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EXECUÇÃO DE BUEIROS COM ESCAVAÇÃO DE SOLO SEM PARALISAÇÃO DA
OPERAÇÃO FERROVIÁRIA
Tiago Reis Ferraz de Barros MRS Logística S.A.
Carolina Lourenço Santiago MRS Logística S.A.
Francisco José d’ Almeida Diogo Departamento de Fortificação e Construção – IME
RESUMO
O presente trabalho mostra uma solução para execução de bueiros pelo uso do método destrutivo sem grandes
paralisações da operação ferroviária. Os bueiros são ativos presentes ao longo de toda infraestrutura da malha os
quais geram grande impacto na operação ferroviária em caso de falha. Na maioria das vezes as manutenções são
executadas por métodos não destrutivos, porém, em situações específicas, tal método não é tecnicamente viável,
sendo assim necessária a execução por métodos destrutivos que se aplicam principalmente em situações de aterros
baixos e/ou dispositivos de pequenas dimensões. Com o intuito de solucionar o conflito entre as duas situações,
método destrutivo e operação ferroviária, foi desenvolvido um reforço para a grade ferroviária que permite a
circulação de composições com o desmonte do aterro. Este trabalho foi desenvolvido buscando um projeto que
utilizasse materiais disponíveis na empresa, nesse caso o trilho. Foi utilizada a análise estrutural através do
software FTOOL para definição da quantidade e extensão máxima desse reforço atendendo aos parâmetros de uma
Via Permanente. A geometria do dormente limita a quantidade de trilhos de reforço que podem ser instalados e
consequentemente o vão e a altura máxima do aterro a ser desmontado, sendo que foi obtido um vão máximo de 4
metros com utilização do vigamento contendo 5 pacotes de trilhos, composto por 3 trilhos TR68 cada. Também foi
possível verificar que houve um aumento significativo na gama de bueiros que podem ser implantados na ferrovia
utilizando o vigamento no método destrutivo, que necessita de apenas dois pequenos intervalos na operação para
implantação e desmontagem do vigamento.
Palavras-Chaves: Via Permanente; Bueiro; Reforço; Método Destrutivo.
ABSTRACT
The work shows a solution for the execution of culverts by the use of the destructive method with few stoppages of
the railway operation.The culverts are active throughout the entire infrastructure of the network, which have a
major impact on railway operation in the event of failure. To a large extent maintenance is carried out by
non-destructive methods, but in specific situations this method is not technically possible, so it is necessary to
execute it by destructive methods that apply mainly in situations of low landfills and / or small devices. In order to
resolve the conflict between the two situations, destructive method and railway operation, reinforcement was
developed for the railway grid that allows the circulation of trains with the dismantling of the landfill. This work
was developed looking for a project that used materials available in the company, in this case the trail. Structural
analysis using the FTOOL software was used to define the amount and maximum extent of this reinforcement,
taking into account the parameters of the Permanent Way. The geometry of the sleeper limits the number of
reinforcement rails that can be installed and consequently the maximum span and height of the embankment to be
dismantled, with a maximum span of 4 meters being obtained using the framework containing 5 bundles of rails,
consisting of 3 TR68 rails each. It was also possible to verify that there was a significant increase in the range of
culverts that can be implanted in the railroad using the framework in the destructive method, which requires only
two short intervals in the operation for implantation and disassembly of the framework.
Keywords: Permanent Way; Culvert; Reinforcement; Destructive Method.
1. INTRODUÇÃO
Empresas ferroviárias de carga do Brasil tem como core business1 a logística, assim, a
1 Termo da administração que significa a parte principal de um determinado negócio. É o ponto forte de uma
empresa que deve ser trabalhado estrategicamente.
disponibilidade de seus ativos deve ser a maior possível para que com isso possa produzir o seu
resultado com eficiência. Os ativos necessários para essa operação são basicamente material
rodante, como as locomotivas e vagões, e Via Permanente, composta de superestrutura e
infraestrutura, conforme Figura 1.
Figura 1: Ativos ferroviários (Fonte: Autor, 2020).
A necessidade de evitar ao máximo as paralisações na operação por conta das manutenções que
precisam ser realizadas nos ativos ferroviários, e que, caso não ocorram, podem interferir na
estabilidade e segurança da via, gerando prejuízos financeiros, ambientais, sociais, além de
riscos para os usuários, motivou a busca por soluções que minimizem impacto na circulação
dos trens e com o menor custo possível, sustentabilidade e com segurança.
