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FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE PIRACICABA
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
APLICAÇÃO EM PASSAGENS EM NÍVEL DE PISOS DE ALTA
RESISTÊNCIA EM BORRACHA RECICLADA EM SUBSTITUIÇÃO AO
ASFALTO E CONCRETO.
MARIANA ZANGEROLAMO
PIRACICABA
2015
FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE PIRACICABA
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
APLICAÇÃO EM PASSAGENS EM NÍVEL DE PISOS DE ALTA
RESISTÊNCIA EM BORRACHA RECICLADA EM SUBSTITUIÇÃO AO
ASFALTO E CONCRETO.
MARIANA ZANGEROLAMO
MONOGRAFIA ELABORADA POR EXIGÊNCIA DA
DISCIPLINA DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE
CURSO II, SOB ORIENTAÇÃO DO PROFESSOR MARIO
ROBERTO BARRAZA LARIOS E SUPERVISÃO DO
PROFESSOR MS. FRANCISCO CARLOS CASTRO
LAHÓZ.
PIRACICABA
2015
S Zangerolamo, Mariana.
Aplicação em passagens em nível de pisos de alta resistência em borracha reciclada em substituição ao asfalto e concreto / Mariana Zangerolamo.– Piracicaba: Escola de Engenharia de Piracicaba, 2015. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia de Piracicaba - Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba, 2015. Orientador: Prof. Mário Roberto Barraza Larios. 1. Passagem em nível. 2. Piso de Borracha. 3. Piso de Alta Resistência. 4. Borracha Reciclada. 5. Ferrovia. I. Mariana Zangerolamo. II. Aplicação em passagens em nível de pisos de alta resistência em borracha reciclada em substituição ao asfalto e concreto.
CDD .
ii
CURRÍCULO
MARIANA ZANGEROLAMO
29/06/1993
Rua Vicente de Carvalho, 322 apto 63 – Jardim Elite – Piracicaba/SP
Formação Profissional
Desde Setembro/2014 - Caixa Econômica Federal – Divisão GIGOV/PK
Estágio em Engenharia Civil.
Janeiro/2014 a Setembro/2014 – CM Equipamentos Ferroviários
Estágio em Engenharia Civil.
Maio/2013 a Janeiro/2014 – Consórcio PCJ – Bacias dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí.
Estágio em Engenharia Civil.
Atuação Profissional
Atualmente na área de análise de projetos de obras municipais e de saneamento,
tendo atuado anteriormente na área ferroviária.
iii
FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE PIRACICABA
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
APLICAÇÃO EM PASSAGENS EM NÍVEL DE PISOS DE ALTA
RESISTÊNCIA EM BORRACHA RECICLADA EM SUBSTITUIÇÃO AO
ASFALTO E CONCRETO.
MARIANA ZANGEROLAMO
Monografia aprovada em 2015 para obtenção do título de Graduação em Engenharia Civil, com a Orientação e Supervisão da Disciplina “Trabalho de Conclusão II”, oferecida no 10º semestre de 2015. Banca examinadora:
_______________________________ Prof. Mario Roberto Barraza Larios
Orientador
______________________________ Prof. Francisco Carlos Castro Lahóz
Supervisor
______________________________ Eng. Civil Elias Jorge Diniz Hamam
Convidado
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por me iluminar e abençoar minha trajetória.
Ao meu orientador, Mario Roberto Barraza Larios, e meu supervisor,
Francisco Carlos Castro Lahóz, pelo empenho dedicado à elaboração deste
trabalho.
A minha mãe Cilene, e ao meu pai Vanderlei, pelo apoio e incentivo,
carinho e amor incondicional, por tudo que fizeram por mim e por sempre estarem
ao meu lado sem medir esforços para me ajudar.
Agradeço a CM Equipamentos Ferroviários e KRAIBURG STRAIL GmbH
& Co. KG. pela permissão e contribuição imprescindíveis para que este estudo fosse
realizado.
A todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação.
v
“Foi o tempo que dedicastes à tua rosa que
a fez tão importante.”
(Antoine de Saint-Exupéry)
vi
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Paralelepípedos no Porto de Santos/SP..................................................14
Figura 2 – Pranchas de madeira na Estação Ribeirão Pires/SP...............................14
Figura 3 – Passagem em nível com contratrilhos......................................................15
Figura 4 – Passagem em nível em asfalto na Estação Monte Alegre do Sul/SP......15
Figura 5 – Passagem em nível em concreto em Juiz de Fora/MG............................16
Figura 6 – Passagem em nível em placas de borracha reciclada no VLT da Baixada
Santista/SP.................................................................................................................16
Figura 7 – Pavimento asfáltico deteriorado em Campos do Jordão/SP....................18
Figura 8 – Pavimento com placas de concreto pré-moldado em Juiz de Fora/MG...19
Figura 9 – Pavimento com placas de borracha reciclada aplicado no VLT (Veículo
Leve sobre Trilhos) da Baixada
Santista.......................................................................................................................21
Figura 10 – Estrutura-tipo de pavimento rígido.........................................................23
Figura 11 – Estrutura-tipo de pavimento semirrígido.................................................23
Figura 12 – Estrutura-tipo de pavimento flexível.......................................................24
Figura 13 – Composição do Concreto.......................................................................25
Figura 14 - Passagem em nível em concreto em Juiz de Fora/MG..........................25
Figura 15 – Passagem em nível deteriorada em Juiz de Fora/MG...........................26
Figura 16 – Torre de destilação do petróleo..............................................................27
Figura 17 – Passagem em nível em asfalto em Campos do Jordão/SP...................28
Figura 18 – Passagem em nível em asfalto deteriorada em Campos do
Jordão/MG..................................................................................................................29
Figura 19 – Passagem em nível STRAIL..................................................................30
Figura 20 – Passagem em nível innoSTRAIL............................................................31
vii
Figura 21 – Passagem em nível pedeSTRAIL..........................................................32
Figura 22 – Passagem em nível pontiSTRAIL...........................................................32
Figura 23 – Passagem em nível veloSTRAIL............................................................33
Figura 24 - Sistema de Tirantes de Travamento Strail..............................................33
Figura 25 – Passagem em nível em placas de borracha reciclada no VLT da
Baixada Santista/SP...................................................................................................34
viii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABEDA – Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras de Asfalto
ALL – América Latina Logística
ANDIT – Associação de Infraestrutura e Transportes
BASt – Instituto Federal de Pesquisa das Ferrovias Alemãs
