Via sem lastro em linhas de alta velocidade
Garantia de uma viagem segura e confortável
Prólogo
O tráfego de alta velocidade sobre trilhos, como ligação rápida
entre centros metropolitanos e como alternativa para conexões
aéreas muitas vezes sobrecarregadas e pouco sustentáveis, ganha cada vez mais importância no mundo inteiro. Em vista do
crescente volume de tráfego, análises críticas dos custos do ciclo
de vida e aumento significativo do crescimento das exigências de
disponibilidade das vias férreas, cresce a demanda por sistemas
de superestrutura que exigem baixo custo de manutenção e operação e têm uma longa vida útil, garantindo ainda de modo confiável a segurança no trânsito e conforto ao viajar.
Alta velocidade e lastro
Devido ao aumento da velocidade de marcha e da maior carga
sobre os eixos, o caráter dos esforços aos quais as vias de tráfego
estão expostas também mudou. A carga movimentada gera forças
de inércia e principalmente as interferências de frequência mais
alta oriundas do processo de rolagem aumentam nitidamente.
Mecanismos de deformação modificados pela excitação dinâmica
podem causar grandes movimentações no material granulado da
pilha de lastro, que em decorrência da fricção e quebra prejudicam consideravelmente a funcionalidade da superestrutura com
lastro e são responsáveis por acomodações irregulares e falhas
de posição da linha no leito de lastro. Além disso, os veículos em
velocidade muito elevada podem ser danificados devido à sucção
da brita da superestrutura da via (brita volante). Apesar da seleção de tipos de rocha mais duras para aplicação no lastro em
linhas de alta velocidade, os custos de manutenção gerados são
significativamente mais altos. Por regra o custo de manutenção
em uma linha cuja velocidade de tráfego é de 250 até 300 km/h é
o dobro do custo de um trecho com velocidade de tráfego de 160
até 200 km/h. A troca do lastro nestes trechos torna-se necessário
após aprox. 300 milhões de toneladas de carga (Lt = soma das
cargas dos eixos) ao invés de após um bilhão de toneladas de
carga, como era usual anteriormente.
Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças prémoldadas (Tipo Bögl FFB) - Túnel Katzenberg
Imagem: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH
Em contraste com a clássica superestrutura com lastro, no tráfego
de alta velocidade as vias de pavimento sólido (FF) apresentam
um grande número de vantagens: custos bem mais baixos de
conservação, vida útil mais longa, precisão melhorada da via de
tráfego e consequente marcha suave dos veículos.
Via sem lastro sobre aterramento em área de corte - Via de pavimento
sólido tipo Bögl na nova linha férrea Nuremberg – Ingolstadt
Eixo da via
(direção B)
Poste de catenária
em concreto
Eixo da via
(direção A)
Eixo do trem
Distância dos trilhos 4,50
5,10
Poste de catenária
em concreto
5,075
4,77 no eixo da drenagem profunda
4,77 no eixo da drenagem profunda
4,40
4,40
4,00 Poste de catenária
4,00 Poste de catenária
3,80
3,80
3,70 na borda dianteira do poste de catenária
3,70 na borda dianteira do poste de catenária
3,25
3,25
2,80
2,80
1,625
1,625
Formation width 12,10
Superestrutura de via sem lastro do
sistema Bögl
Superfície da camada de base e
bordas de liga hidráulica: emulsão
betuminosa (U70K)
Enchimento lateral (lastro 32/56)
Canal de passagem
de cabos, tamanho II
TE MZR DN 250 conforme
os cálculos hidráulicos
Superestrutura de via sem lastro do
sistema Bögl
Cobertura central conforme os
requisitos (asfalto, concreto e lastro)
Mistura de agregado (brita, areia,
resistente ao congelamento)
Trilho UIC60
Placa pré-moldada
Camada anticongelamento
TE MZR DN 250 conforme
os cálculos hidráulicos
Camada anticongelamento
Formação do solo
Tolerância
Canal de passagem
de cabos, tamanho II
Fixador de trilho Ioarv 300
Mistura de agregado
(brita, areia, resistente ao
congelamento)
Tubo multiuso PE-HD de
material filtrante (lastro de
drenagem 8/16), revestimento
do filtro em geotêxtil
Formação do solo
Formação do solo PFA 21
Formação do solo PFA 31/32
Tolerância
O tipo construtivo via de pavimento sólido como sistema de suporte
contínuo, amplamente resistente à flexão e tração, com condições
de apoio claramente definidas e condições de rigidez homogêneas, não apresenta desvantagens deste tipo e portanto é primariamente adequado para aplicação no tráfego de alta velocidade,
bem como às condições de uso no tráfego de cargas pesadas.