Este trabalho visa encontrar uma solução de reforço de grade que permita realizar implantações
e substituições de bueiros por método destrutivo do aterro sem a paralisação da movimentação
de trens. Tal recurso se faz necessário pois alguns tipos e métodos de implantação de bueiros se
tornam inviáveis devido às alturas específicas de aterros. Além disso, o referido recurso poderá
trazer possibilidades de uso de outras técnicas construtivas.
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1. Infraestrutura ferroviária
Parte importante da composição do ativo ferroviário e de tratativa neste trabalho, a definição de
infraestrutura de acordo com DNIT (2016) é o conjunto de obras destinadas a formar a
plataforma da ferrovia e suportar a superestrutura da via permanente. Segundo Nabais (2014), é
composta por terraplenagens (aterros e cortes), sistemas de drenagem, obras de arte correntes
(OAC) e obras de arte especiais (OAE), como pontilhões, pontes, viadutos e túneis.
2.2. Métodos Construtivos de obras de bueiros
Dezotti (2008) cita que há diversos métodos construtivos disponíveis para a implantação ou
substituição de bueiros. A seleção do melhor método depende das condições específicas de
cada projeto, como características de solo, diâmetro do tubo, comprimento máximo da
tubulação, precisão requerida, prazo e disponibilidade local do método executivo. Os métodos
para instalação e recuperação de tubulações são divididos em dois grandes grupos: Método com
abertura de trincheiras ou método tradicional ou destrutivo e Métodos Não Destrutivos (MND).
Segundo Dezotti (2008) o método não destrutivo pode ser como sendo uma família de métodos
e equipamentos e materiais utilizados para a construção, recuperação e substituição com
mínima ou nenhuma escavação de superfície e interferência no tráfego. São métodos que
necessitam de mais recursos financeiros para a sua execução devido a sua complexidade e em
alguns casos, requer grande espaço fora da plataforma ferroviária para a instalação de
maquinários.
Os métodos destrutivos, conforme Dezotti (2008), consistem em escavações ao longo do
posicionamento do bueiro, colocação do tubo na vala sobre um berço com materiais adequados
e reaterro e compactação da vala. Após a conclusão da obra também é necessário restaurar parte
da via permanente. Essa metodologia permite implantar sem grandes impactos financeiros,
pequenas dimensões de bueiros e com pequenas alturas de aterros disponíveis.
2.3. Bueiros
Os bueiros, conhecidos também como OAC, para DNIT (2010) tem como sua função
primordial, eliminar a água que, sob qualquer forma, atinge o corpo estradal, captando-a e
conduzindo-a para locais em que menos afete a segurança e durabilidade da via.
Segundo DNIT (2010) os bueiros se compõem essencialmente de bocas e corpo. Corpo é o duto
situado sob os cortes e aterros. As bocas constituem os dispositivos de admissão e lançamento,
a montante e a jusante, e são compostas de soleira, muro de testa e alas. No caso de o nível da
entrada d'água na boca de montante estar situado abaixo da superfície do terreno natural, a
referida boca deve ser substituída por uma caixa coletora. São elementos acessórios à obra do
bueiro, seu berço, um enrocamento de pedras e um possível dispositivo dissipador de energia.
Ainda, de acordo com DNIT (2010) os bueiros podem ser classificados em quatro classes:
quanto à forma da seção; quanto ao número de linhas; quanto aos materiais com os quais são
construídos e quanto à esconsidade.
Com relação à forma da seção, para vazões menores são os tubulares quando a seção for
circular, e celulares quando a seção transversal for retangular ou quadrada. Também existem as
elipses ou ovóides, lenticulares e arcos semicirculares, além de formatos especiais
desenvolvidos pela necessidade em situações particulares.
Quanto ao número de linhas, são simples, quando só houver uma linha de tubos, de células etc;
duplos e triplos, quando houver duas ou três linhas de tubos, células etc. Não são
recomendáveis números maiores de linhas, quando provocar alagamento em uma faixa muito
ampla. (DNIT, 2010)
Os materiais atualmente usados para a construção de bueiros em ferrovias são de diversos tipos:
concreto armado, chapa metálica corrugada, polietileno de alta densidade (PEAD), além do
plástico reforçado de fibra de vidro (PRFV).
Na malha da MRS Logística, os tipos de bueiros que podem ser executados em métodos
destrutivos são apresentados na Tabela 1:
Tabela 1: Altura mínima de recobrimento para bueiros instalados por método de trincheira.
