ISF 212: PROJETO DE SUPERESTRUTURA DA VIA PERMANENTE CONJ. LASTRO, SUBLASTRO

Iniciação Profissional

04/05/2014

ISF 212: PROJETO DE SUPERESTRUTURA DA VIA PERMANENTE CONJUNTO LASTRO, SUBLASTRO E CAMADA FINAL DE TERRAPLANAGEM

1. OBJETIVO

Dimensionar a altura do lastro e sublastro através de metodologia descrita e justificada de tal maneira que as cargas induzidas pelo tráfego da via e transmitidas pelo subconjunto trilho-dormente sejam absorvidas sem que seja atingida a pressão admissível do subleito e também definir as características e processos de execução destes componentes da superestrutura da via.

2. FASES DO PROJETO

O projeto será desenvolvido em duas fases:

a) Fase de Projeto Básico;

b) Fase de Projeto Executivo.

3CONSIDERAÇÕES GERAIS

3.1 SUBLASTRO

Sublastro é a camada de material que completa a plataforma ferroviária e que recebe o lastro.

A função do sublastro é a de absorver os esforços transmitidos pelo lastro e transferi-los para o terreno subjacente, na taxa adequada à capacidade de suporte do referido terreno, evitar o fenômeno do bombeamento de finos do subleito e diminuir a altura necessária de lastro, uma vez que seu custo é menor.

Os materiais a serem empregados no sublastro poderão ser obtidos "in natura" (lateritas, cascalhos, solos arenosos, etc.), ou obtidos pela mistura de dois ou mais materiais em usina ou na pista, de modo que o produto resultante tenha sempre as seguintes características:

- A granulometria do material deverá se enquadrar numa das faixas A, B, C, D, e/ou F da AASHO segundo o método DNER-M 80-64;

- A capacidade de suporte deverá ser medida pelo ensaio de Índice de Suporte Califórnia, determinado segundo o método DNER-ME-49-64 e com a energia de compactação (Proctor Intermediário) definida pelo método DNER-ME-48-64.

O Índice de Suporte Califórnia (ISC) mínimo admissível de PROJETO é de 20, e é obtido pela expressão:

- Sendo ISC a média aritmética dos resultados obtidos em N amostras dos materiais, e u o desvio padrão correspondente;

- O agregado retido na peneira nº 10 deve ser constituído de partículas duras e duráveis, isentas de fragmentos moles, alongados ou achatados, isento de matéria vegetal ou outra substância prejudicial;

- A percentagem do material que passa na peneira nº 200 (0,074), não poderá superar 2/3 da percentagem que passa na peneira nº 40 (0,42mm). A fração que passa na peneira nº 40 deve apresentar um limite de liquidez (LL) inferior ou igual a 25% e um índice de plasticidade (IP) inferior ou igual a 6%;

- Expansão máxima de 1,0%;

- O índice de grupo (IG) deverá ser igual a zero;

- No caso de solos lateríticos a expansão máxima admitida será de 0,5% no ensaio de ISC. A fração que passa na peneira nº 40 deverá ter limite de liquidez inferior ou igual a 40% e índice de plasticidade inferior ou igual a 15%.

3.2 LASTRO

Lastro é a camada de material situada entre os dormentes e a plataforma, geralmente composta de pedra britada.

O lastro tem as seguintes funções:

- Distribuir de forma uniforme sobre a plataforma os esforços resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma taxa de trabalho menor na plataforma;

- Impedir os deslocamentos dos dormentes, vertical como horizontalmente;

- Formar um suporte, até certo limite de forma elástica, atenuando as trepidações resultantes da passagem dos veículos rodantes;

- Sobrepondo-se a plataforma, suprimir suas irregularidades, formando uma superfície contínua e uniforme para os dormentes e trilhos;

- Facilitar a drenagem da superestrutura;

- A altura do lastro sob os dormentes deve obedecer a altura mínima abaixo:

- Classe I - 40 cm;

- Classe II - 30 cm;

- Classe III - 25 cm.

Nos casos especiais de plataforma rígida de concreto armado é dispensável o uso de lastro.

Quando a plataforma for constituída por rocha estável a altura mínima do lastro poderá ser de:

- Classe I - 20 cm;

- Classe II - 20 cm;

- Classe III - 30 cm.

Nos desvios, em que a velocidade máxima seja de até 30 km/h, a altura mínima poderá ser de 15 cm.

O talude de lastro não terá inclinação maior que 1:1,5 (altura-base), obedecida as condições mínimas da banqueta:

- Classe I - 30 cm;

- Classe II - 20 cm;

- Classe III - 15 cm.

No caso de trilhos longos soldados, o ombro do lastro será no mínimo de 30 cm, qualquer que seja a classe da ferrovia.

O lastro não deverá cobrir os dormentes, sendo coroado a 5 cm da face superior dos mesmos. No caso de dormente de concreto, com sapatas ligadas por tirante metálico, o lastro ficará 2 cm abaixo da face inferior do tirante, cumprindo, porém, o coroamento de 5 cm, nas sapatas de concreto.

