aula de reabilitação de c.f

Universidade Agostinho Neto Faculdade de Engenharia

Departamento de Engenharia Civil



REABILITAÇÃO

DE CAMINHO

DE FERRO

REABILITAÇÃO

DE CAMINHO

DE FERRO

Angelino Quissonde/Metodologia para Reabilitação de Caminhos de Ferro/2008

AULA PRATICA





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ObjectivoCaracterísticas da superstrutura flexívelMetodologia

•Defeitos e meios de avaliação•Índices de qualidade

Caso práticoConclusões Recomendações

Este trabalho visa propor um guia para reabilitação de caminhos-de-ferro, de modos a evitar ao máximo a substituição e aumentar o tempo de vida útil dos elementos que compõem a via-férrea.

Este trabalho visa propor um guia para reabilitação de caminhos-de-ferro, de modos a evitar ao máximo a substituição e aumentar o tempo de vida útil dos elementos que compõem a via-férrea.





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Visto que está em curso desde 2001 a reabilitação e modernização do Caminho de Ferro de Angola numa extensão de aproximadamente 2.722 km, há necessidade da criação de uma Metodologia de Reabilitação de Caminho de Ferro usando a norma SADC, de formas a tornar mais eficaz e eficiente esse processo.

Quantificar os defeitosQuantificar os defeitos

Como avaliar os defeitosComo avaliar os defeitos

Criar um sistema de decisão para reabilitaçãoCriar um sistema de decisão para reabilitação





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BalastroBalastro

TravessasTravessas FixaçõesFixaçõesCarrisCarris

CarrilCarril

TravessaTravessa

FixaçõesFixações

Terreno de FundaçãoTerreno de Fundação

Sub-balastroSub-balastro

Superstrutura Flexível





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1-Dividir a via-férrea em trechos; 2-Avaliar os defeitos na via;3-Equipamentos para quantificação desses defeitos:

Manuais ou electrónico4-Parâmetros dos defeitos a avaliar e comparar com os limites normativos;5-Avaliar os índices de qualidade

•Estado de conservação da via: Muito bom, bom, mal, e muito mal.•Prioridade de reabilitação

(Avaliação da capacidade de suporte-tensão e deformação)8-Medidas de reabilitação:

Quadros com acções reparadoras, inspecções de rotina, medidas de conservação.

1-Dividir a via-férrea em trechos; 2-Avaliar os defeitos na via;3-Equipamentos para quantificação desses defeitos:

Manuais ou electrónico4-Parâmetros dos defeitos a avaliar e comparar com os limites normativos;5-Avaliar os índices de qualidade

•Estado de conservação da via: Muito bom, bom, mal, e muito mal.•Prioridade de reabilitação

(Avaliação da capacidade de suporte-tensão e deformação)8-Medidas de reabilitação:

Quadros com acções reparadoras, inspecções de rotina, medidas de conservação.

Metodologia para Reabilitação





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Fissuras longitudinais no carril Fissuras longitudinais no carril

Defeitos na via-férrea

Travessa danificada e ausência de balastroTravessa danificada e ausência de balastroEmpeno da via-férreaEmpeno da via-férrea

Desnivelamento longitudinalDesnivelamento longitudinalDesalinhamento da via-férreaDesalinhamento da via-férrea





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Alinhadoras/NiveladorasAlinhadoras/Niveladoras

Esmeriladora:Desgaste ondulatórioEsmeriladora:Desgaste ondulatório

Desguarnecedora:Limpeza do balastroDesguarnecedora:Limpeza do balastro

Medidor de perfilAparelho de RitcherMedidor de perfilAparelho de Ritcher





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•Alinhamento •Nivelamento longitudinal, •Empeno•Mede a bitola desgaste do carril •Registro de pontos da via-férrea

•Alinhamento •Nivelamento longitudinal, •Empeno•Mede a bitola desgaste do carril •Registro de pontos da via-férrea

Carro Controle

Classifica: via-férrea excelente, via-férrea muito boa, via-férrea boa, via-férrea aceitável, via-férrea em mau estado e via-férrea sem conservação.

Classifica: via-férrea excelente, via-férrea muito boa, via-férrea boa, via-férrea aceitável, via-férrea em mau estado e via-férrea sem conservação.





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Prioridade de intervenção no seio da reabilitação.Avaliar estado de conservação da viaPrioridade de intervenção no seio da reabilitação.Avaliar estado de conservação da via

1-Baltimore and Ohio – B&O PTC = E-1 . ki . Ni Onde:PTC=factor de estadoE = a extensão real do quilómetro;Ni = a quantidade de pontos do parâmetro i fora da tolerância;ki = peso correspondente ao parâmetro i.