Tipo
Dimensões
Norma
Altura
mínima de
recobriment
o (m)
Observações Diâmetro
(m)
Altura
(m)
Base
(m)
Circular
de
concreto
armado
1 - - 1,5 D do
bueiro acima
da geratriz
superior
(DNIT,2006)
1,50
Diâmetros permitidos
pelas normas MRS e
ISF/DNIT 1,2 - - 1,80
Celular
de
concreto
armado
1,20 1,20 Não é
necessário
recobrimento,
desde que
dimensionado
para tal fim
0,00 Dimensão particular
norma MRS
- 1,50 1,50 0,00
Podem ser in loco ou
pré-moldadas
- 2,00 2,00 0,00
- 2,50 2,50 0,00
- 3,00 3,00 0,00
Circular
de
PEAD
0,60 - - Recobrimentos
mínimos
indicados pela
TIGRE ADS
(2014)
0,60 Normas do DNIT ainda
não tratam sobre esse tipo
de material, porém é usado
em redes de água e esgoto
e são normatizados pela
ABNT
0,75 - - 0,90
0,90 - - 0,90
1,05 - - 1,20
1,20 - - 1,20
Já para os métodos não destrutivos mais usuais na MRS Logística S/A, há a utilização de chapas
metálicas corrugadas do tipo “Tunnel Liner” de diâmetros a partir de 1,20 m e que necessitam
de recobrimentos mínimos a partir de 1,20 m, coforme ARMCO STACO (2013), e tubos de
PRFV, implantados pelo método “sliplining”, ou seja, a inserção de um tubo dentro de um
corpo de bueiro existente e o espaço entre as duas estruturas é preenchida com material de
consolidação ou, em alguns casos, concreto armado.
2.4. Confecção de valas
Para a execução do método destrutivo é imprescindível abertura de valas. Segundo ABNT
(1992), a vala pode ter seção retangular com até 1,30 m de profundidade e para valas mais
profundas devem possuir escoramento. Também podem ser seções trapezoidais e são indicadas
quando houver ocorrência de solo estável, espaço disponível ou vantagem técnica e/ou
econômica.
As escavações taludadas, de acordo com a ABNT (1985), são executadas com paredes em
taludes estáveis, podendo ter patamares (bermas ou plataformas), objetivando somente
melhorar as condições de estabilidade dos taludes. A fixação do ângulo de inclinação dos
taludes depende fundamentalmente das condições geotécnicas do solo. Ainda, segundo ABNT
(1985), para trabalhos em valas para condutos onde há tráfego de pessoas, é indispensável que
haja a largura mínima de 0,80 m.
Além disso, ABNT (1985) diz que escavações no máximo de 1,25 m de profundidade podem
ser construídas com paredes verticais sem medidas de proteção especiais (escoramento) se a
inclinação da superfície do solo adjacente é menor que 1:10 em solos não coesivos, como os
solos arenosos, e menores que 1:2, em solos coesivos. Em solos coesivos é permitido escavar a
uma profundidade de até 1,75 m, conforme a Figura 2.
Figura 2: Esquema de escavação de valas (Fonte: ABNT, 1985).
Ainda, ABNT (1985) as escavações com profundidades maiores que as indicadas na Figura 2,
até a profundidade de 3,00 m, devem ser executadas com as paredes e, taludes de ângulo
inferior ou igual a 45º para solos não coesivos ou coesivos médios, menor ou igual a 60º para
solos coesivos resistentes e menor ou igual a 80º em rochas.
Em escavações com profundidades menores ou iguais a 5,00 m devem utilizar patamares
(bermas ou plataformas) com largura superior a 1,50 m, como observada na Figura 3.
Figura 3: Esquema de escavação de valas com alturas superiores a 5,00 m (Fonte: ABNT,
1985).
Consoante com MRS (2018a) as escavações com profundidade superior a 1,20 m devem ser sua
estabilidade garantida por meio de taludes e/ou escoras, seguindo as orientações da ABNT
9061.
2.5. Tipos de reforços de grade
Para obras em infraestrutura ferroviária, o desmonte da grade (dormente, presilhas e trilhos) da
superestrutura, na grande maioria dos casos deve ser evitado para que a operação não pare. Para
garantir a continuidade e segurança do fluxo ferroviário, além da segurança dos trabalhadores,
são utilizados reforços, que garantem a abertura da vala com a continuidade da passagem dos
trens.
Essa técnica se desenvolveu ao longo da história da ferrovia de forma empírica, sendo assim,
não há normatização sobre essas estruturas e nem mesmo uma padronização em sua
nomenclatura, na maioria dos casos são feixes de trilhos presos aos dormentes e são
coloquialmente chamados de pacotes de trilhos, mesmo que possuam aplicações e
dimensionamentos distintos.
