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Via sem lastro em linhas de alta velocidade Garantia de uma viagem segura e confortรกvel

Prólogo O tráfego de alta velocidade sobre trilhos, como ligação rápida entre centros metropolitanos e como alternativa para conexões aéreas muitas vezes sobrecarregadas e pouco sustentáveis, ganha cada vez mais importância no mundo inteiro. Em vista do crescente volume de tráfego, análises críticas dos custos do ciclo de vida e aumento significativo do crescimento das exigências de disponibilidade das vias férreas, cresce a demanda por sistemas de superestrutura que exigem baixo custo de manutenção e operação e têm uma longa vida útil, garantindo ainda de modo confiável a segurança no trânsito e conforto ao viajar.

Alta velocidade e lastro Devido ao aumento da velocidade de marcha e da maior carga sobre os eixos, o caráter dos esforços aos quais as vias de tráfego estão expostas também mudou. A carga movimentada gera forças de inércia e principalmente as interferências de frequência mais alta oriundas do processo de rolagem aumentam nitidamente.

Mecanismos de deformação modificados pela excitação dinâmica podem causar grandes movimentações no material granulado da pilha de lastro, que em decorrência da fricção e quebra prejudicam consideravelmente a funcionalidade da superestrutura com lastro e são responsáveis por acomodações irregulares e falhas de posição da linha no leito de lastro. Além disso, os veículos em velocidade muito elevada podem ser danificados devido à sucção da brita da superestrutura da via (brita volante). Apesar da seleção de tipos de rocha mais duras para aplicação no lastro em linhas de alta velocidade, os custos de manutenção gerados são significativamente mais altos. Por regra o custo de manutenção em uma linha cuja velocidade de tráfego é de 250 até 300 km/h é o dobro do custo de um trecho com velocidade de tráfego de 160 até 200 km/h. A troca do lastro nestes trechos torna-se necessário após aprox. 300 milhões de toneladas de carga (Lt = soma das cargas dos eixos) ao invés de após um bilhão de toneladas de carga, como era usual anteriormente.

Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças prémoldadas (Tipo Bögl FFB) - Túnel Katzenberg

Imagem: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH

Em contraste com a clássica superestrutura com lastro, no tráfego de alta velocidade as vias de pavimento sólido (FF) apresentam um grande número de vantagens: custos bem mais baixos de conservação, vida útil mais longa, precisão melhorada da via de tráfego e consequente marcha suave dos veículos.

Via sem lastro sobre aterramento em área de corte - Via de pavimento sólido tipo Bögl na nova linha férrea Nuremberg – Ingolstadt

Eixo da via (direção B)

Poste de catenária em concreto

Eixo da via (direção A)

Eixo do trem

Distância dos trilhos 4,50

5,10

Poste de catenária em concreto

5,075

4,77 no eixo da drenagem profunda

4,77 no eixo da drenagem profunda

4,40

4,40

4,00 Poste de catenária

4,00 Poste de catenária

3,80

3,80

3,70 na borda dianteira do poste de catenária

3,70 na borda dianteira do poste de catenária

3,25

3,25

2,80

2,80 1,625

1,625 Formation width 12,10

Superestrutura de via sem lastro do sistema Bögl Superfície da camada de base e bordas de liga hidráulica: emulsão betuminosa (U70K) Enchimento lateral (lastro 32/56) Canal de passagem de cabos, tamanho II

TE MZR DN 250 conforme os cálculos hidráulicos

Superestrutura de via sem lastro do sistema Bögl

Cobertura central conforme os requisitos (asfalto, concreto e lastro) Mistura de agregado (brita, areia, resistente ao congelamento)

Trilho UIC60

Placa pré-moldada

Camada anticongelamento

TE MZR DN 250 conforme os cálculos hidráulicos

Camada anticongelamento

Formação do solo

Tolerância

Canal de passagem de cabos, tamanho II

Fixador de trilho Ioarv 300

Mistura de agregado (brita, areia, resistente ao congelamento)

Tubo multiuso PE-HD de material filtrante (lastro de drenagem 8/16), revestimento do filtro em geotêxtil

Formação do solo Formação do solo PFA 21 Formação do solo PFA 31/32 Tolerância

O tipo construtivo via de pavimento sólido como sistema de suporte contínuo, amplamente resistente à flexão e tração, com condições de apoio claramente definidas e condições de rigidez homogêneas, não apresenta desvantagens deste tipo e portanto é primariamente adequado para aplicação no tráfego de alta velocidade, bem como às condições de uso no tráfego de cargas pesadas.