Comparação lastro - via de pavimento sólido
Na superestrutura com lastro destaca-se como vantagem o custo
reduzido de construção. Além disso, a manutenção da linha férrea
pode ser amplamente automatizada e ser realizada nos intervalos
noturnos. Adicionalmente, a posição da linha férrea pode ser fa-
uma faixa mais estreita e a velocidade nas curvas pode ser mais
elevada. Adicionalmente, os tipos construtivos usados em vias de
pavimento sólido requerem uma superestrutura de menor altura
em comparação com o lastro. Isso traz vantagens principalmente
no dimensionamento mínimo de seções transversais de túneis ou
nos perfis de espaço livre em túneis já existentes. Como desvantagem pode-se citar que a renovação de uma via de pavimento sólido não pode ser executada nos intervalos noturnos e que este tipo
construtivo é, de modo geral, muito sensível a diferenças de altura
do substrato em vista das opções limitadas de compensação nos
pontos de apoio dos trilhos. Em comparação com a superestrutura
com lastro, os custos de investimento inicial também são consideravelmente mais elevados.
cilmente regulada. A desvantagem é que a posição da linha férrea
é alterada devido à passagem dos trens, o que exige o alinhamento periódico dos trilhos. Este processo de retificação provoca uma
elevação da linha férrea, motivo pelo qual por princípio os trilhos
têm de ser mais aprofundados do que em uma via de pavimento
sólido. Neste contexto fala-se de uma reserva para compensar a
elevação. Por outro lado, os processos de trabalho mecanizados
com pesadas máquinas de manutenção da linha férrea também
causam um considerável impacto ambiental devido à emissão de
ruídos e formação de poeira.
As vias de pavimento sólido de construção maciça em substituição ao lastro ferroviário de manutenção dispendiosa, garantem a
posição duradoura da linha férrea bem como o cumprimento dos
mais exigentes critérios de conforto ao viajar, com um dispêndio
mínimo de manutenção. Em comparação com o tipo construtivo
de lastro, o pavimento sólido possibilita a dissipação de maiores
forças de aceleração lateral. O traçado pode ser demarcado em
Imagem: SSF Ingenieure GmbH
Além disso, o leito de lastro é mais sensível às fortes contaminações que podem ocorrer no tráfego de carga pesada a granel,
como minério e carvão. A penetração contínua de partículas finas
leva à „flutuação“ dos componentes do lastro, tornando necessário um dispêndio elevado de limpeza e reposição do lastro.
Funcionalidade
A funcionalidade da via de pavimento sólido explica-se racionalmente na comparação com a superestrutura com lastro.
Em uma superestrutura com lastro, as dispersões dos esforços
Dutos coletores DN 500 e
junta de anel para tubo de
concreto
verticais e horizontais e a consequente deformação da linha férrea são, com a velocidade crescente, mais dependentes da qualidade da posição da linha que, por sua vez, é irregular ao longo do
eixo da linha em virtude das diferentes elasticidades de suporte
do lastro e do substrato.
Na via de pavimento sólido é formado um sistema de suporte
de múltiplas camadas, amplamente resistente à tração e flexão,
com diferentes placas de suporte e sub-bases livres definidas. A
elasticidade necessária da linha para a distribuição das cargas do
tráfego e amortecimento dos efeitos dinâmicos é realizada, em
contraste com a superestrutura com lastro, quase exclusivamente
através das camadas elásticas intermediárias no sistema de fixação dos trilhos ou pelos sistemas de suporte de dormentes sobre
apoios elásticos. Desta forma a via de pavimento sólido atinge
uma rigidez vertical de homogeneidade muito elevada com valores definidos com precisão e dispersão reduzida. Na interação
entre o veículo e a via de tráfego, isso é altamente relevante para
a marcha em alta velocidade.
Subestrutura da via de pavimento sólido
O tipo construtivo via de pavimento sólido requer um substrato
praticamente isento de deformação e acomodação. Por regra a
subestrutura para a via de pavimento sólido deve ser preparada
para cumprir os requisitos através da utilização de materiais de
terraplenagem de qualidade comprovada até uma profundidade
mínima de 2,5 m abaixo da placa de suporte. Nos casos de solos
macios, pastosos, com baixa capacidade de carga, naturalmente
são necessárias medidas especiais de melhoramento das condições do substrato para garantir com segurança a estabilidade
e aptidão de utilização, bem como a estabilização duradoura da
acomodação do solo.
Atualmente, em vias de pavimento sólido sobre estruturas no solo
é previsto um suporte de baixa deformação a longo prazo para a
superestrutura, suficientemente dimensionado em forma de um
Contraforte de um viaduto com transição para o aterramento
pacote de camadas, formado por uma sub-base de liga hidráulica
ou, alternativamente, uma camada de asfalto, com uma camada
de proteção contra congelamento subjacente e uma sub-base inferior (= plano do solo) sobre toda a superfície, com propriedades
comprovadas.
Construção de um poço para o contraforte e início da construção das vigas
Ev2 ≥ 120 MN/m2
A sub-base de liga hidráulica ou a sub-base de asfalto protege o
sistema de múltiplas camadas, com a camada superior de proteção contra congelamento, contra a influência dos esforços dinâmicos através da distribuição das forças sobre uma grande área.
Em aterros, a sub-base livre abaixo da camada de proteção contra
congelamento consiste de terraplenagem com comprovação especial, nos cortes o substrato também deve apresentar propriedades comprovadas, se necessário com a substituição do solo.
