Como realizar a Distribuição de carga nos dormentes Ferroviários

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Conforme apresentado no artigo específico sobre dormentes, com base nas pesquisas realizadas, esses recebem cerca de 40% da carga imposta no boleto dos trilhos. Entretanto é necessária uma análise da distribuição de carga nos dormentes.

O espaçamento entre dormentes é calculado em função da pressão admissível (Padm) sobre o lastro, da área de soca (A), da carga da roda majorada (Q) e do coeficiente de impacto (Cd). Conforte Equação 1.

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Equação 1 – Espaçamento dos dormentes

Na Equação, o termo X1 corresponde a distância ao longo do trilho, da distância de aplicação da carga até o ponto em que o momento é nulo. Pode ser calculado pela Equação 2, onde I é o momento de inércia do trilho e V é a velocidade. O coeficiente de impacto Cd é função da velocidade do veículo, conforme Equação 3 da AREMA.

x1
Equação 2 – Parâmetro X1
cd
Equação 3 – Coeficiente de Impacto.

Segundo NABAIS (2014), o espaçamento utilizado nas ferrovias brasileiras é apresentado em função do tipo de dormente e das bitolas, Tabela 1.

quadro
Tabela 1 – Espaçamento de dormentes

Para análise da distribuição de carga nos dormentes, PAIVA (2016) sugere que adote uma grade composta por 35 dormentes aproximadamente e que permita considerar um truque da locomotiva e outro do vagão. A Carga para análise deve ser posicionada sobre o centro de um dormente e a outra em função da distância entre eixos e do espaçamento de dormentes. A Figura 1 ilustra um exemplo de grade dos dormentes, e a Figura 2 os detalhes na aplicação da carga, onde x é a distância do eixo do dormente até o ponto de aplicação da carga.

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Figura 1 – Grade considerada.
dist
Figura 2 – Detalhe da aplicação da carga.

Com isso, calculam-se para as duas cargas as distância de cada dormente em relação ao ponto de aplicação da carga, a relação X/L e o coeficiente η apresentados no dimensionamento de Zimmermann. Com esses dados calculados para um conjunto de dormentes, calcula-se S0 definido pelo quociente entre a carga da roda e a somatória de η, conforme Equação 4.

s0
Equação 4 – Cálculo do S0

Então, calcula-se com a Equação 5 para cada dormente a solicitação imposta Si. Com isso, somam-se os Si dos mesmos dormentes. Isso permite analisar quais são os 5 dormentes mais solicitados para um dado veículo.

si
Equação 5 – Cálculo do Si

Para exemplificar o Quadro 1, Quadro 2 e Quadro 3 apresentam um exemplo de aplicação para análise dos dormentes, utilizando Carga de roda majorada de 22.000 kgf, espaçamento de dormentes de 55 centímetros, coeficiente de lastro para uma via muito boa (10kgf/cm³) e comprimento elástico de 90,67 centímetros. A distância da segunda carga até o centro do dormente, distância x, é de 17 centímetros.

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Quadro 1 – Cálculos da Carga 1. Fonte: Autor (2018)
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Quadro 2 – Cálculos da Carga 2. Fonte: Autor (2018)
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Quadro 3 – Análise das solicitações dos dormentes. Fonte: Autor (2018)

Com esses 5 dormentes, realiza-se o dimensionamento das camadas de lastro e sublastro pelo método de Eisemann. Esse artigo foi útil para você? Compartilhe esse artigo para que outras pessoas entendam esse conceito de Infraestrutura Ferroviária. Se tiver dúvidas, deixe nos comentários que elas serão respondidas!

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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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