Comparação lastro - via de pavimento sólido Na superestrutura com lastro destaca-se como vantagem o custo reduzido de construção. Além disso, a manutenção da linha férrea pode ser amplamente automatizada e ser realizada nos intervalos noturnos. Adicionalmente, a posição da linha férrea pode ser fa-

uma faixa mais estreita e a velocidade nas curvas pode ser mais elevada. Adicionalmente, os tipos construtivos usados em vias de pavimento sólido requerem uma superestrutura de menor altura em comparação com o lastro. Isso traz vantagens principalmente no dimensionamento mínimo de seções transversais de túneis ou nos perfis de espaço livre em túneis já existentes. Como desvantagem pode-se citar que a renovação de uma via de pavimento sólido não pode ser executada nos intervalos noturnos e que este tipo construtivo é, de modo geral, muito sensível a diferenças de altura do substrato em vista das opções limitadas de compensação nos pontos de apoio dos trilhos. Em comparação com a superestrutura com lastro, os custos de investimento inicial também são consideravelmente mais elevados.

cilmente regulada. A desvantagem é que a posição da linha férrea é alterada devido à passagem dos trens, o que exige o alinhamento periódico dos trilhos. Este processo de retificação provoca uma elevação da linha férrea, motivo pelo qual por princípio os trilhos têm de ser mais aprofundados do que em uma via de pavimento sólido. Neste contexto fala-se de uma reserva para compensar a elevação. Por outro lado, os processos de trabalho mecanizados com pesadas máquinas de manutenção da linha férrea também causam um considerável impacto ambiental devido à emissão de ruídos e formação de poeira.

As vias de pavimento sólido de construção maciça em substituição ao lastro ferroviário de manutenção dispendiosa, garantem a posição duradoura da linha férrea bem como o cumprimento dos mais exigentes critérios de conforto ao viajar, com um dispêndio mínimo de manutenção. Em comparação com o tipo construtivo de lastro, o pavimento sólido possibilita a dissipação de maiores forças de aceleração lateral. O traçado pode ser demarcado em

Imagem: SSF Ingenieure GmbH

Além disso, o leito de lastro é mais sensível às fortes contaminações que podem ocorrer no tráfego de carga pesada a granel, como minério e carvão. A penetração contínua de partículas finas leva à „flutuação“ dos componentes do lastro, tornando necessário um dispêndio elevado de limpeza e reposição do lastro.

Funcionalidade A funcionalidade da via de pavimento sólido explica-se racionalmente na comparação com a superestrutura com lastro.

Em uma superestrutura com lastro, as dispersões dos esforços

Dutos coletores DN 500 e junta de anel para tubo de concreto

verticais e horizontais e a consequente deformação da linha férrea são, com a velocidade crescente, mais dependentes da qualidade da posição da linha que, por sua vez, é irregular ao longo do eixo da linha em virtude das diferentes elasticidades de suporte do lastro e do substrato.

Na via de pavimento sólido é formado um sistema de suporte de múltiplas camadas, amplamente resistente à tração e flexão, com diferentes placas de suporte e sub-bases livres definidas. A elasticidade necessária da linha para a distribuição das cargas do tráfego e amortecimento dos efeitos dinâmicos é realizada, em contraste com a superestrutura com lastro, quase exclusivamente através das camadas elásticas intermediárias no sistema de fixação dos trilhos ou pelos sistemas de suporte de dormentes sobre apoios elásticos. Desta forma a via de pavimento sólido atinge uma rigidez vertical de homogeneidade muito elevada com valores definidos com precisão e dispersão reduzida. Na interação entre o veículo e a via de tráfego, isso é altamente relevante para a marcha em alta velocidade.

Subestrutura da via de pavimento sólido O tipo construtivo via de pavimento sólido requer um substrato praticamente isento de deformação e acomodação. Por regra a subestrutura para a via de pavimento sólido deve ser preparada para cumprir os requisitos através da utilização de materiais de terraplenagem de qualidade comprovada até uma profundidade mínima de 2,5 m abaixo da placa de suporte. Nos casos de solos macios, pastosos, com baixa capacidade de carga, naturalmente são necessárias medidas especiais de melhoramento das condições do substrato para garantir com segurança a estabilidade e aptidão de utilização, bem como a estabilização duradoura da acomodação do solo.

Atualmente, em vias de pavimento sólido sobre estruturas no solo é previsto um suporte de baixa deformação a longo prazo para a superestrutura, suficientemente dimensionado em forma de um

Contraforte de um viaduto com transição para o aterramento

pacote de camadas, formado por uma sub-base de liga hidráulica ou, alternativamente, uma camada de asfalto, com uma camada de proteção contra congelamento subjacente e uma sub-base inferior (= plano do solo) sobre toda a superfície, com propriedades comprovadas.

Construção de um poço para o contraforte e início da construção das vigas Ev2 ≥ 120 MN/m2

A sub-base de liga hidráulica ou a sub-base de asfalto protege o sistema de múltiplas camadas, com a camada superior de proteção contra congelamento, contra a influência dos esforços dinâmicos através da distribuição das forças sobre uma grande área.

Em aterros, a sub-base livre abaixo da camada de proteção contra congelamento consiste de terraplenagem com comprovação especial, nos cortes o substrato também deve apresentar propriedades comprovadas, se necessário com a substituição do solo.

