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.

A espessura mínima e o desempenho do Lastro Ferroviário

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Fonte: https://pedesenvolvimento.com/

O lastro ferroviário, assim como as camadas de pavimentos rodoviários, devem apresentar espessuras adequadas que consigam dissipar e distribuir de forma uniforme as tensões que vem dos veículos ferroviários. Isso é necessário para que as tensões verticais no topo da camada de sublastro e subleito não ultrapassem a capacidade de suporte dessas.

Vantagens e desvantagens dos Dormentes de Madeira

O tráfego ferroviário gera esforços no boleto dos trilhos, os quais são transmitidos para patins dos trilhos e depois para os dormentes. Os dormentes (Railway Sleepers) são dispostos de forma transversal ao sentido de movimentação dos veículos, e ficam logo abaixo dos trilhos, Conforme Figura 1.

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Figura 1 – Dormentes e trilhos. Fonte: https://www.portosenavios.com.br

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