Parâmetro a avaliar Valor de kiB&O

(E.U.A)Empenamento 0,7Bitola 0,5Nivelamento longitudinal

1,0

Alinhamento em tangente

0,3

Alinhamento em curva de concordância

1,1

Alinhamento em curva circular

0,7

FP = PTC. FC Onde:FP= factor de prioridadeFC= factor de conservação(influência do tráfego)FC = 0,407 + 0,145 T 0,75 T é a tonelagem bruta anual que circula na via-férrea.

Maior FP pior estado da via

FP = PTC. FC Onde:FP= factor de prioridadeFC= factor de conservação(influência do tráfego)FC = 0,407 + 0,145 T 0,75 T é a tonelagem bruta anual que circula na via-férrea.

Maior FP pior estado da via





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2-Polish State Railways – PKP

5,3

.5,0 ewyz SSSSJ

J= grau de qualidade do trecho;Sz = desvios do parâmetro nivelamento;

Sy = desvios do parâmetro alinhamento;

Sw = desvios do parâmetro empeno;

Se = desvios do parâmetro bitola.

Grau de qualidade Estado de conservação da

via

JA 1,5 Muito bom

1,5 < JA 2,0 Bom

2,0 < JA 2,5 Mal

JA > 3,0 Muito mal





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Vila de CacuacoVila de Cacuaco

BengoBengo

Direcção Est. BungoDirecção Est. Bungo

Caso práticoCaso prático

Linha férrea

Estação deCacuaco

Estação de CacuacoEstação de Cacuaco





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Carris: 30kg/mEstado: corroido e muito degradado

Carris: 30kg/mEstado: corroido e muito degradado

Travessas: açoEstado: Muito degradadoBitola:1076mm

Travessas: açoEstado: Muito degradadoBitola:1076mm

Ligação entre carris: TalasPregação: rígidaEstado: elevada degradação

Ligação entre carris: TalasPregação: rígidaEstado: elevada degradação

Defeitos: Avaliação visual(Alinhamento, nivelamento e Empeno)

Defeitos: Avaliação visual(Alinhamento, nivelamento e Empeno)

Resultado:Em função do 2º índices de qualidade PKPEstado de conservação da via: muito mau

Resultado:Em função do 2º índices de qualidade PKPEstado de conservação da via: muito mau





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Variante 1: Via antiga com carril do tipo S30, com peso de 30kg/m e travessa de madeira.Variante 2: Via actual com o carril de 51 kg/m e travessa de madeira.Variante 3: Via actual com o carril de 51 kg/m e travessa de betão armado.

Veiculo rolante: 20t/eixoVeiculo rolante: 20t/eixo





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Dados

1-Carril S30 (30 kg/m)

Ix =626.89cm4

W =110,94cm3

E = 2,1.107 N/cm2

A = 3853.7 cm2

2-Travessa de madeira

a =60 cm Distancia entre as travessaslt =205 cm Comprimento da travessa

bt =21 cm Largura da travessa

ht=16 cm Altura da travessa

4-Velocidade v=80km/h3-BalastroC =250 N/cm3 Bom material (Carril)C =50 N/cm3 Mau material (Travessa e balastro)Onde C: estado de conservação da via.

Solicitações:Q = Qestática + QDinâmica = Qestática + 0,2*Qestática

Q = 200 +0.2*200 = 240 KN Carga por eixo





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Carril: Banzo inferior (A partir da Linha de influência)Carril: Banzo inferior (A partir da Linha de influência)

cmkN

LQM i . 2272.95

4

.2/ 2/49.20 cmkN

W

Mmédia

*).31.( Smédiamáx onde: S* =0,3Φ (má conservação da via)

14.1140

60800,1

σmáx = 415,61 N/mm2 (tensão actuante) > σlim = 282 N/mm2 Tensão admissível.σmáx = 415,61 N/mm2 (tensão actuante) > σlim = 282 N/mm2 Tensão admissível.

Carril: SuperiorCarril: Superior

2, /48.712

2.2mmN

ba

Q

A

Qmédiaz

*).31.( Smédiamáx

σmáx = 712.48 N/mm2 (tensão actuante) < σlim = 1080 N/mm2 Tensão admissível.σmáx = 712.48 N/mm2 (tensão actuante) < σlim = 1080 N/mm2 Tensão admissível.

mmbmmrQa 6;04.14.10.955.0 3

onde: S* =0,3Φ (má conservação da via)





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Travessa de madeira(Apartir da Linha de Influência)Travessa de madeira(Apartir da Linha de Influência)

cmLCbQCpy iimédio 208.0)....2/(/.