Escavação parcial para a construção do contraforte

Concreto magro C8/11 sob o muro do contraforte, construído junto com o aterro Ev2 ≥ 45 MN/m2

Remoção do solo do topo cerca de 0,50 m, terraceamento do terreno, comprimento máx. aprox. 5 m, diferença de altura 1 - 1,5 m

Ev2 ≥ 45 MN/m2

old ground formation

Requisitos de terraplenagem, aterro e taludes Classificação do solo Compactação de acordo com a norma DIN 18196

Capacidade de suporte

Requisitos especiais

Superestrutura KG 2 conforme DBS 918 Camada de 062 (norma alemã de proteção contra ferrovias) congelamento

GW

Ev2 ≥ 120 MN/m2 na borda superior da formação de solo

kf > 1 x 10-5 m/s

1.II

Subestrutura Espessura máx. ≤ 20 mm Camada de após o tratamento do base + material inicial aterro do contraforte

GU, GT, SU, ST

Dpr ≥ 1.0

Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda superior da formação de solo

Mistura de ligantes de solo: Agentes ligantes ≥ 5wt.%*] Camada superior resistente ao congelamento com espessura ≥ 0.3 m, qu,M ≥ 0.8 MN/m2 qu,M ≥ 1.0 MN/m2

1.III

Subestrutura: Aterro

GU*, GT*, ST*, SU* UL, UM, TL (TM, TA) uso conforme UIG

Dpr ≥ 1.0 e nA ≤ 0.12

Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda superior da formação de solo

Mistura de ligantes de solo: Agentes ligantes ≥ 5wt.%*] Camada superior resistente ao congelamento com espessura ≥ 0.3 m, qu,M ≥ 0.8 MN/m2 qu,M ≥ 1.0 MN/m2

1.I

1.IV

1.V

Granulometria admissível

Subestrutura: Aterro

Aterro sob o contraforte

Espessura máx. ≤ 20 mm após o tratamento do material inicial

Dpr ≥ 1.0

Vista da via sem lastro sobre aterramento, em área de talude

Espessura máx. ≤ 20 mm após o tratamento do material inicial

GU*, GT*, ST*, SU* UL, UM, TL (TM, TA) uso conforme UIG

Dpr ≥1.0 e nA ≤ 0.12

Espessura máx. ≤ 20 mm após o tratamento do material inicial

GU*, GT*, ST*, SU* UL, UM, TL (TM, TA) uso conforme UIG

Dpr ≥1.0 e nA ≤ 0.12

Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda superior da formação de solo

Ev2 ≥ 60 MN/m2 na borda superior da formação de solo

Soil binder mixture: Binding agents ≥ 6 wt.% *) frost-resistant upper layer thickness ≥ 0.3 m, qu,M ≥ 1.6 MN/m2 qu,M ≥ 2.0 MN/m2 Soil binder mixture: Binding agents ≥ 5 wt. % *) frost-resistant upper layer thickness ≥ 0.3 m, qu,M ≥ 0.3 MN/m2 qu,M ≥ 1.0 MN/m2

1:20 1:40

7.12

7.12

6.15

6.15

1:20 1:40

Ev2=120 MN/m2 Cobertura do talude

Ev2=60 MN/m2

1:20

1:20

Retenção do aterramento conforme a diretriz alemã Ril 836

,8 1:1

Imagens: SSF Ingenieure GmbH

Zona

Ev2=45 MN/m2

Borda superior do terreno existente

Remoção do solo do topo cerca de 0,50 m, terraceamento do terreno

1:1

,8

Ev2 ≥ 60 MN/m2

Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo em área de aterro - Tipo Bögl FFB

Detalhes da transição entre ponte e via aberta – Viaduto Füllbach

Via sem lastro Via sem lastro

Estribo ∅14

Placa de base (11-14cm)

3 chumbadores compostos Placa de base Vedação 1 cm

Contraforte Transição tipo 30 conforme desenho da diretriz DB M-ÜF 1931

Superestrutura

Vedação

Enchimento

Imagens: SSF Ingenieure GmbH

Imagens: Photographie Wolfgang Seitz

HGT Placa de base Placa betuminosa de fibra maleável Contraforte

Cunha de terra estabilizada com cimento Filtro de pedras

Vias de pavimento sólido sobre pontes Por motivos de técnica de construção e de manutenção é conveniente manter inalterado o tipo construtivo da via de pavimento sólido, usado no trecho livre, sem alteração também sobre a ponte.

Além da dissipação da força longitudinal, a transição entre ponte e trecho livre, bem como entre os campos separados da ponte, é decisiva para a aplicação de vias de pavimento sólido sobre pontes.

A extensão da ponte é decisiva para a aplicação de pavimento sólido sobre pontes. Por isso diferencia-se entre vias de pavimento sólido sobre pontes curtas e sobre pontes longas.

Pontes curtas são aquelas limitadas a um distância de compensação de 25 m. Com esta limitação da distância de compensação, as forças horizontais no sentido longitudinal (direção x) geradas por frenagens e/ou partidas podem ser dissipadas pelo trilho soldado continuamente sem exceder a tensão do trilho admissível de 92 N/mm2. Para isso o trilho soldado continuamente deve estar presente até 40 m além da extremidade da ponte. Por princípio, as vias de pavimento sólido sobre pontes curtas são apoiadas no sentido longitudinal de forma deslocável sobre um plano deslizante. Para a dissipação de forças laterais horizontais (direção y) são previstos apoios de guia (guia lateral com apoios de elastômeros).

