Cap2-Via permanente-2-2008.pdf

17

CAPÍTULO 2 – VIA PERMANENTE

2.1 INTRODUÇÃO

Os pavimentos ferroviários envolvem três elementos básicos:

Infra-estrutura

É constituída pela terraplenagem e todas as obras situadas abaixo do greide de

terraplenagem (drenagem, obras de arte especiais etc.).

Leito ou plataforma

É a superfície final de terraplenagem.

Superestrutura

É constituída pela via permanente, que está sujeita a ação do desgaste das rodas dos

veículos e das intempéries; sendo ésta construída de forma a ser renovada quando o seu

desgaste atingir o limite de tolerância exigido pela segurança ou comodidade de

circulação. Além disso, pode ser substituída em seus principais constituintes quando

exigido pela intensidade do tráfego ou o aumento do peso do material rodante.

2.2 VIA PERMANENTE

A via permanente de uma ferrovia é constituída pelos seguintes elementos:

Sublastro;

Lastro;

Dormentes;

Trilhos.

Figura 2.1 – Via permanente ferroviária (Brina, 1988).

Prévio a análise dos elementos constituintes da via permanente, apresenta-se o conceito de

bitola, que consiste da distância entre as faces internas de duas filas de trilhos, medida a 12

mm abaixo do plano de rodagem (plano constituído pela face superior do trilho) para bitola

métrica. Para bitolas de 1,435 m e 1,60 m, a medição é realizada a 14 mm e a 16 mm,

respectivamente, do plano de rodagem.

A bitola internacional mede 1,435 m (não há justificativa técnica para essa adoção). Alguns

pesquisadores constataram que na Inglaterra, as diligências da época anterior a locomotiva a

vapor tinham as rodas distanciadas de 1,435 m e na Itália, as carroças romanas tinham largura

igual a 1,524 m. Destra forma, presume-se que talvez esses fatores influenciaram George

Stephenson a adotar a bitola de 1,435 m. Essa bitola é utilizada na maioria dos países

europeus, enquanto que na África do Sul, partes da Austrália, leste da África e Japão, para

18

vias convencionais, utiliza-se a bitola métrica (ou bitola estreita). Apesar da divergência

quanto à bitola utilizada nas ferrovias ao redor do mundo, é importante destacar que a

uniformidade da bitola empregada é mais importante que a largura exata da bitola escolhida.

Figura 2.2 – Bitola (Armstrong modificado, 2005).

No Brasil utiliza-se tanto a bitola métrica quanto a bitola de 1,60 m (denominada bitola

larga), tendo-se definido esta última como bitola-padrão. A Figura 2.3 ilustra a percentagem

de vias em função da bitola. Adicionalmente, a Tabela 2.1 apresenta a distribuição de bitolas

em função da malha ferroviária brasileira.

Bitola mista

1,00m/1,60m

2%

Bitola 1,60m

16%

Bitola 1,44m

0%

Bitola 1,00m

82%

Bitola 1,00m

Bitola 1,44m

Bitola 1,60m

Bitola mista1,00m/1,60m

Figura 2.3 – Distribuição de vias segundo as bitolas utilizadas.

Conforme apresentado na Figura 2.3, observa-se que a bitola métrica é a mais utilizada no

Brasil. Essa bitola apresenta as seguintes vantagens:

Permite a utilização de curvas de menor raio;

Menor largura da plataforma, terraplenos e obras;

Economia de lastro, dormentes e trilhos;

Material rodante mais barato;

Menor resistência à tração;

Economia nas obras de arte.

Profundidade

do friso

Ponto de

medição da

bitola

Boleto

Alma

Patim

Dormente de madeira

Prego de linha

Bitola da via

Bitola das rodas

Declividade

da placa de

fixação do

trilho

Placa de fixação

19

No entanto, também há desvantagens quando do uso desta:

Menor velocidade das composições;

Necessidade de baldeação nos entroncamentos com outras bitolas.

Tabela 2.1 – Distribuição de bitolas em função das malhas ferroviárias brasileiras.

Malhas

Regionais

Concessionárias Bitola

1,00m

Bitola

1,435m

Bitola

1,60m

Bitola mista

(1,00m/1,60m)

Oeste Ferrovia Novoeste S.A. 1.621

Centro-Leste Ferrovia Centro-Atlântica

S.A.

6.898 182

Sudeste MRS Logística S.A. 1.631,9 42,2

Tereza

Cristina

Ferrovia Tereza Cristina

S.A.

164

Sul ALL-América Latina

Logística do Brasil S.A.

6.575 11

Nordeste Companhia Ferroviária do

Nordeste

4.220,5 17,5

Paulista Ferrovias Bandeirantes

S.A.

2.422 1.513 301

Estrada de

Ferro Vitória

a Minas

Companhia Vale do Rio

Doce (CVRD)

898

Estrada de

Ferro Carajás

Companhia Vale do Rio

Doce (CVRD)

892

Ferrovias Norte Brasil

S.A. – FERRONORTE

35 512

Estrada de Ferro

Mineração Rio do Norte

Estrada de Ferro Jarí 68

Estrada de Ferro Trombeta 35

Estrada de Ferro

Votorantim

20

Estrada de Ferro Paraná

Oeste S.A. –

FERROESTE

248

Km 23.123,5 11 4.634,4 525,2

% 81,69 0,04 16,37 1,86

Fonte: ANTT (2005).

2.2.1 Sublastro

É o elemento da via permanente intimamente ligado a infra-estrutura. Tem por finalidade:

Aumentar a capacidade de suporte da plataforma, permitindo elevar a taxa de trabalho no

terreno e reduzindo a altura do lastro;

Evitar a penetração do lastro na plataforma;

Aumentar a resistência do leito a erosão e a penetração d’água;

20

Permitir relativa elasticidade ao apoio do lastro para que a via permanente não seja rígida.

Os materiais a serem utilizados para sublastro devem apresentar as seguintes características:

Índice de Grupo (IG) igual a zero;

Limite de Liquidez (LL) igual ou inferior a 35;

Índice de Plasticidade (LP) igual ou inferior a 6;

CBR igual ou superior a 30.

Expansão máxima de 1%.

Algumas das características mencionadas correspondem a materiais pertencentes ao Grupo

A1 da classificação HRB (atualmente TRB), conforme ilustrado pela Figura 2.4. Além dos

materiais pertencentes ao Grupo A1, também podem ser empregados materiais alternativos

para sublastro, tais como:

Dois solos misturados;

Mistura de solo + areia;

Mistura de solo + agregado;

Mistura de solo + cimento.

Figura 2.4 – Classificação de solos segundo o HRB (atualmente TRB) (DNIT, 2006).

A espessura do sublastro deve ser dimensionada de forma que a distribuição de pressões

através dele, na sua base (plataforma), apresente taxas de trabalho compatíveis com sua

capacidade de suporte. Geralmente um sublastro de 20 cm de espessura é suficiente.

21

2.2.2 Lastro

É o elemento da superestrutura da estrada de ferro situado entre os dormentes e o sublastro.

Suas principais funções são:

Distribuir convenientemente sobre a plataforma (ou sublastro, se houver), os esforços

resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma taxa de trabalho menor na

plataforma;

Formar um suporte até certo ponto elástico, atenuando as trepidações resultantes da

passagem dos veículos;

Sobrepondo-se a plataforma, suprimir suas irregularidades, formando uma superfície

contínua e uniforme para dormentes e trilhos;

Impedir o deslocamento dos dormentes quer no sentido longitudinal, quer no transversal;

Facilitar a drenagem da superestrutura.

Mais de 80% do peso da via permanente é constituído pelo lastro, de forma que a

disponibilidade de material dentro de uma distância razoável de transporte é um requisito

essencial.

Em serviço, requer-se do lastro habilidade para resistir à degradação resultante da

movimentação dos dormentes (que pode gerar finos e causar a cimentação em uma massa

impenetrável e comprometer a livre drenagem da água da chuva, elevando os custos de

manutenção e a estabilidade da estrutura).

Os materiais utilizados para lastro devem apresentar as seguintes qualidades:

Ter suficiente resistência aos esforços transmitidos pelos dormentes;

Possuir elasticidade limitada para abrandar os choques;

Ter dimensões que permitam sua interposição entre os dormentes e abaixo destes,

preenchendo as depressões da plataforma e permitindo um perfeito nivelamento dos

trilhos;

Ser resistente aos agentes atmosféricos;

Deve ser permeável para permitir uma boa drenagem;

Não produzir pó, pois prejudicaria o material rodante e causaria incômodo aos

passageiros e operários.

Para lastro podem ser empregados os seguintes materiais:

Terra

É um material barato, porém de baixa qualidade. Sua saturação provoca desnivelamento

na linha, chegando a causar descarrilamento.

Areia

Apesar de ser um material pouco compressível e permeável, pode ser facilmente levado

pela água. Além disso, produz uma poeira de grãos muito duros que ao introduzir-se entre

as partes móveis, provoca o desgaste destas.

Cascalho

É um ótimo tipo de lastro, principalmente quando quebrado, formando arestas vivas.

Prévio ao uso deve ser lavado para separá-lo da terra e das impurezas.

22

Escórias

As escórias de usinas metalúrgicas têm dureza e resistência suficiente para serem

empregadas como lastro, sendo utilizadas nas linhas próximas das usinas.

Pedra britada

É o melhor tipo de lastro, apresentando permeabilidade, resistência e inalterabilidade

frente aos agentes atmosféricos, permitindo desta forma um perfeito nivelamento do

lastro. Adicionalmente, tem elasticidade limitada e não produz poeira. Esse material deve

ser obtido preferencialmente mediante trituração de rochas duras (basalto, granito,

quartzito...).

Quanto a características técnicas para materiais de lastro, as especificações recomendam o

seguinte:

Peso específico mínimo: 2,7 g/cm

3;

Resistência à ruptura: 700 kg/cm2;

Coeficiente de Desgaste Los Angeles (CLA) igual ou inferior a 35%;

Granulometria: as pedras devem ter comprimento entre 2 e 6 cm, pois pedras de grandes

dimensões funcionam como cunhas; enquanto que pedras muito pequenas apresentam

rápida colmatação do lastro afetando sua capacidade drenante.

A Tabela 2.2 apresenta a granulometria recomendada para a pedra britada a ser utilizada em

linha corrida (exceto pátios e aparelhos de mudança de via):

Tabela 2.2 – Granulometria para pedra britada em linha corrida

Abertura da malha

(mm)

Percentagem que

passa

% acumulada retida

63,5 100 0

50,8 90 – 100 0 – 10

38,0 35 – 70 30 – 65

25,4 0 – 15 85 – 100

19,0 0 – 10 90 – 100

12,7 0 – 5 95 – 100

Para lastro de pátios e nivelamento dos aparelhos de mudança de via, pode-se utilizar

granulometria com diâmetros menores.

Do ponto de vista da altura do lastro, esta deve ser medida sob o dormente e deve ser

calculada em função:

Da capacidade de suporte da plataforma;

Do trem tipo;

Da bitola e do espaçamento entre dormentes.

A altura mínima recomendada para o lastro é apresentada na Figura 2.5.

23

Figura 2.5 – Altura mínima do lastro em cm (NBR 7914).

Caso a plataforma seja constituída por rocha estável, a altura mínima do lastro será:

Figura 2.6 – Altura mínima do lastro em plataforma de rocha estável em cm (NBR 7914).

Em desvios ferroviários, nos quais a velocidade máxima seja de até 30 km/h, pode-se

considerar a altura mínima do lastro igual a 15 cm. Além disso, em plataformas constituídas

por lajes de concreto armado, é dispensado o uso de lastro.

Quanto à inclinação do talude, a mesma não deve ser superior a 1,0:1,5 (altura-base), além de

obedecida a condição mínima da banqueta, conforme ilustrado na Figura 2.7.

Figura 2.7 – Banqueta mínima em cm (NBR 7914).

Ainda em relação à banqueta, caso sejam utilizados trilhos longos soldados, a banqueta deve

medir no mínimo 30 cm, qualquer que seja a classe da linha férrea.

Durante a execução do lastro, este não deve cobrir o dormente, sendo coroado a 5 cm da face

superior do mesmo. No caso de dormentes de concreto com blocos ligados por tirante

metálico, o lastro deve ficar a 2 cm abaixo da face inferior do tirante e a 5 cm da face superior

do bloco de concreto.

No lastro a pressão resultante das solicitações deve ser uniformemente distribuída na

plataforma segundo um ângulo de espraiamento na faixa de 45 a 60 com a horizontal. A

24

pressão abaixo do dormente atinge em média 100 psi (7 kgf/cm2), decrescendo até uma

pressão inferior a resistência do subleito.

2.2.3 Dormentes

São elementos da via permanente que tem por função receber e transmitir ao lastro os

esforços produzidos pelas cargas dos veículos, servindo de suporte aos trilhos, permitindo sua

fixação e mantendo invariável a distância entre eles (bitola).

Propriedades que devem ser atendidas pelos dormentes:

As dimensões do dormente (comprimento e largura) devem fornecer uma superfície de

apoio suficiente para que a taxa de trabalho (cargas resultantes) no lastro não ultrapassem

certo valor limite.

A espessura dos dormentes deve dar-lhes a necessária rigidez, permitindo, entretanto

alguma elasticidade.

Os dormentes devem ter boa durabilidade e suficiente resistência aos esforços.

Os dormentes devem permitir, com relativa facilidade, o nivelamento do lastro (socaria)

na sua base.

Os dormentes devem opôr-se eficazmente aos deslocamentos longitudinais e transversais

da via.

Os dormentes utilizados devem permitir uma boa fixação do trilho, ou seja, uma fixação

firme, sem ser excessivamente rígida.

Atualmente, considerando-se o material utilizado para fabricação, podem ser encontrados os

seguintes tipos de dormentes:

De madeira;

De aço;

De concreto;

De nylon;

De fibrocimento;

De plástico.

2.2.3.1 Dormentes de madeira

A madeira reúne quase todas as qualidades exigidas para utilização como dormente. Os

dormentes de madeira podem ser de dois tipos (Figura 2.8):

Dormentes serrados (tem forma de paralelepípedo retangular, com as faces serradas e as

arestas vivas).

Dormentes duas faces (semi-roliços, devem ter duas faces horizontais serradas e duas

faces laterais abauladas).

25

Dormentes serrados Dormentes semi-roliços

Figura 2.8 – Dormentes de madeira (NBR 7511).

Na Figura anterior, têm-se:

a = altura;

b = largura.

Quanto às dimensões, os dormentes serrados devem apresentar as características indicadas na

Figura 2.9. Adicionalmente, quando esses dormentes forem empregados em vias de bitola

métrica com carga por eixo igual ou superior a 270 kN (27 tf), devem ser consideradas as

seguintes dimensões: 24 cm × 17 cm × 230 cm.

Figura 2.9 – Dimensões de dormentes de madeira serrados (NBR 7511).

No caso de dormentes duas faces (semi-roliços), as dimensões indicadas pela norma NBR

7511 são apresentadas na Figura 2.10. Em vias de bitola métrica com carga por eixo igual ou

superior a 270 kN (27 tf), os dormentes semi-roliços devem medir: 30 cm × 17 cm × 230 cm.

A norma NBR 7511 também especifica a localização das zonas de entalhe e fixação onde

posteriormente será realizada a pregação ou furação do dormente para fixação do trilho

(Figura 2.11). Essa zona, devido à redução de algumas propriedades da madeira com o passar

do tempo constitui-se no ponto vulnerável dos dormentes. Desta forma, quando surgem

deficiências na fixação trilho-dormente de madeira, substitui-se a pregação existente por

outro furo ao lado do primeiro, porém o dormente geralmente não resiste à nova pregação

devendo então ser substituído (Figura 2.12).

26

Figura 2.10 – Dimensões de dormentes de madeira duas faces (NBR 7511).

Figura 2.11 – Localização das zonas de fixação no dormente (NBR 7511).

Figura 2.12 – Fixação dos trilhos em dormentes de madeira (Armstrong modificado, 2005).

Em pontes e aparelhos de mudança de via (AMV’s), os dormentes têm dimensões especiais.

Os dormentes para pontes são usualmente mais largos, de espessura superior e normalmente

mais compridos que os dormentes comuns. Em aparelhos de mudança via (AMV’s) os

dormentes são geralmente mais compridos que os dormentes comuns.

Furos extras na

placa de fixação

para utilização

futura Eixo da via

Tala de junção

para 6 parafusos

27

Figura 2.13 – Esquema de aparelho de mudança de via (Armstrong modificado, 2005).

Os dormentes de madeira têm sua durabilidade condicionada por vários fatores:

Qualidade da madeira (1a classe, 2a classe ou 3a classe);

o 1a classe: Aroeira, sucupira, jacarandá, angico, ipê, entre outros;

o 2a classe: Canela-preta, jatobá, maçaranduba, peroba, braúna etc.

o 3a classe: são madeiras brancas que apresentam distribuição desuniforme do

alburno.

o A sucupira é a melhor madeira para dormentes. Fornece ótima fixação do trilho,

possui elevada dureza e peso específico além de grande resistência ao

apodrecimento, podendo durar mais de 30 anos na linha.

Clima;

Drenagem da via (função do material do lastro);

Peso e velocidade dos trens;

Época do ano em que a madeira foi cortada;

Grau de secagem;

Tipo de fixação do trilho (prego, grampo etc.);

Tipo de lastro (terra, brita etc.);

Tipo de placa de apoio do trilho no dormente (p/impedir a trituração e corte da madeira).

As madeiras para dormentes devem apresentar bom desempenho quanto à:

Características físicas;

Resistência mecânica;

Defeitos presentes na madeira;

Apodrecimento;

Tratamento químico.

Características físicas

Neste item são avaliados os seguintes elementos:

Dormentes

Coração

Contratrilho Chave

28

Umidade

Quantifica o teor de água que a madeira apresenta. Segundo a NBR 7511, a madeira para

produção de dormentes deve ser classificada em classe I e classe II, e apresentar teor de

umidade entre 12% e 15%.

Retratibilidade

É a variação nas dimensões e no volume em função da perda ou ganho de umidade que

provoca contração em uma peça de madeira.

Peso específico

É a razão entre a quantidade de massa por unidade de volume. À medida que o peso

específico aumenta, elevam-se proporcionalmente a resistência mecânica e a durabilidade

e, em sentido contrário, diminuem a permeabilidade a soluções preservantes e a

trabalhabilidade.

Quanto à resistência mecânica, deve-se considerar que:

A variação da resistência mecânica da madeira está relacionada com sua micro-estrutura.

A densidade da madeira é o fator determinante para sua resistência mecânica.

Densidade mínima para madeiras brasileiras é da ordem de 0,70 kg/dm

3.

Madeiras normalmente expostas ao meio-ambiente contém cerca de 10% a 15% de

umidade (“umidade de equilíbrio”).

Madeiras verdes apresentam teor de umidade geralmente acima da faixa 35%-40%.