Escavação parcial para a
construção do contraforte
Concreto magro C8/11 sob o muro do contraforte,
construído junto com o aterro
Ev2 ≥ 45 MN/m2
Remoção do solo do topo cerca de
0,50 m, terraceamento do terreno,
comprimento máx. aprox. 5 m,
diferença de altura 1 - 1,5 m
Ev2 ≥ 45 MN/m2
old ground formation
Requisitos de terraplenagem, aterro e taludes
Classificação do solo Compactação
de acordo com a
norma DIN 18196
Capacidade de suporte
Requisitos especiais
Superestrutura KG 2 conforme DBS 918
Camada de
062 (norma alemã de
proteção contra ferrovias)
congelamento
GW
Ev2 ≥ 120 MN/m2 na borda
superior da formação de solo
kf > 1 x 10-5 m/s
1.II
Subestrutura
Espessura máx. ≤ 20 mm
Camada de
após o tratamento do
base +
material inicial
aterro do contraforte
GU, GT, SU, ST
Dpr ≥ 1.0
Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda
superior da formação de solo
Mistura de ligantes de solo:
Agentes ligantes ≥ 5wt.%*]
Camada superior resistente ao
congelamento com espessura
≥ 0.3 m,
qu,M ≥ 0.8 MN/m2
qu,M ≥ 1.0 MN/m2
1.III
Subestrutura:
Aterro
GU*, GT*, ST*, SU*
UL, UM, TL (TM, TA)
uso conforme UIG
Dpr ≥ 1.0
e nA ≤ 0.12
Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda
superior da formação de solo
Mistura de ligantes de solo:
Agentes ligantes ≥ 5wt.%*]
Camada superior resistente ao
congelamento com espessura
≥ 0.3 m,
qu,M ≥ 0.8 MN/m2
qu,M ≥ 1.0 MN/m2
1.I
1.IV
1.V
Granulometria
admissível
Subestrutura:
Aterro
Aterro sob o
contraforte
Espessura máx. ≤ 20 mm
após o tratamento do
material inicial
Dpr ≥ 1.0
Vista da via sem lastro sobre aterramento, em área de talude
Espessura máx. ≤ 20 mm
após o tratamento do
material inicial
GU*, GT*, ST*, SU*
UL, UM, TL (TM, TA)
uso conforme UIG
Dpr ≥1.0
e nA ≤ 0.12
Espessura máx. ≤ 20 mm
após o tratamento do
material inicial
GU*, GT*, ST*, SU*
UL, UM, TL (TM, TA)
uso conforme UIG
Dpr ≥1.0
e nA ≤ 0.12
Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda
superior da formação de solo
Ev2 ≥ 60 MN/m2 na
borda superior da formação
de solo
Soil binder mixture:
Binding agents ≥ 6 wt.% *)
frost-resistant upper layer
thickness ≥ 0.3 m,
qu,M ≥ 1.6 MN/m2
qu,M ≥ 2.0 MN/m2
Soil binder mixture:
Binding agents ≥ 5 wt. % *)
frost-resistant upper layer
thickness ≥ 0.3 m,
qu,M ≥ 0.3 MN/m2
qu,M ≥ 1.0 MN/m2
1:20
1:40
7.12
7.12
6.15
6.15
1:20
1:40
Ev2=120 MN/m2
Cobertura do talude
Ev2=60 MN/m2
1:20
1:20
Retenção do aterramento
conforme a diretriz alemã
Ril 836
,8
1:1
Imagens: SSF Ingenieure GmbH
Zona
Ev2=45 MN/m2
Borda superior do terreno existente
Remoção do solo do topo cerca de 0,50 m,
terraceamento do terreno
1:1
,8
Ev2 ≥ 60 MN/m2
Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo em área
de aterro - Tipo Bögl FFB
Detalhes da transição entre ponte e via aberta – Viaduto Füllbach
Via sem lastro Via sem lastro
Estribo ∅14
Placa de base
(11-14cm)
3 chumbadores
compostos
Placa de base
Vedação 1 cm
Contraforte
Transição tipo 30 conforme desenho da diretriz DB M-ÜF 1931
Superestrutura
Vedação
Enchimento
Imagens: SSF Ingenieure GmbH
Imagens: Photographie Wolfgang Seitz
HGT
Placa de base
Placa betuminosa
de fibra maleável
Contraforte
Cunha de terra
estabilizada com cimento
Filtro de pedras
Vias de pavimento sólido sobre pontes
Por motivos de técnica de construção e de manutenção é conveniente manter inalterado o tipo construtivo da via de pavimento
sólido, usado no trecho livre, sem alteração também sobre a ponte.
Além da dissipação da força longitudinal, a transição entre ponte e
trecho livre, bem como entre os campos separados da ponte, é decisiva para a aplicação de vias de pavimento sólido sobre pontes.
A extensão da ponte é decisiva para a aplicação de pavimento sólido sobre pontes. Por isso diferencia-se entre vias de pavimento
sólido sobre pontes curtas e sobre pontes longas.
Pontes curtas são aquelas limitadas a um distância de compensação de 25 m. Com esta limitação da distância de compensação, as
forças horizontais no sentido longitudinal (direção x) geradas por
frenagens e/ou partidas podem ser dissipadas pelo trilho soldado continuamente sem exceder a tensão do trilho admissível de
92 N/mm2. Para isso o trilho soldado continuamente deve estar
presente até 40 m além da extremidade da ponte. Por princípio,
as vias de pavimento sólido sobre pontes curtas são apoiadas no
sentido longitudinal de forma deslocável sobre um plano deslizante. Para a dissipação de forças laterais horizontais (direção y) são
previstos apoios de guia (guia lateral com apoios de elastômeros).