2/58.106..... cmkNyCabpabS médiaiimédio

Deformação:

Força na travessa:

2m216.21kN/c*.31. sSS mediamáx

p = Smáx.Lt =1.17 kN/m carga distribuida

Q/2 =120kN carga por roda

B=107.60 cm bitola

s =48.70 cm consola

Lt =B+s= 205 cm comp.travessa





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BalastroBalastro

227.87N/cm..2

tt

média lb

QP 256.55N/cm*).31.( Spp médiomáx

A pressão máxima igual á 56.55N/cm2 está fora do intervalo admissível Plimite= 20-30N/cm2.A pressão máxima igual á 56.55N/cm2 está fora do intervalo admissível Plimite= 20-30N/cm2.

C=250 N/cm3, condicionando a fundação muito firme Pressão no balastro Pmáx

32

896cm6

*

)2/( tt

t

hb

h

IW Mpa49.151.549kN/cm

896

31.1388 2 W

M

Tensão actuante:15.49Mpa < 17.2Mpa tensão admissível madeira de Eucalipto Tensão actuante:15.49Mpa < 17.2Mpa tensão admissível madeira de Eucalipto

Travessa de madeira (Continuação)Travessa de madeira (Continuação)






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Analogamente para :

Variante 2O Carril muda para 51kg/mTravessa de madeiraVia actual: traçado novo, estado de conservação definido pelo índice de qualidade PKT muito bom

Variante 3

Carril 51 kg/mTravessa muda para betão armadoVia actual: traçado novo, estado de conservação definido pelo índice de qualidade PKT muito bom





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CarrilCarrilPESO DO CARRIL

TENSÃOSUPERIOR

(N/mm2)

VALORESADMISSÍVEIS

(N/mm2)

TENSÃOINFERIOR

(N/mm2)

VALORESADMISSÍVEIS

[1] (N/mm2)

VARIANTE 1 30 Kg/m 712.48

1080

415.61

282VARIANTE 2 e 3

51 Kg/m 956.75 152.52

TravessasTravessas

TRAVESSA TENSÃOACTUANTE (MPA)

TENSÃOADMISSÍVEIS (MPa)

VARIANTE 1 e 2 MADEIRA 15.49 17.2

VARIANTE 3

TRAVESSA

BETÃO ARMADO

MOMENTO ACTUANTE (KN. m)

MOMENTO ADMISSÍVEL

OBTIDO POR ENSAIO

(KN. m)

Mcarril 26.80 27.36

Mvão 13.44 15.66

BalastrosBalastros

PRESSÃO ACTUANTE

(N/cm2)

PRESSÃO ADMISSÍVEL

(N/cm2)

VARIANTE 1 56.55

20-30VARIANTE2 37.43

VARIANTE 3 24.79





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•Avaliação do efeito da força horizontal-prevenção

contra descarrilamentos.

•Efeito da temperatura nos carris longos soldados.

•Avaliação dos custos de reabilitação da via-férrea.

•Criar sistema de manutenção da infra-estrutura.

•Avaliação dos dispositivos de drenagem.

•Avaliação do efeito da força horizontal-prevenção

contra descarrilamentos.

•Efeito da temperatura nos carris longos soldados.

•Avaliação dos custos de reabilitação da via-férrea.

•Criar sistema de manutenção da infra-estrutura.

•Avaliação dos dispositivos de drenagem.





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O FIM DA FACULDADE É O COMEÇO DA VIDA DUPLA;

MUITO TRABALHO SE VOS ESPERA.TENHO PLENA CONFIANÇA QUE SEREIs

SEMPRE CAPAZES DE DAR UMA RESPOSTA POSITIVA.

VÓS SOIS BONS PROFISSIONAIS, MOSTRARAM-ME ISSO. CONTINUEM

EMPENHADOS....

Recebam ABRAÇOS de Angelino Quissonde.

O FIM DA FACULDADE É O COMEÇO DA VIDA DUPLA;

MUITO TRABALHO SE VOS ESPERA.TENHO PLENA CONFIANÇA QUE SEREIs

SEMPRE CAPAZES DE DAR UMA RESPOSTA POSITIVA.

VÓS SOIS BONS PROFISSIONAIS, MOSTRARAM-ME ISSO. CONTINUEM

EMPENHADOS....

Recebam ABRAÇOS de Angelino Quissonde.

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