A avaliação da resistência mecânica da madeira para dormentes é realizada a partir dos

seguintes ensaios:

Características mecânicas

Neste caso, a avaliação envolve os seguintes ensaios:

Ensaio de compressão (paralela às fibras e perpendicular às fibras)

Na compressão paralela às fibras mede-se a carga suportável por uma peça de madeira

quando esta é aplicada em direção paralela às fibras. Na compressão perpendicular às

fibras aplica-se uma carga sobre a peça de madeira a fim de se verificar o valor máximo

que a espécie suporta sem ser esmagada.

Cisalhamento

É a separação das fibras, resultando num deslizamento de um plano sobre outro, devido a

um esforço no sentido paralelo ou oblíquo às mesmas.

Flexão (estática e dinâmica)

Na flexão estática uma carga é aplicada tangencialmente aos anéis de crescimento em

uma amostra apoiada nos extremos. Na flexão dinâmica mede-se a capacidade da madeira

em suportar esforços mecânicos ou choques.

29

Dureza (no topo e na lateral)

É a capacidade de a madeira resistir à penetração localizada, ao desgaste e a abrasão.

Fendilhamento

As rachaduras e o fendilhamento provocam o afrouxamento dos pregos ou tirefões,

exigindo-se furar novamente a peça e, conseqüentemente, causando o enfraquecimento do

sistema de fixação.

As madeiras a serem utilizadas para dormentes devem satisfazer os requisitos indicados pela

norma NBR 7511 durante os ensaios para avaliação das propriedades mecânicas. A Figura

2.14 ilustra os valores exigidos.

Figura 2.14 – Requisitos de resistência mecânica de madeiras para dormentes (NBR 7511).

Defeitos em madeiras para dormentes

Segundo a NBR 7511, os principais defeitos em madeiras para dormentes são:

Arqueamento;

Encurvamento;

Esmoado;

30

Saliências ou reentrâncias;

Nós (vivos e mortos);

Rachaduras (fendas fora do topo dos dormentes);

Fendilhamento (fenda no topo do dormente).

Arqueamento (ou curvatura no plano horizontal)

Condições para aceitação:

O arqueamento deve ser regular e com flechas avaliadas no comprimento total do

dormente inferiores a 3 cm (Figura 2.15). Nessa Figura, a = altura; b = largura e f =

flecha.

Figura 2.15 – Arqueamento da madeira para dormentes (NBR 7511).

Encurvamento (ou curvatura no plano vertical)


As flechas avaliadas no comprimento total do dormente devem ser inferiores a 2 cm

(Figura 2.16). Neste caso, a = altura; b = largura e f = flecha.

Figura 2.16 – Encurvamento da madeira para dormentes (NBR 7511).

Esmoado (desquinado ou quina morta)


Deve ocorrer apenas em uma face do dormente, desde que asseguradas às dimensões

mínimas da peça (Figura 2.17). As abreviaturas têm o seguinte significado: a = altura; b =

largura; d = largura reduzida devido ao esmoado e r = altura reduzida devida ao esmoado.

Figura 2.17 – Esmoado em madeira para dormentes (NBR 7511).

31

Quando a peça apresentar esmoado, as dimensões mínimas desta devem atender aos valores

apresentados na Figura 2.18.

Figura 2.18 – Dimensões mínimas da peça com esmoado (NBR 7511).

Saliência e/ou reentrância

Condições de aceitabilidade:

O defeito deve estar localizado fora da zona de fixação e medir no máximo 2 cm.

Nós sãos (ou nós vivos)

O nó é a região do caule onde ocorre a intersecção de um ramo ou de um galho. O nó

apresenta uma estrutura anatômica totalmente reforçada e inviabiliza uma boa

trabalhabilidade. É muito duro, às vezes solta-se durante o acabamento e, em geral, é

escuro, conferindo um aspecto desagradável à peça.


São permitidos desde que localizados fora da zona de fixação.

Nós vazados (nós mortos ou cariados) ou furos de brocas


Devem estar localizados fora da zona de fixação, ter diâmetro inferior a 2,5 cm e

profundidade menor que 5 cm. A soma dos diâmetros médios não deve exceder 5 cm.

Rachaduras (fendas fora do topo do dormente)


Devem estar localizadas fora da zona de fixação e apresentar comprimento máximo de 15

cm e abertura máxima de 2 mm.

Fendilhamentos (fendas nos topos dos dormentes)


As fendas nos topos dos dormentes devem estar localizadas fora da zona de fixação e ter

dimensão máxima limitada segundo o tipo de dormente a ser utilizado, conforme ilustram

as Figuras 2.19 e 2.20.

32

(a) dormentes serrados (b) dormentes semi-roliços

Figura 2.19 – Fendilhamentos (NBR 7511).

As abreviações utilizadas têm o seguinte significado: a = altura; b = largura; c = comprimento

da fenda; e = abertura da fenda; = diâmetro.

Figura 2.20 – Valores críticos de fendas em função do dormente (NBR 7511).

Considerando-se todos os defeitos mencionados, a norma limita ou restringe em dois o

número de defeitos detectados por dormente. Além disso, não deve haver presença de casca e

qualquer tipo de deterioração biológica (fungos apodrecedores e insetos). Adicionalmente, os

dormentes serrados prismáticos podem ter até 30% de alburno.

Apodrecimento da madeira

O tronco de uma árvore é constituído por uma parte central mais escura, denominada cerne, e

uma parte de coloração mais clara que envolve o cerne, denominada alburno.

Figura 2.21 – Tronco de árvore (Conhecendoamadeira.com, 2007).

O cerne é mais escuro devido às resinas, tanino e outros materiais de tecido lenhoso. As

células que o conformam têm apenas função mecânica. O alburno possui as células que tem a

função de conduzir a seiva. As madeiras com predominância de cerne são conhecidas como

“madeiras de lei”.

As madeiras com predominância de alburno, também conhecidas como “madeiras brancas”,

apresentam baixa resistência a deterioração quando expostas ao tempo. Devido à escassez de

madeira de lei, passou-se a utilizar para dormentes, madeiras brancas que requerem

tratamento químico com preservantes para evitar o rápido apodrecimento destas.

33

O tratamento químico aumenta a resistência ao apodrecimento, mas não altera as

propriedades mecânicas da madeira. Recomenda-se que os dormentes de madeira branca

destinados ao tratamento, conservem o máximo de alburno bem distribuído na seção

transversal, pois esta é a parte mais permeável aos preservantes. O dormente ideal para

tratamento é aquele que apresenta uma distribuição uniforme de alburno em todas as faces.

Causas do apodrecimento da madeira:

As madeiras podem apresentar apodrecimento sob as seguintes circunstâncias:

Existência de material nutritivo (por ex., materiais sacarídeos resultantes da ausência de

desintegração da lignina e da celulose).

Umidade superior a 20%.

Temperatura ambiente entre 25ºC e 30ºC (temperatura ótima para desenvolvimento de

fungos). Temperaturas inferiores a 2ºC não desenvolvem fungos, porém eles continuam

vivos. Por outro lado, em temperaturas superiores a 55ºC os fungos não resistem a longos

períodos de exposição prolongada.

Aeração (a madeira deve ter 20% do seu volume ocupado por ar para que o fungo se

desenvolva).

Tratamento químico dos dormentes

O tratamento químico consiste em tornar tóxico o alimento dos fungos e insetos. Para

alcançar esse objetivo, são utilizados produtos anti-sépticos. Esses anti-sépticos podem ser

divididos em:

Preservantes oleosos; e

Preservantes hidrossolúveis.

Preservantes oleosos

Destacam-se neste caso dois produtos denominados respectivamente Creosoto e

Pentaclorofenol.

Creosoto (indicado na norma NBR 7511)

É um óleo obtido da destilação do alcatrão da hulha, que apresenta cor escura e odor

característico. O produto é tóxico para os insetos xilófagos (que roem madeira e dela se

nutrem) e fitotóxico (nocivo) às plantas, evitando o crescimento de ervas daninhas sobre o

dormente. O creosoto não aumenta o volume da madeira, pois dispensa veículo aquoso e

forma uma película hidrófuga que diminui o risco de absorção d’água. Sua composição

química apresenta os seguintes elementos:

Hidrocarbonetos – 90%;

Ácidos de alcatrão (cresol, xileno) – menos de 5%;

Bases do alcatrão – de 3% a 5%.

34

Pentaclorofenol (não mencionado na norma NBR 7511)

É um produto de grande poder fungicida, caracterizando-se pela toxicidade a todos os agentes

biológicos destruidores da madeira, à exceção daqueles de origem marinha. Além disso, é um

produto insolúvel na água, o que lhe dá excelente resistência à lixiviação (lavagem pela

água). Adicionalmente, o mesmo é solúvel em óleos (por ex., óleo diesel). Sua composição

química apresenta-se da seguinte forma:

Pentaclorofenol – 83%;

Outros clorofenóis – 12%;

Ingredientes inertes – 5%.

Preservantes hidrossolúveis

São sais múltiplos, constituídos por mais de uma substância química. Neste caso, o objetivo é

a precipitação de um composto insolúvel na madeira, a partir da reação entre os componentes

originais. Esse composto deve possuir toxidez contra os agentes de deterioração. Os

principais agentes preservantes hidrossolúveis utilizados são:

CCA (cromo-cobre-arsênio).

O CCA deve ser formulado com produtos de pureza acima de 95%, base anidra, que

possam fornecer Cr, Cu e As com a seguinte composição:

Cromo hexavalente, calculado como CrO3 – 47,5%;

Cobre, calculado como CuO – 18,5%;

Arsênio, calculado As2O5 – 34,0%.

Os limites para balanceamento desse agente preservante são indicados na Figura 2.22.

Figura 2.22 – Limites para o CCA (NBR 7511).

CCB (cromo-cobre-boro).

O CCB deve ser formulado com produtos de pureza acima de 95%, base anidra, que

possam fornecer Cr, Cu e B com a seguinte composição:

Cromo hexavalente, calculado como CrO3 – 63,5%;

Cobre, calculado como CuO – 26,0%;

Boro, calculado B – 10,5%.

Os limites para balanceamento desse agente preservante são indicados na Figura 2.23.

Figura 2.23 – Limites para o CCB (NBR 7511).

35

A concentração mínima dos agentes preservantes hidrossolúveis deve ser de 4% a 5% e é

imprescindível que a madeira seja saturada com a solução para que a imunização seja

eficiente. Além disso, a presença de água nas células pode dificultar a penetração do

preservante. Portanto, a madeira deve estar suficientemente seca para receber o tratamento

salino (teor de umidade inferior a 30%).

Métodos de tratamento químico

As madeiras para dormentes podem receber os anti-sépticos por meio de três procedimentos:

Imersão a frio;

Imersão a quente;

Pressão e vácuo.

Tratamento químico usando pressão e vácuo

Dentre os três procedimentos apresentados, é o método que fornece resultados garantidos. O

tratamento consiste em distribuir o agente preservante na madeira de forma tão uniforme

quanto possível a fim de que a madeira possa absorver uma quantidade suficiente do anti-

séptico para garantia do tratamento.

O tratamento químico usando pressão e vácuo consta das seguintes fases:

Trabalhos preliminares

Esses trabalhos consistem no corte da madeira, secagem desses dormentes de madeira,

furação e entalhação e incisamento dos dormentes.

Corte da madeira

A madeira a ser utilizada para dormentes deve ser abatida no inverno, pois nesta época do

ano têm-se a menor quantidade de seiva possível.

Secagem da madeira

A secagem da madeira pode ser realizada em estufa ou em pilhas (Figura 2.24) dispostas

em pátios por um período que varia entre 4 e 6 meses. Na pilha o dormente de madeira

deve manter as quatro faces livres. Essa pilha deve ter um dormente espaçador

(travesseiro), e na horizontal os dormentes devem ter espaçamento mínimo de 2 cm entre

dormentes adjacentes. A pilha deve ser afastada no mínimo 300 mm do solo. Sugere-se

orientar a pilha de forma que o eixo do dormente espaçador permaneça paralelo à direção

do vento predominante.

36

Figura 2.24 – Secagem da madeira em pátios (NBR 7511).

Furação e entalhação

Preparam o dormente para receber o elemento de fixação.

Incisamento (por afloramento do cerne em uma das faces)

Passa-se o dormente entre rolos de aço dotados de pequenos dentes, que penetram na

madeira, deixando pequenas aberturas para facilitar a penetração do agente

preservante.

Impregnação do agente preservante

A impregnação dos dormentes pode ser realizada por meio de dois processos:

Processo mediante célula cheia (Processo Bethel);

Processo mediante célula vazia

Processo Rueping;

Processo Lowry.

Ambos os processos (Bethel e Rueping) visam o preenchimento das cavidades celulares da

madeira com creosoto ou sais hidrossolúveis. No processo Bethel, o agente preservante

preenche totalmente as células ao extrair-se o ar com o vácuo inicial.

No caso do processo Rueping, o ar permanece no interior das células e é comprimido devido

à pressão exercida sobre o agente preservante, razão pela qual apenas as paredes da madeira

são impregnadas. Desta forma, reduz-se significativamente o consumo do agente preservante

mediante o processo Rueping.

Se for utilizado creosoto, o consumo médio deste no processo Rueping é da ordem de 18 kg

por dormente, enquanto que no processo Bethel o consumo é da ordem de 28 kg por

dormente.

37

Impregnação do agente preservante mediante célula cheia (Processo Bethel)

Este procedimento, ilustrado pela Figura 2.25, caracteriza-se pela produção prévia do

vácuo nas células da madeira (65 cm de mercúrio) durante 30 minutos e posterior

preenchimento com creosoto a 90ºC e sob alta pressão (8 a 12 kg/cm2). Essa pressão é

mantida durante 60 minutos a 90ºC, extraindo-se ao final do período o remanescente do

creosoto. Finalmente, os dormentes são novamente submetidos ao vácuo durante 20

minutos para eliminar o excesso de líquido.

Figura 2.25 – Impregnação do agente preservante por célula cheia (Serrarias Mohr, 2007).

Impregnação do agente preservante mediante célula vazia (Processo Rueping)

Este processo caracteriza-se pela aplicação inicial de ar sob pressão (4 a 5 kg/cm2)

durante 30 minutos. Em seguida, sob a pressão inicial, injeta-se dentro da autoclave

38

creosoto aquecido a 80ºC ~ 90ºC. Logo, aplica-se na autoclave pressão de 8 a 9 kg/cm2

durante longo período de tempo (entre 75 minutos e 3 horas). A seguir, extrae-se o

remanescente de creosoto e aplica-se vácuo (60 cm de mercúrio) durante 30 minutos.

Secagem Furação e entalhação

Dormentes prontos para tratamento

na autoclave Antes/depois do tratamento

O material tratado e protegido contra fungos e insetos xilófagos

Figura 2.25 – Etapas do processo de tratamento por célula cheia

(Icotema (2007) e Serrarias Mohr (2007)).

Os dormentes tratados quimicamente apresentam as seguintes vidas úteis:

30 a 40 anos quando tratados com creosoto;

25 a 30 anos quando tratados com pentaclorofenol;

15 a 20 anos quando tratados com sais.

Estudos mais conservadores indicam a seguinte vida útil para madeiras brasileiras:

Madeiras de lei: 15 a 20 anos, dependendo do agente preservante; e

Madeiras brancas: 5 a 6 anos, quando tratados quimicamente.

O emprego de dormentes de madeira apresenta vantagens e desvantagens, ilustradas pela

Tabela 2.3, que devem ser consideradas no projeto de construção e conservação da via

permanente ferroviária.

39

Tabela 2.3 – Vantagens e desvantagens de dormentes de madeira.

Vantagens Desvantagens

Menor massa (facilidade para manuseio) Menor vida útil

São facilmente trabalháveis Ataque de fungos e insetos

Bons isolantes Os dormentes para aparelhos de

mudança de via (AMV’s) são de

difícil obtenção

Fixação simples O tratamento exige manter

estoque

Suportam bem supersolicitações

Aproveitamento dos dormentes usados

Ação efetiva sobre o ruído da via

Contribuem para a elasticidade da via (ainda

que em menor intensidade se comparado ao

lastro e ao solo)

2.2.3.2 Dormentes de Aço

Estes dormentes consistem de chapas de aço fundidas, laminadas ou estampadas, curvadas

em suas extremidades, a fim de formar garras que se afundam no lastro e se opõem ao

deslocamento transversal da via.

Os dormentes de aço laminados a quente são produzidos a partir de lingote ou corrida

contínua e conformados a quente ou a frio. Os dormentes de aço estampados são produzidos a

frio, a partir de chapas.

Os dormentes de aço podem ser comuns ou especiais. Os especiais são utilizados em pontes,

aparelhos de mudança de via (AMV’s) e em vias de bitola mista.

Os dormentes de aço (Figuras 2.26 e 2.27), segundo sua forma, podem ser do tipo:

Canelado;

Cobertura;

Gaveta;

U.

Forma e dimensão dos dormentes de aço

A norma NBR 11824 determina que a forma e a dimensão dos dormentes de aço são

definidas pelo fabricante, em concordância com o comprador, observando-se a norma NBR

12477 (antiga PB-1539). Desta forma se terá as dimensões ilustradas na Figura 2.28 e as

características descritas na Tabela 2.4.

40

Dormente de aço canelado Dormente de aço cobertura

Dormente de aço gaveta Dormente de aço U invertido

Figura 2.26 – Forma dos dormentes de aço (NBR 11824).

1 = comprimento; 3 = face lateral exterior inclinada; 5 = bulbo; 6 = topo; 7 = mesa;

W = distância entre as bordas externas dos furos extremos; Z = zona de fixação; A = espessura; G = largura da face horizontal superior do dormente

Figura 2.27 – Vista superior e corte de dormente de aço gaveta (NBR 11824).

41

Figura 2.28 – Dormente de aço laminado DA-28 (NBR 12477/1991).

Tabela 2.4 – Características do dormente de aço laminado DA-28

Peso Linear 28,46 kg/m

Área (da seção transversal) 3.625,4 mm²

Jx (momento de inércia em relação ao eixo neutro horizontal X – X) 277,5 cm4

Jy (momento de inércia em relação ao eixo neutro vertical Y – Y) 2.393 cm4

Wo (momento resistente da fibra superior) 103,16 cm³

Wu (momento resistente da fibra inferior) 43,98 cm³

Distância de X – X à fibra superior 2,69 cm

Distância de X – X à fibra inferior 6,31 cm

Comprimento mínimo do dormente

Bitola métrica 2.000 mm

Bitola internacional Hidremec

(2008)

2.700 mm

Bitola larga 2.800 mm

Fonte: NBR 12477/1991

A partir de revisão bibliográfica específica relativa às dimensões dos dormentes de aço

empregadas por diferentes administrações ferroviárias ao redor do mundo constatou-se que

estas podem ser resumidas conforme ilustrado pela Tabela 2.5.

42

Figura 2.29 – Abreviações empregadas para identificação das dimensões básicas dos

dormentes de aço (Rives e Pita (1977) apud Maldonado e Orellana (2001)).

Tabela 2.5 – Dimensões básicas de dormentes de aço segundo diferentes administrações

ferroviárias ao redor do mundo

Dormente h (mm) d1 (mm) d2 (mm) b1 (mm) b2 (mm) b (mm)

Espanhol 80 13 --- 140 266 ---

Iraniano 91 11 7 140 231 212

CFFI 90 11 7 130 240 218

Turco 85 11 8 130 242 225

SNCF (Norte) 80 13 8 140 266 240

Grego 95 12,5 8 130 260 244

UIC 28 90 12 7 150 260 236

DB SW 7 100 9 9 135 272 251

DB SW 1 100 11 8 130 272 251

SNCF (A1) 90 12 7 130 263 238

Fonte: Rives e Pita (1977) apud Maldonado e Orellana modificado (2001).

