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  • Paulo Lobato

O lastro ferroviário


Introdução


A infraestrutura da via inclui lastro, sublastro e camadas de reforço de subleito e subleito. Tudo isto suporta a superestrutura da via composta por trilhos, dormentes e fixações. O comportamento da infraestrutura da via influencia significativamente a estabilidade e a eficiência da superestrutura da via, assim como a dinâmica dos veículos. A principal função da infraestrutura da via é suportar a carga aplicada pelos trens sem sofrer deformações permanentes que possam afetar a geometria da via. Neste sentido, este post é focado nas características de um dos componentes da infraestrutura ferroviária, no caso, o lastro.


O Lastro


O lastro ferroviário é composto por rocha triturada e forma a camada superior da infraestrutura, no qual o dormente é confinado e apoiado. O material do lastro de linhas principais é geralmente rocha triturada uniformemente graduada, cúbica e grande. Apesar de que rochas trituradas são utilizadas para uma variedade de propósitos na engenharia, o lastro ferroviário está sujeito a uma específica e severa combinação esforços de carregamento e exposição ambiental. Em particular, a porção superior do lastro que está diretamente abaixo do dormente é a zona que deve resistir aos mais altos esforços dos carregamentos do tráfego e das operações superficiais, levando a uma mais rápida deterioração do lastro nesta área. Há muitas pedreiras que fornecem rochas trituradas para outros tipos de construção, mas a viabilidade da rocha como lastro deve considerar a demanda específica do ambiente ferroviário. Isto deve ser levado em consideração quando estiver avaliando novos fornecedores de lastro, porque a boa experiência de outras indústrias com uma dada fonte de rocha pode não ser traduzida com sucesso para a indústria ferroviária.


Funções do lastro


A aceitabilidade do material para uso como lastro deve ser julgado pela sua capacidade de atender às funções necessárias. As funções do lastro são as seguintes:

  • Distribuir uniformemente as cargas das composições ferroviárias, de maneira que não seja superada a tensão admissível da plataforma.

  • Estabilizar a via verticalmente, lateralmente e longitudinalmente, através da ação de forças de suporte e de ancoragem dos dormentes.

  • Amortecer, através de sua estrutura semi-elástica, as ações dinâmicas das cargas dos trens.

  • Prover a drenagem, permitindo a liberação das águas das chuvas, e proteger tanto a plataforma quanto os dormentes da umidade.

  • Permitir o nivelamento e alinhamento da via através de socaria.


Características do lastro


O lastro é composto de pedras britadas, extraídas de rocha dura sã. A rocha a ser utilizada para a britagem de pedras para lastro ferroviário deve possuir resistência adequada à ruptura por compressão, podendo ser de 1ª ou de 2ª categoria. Os materiais mais utilizados no Brasil para lastro ferroviário são o quartzito, o gnaisse, o basalto e o granito. Os valores de resistência destes materiais podem variar em função de diferentes condições de ensaio, porém, são apresentados abaixo alguns valores de referência:


Resistência à compressão de referência para diferentes rochas. Fonte: autor.


O lastro deve preferencialmente possuir forma cúbica pois este é o formato que proporciona melhor atrito e contato entre as partículas e consequentemente melhor estabilidade. Na imagem pode ser verificada a diferença entre a pedra cúbica e a lamelar.


Pedra cúbica x pedra lamelar. Fonte: [1].


O lastro deve prover drenagem adequada entre os vazios, permitindo o escoamento da água até o sistema de coleta e protegendo assim a plataforma ferroviária.


Drenagem do lastro. Fonte: autor.


O lastro deve ser suficientemente resistente ao desgaste. O ensaio de resistência ao desgaste utilizado em lastro ferroviário é chamado de ensaio de abrasão “Los Angeles”. Este ensaio é normatizado pela ABNT e consiste basicamente em fazer vibrar com grande energia e frequência uma amostra de brita seca em um recipiente cilíndrico normatizado (figura abaixo) e avaliar a quantidade de materiais finos que foi gerado devido ao desgaste das pedras maiores. O limite de abrasão definido na norma ABNT NBR 5564:2011 é de 30%, sendo que este valor é definido pela fórmula abaixo:


Ensaio de abrasão Los Angeles. Fonte: ABNT NBR 5564:2011.