São consideradas pontes longas aquelas que apresentam uma distância de compensação a partir de 25 m. As placas da superestrutura da via devem ser chumbadas com a superestrutura da ponte, de forma a poder dissipar a maior parte das forças longitudinais originadas por partidas e/ou frenagens para a superestrutura da ponte e de lá para os apoios da ponte. Assim é assegurado que a parte das forças longitudinais que resta para os trilhos não excede as tensões admissíveis nos trilhos (sistema acoplado ponte-linha férrea). Por princípio, a placa de superestrutura da via é ligada firmemente à superestrutura da ponte, isto é, de modo elástico e não deslocável no sentido longitudinal e transversal.

A dissipação da força longitudinal é assegurada pela ligação travada por fricção entre a placa de superestrutura da via e a ponte através de uma placa convexa, na qual a placa de superestrutura da via encaixa através de ressaltos (os chamados batentes). Simples almofadas de elastômeros na superfícies verticais da estrutura convexa asseguram a dissipação das cargas nos sentidos x e y.

Juntamente com as finas mantas de elastômeros nas superfícies de separação horizontal é assegurada a compensação de irregularidades e a absorção de pequenas diferenças causadas por torções e inclinações. Para garantir uma conservação ideal otimizada da via de pavimento sólido sobre pontes, as placas de superestrutura da via são subdivididas em placas curtas, com aprox. 4,50 até 5,50 m de comprimento.

9 10 10 9

11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

14 15

11

9

13

1 2 3 4

5

6

5

7 8

Visualização do tipo de via de pavimento sólido em ponte longa (vão entre apoios > 25 m) - Tipo Bögl FFB

10 Apoio de elastômeros 0,20 mx0,10 mx 0,01 m; a=1,0 m; sobre chapa de aço inoxidável d=0,005 m 11 Camada de separação Styrodur d=0,01 m vertical e horizontal 12 Argamassa líquida, d=0,03 m, para união entre a placa pré-moldada e a sub-base de liga hidráulica 13 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa pré-moldada do sistema Bögl, C45/55, largura 2,55 m / sem lastro 14 Trilho UIC 60 / perfil do trilho CHN 60 15 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1 / rail fastening system Vossloh Ioarv 300-1

1 Lastro de brita, zona superior (d=0,10m) colado com Kryorit 2 Vedação – superestrutura da ponte, d=0,01 m / 3 Concreto de proteção / placa de suporte, d=0,11 m, C25/35, armada com estribos para união com a placa de corcovas 4 Placa de corcovas, C25/35, armada 5 Manta elástica de separação d=0,0012 m colada em todas as superfícies horizontais da placa de suporte da linha férrea 6 Apoio de elastômeros d=0,015 m, envolvente nas superfícies verticais da placa de corcovas/ batente, absorção das cargas no sentido x e y

7 Argamassa líquida, d=0,03 m entre a placa de corcovas e a manta de separação 8 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa pré-moldada do sistema Bögl com batentes (ressaltos), C45/55, largura 2,55 m, comprimento da placa 5,50 até 6,50 m, juntas transversais na área das corcovas /batentes com largura de junta 0,10 m / sem lastro 9 Trilho UIC 60 / perfil do trilho CHN 60 10 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1 / rail fastening system Vossloh Ioarv 300-1

- Tipos construtivos com apoio direto na sub-base: Sub-base de asfalto (p.ex., sistema Getrac) ou, mais raramente, sub-base de concreto, com a grade de trilhos apoiada diretamente na subbase, instalação de dormentes individuais

(geralmente são trilhos de construção) é regulada nas grades de trilhos ou nas placas pré-moldadas, antes que sejam fixadas definitivamente com concreto in-situ ou argamassa líquida.

Os tipos construtivos com apoio direto na sub-base diferenciam-se principalmente na fixação construtiva da grade de trilhos contra deslocamento lateral e levantamento antes e depois da passagem de um eixo de veículo. Nos métodos de construção monolíticos e com peças de concreto pré-moldado, a grade de trilhos tem a sua posição fixada prioritariamente devido ao peso próprio da placa de suporte da linha férrea e ao contato de fricção com a sub-base de liga hidráulica, para assim fazer face aos efeitos externos do tráfego de trens e da temperatura. Já no tipo construtivo „apoio

direto da grade de trilhos sobre sub-base de asfalto“ os dormentes são assentados diretamente sobre a sub-base de asfalto e chumbados elasticamente de modo duradouro com blocos de ancoragem especiais de concreto auto-adensável de alta resistência, através dos quais as forças longitudinais e transversais da linha férrea são dissipadas no asfalto.

As formas básicas acima listadas, assentadas sobre uma sub-base de liga hidráulica, não requerem nenhuma diferenciação com relação aos requisitos de terraplenagem em relação à subestrutura e ao substrato.

Em contraste com a rigidez mais elevada da placa de concreto e consequentes tensões menores e mais uniformes quando da

Tipos construtivos Na formação construtiva da via de pavimento sólido diferencia-se essencialmente entre três formas básicas: - Tipos construtivos monolíticos: Dormentes ou blocos de suporte (p.ex., sistema Rheda, sistema Züblin), concretados em uma laje de via de concreto in-situ, apoiada sobre uma sub-base de liga hidráulica - Tipos construtivos monolíticos: Dormentes ou blocos de suporte envolvidos por manta elástica (p.ex., sistema LVT), concretados em uma laje de via de concreto in-situ - Tipos construtivos com placas pré-moldadas: Elementos / placas de concreto pré-moldadas (p.ex., sistema Bögl, sistema Porr) com argamassa líquida, apoiada sobre uma sub-base de liga hidráulica

Todos os tipos construtivos têm em comum os requisitos específicos em relação à terraplenagem e a utilização de pontos de fixação dos trilhos pré-fabricados, sejam dormentes mono ou bi-bloco ou com blocos de suporte individuais / placas pré-moldadas.