São consideradas pontes longas aquelas que apresentam uma
distância de compensação a partir de 25 m. As placas da superestrutura da via devem ser chumbadas com a superestrutura da
ponte, de forma a poder dissipar a maior parte das forças longitudinais originadas por partidas e/ou frenagens para a superestrutura da ponte e de lá para os apoios da ponte. Assim é assegurado que a parte das forças longitudinais que resta para os trilhos
não excede as tensões admissíveis nos trilhos (sistema acoplado
ponte-linha férrea). Por princípio, a placa de superestrutura da via
é ligada firmemente à superestrutura da ponte, isto é, de modo
elástico e não deslocável no sentido longitudinal e transversal.
A dissipação da força longitudinal é assegurada pela ligação travada por fricção entre a placa de superestrutura da via e a ponte
através de uma placa convexa, na qual a placa de superestrutura
da via encaixa através de ressaltos (os chamados batentes). Simples almofadas de elastômeros na superfícies verticais da estrutura convexa asseguram a dissipação das cargas nos sentidos x e y.
Juntamente com as finas mantas de elastômeros nas superfícies
de separação horizontal é assegurada a compensação de irregularidades e a absorção de pequenas diferenças causadas por torções e inclinações. Para garantir uma conservação ideal otimizada
da via de pavimento sólido sobre pontes, as placas de superestrutura da via são subdivididas em placas curtas, com aprox. 4,50 até
5,50 m de comprimento.
9 10
10 9
11 12
1 2 3 4 5 6 7 8
14 15
11
9
13
1 2 3 4
5
6
5
7 8
Visualização do tipo de via de pavimento sólido em ponte longa (vão entre apoios > 25 m) - Tipo Bögl FFB
10 Apoio de elastômeros 0,20 mx0,10 mx 0,01 m; a=1,0 m; sobre chapa de
aço inoxidável d=0,005 m
11 Camada de separação Styrodur d=0,01 m vertical e horizontal
12 Argamassa líquida, d=0,03 m, para união entre a placa pré-moldada
e a sub-base de liga hidráulica
13 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa
pré-moldada do sistema Bögl, C45/55, largura 2,55 m / sem lastro
14 Trilho UIC 60 / perfil do trilho CHN 60
15 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1 / rail fastening system
Vossloh Ioarv 300-1
1 Lastro de brita, zona superior (d=0,10m) colado com Kryorit
2 Vedação – superestrutura da ponte, d=0,01 m /
3 Concreto de proteção / placa de suporte, d=0,11 m, C25/35, armada com
estribos para união com a placa de corcovas
4 Placa de corcovas, C25/35, armada
5 Manta elástica de separação d=0,0012 m colada em todas as superfícies
horizontais da placa de suporte da linha férrea
6 Apoio de elastômeros d=0,015 m, envolvente nas superfícies verticais da
placa de corcovas/ batente, absorção das cargas no sentido x e y
7 Argamassa líquida, d=0,03 m entre a placa de corcovas e a manta de
separação
8 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa
pré-moldada do sistema Bögl com batentes (ressaltos), C45/55, largura 2,55
m, comprimento da placa 5,50 até 6,50 m, juntas transversais na área das
corcovas /batentes com largura de junta 0,10 m / sem lastro
9 Trilho UIC 60 / perfil do trilho CHN 60
10 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1 / rail fastening system
Vossloh Ioarv 300-1
- Tipos construtivos com apoio direto na sub-base: Sub-base de
asfalto (p.ex., sistema Getrac) ou, mais raramente, sub-base de
concreto, com a grade de trilhos apoiada diretamente na subbase, instalação de dormentes individuais
(geralmente são trilhos de construção) é regulada nas grades de
trilhos ou nas placas pré-moldadas, antes que sejam fixadas definitivamente com concreto in-situ ou argamassa líquida.
Os tipos construtivos com apoio direto na sub-base diferenciam-se
principalmente na fixação construtiva da grade de trilhos contra
deslocamento lateral e levantamento antes e depois da passagem
de um eixo de veículo. Nos métodos de construção monolíticos e
com peças de concreto pré-moldado, a grade de trilhos tem a sua
posição fixada prioritariamente devido ao peso próprio da placa
de suporte da linha férrea e ao contato de fricção com a sub-base
de liga hidráulica, para assim fazer face aos efeitos externos do
tráfego de trens e da temperatura. Já no tipo construtivo „apoio
direto da grade de trilhos sobre sub-base de asfalto“ os dormentes são assentados diretamente sobre a sub-base de asfalto e
chumbados elasticamente de modo duradouro com blocos de
ancoragem especiais de concreto auto-adensável de alta resistência, através dos quais as forças longitudinais e transversais da
linha férrea são dissipadas no asfalto.
As formas básicas acima listadas, assentadas sobre uma sub-base de liga hidráulica, não requerem nenhuma diferenciação com
relação aos requisitos de terraplenagem em relação à subestrutura e ao substrato.
