS DE FERROVIAS: Critérios para Projeto“. Editora Elsevier: São Paulo, 2016.

NABAIS, R.J.S; “MANUAL BÁSICO DE ENGENHARIA FERROVIÁRIA”. Oficina de Textos: São Paulo, 2015.

NETO, C.B. “MANUAL DIDÁTICO DE FERROVIAS“. Universidade Federal do Paraná: Paraná, 2018.

STOPATTO, S. “VIA PERMANENTE FERROVIÁRIA: Conceitos e aplicações“. São Paulo, 1987.

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