Dentre as soluções utilizadas como reforços de grades, a mais simples contém trilhos fixados
com pregações nos próprios dormentes, conforme a Figura 4.
Figura 4: Pacote de trilhos executado na MRS Logística (Fonte: Autor, 2019).
Também há outros tipos de pacote de trilhos. Segundo Naresi Jr (2018) é a colocação de trilhos
provisórios superiores para servir de reforço e enrijecimento da estrutura futura a ser escavada,
como pode ser observada na Figura 5.
Figura 5: Exemplo de reforço de pacote de trilhos (Fonte: Autor, 2019).
Para obras de maior complexidade existem empresas especializadas que fazem o reforço e
suspensão da via com sistemas de abraçadeiras metálicas com adição de trilhos longitudinais e
transversais à via, como apresentado na Figura 6. A seção esquemática pode ser vista na Figura
7.
Figura 6: Exemplo de reforço (Fonte: Petrucco Group, 2018).
Figura 7: Seção esquemática do projeto (Fonte: Petrucco Group, 2018).
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Para o desenvolvimento do projeto de vigamento definiu-se pela utilização de materiais
disponíveis em empresas ferroviárias, visando à economia e sustentabilidade, e também a
facilidade de emprego em obras de pequeno porte, montada por equipe própria e por
prestadoras de serviço.
Sendo assim foi adotado no cálculo o uso de trilhos TR 68, tendo o aço as características de
limite de escoamento de 350 MPa e peso específico de 7,850 tf/m³. Os grampos de fixação são
fabricados em aço ASTM A36, produzidos no formato específico para o uso no vigamento.
Neste trabalho foi chamado de pacote de trilhos o conjunto de 3 unidades de trilhos que serão
fixados ao longo da linha férrea por grampos, sendo considerado a partir de então o conjunto
como um vigamento. As propriedades geométricas são mostradas na Figura 8. De posse dessa
informação foi estudada a quantidade de trilhos que pudesse gerar esforços resistentes para dar
estabilidade ao sistema.
Figura 8: Propriedades geométricas do pacote de trilho (Fonte: CERNE, 2020).
As envoltórias de momentos fletores devido ao trem tipo Cooper E-80 foram obtidas através do
programa de análise estrutural FTOOL. O software é um programa gráfico-iterativo,
desenvolvido pela PUC-Rio, para auxiliar o entendimento do comportamento estrutural de
pórticos planos.
Para a determinação do limite de desnivelamento de perfil longitudinal no topo do trilho que o
vigamento pode ter foi utilizada a norma da MRS que determina tal limite pela classe da
ferrovia. De acordo com MRS (2018b) a classificação da via é dada em relação ao trem de
maior Velocidade Máxima Autorizada (VMA) de um determinado corredor baseado em
estudos e não há mudanças nessa classificação em virtude das variações de velocidade ao longo
desse corredor. As classes são divididas nas faixas de velocidades descritas a seguir:
• Classe 1: 0 – 16 km/h;
• Classe 2: 17-40 km/h;
• Classe 3: 41-64 km/h;
• Classe 4: 65-96 km/h.
Foram utilizados para os cálculos os carregamentos do peso próprio, dos trilhos e dos
dormentes, além da carga móvel, considerando-se o trem-tipo Cooper E-88. A obtenção dos
esforços foi dividida por vãos. Para todos os vãos, o modelo estrutural consiste em uma viga
biapoiada.
Para a análise estrutural foi primeiramente definida a tensão admissível do trilho e o momento
fletor resistente de um pacote de trilhos. Em seguida, foram calculados os momentos fletores
para os vãos de 2,00 m, 3,00 m, 4,00 m e 5,00 m. Como o objetivo do cálculo é encontrar o
número de pacotes de trilhos necessários para compor o vigamento para os vãos especificados,
foi adotada a metodologia de encontrar o momento resistente efetivo subtraindo o momento
devido ao peso próprio do pacote de trilhos para um determinado vão do momento admissível
do pacote de trilhos.
Dessa forma, para encontrar o número de pacotes de trilhos suficientes foi necessário somar o
momento fletor devido aos trilhos e dormentes e o momento fletor devido ao trem tipo,
dividindo pelo momento resistente efetivo encontrado. Sendo assim, foi possível determinar os
parâmetros e a verificação do número máximo de trilhos.