Em contraste com a rigidez mais elevada da placa de concreto
e consequentes tensões menores e mais uniformes quando da
Tipos construtivos
Na formação construtiva da via de pavimento sólido diferencia-se
essencialmente entre três formas básicas:
- Tipos construtivos monolíticos: Dormentes ou blocos de suporte
(p.ex., sistema Rheda, sistema Züblin), concretados em uma laje
de via de concreto in-situ, apoiada sobre uma sub-base de liga
hidráulica
- Tipos construtivos monolíticos: Dormentes ou blocos de suporte
envolvidos por manta elástica (p.ex., sistema LVT), concretados
em uma laje de via de concreto in-situ
- Tipos construtivos com placas pré-moldadas: Elementos / placas de
concreto pré-moldadas (p.ex., sistema Bögl, sistema Porr) com
argamassa líquida, apoiada sobre uma sub-base de liga hidráulica
Todos os tipos construtivos têm em comum os requisitos específicos em relação à terraplenagem e a utilização de pontos de fixação dos trilhos pré-fabricados, sejam dormentes mono ou bi-bloco
ou com blocos de suporte individuais / placas pré-moldadas.
Os sistemas de pavimento sólido monolíticos ou os tipos construtivos com placas pré-moldadas são instalados segundo o „princípio Top-Down“. A posição horizontal e vertical exata dos trilhos
Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH
Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre ponte curta (vão entre apoios > 25 m) - Tipo Bögl FFB
1 Tubo de drenagem PE-HD DN 250 / Mistura mineral, à prova de
congelamento(brita/areia); material KG1, Dpr. ≥ 0,98 / frost resistant material
2 Concreto permeável 8/16 ou mistura mineral,11/16
3 Guia lateral para via de pavimento sólido
4 Vedação – superestrutura da ponte, d=0,01 m
5 Concreto de proteção / placa de suporte a, C20/25, d=0,11 m
6 Placa de espuma rígida 0,05 m, Styrodur 5000 colada
7 Estrutura da superfície de deslizamento, 2 camadas de papel betuminoso
(150 g/m2) / 2 camadas de de filme PE(0,245 mm cada)
8 Concreto de compensação / placa de suporte b, C25/35, armado, d=0,17 m
9 Camada de concreto de proteção, C20/25, não armado
Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças pré-moldadas
(Tipo Bögl FFB) em túnel com sistema massa-mola leve como proteção antivibração
1
11
1 2
13 14 15 16 17 18 19
3
10
9
Poço de inspeção
12
Tubo de drenagem DN 160
Tubo de drenagem DN 60
Concreto não armado
Elemento de superfície transitável, concreto não
armado C30/37; classe de exposição XF1
Eixo do túnel
6
Eixo do trilho
Elemento estacionário de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1
Placa de suporte da linha férrea em
via de pavimento sólido, sistema Bögl
Concreto não armado
Argamassa líquida d=3 cm
7
4
Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo em área de aterro sem sobrealtura, sistema de pavimento sólido com placas Bögl – (placas
pré-moldadas com argamassa líquida sobre sub-base com liga hidráulica HGT).
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Mistura mineral, à prova de congelamento(brita/areia); Material KG1, Dpr. ≥ 0,98
Cobertura central impermeável (de asfalto ou concreto), d=0,10 m
Caminho lateral
Aterramento lateral com brita 32/56, largura da coroa 0,40 até 0,70 m
Drenagem profunda - tubo de drenagem parcial PE-HD DN 250
Drenagem profunda - brita de drenagem, granulometria 8/16
Drenagem profunda - revestimento de velo geotêxtil
Leito de concreto magro
Depressão lateral da linha, formado por material rochoso de filtração estável
Canal de passagem de cabos pré-moldado, largura 0,40 m
Parede anti-ruído altamente absorvente,
fundação com estacas de perfuração
Manta elástica de células fechadas, Sylodyn N23290
Leito de argamassa
Túnel Tübbingring
12 Duto coletor de tubo de concreto DN 400
13 Plano do solo (= sub-base inferior sem liga ); Ev2≥ 60 MN/m2
14 Camada de proteção contra congelamento FSS (= sub-base superior sem
liga) ; Material KG2, Ev2≥ 120 MN/m2 ; dmin = 0,50 m
15 Sub-base com liga hidráuica HGT, d= 0,30 m; largura da coroa 2,95 m,
largura de elevação 3,25 m, inclinação do flanco 2:1
16 Argamassa líquida, d=0,30 m, para união entre a placa pré-moldada e a
sub-base de liga hidráulica, largura
17 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa
pré-moldada do sistema Bögl, C45/55, largura 2,55 m
18 Trilho UIC 60
19 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1
Concreto do piso não armado C8/10; incorporado
até -0,78 m abaixo da aresta superior dos trilhos SO
Perfil transversal especificado de via de pavimento sólido do tipo construtivo com
peças pré-moldadas (Tipo Bögl FFB) sem sistema massa-mola leve
Elemento estacionário de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1
Poço de inspeção
Eixo do túnel
5
Placa de suporte de concreto armado C20/35
Cabo de
circuito
indutivo
Eixo do trilho
8
Concreto permeável 8/16
Filtro de velo d=2,5 cm
(sistema Enkadrain)
Elemento de superfície transitável, concreto não
armado C30/37; classe de exposição XF1
Tubo de drenagem DN 60
Concreto não armado
Tubinhos de plástico
Concreto permeável 8/16
Imagens: SSF Ingenieure GmbH
Proteção contra vibrações e ruído estrutural
Nos trechos de túnel em áreas densamente povoadas, a esperada
ocorrência de vibrações e ruídos atmosféricos secundários gerada
pelo tráfego ferroviário deve ser reduzida, de tal modo que os limites estabelecidos pela legislação sejam cumpridos, especialmente no sentido de não prejudicar a qualidade de vida dos residentes
ou os processos produtivos de unidades industriais.
