Estradas de Ferro - Prova 1 - 20/04/2018

Estradas de Ferro - Prova 1 - 20/04/2018

Informações dadas:

Questão 1)
Sobre a grade da via, responda:

a) O que são talas de junção? Para que são usadas?
b) Fale sobre as soldas nos trilhos. Quais os tipos, características, vantagens e desvantagens.
c) Indique a diferença entre fixações rígidas e elásticas.
d) Quais são as principais funções que a placa de apoio precisa proporcionar?

Resolução minha:
a)
Talas de junção são elementos que fixam os trilhos entre si. São utilizadas para fazer as "emendas", ligando e mantendo unidos um trilho ao outro.

b)
As soldas nos trilhos permitem a utilização dos "Trilhos Longos Soldados". Os trilhos podem ser soldados através da técnica aluminotérmica, no próprio local de instalação da ferrovia.
A utilização dos trilhos longos soldados evita o desgaste onde haveria a necessidade de instalação de talas com folgas nos trilhos, aumentando a durabilidade da obra.
A desvantagem da solda pode estar relacionada com a dificuldade de transporte de trilhos muito longos até o local em que serão instalados, o que pode ser evitado com a solda sendo realizada no próprio local da instalação do trilho.

c)
Fixações rígidas travam o trilho ao dormente sem permitirem variações de dilatação nas peças.
Fixações elásticas permitem certas variações relativas à dilatação dos materiais fixados.

d)
A placa de apoio precisa proporcionar boa adesão entre o trilho e o dormente, permitindo uma boa distribuição de carga e garantindo a fixação entre os elementos (trilho e dormente).


Questão 2)
Sobre a fundação da via, responda:

a) Descreva as principais funções que a camada de lastro deve atender.
b) Quais são as principais dimensões que precisam ser definidas no projeto da camada de lastro?
c) Explique sobre a atividade de socaria do lastro.
d) Enumere as principais funções do sublastro e os requisitos que o material granular deve atender.

Resolução minha:
a)
A camada de lastro deve atender as funções de dissipação de cargas no sublastro, drenagem da via férrea, e suporte da via.

b)
Altura do lastro
Largura da ombreira:
- 30 cm para vias com trilhos longos soldados
- 20 cm para vias com alta densidade de tráfego sem trilhos longos soldados
- 15 cm para as demais.
Talude do lastro com inclinação não superior a (1:1,5 - Altura:base)
Altura da camada de lastro sobre os dormentes: deve varia entre 40 e 20 cm nas vias de bitola larga e normal e entre 30 e 15 cm nas vias de bitola estreita.
Espessura: poderá ser aumentada atá tingir o valor do afastamento face a face dos dormentes

c)
A socaria do lastro trata de um procedimento para a fixação dos dormentes no lastro, o que pode ser realizado por uma máquina que soca o lastro ao redor do dormente, compactando-o para um melhor ajuste do dormente na via férrea.

d)
As principais funções do sublastro são dissipar as cargas recebidas da camada de lastro no solo e manter a drenagem da via.
O material granular deve ser resistente à corrosão e ao peso, para evitar um desgaste precoce da obra.


Questão 3)
Sobre os veículos ferroviários, responda:

a) Quais os tipos de veículos tratores são usados nos dias de hoje? Quais as suas características?
b) Fale sobre os eixos e a carga que podem suportar os veículos rebocados.
c) Como são classificados os veículos ferroviários?
d) Que tipo de carga o vagão do tipo gôndola pode transportar?

Resolução minha:

a)
- Locomotiva elétrica: locomotivas com motores elétricos utilizadas para transporte de carga e passageiros (meios urbanos, metrôs...).
- Locomotiva diesel-elétrica: utilizada para transporte de cargas e passageiros (EFVM, ALL...).
- Locomotivas à vapor, óleo e carvão: utilizadas em trechos turísticos históricos.

b)
Os veículos rebocados podem transportar cargas ao redor de 100 toneladas por vagão (dependendo do modelo de vagão).
Dependendo do tipo de carga, os eixos podem ser projetados para ficarem mais próximos ou mais afastados entre si.

c)
Os veículos ferroviários podem ser classificados conforme o seu uso: locomotivas tracionam o trem, vagões levam as cargas e pessoas.
Os vagões podem ser classificados em vários tipos, como gôndola, hopper, isotérmico...

d)
O vagão gôndola pode transportar granéis sólidos e produtos diversos que podem ser expostos ao tempo.