Em seguida, foram analisados os tipos de bueiros que podem ser implantados de acordo com o
limite máximo do vão suportado pelo vigamento e a verificação da necessidade de aplicação de
escoramento em cada um dos tipos.
4. ANÁLISE DE RESULTADOS
4.1. Análise estrutural
Foram adotados para os cálculos os carregamentos do peso próprio (1), dos trilhos e dos
dormentes (q=0,80 tf/m), A carga móvel especificada pela norma da American Railway
Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA) define que o trem-tipo de projeto
é o Cooper E-80. Entretanto, a MRS Logística especifica uma majoração no trem-tipo
dependendo do vão existente. Para pontes até 15 m, é aplicado um adicional de 10 %
adotando-se o trem-tipo Cooper E-88 (13,1 tf/m). O peso específico do aço adotado é de 7,85
tf/m³. A área da seção transversal do dormente é de 259,02 cm².
𝑃𝑃 = 𝛾×𝐴 (1)
em que PP: peso próprio [tf/m]; : peso específico do aço [tf/m³]; A: área [m²].
A obtenção dos esforços foi dividida por vãos. Para todos os vãos, o modelo estrutural consiste
em uma viga biapoiada e o coeficiente de impacto (2), de acordo com AREMA (2003):
𝜑 = 40 −3𝑥𝐿²
1600
(2)
em que φ: coeficiente de impacto [na]; L: comprimento do vão [ft].
Calculou-se o momento fletor, considerando o peso próprio de um pacote de trilhos (3):
𝑀𝑃𝑃 =𝑃𝑃𝑥𝐿²
8
(3)
em que MPP: Momento fletor com peso próprio [tf.m]; PP: peso próprio [tf/m];
L: comprimento do vão [m].
Determinou-se o momento fletor para esse vão considerando o peso dos trilhos e dormentes (4):
𝑀𝑞 =𝑞𝑥𝐿²
8
(4)
em que Mq: Momento fletor com de trilhos e dormentes [tf.m]; q: peso trilhos e
dormentes [tf/m]; L: comprimento do vão [m].
Com a obtenção desses dados expostos anteriormente, é possível calcular (5):
𝑀𝐶𝑀 = 1,1𝑥𝜑𝑥𝑀𝐹 (5)
em que MCM: Momento fletor para carga móvel [tf.m]; MF: Momento fletor para trem
tipo [tf.m]; φ: coeficiente de impacto [na].
Foram obtidos os resultados apresentados na Tabela 2. As Figuras 9, 10, 11 e 12 representam os
momentos fletores em razão do trem tipo para os vãos estudados.
Tabela 2: Resultados obtidos para os vãos estudados.
Dimensão
do vão (m)
Peso
Próprio
(tf/m)
Momento Fletor
com o peso
próprio (tf.m)
Momento fletor
com de trilhos e
dormentes (tf.m)
Coeficiente
de impacto
(%)
Momento fletor
para carga móvel
(tf.m)
2,00
0,205
0,103 0,400 39,900 27,700
3,00 0,231 0,900 39,800 46,703
4,00 0,410 1,600 39,700 82,982
5,00 0,641 2,500 39,500 124,295
Figura 9: Momento fletor devido ao trem tipo para vão de 2,00 m (Fonte: CERNE, 2020).
Figura 10: Momento fletor devido ao trem tipo para vão de 3,00 m (Fonte: CERNE, 2020).
Figura 11: Momento fletor devido ao trem tipo para vão de 4,00 m (Fonte: CERNE, 2020).
Figura 12: Momento fletor devido ao trem tipo para vão de 5,00 m (Fonte: CERNE, 2020).
Foram realizadas verificações com relação à resistência. A tensão admissível (6) e o momento
fletor (7) que um pacote de trilhos suporta são iguais:
𝜎𝑎𝑑𝑚=0,55×𝑓𝑦=0,55×350=192,5 𝑀𝑃𝑎=1,925 𝑡𝑓/𝑐𝑚² (6)
em que 𝜎𝑎𝑑𝑚: Tensão admissível [tf/cm²]; 𝑓𝑦 :Tensão de resistência [MPa].
𝑀𝑎𝑑𝑚=𝜎𝑎𝑑𝑚×𝑊=1,925×1,170=2.252,25 𝑡𝑓.𝑐𝑚 =22,523 𝑡𝑓.𝑚 (7)
em que 𝑀𝑎𝑑𝑚 : Momento admissível [tf.m]; 𝜎𝑎𝑑𝑚: Tensão admissível [tf/cm²];
W : Módulo de resistência elástico da seção [cm³].