Vantagens e desvantagens desse tipo de dormente

Os dormentes de aço apresentam como vantagens o peso relativamente leve (aprox. 70 kg) e

a facilidade de assentamento. No entanto, existem vários inconvenientes que são detalhados a

continuação:

São inadequados para linhas de alta velocidade ou tráfego pesado (devido à leveza, não

travam adequadamente a via em relação aos deslocamentos verticais afetando o

nivelamento desta).

Possuem maior rigidez e alta emissão de ruído, razão pela qual demandam a utilização de

fixações elásticas.

Por ser bom condutor de eletricidade, dificulta o isolamento de uma fila de trilhos em

relação à outra, o que é necessário para circuitos de sinalização. Requerem a utilização de

isoladores especiais.

Podem apresentar problemas de corrosão.

A fixação do trilho no dormente é mais difícil.

Essa fixação, geralmente feita mediante parafusos e castanha pode afrouxar, necessitando

de permanente cuidado. Além disso, os furos para colocação dos parafusos enfraquecem o

dormente, podendo originar fissuras, que prolongadas, inutilizarão o dormente.

A socaria (vibração enérgica do lastro) torna-se mais difícil.

43

A fim de solucionar algumas das desvantagens apresentadas, estudos foram desenvolvidos,

por exemplo, para os inconvenientes dos furos para passagem dos parafusos. Este problema

pode ser eliminado utilizando-se um dormente de aço com chapa nervurada (ou ombreira)

soldada no local do patim do trilho, sendo o trilho posteriormente fixado. Obtêm-se desta

forma, um dormente mais moderno, de boa qualidade e durabilidade, porém de preço

elevado. Apesar do benefício mostrado, as chapas soldadas têm dimensão especial para cada

tipo de trilho. Logo, seria impossível substituir os trilhos existentes por outros de perfil

diferente.

Figura 2.30 – Dormentes de aço com e sem chapa nervurada (Hidremec, 2007).

Para resumir a análise de dormentes de aço, apresenta-se na Tabela 2.6 um quadro resumo

contrapondo vantagens/desvantagens quando da utilização deste dormente.

Tabela 2.6 – Vantagens e desvantagens da utilização de dormentes de aço.


Fácil confecção de dormentes especiais para

aparelhos de mudança de via (AMV’s)

Massa reduzida – falta de inércia

Manutenção da bitola Custo elevado de assentamento e manutenção

– socaria difícil

São recondicionáveis Vulnerabilidade à ambientes agressivos

Insensíveis ao ataque de fungos Tráfego ruidoso

Relativamente resistente a supersolicitações Gasto adicional com isolamento elétrico

Alto custo de aquisição, principalmente no

Brasil

2.2.3.3 Dormentes de Concreto

Devido à escassez de boas madeiras e aos inconvenientes dos dormentes de aço, surgiram

estudos para avaliar a utilização de dormentes de concreto. Os primeiros dormentes

utilizando concreto imitavam a forma dos dormentes de madeira, sendo constituídos por um

bloco de concreto armado de seção constante e grande rigidez. Essa rigidez reduzia a

flexibilidade da via e impedia o amortecimento no contato trilho-dormente.

44

Devido às cargas do tráfego, o lastro sofria maior compactação sob os pontos de apoio do

trilho no dormente, comparado aquele apresentado na parte central. Desta forma eram

produzidos recalques superiores nos extremos do dormente. Esses recalques geravam

momentos fletores negativos no centro da peça (Figura 2.31), resultando na fissuração do

concreto, apesar da armação metálica colocada para resistir aos esforços de tração. As

fissuras ocasionadas cresciam com as variações de carga devido à fadiga do material e

sofriam oxidação das armaduras devido às águas da chuva que penetravam no concreto. Além

disso, no contato trilho-dormente, os dormentes quebravam devido às vibrações e choques do

patim sobre o mesmo.

Figura 2.31 – Fissuração de dormentes de concreto armado monoblocos.

Para resolver os problemas apresentados pelos momentos negativos nos dormentes de

concreto armado monoblocos, foram desenvolvidas variantes no projeto destes. Assim,

surgiram:

Dormentes monoblocos de concreto protendido;

Dormentes bi-blocos (ou dormentes RS);

Dormentes poliblocos;

Dormentes STEDEF;

Dormentes largos; e

Dormentes grelhas.

Dormentes monoblocos de concreto protendido

Esses dormentes podiam ser pós-tensionados (protensão após a cura do concreto) ou pré-

tensionados (protensão prévia a cura do concreto). Os primeiros dormentes de concreto

protendido também acabavam fissurando na parte média, devido ao apoio no lastro desta

porção média. O problema foi resolvido aumentando-se a largura dos dormentes nas

extremidades em relação à parte central, de forma que essa diminuição de largura na parte

central reduziu a área de apoio sobre o lastro. Assim, diminuiu-se o momento fletor negativo

e o recalque diferencial do lastro. Além disso, com a introdução de protensão na zona central

do dormente, conseguiu-se que o mesmo estivesse sempre comprimido, evitando-se desta

maneira, possíveis problemas de fissuração.

45

Figura 2.32 – Dormentes monoblocos de concreto protendido

(Walter Beton GmbH, 2007).

Geometria dos dormentes monoblocos de concreto no Brasil

A norma NBR 11709 determina que os dormentes monoblocos de concreto tenham forma e

dimensões simétricas em relação ao eixo longitudinal (exceto dormentes com apoio para

terceiro trilho) e sem quina viva, ou seja, as arestas externas aparentes do dormente devem

ser dotadas de chanfros em forma de triângulo isósceles, com os lados iguais medindo 20

mm. A Figura 2.33 apresenta uma síntese das dimensões recomendadas e as Figuras 2.34 e

2.35 ilustram seções transversais e de topo de dormentes de concreto utilizados na Espanha.

Figura 2.33 – Dimensões dos dormentes monoblocos de concreto (NBR 11709).

Bitola espanhola

Modelo Dywidag espanhol (concreto pós-tensionado)

O modelo espanhol apresenta ligeira elevação

do centro de gravidade das armaduras para

melhor absorver os maiores momentos devido

ao aumento da largura da peça.

Figura 2.34 – Dormente de concreto espanhol (Modelo Dywidag) (Alias e Valdés, 1990).

46

Perfil

Bitola internacional

Figura 2.35 – Dormente de concreto espanhol (Alias e Valdés, 1990).

A fabricação desses dormentes segue basicamente o roteiro ilustrado na Figura 2.36.

Cura do

concreto

Agregados Água Cimento

Planta

misturadora

Concretagem

Pretensionamento

da armadura

Preparação dos

cabos-ancoragens

Aço para protensão Ancoragens

Montagem nas

fôrmas

Molde triplo

Barras

Montagem

das barras

Limpeza e lubrificação

dos moldes

Porcas e parafusos

para

tensionamento

Liberação da tensão

nos dormentes e

remoção do molde

Montagem das fixações dos

dormentes

Estoque de

dormentes Entrega

Figura 2.36 – Fabricação dos dormentes monoblocos de concreto protendido

(Walter Beton GmbH modificado, 2007).

Considerando-se as resistências do concreto para dormentes monoblocos (NBR 11709) têm-

se:

Compressão (fck) aos 28 dias: 45 MPa;

Compressão admissível no concreto devido unicamente à força de protensão: 12 MPa;

Compressão da transferência da protensão: valor a ser fixado no projeto;

Tração na flexão (fctk7) aos sete dias: 5 MPa.

Os dormentes monoblocos de concreto protendido apresentam as seguintes vantagens:

47

Face ao seu elevado peso e dimensões, proporcionam um excelente travamento

longitudinal e transversal, favorecendo a conservação da geometria da via, diminuindo

desta forma a periodicidade de manutenção.

Conservam a bitola da via.

Tem boa resistência ao ataque das intempéries (são recomendados para túneis e ambientes

úmidos).

Permitem a utilização de vários tipos de fixação trilho-dormente.

Apresentam grande durabilidade (aprox. 50 anos).

São aptos para vias permanentes sujeitas a grandes cargas e velocidades.

Como desvantagens têm-se:

Elevado custo de fabricação.

Devido ao peso elevado, requerem a utilização de equipamentos especiais para manuseio.

Devido à alta rigidez, requerem lastros com maior espessura a fim de proporcionar

flexibilidade adequada à via e diminuir as tensões que chegam à plataforma.

É importante salientar que a rigidez introduzida na via por esses dormentes, comparado aos

de madeira, deve ser compensada com a utilização placas de fixação flexíveis para

assentamento dos trilhos sobre estas e mediante fixações elásticas entre trilho-dormente.

Dormentes bi-blocos de concreto

Esses dormentes foram desenvolvidos na França e são constituídos por dois blocos ligados

por uma barra metálica. O dormente pesa aproximadamente 180 kg e contém apenas 7 kg de

aço.

O dormente Vagneux, conhecido como “dormente RS” é o protótipo mais moderno desse

tipo de dormente. Esse dormente (Figura 2.37) consiste de dois blocos de concreto armado ou

protendido, ligados por uma viga metálica. Essa viga tem comprimento quase igual ao

comprimento do dormente e constitui uma robusta armadura principal dos blocos de

concreto. Esses dormentes apresentam tipicamente as seguintes dimensões: 70 × 29 × 23 cm.

Figura 2.37 – Dormente bi-bloco (Brina, 1988).

A estabilidade das vias com dormentes bi-blocos é proporcionada principalmente pelas

dimensões dos blocos, ou seja, maior tamanho, maior peso. Adicionalmente, essas dimensões

também influem na distribuição de cargas e no engastamento com o lastro.

No entanto, a rigidez vertical e horizontal da via pode ser reduzida caso a barra metálica de

ligação sofra deformações. Neste caso, se teria como resultado desnivelamentos e variações

na bitola da linha, entre outros. Adicionalmente, o risco de deformação aumenta em vias de

bitolas maiores associadas à corrosão da barra metálica.

Por outro lado, as armaduras (Figura 2.38) solidificam os blocos com a viga metálica e

cintam o concreto em torno desta. Os dois blocos de concreto, muito robustos, estão imunes à

48

maioria dos esforços de flexão estática e flexão alternada. Considerando-se a elasticidade do

dormente RS, a mesma é obtida da maneira mais simples e segura possível, utilizando-se a

barra metálica (ou viga de aço).

Figura 2.38 – Armaduras de dormentes bi-blocos de concreto armado (Brina, 1988).

Em termos de seção transversal, existem vários modelos de dormentes bi-blocos, conforme

ilustram as Figuras 2.39 a 2.41.

Comprimento da barra metálica = 2380

Figura 2.39 – Dormente RS convencional (Espanha) (Poyo et al., 2005).

Figura 2.40 – Variante do dormente RS convencional (para via com lastro britado)

(Poyo et al., 2005).

49

Figura 2.41 – Outra variante do dormente RS convencional (para via com lastro britado

(Poyo et al., 2005).

Os dormentes RS ou bi-blocos apresentam as seguintes vantagens:

Durabilidade (aproximadamente 40 anos caso não sejam severamente atacados pela

corrosão o submetidos a grandes deformações).

Podem ser utilizados para vias que utilizem trilhos longos soldados, pois empregam

fixações elásticas.

Facilidade e rapidez para fabricação.

Como desvantagens, têm-se:

A utilização de aço na barra metálica encarece a fabricação.

Têm rigidez significativamente menor que os dormentes monoblocos de concreto,

podendo desta forma, sofrer deformações que darão lugar a variações na bitola da via,

inclinação dos trilhos e perda das características geométricas da via.

Podem apresentar falhas de isolamento elétrico. Se o bloco sofre fissuração ou

deterioração dos elementos isolantes, a corrente passará dos trilhos aos tirefões, destes às

armaduras e delas à barra metálica, prejudicando o correto funcionamento dos sistemas de

sinalização devido às fugas de corrente a terra. Para solucionar esse inconveniente, os

modelos mais novos de dormentes bi-blocos utilizam fixações “Nabla” para aperfeiçoar

as condições de isolamento.

Tendo em vista a pequena superfície de contato dormente-lastro, as cargas transmitidas à

plataforma são elevadas. Desta forma, esses dormentes não devem ser utilizados em

plataformas instáveis e de baixa capacidade de suporte.

Nas operações de socaria (vibração enérgica do lastro), a barra metálica pode curvar-se

durante o levantamento dos dormentes, produzindo deformação significativa na via.

Esses dormentes não são recomendados para vias nas quais os veículos trafeguem em

velocidades superiores a 160 km/h.

Em caso de descarrilamento, sofrem maiores avarias devido à menor robustez.

Perigo de corrosão das barras metálicas, motivo pelo qual são inadequadas para utilização

em ambientes úmidos como túneis.

50

Dormentes STEDEF

Esses dormentes constituem uma derivação dos dormentes RS, sendo utilizados para vias em

laje. Além disso, a partir da metade inferior de cada bloco, substitui-se o concreto por um

colchão de material elastômero a fim de aumentar a flexibilidade da via e diminuir o ruído e

as vibrações durante o tráfego dos trens.

Comprimento da barra metálica = 2280

Figura 2.42 – Dormente STEDEF (Poyo et al., 2005).

Dormentes polibloco ou dormentes FB (Franklin-Bagon)

Os dormentes polibloco surgiram na Bélgica e são constituídos por dois blocos de

extremidade, de concreto armado, e uma peça intermediária (viga de concreto), fazendo-se a

união das três peças com fios de aço, com elevado limite elástico, tendido e ancorado nas

extremidades. Para evitar a destruição do concreto na superfície de contato dos blocos e para

dar ao dormente certa flexibilidade, foram intercaladas plaquetas de material elástico

especial, nos dois pontos de ligação dos blocos laterais com o intermediário.

A idéia do seu autor era desenvolver um dormente de concreto com as mesmas características

de deformabilidade observadas em dormentes de madeira, ou seja, não provocaria alteração

do caráter elástico da via permanente. Os dormentes polibloco diferenciam-se dos dormentes

protendidos por desenvolverem apenas uma reunião por tensão entre os blocos, cujo valor é

igual a 15 toneladas.

Figura 2.43 – Dormente polibloco (Brina, 1988).

51

Dormentes largos

Segundo relatos da bibliografia, a utilização de dormentes largos teve início em 1996, na

Alemanha. A partir dos testes desenvolvidos, observou-se um bom comportamento em

campo, destacando-se maior estabilidade vertical e lateral da via, além de reduzida (quase

nula) necessidade de manutenção.

Esses dormentes visam reduzir a carga sob o lastro, tendo em vista que cargas elevadas

podem fraturar os agregados nos pontos de contato agregado-agregado, acelerando desta

forma a deterioração do lastro.

Normalmente a largura das extremidades dos dormentes é de aproximadamente 30 cm. Neste

caso, os dormentes largos apresentam uma largura igual a 57 cm. Considerando-se que os

dormentes são usualmente distanciados 60 cm eixo a eixo, se teria um vazio entre dormentes

de apenas 3 cm. Esse vazio pode ser preenchido com um material elastomérico (palmilha de

borracha).

Apesar de que o peso do dormente é quase duplicado (passa de 300 kg a 560 kg), a tensão

vertical aplicada ao lastro é reduzida quase pela metade, decrescendo dos habituais 3,5 – 4

kg/cm2 para aproximadamente 2 kg/cm

2.

Figura 2.44 – Dormentes largos (Bachmann et al. apud Pita, 2006).

Dormentes grelhas

Este sistema, utilizado em algumas vias da Áustria, consiste da união de dormentes

monoblocos entre si, constituindo desta forma uma grelha. Têm-se como resultado uma

solução intermediária entre a via com lastro tradicional e a via em laje de concreto. A carga

transmitida ao lastro tem redução significativa e a utilização de fixação dupla garante uma

elevada rigidez lateral da via. No entanto, seu custo é muito superior ao de vias com

dormentes monoblocos convencionais, enquanto que comparado às vias em laje, apresentam

apenas uma pequena redução do custo.

52

Figura 2.45 – Dormentes grelhas (Riessberger apud Pita, 2006).

Nesta seção foram apresentados os diferentes tipos de dormentes de concreto disponíveis. A

Figura 2.46 ilustra as características geométricas e principais armaduras dos dormentes de

concreto fabricados em diferentes países.

DormenteBito-

la

(mm)

Compri

mento

Sob o trilho Seção central

Quant.

Bi-bloco

concreto

armado

Monobloco

concreto

pré-

tensionado

Monobloco

concreto

pós-

tensionado

Barra metálica

Dimensões das seções transversais

Características das armaduras

principais

Diâmetro (mm)

10 barras

Figura 2.46 – Características geométricas e principais armaduras de dormentes de concreto

(Alias e Valdés, 1990).

De forma resumida, as vantagens e desvantagens dos dormentes de concreto são apresentadas

na Tabela 2.7.

53

Tabela 2.7 – Resumo das vantagens/desvantagens dos dormentes de concreto.


Maior massa (resistência aos esforços

laterais/transversais na via)

Manuseio e substituição onerosos

Manutenção da bitola Risco de destruição em

descarrilamentos

Isolantes A confecção de dormentes especiais

para aparelhos de mudança de via

(AMV’s) é dispendiosa

Não vulneráveis a fungos Vulnerabilidade às solicitações

excepcionais

Vida útil longa

2.2.3.4 Escolha do tipo de dormente a ser utilizado

A escolha do tipo de dormente deve considerar os juros, os custos de aquisição, manutenção e

renovação, assim como a venda do material inservível e o tipo de dormente previamente

utilizado na via existente. Considerando-se os diferentes tipos de dormentes apresentados,

pode-se resumir, conforme ilustra a Tabela 2.8 as vantagens e desvantagens de cada material.

Tabela 2.8 – Aplicabilidade de dormentes em função da característica avaliada.

Característica Tipo de dormente que melhor se aplica

Vida útil Concreto

Manuseio Madeira/Aço

Estabilidade Concreto

Isolamento Madeira/Concreto

2.2.4 Trilhos

Os trilhos são elementos da via permanente que constituem a superfície de rolamento para as

rodas dos veículos ferroviários e dão sustentação ao mesmo.

Figura 2.47 – Trilhos na via permanente (Brina, 1988).

2.2.4.1 Principais funções dos trilhos

Os trilhos devem:

Absorver, resistir e transmitir aos dormentes, os esforços recebidos do material rodante.

Esses esforços podem ser:

54

o Verticais: cargas estáticas (peso do material); cargas quasi-estáticas (cargas

verticais produzidas pelo efeito da força centrífuga e cargas dinâmicas (produzidas

pelo movimento dos veículos).

o Transversais: produzidas principalmente pela força centrífuga e pelo movimento

de laço (lacet).

o Longitudinais: esforços térmicos e aqueles devido à aceleração e frenagem dos

veículos.

Guiar os veículos e proporcionar-lhes suficiente aderência para frenagem e aceleração.

