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Universidade Agostinho Neto Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Civil
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REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
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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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onde: S* =0,3Φ (má conservação da via)
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)
onde: S* =0,3Φ (má conservação da via)
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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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DE CAMINHO
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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.