Ademais, foram verificadas quanto às flechas. Considerou-se o limite de desnivelamento de
perfil longitudinal no topo do trilho de via Classe 3 da MRS, cuja flecha máxima para uma
ponte de até 4,0 m é de 10 mm, de acordo com MRS (2018b).
Consideram-se as equações (8) e (9):
𝑀𝑅𝑡=𝑀Adm−𝑀𝑃𝑃 (8)
em que 𝑀𝑅𝑡 : Momento fletor efetivo do pacote de trilhos [tf.m];
𝑀adm: Momento admissível [tf.m]; MPP: Momento fletor com peso próprio [tf.m]
𝑀𝑆=𝑀𝑞+𝑀𝐶𝑀 (9)
em que 𝑀S : Momento devido aos trilhos e dormentes e devido ao trem-tipo [tf.m];
Mq: Momento fletor com de trilhos e dormentes [tf.m]; MCM: Momento fletor para carga
móvel [tf.m].
Para a determinação do número de pacotes de trilhos necessários foi aplicada a equação (10).
𝑀𝑆/𝑀Rt (10)
em que 𝑀S : Momento devido aos trilhos e dormentes e devido ao trem-tipo [tf.m];
𝑀𝑅𝑡 : Momento fletor efetivo do pacote de trilhos [tf.m].
A Tabela 3 traz os resultados das flechas para os vãos estudados. Como não há espaço nos
dormentes para a colocação de seis pacotes de trilhos não foi possível concluir o cálculo para
vãos de 5,00m.
Tabela 3: Resultados das flechas obtidas para os vãos estudados.
Vão (m)
Momento
resistente
(tf.m)
Momento
solicitante
(tf.m)
Número de
pacotes de
trilhos
Flecha
Cooper
E-88 (mm)
Coeficiente de
Impacto -
(%)
x Flecha
(mm)
2,00 22,420 28,100 2,000 1,240 39,900 1,740
3,00 22,292 47,603 3,000 3,720 39,800 5,200
4,00 22,113 84,582 4,000 7,820 39,700 10,929
5,000 6,890 39,700 9,630
5,00 21,882 115,495 6,000 - - -
Em função da flecha, recomenda-se a utilização de cinco pacotes de trilhos para a abertura de
vala com vão de quatro metros, como pode ser visto na Figura 13. A barra de trilho deverá ter no
mínimo o mesmo tamanho do vão em cada extremidade.
Figura 13: Seção transversal de vigamento com 5 pacotes de trilhos (Fonte: CERNE, 2020).
4.2. Análise dos Tipos de Bueiros em Relação ao Vão Máximo
A geometria do dormente limita a quantidade de trilhos de reforço que podem ser instalados e
consequentemente o vão e altura máxima do aterro a ser desmontado, sendo que foi obtido um
vão máximo de 4 metros com utilização de trilhos TR68. Já a limitação da altura máxima de
escavação depende do tipo de material do aterro. Essas limitações definem os tipos e dimensões
dos bueiros que podem ser utilizados por este método. As Tabelas 4, 5 e 6 definem quais são os
tipos de bueiros e suas dimensões que podem ser aplicados neste vão para métodos destrutivos.
Levou-se em consideração que o mínimo necessário entre o corpo do bueiro e a parede da vala
é de 0,40 m, que o berço para os métodos destrutivos possuem 0,15 cm, que não há colchão
drenante abaixo do berço e que o solo possui boas condições de estabilidade. Para os bueiros
celulares, considerou-se que não há recobrimento sobre eles. As medidas dos corpos dos
bueiros de concreto são as citadas no Álbum de Projeto tipo de Drenagem, em DNIT (2017) e
para os tubos em PEAD levou-se em consideração o diâmetro externo do tubo.
Tabela 4: Determinação dos Tipos de Bueiros Circulares de Concreto.
Nº de
Linha
Diâm.
(m)
Recobr.
mínimo
(m)
Altura
Total
de
vala
(m)
Taludamento
Escoramento
de acordo com
MRS (2018a)
Largura do
vão
escavação
mínimo
(m)
Possível
aplicação
para vão de
4 m
1 1,00 1,50 2,65 Não Sim 2,24 Sim
1 1,20 1,80 3,15 Não Sim 2,46 Sim
1 1,50 2,25 3,90 Não Sim 2,78 Sim
2 1,00 1,50 2,65 Não Sim 3,73 Sim
2 1,20 1,80 3,15 Não Sim 4,22 Não
2 1,50 2,25 3,90 Não Sim 4,86 Não
3 1,00 1,50 2,65 Não Sim 5,22 Não
3 1,20 1,80 3,15 Não Sim 5,98 Não
3 1,50 2,25 3,90 Não Sim 6,94 Não
Tabela 5: Determinação dos Tipos de Bueiros Celulares de Concreto.