Os sistemas de pavimento sólido monolíticos ou os tipos construtivos com placas pré-moldadas são instalados segundo o „princípio Top-Down“. A posição horizontal e vertical exata dos trilhos

Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH

Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre ponte curta (vão entre apoios > 25 m) - Tipo Bögl FFB 1 Tubo de drenagem PE-HD DN 250 / Mistura mineral, à prova de congelamento(brita/areia); material KG1, Dpr. ≥ 0,98 / frost resistant material 2 Concreto permeável 8/16 ou mistura mineral,11/16 3 Guia lateral para via de pavimento sólido 4 Vedação – superestrutura da ponte, d=0,01 m 5 Concreto de proteção / placa de suporte a, C20/25, d=0,11 m 6 Placa de espuma rígida 0,05 m, Styrodur 5000 colada 7 Estrutura da superfície de deslizamento, 2 camadas de papel betuminoso (150 g/m2) / 2 camadas de de filme PE(0,245 mm cada) 8 Concreto de compensação / placa de suporte b, C25/35, armado, d=0,17 m 9 Camada de concreto de proteção, C20/25, não armado

Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças pré-moldadas (Tipo Bögl FFB) em túnel com sistema massa-mola leve como proteção antivibração

1

11

1 2

13 14 15 16 17 18 19

3

10

9

Poço de inspeção

12

Tubo de drenagem DN 160 Tubo de drenagem DN 60

Concreto não armado

Elemento de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1

Eixo do túnel

6

Eixo do trilho

Elemento estacionário de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1

Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, sistema Bögl

Concreto não armado

Argamassa líquida d=3 cm

7

4

Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo em área de aterro sem sobrealtura, sistema de pavimento sólido com placas Bögl – (placas pré-moldadas com argamassa líquida sobre sub-base com liga hidráulica HGT).

1 Mistura mineral, à prova de congelamento(brita/areia); Material KG1, Dpr. ≥ 0,98 2 Cobertura central impermeável (de asfalto ou concreto), d=0,10 m 3 Caminho lateral 4 Aterramento lateral com brita 32/56, largura da coroa 0,40 até 0,70 m 5 Drenagem profunda - tubo de drenagem parcial PE-HD DN 250 6 Drenagem profunda - brita de drenagem, granulometria 8/16 7 Drenagem profunda - revestimento de velo geotêxtil 8 Leito de concreto magro 9 Depressão lateral da linha, formado por material rochoso de filtração estável 10 Canal de passagem de cabos pré-moldado, largura 0,40 m 11 Parede anti-ruído altamente absorvente, fundação com estacas de perfuração

Manta elástica de células fechadas, Sylodyn N23290 Leito de argamassa

Túnel Tübbingring

12 Duto coletor de tubo de concreto DN 400 13 Plano do solo (= sub-base inferior sem liga ); Ev2≥ 60 MN/m2 14 Camada de proteção contra congelamento FSS (= sub-base superior sem liga) ; Material KG2, Ev2≥ 120 MN/m2 ; dmin = 0,50 m 15 Sub-base com liga hidráuica HGT, d= 0,30 m; largura da coroa 2,95 m, largura de elevação 3,25 m, inclinação do flanco 2:1 16 Argamassa líquida, d=0,30 m, para união entre a placa pré-moldada e a sub-base de liga hidráulica, largura 17 Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, placa pré-moldada do sistema Bögl, C45/55, largura 2,55 m 18 Trilho UIC 60 19 Sistema de fixação de trilhos Vossloh Ioarv 300-1

Concreto do piso não armado C8/10; incorporado até -0,78 m abaixo da aresta superior dos trilhos SO

Perfil transversal especificado de via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças pré-moldadas (Tipo Bögl FFB) sem sistema massa-mola leve

Elemento estacionário de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1

Poço de inspeção

Eixo do túnel

5

Placa de suporte de concreto armado C20/35

Cabo de circuito indutivo

Eixo do trilho

8

Concreto permeável 8/16 Filtro de velo d=2,5 cm (sistema Enkadrain)

Elemento de superfície transitável, concreto não armado C30/37; classe de exposição XF1

Tubo de drenagem DN 60

Concreto não armado

Tubinhos de plástico

Concreto permeável 8/16

Imagens: SSF Ingenieure GmbH

Proteção contra vibrações e ruído estrutural Nos trechos de túnel em áreas densamente povoadas, a esperada ocorrência de vibrações e ruídos atmosféricos secundários gerada pelo tráfego ferroviário deve ser reduzida, de tal modo que os limites estabelecidos pela legislação sejam cumpridos, especialmente no sentido de não prejudicar a qualidade de vida dos residentes ou os processos produtivos de unidades industriais.