Conduzir o retorno da corrente elétrica de tração. Nas linhas eletrificadas, a corrente

elétrica regressa às subestações através dos trilhos.

Conduzir as correntes elétricas relacionadas ao sistema de controle de tráfego e à

sinalização.

o Em alguns sistemas de controle de tráfego ferroviário, os trilhos formam circuitos

de via que se fecham (através dos eixos dos veículos), durante a presença destes

no interior do circuito. Assim, o sistema tem conhecimento de que em um

determinado trecho da via existe um trem.

o Os trilhos também podem ser portadores de sinal elétrico que transmite

informação aos trens (por exemplo, sinalização) e vice-versa. Este sinal é captado

pelos trens através de antenas instaladas nos veículos e próximas aos trilhos. Para

que não haja superposição de correntes elétricas (controle de tráfego, sinalização,

tração), utiliza-se para cada caso uma freqüência diferente.

2.2.4.2 Principais requisitos exigidos dos trilhos

Os trilhos devem apresentar as seguintes características para utilização em ferrovias:

Rigidez e flexibilidade

O trilho, integrado à via, deve ter uma superfície lisa e ser pouco deformável,

apresentando desta forma uma rigidez que impeça sua flexão sob as cargas dos trens. No

entanto, para evitar rupturas devido aos efeitos dinâmicos gerados pela própria rigidez do

trilho, torna-se necessária certa flexibilidade deste.

Peso por metro

Quanto maior o peso, maior será a durabilidade de um trilho tendo em vista sua maior

capacidade resistente e submissão a esforços de flexão menores, o que produzirá uma

menor fadiga do material. No entanto, para redução do custo, podem ser utilizados trilhos

com pesos menores, desde que resistam aos máximos esforços atuantes na via.

Aderência roda-trilho

Nas ferrovias a aderência roda-trilho é muito baixa, permitindo o transporte de cargas

pesadas com um baixo custo energético. No entanto, essa baixa aderência transforma-se

em um inconveniente porque limita as rampas e descidas, assim como as distâncias de

parada.

Elasticidade

55

Dureza (resistência que um mineral oferece à penetração de uma ponta aguda que tenta

riscá-lo).

Tenacidade (resistência que um mineral oferece para romper-se por ação de um choque).

2.2.4.3 Evolução dos trilhos ao longo do tempo

A forma, o comprimento e o peso dos trilhos evoluíram gradativamente até atingirem os

perfis modernos de grande seção que permitem o tráfego de cargas pesadas por eixo nos trens

modernos.

Figura 2.48 – Perfis de trilhos ferroviários.

O trilho “duplo T” surgiu como alternativa desde os primórdios da era comercial das Estradas

de Ferro. Este trilho apresentava como vantagens a resistência aos esforços normais e

transversais, aliado ao menor custo para fabricação.

As mesas recebiam considerável espessura para que pudessem ser utilizadas mesmo após

apreciável desgaste. Porém, constatou-se que o desgaste resultante dos choques sofridos pela

cabeça inferior do trilho no contato com o dormente impediam sua utilização posterior.

Em 1838, Robert Stephenson criou o “trilho de duas cabeças (Bull Head Rail – Figura 2.49)”,

cuja cabeça inferior continha menos material, uma vez que se havia desistido de utilizar a

cabeça inferior como superfície de rodadura após o desgaste da cabeça superior. Neste caso,

um dispositivo metálico era fixado ao dormente de madeira. Os trilhos eram então fixados

nesse dispositivo metálico mediante cunha de madeira.

Trilho duas cabeças

Dispositivo metálico

Cunha de madeira

Fixação ao dormente

Brina (1979) Poyo et al. modificado (2005)

Figura 2.49 – Trilho duas cabeças (Bull Head Rail).

56

No entanto, o trilho de duas cabeças também apresentava problemas de fixação, incentivando

o desenvolvimento de outros estudos até o surgimento do trilho “tipo Vignole”. Este trilho,

segundo ilustra a Figura 2.50, é constituído pelo boleto (cabeça), alma e patim.

boleto

alma

patim

(recebe os esforços do contato roda-

trilho, sofrendo diretamente desgaste)

(une o patim e o boleto e proporciona a inércia à flexão necessária)

(região larga que atua como base de

apoio, proporcionando estabilidade ao trilho)

Figura 2.50 – Trilho Vignole (Brina modificado, 1988).

Além desse dispositivo, também foram desenvolvidos os “trilhos Phoenix”, cuja cabeça

contém uma garganta funcionando como contratrilho. Conforme ilustra a Figura 2.51(a),

esses trilhos, também chamados de “trilhos de fendas”, permitem o encosto do calçamento

aos trilhos sem danificar o pavimento. Os frisos da roda correm no canal existente na cabeça

do trilho e sua utilização ocorre em linhas de bondes e de VLT’s (Veículos Leves sobre

Trilhos).

Adicionalmente têm-se o “trilho Brunel” ou trilho de grua, desenvolvido para suportar

grandes cargas deslocando-se em velocidades muito baixas. Considerando-se que as cargas

aplicadas estão centradas, o perfil adota uma forma mais robusta, apresentando maior

espessura tanto para o boleto quanto para a alma. Na prática (Figura 2.51(b)), o perfil é

constituído por uma peça em forma de U invertido, assentado verticalmente, sem inclinação.

Além disso, os veículos que o utilizam normalmente empregam roda com duplo friso.

(a) Trilhos de fendas (b) Trilho Brunel

(trilho de grua)

Figura 2.51 – Trilhos de fendas e trilho Brunel (Brina (1988) e Poyo et al. (2005)).

2.2.4.4 Seção transversal dos trilhos

Durante a fabricação dos trilhos procura-se realizar uma distribuição de metal tão uniforme

quanto possível, entre suas diversas partes. Em geral, o perfil tem a seguinte distribuição:

57

Boleto (cabeça): 40% a 42%;

Alma: 18% a 22%;

Patim: 38% a 40%.

Boleto dos trilhos

O boleto deve ter tamanho e forma que permitam um bom contato roda-trilho. Logo,

recomenda-se:

A largura do boleto deve variar entre 65 mm e 72 mm e a altura deste deve ser igual a

50 mm. Para larguras inferiores a 65 mm, o boleto seria franzino e frágil, enquanto

que para valores superiores a 72 mm, haveria descentralização excessiva das cargas

em relação ao eixo do trilho. A altura correta permite que haja um equilíbrio de

massas entre o boleto e o patim.

A largura e a altura devem ser proporcionais ao resto do trilho.

A transmissão de esforços não deve ser pontual a fim de que seja evitada a

plastificação do aço no contato roda-trilho. A plastificação nesse ponto de contato

adquire uma forma elíptica de aproximadamente 1 cm2 de área, na qual as tensões

atuantes podem alcançar 15.000 kg/cm2 (valor superior à tensão de ruptura do aço),

provocando desta forma o desgaste do boleto.

As faces laterais do boleto devem ser inclinadas para que nas curvas a pressão do friso

sobre o mesmo seja mínima e desta forma obtenha-se um aumento da durabilidade do

trilho.

Alma dos trilhos

A alma, caracterizada pela espessura do perfil, deve:

Transmitir as tensões ao patim, proporcionar inércia vertical, ter espessura suficiente

para evitar o curvamento lateral e resistir à corrosão.

Além disso, o perfil deve ser fabricado com as curvaturas adequadas na região do

boleto-alma e alma-patim para evitar o surgimento de trincas durante a transmissão de

tensões.

Patim dos trilhos

O patim caracteriza-se pela largura, forma e espessura das asas, devendo:

Ter largura suficiente para distribuir as cargas recebidas, evitar a rotação e fornecer

inércia à grelha formada pelos trilhos.

Quanto maior a largura do patim, maior será sua resistência à rotação e melhor será a

distribuição de cargas no dormente.

58

Relações entre as dimensões da seção transversal dos trilhos

O perfil Vignole apresentou-se como modelo para resistir aos esforços na via. A distribuição

de massa entre suas três partes (boleto, alma e patim) deve ser tal que o torne apto a resistir os

esforços.

Relações entre as dimensões da seção transversal – BOLETO

O boleto está sujeito a desgaste lateral e vertical. A largura “c” e altura “e” do boleto (Figura

2.52) são estabelecidas de forma a melhor atender o trabalho a que está sujeita aquela parte

do trilho. O desgaste lateral é mais acentuado nas curvas. A altura “e” do boleto deve ser

superior à exigida pelas condições de segurança, a fim de atender ao desgaste admissível:

12 mm em vias principais;

15 mm em vias secundárias.

A largura do boleto deve guardar com sua altura uma relação “c/e” tal que o desgaste lateral

não obrigue a substituição do trilho antes que o mesmo tenha atingido o limite de desgaste

vertical. A relação “c/e” é de aproximadamente 1,6 a 1,8.

Figura 2.52 – Considerações quanto às dimensões do boleto (Brina, 1988).

O trilho é assentado com inclinação de 1:20 (5%) ou 1:40 (2,5%) em relação à vertical,

oferecendo uma superfície de rolamento levemente “boleada”, reduzindo o desgaste do trilho

e do aro da roda. Desta forma, nas curvas a pressão exercida pelo friso sobre o trilho será

mínima.

O ângulo do friso da roda (Figura 2.53) é geralmente 60º, pois se > 60º, há mais

facilidade da roda subir nas juntas se houver discordância no alinhamento das pontas dos

trilhos. Por outro lado, se < 60º, facilita-se a subida nos trilhos provocando o

descarrilamento.

Figura 2.53 – Contato friso-boleto (Brina, 1988).

59

Relações entre as dimensões da seção transversal – ALTURA DOS TRILHOS

A altura “h” do trilho (Figura 2.54) deve permitir que o mesmo suporte elasticamente as

cargas, mesmo depois de desaparecer parte do boleto que se desgastou. Desta forma, a

quantidade de metal do perfil deve ser tal, que o desgaste do boleto seja atingido ao mesmo

tempo em que o desgaste por oxidação das outras partes (alma e patim).

A relação entre a altura “h” do trilho e a largura “l” do patim também é importante porque o

trilho está sujeito a um esforço vertical “P” e a um esforço lateral “Ft”. Este esforço provoca

um momento de reviramento (Ft × h), que é equilibrado pelos momentos (P × l/2), em relação

à extremidade do patim e pelo momento resistente devido à fixação do trilho. A relação ideal

“h/l” está entre 1,00 e 1,10.

Figura 2.54 – Considerações quanto à altura do trilho (Brina, 1988).

Relações entre as dimensões da seção transversal – PATIM DOS TRILHOS

A relação ótima “largura/altura do patim” varia entre 1,1 e 1,2.

2.2.4.5 Escolha do trilho

A escolha do perfil depende da velocidade de deslocamento, cargas por eixo, tráfego da via,

espaçamento entre dormentes, vida útil e eventual reutilização do trilho. Para maior

praticidade e aproximações iniciais, tem-se definido o tipo de trilho a ser utilizado em função

do peso deste. O peso do trilho, além da forma da seção transversal, também constitui uma

característica fundamental. O peso do perfil permite avaliar intuitivamente a robustez e a

capacidade de resistência sob as cargas a que estará submetido. Assim, o peso do trilho está

diretamente relacionado à carga por eixo, velocidade de circulação dos trens e densidade de

tráfego (toneladas transportadas por ano).

Na Europa têm-se utilizado em vias de bitola internacional, perfis pesando 60 kg/m para vias

submetidas a cargas pesadas (tráfego diário de cargas superior a 35.000 t) e perfis pesando 54

kg/m para vias sob carregamentos leves (tráfego diário de cargas inferior a 25.000 t). Para

tráfego diário de cargas entre 25.000 t e 35.000 t, em caso da utilização de dormentes de

madeira, recomenda-se perfis pesando 54 kg/m, e no caso da utilização de dormentes de

concreto, sugere-se o emprego de perfis pesando 60 kg/m. Mais recentemente, têm-se

experimentado perfis pesando 71 kg/m, porém sua utilização teve pouca difusão.

60

Figura 2.55 – Perfis de trilhos para vias européias com bitola internacional

(Profillidis modificado, 2006).

Considerando-se vias com bitola métrica, na Europa têm-se utilizado perfis pesando 49,05

kg/m (Figura 2.56(a)) para vias submetidas a volumes médios e altos de tráfego, enquanto

que para baixos volumes de tráfego têm sido empregados perfis pesando 33,47 kg/m. Para

essas vias, a escolha do perfil a ser adotado pode ser determinada em função da velocidade e

das cargas por eixo, conforme descrição presente na Tabela 2.9.

No caso de vias com bitola larga, normalmente observa-se que estas suportam maiores cargas

por eixo comparadas a vias com bitola internacional. Desta forma, devem ser utilizados

trilhos mais pesados, tendo-se, por exemplo, a experiência russa ilustrada na Figura 2.56(b),

na qual são utilizados trilhos pesando 65 kg/m.

Tabela 2.9 – Recomendações para escolha do perfil em vias de bitola métrica

Vmáx 160 km/h 120 km/h 100 km/h 80 km/h 60 km/h

Carga por

eixo (t)

13 16 20 25 – 30 16

Tráfego Apenas

passageiros

Misto Misto Apenas

cargas

Principalmen

te cargas

Peso linear

sugerido para

o trilho

(kg/m)

50 - 60 50 – 60 > 40 60 - 68 > 30

Fonte: Profillidis (2006).

60 kg/m

50 kg/m

71 kg/m

54 kg/m

61

Bitola métrica (perfil S49) Bitola larga (Rússia)

Figura 2.56 – Perfis para bitola métrica e larga (Profillidis, 2006).

2.2.4.6 Fabricação dos trilhos

O aço é o material que oferece as melhores vantagens para o emprego na fabricação dos

trilhos, apresentando elevada tensão de escoamento e ruptura; composição química uniforme;

e isenção de inclusões não metálicas, vazios e trincas térmicas. O processo de fabricação dos

trilhos é detalhado nas Figuras 2.57 e 2.58.

(a) bitola métrica - Europa (b) bitola larga - Rússia

62

Minério de ferro

Carvão Pedras calcárias

Forno de grandes dimensões,

revestido com tijolos

refratários, usado em usinas

siderúrgicas integradas para

produzir ferro-gusa

Fabrica aço a partir de sucata e ferro-gusa sólido.

Principal fonte de energia: elét rica . A energia para

a fusão dos insumos é suprida por um arco elétrico

que se forma entre eletrodos de grafite e as

matérias-primas

Forno que recebe o aço

líquido oriundo do forno

elétrico a arco para a

realização do refino

químico

aço líquido é solid ificado, podendo

assumir vários fomatos de seção e

dimensões, como tarugos, blocos ou

placas.

Modificação química do ferro -gusa para

redução do teor de carbono pela injeção de

oxigênio. Baixos conteúdos de fósforo,

enxôfre e nitrogênio

Homogeneização do calor, ajuste da

composição, ajuste da temperatura do

aço, desoxidação, dessulfuração,

desfosforação

Figura 2.57 – Processo de fabricação (Gerdau modificado, 2007).

63

Produto final da laminação

BROCCHI (2007)

Figura 2.58 – Processo de fabricação dos trilhos (Gerdau modificado, 2007).

Laminação: processo no qual se modifica a geometria/dimensões de um corpo metálico pela passagem entre 2 cilindros laminadores. Ao passar

entre os cilindros, o metal sofre deformação plástica; a espessura é reduzida e o comprimento e a largura são aumentados.

64

O aço presente nos trilhos ferroviários deve apresentar os seguintes componentes e respectivas

percentagens:

Ferro (aproximadamente 98%)

É o elemento básico atribuindo-lhe suas principais qualidades.

Carbono (0,7% a 0,8%)

Proporciona maior dureza, porém à medida que seu teor aumenta, pode tornar-se quebradiço,

principalmente se não for reduzida a percentagem de fósforo.

Manganês (0,7% a 1,1%)

Aumenta a dureza do aço, porém elevados teores dificultam a trabalhabilidade deste.

Adicionalmente, se a percentagem de carbono for elevada, pode produzir fragilidade.

Este componente encarece o aço, sendo empregado nos trilhos de aço-liga e em peças

especiais (aparelhos de mudança de via – AMV’s) para dar maior resistência ao desgaste,

maior tenacidade e dureza ao aço. No entanto, sua presença dificulta a soldabilidade.

Silício (0,10% a 0,25%)

Se utilizado nos teores apresentados, aumenta a resistência à ruptura sem sacrificar a

ductilidade ou tenacidade.

Fósforo (máximo 0,04%)

É um elemento indesejável, pois torna o aço quebradiço, porém esta ação diminui de

intensidade à medida que decresce o teor de carbono.

Enxofre (máximo 0,05%)

É um elemento indesejável que ao combinar-se com o ferro, tira suas principais qualidades

formando “segregações”.

Arsênico

Aumenta a dureza e a resistência ao desgaste, porém diminui essa resistência a partir de certa

porcentagem de adição.

Do ponto de vista de características físicas e mecânicas, os aços convencionais apresentam:

Peso específico: 7,83 kg/dm

3

Dilatação K: 1,05 × 10-5

graus-1

Módulo de elasticidade E: 2,00 × 106 kg/cm

2

Dureza Brinell (N): 210 - 250

Resistência à tração: 110 kg/mm2

Trilhos de aço-liga

Os aços-carbono comuns não são apenas ligas de ferro e carbono, mas contém outros elementos

(por exemplo, manganês e cromo) que exercem influência sobre as principais propriedades do

aço acabado. Se esses elementos são adicionados em porcentagens maiores, melhoram-se

significativamente as propriedades físicas do aço, passando-se a chamá-lo de “aço-liga”.

A adição de manganês aumenta a resistência ao desgaste, a tenacidade e dureza do aço. No

entanto, sua presença dificulta a soldabilidade. No caso do cromo, sua adição proporciona

dureza, resistência ao desgaste e tenacidade.

65

Recebimento de trilhos

Para verificar a qualidade do lote de trilhos recebido, vários ensaios são realizados:

Prova de choque (ou de impacto)

Este ensaio consiste em deixar cair livremente um peso (martelo) de 907,2 kg, de uma altura

especificada, até o centro de um trilho apoiado pelo patim sobre suportes que tem vão (L)

ajustável entre 0,91 m e 1,42 m. O corpo de prova tem comprimento entre 1,22 m e 1,38 m. A

temperatura do corpo de prova não deve exceder 38ºC. Cada corpo de prova é colocado com o

boleto para cima, sobre os suportes e submetido ao impacto do martelo. A altura de queda é

proporcional ao peso do trilho.

Figura 2.59 – Diagrama da prova de choque (ou impacto) (Alias e Valdés modificado, 1990).

Ensaio de tração

Do boleto dos trilhos, sujeitos ao ensaio de choque são retirados corpos de prova, a frio, que são

levados à máquina de ensaio de tração, devendo estes apresentar:

Carga de ruptura: de 70 a 85 kg/mm2;

Limite de elasticidade: 35 a 40 kg/mm2;

Alongamento em 200 mm: 10 a 12%.

Ensaio de dureza Brinell

Avalia a resistência ao desgaste provocado pelo atrito das rodas dos veículos, especialmente nas

curvas. O ensaio (Figura 2.60) utiliza uma esfera de 10 mm de diâmetro e esforço de compressão

de 3.000 kg durante alguns segundos (usualmente 30 segundos).