A maneira mais efetiva de implementar isso é através de sistemas
massa-mola. Para isso o sistema de superestrutura de pavimento
sólido é instalado em placas de suporte sobre apoios elásticos. O
apoio elástico da placa de suporte promove um desacoplamento
entre superestrutura da via e o substrato, em virtude disso há uma
forte diminuição das acelerações oriundas pela tráfego ferroviário
que são transmitidas ao substrato.
O objetivo prioritário é a redução da energia de alta frequência.
O princípio básico do sistema massa-mola é baseado na teoria
do oscilador harmônico simples linear atenuado. Cada sistema
massa-mola é formado basicamente por dois componentes, ou
seja, uma massa rígida capaz de vibrar e uma mola elástica macia
com a rigidez elástica c. Por princípio deve ser almejada a maior
conciliação possível do sistema massa-mola (frequências próprias
f0 menores possíveis).
Imagem: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH
passagem do trem, está a alta elasticidade da sub-base de asfalto
com menores cargas dinâmicas sobre o substrato, porém ambas
as variantes são bem melhores do que a superestrutura com lastro.
Placa de suporte da linha férrea em
via de pavimento sólido, sistema Bögl
Cabo de
circuito
indutivo
Túnel Tübbingring
Argamassa líquida d=3 cm
Camada HGT = camada de liga hidráulica
Concreto do piso não armado C8/10; incorporado
até -0,78 m abaixo da aresta superior dos trilhos SO
Sistemas massa-mola eficientes são baseados em uma placa de
massa sem juntas com a via de pavimento sólido sobreposta, bem
como uma estrutura modular com os seguintes elementos construtivos:
- Subestrutura (= piso do túnel ou piso de concreto sobre o piso
do túnel)
- Manta elástica (= mola atenuadora)
- Placa de massa contínua (= calha da linha férrea ou placa de
suporte)
- Sistema da via de tráfego (= placa de suporte da linha férrea tipo
pavimento sólido, incluindo eventuais camadas de argamassa)
- Trilhos + equipamento.
Para o dimensionamento dinâmico de sistemas massa-mola é
imprescindível o conhecimento da relação de transmissão entre
o piso do túnel e as edificações a serem protegidas. A única maneira confiável de se apurar a relação de transmissão é através da
técnica experimental (p. ex., por meio de um gerador de vibrações
VibroScan). Com a determinação da função de transmissão pode-se, com o auxílio do processo de prognóstico, determinar o ajuste
necessário para o sistema massa-mola. Pré-requisito para isso é a
separação temporal entre o término da construção bruta e o início
da construção da via de pavimento sólido. Como na prática isso quase nunca é possível, por regra deve ser feito o planejamento para
uma faixa de diferentes ajustes ou uma análise de valores limite.
Quando se projeta sistemas massa-mola devem ser considerados,
além dos requisitos da proteção contra vibração e ruído, também
as exigências relacionadas à dinâmica de marcha e à dissipação
de cargas. Disto resultam os requisitos de um escalonamento
contínuo dos graus de rigidez no desenvolvimento longitudinal e
uma limitação da linha de flexão quanto à inclinação tangencial, à
proporção da acomodação total em relação à extensão da linha de
flexão e à acomodação total. Em sistemas massa-mola para áreas
com aparelhos de mudança de via devem ser limitados os picos
de vibração devido à interferência na uniformidade da marcha do
veículo na área dos corações das agulhas e lanças das agulhas,
bem como as torções adicionais geradas. Por princípio é preciso
firmar a posição da massa apoiada de forma flutuante, principalmente nas curvaturas do traçado, através de fixações elásticas
horizontais.
Controle prospectivo da deformação em vias de tráfego de pavimento sólido, acomodações e compensação de tolerâncias
Em vista das possibilidades limitadas de regulagem da posição
da linha férrea depois da conclusão da via de pavimento sólido,
o comportamento da subestrutura é de importância decisiva para
as obras de arte e de terraplenagem. Principalmente nas passagens de via devem ser estabelecidas exigências especiais quanto
às diferenças de deformação. Para garantir a funcionalidade duradoura durante a vida útil, aqui deve ser realizada uma análise de
deformação integral para o controle de todos os aspectos visando
assegurar a aptidão para utilização.
Após a instalação da via de pavimento sólido eventualmente ocorrem alterações localizadas nos raios de curvatura dos gradientes
Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH
Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças pré-moldadas (Tipo Bögl FFB) - Túnel Katzenberg
nominais em consequência de acomodações residuais, que resultam na formação de depressões. Portanto, os raios de curvatura
apurados com base na sobreposição dos raios nominais e das
acomodações esperadas ou prognosticadas por meio de cálculos,
devem ser vistos como um importante critério de avaliação que
representa a relação entre os valores limite do traçado a serem
respeitados e a posição esperada da linha férrea.
Assim a estimativa realista das acomodações residuais esperadas
após a instalação da via de pavimento sólido ganha uma importância especial.
