Desafios e Soluções em Pavimentação Ferroviária

A infraestrutura ferroviária desempenha um papel muito importante no desenvolvimento econômico e na integração logística de um país, permitindo o transporte eficiente de grandes volumes de carga e passageiros por longas distâncias. O coração dessa infraestrutura é a via permanente, um sistema complexo cuja estabilidade e durabilidade dependem crucialmente da qualidade de seus componentes, incluindo a “pavimentação” ou, mais precisamente, a estrutura de suporte da via, que engloba o lastro, sublastro e a plataforma. Embora o termo “pavimentação” seja mais comumente associado a rodovias e aeroportos, os princípios de engenharia para garantir uma fundação robusta e resiliente são igualmente críticos no contexto ferroviário. Este artigo explora os desafios específicos da pavimentação ferroviária, as soluções e tecnologias empregadas para assegurar a eficiência operacional e a segurança do transporte sobre trilhos.

Planejamento de pavimentos ferroviários para novas expansões

O crescimento do setor ferroviário no Brasil está associado à necessidade de melhorar a logística de transporte de cargas e passageiros, buscando eficiência, sustentabilidade e competitividade econômica.
Dentro desse contexto, o planejamento de pavimentos ferroviários para novas expansões assume papel central, uma vez que a infraestrutura de suporte é determinante para a segurança e a durabilidade da via férrea.

Este artigo analisa os principais fatores técnicos que devem ser considerados no planejamento de pavimentos ferroviários e destaca a importância de uma abordagem integrada para garantir o sucesso das novas expansões.

Manutenção preditiva em ferrovias: como a tecnologia antecipa falhas

A operação ferroviária eficiente e segura depende, em grande parte, da integridade da via permanente — trilhos, dormentes, lastro e demais componentes. Tradicionalmente, a manutenção ferroviária era baseada em inspeções periódicas e ações corretivas após o surgimento de falhas. No entanto, o avanço da tecnologia de monitoramento e análise de dados está transformando esse cenário, promovendo a adoção da manutenção preditiva.

Neste artigo, vamos explorar como a manutenção preditiva em ferrovias funciona, quais tecnologias a viabilizam, seus benefícios e os desafios para sua implementação.

Como dimensionar o Lastro Ferroviário pelo Método Eisenmann

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Após a determinação dos cinco dormentes mais solicitados sobre aplicação de uma determinada carga ferroviária, podemos dimensionar a camada de lastro através do método de Eisenmann.

O dimensionamento pelo método de Eisenmann consiste em determinar qual é a tensão a determinada profundidade do lastro, ponto c, influenciada pelos 5 dormentes mais solicitados. O ponto c é posicionado logo abaixo do dormente central, dentre os 5 selecionados. A Figura 1 ilustra o método, e a Equação 1 o cálculo da tensão Pz para o dormente central e a Equação 2 o cálculo da tensão Pz para os demais dormentes. Essas equações tem origem nas hipóteses de Boussinesq que considera um semi espaço infinito, homogêneo e isotópico.

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.

Como dimensionar Trilhos Ferroviários no método Zimmermann adaptado

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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 zimmermann permite adaptar o modelo da via apoiada sobre dormentes em uma sapatada corrida, proposto pelas adaptações realizadas por Eisenmann. Dessa forma, considera-se o trilho como uma sapata infinita sobre o apoio elástico.

Como realizar o Pré dimensionamento de trilhos ferroviários e calcular a Tensão Admissível

Fonte da Figura: Autor, 2018.

O perfil utilizado para os trilhos da via permanente é definido em função das solicitações, sendo elas as tensões no contato roda trilho, as tensões de flexão do trilho sob a camada de fundação da via e as tensões devido a temperatura.

A pressão máxima de contato roda trilho foi apresentado no artigo sobre efeito combinado, e estimado por Eisenmann considerando o contato como uma área retangular com largura de 12mm, conforme Equação 1. Onde Q é a carga por roda (kN), e r é o raio externo da roda (mm), sendo a pressão dada em pascoal. 

Quais as consequências do Efeito combinado de Cargas em Ferrovias

As cargas atuantes sobre os trilhos podem ser dividas nas horizontais e verticais. A carga total é a somatória da carga por roda, da carga por aceleração lateral não compensada, pela carga do vento e pelo carregamento dinâmico. Na Figura 1 é possível identificar onde ocorre a aplicação das cargas horizontais e verticais nos trilhos.

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Figura 1 – Ponto de aplicação da Carga. Fonte: Autor (2018)

Conheça as 3 categorias de Esforços atuantes em Ferrovias

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Fonte: engeplus.com.br

Para o dimensionamento dos elementos que compõem a superestrutura da via permanente é necessário definir, e quantificar, os esforços atuantes na via. Nas ferrovias, os eixos dos veículos ferroviários geram esforços nos trilhos, que são transmitidos para dormentes e desses para o lastro e sublastro. Essas camadas granulares atuam como um apoio elástico para a estrutura.

Você sabe quais são requisitos para a plataforma ferroviária?

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Fonte: KLINCEVICIUS (2011)

Abaixo do sub lastro de uma via férrea é encontrada a plataforma, a qual é o conjunto de procedimentos construtivos que dão forma a seção transversal e adequam o terreno local da via permanente. Dessa forma, a plataforma é o topo da camada final de terraplenagem, ou seja a parte superior da infraestrutura.

A Plataforma pode ser constituída de uma ou mais camadas de solo local, cortes ou aterros, com espessuras variando de 15 a 20 centímetros. Caso o solo apresente mais do que 5% do solo passante na peneira #200, deve receber tratamento granulométrico ou tratamento químico para anular a formação de lama.