CNT – Confederação Nacional do Transporte
CONINFRA – Congresso de Infraestrutura de Transportes
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
ERA – European Railway Agency
ETSC – European Transport Safety Council
PN – Passagem em Nível
UIC – The International Union of Railways
VRD – Valor de Resistência à Derrapagem
VLT – Veículo Leve sobre Trilhos
ix
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES.........................................................................................VI
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS..................................................................VIII
RESUMO.....................................................................................................................X
ABSTRACT................................................................................................................XI
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................12
1.1 PROBLEMAS DISCUTIDOS................................................................................17
1.2 OBJETIVO............................................................................................................20
2 REVISÃO DE LITERATURA E DISCUSSÃO.........................................................22
2.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE PASSAGEM EM NÍVEL PÚBLICA..........22
2.2 PAVIMENTAÇÃO.................................................................................................22
2.2.1 DEFINIÇÕES DE PAVIMENTAÇÃO.................................................................22
2.2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS PAVIMENTOS..........................................................22
2.2.2.1 PAVIMENTO RÍGIDO.....................................................................................22
2.2.2.2 PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO.........................................................................23
2.2.2.3 PAVIMENTO FLEXÍVEL.................................................................................24
2.3 PAVIMENTOS UTILIZADOS NAS PASSAGENS EM NÍVEL..............................24
2.3.1 PLACAS DE CONCRETO.................................................................................24
2.3.1.1 PROBLEMAS LEVANTADOS COM O USO DE PLACAS DE CONCRETO.26
2.3.2 REVESTIMENTO ASFÁLTICO.........................................................................27
2.3.2.1 PROBLEMAS LEVANTADOS COM O USO DE REVESTIMENTO
ASFÁLTICO................................................................................................................28
2.3.3 PISO DE ALTA RESISTÊNCIA EM BORRACHA RECICLADA........................29
2.3.3.1 PRODUÇÃO DOS PAINÉIS DE BORRACHA...............................................29
2.3.3.2 APLICAÇÃO EM PASSAGEM EM NÍVEL......................................................30
2.4 DISCUSSÃO........................................................................................................35
3 CONCLUSÃO E SUGESTÕES...............................................................................37
3.1 CONCLUSÃO.......................................................................................................37
3.2 SUGESTÕES.......................................................................................................37
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................38
ANEXO - ISF 221: PROJETO DE PASSAGEM EM NÍVEL......................................41
x
RESUMO
Além da invejável qualidade ecológica de retirar do meio ambiente toneladas de
pneus velhos diariamente, os pisos de alta resistência em borracha reciclada para
passagens em nível já seriam por si só sustentáveis, não fosse ainda a
incomparável qualidade de contribuir para a redução de acidentes e melhoria do
tráfego ferroviário e rodoviário. Isto está sendo demonstrado no Brasil desde 2007
na MRS Logística S.A, na Estrada de Ferro Carajás – EFC (Grupo VALE), no VLT da
Baixada Santista, vindo agregar-se a mais de 40.000 instalações realizadas nos
cinco continentes há quase 40 anos. A Engenharia aplicada em seu
desenvolvimento procurou conferir-lhe as características que faltavam em seus
antecessores, asfalto e concreto, em constante aprimoramento com uma base sólida
de tantas instalações em funcionamento que constituem uma amostragem
enormemente significativa do universo de passagens em nível existentes nas
ferrovias ao redor do mundo. Quem projeta uma nova ferrovia sempre se depara
com a questão de qual material utilizar nas passagens em nível, tantas foram as
soluções que se sucederam com o passar dos anos, porém agora existe uma
solução comprovadamente eficiente, confiável e segura.
Palavras-chave: passagem em nível, piso de borracha, piso de alta resistência,
borracha reciclada, ferrovia.
xi
Abstract
Besides the enviable ecological quality of withdrawing the environment with many
tonnes of old tires daily, high strength recycled rubber flooring for level crossings
would be sustainable by themselves, beyond the unmatched quality of contribute to
reducing accidents and improving rail traffic and road. This is being demonstrated in
Brazil since 2007 in MRS Logística S.A, the Estrada de Ferro Carajás – EFC (Grupo
VALE), the VLT da Baixada Santista, coming aggregate to more than 40,000
installations performed on five continents for almost 40 years. The engineering
applied in its development sought to give the features that were lacking in their
predecessors, asphalt and concrete, constant improvement with a solid foundation of
so many facilities in place that are an enormously significant sample of the universe
of level crossings in existing railways around the world. Those who designs a new
railroad always face the question of what material to use in the level crossings , so
were the solutions that have taken place over the years, but now there is a proven
effective, reliable and secure solution.
Key-words: level crossings, rubber panel, high resistance panel, recycled rubber,
railway.
12
1 INTRODUÇÃO
Segundo MORRISON (1989) o surgimento das ferrovias no Brasil a partir
de 1852 era uma resposta necessária à expansão que o mundo experimentou com a
Revolução Industrial, onde produtos precisavam ser escoados para os portos
destinados à exportação, e esse desenvolvimento também impulsionava a
mobilidade das pessoas entre as capitais e as cidades do interior, além dos bondes
que passaram a ser importante elemento na mobilidade urbana a partir de 1859.
A malha ferroviária brasileira desenvolveu-se concentrada na área
litorânea de Norte a Sul, onde estavam as principais capitais impulsionadoras do
progresso via exportação de matérias-primas, e o maior contingente populacional
nas áreas urbanas.