Nº de
Linha
Base
(m)
Altura
(m)
Recobr.
mínimo
(m)
Altura
Total
de
vala
(m)
Taludamento
Escoramento
de acordo
com MRS
(2018a)
Largura
do vão de
escavação
mínimo
(m)
Possível
aplicação
para vão de
4 m
1 1,20 1,20 0,00 1,30 Sim Não 2,90 Sim
1 1,50 1,50 0,00 1,60 Sim Não 3,70 Sim
1 2,00 2,00 0,00 2,10 Não Sim 3,40 Sim
1 2,50 2,50 0,00 2,60 Não Sim 4,00 Sim
1 3,00 3,00 0,00 3,10 Não Sim 4,60 Não
2 1,20 1,20 0,00 1,30 Sim Não 4,30 Não
2 1,50 1,50 0,00 1,60 Sim Não 5,35 Não
2 2,00 2,00 0,00 2,10 Não Sim 5,55 Não
2 2,50 2,50 0,00 2,60 Não Sim 6,55 Não
2 3,00 3,00 0,00 3,10 Não Sim 7,70 Não
3 1,20 1,20 0,00 1,30 Sim Não 5,70 Não
3 1,50 1,50 0,00 1,60 Sim Não 7,00 Não
3 2,00 2,00 0,00 2,10 Não Sim 7,70 Não
3 2,50 2,50 0,00 2,60 Não Sim 9,20 Não
3 3,00 3,00 0,00 3,10 Não Sim 10,90 Não
Tabela 6: Determinação dos Tipos de Bueiros Circulares de PEAD.
Nº de
Linha
Diâm.
(m)
Recobr.
mínimo
(m)
Altura
Total
de
vala
(m)
Taludamento
Escoramento
de acordo
com MRS
(2018a)
Largura
do vão de
escavação
mínimo
(m)
Possível
aplicação para
vão de 4 m
1 0,60 0,60 1,35 Sim Não 1,82 Sim
1 0,75 0,90 1,80 Não Sim 1,70 Sim
1 0,90 0,90 1,95 Não Sim 1,84 Sim
1 1,05 1,20 2,40 Não Sim 2,01 Sim
1 1,20 1,20 2,55 Não Sim 2,17 Sim
2 0,60 0,60 1,35 Sim Não 2,68 Sim
2 0,75 0,90 1,80 Não Sim 2,75 Sim
2 0,90 0,90 1,95 Não Sim 3,04 Sim
2 1,05 1,20 2,40 Não Sim 3,37 Sim
2 1,20 1,20 2,55 Não Sim 3,68 Sim
3 0,60 0,60 1,35 Sim Não 3,10 Sim
3 0,75 0,90 1,80 Não Sim 3,80 Sim
3 0,90 0,90 1,95 Não Sim 4,23 Não
3 1,05 1,20 2,40 Não Sim 4,74 Não
3 1,20 1,20 2,55 Não Sim 5,20 Não
É possível ver na Tabela 4 que o vigamento de 4,00 m de extensão permite a construção de
todos os bueiros tubulares simples e apenas o duplo de 1,00m. Já na Tabela 5, apenas os bueiros
simples celulares podem ser utilizados. Na Tabela 6, é possível observar que bueiros triplos de
0,90 m, 1,05 m e 1,20 m não podem ser construídos para esse vão.
Isso mostra que é possível implantar uma ampla gama de bueiros por métodos destrutivos em
ferrovias em operação, inclusive bueiros celulares de grandes dimensões, desde que sejam
previstos escoramentos adequados para a construção dos mesmos, aumentando a oferta de
soluções para a implantação/manutenção dos bueiros ferroviários.
5. CONCLUSÃO
Este trabalho visou encontrar uma solução de reforço de grade que permitisse realizar
implantações e substituições de bueiros por método destrutivo do aterro sem a paralisação da
movimentação de trens.
O vigamento se mostrou viável. A solução encontrada é a confecção de 5 pacotes de trilhos,
com 3 trilhos em cada, para abertura de vãos máximos de 4 metros de largura em aterros
ferroviários para implantação de bueiros sem a paralisação da circulação de trens durante todo o
período da obra de implantação do corpo do bueiro. A barra de trilho deverá ter no mínimo o
mesmo tamanho do vão em cada extremidade.