A maneira mais efetiva de implementar isso é através de sistemas massa-mola. Para isso o sistema de superestrutura de pavimento

sólido é instalado em placas de suporte sobre apoios elásticos. O apoio elástico da placa de suporte promove um desacoplamento entre superestrutura da via e o substrato, em virtude disso há uma forte diminuição das acelerações oriundas pela tráfego ferroviário que são transmitidas ao substrato.

O objetivo prioritário é a redução da energia de alta frequência.

O princípio básico do sistema massa-mola é baseado na teoria do oscilador harmônico simples linear atenuado. Cada sistema massa-mola é formado basicamente por dois componentes, ou seja, uma massa rígida capaz de vibrar e uma mola elástica macia com a rigidez elástica c. Por princípio deve ser almejada a maior conciliação possível do sistema massa-mola (frequências próprias f0 menores possíveis).

Imagem: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH

passagem do trem, está a alta elasticidade da sub-base de asfalto com menores cargas dinâmicas sobre o substrato, porém ambas as variantes são bem melhores do que a superestrutura com lastro.

Placa de suporte da linha férrea em via de pavimento sólido, sistema Bögl Cabo de circuito indutivo

Túnel Tübbingring

Argamassa líquida d=3 cm Camada HGT = camada de liga hidráulica

Concreto do piso não armado C8/10; incorporado até -0,78 m abaixo da aresta superior dos trilhos SO

Sistemas massa-mola eficientes são baseados em uma placa de massa sem juntas com a via de pavimento sólido sobreposta, bem como uma estrutura modular com os seguintes elementos construtivos: - Subestrutura (= piso do túnel ou piso de concreto sobre o piso do túnel) - Manta elástica (= mola atenuadora) - Placa de massa contínua (= calha da linha férrea ou placa de suporte) - Sistema da via de tráfego (= placa de suporte da linha férrea tipo pavimento sólido, incluindo eventuais camadas de argamassa) - Trilhos + equipamento.

Para o dimensionamento dinâmico de sistemas massa-mola é imprescindível o conhecimento da relação de transmissão entre o piso do túnel e as edificações a serem protegidas. A única maneira confiável de se apurar a relação de transmissão é através da técnica experimental (p. ex., por meio de um gerador de vibrações

VibroScan). Com a determinação da função de transmissão pode-se, com o auxílio do processo de prognóstico, determinar o ajuste necessário para o sistema massa-mola. Pré-requisito para isso é a separação temporal entre o término da construção bruta e o início da construção da via de pavimento sólido. Como na prática isso quase nunca é possível, por regra deve ser feito o planejamento para uma faixa de diferentes ajustes ou uma análise de valores limite.

Quando se projeta sistemas massa-mola devem ser considerados, além dos requisitos da proteção contra vibração e ruído, também as exigências relacionadas à dinâmica de marcha e à dissipação de cargas. Disto resultam os requisitos de um escalonamento contínuo dos graus de rigidez no desenvolvimento longitudinal e uma limitação da linha de flexão quanto à inclinação tangencial, à proporção da acomodação total em relação à extensão da linha de flexão e à acomodação total. Em sistemas massa-mola para áreas com aparelhos de mudança de via devem ser limitados os picos de vibração devido à interferência na uniformidade da marcha do veículo na área dos corações das agulhas e lanças das agulhas,

bem como as torções adicionais geradas. Por princípio é preciso firmar a posição da massa apoiada de forma flutuante, principalmente nas curvaturas do traçado, através de fixações elásticas horizontais.

Controle prospectivo da deformação em vias de tráfego de pavimento sólido, acomodações e compensação de tolerâncias Em vista das possibilidades limitadas de regulagem da posição da linha férrea depois da conclusão da via de pavimento sólido, o comportamento da subestrutura é de importância decisiva para as obras de arte e de terraplenagem. Principalmente nas passagens de via devem ser estabelecidas exigências especiais quanto às diferenças de deformação. Para garantir a funcionalidade duradoura durante a vida útil, aqui deve ser realizada uma análise de deformação integral para o controle de todos os aspectos visando assegurar a aptidão para utilização.

Após a instalação da via de pavimento sólido eventualmente ocorrem alterações localizadas nos raios de curvatura dos gradientes

Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH

Visualização da via de pavimento sólido do tipo construtivo com peças pré-moldadas (Tipo Bögl FFB) - Túnel Katzenberg

nominais em consequência de acomodações residuais, que resultam na formação de depressões. Portanto, os raios de curvatura apurados com base na sobreposição dos raios nominais e das acomodações esperadas ou prognosticadas por meio de cálculos, devem ser vistos como um importante critério de avaliação que representa a relação entre os valores limite do traçado a serem respeitados e a posição esperada da linha férrea.

Assim a estimativa realista das acomodações residuais esperadas após a instalação da via de pavimento sólido ganha uma importância especial.

A base essencial para a elaboração de prognósticos confiáveis acerca das acomodações e acomodações residuais é uma previsão cuidadosa e a observação abrangente do comportamento de acomodação antes da instalação da via de pavimento sólido. De modo objetivo, para as obras de arte e áreas especiais de cortes ou aterros que encerram um elevado potencial de acomodação, devem ser integrados os dados de medição e de controle da construção nos respectivos estados construtivos das edificações /

abordagens geocientíficas leva ao desenvolvimento de processos otimizados e soluções técnicas. Neste âmbito, o planejamento meticuloso das transições entre trecho livre e obras de arte (pontes, túneis) no sentido de se evitar descontinuidades merece uma atenção especial.