A eletrificação acelerou a instalação de linhas de bondes nas principais
capitais substituindo os tradicionais bondes a tração animal. As locomotivas a vapor
eram à força de tração existente nas ferrovias entre as cidades (MORRISON, 1989).
Morrison (1989), afirma que as linhas de bondes urbanos foram
construídas pelos líderes da ferrovia à época, ingleses, norte-americanos, alemães,
canadenses e franceses, e instalados no piso existente que eram os
paralelepípedos. As ferrovias intercidades eram construídas sobre a terra, com uma
superestrutura composta de lastro de pedra de brita e dormentes de madeira ou aço.
O tráfego nas cidades sobre as linhas de bondes praticamente não se
alterou com a instalação dos trilhos, uma vez que foram mantidos os
paralelepípedos, sobre os quais já trafegavam as carroças e ônibus com tração
animal. Não eram vias segregadas, mas vias comuns aos dois tipos de transporte,
ferroviário e rodoviário.
Esses cruzamentos são chamados de Passagem em Nível (PN) e de
acordo com o os Parâmetros Indicadores de Intervenções em Áreas Urbanas do
DNIT (2015, p.3):
São os cruzamentos dos modais rodoviário e ferroviário em um mesmo plano. Estes cruzamentos são pontos de conflito com o tráfego de veículos
13
urbanos e a circulação de pedestres, que colocam em risco a operação ferroviária e a comunidade local.
A intensificação do tráfego nas capitais, com seu rápido crescimento
populacional, requeria um nivelamento da rua que compensasse a altura dos trilhos.
As ferrovias intercidades necessitavam de um calçamento diferente nas passagens
em nível da ferrovia com as ruas. As primeiras soluções surgiram com o emprego de
pranchas de madeira (MORRISON, 1989).
De acordo com MORRISON (1989), o surgimento dos automóveis,
caminhões e ônibus movidos por motor de combustão interna, trouxe a necessidade
de reforçar esse nivelamento, passando-se a utilizar trilhos em paralelo com os
existentes nos trechos das passagens em nível, os chamados contratrilhos.
Morrison (1989), afirma que as ferrovias intercidades, que outrora
rasgavam regiões interioranas praticamente inabitadas, trouxeram o êxodo das
capitais para as cidades que foram surgindo ao longo da ferrovia e, em pouco
tempo, passaram a cortar pequenas cidades que foram surgindo ao longo dos
trechos das ferrovias. Isso trouxe a questão, existente nas capitais, de como
suavizar o cruzamento da ferrovia pelos veículos rodoviários.
De acordo com a European Transport Safety Council (ETSC)1, foi
estimado pela The International Union of Railways (UIC) haver cerca de 600.000
passagens em nível no mundo, e segundo a European Railway Agency (ERA) há
114.000 na Europa. Esse número vem decrescendo à taxa de 2% ao ano, de
encontro ao ideal que seria a eliminação completa em um futuro distante.
Segundo a CNT (Confederação Nacional do Transporte) em sua Pesquisa
CNT de Ferrovias (2011, p.138):
Segundo diagnósticos apresentados na Pesquisa CNT das Ferrovias 2009,
existem cerca de 12.289 passagens em nível na malha ferroviária
concedida ao transporte de carga, ou seja, aproximadamente uma a cada
2,3 km de ferrovia, das quais cerca de 2.659 foram classificadas como
críticas, dessas 276 consideradas prioritárias.
1 Disponível em: http://etsc.eu/international-level-crossing-awareness-day-2015/;. Acesso em out.
2015.
14
O surgimento do asfalto como revestimento das ruas e estradas
naturalmente transformou-se em mais um desenvolvimento de materiais para
revestimento das passagens em nível. A aplicação de concreto em viadutos e
estradas de alta frequência de passagem de veículos automotores, trouxe mais um
material a ser aplicado nesses pontos críticos que são os cruzamentos da ferrovia
com a rodovia.
Pode-se dizer que houve várias gerações de materiais empregados nas
passagens em nível no Brasil:
A primeira geração é composta por passagem em nível em paralelepípedos
como mostra a Figura 1.
Figura 1 – Paralelepípedos no Porto de Santos/SP
Fonte: Da autora
A segunda geração é composta por passagem em nível feita por pranchas de
madeira como mostra a Figura 2.
Figura 2 – Pranchas de madeira na Estação Ribeirão Pires/SP
Fonte: Da autora
15
A terceira geração é composta por passagem em nível feita por contratrilhos
como mostra a Figura 3.
Figura 3 – Passagem em nível com contratrilhos
Fonte: Acervo ALL (América Latina Logística)2
A quarta geração é composta por passagem em nível em asfalto como mostra
a Figura 4.
Figura 4 – Passagem em nível em asfalto na Estação Monte Alegre do Sul/SP
Fonte: Da autora
2 Disponível em: http://i.ytimg.com/vi/Rx_FGTuJGLY/maxresdefault.jpg;. Acesso em out. 2015.
16
A quinta geração é composta por passagem em nível em placas de concreto
como mostra a Figura 5.
Figura 5 – Passagem em nível em placas de concreto em Juiz de Fora/MG
Fonte: Da autora
A sexta geração é composta por passagem em nível feita em placas de
borracha reciclada como mostra a Figura 6.
Figura 6 – Passagem em nível em placas de borracha reciclada no VLT da Baixada Santista/SP
Fonte: Da autora
17
1.1 PROBLEMAS DISCUTIDOS
As passagens em nível na maioria dos casos deterioradas pela qualidade
do asfalto e ou concreto é objeto de estudos das ferrovias de forma a buscar a
melhoria da qualidade, evitando acidentes e proporcionando a melhoria da
passagem para carros e pedestres e da própria ferrovia já que também compromete
a geometria da via, que de forma a evitar descarrilamentos dos trens é obrigada a
fazer a correção da via que por conta desta manutenção, obrigatoriamente
interrompe a passagem em nível, prejudicando o tráfego rodoviário e ferroviário por
horas.
