Aula de reabilitação de c.f.

Universidade Agostinho Neto
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Civil
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Angelino Quissonde/Metodologia para Reabilitação de Caminhos de Ferro/2008
AULA
PRATICA

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Objectivo
Características da superstrutura flexível
Metodologia
•Defeitos e meios de avaliação
•Índices de qualidade
Caso prático
Conclusões
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.

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
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 defeitosQuantificar os defeitos
Como avaliar os defeitosComo avaliar os defeitos
Criar um sistema de decisão para reabilitaçãoCriar um sistema de decisão para reabilitação

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
BalastroBalastro
TravessasTravessas FixaçõesFixaçõesCarrisCarris
CarrilCarril
TravessaTravessa
FixaçõesFixações
Terreno de FundaçãoTerreno de Fundação
Sub-balastroSub-balastro
Superstrutura
Flexível

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
1-Dividir a via-férrea em trechos;
2-Avaliar os defeitos na via;
3-Equipamentos para quantificação desses defeitos:
Manuais ou electrónico
4-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 electrónico
4-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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Fissuras longitudinais no carrilFissuras longitudinais no carril
Defeitos na via-férrea
Travessa danificada e ausência de balastroTravessa danificada e ausência de balastro
Empeno da via-férreaEmpeno da via-férrea
Desnivelamento longitudinalDesnivelamento longitudinal
Desalinhamento da via-férreaDesalinhamento da via-férrea

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Alinhadoras/NiveladorasAlinhadoras/Niveladoras
Esmeriladora:
Desgaste ondulatório
Esmeriladora:
Desgaste ondulatório
Desguarnecedora:
Limpeza do balastro
Desguarnecedora:
Limpeza do balastro
Medidor de perfil
Aparelho de Ritcher
Medidor de perfil
Aparelho de Ritcher

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
•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.

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Prioridade de intervenção no seio da reabilitação.
Avaliar estado de conservação da via
Prioridade de intervenção no seio da reabilitação.
Avaliar estado de conservação da via
1-Baltimore and Ohio – B&OPTC = E-1
. Σ ki . Ni
Onde:
PTC=factor de estado
E = 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 ki
B&O
(E.U.A)
Empenamento 0,7
Bitola 0,5
Nivelamento
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 prioridade
FC= 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 prioridade
FC= 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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
2-Polish State Railways – PKP
5,3
.5,0 ewyz SSSS
J
+++
=
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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Vila de CacuacoVila de Cacuaco
BengoBengo
Direcção Est. BungoDirecção Est. Bungo
Caso práticoCaso prático
Linha férrea
Estação de
Cacuaco
Estação de Cacuaco

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Carris: 30kg/m
Estado: corroido e muito
degradado
Carris: 30kg/m
Estado: corroido e muito
degradado
Travessas: aço
Estado: Muito degradado
Bitola:1076mm
Travessas: aço
Estado: Muito degradado
Bitola:1076mm
Ligação entre carris: Talas
Pregação: rígida
Estado: elevada degradação
Ligação entre carris: Talas
Pregação: rígida
Estado: elevada degradação
Defeitos: Avaliação visual
(Alinhamento, nivelamento e Empeno)
Defeitos: Avaliação visual
(Alinhamento, nivelamento e Empeno)
Resultado:
Em função do 2º índices de qualidade PKP
Estado de conservação da via: muito mau
Resultado:
Em função do 2º índices de qualidade PKP
Estado de conservação da via: muito mau

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
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 travessas
lt
=205 cm Comprimento da travessa
bt
=21 cm Largura da travessa
ht=16 cm Altura da travessa
4-Velocidade v=80km/h3-Balastro
C =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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Carril: Banzo inferior (A partir da Linha de influência)Carril: Banzo inferior (A partir da Linha de influência)
( ) cmkN
LQ
M i
.2272.95
4
.2/
== ∑µ
2
/49.20 cmkN
W
M
média ==σ
*).31.( Smédiamáx +=σσ onde: S* =0,3Φ (má conservação da via)
14.1
140
6080
0,1 =
−
+=φ
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
2.2
mmN
ba
Q
A
Q
médiaz ===σ
*).31.( Smédiamáx +=σσ
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)

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Travessa de madeira(Apartir da Linha de Influência)Travessa de madeira(Apartir da Linha de Influência)
cmLCbQCpy iimédio 208.0)....2/(/. === ∑∑ ηη
2
/58.106..... cmkNyCabpabS médiaiimédio ===
Deformação:
Força na travessa:
( ) 2
m216.21kN/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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
BalastroBalastro
2
27.87N/cm
..2
==
tt
média
lb
Q
P 2
56.55N/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
3
2
896cm
6
*
)2/(
=== tt
t
hb
h
I
W Mpa49.151.549kN/cm
896
31.1388 2
====
W
M
σ
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)

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
Analogamente para :
Variante 2
O Carril muda para 51kg/m
Travessa de madeira
Via actual: traçado novo, estado de conservação definido
pelo índice de qualidade PKT muito bom
Variante 3
Carril 51 kg/m
Travessa muda para betão armado
Via actual: traçado novo, estado de conservação
definido pelo índice de qualidade PKT muito bom

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
CarrilCarril
PESO DO
CARRIL
TENSÃO
SUPERIOR
(N/mm2
)
VALORES
ADMISSÍVEIS
(N/mm2
)
TENSÃO
INFERIOR
(N/mm2
)
VALORES
ADMISSÍVEIS
[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 TENSÃO
ACTUANTE
(MPA)
TENSÃO
ADMISSÍVEIS (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

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
•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.

REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
REABILITAÇÃO
DE CAMINHO
DE FERRO
O FIM DA FACULDADE É O COMEÇO DA VIDA
DUPLA;
MUITO TRABALHO SE VOS ESPERA.
TENHO PLENA CONFIANÇA QUE SEREIs
SEMPRE CAPAZES DE DAR UMA RESPOSTA
POSITIVA.
VÓS SOIS BONS PROFISSIONAIS,
MOSTRARAM-ME ISSO. CONTINUEM
EMPENHADOS....
Recebam ABRAÇOS de Angelino Quissonde.
O FIM DA FACULDADE É O COMEÇO DA VIDA
DUPLA;
MUITO TRABALHO SE VOS ESPERA.
TENHO PLENA CONFIANÇA QUE SEREIs
SEMPRE CAPAZES DE DAR UMA RESPOSTA
POSITIVA.
VÓS SOIS BONS PROFISSIONAIS,
MOSTRARAM-ME ISSO. CONTINUEM
EMPENHADOS....
Recebam ABRAÇOS de Angelino Quissonde.

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