Além disso, no contexto da interação trilho-ponte todas as influências externas e reações dos componentes construtivos devem ser captadas com precisão, de forma a compatibilizar estes fatores com os requisitos do tipo construtivo via de pavimento sólido.

Na execução da obra devem ser observados os padrões de qualidade, bem mais exigentes que a medida usual, quando do preparo do substrato, da montagem e processamento dos materiais e, não por último, na implementação de uma posição da linha férrea homogênea e precisa.

corpos de solo em um banco de dados correspondente, de forma a poder apurar uma tendência básica de acomodação antes da conclusão das respectivas partes.

Os valores prognosticados são ajustados após a entrada em funcionamento do trecho, dentro da faixa de compensação ainda admissível (teórica) e ainda existente na prática, para os pontos de apoio dos trilhos e valores de traçado aplicados (valores especificados, valores limite). O valor resultante da diferença da acomodação total (após a entrada em funcionamento) e possível reajuste, é a depressão de acomodação remanescente. Esta deve ser avaliada com a sobreposição da curvatura nominal dos gradientes com relação à definição estabelecida dos valores limite.

Planejamento de vias de pavimento sólido Devido ao seu sistema de suporte otimizado e estrutura de camadas, a via de pavimento sólido é a opção ideal para aplicação no tráfego de alta velocidade, bem como para o trânsito de trens de carga pesada. Longa vida útil, baixo custo de ciclo de vida e elevada precisão da via de tráfego caracterizam o sistema de superestrutura. Um parecer, avaliação e monitoramento geotécnico completo é um dos pré-requisitos essenciais para uma via de tráfego praticamente isenta de acomodação e com as características positivas deste tipo construtivo, acima citadas. Uma combinação estreita e imediata de uma abordagem de técnica construtiva e

1

A SSF Ingenieure possui muitos anos de experiência e conhecimentos técnicos profundos para a prestação de serviços de consultoria e engenharia voltados para o planejamento e execução de linhas ferroviárias de alta velocidade sobre via de pavimento sólido.

A equipe da SSF Ingenieure, formada por experientes engenheiros civis, geotécnicos, tecnólogos em concreto e especialistas em execução de obras, está a sua disposição para auxiliar a implementar elevados padrões de qualidade e precisão na construção de vias de pavimento sólido.

2

3

3.20 2.40 1.436

Recesso lastro de ancoragem

camada de cobertura de asfalto

Ev2 ≥ 120N/mm2

camada de velo

FFS

Desenho de arranjo geral do tipo de via de pavimento sólido, sistema GETRAC-A3 construído com asfalto

Ev2 ≥ 45N/mm2

Imagem: RAIL.ONE GmbH

60

30

camada de apoio de asfalto

Imagens: bit-better visualisierungen / SSF Ingenieure GmbH, RAIL.ONE GmbH

Fixador de trilho

4

1 Visualização do tipo de via de pavimento sólido sobre estrutura de solo em área de aterro com sobrealtura u=170 mm, sistema de pavimento sólido Rheda 2000 2 Assentamento automático da placa da via 3 Fixação do perfil do trilho 4 Colocação do concreto da via sem lastro

SSF Ingenieure – Consultoria para pavimentos sólidos Alemanha

Índia

China

Trecho de expansão/novo trecho Karlsruhe – Basiléia, túnel Katzenberg

Railway project Udhampur – Srinagar – Baramulla

Trecho de teste Sui-Yu-Line: Suining – Chongquing

Ferrovia de alta velocidade Changsa – Hangzhou

Tipo de trânsito:

Trânsito misto (carga e passageiros)

Tipo de trânsito:

Linha de passageiros

Tipo de trânsito:

Trens de passageiros

Tipo de trânsito:

Linha de passageiros

Velocidade máx.:

vE = 280 km/h

Velocidade máx.:

vE = 160 km/h

Velocidade máx.:

vE = 160 km/h

Velocidade máx.:

vE = 350 km/h

Extensão em km:

10 km, destes o túnel Katzenberg com 9,4 km (galerias separadas)

Extensão em km:

10 km, total length 160 km

Extensão em km:

26 km

Extensão em km:

840 km

Leque de serviços:

Concepção e projeto executivo de uma linha férrea com túneis em via de pavimento

Planejamento executivo para o tipo de pavimento sólido, placas de cobertura de trilhos transitáveis, áreas de resgate, sistema massa-mola leve (proteção antivibração)

Extensão em km:

810 km

Trens de passageiros

Tipo de trânsito:

Trens de passageiros

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II

Velocidade máx.:

vE = 100 km/h

Velocidade máx.:

vE = 350 km/h 350 km/h

Leque de serviços:

Extensão em km:

7,66 km

Extensão em km:

66 km

Velocidade máx.:

Trens de passageiros: vE = 300 km/h; Tráfego de carga: 160 km/h

Tipo de trânsito:

Extensão em km:

35,02 km (2 linhas principais)

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema mexicano

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido sistema Bögl-China

Leque de serviços:

Leque de serviços:

Consultoria técnica no planejamento executivo

32,34 km

Tipo construtivo da via:

Sistema Bögl de via sem lastro

Hamburg Bremen

Novo trecho Erfurt – Leipzig/Halle, VDE 8.2, trecho 5919, inclusive entroncamento Planena Trânsito misto (carga e passageiros)

Velocidade máx.:

Trecho 5919: vE = 300 km/h / trecho 6394: vE = 160 km/h / vias de ultrapassagem – estações de ultrapassagem: vE = 100 km/h / conexões de cruzamento vE = 160 km/h

Extensão em km:

Leque de serviços:

Jinan Jinan Jinan Jinan Berlin

Hanover

Halle Leipzig

Elaboração da documentação para a contratação das obras

Erfurt

Cologne

Old tunnels in the City of Mainz

Frankfurt

Trens de passageiros

Velocidade máx.:

vE = 160 km/h 0,662 km

Leque de serviços:

Projeto final

10 km trecho de teste

Datong Beijing Tianjin

Planejamento executivo da via de pavimento sólido nos trechos e pontes

Taiyuan

Ferrovia de alta velocidade para trens de passageiros de Wuhan a Guangzhou Tipo de trânsito:

Mainz Nuremberg Karlsruhe Ingolstadt Munich

vE = 350 km/h

Extensão em km:

116 km

Supervisão / consultoria em superestrutura de pavimento sólido.

Katzenberg Tunnel

Basle

Tipo de trânsito:

Linha de passageiros

Velocidade máx.:

vE = 380 km/h

Extensão em km:

1.208 km

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II Leque de serviços:

Jinan Quingdao

Huang Ho

Trens de passageiros

Velocidade máx.:

Gestão de qualidade externa (FQR) em Joint Venture com Second Survey and Design Institute [Instituto de pesquisas e projetos] in Chengdu/ China

Dalian

Shijiazhuang

Zhengzhou Xi’an

Xuzhou

Hefei

Dawu Yangtse

Wuhan

Nanjing New Nanjing Dashengguan Yangtse Bridge

Hangzhou

Shanghai Ningbo

Nanchang Changsha

Ferrovia de alta velocidade para passageiros Beijing – Wuhan

= tunnel

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Rheda 2000

Extensão em km:

Leque de serviços:

Ebensfeld

Restauração de dois túneis antigos na cidade de Mainz

Extensão em km:

Dresden Ilmenau

Stuttgart

Tipo de trânsito:

vE = 350 km/h

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II

90,241 km (2 linhas férreas principais)

Tipo de superestrutura da via: Linhas férreas principais, inclusive 8 conexões de cruzamento: pavimento sólido em sistema aberto

Velocidade máx.:

Leque de serviços:

Projeto final

Tipo de trânsito:

Trens de passageiros

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Züblin

Imagens: SSF Ingenieure GmbH

Serviços a serem prestados:

Tipo de trânsito:

PingXiang

Wenzhou Wuyishan Fuzhou IT

Extensão em km:

Supervisão / consultoria em superestrutura de pavimento sólido.

RA

Via principal, continuamente vE, máx = 300 km/h Vias de ultrapassagem nas estações vE = 100 km/h Conexões de cruzamento vE = 130 km/h

Supervisão / consultoria superestrutura da via de pavimento sólido (trechos, pontes, túneis)

Ferrovia de alta velocidade Zhengzhou – Xian

Construção recente da linha férrea Nuremberg – Ebensfels – Erfurt – Leipzig/Halle Trecho Ebensfeld — Erfurt, linha 5919, quilometragem km 153, 1+19 até km 185,4+61

Velocidade máx.:

Heifei – Fuzhou rapid transit connection

Ferrovia de alta velocidade Beijing – Tianjin, lote 1 Intercity Railway

Metrô de Monterrey, Nuevo Lean, México

Trânsito misto (carga e passageiros)

Supervisão / consultoria superestrutura da via de pavimento sólido (trechos, pontes, túneis)

vE = 350 km/h

Trânsito misto (carga e passageiros)

Tipo de trânsito:

Leque de serviços:

Velocidade máx.:

Tipo de trânsito:

Planejamento geral de todas as obras de construção e equipamentos técnicos

Consultoria para via de pavimento sólido, aparelhos de mudança de via, passagens na via; consultoria para o planejamento executivo, verificação dos cálculos dinâmicos e estáticos para diferentes sistemas de via de pavimento sólido e de aparelhos de mudança de via

Linha de passageiros

México

Leque de serviços:

Leque de serviços:

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema CRT II

Tipo de trânsito:

Novo trecho Nuremberg – Ingolstadt, lote Norte

Tipo de superestrutura da via: Linhas férreas principais: Pavimento sólido sistema Bögl; Estação ferroviária: superestrutura com lastro

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido: sistema japonês, sistema Rheda / Rheda 2000, sistema Frame

ST

Leque de serviços:

Tipo de superestrutura da via: Via de pavimento sólido, sistema Rheda 2000

Pearl River Yujiang Bridge

Nanning

TA IW AN

Tipo de superestrutura da via: Pavimento sólido sistema Bögl

Guangzhou Macau

Hong Kong

SOUTH CHINA SEA

= office = bridge

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