Para uma melhor compreensão da qualidade dos pavimentos vale
destacar o estudo apresentado no 3º Congresso de Infraestrutura de Transportes da
ANDIT (Associação de Infraestrutura e Transportes) – CONINFRA (Congresso de
Infraestrutura de Transportes) pelas engenheiras Renata Cristina Do Carmo da MRS
Logística e Vânia Barcellos Gouvêa Campos do Instituto Militar de Engenharia,
estudo de caso comparativo real onde foi feita a Análise de Pavimentos para
passagens em nível na ferrovia MRS entre o pavimento de asfalto, concreto e
borracha. De acordo com CAMPOS E CARMO (2009):
A literatura mostra que os pisos têm vida útil semelhante, sendo que o piso
de concreto supera o piso de borracha em algumas circunstâncias, porém
na experiência realizada o comportamento das placas de concreto não foi
satisfatório. Seis meses após a instalação do piso de concreto ele foi
totalmente removido e substituído pelo pavimento asfáltico. O piso de
borracha, durante o período de avaliação, não necessitou de nenhum tipo
de manutenção. O piso de borracha se mostrou uma alternativa ao uso do
pavimento asfáltico em passagens de nível, pois é um piso de alta
performance e segurança, com maior vida útil, livre de manutenção,
possibilita uma manutenção na PN mais ágil e, acima de tudo, com menor
impacto para a comunidade.
Portanto pode-se concluir com base em diversas literaturas públicas e
casos comprovados que a utilização do asfalto em passagens em nível, sem que
fosse possível empregar todas as camadas de base normalmente presentes em
ruas e rodovias, trouxe o problema da necessidade de manutenção frequente, pois o
asfalto cedia com a passagem de veículos cada vez mais pesados.
18
Como constatado em campo, à medida que a camada asfáltica cede,
passa a haver um desnível com relação ao topo dos trilhos, o que provoca um
impacto dos pneus contra os trilhos e consequente alteração da geométrica da via.
Havendo alteração na geometria da via, torna-se necessário realizar-se uma
manutenção na superestrutura, o que requer a retirada da camada de asfalto por
meio de sua destruição através de marteletes pneumáticos.
A manutenção da via, de acordo com vistoria realizada, é feita com a
troca de dormentes, ou de trilhos, além das fixações de união entre eles, para então
ser recompactado o lastro de pedra de brita que sustenta a via. Feito esse trabalho,
é recolocada uma camada de asfalto sobre essa superestrutura para equalizar o
nível da rua com o topo dos trilhos, de forma a minimizar o choque dos pneus contra
os trilhos.
Outra limitação importante ao uso de asfalto em pisos de passagens em
nível é o derrapamento de veículos em piso molhado. Apesar de sua constituição ser
prevista para apresentar um bom nível de aderência a pneus, a deformação causada
pela passagem de veículos rodoviários pesados ou com rodas de pequeno diâmetro,
passa a abrigar poças de água que causam a perigosa aquaplanagem que afasta a
superfície dos pneus da base do asfalto causando a perda de controle do veículo,
como foi comprovado em vistoria realizada.
Ainda nessa situação, a permanência de poças de água provoca a
deterioração do asfalto, acelerando a remoção de material pela passagem de
veículos e os consequentes buracos em sua superfície, como mostrado na Figura 7.
Figura 7 – Pavimento asfáltico deteriorado em Campos do Jordão/SP
Fonte: Da autora
19
O concreto veio a proporcionar a necessária resistência às passagens
constante de veículos rodoviários, porém também apresentavam o problema da falta
de bom lastreamento, permitindo uma vibração com a passagem de veículos que
acabava por rompê-lo em pouco tempo.
As duas formas possíveis de instalação de concreto, de acordo com
vistoria em campo, em passagens em nível a moldagem no local ou a instalação de
placas pré-moldadas, remetem à sua rigidez e fácil decomposição por ação da
vibração transmitida, tanto pela passagem de veículos rodoviários sobre o piso
concretado, quanto pela propagação da vibração do material rodante ferroviário na
região da passagem em nível.
Outra importante limitação envolvida aqui, de acordo com vistoria
realizada, é o espaço necessário para a passagem do flange da roda ferroviária
junto à face interna dos trilhos, onde a rigidez do concreto faz com que suas bordas
se quebrem em contato com a roda, como mostra a Figura 8, ou requerem um
espaço maior para sua passagem que provoca acidentes com rodas pequenas que
ficam presas nesses espaços, tais como de cadeirantes, carrinhos de bebe, patins,
skates, etc.
Figura 8 – Pavimento com placas de concreto pré-moldado em Juiz de Fora/MG
Fonte: Da autora
20
Outra deficiência apresentada pelo revestimento dos pisos das passagens
em nível com concreto está no necessário escoamento da água da chuva
proporcionado pela correta inclinação do piso, como vemos em algumas estradas
que possuem esse piso em algumas áreas ou nas pontes e viadutos. A
impossibilidade de manter o escoamento da água, ainda que haja a inclinação
correta da superfície, encontra a dificuldade apresentada pelo obstáculo
representado pelos trilhos que canalizam essa água para sua superestrutura
interrompendo seu fluxo para as galerias pluviais.
1.2 OBJETIVO
Surge, então, a sexta geração de pisos para passagens em nível, a
borracha que apresenta a flexibilidade necessária para absorver as vibrações
causadas pela passagem de veículos rodoviários. Seu desenvolvimento passou a
proporcionar-lhe um endurecimento superficial de forma a apresentar a mesma
aderência do asfalto aos pneus dos veículos.
Não se trata de mais uma alternativa para pisos de passagens em nível,
mas de uma nova geração que corrige muitos aspectos falhos das gerações
anteriores.
Sua forma construtiva permite um espaço pequeno para passagem das
flanges das rodas ferroviárias, assim reduzindo o risco de acidentes com rodas
pequenas que atravessam a via, tipos especiais contém até a eliminação completa
desse espaço, onde insertos de borracha recuam com a passam das flanges e
retornam à posição original elasticamente, conforme constatado em campo.