Figura 2.60 – Ensaio de dureza Brinell.

Altura do

boleto

Martelo

L

0,5L 0,5L

66

O Índice de dureza Brinell é então calculado segundo:

S

kg3.000

S

PDB (2.1)

Onde,

DB = dureza Brinell;

S = área imprimida na superfície do trilho, sendo S calculada segundo a Equação 2.2.

222 dDD2

DπS

(2.2)

Onde,

D = diâmetro da esfera utilizada;

d = diâmetro da circunferência inscrita na superfície do trilho.

Para trilhos comuns de aço-carbono: DB = 210 kg/mm2

Ensaio micrográfico

É um ensaio facultativo que permite detectar a presença de matérias estranhas (inclusões), zonas

de diferente concentração de carbono, fissuras superficiais etc. O ensaio consiste em atacar a

superfície interna do corpo de prova com iodo em solução alcoólica, ou com solução de ácido

pícrico em álcool, submetendo posteriormente a seção ao exame de microscópio.

Ensaio macrográfico

Este ensaio consiste em atacar a superfície do aço com um reativo cuja velocidade de corrosão

depende dos elementos deste. O exame de corrosão é feito à simples vista ou com uma lupa. O

ensaio mostra a macroestrutura do aço, ou seja, sua homogeneidade química. As reações entre o

reativo e os diversos componentes do aço revelam defeitos na distribuição destes, segregações,

inclusões etc. Os principais reativos normalmente utilizados são:

Heyn (cloreto duplo de cobre e amônio em água destilada);

Bauman (brometo de prata).

Figura 2.61 – Ensaio macrográfico (Brina, 1988).

67

Ensaio de entalhe e fratura

Este ensaio controla as condições internas do aço e é realizado no corpo de prova submetido ao

ensaio de choque. Esse corpo de prova é entalhado e fraturado. Se a fratura exibir trincas,

esfoliações, cavidades, matéria interposta, estrutura brilhante ou de granulação fina, o trilho é

classificado como “trilho X”.

Ensaio de composição química

É um ensaio feito em limalhas retiradas das amostras provenientes da panela durante o processo

de fabricação.

Tolerâncias na fabricação, comprimento, nomenclatura e classificação dos trilhos

Tolerâncias e comprimento padrão

Os trilhos são fabricados em comprimento padrão de 12 ou 18 m. Durante o processo de

fabricação são admitidas as seguintes tolerâncias:

± 3 mm no comprimento;

± 0,5 mm na seção transversal.

± 0,5 mm

Figura 2.62 – Tolerâncias admitidas na fabricação dos trilhos

(Alias e Valdés modificado, 1990).

Nomenclatura dos trilhos

Os trilhos são designados pelo peso que apresentam por metro linear de comprimento. Assim,

têm-se: TR-25; TR-32; TR-37; TR-45; TR-50; TR-57; e TR-68.

Figura 2.63 – Abreviações consideradas nas dimensões descritas na Tabela 2.10.

68

Tabela 2.10 – Dimensões e propriedades dos trilhos brasileiros

Tipo Peso

(kg/m)

Dimensões (mm) Módulo de

Resistência

(cm3) A B C D

TR ASCE Boleto Patim

25 5040 24,65 98,4 98,4 54,0 11,1 81,6 86,7

32 6540 32,05 112,7 112,7 61,1 12,7 120,8 129,5

37 7540 37,11 122,2 122,2 62,7 13,5 149,1 162,9

40 80 39,68 127,0 127,0 63,5 13,9

45 90 ARA-A 44,64 142,9 130,2 65,1 14,3 205,6 249,7

50 100 RE 50,35 152,4 136,5 68,2 14,3 247,4 291,7

52 52,13 131,7 131,7 65,1 23,8

57 115 RE 56,90 168,3 139,7 69,0 15,9 295,0 360,7

68 136 RE 67,56 185,7 152,4 74,6 17,4 391,6 463,8

Tipo Peso

(kg/m)

Dimensões (mm)

A B C D E

Ph 37 56,4 182,0 150,0 127,0 11,0 60,5

Ri 59 58,9 180,0 180,0 113,0 12,0 42,0

Ri 60 60,8 180,0 180,0 113,0 12,0 36,0

Ri

60N

59,7 180,0 180,0 113,0 12,0 36,0

Figura 2.64 – Dimensões usuais dos trilhos de fenda (trilhos de bonde).

Classificação dos trilhos

Segundo a American Society of Testing Materials (ASTM), os trilhos podem ser classificados

em:

Trilhos Nº1

o São trilhos isentos de qualquer tipo de defeito.

Trilhos X

o São trilhos que no ensaio de entalhe e fratura, apresentaram trincas, esfoliações,

cavidades, matérias estranhas interpostas ou estrutura brilhante ou ainda

granulação fina.

Trilhos Nº2

o São trilhos que não contém imperfeições de superfície em tal número ou caráter,

que no julgamento do inspetor, não se tornem impróprios ao uso.

Marcas de classificação dos trilhos

Além da classificação anterior, os trilhos podem ter suas pontas pintadas a fim de facilitar a

identificação destes em campo. A ASTM estabelece as seguintes marcas:

69

Trilhos Nº1

o Trilhos de comprimento padrão encomendado e cujo teor de carbono se encontra nos

cinco pontos superiores a percentagem de carbono especificada. Esses trilhos

apresentam ambas as pontas pintadas em azul.

o Trilhos curtos com comprimentos menores que o padrão encomendado. Neste caso os

trilhos apresentam ambas as pontas pintadas em verde.

o Trilhos de comprimento padrão encomendado cujo teor de carbono se encontra na

parte inferior da faixa especificada. Esses trilhos não apresentam pontas pintadas.

Trilhos X

o Apresentam as pontas pintadas de marrom e levam a letra “X” estampada em ambas

às faces externas.

Trilhos Nº2

o As pontas são pintadas de branco e levam o algarismo “2” estampado em ambas as

faces externas.

Trilho A (1º trilho de cada lingote)

o Ambas as pontas são pintadas de amarelo.

Emprego dos trilhos segundo a cor

Trilhos sem cor

Podem ser empregados em qualquer linha, mas de preferência em trechos em tangente.

Trilhos topo azul

Devem ser empregados preferencialmente em curvas.

Trilhos topo verde (curtos)

Podem ser empregados em qualquer linha.

Trilhos topo amarelo (1º trilho do lingote)

Não devem ser empregado onde a inspeção for difícil.

Trilhos topo branco

Utilização restrita em linhas de trens de baixa velocidade ou em desvios.

Trilhos topo marrom

Uso restrito a ramais secundários e desvios.

Defeitos dos trilhos

Os trilhos podem apresentar imperfeições advindas do processo de fabricação ou avarias

surgidas ao longo da vida em serviço. Os defeitos de fabricação são definidos como

descontinuidades internas que podem originar a fadiga do mesmo; enquanto que as avarias em

serviço são alterações de natureza mecânica ou microscópica do trilho resultantes da passagem

dos veículos.

70

É importante ressaltar a diferença existente entre defeitos dos trilhos e defeitos da via. Os

defeitos da via são definidos como os desvios apresentados pela via em relação às características

geométricas iniciais (alinhamento horizontal, alinhamento vertical, bitola, entre outros). Neste

caso, os defeitos originam-se pela ação do tráfego, podendo ter natureza macroscópica e de

geometria da via. Normalmente, as atividades de manutenção da via permitem a retificação

destes.

Os defeitos dos trilhos podem ser classificados em três grupos:

Trilhos quebrados

São trilhos totalmente separados em dois ou mais segmentos. Também podem resultar da

fragmentação parcial do trilho provocando cavidades com comprimentos superiores a 50 mm

e profundidades maiores que 10 mm medidas a partir da superfície de rolamento.

Trilhos trincados

São trilhos que apresentam em qualquer lugar ao longo da seção e a despeito da localização

no perfil, uma ou mais cavidades sem padrão definido, cuja progressão pode conduzir à

ruptura do trilho de forma rápida.

Trilhos avariados

São trilhos que apresentam outros defeitos (além de quebra e trincamento), geralmente na

superfície de rolamento.

Quanto à localização no perfil, os defeitos podem surgir:

Nas pontas dos trilhos

o Neste caso têm-se trincas verticais-longitudinais.

Distanciados das pontas dos trilhos

Nesta situação pode haver ocorrência de:

o Vazios;

o Trincamento horizontal;

o Desintegração das faces laterais do boleto;

o Desgastes;

o Escamação da superfície de rolamento;

o Escamação da face lateral do boleto.

Nas regiões de soldadura

Aqui podem ser originados:

o Trincamentos horizontal e transversal em trilhos soldados com arco voltaico;

o Trincamentos horizontal e transversal em soldas aluminotérmicas.

A seguir detalha-se a origem e a forma de detecção de cada defeito mencionado anteriormente.

Defeitos nas pontas dos trilhos

Trincas verticais-longitudinais

São defeitos de fabricação, provocando trincas verticais que se expandem e dividem a cabeça do

trilho (boleto) em duas partes. O defeito é detectado mediante equipamento ultra-sônico e o

trilho afetado deve ser substituído imediatamente.

71

Alias e Valdés (1990) Profillidis (2006)

Figura 2.65 – Trinca vertical-longitudinal no extremo do boleto.

Defeitos distanciados das pontas dos trilhos

Vazios

Quando o aço começa a esfriar, sua solidificação se faz primeiramente no contato com as

paredes e na parte superior, expostas ao ar. A parte líquida fica desta forma com um envoltório

rígido. Continuando a solidificação, observa-se um vazio na parte superior do lingote, por efeito

de contração da massa. Mais adiante, este vazio toma a forma cônica ou piramidal com o vértice

para baixo. Finalmente, depois do lingote totalmente solidificado, o defeito é constituído por um

pequeno vazio na parte superior do lingote.

O tamanho do vazio varia de acordo com o volume do lingote. É um defeito grave porque

durante a laminação as paredes do vazio não se soldam, ficando uma trinca ou fenda,

diminuindo, portanto a resistência da peça. A detecção dos vazios é feita mediante equipamentos

ultra-sônicos.

Profundidade: aprox. 15 mm da superfície

de rolamento

Região onde ocorrem os esforços cortantes máximos

Figura 2.66 – Croqui do vazio no interior do boleto do trilho

(Alias e Valdés modificado, 1990).

Ruptura iminente

Figura 2.67 – Vazio no interior do boleto e trinca resultante deste defeito (Profillidis, 2006).

72

Vazios – eliminação durante a fabricação

Durante a fabricação, mediante procedimentos de controle de qualidade, os vazios podem ser

detectados e eliminados. Após a detecção do defeito, pode-se cortar a parte superior do lingote,

porém isso ocasionará uma significativa redução do tamanho do mesmo.

Uma segunda alternativa consiste em adaptar na parte superior do lingote um “masselote”

(espécie de expansão ou aditamento, feito com areia ou argila refratária, má condutora de calor).

Desta forma, o vazio se formará no “masselote”, não sacrificando o lingote. Esse suplemento é

então cortado, evitando o defeito no lingote.

Figura 2.68 – Eliminação dos vazios durante a fabricação (Construtor – CIMM, 2007).

Trincamento horizontal

São trincas horizontais localizadas na superfície de rolamento do trilho, devido a

descontinuidades internas durante o processo de fabricação. Podem causar depressões

localizadas na superfície de rolamento e a detecção pode ser realizada de forma visual ou

mediante equipamentos ultra-sônicos.

Figura 2.69 – Trincas horizontais (Profillidis, 2006).

Desintegração das faces laterais do boleto

Esse defeito resulta da desintegração gradual das faces do boleto do trilho, tendo origem na

fabricação deste. A falha é detectada durante os serviços de inspeção da via.

Figura 2.70 – Desintegração das faces laterais do boleto (Profillidis, 2006).

73

Desgastes

Consistem de alterações nas dimensões do trilho devido à ação das rodas dos veículos e do

entorno no qual o mesmo está instalado. Os desgastes podem ser classificados em:

Desgaste da alma e do patim por ação química;

Desgaste lateral e vertical do boleto;

Desgaste ondulatório.

Desgaste da alma e do patim por ação química

Neste caso o desgaste do aço pode ocorrer:

Nas proximidades do mar (“devido às maresias”);

Em túneis úmidos (“devido à oxidação”)

o Pode ocorrer a corrosão do conjunto do perfil, sendo mais acentuado no contato

patim-dormente e na ligação alma-boleto ou alma-patim, devido a tensões

residuais.

Em função da carga transportada (enxofre, sal, salitre, carvão com alta percentagem de

enxofre etc.).

Em vias ao ar livre, localizadas em regiões úmidas ou onde o lastro está degradado,

podem originar-se manchas de corrosão sob o patim, que geralmente degradam-se com

rapidez em fissuras.

Esse defeito pode ser tratado a partir da proteção do trilho mediante aplicação de zinco ou

alumínio ou ainda por meio de pinturas betuminosas.

Figura 2.71 – Desgaste da alma e do patim por ação química (Na figura, trinca longitudinal sob o

patim do trilho) (Profillidis, 2006).

Desgaste lateral e vertical do boleto

É o desgaste originado pela passagem dos veículos, produzindo uma redução da seção do boleto.

Ocorre principalmente nas curvas, acentuando-se nas de pequeno raio, devido ao atrito dos frisos

(flanges) das rodas. Esse desgaste cresce devido aos seguintes fatores:

o Peso dos veículos;

o Cargas dinâmicas (especialmente cargas em grandes velocidades);

o Defeitos da via e da plataforma (aumentam as cargas dinâmicas);

o Defeitos na composição química dos trilhos;

o Defeitos no perfil das rodas (existência de calos);

o Veículos (em função do tipo de suspensão e defeitos nessa suspensão ou nos eixos);

o Corrosão.

74

Desgaste lateral

É aquele produzido no trilho externo (superior) das curvas durante a passagem dos trens rápidos,

devido ao contato flange-trilho, resultante da ação da força centrífuga (insuficiência de

superelevação). Caso o desgaste seja excessivo haverá aumento da bitola, podendo ocasionar

descarrilamentos. O defeito é medido a partir da diferença entre o perfil de desgaste e a face

interna do trilho situada a 10 mm (segundo a Norma espanhola) abaixo da superfície de

rolamento.

Poyo et al. (2005) Profillidis (2006)

Figura 2.72 – Desgaste lateral do boleto.

Desgaste vertical

Esse defeito é função da velocidade máxima do trem e das cargas do tráfego. O desgaste vertical

causado pela locomotiva é 6 vezes maior que o causado pelas rodas dos vagões tracionados. O

defeito é quantificado a partir de medição sobre o eixo do trilho.

Figura 2.73 – Desgaste vertical do boleto (Poyo et al., 2005).

Desgaste ondulatório

É um defeito constituído por frações de milímetro de deformações ondulatórias do boleto do

trilho com comprimento de onda constante. Esse desgaste ondulatório pode ser classificado em:

Desgaste ondulatório curto;

Desgaste ondulatório longo.

75

Desgaste ondulatório curto

É aquele formado por uma série de sucessões de manchas brilhantes com comprimento de onda

de aproximadamente 6 cm e profundidade de até 0,3 mm. Têm-se como resultado:

Oscilação da via em alta freqüência (incluindo risco de ressonância) e geração de altas

tensões nos trilhos.

Fadiga dos dormentes de concreto que poderão trincar nas áreas de apoio dos patins.

Afrouxamento das fixações.

Desgaste acelerado de placas de fixação, fixadores e palmilhas (placas amortecedoras).

Perda de capacidade de carga prematura do lastro e sublastro.

Aumento do ruído produzido pelo trem (entre 5 e 15 dB).

Esse defeito pode ser detectado visualmente ou mediante aparelhos registradores. A falha pode

ser eliminada mediante esmerilhamento para aplainamento da superfície de rolamento.

Pita (2006) Profillidis (2006)

Figura 2.74 – Desgaste ondulatório curto.

Desgaste ondulatório longo

É aquele produzido em vias suburbanas e em linhas de metrôs e de cargas por eixo elevadas.

Apresentam-se com comprimentos de onda entre 8 e 30 cm, especialmente nos trilhos internos

de curvas com raios iguais ou inferiores a 600 m.

Figura 2.75 – Desgaste ondulatório longo (Pita, 2006).

76

Escamação da superfície de rolamento

Prévio à formação das escamas, observa-se o aparecimento de deformações irregulares na

superfície de rolamento, que podem atingir até alguns milímetros de profundidade no metal. A

seção transversal dessas escamas é extremamente variável. Esse defeito pode ser detectado

mediante inspeção visual ou por meio de aparelhos ultra-sônicos.

Escamação da face lateral-superfície de rolamento do boleto

Neste caso, inicialmente os trilhos apresentam longas e aleatórias manchas escuras na interface

superfície de rolamento-face lateral do boleto. Essas manchas são indícios de desintegração do

metal, que após um período de evolução, são caracterizados pela formação de bordos afiados na

face lateral, seguidos por trincas e por último escamação da quina do boleto. Esse defeito

usualmente ocorre nas faces laterais de trilhos externos lubrificados localizados em curvas. A

falha é percebida mediante inspeção visual.

Alias e Valdés (1990) Profillidis (2006)

Figura 2.76 – Escamação da face lateral-superfície de rolamento do boleto.

Na região de soldaduras

Trincamento horizontal e transversal em soldas elétricas flash-butt

Este tipo de solda pode ocasionar trincas transversais no perfil e trincas horizontais na alma. As

trincas transversais podem produzir defeitos internos no boleto ou defeitos localizados no patim.

As trincas horizontais se desenvolvem em formas curvas na alma do perfil. Esses defeitos podem

levar a completa ruptura do trilho. Desta forma, uma vez detectado o defeito, o trilho deve ser

urgentemente retirado da via e substituído por outro novo. Ambos trincamentos podem ser

detectados visualmente e confirmados mediante aparelhos ultra-sônicos.

Trinca no patim

Trinca no boleto

Figura 2.77 – Trincamento horizontal e transversal em soldas elétricas flash-butt

(Profillidis, 2006)

77

Trincamento horizontal e transversal em soldas aluminotérmicas e a arco voltaico

O tratamento é similar ao caso anterior.

Outros defeitos dos trilhos

Fratura dos trilhos

São originadas por defeitos internos, principalmente “fissuras”, que podem formar-se também

em virtude do envelhecimento do trilho por “fadiga” do metal.

Segregação do aço: impurezas formadas

durante a fabricação, geralmente compostas por ferro e manganês (silicatos, óxidos e sulfatos de ferro e manganês), e localizadas

principalmente no centro do lingote.À medida que a solidificação progride, as impurezas vão sendo impelidas para o centro

do lingote.

Figura 2.78 – Fissuração vertical da alma do trilho (Alias e Valdés modificado, 1990).

Autotêmpera superficial

É um fenômeno causado pela patinação das rodas das locomotivas e às vezes pelo efeito da

fricção enérgica provocada pela frenagem. A camada superficial do metal aquece (dilatação

diferencial no perfil) e depois se esfria rapidamente em contato com o ar, produzindo uma

têmpera superficial, que produz pegadas e/ou pequenas fissuras superficiais transversais, dando

um aspecto de “pele de cobra”. Essas trincas podem eventualmente propagar-se para o interior

do trilho.