O lastro deve ainda possuir altura suficiente para que os esforços incidentes sobre ele (F1) possam ser distribuídos de forma eficiente sobre o sublastro (F3), evitando assim o colapso das camadas subjacentes que apresentam menor resistência mecânica. Além disso, o lastro deve possuir volume suficiente para resistir aos esforços laterais e longitudinais que sofrerá devido à dinâmica do tráfego ou de mudanças climáticas (F2). Por exemplo: é muito comum a ocorrência de flambagem de trilhos em períodos de muito calor devido à dilatação do trilho. A forma mais eficiente de mitigar ou eliminar este fenômeno é garantindo uma largura de ombro de lastro suficiente para resistir aos esforços laterais que a grade imprimirá no lastro. Outro exemplo: devido à dinâmica do tráfego, os dormentes podem tender a se movimentar para frente ou para trás. Neste caso um lastro bem compactado irá impedir a movimentação destes dormentes. Vide imagem na seção de funções dos dormentes.


Esforços atuantes no lastro. Fonte: autor.


O lastro deve possuir uma granulometria adequada, ou seja: não deve ser muito grande o que pode reduzir a estabilidade da plataforma ou dificultar o trabalho de socaria, mas também não pode ser muito pequeno, pois isso reduzirá sua vida útil e facilitará a sua colmatação - preenchimento dos vazios por finos, obstruindo drenagem da água. A norma ABNT NBR 5564:2011 determina as porcentagens em massa acumulada que o lastro ferroviário deve possuir, conforme tabela abaixo:


Granulometria do lastro. Fonte: ABNT NBR 5564:2011.


Esta mesma norma estabelece ainda outros parâmetros que devem ser observados na especificação e compra de brita para lastro ferroviário, conforme pode ser observado na tabela abaixo:


Propriedades físicas do lastro ferroviário. Fonte: ABNT NBR 5564:2011.


Requisitos para aquisição do lastro


A norma ABNT NBR 5564:2011 também estabelece alguns requisitos que devem ser observado na aquisição de lastro para vias férreas. Estes requisitos são apresentados abaixo:


Análise da jazida

  • O comprador pode exigir do fornecedor a comprovação da capacidade técnica de fornecimento do volume de lastro ferroviário a ser fornecido.

  • O comprador deve solicitar os estudos geológicos das jazidas, realizadas por entidades especializadas, de acordo com as normas ABNT NBR 6490 e ABNT NBR 7389-2.

  • A análise da jazida deve compreender no mínimo:

  • Descrição geológica da pedreira;

  • Estudo das ocorrências de rochas exploráveis dentre as rochas existentes;

  • Apreciação quantitativa das rochas provavelmente inadequadas para lastro de pedra britada (LP);

  • Exame das possibilidades de produção de LP.

Amostragem

  • A amostragem deve ser feita de acordo com a ABNT NBR 6490.

  • A amostragem do lastro ferroviário deve ser na proporção acordada entre comprador e fornecedor.

  • Quando o lastro ferroviário for fornecido na condição de colocada no veículo, a amostragem deve ser preferencialmente, realizada no veículo. Caso seja fornecido na condição de colocado em determinado local, a amostragem deve ser, de preferência, realizada em tal local.

  • Antes de qualquer verificação, todas as amostras a cada lote devem ser submetidas a inspeções visuais de aspecto, forma e dimensão. Somente a amostra e/ou lote não rejeitados de acordo com estas inspeções são submetidos a ensaio.

Movimentação do lastro ferroviário

  • O lastro ferroviário deve ser movimentado e estocado de modo que se mantenha limpo e isento de segregação;

  • Deve ser transportado de modo que sua granulometria não seja alterada e seja mantido livre de alterações de suas características originais;

  • Por questões de segurança do transporte, o lastro deve ser distribuído uniformemente no veículo em que for carregado.


Jazida Monsenhor de Gil - Piauí. Fonte: [3].


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