Questão 4)
Calcule:

a) a perda de massa máxima admitida para o boleto em quilogramas por metro para um trilho TR-45
b) a carga máxima que deve gerar este desgaste, para uma curva de raio de 350 metros.


Resolução minha:
a)
a perda de massa máxima admitida para o boleto em kg / m para um trilho TR-45:
∆p_admissível = 25%. Área_boleto . ρ / Área_seção = 25% . 36% . 44,65 = 4,0185 kg / m

b)
a carga máxima que deve gerar este desgaste, para uma curva de raio de 350 metros:
∆p' = 433 / R = 433 / 350 = 1,237 kg / m

Fator de desgaste do trilho na curva de raio de 350 metros:
4,0185 / 1,237 = 3,248

Como a perda de massa em curva por unidade de comprimento do trilho é de 9,072 . 10⁶:
3,248 . 9,072 . 10⁶ = 29,4658 . 10⁶ = 29.465.856 toneladas de carga para gerar o desgaste máximo.


Questão 5)
Temos um trilho TR-57 com 1.000 metros de comprimento, assentado a uma temperatura T_assentamento = 30°C ± 5°C, com fixadores que resistem r = 4,0 kN / m.
Calcule a dilatação nas extremidades dos trilhos e as tensões de compressão e tração para uma variação de temperatura de T_mínima = 0°C a T_máxima = 60°C.


Resolução minha:
Trilho TR-57
Comprimento = 1000m
T_assentamento = 30°C ± 5°C
fixadores: r = 4,0kN / m

Faixa de variação de temperatura:
média
|-----------|30°C|-----------|

faixa de compressão:
|------|25°C|---------|60°C|
∆T = 25°C - 60°C = -35°C
faixa de tração:
|0°C|-----------|35°C|-----|
∆T = 35°C - 0°C = 35°C

Cálculo da dilatação nas extremidades dos trilhos:

Comprimento variável: Ld

Compressão
∆T = 25°C - 60°C = -35°C

Ld_compressão = E . S . α . ∆T / r = 210 . 10⁹ . 72,58 . 10^-4 . 115 . 10^-7 . (-35) / (4 . 10³) = - 153,37 metros

Tração
∆T = 35°C - 0°C = 35°C

Ld_tração = E . S . α . ∆T / r = 210 . 10⁹ . 72,58 . 10^-4 . 115 . 10^-7 . (35) / (4 . 10³) = 153,37 metros

Dilatação na extremidade do trilho: U

Compressão

U = r . Ld_compressão² / (2 . E . S) = 4 . 10³ . (-153,37)² / (2 . 210 . 10⁹ . 72,58 . 10^-4) = 0,0308 m = 3,08 cm

Tração

U = r . Ld_tração² / (2 . E . S) = 4 . 10³ . (153,37)² / (2 . 210 . 10⁹ . 72,58 . 10^-4) = 0,0308 m = 3,08 cm


Tensões

Compressão

σ_máxima = N / S = E . S . α . ∆T / S = E . α . ∆T = 210 . 10⁹ . 115 . 10^-7 . (25 - 60) = - 84525000 N/m² = -84525 kN / m² = -8,4525 kN / cm²

Tração

σ_máxima = N / S = E . S . α . ∆T / S = E . α . ∆T = 210 . 10⁹ . 115 . 10^-7 . (35 - 0) = 84525000 N/m² = 84525 kN / m² = 8,4525 kN / cm²

M.Sc. Lucas Tiago Rodrigues de Freitas agradece sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria no material.