Dilatação diferencial (pegada) Fissuras superficiais transversais (“pele

de cobra”)

Figura 2.79 – Autotêmpera superficial (Alias e Valdés, 1990).

Escoamento do metal na superfície do boleto

É uma deformação plástica produzida no trilho interno devido ao tráfego dos trens lentos e

pesados. Esses veículos estão sujeitos a excesso de superelevação e sobrecarregam o trilho

interno (inferior), gerando rebarbas no mesmo. Essa rebarba (Dp) deve ser inferior a 30 mm

(segundo a Norma espanhola).

78

Figura 2.80 – Escoamento do metal na superfície do boleto (Poyo et al., 2005).

Fissuras transversais

As fissuras transversais são fissuras progressivas com início na parte interna do boleto, do qual

se propaga para o exterior com uma superfície arredondada ou oval, brilhante ou escura, lisa,

substancialmente em ângulo reto ao comprimento do trilho. Essas fissuras são perigosas sendo

detectadas a simples vista apenas quando o boleto do trilho está completamente fissurado.

Portanto, a ruptura do trilho pode ocorrer sem aviso prévio, razão pela qual é indispensável um

controle não destrutivo do trilho.

Detecção dos defeitos dos trilhos

Aparelhos para detecção de fissuras transversais

Neste caso têm-se detectores eletromagnéticos (“detectores Sperry”) e detectores sonoros

(convencionais e/ou ultra-sônicos de alta resolução). Os detectores eletromagnéticos (“detectores

Sperry”) são aparelhos que emitem através do trilho, uma corrente elétrica de aproximadamente

3.000 A, em baixa voltagem, gerando um campo magnético no boleto do trilho.

No ponto onde existir um defeito interno, o eixo do campo é desviado e as linhas de fluxo se

distorcem no ponto de encontro do defeito. Uma bobina que trafega ao longo do boleto amplifica

a distorção, registrando-a num gráfico do aparelho registrador, ao mesmo tempo em que uma

pistola com tinta marca na alma do trilho a posição exata do defeito.

Por outro lado, os detectores sonoros (convencionais) são constituídos por um projetor de

quartzo o qual envia através do trilho, partindo da superfície de rolamento, um feixe sonoro

vertical, perfeitamente dirigido, de freqüência modulada. Após a reflexão na face inferior do

patim, as vibrações voltam ao cristal emissor. Este sinal é transmitido a um alto-falante, sendo a

corrente de saída aplicada simultaneamente a um miliamperímetro. Têm-se assim um controle

visual e auditivo. Toda falha existente na massa do trilho em exame modifica a distribuição das

freqüências de ressonância, e, por conseguinte, a tonalidade e intensidade do som perceptível.

Além dos detectores sonoros convencionais, têm-se os detectores com sensores ultra-sônicos de

alta resolução. Esses aparelhos permitem detectar falhas com menos de 1 mm, apontando

núcleos de hidrogênio e localizando incrustações no perfil. Por meio desses detectores é possível

a realização de leituras tridimensionais completas do perfil do trilho (Figura 2.79). Algumas

vezes, a inspeção mediante ultra-som convencional detecta uma fissura horizontal no boleto, que

seria tolerada até certa dimensão; mas escondida abaixo dessa fissura “tolerável”, pode haver um

defeito transversal que ficaria para trás, com sérios riscos para a segurança da circulação

ferroviária.

79

Funcionamento de ondas ultra-sônicas

Sem defeito: as

ondas

propagam-se

livremente

Com defeitos: as

ondas refletem,

retornando à

sonda

Figura 2.81 – Aparelhos detectores ultra-sônicos (Pita, 2006).

A modernização dos equipamentos de ultra-som permite que hoje uma ferrovia seja

inspecionada continuamente a uma velocidade de até 40 km/h. Os sinais são processados

digitalmente, armazenando grande volume de dados em um microcomputador, o que possibilita

maior autonomia ao sistema e o processamento de altíssimas resoluções de dados.

Os arquivos gerados podem ser analisados em tempo real ou posteriormente no escritório, além

de poderem ser mesclados com informações de posicionamento geográfico e bancos de dados de

trilhos para acompanhamento de desgaste e controle de qualidade.

Aparelhos para determinação do desgaste do boleto

A determinação do desgaste do boleto pode ser feita a partir da leitura digital do perfil do trilho

em campo e posteriormente a comparação deste com o perfil padrão daquele tipo de trilho

(Figura 2.82).

Figura 2.82 – Aparelhos modernos para determinação do desgaste do boleto (Esveld, 2007).

Adicionalmente dispõe-se de medidores Stanley. Esses medidores são constituídos por

instrumentos portáteis (manuais) de leitura rápida, os quais são apoiados na alma do trilho, tendo

uma ponta de leitura apoiada na lateral e outra na superfície do boleto (Figura 2.83). Duas

escalas indicam o desgaste do boleto nesses dois pontos. Utiliza-se um aparelho para cada perfil

de trilho.

80

Figura 2.83 – Medidor de desgaste Stanley TM30 (Via Permanente, 2007).

Durabilidade dos trilhos – Limites de Uso

O desgaste dos trilhos afeta a exploração ferroviária tendo em vista o custo desse material,

somado ao custo da sua substituição.

Para o desgaste vertical, são recomendados os seguintes valores limites de uso:

Desgaste vertical do boleto em linhas principais: 12 mm;

Desgaste vertical do boleto em linhas secundárias: 15 a 20 mm.

Na Europa, os desgastes máximos estão sendo definidos em função das velocidades máximas de

deslocamento dos veículos, da altura do boleto do trilho e/ou tráfego anual de cargas, conforme

apresentado nas Tabelas 2.11 e 2.12.

Tabela 2.11 – Máximo desgaste vertical permissível do boleto (altura do trilho=159 mm)

Velocidade

máxima

(km/h)

Máximo desgaste vertical

permissível do boleto

(mm)

> 160 9

120 – 160 12

80 – 120 15

< 80 18

Fonte: Profillidis (2006)

Tabela 2.12 – Máximo desgaste vertical permissível do boleto (altura do trilho=154 mm)

Categoria da linha Máximo desgaste vertical

permissível do boleto (mm)

Linhas com tráfego anual de cargas superior

a 19 milhões de toneladas ou com carga

diária superior a 25.000 toneladas ou

velocidades superiores a 140 km/h ou mais

de 120 trens por dia

12


a 7,5 milhões de toneladas ou com carga

diária entre 20.000 e 25.000 toneladas

20


a 1,75 milhões de toneladas 26


Quanto ao desgaste lateral, recomenda-se:

81

“” pode atingir de 32º a 34º; sendo “” medido a partir da extremidade “A” do boleto.

A

Desgaste medido a 3 mm

acima do ponto mais baixo do perfil desgastado e

formando um ângulo de 26º

com o eixo do perfil.

Brina (1988) Profillidis (2006) – Especificação inglesa

Figura 2.84 – Desgaste lateral.

Em termos de área do boleto, limita-se o desgaste geral do mesmo a uma perda de 25% da sua

área.

Considerando-se a perda de peso dos trilhos, são admitidas perdas de 10% para trilhos até 45

kg/m e de 15% a 20% para trilhos mais pesados. Além disso, as tensões não devem superar 15

kg/mm2.

Redução do desgaste do boleto

O desgaste pode ser reduzido mediante:

Utilização de aços-liga;

Emprego de tratamento térmico do boleto durante a fabricação

o O tratamento térmico é um conjunto de operações de aquecimento ao qual se submete

o boleto do trilho, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e

velocidade de esfriamento. Desta forma, alteram-se as microestruturas dos elementos

constituintes do aço e em conseqüência suas propriedades mecânicas.

o Mediante tratamento térmico, o boleto dos trilhos pode ter aumento de resistência à

tração da ordem de 15 kg/mm2 e aumento de 40 a 60 pontos no número da dureza

Brinell.

Lubrificação da parte lateral interna do boleto mediante lubrificadores de linha,

especialmente em trechos com curvas de raio reduzido.

Figura 2.85 – Lubrificador de linha (Poyo et al., 2005).

82

Lubrificação das rodas da locomotiva, lubrificação esta que é transmitida aos trilhos,

diminuindo o desgaste destes.

Considerando-se que o desgaste entre os trilhos interno e externo em curvas é diferente, pode

utilizar-se a troca da posição destes, passando os trilhos interiores para o lado externo e vice-

versa.

2.2.4.7 Acessórios dos trilhos

Os trilhos, cujos comprimentos usuais variam entre 12 e 18 m, podem ser soldados, constituindo

trilhos longos soldados ou conectados mediante talas de junção, parafusos, porcas e arruelas.

Além da necessária continuidade da via, os trilhos também precisam ser assentados sobre os

dormentes, podendo-se realizar o assentamento com ou sem placa de apoio. Essas placas de

apoio podem ou não fazer parte dos acessórios de fixação do trilho, ou seja, aqueles elementos

que servirão de âncora na interface trilho-dormente, tanto no sentido longitudinal quanto no

transversal. A fim de reforçar o travamento no sentido longitudinal, também podem ser

utilizados os retensores de trilho. A continuação apresenta-se uma síntese de cada acessório

mencionado neste parágrafo.

Talas de Junção

Os trilhos têm comprimentos usuais de 12 ou 18 m. Trilhos de maior comprimento trariam

dificuldades não só na laminação como nos transportes dentro das usinas e destas aos postos de

embarque. As talas de junção consistem de duas peças de aço colocadas nas pontas dos trilhos,

posicionadas de um e outro lado do trilho, e apertadas por parafusos, contra a parte inferior do

boleto e contra a parte superior do patim.

As talas de junção variam quanto ao perfil utilizado, podendo ser classificadas em:

Talas de junção lisas;

Talas de junção nervuradas (fornecem maior inércia, deformação mais difícil);

Talas de junção em cantoneira (fornecem maior inércia, deformação mais difícil).

Tala de junção plana Tala de junção

nervurada

Tala de junção

em cantoneira

Figura 2.86 – Talas de junção (Mimf (2007) e Constrenge (2007)).

Quanto ao tipo de fixação das talas de junção, têm-se:

Talas de 4 furos;

83

Talas de 6 furos (oferecem uma junta mais firme e melhor ajuste nos trechos em curva).

Figura 2.87 – Tipo de fixação das talas de junção (Constrenge, 2007).

Para cada tipo de trilho, existem tabelas que informam as dimensões exigidas entre os furos,

conforme ilustra a Figura 2.88.

Figura 2.88 – Especificações das talas de junção (Constrenge, 2007).

Parafusos

Esses elementos apertam as talas de junção contra as pontas dos trilhos, com porcas, tendo

próximo a cabeça “gola” oval, que se encaixa na tala e tem por objetivo evitar que o parafuso

gire, ao ser apertado pela porca, sendo desnecessário segurá-lo. O diâmetro do parafuso varia

conforme o tipo de trilho. A Figura 2.89 apresenta um resumo das dimensões dos parafusos

normalmente utilizados em função do tipo de trilho/tipo de tala de junção.

Figura 2.89 – Dimensões dos parafusos para as diferentes talas de junção (Sanfer, 2007).

Arruelas

Essas componentes impedem que o parafuso se afrouxe com a trepidação na passagem dos trens,

sendo colocadas entre a tala e a porca do parafuso, dando maior pressão à porca. A arruela mais

usada é do tipo Grower, pois absorve as vibrações e mesmo quando se dá um ligeiro

afrouxamento da porca, mantém o aperto desejado.

84

Placas de apoio

As placas de apoio são elementos destinados a aumentar a área de apoio do trilho no dormente.

Consistem em introduzir-se uma chapa de aço entre o trilho e o dormente, ou entre o trilho e a

laje de concreto, com os furos necessários à passagem dos elementos de fixação do trilho na laje

ou no dormente. Além disso, podem ser utilizadas em conjunto com palmilhas (placas

amortecedoras).

Figura 2.90 – Modelos de placas de apoio (Brasil trilhos, 2007).

Segundo o tipo de trilho utilizado, as placas de apoio correspondentes são indicadas na Figura

2.91.

Figura 2.91 – Especificação para placas de apoio segundo o trilho utilizado.

Fixações dos trilhos

Nas ferrovias, os trilhos estão sujeitos aos seguintes esforços:

Em trechos retos

Esforços verticais exercidos pelas rodas;

Esforços longitudinais devidos a tensões térmicas;

Esforços transversais produzidos pelo movimento de laço;

Impactos devidos às irregularidades geométricas das rodas e da via.

85

Em curvas

Esforços transmitidos pelos frisos das rodas ao trilho externo devido à aceleração

centrífuga, ao atrito flange-boleto e ao movimento de galope dos truques (eixos simples,

duplos ou triplos).

Tendo em vista os esforços atuantes, os sistemas de fixação dos trilhos devem ser projetados de

forma que seus componentes sejam capazes de resistir a esses esforços e, além disso, transmiti-

los à estrutura da via.

Nos primórdios das ferrovias, construídas com dormentes de madeira, os elementos de fixação

deviam evitar o tombamento dos trilhos sob carregamento assim como restringir o deslocamento

do trilho sobre o dormente na direção transversal ao eixo da via.

Com o avanço da tecnologia, permitindo o transporte de cargas mais pesadas e a velocidades

maiores, aumentou-se a exigência de precisão na manutenção da bitola da via, e em

conseqüência, a necessidade da utilização de fixações aperfeiçoadas.

No entanto, a utilização dos trilhos longos soldados, em lugar de trilhos conectados por talas de

junção, foi à responsável pela mudança radical na concepção das fixações. Esse sistema requer

bom desempenho da fixação nos sentidos transversal e longitudinal ao eixo da via, exigindo

desta forma que o aperto da fixação sobre o patim seja mantido em todas as situações. Logo,

procura-se compensar os esforços longitudinais gerados pelas tensões térmicas do trilho longo

soldado mediante o atrito desenvolvido na interface patim-dormente.

Assim, surgiram as fixações elásticas, constituídas por um elemento que pode ser

apertado/ajustado sobre o patim do trilho. Esse dispositivo admite deformações elásticas que

seguem o contorno do trilho, conservando desta forma o ajuste ou aperto em qualquer situação.

Por outro lado, a eletrificação das linhas e o aparecimento de sistemas de sinalização cada vez

mais sofisticados requerem a utilização dos trilhos como condutores de corrente elétrica. Desta

forma, as fixações tiveram que ajustar-se a uma nova função, ou seja, isolamento elétrico na

interface trilho-dormente.

No caso dos dormentes de concreto, a condutividade é excessivamente alta, motivo pelo qual

foram pesquisadas novas fixações que empregassem materiais sintéticos isolantes do ponto de

vista elétrico e resistentes a elevados esforços mecânicos.

Ainda nos dormentes de concreto, as fixações demandaram a utilização de placas elásticas

(palmilhas ou placas amortecedoras) sob o patim a fim de evitar os impactos entre ambos

componentes, tendo em vista a excessiva rigidez do concreto, cujo módulo de elasticidade é de 3

a 5 vezes mais elevado que o da madeira empregada na fabricação de dormentes.

Função das fixações

As fixações têm funções mecânicas e elétricas. As fixações mecânicas devem:

Manter a bitola da via;

Evitar o tombamento do trilho;

Manter o ajuste/aperto vertical sobre o patim do trilho, evitando a perda de contato deste

com o dormente;

86

Impedir o deslocamento longitudinal do trilho em relação ao dormente;

Transferir cargas do trilho ao dormente;

Atenuar e amortecer as vibrações causadas pelas cargas do tráfego;

Obter um módulo de elasticidade adequado na interface trilho-dormente, especialmente

aqueles de concreto.

Do ponto de vista das funções elétricas, as fixações devem:

Proporcionar um isolamento elétrico suficiente entre ambos os lados da via, em linhas

eletrificadas ou dotadas de sistemas de sinalização que assim o solicitem.

Além das funções mecânicas e elétricas, as fixações também precisam apresentar:

Facilidade de instalação e manutenção;

Permitir deflexões elásticas e numa faixa de valores aceitáveis;

Ter resistência adequada à corrosão;

Ter custo e vida útil compatível com a do dormente;

Ser resistente ao vandalismo;

Evitar a abrasão e excesso de tensões entre componentes.

Requisitos para dispositivos de fixação

O esforço resultante na interface trilho-dormente após o aperto da fixação do trilho deve ser tal

que o atrito desenvolvido entre ambos supere a resistência ao deslizamento, na direção

longitudinal da via, do dormente sobre o lastro. Além disso, a força aplicada pelo aperto deve

manter-se com valores suficientes ao longo da vida útil da fixação. Na Espanha, recomenda-se

que a força mínima aplicada seja da ordem de 700 kg por dispositivo de fixação.

A freqüência de vibração das fixações deve ser significativamente maior que à dos trilhos, de

forma que durante a passagem dos veículos, não se perda o contato entre ambos. Além disso, o

deslocamento elástico do aperto deve ser suficiente para que a fixação mantenha uma reação

elástica ainda quando esteja submetida à máxima deformação prevista.

O aperto e afrouxamento das fixações devem permitir a utilização de equipamentos mecânicos

de alto rendimento. Adicionalmente, essas fixações devem manter suas características elásticas

mesmo depois de várias montagens e desmontagens em caso de trocas de trilhos.

O controle do aperto da fixação deve ser facilmente executável, além de permitir a execução sem

a necessidade de desmonte desta. Em caso de deterioração da fixação, a mesma deve permitir

fácil substituição.

Finalmente, as fixações devem ser simples, contendo um número reduzido de componentes, cuja

fabricação em série resulte factível e econômica.

Classificação das fixações

As fixações podem ser classificadas em diretas, indiretas e mistas. Nas fixações diretas, o

elemento de ancoragem no dormente é o mesmo que proporciona a força de aperto/ajuste no

trilho (Figuras 2.92 e 2.93).

87

Com placa

Sem placaAncoragem do

trilho Ancoragem do trilho

Placa

Ancoragem no dormente

Figura 2.92 – Fixação direta do trilho (Poyo et al. (2005) e Alias e Valdés modificado (1990)).

Almofada

Figura 2.93 – Fixação direta do trilho mediante pregos de linha (Profillidis, 2006).

No caso das fixações indiretas, o trilho é fixado a uma placa mediante um dispositivo, e essa

placa está ancorada ao dormente mediante outro dispositivo. Em dormentes de madeira, essa

placa visa aumentar a área de contato e melhorar a distribuição de cargas do trilho para o

dormente, enquanto que em dormentes de concreto, procura melhorar a inserção da fixação no

dormente e dependendo do material do qual foram construídas, diminuir vibrações, isolar

eletricamente a fixação etc.

Ancoragem do

trilho

Ancoragem do

trilho

Placa

Ancoragem na placa

Ancoragem no dormente

Ancoragem

da placa

Ancoragem

da placa

Poyo et al. (2005) Alias e Valdés modificado (1990)

Figura 2.94 – Fixação indireta do trilho.

Nas fixações mistas, o trilho está apoiado sobre uma placa e essa placa está afixada no dormente

mediante tirefões que servem de ancoragem tanto para a placa quanto para o trilho.