Nas vias de pátios ou cruzamentos em que se verifique movimentação de pessoal a pé ou que apresentem dificuldades para limpeza, os vãos entre dormentes poderão ser preenchidos com subproduto de pedra britada para lastro, com material que passa na peneira de 19,0mm e fica retido na de 9,5mm.

Nos locais onde haja movimentação de veículos rodoviários sobre as vias, o preenchimento poderá ter coroamento ao nível do contratrilho.

Tendo por objetivo evitar a cravação do lastro no subleito e sua consequente contaminação por finos, recomenda-se a inserção de uma camada de bloqueio constituída por pedrisco com 5 cm.

4 ESPECIFICAÇÕES

O lastro de pedra britada deve ser de constituição homogênea, com fragmentos duros, limpos, resistentes e duráveis, com superfícies ásperas e angulosas, forma cúbica, com reduzida capacidade de absorção, livres de quantidades prejudiciais de substâncias nocivas, conforme  especificação apresentada a seguir, elaborada com base nas normas da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas e, como complementação destas, as normas da AREA - American Railway Engineering Association.

4.1 CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS

O lastro deve ser obtido pela britagem de material extraído de rochas duras e sãs, reconhecidas como de boas características petrográficas para o uso em lastro de via férrea.

As jazidas deverão ser objetos de estudos geológicos e petrográficos realizados por entidade especializada reconhecida como idônea pelo DNIT, observadas as normas da ABNT (NBR 6490, NBR 7389 e NB-48) e devem ser limpas de materiais que possam contaminar o lastro produzido.

4.2 PROPRIEDADES FÍSICAS

O material para lastro deve apresentar as seguintes características:

- Massa específica aparente mínima (MB-983) 2,4 t/m;

- Absorção máxima de água (MB-893) 1,0%;

- Porosidade aparente máxima (MB-893) 2,0%;

- Pureza/sulfato de sódio (ASTM-C 88) 5,0%;

- Partículas planas e/ou alongadas 5,0%.

4.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS

O material para lastro deve apresentar as seguintes propriedades mecânicas:

- Índice máximo de desgaste de abrasão obtido no teste Los Angeles (NBR6465) 30%;

- Resistência do choque - Índice de tenacidade "Treton" máximo (NBR8938) 20%;

- Resistência mínima à compressão simples axial 100 MPa.

4.4 GRANULOMETRIA

A granulometria será limitada entre as dimensões que variam entre 19,1mm (3/4”) e 50,8mm (2”), admitindo-se uma tolerância máxima de 5% na menor dimensão até 12,7mm (1/2”), condicionada aos percentuais do quadro a seguir.

ABERTURA NOMINAL DA MALHA		PORCENTAGEM ACUMULADA QUE PASSA	PORCENTAGEM  ACUMULADA RETIDA
mm	polegada
63,5	2 1/2”  100  0	2”  80 – 100  0 – 20	1 1/2”  40 – 70  30 – 60
50,8	1”  10 – 30  70 – 90	3/4”  0 – 10  90 – 100	1/2”  0 -- 5  95 – 100
39,1	2 1/2”  100  0	2”  80 – 100  0 – 20	1 1/2”  40 – 70  30 – 60
25,4	1”  10 – 30  70 – 90	3/4”  0 – 10  90 – 100	1/2”  0 -- 5  95 – 100
19,1	2 1/2”  100  0	2”  80 – 100  0 – 20	1 1/2”  40 – 70  30 – 60
12,7	1”  10 – 30  70 – 90	3/4”  0 – 10  90 – 100	1/2”  0 -- 5  95 – 100

A granulometria da pedra britada para lastro é determinada com auxílio de peneiras de laboratório tendo malhas quadradas padronizadas pela ABNT (NBR-5734).

4.5 SUBSTÂNCIAS NOCIVAS

A quantidade de substâncias nocivas e impuras presentes no lastro, será tolerada até os seguintes valores:

- Materiais pulverulentos (NBR-7219) 1,0%;

- Torrões de argila (NBR-7218) 0,5%;

- Fragmentos macios e friáveis (MB-1061) 5,0%.

5 ELABORAÇÃO DO PROJETO

Conhecida a pressão admissível no lastro que será transmitida á camada subjacente a partir da pressão gerada na interface dormente-lastro a altura do lastro necessária para distribuir a pressão recebida do dormente deverá ser determinada preferencialmente por equações recomendadas pela AREA tais como a de Talbot ou a de Boussinesq.

O dimensionamento do sublastro deverá ter o mesmo tratamento dado à camada final deterraplenagem em face de suas semelhanças granulométricas e mecânica sendo a determinação da pressão admissível dos materiais que compõem as camadas feita com base em:

- ensaios triaxiais de carga cíclica;

- CBR;

- Módulo de elasticidade.