Sua montagem modular em painéis permite uma desmontagem muito
rápida em caso de necessidade de manutenção da superestrutura, sem a
necessidade de interromper o tráfego totalmente, conforme vistoria realizada.
Contudo, suas características fazem com que não haja necessidade de
manutenção da via por necessidade de correção da geometria, uma vez que ela não
é alterada, pois não há choque dos pneus contra os trilhos. Como exemplo a
instalação desde 2007 na MRS que não houve até o presente momento nenhuma
21
manutenção, pois apresenta uma longa vida útil estimada em mais de 25 anos, o
que dependendo das condições do tráfego e limpeza periódica da via.
Segundo a Strail3 são fabricados por vulcanização de borracha de pneus
reciclados, e recebem uma camada superficial de borracha virgem e Corindo para
resistência superficial. O Corindo é o mineral mais duro da natureza depois do
diamante, por esse motivo só pode ser riscado e trabalhado por ele. O perfil
romboédrico com suas pirâmides inclinadas é otimizado para condições de chuva,
defletindo a água de forma particularmente rápida.
O valor VRD (Valor de Resistência à Derrapagem) é igual ao do asfalto, o
que facilita a harmonia com as diretivas da BASt (Instituto Federal de Pesquisa das
Ferrovias Alemãs) para aderência de superfícies e segurança de tráfego com pista
molhada. Os cantos chanfrados protegem as arestas dos painéis, particularmente
sob cargas pesadas, como mostra a Figura 9.
Figura 9 – Pavimento com placas de borracha reciclada aplicado no VLT (Veículo Leve sobre Trilhos) da Baixada Santista
Fonte: Da autora
3 Disponível em: http://www.strail.de/index.php?id=155&L=19;. Acesso em out. 2015.
22
2 REVISÃO DE LITERATURA E DISCUSSÃO
2.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE PASSAGEM EM NÍVEL PÚBLICA
Conforme é possível verificar no “ANEXO” deste trabalho a instrução ISF
221: Projeto de passagem em nível dada pelo DNIT segundo a norma ABNT
NBR15680:2009 especifica os requisitos de projeto para novas travessias
rodoviárias, em passagens em nível públicas.
2.2 PAVIMENTAÇÃO
2.2.1 DEFINIÇÕES DE PAVIMENTAÇÃO
O pavimento é definido como:
“Pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de
espessuras finitas, construída sobre a superfície final de
terraplenagem destinada técnica e economicamente a resistir
aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a
propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento,
com conforto, economia e segurança”. BERNUCCI et. al.
(2008, p. 9).
2.2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS PAVIMENTOS
Os pavimentos são divididos, de maneira geral, em: rígido, semirrígido e
flexível.
2.2.2.1 PAVIMENTO RÍGIDO
São os pavimentos que possuem em seu revestimento concreto. Sua
composição é dada por uma camada superficial de concreto de cimento Portland,
podendo ser placas armadas ou não, que é apoiada na sub-base (uma camada de
23
material granular ou de material estabilizado com cimento) e assim assentada sobre
o subleito ou sobre um reforço do subleito quando necessário, como mostra a Figura
10. (BERNUCCI et. al, 2006).
Figura 10 – Estrutura-tipo de pavimento rígido
Fonte: Bernucci et. al. (2006)
2.2.2.2 PAVIMENTO SEMIRRÍGIDO
Segundo o Manual de Pavimentação do DNIT (Departamento Nacional de
Infraestrutura e Transportes) (2006) são pavimentos caracterizados por uma base
cimentada por um aglutinante com propriedades cimentícias, assim, a base ou a
sub-base possuem materiais cimentados e o revestimento é asfáltico, como
mostrado na Figura 11.
Figura 11 – Estrutura-tipo de pavimento semirrígido
Fonte: ADADA (2008, p. 24).
24
2.2.2.3 PAVIMENTO FLEXÍVEL
São os pavimentos asfálticos. Esse tipo de pavimento é composto por
uma camada superficial asfáltica (revestimento), apoiada sobre camadas de base,
de sub-base e de reforço do subleito, formadas por materiais granulares, solos ou
mistura de solos, sem adição de agentes cimentantes, como mostra a Figura 12.
(BERNUCCI et. al, 2006).
Figura 12 – Estrutura-tipo de pavimento flexível
Fonte: Bernucci et. al. (2006)
2.3. PAVIMENTOS UTILIZADOS NAS PASSAGENS EM NÍVEL
2.3.1 PLACAS DE CONCRETO
O concreto é formado pela mistura de aglomerantes, agregados e água.
a) Aglomerantes: são os materiais que irão unir os fragmentos de outros
materiais, um exemplo comum é o uso de cimento Portland.
b) Agregados: são as partículas minerais que irão proporcionar maior
volume de mistura e assim reduzir o custo. Normalmente são divididos em dois
grupos: agregados miúdos, como areias, e agregados graúdos, como britas.
A proporção entre os materiais é denominada traço ou dosagem e deve
ser adequada de acordo com o tipo de concreto que se deseja obter, mostrado na
Figura 13. (PINHEIRO; MUZARDO; SANTOS, 2004).
25
Figura 13 – Composição do Concreto
Fonte: Site Portal do Concreto4
As placas de concreto formam um sistema que pode ser armado in loco
ou ser pré-moldado. As placas mais utilizadas são as pré-moldadas e são instaladas
entre os trilhos e nas laterais, no caso de necessidade de manutenção ou remoção
as placas podem ser retiradas individualmente. As placas internas são colocadas
sobre os dormentes e fixadas a eles por parafusos. Já as placas externas são
colocadas sobre os dormentes de um lado e do outro sobre uma base de concreto
nivelada, mostrado na Figura 14.
Figura 14 - Passagem em nível em concreto em Juiz de Fora/MG
Fonte: Da autora
4 Disponível em: http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/concretos.html;. Acesso em
out. 2015.