88

Ancoragem

da placa

Ancoragem

da placaAncoragem do

trilhoAncoragem do trilho

Placa

Ancoragem no dormente Poyo et al. (2005) Alias e Valdés modificado (1990)

Figura 2.95 – Fixação mista do trilho.

As fixações também podem ser classificadas em rígidas e elásticas, segundo admitam ou não

pequenos movimentos verticais do trilho sob deformação elástica.

Durante a passagem dos veículos a via experimenta movimentos verticais, vibrações e esforços

horizontais nas curvas. Têm-se como resultado o afrouxamento das fixações rígidas, que

provocam a perda de geometria da via (alinhamento horizontal, alinhamento vertical, alteração

da bitola, entre outros). No entanto, as fixações elásticas admitem deformações elásticas, ou seja,

apesar de que em algum momento possam produzir-se movimentos relativos entre o trilho e o

dormente, o trilho sempre está apertado, retornando desta forma, à posição original. Assim,

evita-se, por exemplo, o deslocamento longitudinal do trilho sobre os dormentes devido a

esforços térmicos na via com trilhos longos soldados.

As fixações rígidas são empregadas unicamente em dormentes de madeira ou aço, enquanto que

as fixações elásticas são utilizadas obrigatoriamente em dormentes de concreto e opcionalmente

em dormentes de madeira ou aço.

As fixações elásticas podem apresentar duas configurações:

Fixação elástica tipo parafuso; e

Fixação elástica tipo mola.

Fixação elástica tipo parafuso

Proporciona uma elevada força de ligação, fácil manutenção e substituição. No entanto, a

correta instalação é afetada pelos aparelhos localmente disponíveis.

Elementos comuns dessas fixações

o Dispositivo rosqueável (aparafusável), utilizado para aplicar uma força à mola de

aço. Esse dispositivo pode ser removido do dormente.

o Mola de aço, que pode apresentar forma de barra ou chapa.

o Palmilha (placa amortecedora) entre o trilho e o dormente para absorver as

vibrações e fornecer isolamento elétrico.

o Elementos de isolamento, de forma a isolar eletricamente o trilho de qualquer

corrente circulando no interior do dormente.

89

Dispositivo rosqueável

Chapa de aço

AlmofadaElementos de

isolamento

Figura 2.96 – Fixação elástica tipo parafuso (Profillidis modificado, 2006).

Fixação elástica tipo mola

São fixações que oferecem condições de ajustamento mais desfavoráveis, porém são

menos afetadas por problemas de instalação. Além disso, qualquer erro pode ser

facilmente localizado mediante inspeção visual.

Elementos comuns dessas fixações

o Algum tipo de ancoragem fixado no dormente, geralmente instalado no momento

da fabricação do dormente.

o Mola de aço para geração de força de amarração (tipo abraçadeira) no patim do

trilho.

o Palmilha entre o trilho e o dormente para atenuar forças e tensões e fornecer

isolamento elétrico, necessário para o sistema de sinalização.

o Isoladores ou camada de materiais isolantes que forneçam isolamento elétrico

entre o trilho e qualquer caminho percorrido pela corrente na direção ou no

interior do dormente.

ancoragem

Mola de aço Almofada Isoladores

Figura 2.97 – Fixação elástica tipo mola (Profillidis modificado, 2006).

Forças e tensões em fixações rígidas e elásticas

A diferença entre ambos os tipos de fixação torna-se mais evidente a partir de diagramas força

de tração VS tempo, indicado na Figura 2.98.

90

Fixação rígida Fixação elástica

Fo

rça d

e t

raçã

o n

a

fixa

ção

Figura 2.98 – Força de tração em fixações rígidas e em fixações elásticas

(Profillidis modificado, 2006).

Do ponto de vista das forças de ligação, estas variam segundo o sistema de fixação utilizado. A

maioria desses sistemas oferece forças de ligação variando entre 750 – 1.250 kg para dilatações

entre 5 – 15 mm.

As fixações tipo mola apresentam maior dilatação que comparado às fixações tipo parafuso para

uma mesma força aplicada. No entanto, a mola deve ter uma capacidade de carga bem superior

àquela utilizada em sua faixa de operação, pois isso aumenta a expectativa de vida útil da

fixação.

As forças de ligação na fixação são calculadas em relação ao perfil do trilho, velocidade máxima

permitida, peso do veículo, rigidez da via, raios de curvatura, temperaturas da região, entre

outros.

Força de ligação na fixação (kg) Força de ligação na fixação (kg)

Típica

faixa de

projeto

Fixação tipo parafuso Fixação tipo mola

Figura 2.99 – Diagramas força-estiramento (Profillidis modificado, 2006).

Considerando-se apenas as dilatações das fixações elásticas, ter-se-ia:

Forças de ligação nas fixações elásticas

As ancoragens dessas fixações exigem especial cuidado. Em fixações elásticas com

parafusos, a ancoragem é feita de nylon ou polipropileno plástico. Para fixações elásticas

com molas, as ancoragens são fabricadas com ferro fundido ou aço forjado.

Adicionalmente, as ancoragens devem ser projetadas para transmitir com segurança tanto

forças verticais quanto forças laterais aos dormentes de concreto.

91

Em vias que utilizem sinalização mediante circuitos na própria via, devem ser utilizados

isoladores que sejam resistentes ao desgaste, à degradação por luz ultravioleta e a ataques

provenientes de produtos químicos.

Palmilhas nas fixações elásticas

São utilizadas entre o trilho e o dormente, ou entre o trilho e a laje de concreto. Quando

for utilizada placa de apoio (seja em via com lastro ou em via sem lastro), as palmilhas

são colocadas entre a placa de apoio e o dormente ou entre a placa de apoio e a laje de

concreto.

Dimensões, materiais e projeto de palmilhas

A espessura da palmilha, que usualmente varia entre 5 e 10 mm, é escolhida para

instalações específicas e depende dos seguintes fatores:

o Largura do patim;

o Tipo de fixação elástica utilizada;

o Dimensões do dormente e da placa de apoio (se houver);

o Tipo de tráfego (por exemplo, tráfego pesado em baixa velocidade ou tráfego de

passageiros em alta velocidade).

As palmilhas, usualmente ranhuradas para aumentar a flexibilidade e a aderência, têm

sido confeccionadas mediante três tipos de materiais:

o Borracha (natural e sintética);

o Plástico; e

o Mistura de borracha e cortiça.

Funções das palmilhas

Distribuição de carga

A palmilha deve distribuir o carregamento entre o patim e o dormente de forma a

acomodar as irregularidades entre ambos componentes.

Atenuar vibrações

Resiliência

A palmilha deve ser projetada para fornecer uma deflexão compatível com o sistema de

fixação elástico empregado, ou seja, a fixação deve ser capaz de fornecer a qualquer

tempo resistência às forças longitudinais e laterais dos trilhos.

Resistência ao arrastamento

A palmilha, junto ao sistema de fixação, deve fornecer adequada resistência à torsão e ao

arrastamento, que não devem mudar significativamente com o passar do tempo ou

tonelagem transportada.

Isolamento elétrico

Durabilidade

A palmilha deve ter uma vida útil no mínimo igual à do trilho. O ideal é a instalação da

palmilha durante a substituição do trilho. Além disso, as palmilhas devem ser resistentes

92

à contaminação por sujeira, óleo e produtos químicos, e ser capaz de trabalhar em iguais

condições a despeito da temperatura ambiente e das condições climáticas.

Resumo dos principais modelos de fixação

Fixações rígidas diretas

o Em madeira

Pregos de linha;

Tirefões.

Fixações elásticas diretas

o Em madeira

Fixação Nabla;

Fixação Vossloh SKL-12;

Clip elástico D.E.

o Em concreto

Fixação RN;

Fixação P2;

Fixação Nabla;

Fixação Pandrol;

Fixação Vossloh HM.

Fixações elásticas indiretas

o Em madeira

Fixação Pandrol;

Fixação Vossloh SKL-12.

o Em concreto

Fixação Pandrol;

Fixação Vossloh SKL-12;

Fixação K (ou GEO).

A seguir são detalhados os tipos de dispositivos empregados em cada tipo de fixação.

Fixações rígidas diretas – Pregos de linha

Os pregos de linha são pregos de seção retangular (Figura 2.100), terminados em cunha e

cravados a golpes de marreta ou mediante dispositivos mecânicos, em furo previamente

preparado, cujo diâmetro deve ser ligeiramente menor que o diâmetro do círculo circunscrito à

seção do prego, para dar a necessária pressão ao dormente. A cabeça do prego de linha apresenta

uma saliência que se apóia no patim do trilho e tem na parte inferior a mesma inclinação deste.

No sentido perpendicular a saliência, o prego dispõe de duas orelhas para permitir seu

arrancamento mediante alavanca.

93

Prego cabeça de cachorro Prego asa

Figura 2.100 – Pregos de linha (Sanfer, 2007).

Durante a passagem do material rodante, o trilho comprime o dormente e parte da deformação

resultante é plástica, gerando então uma brecha entre a cabeça do prego e o patim do trilho. Com

o passar do tempo, as sucessivas passagens dos veículos aumentam a brecha, provocando uma

gradual falta de aperto da fixação, que afeta a segurança e pode ser a origem de um

descarrilamento. Além da deformação plástica mencionada, as vibrações em alta freqüência

causadas pelo tráfego do material rodante também contribuem para o alargamento das brechas e

falta de aperto na interface trilho-dormente.

Os pregos de linha são o tipo de fixação menos eficiente, pois funcionando como cunhas na

madeira criam a tendência de rachar o dormente. Esses pregos podem ser fixados com ou sem

placa de apoio do trilho e oferecem pouca resistência ao arrancamento (aproximadamente 2.200

kg).

Fixações rígidas diretas – Tirefões

Os tirefões são semelhantes a parafusos de “rosca-soberba”, em cuja cabeça se pode adaptar uma

chave especial ou o cabeçote da máquina “tirefonadeira”, por meio da qual se aparafusa o tirefão

na madeira, no furo previamente preparado.

Sanfer (2007) Poyo et al. (2005)

Figura 2.101 – Modelos de tirefões e seção transversal da fixação.

A cabeça do tirefão tem base alargada, em forma de aba de chapéu, que na face inferior tem a

mesma inclinação do patim do trilho. É um tipo de fixação superior ao prego, pois sendo

aparafusado, fica mais solidário com a madeira do dormente, sacrificando menos as fibras desta

94

e oferecendo uma resistência ao arrancamento consideravelmente superior (aproximadamente

7.000 kg).

O furo do dormente fica hermeticamente fechado pelo tirefão, impedindo a entrada d’água, o que

nem sempre acontece com o prego. Os pregos e tirefões são fixados de forma “cruzada”, ou seja,

fixando-se os elementos deslocados do centro do dormente, em posições desencontradas (interna

e externamente no mesmo trilho) a fim de permitir nova fixação em posição simétrica, quando a

primeira afrouxar.

Desvantagens dos tirefões

o Devido ao caráter rígido da fixação, o mesmo não acompanha os deslocamentos

verticais do trilho durante a passagem do material rodante. Isto impede sua utilização

em vias construídas com trilho longo soldado, pois sua presença ocasionaria

constantes impactos na interface trilho-cabeça do tirefão. Então se teria o

afrouxamento da fixação, a deterioração do furo e finalmente a flambagem dos trilhos

devido à falta de compensação dos esforços térmicos originados pelo atrito trilho-

tirefão.

o Face às deficiências apresentadas, a fixação mediante tirefões restringe-se a vias com

juntas. No entanto, o tirefão pode ser utilizado como elemento de ancoragem

formando parte de diversos sistemas de fixação elástica direta ou indireta.

Fixações rígidas diretas – Recomendações para fixação em campo

Trechos em tangente

Tirefond ou prego

Dormente

Trilho

Fixação correta Fixação incorreta

Figura 2.102 – Recomendações para execução de fixações diretas em tangentes

(USACE modificado (1991)).

Trechos em curvas

95

Tirefond ou

prego extra

Tirefond

ou prego habitual

Placas de apoio de 4 furos Placas de apoio de 8 furos Figura 2.103 – Recomendações para execução de fixações diretas em curvas

(USACE modificado (1991)).

Figura 2.104 – Tipos de tirefões utilizados na Espanha (Alias e Valdés, 1990).

Figura 2.105 – Tipos de tirefões utilizados na Espanha (Alias e Valdés, 1990).

Fixações elásticas – fixação RN

Esta fixação foi desenvolvida para utilização com dormentes bi-blocos (dormentes RS). O

elemento mais importante desta fixação é o clip elástico fabricado com aço doce, que permite o

96

ajuste ou aperto da mesma. A força de aperto é exercida pelo bordo do clip sobre o patim. O clip

permite deslocamentos elásticos de 4,1 mm, porém após o aperto da fixação, têm-se apenas 1,6

mm de deslocamento efetivo.

Arruela

Segmento de

borracha

Parafuso

Arruela

isolante

Grampo de

aço doce

Almof

ada

Trilho

Figura 2.106 – Fixação RN (Brina (1988) e Poyo et al. modificado (2005)).

A força aplicada para apertar o clip é da ordem de 1.100 kg. No entanto, o processo de aperto é

delicado, pois o clip tem apenas uma posição de apoio correto sobre o patim. Desta forma, em

caso de excesso de aperto, o aço trabalhará na região plástica e a força de aperto efetiva será

reduzida consideravelmente. Caso contrário, o parafuso com deficiência de aperto também

apresentará diminuição da força efetiva disponível.

2º contato 1º contato

Aperto insuficiente

Aperto excessivo Aperto correto

Figura 2.107 – Fixação RN (Alias e Valdés, 1990).

Desvantagens da fixação RN

o Esta fixação apresenta como inconvenientes problemas de manutenção da bitola da via e

isolamento elétrico do trilho. Na primeira situação, os esforços transversais são em

princípio compensados pelo atrito do trilho com a placa de apoio. No entanto, quando

esse atrito torna-se insuficiente para absorver os esforços, seja por defeito do aperto ou

pela magnitude deste superior ao normal, têm-se como resultado o deslocamento do

Clip de

aço

doce

97

patim, que transmitirá os esforços ao bordo inferior do clip, que por sua vez o transmitirá

a um segmento isolante de borracha. A resistência desse elemento é reduzida e diminui

com o tempo devido ao envelhecimento do material, atacado pelas intempéries. Desta

forma, surgem com freqüência rupturas superiores a 10 mm nesse segmento.

o Por outro lado, o isolamento elétrico exigido do segmento e da arruela isolantes é

insuficiente em presença de umidade, podendo interferir nos sistemas de sinalização.

Adicionalmente tem-se na placa de apoio uma palmilha de borracha de 4,5 mm de

espessura, destinada a amortecer os esforços verticais. Essa palmilha apresenta boa

elasticidade quando nova, porém sofre um processo de envelhecimento relativamente

rápido, perdendo parte de suas propriedades elásticas.

Esta fixação pode ser utilizada em vias com trilhos longos soldados, tendo-se os devidos

cuidados para instalação e aperto, além de periódica inspeção do estado destas em serviço.

Fixações elásticas – fixação P2

Esta fixação surgiu na Espanha entre 1978 e 1980 como alternativa à fixação RN. Os principais

elementos desta fixação são os clips isolantes interior e exterior, de poliamida reforçada com

fibra de vidro. Desta forma, obteve-se um bom isolamento elétrico do trilho. Além disso, o clip

exterior contribui para transmitir os esforços transversais do patim aos entalhes do dormente,

tendo desta forma um clip mais robusto que o RN, que se limita a transmissão de esforços

verticais.

O aperto vertical é obtido pela flexão das lâminas elásticas de aço, inicialmente planas, mas que

submetidas a uma força vertical (aperto da porca), deformam-se elasticamente até entrar em

contato com a superfície superior dos grampos isolantes (côncavos – raio de curvatura de 420

mm). Logo, essas lâminas transmitem ao patim uma força de 850 kg.

Parafuso

Lâmina elástica

Almofada

Lâmina elástica

Parafuso

Isolamento externoIsolamento externo

Figura 2.108 – Fixação P2 (Alias e Valdés modificado, 1990).

Esta fixação apresenta como vantagem a possibilidade de substituir os componentes da fixação

RN, sem necessidade de alterações na geometria dos dormentes RS. Além disso, os resultados

obtidos em campo têm sido satisfatórios em relação à manutenção da bitola e ao isolamento

elétrico da via.

Fixações elásticas – fixação NABLA

98

Esta fixação foi desenvolvida na França para substituir a fixação RN. Diferentemente da fixação

P2, devido a sua configuração geométrica, a fixação NABLA não pode ser instalada em antigos

dormentes RS. A fixação NABLA consiste de dois clips isolantes de poliamida, que

proporcionam isolamento e transmissão de esforços, além de duas lâminas elásticas de aço que

fornecem a força elástica vertical no aperto da porca. As lâminas de aço apresentam dupla

curvatura e planta trapezoidal, o que permite uma grande elasticidade à peça, além de

diminuição dos esforços que devem ser suportados pelos clips.

O aperto nominal de uma fixação NABLA é da ordem de 1.100 kg. A placa de apoio do trilho

também é constituída por palmilha de borracha de 9 mm para obter-se melhor amortecimento

das vibrações, especialmente em altas velocidades.

Esveld (2001) Mitsui (2007) Alias e Valdés (1990)

Figura 2.109 – Fixação NABLA.

Detalhes da

montagem

Fixação NABLA

Figura 2.110 – Fixação NABLA (Poyo et al. modificado, 2005).

Tirefão

99

Material isolante

Botão de apoio

Tirefond

Bainha

Grampo elásticoTrilhoPlaca de

apoio

Figura 2.111 – Detalhes da montagem da fixação NABLA (Pita modificado, 2006).

Fixações elásticas – fixação PANDROL

Esta fixação surgiu em 1959, tendo como inventor o engenheiro noruego Per Pande Rolfson.

Apesar da origem norueguesa, a fixação foi comercializada pelos ingleses. A principal

característica dessa fixação é a ausência de elementos aparafusados, o que diminui

significativamente a exigência de manutenção da fixação. Além disso, pode ser utilizada em

dormentes de concreto, aço e madeira, e inclusive em vias em laje. No entanto, tem como

inconveniente a falta de controle da força de aperto, tanto no momento da instalação quanto ao

longo da vida em serviço.

O elemento principal desta fixação é um clip fabricado a partir de barras de aço (temperado e

revenido) de elevado limite elástico. Existem dois tipos de clip, o “PR” e o “E”, fabricados com

diferentes diâmetros de barra. O aperto fornecido pela fixação é função do diâmetro da barra.

O aperto da fixação é obtido mediante deformação do clip imposta no contato com o patim, em

forma de elemento de ancoragem. Desta forma, a fixação é apertada desde o momento em que o

clip foi instalado no respectivo alojamento, eliminando-se então a necessidade de

aparafusamento. A operação de instalação dessas fixações pode ser feita de forma mecanizada.

Clip elástico

100

Elemento

isolante

Isolador

de nylon

Fixação PANDROL

Figura 2.112 – Fixação Pandrol (Alias e Valdés modificado, 1990).