Para a implantação do método destrutivo é necessária à paralisação da linha em pelo menos
duas vezes para a implantação e retirada do vigamento. Portanto, é necessário verificar no
projeto conceitual se há a possibilidade de paralisação da linha pelo período necessário.
Todos os tipos de bueiros simples citados neste trabalho podem ser implantados nesse vão
máximo suportado, aumentando a gama de soluções que podem ser aplicadas em uma ferrovia.
Poderão ser desenvolvidas em trabalhos futuros outras formas de confeccionar o vigamento de
reforço, para que mais tipos de bueiros e até mesmo pontilhões possam ser substituídos
utilizando os métodos destrutivos.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Instituto Militar de Engenharia (IME) e à MRS Logística S.A. pelo apoio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT (1985). NBR 9061 – Segurança de escavação a céu aberto - Procedimento. Associação Brasileira de
Normas Técnicas, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
ABNT (1992). NBR 12266 – Projeto e execução de valas para assentamento de tubulação de água, esgoto ou
drenagem urbana - Procedimento. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
AREMA (2003). Manual for Railway Engineering. Railway Structures. Cap 15. Lanham, MD.
ARMCO STACO (2013) Tunnel Liner. Disponível em < https://www.armcostaco.com.br/pt/produto/3.html >.
Acesso em 13 jan 2020.
CERNE Engenharia e Projetos (2019). Relatório de cálculo de dimensionamento de vigamento. Rio de Janeiro.
DNIT (2006). Norma DNIT 023/2006 Drenagem – Bueiros Tubulares de Concreto- Especificação de Serviço.
Disponível em: <
DNIT (2010). Manual de Implantação Básica de Rodovia. 3ª Edição. Instituto de Pesquisas Rodoviárias, Rio de
Janeiro. Disponível em: <http://ipr.dnit.gov.br/ normas-e-manuais/manuais/
documentos/742_manual_de_implantacao_basica.pdf /view>. Acesso em: 12 jan 2020.
DNIT (2016). Glossário de Termos Ferroviário. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes,
Instituto de Pesquisas Rodoviárias, Rio de Janeiro. Disponível em:
<http://www.dnit.gov.br/ferrovias/glossario-de-termos-ferroviarios/glossario-de-termos-ferroviarios>.
Acesso em 12 jan. 2020.
DNIT (2017). Álbum de Projetos- Tipo de Dispositivos de Drenagem. 5ª Edição.
Dezotti, M.C. (2008). Análise da utilização de métodos não destrutivos como alternativa para redução dos custos
sociais gerados pela instalação, manutenção e substituição de infraestruturas urbanas subterrâneas.
Dissertação (Mestrado), Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos,
2008. Disponível em: <https:// teses.usp.br/teses / disponiveis /18/ 18143/ tde-03102008-000200/ publico/
diss_mcd.pdf>. Acesso em 15 fev. 2020.
MRS (2018a). Especificação Técnica de Serviço: Escavação Manual de Valas em Materiais de 1ª Categoria. 2ª
Edição. Juiz de Fora, MG, Brasil.
MRS (2018b). Procedimento Gerencial: Gestão de inspeção de efeitos de geometria e bitola na malha ferroviária
da MRS. 4ª Edição. Juiz de Fora, MG, Brasil.
Nabais, R.J. da S. (2014). Manual Básico de Engenharia Ferroviária. 1ª Edição.. Oficina de Textos, São Paulo.
Naresi Junior, A. (2018). Alargamento de bueiro ferroviário. Disponível em:
<https://sites.google.com/site/lanjconsultoria/74-alargamento-de-bueiro-ferroviario>. Acesso em 14 fev.
2020.
Petrucco Group (2018). Sistema de empuxe de estruturas em concreto armado sob vias ferroviárias Itália –
Espanha. 43 slides.
Tigre ADS (2014). Projeto Tipo de vala de instalação em ferrovias. Número do desenho STD-111. São Paulo, SP,
Brasil.
Tiago Reis Ferraz de Barros ([email protected]) 1
Carolina Lourenço Santiago ([email protected]) 1
Francisco José d’ Almeida Diogo ([email protected]) 2
1 MRS Logística S.A., Avenida Brasil, 2001 - Centro, 36.060-010, Juiz de Fora - MG
2 Departamento de Fortificação e Construção – IME, Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha – Urca,
22.290-270, Rio de Janeiro - RJ