5.1 FASE DE PROJETO BÁSICO

Esta fase compreende a identificação das condicionantes básicas do projeto, a seleção das ocorrências de materiais que possam ser utilizados no sublastro e lastro, o dimensionamento preliminar de alternativas estruturais, que serão objeto de análise técnico-econômica. Nesta fase o projeto da superestrutura da via permanente fornecerá, também, os quantitativos aproximados para orçar os diferentes serviços que o compõem.

5.2 FASE DE PROJETO EXECUTIVO

O projeto do subconjunto lastro sublastro da superestrutura da via permanente, nesta fase de Projeto Executivo, constituir-se-á de:

- Estudo estatístico e definição do índice de suporte do subleito;

- Definição dos materiais a serem utilizados no sublastro e lastro;

- Apresentação das ocorrências de materiais, com indicação dos locais de extração e beneficiamento, acompanhados dos ensaios que demonstrem a sua qualidade;

- Dimensionamento do subconjunto lastro sublastro na via principal, nas vias secundárias, nos terminais e pátios ferroviários;

- Cálculo dos volumes e distâncias de transporte dos materiais empregados.

- Conjunto de desenhos, quadros, tabelas, notas de serviço e outros que se façam necessários para a perfeita implantação do projeto;

6 APRESENTAÇÃO

6.1 FASE DE PROJETO BÁSICO

Nesta fase a apresentação do projeto dar-se-á através do Relatório Básico/Final do Projeto Executivo/Básico de Engenharia a que corresponde, constituído de texto explicativo e desenhos das soluções propostas, conforme discriminado a seguir:

RELATÓRIO BÁSICO/FINAL
Volume	Discriminação	Matérias	Formato
1           3	Relatório do Projeto Básico         Memória Justificativa	- Análise técnica-econômica de alternativas de   soluções estruturais;  - Concepção do projeto da alternativa indicada;   - Discriminação de todos os serviços; distâncias de transporte e quantidade;  - Especificações Particulares e complementares.	A4
2	Projeto Básico de  Execução	- Desenhos das seções transversais tipo, em tangente   e em curva;  -  Croquis da pedreira, indicando a localização no   trecho, com amarração precisa em relação ao eixo da   ferrovia e posição dos furos de sondagens preliminares, volume estimado de decapagem e volume útil estimado em relação ao plano de ataque previsto, informações relativas ao proprietário da área de ocorrência e resumo das características petrográficas, físicas e mecânicas da rocha analisada;	A3 ouA1
Continuação
Volume	Discriminação	Matérias	Formato
3B	Estudos Geotécnicos	- Estudos Geotécnicos   - Quadro-resumo de resultados de ensaios do  estudo preliminar de ocorrência de materiais.	A4
4	Orçamento	- Relação dos serviços a executar; - Custos unitários de cada serviço.	A4

 

6.2  FASE DE PROJETO EXECUTIVO

O Projeto, na Fase de Projeto Executivo, será apresentado no Relatório Final do Projeto Executivo de Engenharia a que corresponde, compreendendo os seguintes volumes:

RELATÓRIO BÁSICO/FINAL
Volume	Discriminação	Formato Minuta	Impressão Definitiva
1	Relatório do Projeto e Documentos para a Licitação - Concepção do projeto; - Discriminação de todos os serviços, quantidades e distâncias de transporte. - Especificações Particulares e Complementares.	A4	A4
2	Projeto de Execução - Quadro-resumo  contendo  os  quantitativos  e  distâncias de  transporte  dos  diversos  materiais  que  compõem  o lastro e ublastro; - Gráfico  de  distribuição  dos materiais  e  espessuras  das camadas,  final  de  terraplenagem,  sublastro  e  lastro  ao longo do trecho; - Desenhos  da  seção  transversal  tipo,  em  tangente  e  em curva,  da  via  principal,  de  vias  secundárias,  desvios,  passagens em nível, terminais e pátios ferroviários; - Planta  detalhada  de  pedreira  com  curvas  de  nível  de 1  m  a  1  m,  indicando  a  localização  no  trecho,  com amarração  precisa  em  relação  ao  eixo  da  ferrovia  e posição  dos  furos  de  sondagens,  seções  transversais mostrando  os  horizontes  delineados  pelas  sondagens rotativas, área prevista para exploração, volume estimado de decapagem, volume útil em relação ao plano de ataque previsto, informações relativas ao proprietário da área de ocorrência  e  resumo  das  características  petrográficas, físicas e mecânicas da rocha analisada; - Demais desenhos que elucidem o projeto.	A1	A3
3	Memória Justificativa - Memória  de  cálculo  do  dimensionamento  do   lastro e sublastro.	A4	A4
3B	Estudos Geotécnicos - Quadros-resumo de resultados de ensaios; - Boletins de sondagens das ocorrências de materiais; - Boletins de sondagens do subleito.	A4	A4
3D	Notas de Serviço e Cálculo de Volumes - Notas de serviço das camadas de sublastro e/ou lastro.	A4	A4
4	Orçamento e Plano de Execução - Relação dos serviços a executar; - Custos unitários dos serviços; - Cronograma físico - financeiro; - Plano de Execução.	A4	A4