26
2.3.1.1 PROBLEMAS LEVANTADOS COM O USO DE PLACAS DE CONCRETO
De acordo com estudos realizados as placas se movimentam conforme
há circulação de veículos sobre elas, isso leva a causar desnivelamento entre o
trilho e a passagem em nível o que pode ocasionar acidentes. Essa movimentação
se dá pelo fato do concreto ser um material rígido, que não se deforma e assim não
se adapta totalmente ao espaço de aplicação.
As placas de concreto tem tendência a quebrar suas bordas, o que causa
uma variação da geometria da via e por conta disso os veículos tem dificuldade em
ultrapassar os trilhos, como mostra a Figura 15. As bordas quebradas deixam
expostas as armaduras, que ao entrar em contato com o sistema elétrico, que
controla a sinalização rodoviária e ferroviária, pode causar paralização da
sinalização e causar acidentes.
Figura 15 – Passagem em nível deteriorada em Juiz de Fora/MG
Fonte: Da autora
Como ocorrem deteriorações e desnivelamentos a manutenção precisa
ser frequente, o que causa paralização do tráfego gerando transtorno para a cidade.
Devido à manutenção frequente, pois é necessário fazer a reconstituição do
pavimento, o custo acaba se elevando.
No caso de chuva há um sério problema de drenagem, pois as placas de
concreto não possuem abaulamento para escoar a água, podendo formar poças de
27
água que ocasionam derrapagens, principalmente de veículos leves (motos e
bicicletas) e assim causar acidentes.
2.3.2 REVESTIMENTO ASFÁLTICO
Segundo a ABEDA (Associação Brasileira das Empresas Distribuidoras
de Asfaltos) define-se asfalto como “material de cor escura e consistência sólida ou
semissólida composto de mistura de hidrocarbonetos pesados onde os constituintes
predominantes são os betumes, incluindo os materiais betuminosos”.
O asfalto é alcançado a partir do processo de destilação do petróleo,
sendo uma de suas frações mais pesadas e com a característica de possuir um
ponto de ebulição de 600°C, o que quer dizer que é adquirido mais perto da base da
torre de destilação, conforme Figura 16.
Figura 16 – Torre de destilação do petróleo
Fonte: Site Só Biologia5
A execução da pavimentação asfáltica é iniciada através de
preenchimento com lastro nas partes internas e externas dos trilhos, após isso é
aplicado o pavimento asfáltico utilizando guias para proteger os trilhos, que é
5 Disponível em: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Oitava_quimica/materia17.php;. Acesso em
out. 2015.
28
necessária ser usada corretamente para não obstruir os trilhos, como mostrado na
Figura 17.
Figura 17 – Passagem em nível em asfalto em Campos do Jordão/SP
Fonte: Da autora
2.3.2.1 PROBLEMAS LEVANTADOS COM O USO DE ASFALTO
De acordo com estudos realizados, o asfalto pode se deteriorar formando
buracos, especialmente nas regiões mais próximas aos trilhos, o que gera um
desnivelamento entre o asfalto e o trilho e assim maior probabilidade de ocorrer
acidentes.
O desnivelamento afeta diretamente os usuários da via, pois não
conseguem transitar normalmente por ela e estão suscetíveis a sofrer acidentes.
O asfalto deteriorado pode afetar o sistema elétrico da via, pois por conta
da deterioração deixa os circuitos da sinalização expostos, podendo gerar a
paralização da sinalização e assim causar acidentes.
Devido à deterioração e ao desnivelamento é necessário fazer
manutenções frequentemente, causando a paralização do fluxo rodoviário o que
gera um enorme transtorno para a cidade. Na manutenção é necessário retirar todo
o pavimento deteriorado para ser refeito, o que acaba sendo um processo
demorado.
29
Nos períodos de chuva ocorre a falta de drenagem do pavimento, pois
conforme o asfalto cede, ele perde seu abaulamento original formando poças de
água, mostrado na Figura 18, que também podem causar acidentes por
derrapagens.
Figura 18 – Passagem em nível em asfalto deteriorada em Campos do Jordão/MG
Fonte: Da autora
2.3.3 PISOS DE ALTA RESISTÊNCIA EM BORRACHA RECICLADA
2.3.3.1 PRODUÇÃO DOS PAINÉIS DE BORRACHA
Segundo a empresa CM Equipamentos Ferroviários6, representante da
Strail no Brasil, STRAIL® é um termo para passagens em nível criado pela junção
das palavras street (rua) e rail (trilho). Em sua sede em Tittmoning, Alta Bavária
(próxima à fronteira austríaca), a Kraiburg Strail GmbH & Co. KG foca na fabricação,
desde 1976, de pisos de alta resistência em borracha reciclada para revestimento de
passagens em nível, já tendo ultrapassado a marca de 40.000 sistemas fornecidos
aos cinco continentes.
Sua matéria prima básica é a borracha processada de pneus usados
vinda de diversos fornecedores através do mundo incluindo o Brasil. Segundo a
6 Disponível em: http://www.equipamentosferroviarios.com.br/;. Acesso em out. 2015.
30
Strail7, aproximadamente 30.000 toneladas de borracha são recicladas anualmente
para produzir os painéis. Seu processo de fabricação é a vulcanização à quente em
grandes moldes, que inclui a moldagem a quente e a prensagem de uma camada
superficial de borracha virgem contendo Corindo o segundo mineral mais duro da
natureza após o diamante.
2.3.3.2 APLICAÇÃO EM PASSAGEM EM NÍVEL
Segundo o site Equipamentos Ferroviários⁶, são fornecidos em diversas
categorias em passagem em nível, a saber:
a) STRAIL
Série Premium para tráfego intenso dos mais diversos tipos de veículos,
apresentada em painéis internos com 60 cm e painéis externos de 120 cm de
comprimento, para espaçamento de dormentes de 60 cm, utiliza cantoneiras de
concreto para apoio dos painéis externos (largura 713 mm) na base de concreto,
podendo os painéis externos na versão estreita (591 mm) serem apoiados nos
dormentes sem a utilização das cantoneiras.