Brina (1988) Molaço (2007)

Figura 2.113 – Detalhes da fixação Pandrol em campo.

As principais vantagens desta fixação são sua simplicidade de montagem e reduzida necessidade

de manutenção. No entanto, têm como desvantagens o alto custo e a perda do aperto por

relaxamento do aço do clip com o passar do tempo.

Fixações elásticas – fixação VOSSLOH HM

Esta fixação foi desenvolvida na Alemanha na década de 60. VOSSLOH era a empresa

fabricante e HM o engenheiro autor do design. Neste caso a fixação do trilho deve-se ao trabalho

de flexão ou torsão do clip. Esta fixação pode ser utilizada tanto em dormentes de concreto

quanto em dormentes de madeira. Porém deve-se distinguir:

o A fixação direta SKL 1, utilizável apenas em dormentes de concreto.

o A fixação indireta (com placa nervurada de aço) SKL 12, passível de uso em ambos os

tipos de dormentes.

101

O elemento principal desta fixação é o clip elástico projetado em forma de épsilon. A contenção

ou travamento lateral do trilho é obtido nas fixações diretas mediante uma peça denominada

“placa guia curvada”, que também proporciona apoio e posicionamento do clip.

Diferentemente da fixação Pandrol, as fixações Vossloh dispõem de porcas ou tirefões que

precisam ser apertados para obter-se a tensão adequada no grampo. Quando necessário, o

reajuste de tensão é relativamente simples na fixação Vossloh, enquanto que na Pandrol um

reajuste é praticamente impossível.

Ancoragem

Lâmina de

isolamento

Parafuso

Clip

Placa

curvada

Poyo et al. Modificado (2005) Alias e Valdés (1990)

Figura 2.114 – Fixação Vossloh HM.

Figura 2.115 – Fixação Vossloh HM (Alias e Valdés, 1990).

A placa curvada é fabricada em poliamida reforçada com fibra de vidro ou aço, sendo o custo da

primeira versão ligeiramente superior, porém proporcionando um isolamento elétrico perfeito,

contribuindo aos modernos sistemas de sinalização de alta freqüência.

Nas fixações diretas, o aperto da fixação é obtido mediante aparafusamento do tirefão em um

elemento de ancoragem de material sintético (polietileno de alto peso molecular) embutido no

dormente. Já nas fixações indiretas, utiliza-se uma porca para aparafusamento em uma haste

disposta na placa de apoio nervurada. A força de aperto desta fixação é da ordem de 1.100 kg.

102

Esta fixação tem demonstrado excelentes características quanto à manutenção da bitola,

isolamento elétrico e aperto, permitindo sua utilização em linhas de alta velocidade e/ou

elevadas cargas por eixo.

Fixações elásticas – com trilho flutuante

Neste caso, o trilho é suportado pela parte superior da alma e pela parte inferior do boleto

mediante blocos de material elástico. O patim não tem contato com a placa de apoio nem com os

dormentes.

Figura 2.116 – Fixação Vanguard (Railway Technology, 2008).

Fixações elásticas – fixações tipo K ou GEO

Essas fixações consistem de uma placa de aço fixada ao dormente por meio de tirefões e

composta de nervuras, nas quais se encaixam as cabeças dos parafusos, que apertam uma

castanha contra o patim do trilho. Entre a castanha e a porca dos parafusos são colocadas uma ou

mais arruelas, o que torna a fixação elástica.

Figura 2.117 – Fixação K ou GEO (Brina, 1988).

Fixações elásticas – Grampo elástico simples (Elastic Rail Spike)

Neste caso a fixação consiste de um grampo fabricado com aço de mola, tendo uma haste que

penetra na madeira, de seção quadrada e a parte superior formando uma mola que fixa o patim

do trilho, tensionando-o, após os últimos golpes do malho.

103

Figura 2.118 – Grampo elástico simples (Brina, 1988).

Fixações elásticas – Grampo elástico duplo

Neste caso a fixação possui duas hastes cravadas no dormente ou encaixadas na placa de apoio,

conforme ilustra a Figura 2.119. Na Holanda desenvolveu-se uma variante desse grampo,

denominando-se Fixação DE (Deenik, Eisses), apresentada na Figura 2.120.

Figura 2.119 – Grampo elástico duplo (Brina, 1988).

Molaço (2007)

Figura 2.120 – Grampo elástico duplo, mais conhecido como Fixação DE (Deenik, Eisses).

Retensores de trilho

Esses dispositivos impedem o deslocamento dos trilhos no sentido longitudinal e transferem aos

dormentes os esforços longitudinais que tendem a deslocar o trilho. O retensor, preso ao patim

por pressão, fica encostado à face vertical do dormente, transmitindo a este os esforços

longitudinais. Estando o dormente engastado no lastro, sua movimentação fica então impedida.

104

Tala de junção

com 6 furos

Retensores

Pregos ou

tirefonds

adicionais em

curvas

Furos adicionais

nas placas de apoio para futura utilização

Figura 2.121 – Retensores de trilhos (Armstrong modificado, 2005).

As fixações elásticas praticamente impedem o deslocamento longitudinal dos trilhos na

passagem dos trens e nesse caso o retensor apenas complementa o retensionamento da fixação.

Os retensores são indispensáveis em fixações rígidas e devem apresentar as seguintes

características:

Ter poder de retensão superior à resistência ao deslocamento do dormente no lastro.

Ter eficiência em aplicações sucessivas, ou seja, permitir várias reaplicações sem perder

o poder de retensão.

Deve ser constituído de uma única peça.

Deve ser de fácil aplicação.

Os retensores podem ser encontrados com as seguintes formas:

Retensor FAIR

É o modelo mais eficiente, colocado sob pressão no patim do trilho. A parte que fica

abaixo do patim e adjacente ao mesmo é reta, mas a seção transversal da peça forma um

T.

Pregos ou

tirefões

adicionais

em curvas

105

Figura 2.122 – Retensor FAIR (Brina, 1988).

Retensor FAIR V

Tem seção quadrada e a parte que fica abaixo do patim do trilho se assemelha a um V.

Figura 2.123 – Retensor FAIR V (Royaltrack, 2007).

106

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Agência Nacional dos Transportes Terrestres – ANTT (2005). Anuário Estatístico dos

Transportes Terrestres. AETT/2005. Sítio Web visitado em 24 de Setembro de 2007.

In: http://www.transportes.gov.br/bit/ANTT/index.htm

Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR 7511/2005. Dormente de madeira -

Requisitos e métodos de ensaio. 18 p.

________________________________________NBR 7914/1990. Projeto de lastro para via

férrea. 2 p.

________________________________________NBR 11709/1991. Dormente de concreto. 14

p.

________________________________________NBR 11824/1991. Dormente de aço. 12 p.

________________________________________NBR 12477/1991. Dormente de aço laminado

– DA–28. 2 p.

Alias, J. e Valdés, A. (1990). La via del ferrocarril. Bellisco Librería Editorial. Madri, Espanha.

Armstrong, J. H. (2005). The railroad. What it is, What it does. The introduction to railroading.

4th

Edition. Simmons-Boardman, Inc. Omaha, Nevada, EUA. ISBN:0-911382-

04-6

Brasil Trilhos (2007). Sítio web visitado em 10 de Agosto de 2007.

In: http://www.brasiltrilhos.com.br

Brasil Trilhos (2008). Sítio web visitado em 20 de Setembro de 2008.

In: http://www.brasiltrilhos.com.br

Brina, H. L. (1988). Estradas de Ferro. Volume 1. Editora UFMG.

CIMM (2007). Sítio web visitado em 15 de agosto de 2007.

In: http://construtor.cimm.com.br/cgi-win/construt.cgi?configuradorresultado+1462

Conhecendo a madeira (2007). Sítio web visitado em 10 de agosto de 2007.

In: http://www.conhecendoamadeira.com

Constrenge (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007.

In: http://www.constrenge.com.br

DNIT – Departamento Nacional de Infra-estrutura dos Transportes (2006). Manual de

Pavimentação. Publicação IPR-719. Rio de Janeiro, Brasil.

Esveld (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007. In: http://www.esveld.com

Gerdau (2007). 2004 Annual Report. Sítio web visitado em 20 de Março de 2007.

In: http://www.gerdau.com.br/relatoriogerdau/2004/ing/steelproduction.asp

Hidremec (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007. In: http://www.hidremec.com.br

http://www.transportes.gov.br/bit/ANTT/index.htm

107

Hidremec (2008). Sítio web visitado em 20 de Setembro de 2008. In:

http://www.hidremec.com.br

Ibama – Instituto Brasileiro do Meio-ambiente (2008). Sítio web visitado em 11 de Outubro de

2008. In: http://www.ibama.gov.br/lpf/madeira/pesquisa.php?idioma=portugues

Icotema (2007). Sítio web visitado em 24 de Setembro de 2007.

In: http: //www.icotema.com.br

Maldonado, F. M. A. e Orellana, F. M. C. (2001). Texto guía de vías férreas. Monografia de

licenciatura em Engenharia Civil. Universidad Mayor de San Simón. Facultad de Ciencias y

Tecnologia. Carrera de Ingenieria Civil. Cochabamba, Bolívia. In:

http://www.umss.edu.bo/epubs/etexts/downloads/26/plantemas.htm

Mimf (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007. In: http://www.mimf.com.br

Mitsui (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007. In: http://www.mitsui-tr.co.jp

Molaço (2007). Sítio web visitado em 5 de Agosto de 2007. In: http: //www.molaco.com.br

Pita, A. L. (2006). Infraestructuras ferroviarias. Edicions UPC - Edicions de la Universitat

Politècnica de Catalunya, SL. 1a edição.

Poyo, F. J. C. et al. (2005). Diseño y caracteristicas de la via ferroviaria. Grupo Editorial

Universitário. 1a edição.

Profillidis, V. A. (2006). Railway Management and Engineering. Ashgate Publishing Company.

3a edição.

Railway Technology (2008). Sítio Web visitado em 20 de Setembro de 2008. In:

http://www.railway-technology.com/contractors/rail/pandrol/

Royaltrack (2007). Sítio web visitado em 10 de Agosto de 2007.

In: http: //www.royaltrack.com

Sanfer (2007). Sítio web visitado em 10 de Agosto de 2007. In: http://www.sanfer.com.br

Serrarias Mohr (2007). Sítio web visitado em 24 de Setembro de 2007.

In: http://www.mohr.com.br

United States Army Corps of Engineers – USACE (1991). Railroad Track Standards. Publication

Number: Army TM 5-628. Sítio web visitado em 24 de Março de 2007.

In: http://www.usace.army.mil/publications/armytm/tm5-628/

Via permanente (2007). Sítio web visitado em 15 de Agosto de 2007.

In: http: //www.viapermanente.com.br

Walter Beton GmbH (2007). Walter Beton Concrete Sleepers Germany. Sítio web visitado em

15 de Agosto de 2007. In: http: // www.walter-beton.com

http://www.hidremec.com.br/

http://www.umss.edu.bo/epubs/etexts/downloads/26/plantemas.htm

http://www.railway-technology.com/contractors/rail/pandrol/

108

APÊNDICES

DO CAPÍTULO 2

109

Tabela 1 – Propriedades físicas e mecânicas de algumas madeiras brasileiras de 1ª classe passíveis de utilização em dormentes Nome comum e

procedência

Densidade

(g/cm3)

Flexão Estática Compressão Tração Fendilhamento Cisalhamento Dureza Janka

Limite de

resistência

ou Módulo

de Ruptura

(kgf/cm2)

Módulo de

Elasticidade

(1.000kgf/cm2)

Paralelas às

Fibras

Perpendicular

às Fibras Perpendicular

às Fibras

(kgf/cm2)

Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Paralelas

às Fibras

(kgf)

Transversal

às Fibras

(kgf) Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Resistência no

Limite

Proporcional

(kgf/cm2)

Amoreira

(Tucumã-PA)

Seca 0,8 1565 129 878 228 54 70 159 1164 1082

Verde 1,22 899 113 531 151 52 63 110 716 779

Básica 0,73

Angico

(Santarém-PA)

Seca 1183 137 700 117 38 ------ 134 736 757

Verde 1,12 1005 109 512 92 49 ------ 119 696 730

Básica 0,68

Aroeira (Curuá-Una-PA)

Seca 0,83 1333 163 715 100 47 71 171 841 790

Verde 1,14 906 138 490 77 70 113 583 685

Básica 0,73

Ipê (Belém-PA)

Seca 0,99 1726 131 869 253 39 ------ 137 1480 1406

Verde 1467 121 737 195 64 ------ 135 1352 1316

Básica 0,89

Sucupira

(Belém-PA)

Seca 0,88 1570 138 885 163 43 ------ 128 1301 1153

Verde 1159 114 566 135 59 ------ 119 971 970

Básica 0,77

Sucupira (Curuá-Una-PA)

Seca 0,99 1857 183 941 162 42 67 194 1514 1550

Verde 1,22 1369 164 746 101 64 78 149 1203 1266

Básica 0,85

Sucupira (Floresta Nacional

do Jamari-RO)

Seca 0,87 1463 167 961 127 60 74 166 1006 846

Verde 1,19 1135 168 568 102 35 76 132 794 782

Básica 0,74

Fonte: Ibama (2008)

110

Tabela 2 – Propriedades físicas e mecânicas de algumas madeiras brasileiras de 2ª classe passíveis de utilização em dormentes Nome comum e

procedência

Densidade

(g/cm3)

Flexão Estática Compressão Tração Fendilhamento Cisalhamento Dureza Janka

Limite de

resistência

ou Módulo

de Ruptura

(kgf/cm2)

Módulo de

Elasticidade

(1.000kgf/cm2)

Paralelas às

Fibras

Perpendicular

às Fibras Perpendicular

às Fibras

(kgf/cm2)

Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Paralelas

às Fibras

(kgf)

Transversal

às Fibras

(kgf) Resistência à

Ruptura

(kgf/cm2)

Resistência no

Limite

Proporcional

(kgf/cm2)

Amarelinho

(Pau amarelo)

(Belém-PA)

Seca 0,77 1176 130 711 136 45 ------ 108 1092 846

Verde 949 94 418 96 62 ------ 118 742 665

Básica 0,68

Amarelinho

(Pau amarelo) (Buriticupu-MA)

Seca 0,8 1294 140 708 122 42 58 181 1268 1121

Verde 1,2 998 124 472 98 46 59 126 780 800

Básica 0,69

Angelim

(Flona de

Caxiuanã-PA)

Seca 0,7 1141 121 574 114 48 56 133 830 645

Verde 1,2 822 108 388 55 44 65 101 527 494

Básica 0,6

Angelim-

Vermelho (Curuá-Una-PA)

Seca 0,97 1600 173 873 151 39 67 180 1460 1381

Verde 1,26 1220 153 615 105 53 75 134 1019 1108

Básica 0,83

Angelim-pedra (Curuá-Una-PA)

Seca 0,74 1208 135 611 107 39 55 140 806 747

Verde 1,19 931 128 441 68 41 57 112 620 638

Básica 0,65

Cupiúba

(Perobinha) (Curuá-Una-PA)

Seca 0,82 1340 149 689 42 56 148 148 1019

Verde 1,13 916 117 485 66 73 125 94 778

Básica 0,71

Jacareúba

(Belém-PA)

Seca 0,62 894 87 543 97 46 ------ 108 802 578

Verde 559 69 285 55 44 ------ 73 455 364

Básica 0,54

111

Jatobá (Curuá-Una-PA)

Seca 0,85 1399 159 773 141 68 76 194 1253 1116

Verde 1,24 1093 146 559 101 69 88 148 902 965

Básica 0,76

Louro

(Canela-preta) (Curuá-Una-PA)

Seca 0,71 1221 143 647 99 534 536 49 71 126

Verde 1,04 849 128 440 68 482 514 50 61 104

Básica 0,63

Louro-faia

(Carvalho-do-

brasil) (Curuá-Una-PA)

Seca 0,93 1614 173 846 112 63 87 157 976 984

Verde 1,24 994 148 497 87 61 79 109 805 839

Básica 0,77

Muiracatiara-

rajada

(Guarabu-do-

campo) (Curuá-Una-PA)

Seca 0,9 1391 153 840 141 55 63 171 891 978

Verde 1,19 1042 132 523 99 53 75 137 801 906

Básica 0,79

Muirajuçara

(Peroba) (Floresta Nacional

do Jamari-RO)

Seca 0,73 1390 141 664 123 33 50 151 1078 840

Verde 1,11 986 136 522 92 37 ------ 122 729 611

Básica 0,65

Fonte: Ibama (2008)

112

TRILHOS AMERICANOS

Figura 1 – Trilho Americano segundo norma ASTM A759/85 (Brasil trilhos, 2008).

Tabela 3 – Trilho Americano segundo a norma ASTM A759/85

Perfil

Americano

ASTM A759/85

Peso Boleto/

Hongo (A)

Altura (H) Patim/Base (B) Alma (S)

kg/m lb/yd mm pol. mm pol. mm pol. mm pol.

CR 104 51.59 104.0 63.5 2 1/2

127.0 5 127.0 5 25.40 1

CR 105 (TR 52) 52.09 105.0 65.9 2 9/6

131.76 5 3/16

131.76 5 3/16

23.81 1 5/16

CR 135 66.97 135.0 87.31 3 7/16

146.05 5 3/4

131.76 5 3/16

31.75 1 1/4

CR 171 84.83 171.0 109.22 4.30 152.40 6 152.40 6 31.75 1 1/4

CR 175 (TR87) 86.80 175.0 107.95 4 1/4

152.40 6 152.40 6 38.10 1 1/2

http://www.brasiltrilhos.com.br/prod_trilhos_eu.php

TRILHOS EUROPEUS

Figura 2 – Trilho europeu (Brasil trilhos, 2008).

Tabela 4 – Trilho Europeu segundo a norma DIN 536/1991

Perfil

Europeu

DIN

536/1991

Peso Boleto/

Hongo (A)

Altura (H) Patim/Base (B) Alma (S)

kg/m lb/yd mm pol. mm pol. mm pol. mm pol.

A 45 22.10 44.55 45.00 1.77 55.00 2.17 125.0 4.92 24.00 0.94

A 55 31.80 64.11 55.00 2.17 65.00 2.56 150.0 5.91 31.00 1.22

A 65 43.10 86.88 65.00 2.56 75.00 2.95 175.0 6.89 38.00 1.50

A 75 56.20 113.29 75.00 2.95 85.00 3.35 200.0 7.87 45.00 1.77

A 100 74.30 149.78 100.0 3.94 95.00 3.74 200.0 7.87 60.00 2.36

A 120 100.0 201.59 120.0 4.72 105.0 4.13 220.0 8.66 72.00 2.83

A 150 150.30 302.99 150.0 5.91 150.0 5.91 220.0 8.66 80.00 3.15


http://www.brasiltrilhos.com.br/


http://www.brasiltrilhos.com.br/

113

Tabela 5 – Características geométricas de perfis de trilhos


114

Tabela 6 – Características geométricas de perfis de trilhos


115

Tabela 7 – Características geométricas de perfis de trilhos Vignole empregados no Brasil

Fonte: Brina (1988)

Documents

Cap2-Via permanente-2-2008.pdf