A base essencial para a elaboração de prognósticos confiáveis
acerca das acomodações e acomodações residuais é uma previsão cuidadosa e a observação abrangente do comportamento de
acomodação antes da instalação da via de pavimento sólido. De
modo objetivo, para as obras de arte e áreas especiais de cortes
ou aterros que encerram um elevado potencial de acomodação,
devem ser integrados os dados de medição e de controle da
construção nos respectivos estados construtivos das edificações /
abordagens geocientíficas leva ao desenvolvimento de processos
otimizados e soluções técnicas. Neste âmbito, o planejamento
meticuloso das transições entre trecho livre e obras de arte (pontes, túneis) no sentido de se evitar descontinuidades merece uma
atenção especial.
Além disso, no contexto da interação trilho-ponte todas as influências externas e reações dos componentes construtivos devem
ser captadas com precisão, de forma a compatibilizar estes fatores com os requisitos do tipo construtivo via de pavimento sólido.
Na execução da obra devem ser observados os padrões de qualidade, bem mais exigentes que a medida usual, quando do preparo do substrato, da montagem e processamento dos materiais e,
não por último, na implementação de uma posição da linha férrea
homogênea e precisa.
corpos de solo em um banco de dados correspondente, de forma
a poder apurar uma tendência básica de acomodação antes da
conclusão das respectivas partes.
Os valores prognosticados são ajustados após a entrada em funcionamento do trecho, dentro da faixa de compensação ainda
admissível (teórica) e ainda existente na prática, para os pontos
de apoio dos trilhos e valores de traçado aplicados (valores especificados, valores limite). O valor resultante da diferença da
acomodação total (após a entrada em funcionamento) e possível
reajuste, é a depressão de acomodação remanescente. Esta deve
ser avaliada com a sobreposição da curvatura nominal dos gradientes com relação à definição estabelecida dos valores limite.
Planejamento de vias de pavimento sólido
Devido ao seu sistema de suporte otimizado e estrutura de camadas, a via de pavimento sólido é a opção ideal para aplicação
no tráfego de alta velocidade, bem como para o trânsito de trens
de carga pesada. Longa vida útil, baixo custo de ciclo de vida e
elevada precisão da via de tráfego caracterizam o sistema de superestrutura. Um parecer, avaliação e monitoramento geotécnico
completo é um dos pré-requisitos essenciais para uma via de tráfego praticamente isenta de acomodação e com as características
positivas deste tipo construtivo, acima citadas. Uma combinação
estreita e imediata de uma abordagem de técnica construtiva e
1
A SSF Ingenieure possui muitos anos de experiência e conhecimentos técnicos profundos para a prestação de serviços de consultoria e engenharia voltados para o planejamento e execução de linhas ferroviárias de alta velocidade sobre via de pavimento sólido.
A equipe da SSF Ingenieure, formada por experientes engenheiros civis, geotécnicos, tecnólogos em concreto e especialistas em
execução de obras, está a sua disposição para auxiliar a implementar elevados padrões de qualidade e precisão na construção
de vias de pavimento sólido.
2
3
3.20
2.40
1.436
Recesso lastro de ancoragem
camada de cobertura
de asfalto
Ev2 ≥ 120N/mm2
camada de velo
FFS
Desenho de arranjo geral do tipo de via de pavimento sólido, sistema GETRAC-A3 construído com asfalto
Ev2 ≥ 45N/mm2
Imagem: RAIL.ONE GmbH
60
30
camada de apoio
de asfalto
Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH, RAIL.ONE GmbH
Fixador de trilho
4
1
2
3
4
Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo
em área de aterro com sobrealtura u=170 mm, sistema de pavimento
sólido Rheda 2000
Assentamento automático da placa da via
Fixação do perfil do trilho
Colocação do concreto da via sem lastro
SSF Ingenieure – Consultoria para pavimentos sólidos
Alemanha
Índia
China
Trecho de expansão/novo trecho Karlsruhe – Basiléia, túnel Katzenberg
Railway project Udhampur – Srinagar – Baramulla
Trecho de teste Sui-Yu-Line: Suining – Chongquing
Ferrovia de alta velocidade Changsa – Hangzhou
Tipo de trânsito:
Trânsito misto (carga e passageiros)
Tipo de trânsito:
Linha de passageiros
Tipo de trânsito:
Trens de passageiros
Tipo de trânsito:
Linha de passageiros
Velocidade máx.:
vE = 280 km/h
Velocidade máx.:
vE = 160 km/h
Velocidade máx.:
vE = 160 km/h
Velocidade máx.:
vE = 350 km/h
Extensão em km:
10 km, destes o túnel Katzenberg com 9,4 km
(galerias separadas)
Extensão em km:
10 km, total length 160 km
Extensão em km:
26 km
Extensão em km:
840 km
Leque de serviços:
Concepção e projeto executivo de uma linha
férrea com túneis em via de pavimento
Planejamento executivo para o tipo de pavimento
sólido, placas de cobertura de trilhos transitáveis,
áreas de resgate, sistema massa-mola leve
(proteção antivibração)
Extensão em km:
810 km
Trens de passageiros
Tipo de trânsito:
Trens de passageiros
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II
Velocidade máx.:
vE = 100 km/h
Velocidade máx.:
vE = 350 km/h 350 km/h
Leque de serviços:
Extensão em km:
7,66 km
Extensão em km:
66 km
Velocidade máx.:
Trens de passageiros: vE = 300 km/h;
Tráfego de carga: 160 km/h
Tipo de trânsito:
Extensão em km:
35,02 km (2 linhas principais)
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema mexicano
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido sistema Bögl-China
Leque de serviços:
Leque de serviços:
Consultoria técnica no planejamento executivo
32,34 km
Tipo construtivo da via:
Sistema Bögl de via sem lastro
Hamburg
Bremen
Novo trecho Erfurt – Leipzig/Halle, VDE 8.2, trecho 5919,
inclusive entroncamento Planena
Trânsito misto (carga e passageiros)
Velocidade máx.:
Trecho 5919: vE = 300 km/h / trecho 6394: vE = 160 km/h
/ vias de ultrapassagem – estações de ultrapassagem:
vE = 100 km/h / conexões de cruzamento vE = 160 km/h
Extensão em km:
Leque de serviços:
Jinan
Jinan Jinan
Jinan
Berlin
Hanover
Halle
Leipzig
Elaboração da documentação para a contratação
das obras
Erfurt
Cologne
Old tunnels
in the City
of Mainz
Frankfurt
Trens de passageiros
Velocidade máx.:
vE = 160 km/h
0,662 km
Leque de serviços:
Projeto final
10 km trecho de teste
Datong
Beijing
Tianjin
Planejamento executivo da via de pavimento
sólido nos trechos e pontes
Taiyuan
Ferrovia de alta velocidade para trens de passageiros
de Wuhan a Guangzhou
Tipo de trânsito:
Mainz
Nuremberg
Karlsruhe
Ingolstadt
Munich
vE = 350 km/h
Extensão em km:
116 km
Supervisão / consultoria em superestrutura de
pavimento sólido.
