Degradação do lastro ferroviário – principais aspectos e estudos de caso

Abstract

RESUMOA camada de lastro é considerada como um dos mais importantes elementos de um perfil estrutural ferroviário, exercendo um papel singular no comportamento mecânico deste. Devido ao tráfego e aos procedimentos de manutenção, ao longo do tempo, o lastro tende a se degradar. O obje8vo deste ar8go é avaliar a evolução da degradação do lastro por meio de parâmetros como granulometria, Coeficiente de Não Uniformidade (CNU), forma e seus dis8ntos modos de degradação. Adicionalmente, apresentase uma visão geral referente à deterioração do lastro e, dentro deste contexto, dois estudos baseados em ensaios laboratoriais de degradação por abrasão, em conjunto com um procedimento que considera imagens dos grãos e o cisalhamento destes. De maneira geral, este ar8go mostra diferentes modos de degradação e uma adequada representação qualita8va da evolução da degradação dos grãos através dos métodos u8lizados baseados em ensaio de abrasão com obtenção de imagens e de cisalhamento. ABSTRACTThe ballast layer of a railway structural profile is considered one of the most important elements of the railway structure having a singular role on its mechanical behavior. Due to traffic and maintenance ac8ons, over 8me, the ballast material tends to degrade. The objec8ve of the paper is to evaluate the ballast degrada8on evolu8on in terms of grada8on (Non-Uniformity Coefficient), shape and its dis8nct modes. This paper presents a review concerning ballast degrada8on and two studies based on degrada8on laboratory tests in terms of abrasion within an image-based procedure and shearing tests. Generally, the paper showed different degrada8on modes and an adequate representa8on of the grains degrada8on evolu8on via methods based on abrasion tests with images obtainment and shearing. Palavras-chaves:Lastro ferroviário, Degradação do lastro ferroviário, Superestrutura ferroviária. Keywords:Railway ballast, Ballast degrada8on, Railway superstructure. DOI:10.14295/transportes.v25i3.1340 INTRODUÇÃOO lastro é a camada granular superior do que se considera como superestrutura ferroviária, sendo composta por grãos cúbicos, graduados entre as frações 12,0 e 63,0 mm, em condiçaõ compactada e tendo vazios associados. A camada de lastro tem funções relacionadas à resistencia, deformabilidade e drenagem, de maneira a proporcionar uma "fundação" sólida para a grade ferroviária, drenagem adequada, distribuiçaõ uniforme das tensões e tambeḿ à 'lexibilidade, aleḿ de permitir a reconstituiçaõ do nivelamento vertical no sentido longitudinal e fornecer absorção de ruıdos e vibração (Selig e Waters, 1994).A capacidade do lastro de realizar suas funções é determinada pelo estado fıśico do conjunto granular e pelas caracterıśticas dos grãos em termos de tamanho, formato, resistencia, etc. Oda e Iwashita (1999) argumentam que o comportamento dos materiais granulares é determinado pelo arranjo das partıćulas e caracterıśticas interpartıćulas, enquanto que Raymond (1985) comenta que as caracterıśticas geometricas dos grãos são de ıḿpar importânc...

Atuação de agentes de intemperismo na degradação das propriedades do lastro ferroviário

“…Selig e Waters (1994), Nurmikolu (2005) relacionam diretamente a degradação do lastro com o aumento do percentual de materiais finos. Selig e Waters (1994) aponta como contaminação total o percentual de 30%) de finos (estimativa de engenheiros ferroviários britânicos), indicando o fim da vida útil do lastro segundo Pires et al (2017). Além de alguns valores de diâmetros adotados como referência na classificação de materiais finos, existem também alguns índices de contaminação.…”

Influência da degradação do agregado na permeabilidade de lastros ferroviários

“…Para PIRES et al [9], a interação natural entre os grãos do lastro cria pontos de contato entre eles. Além disso, a magnitude das tensões, a acumulação do tráfego e as ações de socaria (operação que tem o objetivo de compactar o lastro sob os dormentes) tendem a degradar os grãos, prejudicando o desempenho mecânico do lastro.…”

“…No entanto, o fator mais relevante para a quebra do material do lastro é a resistência à fratura de suas partículas. Quanto a isto, RAYMOND e DIYALJEE (1979 apud PIRES et al [9]) afirmam que este processo pode ocorrer de três maneiras: quebra em aproximadamente duas partes iguais, quebra das projeções angulares e esmagamento/moagem de pequenas asperezas.…”

“…Devido à degradação do lastro, sua granulometria é alterada, ocorrendo também uma diminuição do índice de vazios da camada [9]. O material fino produzido, quando somado à entrada de água, pode ocasionar o surgimento de poropressões negativas (sucção), o que interfere negativamente na resistência e permeabilidade do lastro.…”

Estudo da Variação de Resistência a Abrasão de Dois Granitos, ao longo do envelhecimento acelerado em laboratório.

“…Tal degradação é fator singular no comportamento mecânico do lastro, sendo associada ao esmagamento dos grãos por fenômenos relacionados ao atrito e/ou quebra, acarretando na geração de material mais fino, que tende a preencher os vazios granulares (colmatação). Assim, estudos a respeito das tendências de degradação mostram-se especialmente importantes para melhor compreensão deste mecanismo (Pires et al, 2017).…”