Os painéis internos e externos possuem recessos para as fixações dos
trilhos, mostrado na Figura 19.
Figura 19 – Passagem em nível STRAIL
Fonte: Site Strail⁷
7 Disponível em: http://www.strail.de/;. Acesso em out. 2015.
31
b) innoSTRAIL
Série econômica para tráfego médio e pesado apresentada em painéis
internos e painéis externos com 90 cm de comprimento, independe do espaçamento
de dormentes, utiliza cantoneiras de concreto para apoio dos painéis externos
(largura 713 mm) na base de concreto, podendo os painéis externos na versão
estreita (591 mm) serem apoiados nos dormentes sem a utilização das cantoneiras.
Os painéis internos e externos possuem recessos para as fixações dos trilhos,
mostrado na Figura 20.
Figura 20 – Passagem em nível innoSTRAIL
Fonte: Site Strail⁷
c) pedeSTRAIL
Série própria para travessia de pedestres, apresentada em painéis
internos e painéis externos com 90 cm de comprimento, independe do espaçamento
de dormentes, utiliza cantoneiras de concreto para apoio dos painéis externos
(largura 713 mm) na base de concreto, podendo os painéis externos na versão
estreita (591 mm) serem apoiados nos dormentes sem a utilização das cantoneiras.
As cavidades existentes nos painéis proporcionam considerável redução de peso,
tornando mais fácil seu manuseio. Os painéis internos e externos possuem recessos
para as fixações dos trilhos, mostrado na Figura 21.
32
Figura 21 – Passagem em nível pedeSTRAIL
Fonte: Site Strail⁷
d) pontiSTRAIL
Série reforçada para cargas extremas e tráfego acima do normal de
veículos pesados, apresentada em painéis internos com 60 cm e painéis externos de
120 cm de comprimento, para espaçamento de dormentes de 60 cm, utiliza
cantoneiras de concreto para apoio dos painéis externos (largura 900 mm) na base
de concreto, com uma sub-base em Alumínio para maior resistência. Os painéis
internos são montados sobre canaletas com recesso para as fixações dos trilhos, e
as sub-bases apoiam-se sobre as fixações dos trilhos, mostrado na Figura 22.
Figura 22 – Passagem em nível pontiSTRAIL
Fonte: Site Strail⁷
33
e) veloSTRAIL
Série especial para travessia de ciclistas e deficientes físicos,
apresentada em painéis internos com 60 cm de comprimento, para espaçamento de
dormentes de 60 cm, possui extensões removíveis nas extremidades que eliminam o
espaço normal entre o trilho e o painel interno, que se encolhem elasticamente com
o peso do friso da roda. As extensões removíveis possuem recessos para as
fixações dos trilhos, e reduzem a saliência do topo do trilho, mostrado na Figura 23.
Figura 23 – Passagem em nível veloSTRAIL
Fonte: Site Strail⁷
Os painéis de borracha são interligados por meio de tirantes de aço
rosqueados que os mantém conectados e sem folga por anos a fio, como mostra a
Figura 24.
Figura 24 – Sistema de Tirantes de Travamento Strail
Fonte: Site Strail⁷
34
Os painéis instalados entre os trilhos são encaixados sob o boleto dos
trilhos, e os painéis externos encaixam-se também sob os boletos dos trilhos e ainda
em guias que fazem a junção com o asfalto da rua ou estrada, como mostrado na
Figura 25.
Figura 25 – Passagem em nível em placas de borracha reciclada no VLT da Baixada Santista/SP Fonte: Da autora
Quaisquer combinações de passagens em nível sejam em relação ao
tamanho dos trilhos, aos dormentes ferroviários, ao tipo de fixação dos trilhos, a
curvas ou tangentes, a superelevações, ou a bitolas simples e mistas, podem ser
atendidas pela sua engenharia que combina os painéis padronizados com quaisquer
aplicações especiais.
35
2.4 DISCUSSÃO
A legislação brasileira prevê que a responsabilidade pela manutenção das
passagens em nível é de quem chegou depois, ou seja, sempre a ferrovia chegou
primeiro, ficando, portanto, a responsabilidade para as Prefeituras.
Por esta razão, a maioria das passagens em nível possui revestimento
em asfalto aplicado pelas Prefeituras que dispõem de pessoas e maquinário para
corrigir falhas no asfaltamento das ruas da cidade.
Na maioria dos casos é aplicada pela Prefeitura uma fina camada de
asfalto nas passagens em nível, que faz o piso ceder em muito pouco tempo,
expondo os trilhos aos choques dos pneus.
Muito esforço se tem feito para reduzir acidentes nas passagens em nível,
seja em sinalização, seja em cancelas, seja em conscientização da população. Em
alguns casos, a precariedade do pavimento nas passagens em nível provoca
acidentes por conta da dificuldade dos motoristas em ultrapassar os trilhos, e a
impossibilidade de saírem de uma situação de acidente iminente por engastarem-se
aos trilhos.
As ferrovias de passageiros, linhas metropolitanas subterrâneas,
resolvem esse dilema de forma própria por não dividirem espaço na superfície com
cruzamento com ruas, porém nas novas linhas de Veículos Leves sobre Trilhos (VLT
da Baixada Santista) já estão empregando tecnologia moderna em revestimento
com os pisos em borracha reciclada.
A iniciativa da aplicação no Brasil do piso de alta resistência em borracha
reciclada em substituição ao asfalto e concreto foi feita pelas próprias operadoras
ferroviárias, de forma a melhorar a qualidade do pavimento principalmente para
reduzir os acidentes constantes em PN de maior fluxo, porém o número ainda é
muito pequeno.
O futuro aponta para uma ferrovia sem passagens em nível, porém até
que chegue o tempo de eliminá-las com a construção de viadutos ou passagens
subterrâneas, as prefeituras e operadoras terão que tomar medidas imediatas de
36
forma a melhorar a qualidade das passagens em nível visando aumentar a
segurança para seus usuários.