Katzenberg
Tunnel
Basle
Tipo de trânsito:
Linha de passageiros
Velocidade máx.:
vE = 380 km/h
Extensão em km:
1.208 km
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II
Leque de serviços:
Jinan
Quingdao
Huang Ho
Trens de passageiros
Velocidade máx.:
Gestão de qualidade externa (FQR) em Joint
Venture com Second Survey and Design Institute
[Instituto de pesquisas e projetos] in Chengdu/
China
Dalian
Shijiazhuang
Zhengzhou
Xi’an
Xuzhou
Hefei
Dawu
Yangtse
Wuhan
Nanjing
New Nanjing
Dashengguan
Yangtse Bridge
Hangzhou
Shanghai
Ningbo
Nanchang
Changsha
Ferrovia de alta velocidade para passageiros Beijing – Wuhan
= tunnel
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Rheda 2000
Extensão em km:
Leque de serviços:
Ebensfeld
Restauração de dois túneis antigos na cidade de Mainz
Extensão em km:
Dresden
Ilmenau
Stuttgart
Tipo de trânsito:
vE = 350 km/h
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II
90,241 km (2 linhas férreas principais)
Tipo de superestrutura da via: Linhas férreas principais, inclusive 8 conexões de
cruzamento: pavimento sólido em sistema aberto
Velocidade máx.:
Leque de serviços:
Projeto final
Tipo de trânsito:
Trens de passageiros
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Züblin
Imagens: SSF Ingenieure GmbH
Serviços a serem prestados:
Tipo de trânsito:
PingXiang
Wenzhou
Wuyishan
Fuzhou
IT
Extensão em km:
Supervisão / consultoria em superestrutura de
pavimento sólido.
RA
Via principal, continuamente vE, máx = 300 km/h
Vias de ultrapassagem nas estações vE = 100
km/h Conexões de cruzamento vE = 130 km/h
Supervisão / consultoria superestrutura da via de
pavimento sólido (trechos, pontes, túneis)
Ferrovia de alta velocidade Zhengzhou – Xian
Construção recente da linha férrea Nuremberg – Ebensfels – Erfurt –
Leipzig/Halle Trecho Ebensfeld — Erfurt, linha 5919, quilometragem
km 153, 1+19 até km 185,4+61
Velocidade máx.:
Heifei – Fuzhou rapid transit connection
Ferrovia de alta velocidade Beijing – Tianjin, lote 1 Intercity Railway
Metrô de Monterrey, Nuevo Lean, México
Trânsito misto (carga e passageiros)
Supervisão / consultoria superestrutura da via de
pavimento sólido (trechos, pontes, túneis)
vE = 350 km/h
Trânsito misto (carga e passageiros)
Tipo de trânsito:
Leque de serviços:
Velocidade máx.:
Tipo de trânsito:
Planejamento geral de todas as obras de construção e equipamentos técnicos
Consultoria para via de pavimento sólido,
aparelhos de mudança de via, passagens na via;
consultoria para o planejamento executivo, verificação dos cálculos dinâmicos e estáticos para
diferentes sistemas de via de pavimento sólido e
de aparelhos de mudança de via
Linha de passageiros
México
Leque de serviços:
Leque de serviços:
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II
Tipo de trânsito:
Novo trecho Nuremberg – Ingolstadt, lote Norte
Tipo de superestrutura da via: Linhas férreas principais: Pavimento sólido
sistema Bögl; Estação ferroviária: superestrutura
com lastro
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido: sistema japonês,
sistema Rheda / Rheda 2000, sistema Frame
ST
Leque de serviços:
Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Rheda 2000
Pearl River
Yujiang Bridge
Nanning
TA
IW
AN
Tipo de superestrutura da via: Pavimento sólido sistema Bögl
Guangzhou
Macau
Hong Kong
SOUTH CHINA SEA
= office
= bridge
TÍtulo: Photographie Wolfgang Seitz