37
3. CONCLUSÃO E SUGESTÕES
3.1 CONCLUSÃO
Tendo em vista o trabalho desenvolvido, conclui-se que o objetivo foi
atingido. Tratou-se de uma novidade tecnológica, portanto, sua abordagem
apresenta-se de grande contribuição para a Engenharia Civil.
3.2 SUGESTÕES
Com o intuito de colaborar para que encontre soluções que ajude a
viabilizar e desencadear a utilização dessa nova tecnologia moderna dos pisos de
alta resistência em borracha reciclada apresenta se as seguintes sugestões:
- Propagar a tecnologia que já é utilizada na Europa há mais de 40 anos;
- Buscar maior apoio dos órgãos públicos para disponibilizar recursos
financeiros para uso desta tecnologia em substituição ao asfalto e concreto;
- Que as operadoras ferroviárias continuem a implantar a tecnologia,
principalmente nas passagens em nível mais críticas, de uso frequente da
população, de forma a reduzir os acidentes trazendo grande melhoria de tráfego
seguro e retorno próprio do investimento, pois o uso dos pisos de alta resistência em
borracha reciclada preserva a geometria da via reduzindo a manutenção e paradas
nas passagens em nível.
38
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR- 15680: 2009 Via Férrea
– Travessia Rodoviária – Passagem em nível pública – Requisitos de Projeto
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<www.der.pr.gov.br/arquivos/File/RHTemp/PavimentosFlexiveiseRigidos_LucasAdad
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Disponível em: <http://solucoesparacidades.com.br/wp-
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2015.
BERNUCCI, L.B.; CERATTI, P.A.J.; MOTTA, L.M.G.; SOARES, J.B. Pavimentação
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Nível”, Congresso de Infra-estrutura de Transportes, 03-310, São Paulo, SP, 29 a 31
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Acesso em outubro de 2015.
39
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0Ferrovias/Pesquisa%20CNT%20de%20Ferrovias%202011.pdf> Acesso em
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40
MARQUES, Geraldo Luciano de Oliveira. Notas de Aula da Disciplina Pavimentação.
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PROSEFER – DNIT, Programa Nacional de Segurança Ferroviária em Áreas
Urbanas. Disponível em: <http://www.dnit.gov.br/ferrovias/prosefer> Acesso em
outubro de 2015.
41
ANEXO – ISF 221: PROJETO DE PASSAGEM EM NÍVEL
Considerações gerais sobre passagem em nível pública segundo o DNIT,
com base na norma técnica ABNT NBR 15680:2009 com relação ao projeto
geométrico, de terraplenagem, de drenagem e de superestrutura da via permanente:
A PN deve ser localizada em trechos em tangente para ambas as vias,
preferencialmente em ângulo reto, sendo permitido um ângulo de no mínimo 45º
entre os respectivos eixos e sendo a extensão mínima da via rodoviária, antes e
depois do primeiro trilho, 25 m ou a extensão do maior veículo rodoviário;
A PN deve ser em trecho em nível para ambas as vias, admitindo-se,
excepcionalmente, uma rampa de até 3% para a via férrea. Na rodovia, o trecho em
nível deve se estender pelo menos pelo comprimento do maior veículo a transitar
pela PN para ambos os lados;
No projeto de terraplenagem deve ser verificado o atendimento às
distâncias mínimas indicadas, quando da verificação do triângulo de visibilidade,
com o alargamento ou arrasamento do corte na ferrovia, se necessário;
O sistema de drenagem deve assegurar que não haja alagamentos na
via férrea e na rodovia, incluindo o lastro e a plataforma da via férrea;
As vias públicas de acesso às PN devem apresentar pavimento asfáltico
em pelo menos 40 m para cada lado da linha férrea, objetivando implantação da
sinalização horizontal. Nas regiões urbanas deve ser mantida a continuidade do
passeio de pedestre. Não é permitida a colocação de solo ou outro material sobre o
lastro que possa reduzir sua capacidade elástica e drenante;
No trecho correspondente à superestrutura de cada via férrea, deve ser
aplicado contratrilho com distâncias das fiadas de trilho de no máximo 150 mm,
mantendo uma gola mínima de 70 mm (entre boletos) por 50 mm (entre topo do
boleto e topo da alma), completamente livre, em relação ao trilho de ISF-221 : 2
rolamento e estendendo os contratrilhos 50 cm no mínimo para cada lado da pista
de rolamento da rodovia, ou dos passeios, quando for ocaso;
42
O nível do pavimento deve ser o mesmo da superfície de rolamento das
fiadas dos trilhos e deve permitir o trânsito rodoviário sem diminuição da velocidade,
sem choque e derrapagem;
Quando a PN for pavimentada em concreto asfáltico, placas de concreto
pré-moldado dotadas de reforço de suas bordas em cantoneiras de aço ou placas de
borracha, o contra-trilho pode ser dispensado;
A PN em meio a núcleo populacional ou dele próxima deve ter passeios
com no mínimo 1,50 m de largura nos dois lados do cruzamento, de forma a
assegurar aos pedestres o trânsito sem interferências dos veículos;
Havendo necessidade de cerceamento do acesso de animais, a PN
deve ser protegida com mata-burro, de forma a assegurar que qualquer animal não
invada a via e a faixa de domínio ferroviário;
Em via eletrificada, dispositivos com os limites do gabarito rodoviário
vertical devem ser colocados fora e próximo da faixa de domínio ferroviário,
impedindo o ingresso na PN de veículos que não o atendam;
A PN não é permitida nos seguintes casos:
a) em via com 3º trilho, utilizado para alimentação elétrica de tração;
b) em via férrea com intervalo de tráfego inferior a 30 min;
c) dentro de pátio e dos limites de manobra ferroviária;
d) em via de trânsito rápido, conforme Código de Trânsito Brasileiro.
