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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-23052018-100410
Documento
Autor
Nome completo
Talita de Freitas Alves
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Motta, Rosângela dos Santos (Presidente)
Fortunato, Eduardo Manuel Cabrita
Silva, Luiz Francisco Muniz da
Título em português
Análise do comportamento de via permanente lastrada com emprego de sublastro betuminoso.
Palavras-chave em português
Ferrovias (Infraestrutura)
Mistura asfáltica
Monitoramento
Resumo em português
Ao longo de sua vida útil, com o acúmulo de tráfego e de solicitações ambientais, infraestruturas de transportes degradam-se em termos de desgaste dos seus componentes e deformações permanentes de suas camadas, acarretando na perda gradual da qualidade estrutural e funcional da via. A camada de sublastro, parte integrante da subestrutura ferroviária, possui contribuição significativa no comportamento mecânico global de uma via permanente. Suas principais funções estão relacionadas à drenagem, atenuação e distribuição de tensões, e separação e transição entre as camadas de lastro e subleito. O objetivo principal deste estudo foi comparar duas diferentes configurações de sublastro implementadas em uma ferrovia de carga brasileira através da medição de respostas mecânicas e parâmetros geométricos "in situ". O emprego de sublastro betuminoso constituiu-se como a primeira aplicação de campo deste tipo no País e ambas as seções foram monitoradas também por intermédio de sensores de temperatura e de tensão. Procedeu-se a caracterização física e mecânica dos materiais que compõem os trechos analisados em laboratório. Ademais, tensões de sucção foram medidas em diferentes locais e profundidades da camada de subleito, a fim de verificar a eficácia da camada betuminosa em impermeabilizar as camadas subjacentes. Os resultados mostraram uma eficiência global superior do trecho contendo sublastro betuminoso comparativamente à seção de referência (sublastro granular). Variações das tensões de sucção ao longo de duas estações climáticas mostraram que a mistura asfáltica protegeu satisfatoriamente o subleito quanto à infiltração de água oriunda das precipitações. Medidas de temperatura tomadas em diferentes pontos das camadas de sublastro mostraram que a mistura asfáltica se encontra protegida das variações térmicas e da incidência de radiação solar, uma vez que está isolada pela camada de lastro. Em termos de deslocamentos medidos com o equipamento DMD (Dispositivo para Medição de Deslocamentos), mostrou-se uma redução crescente no deslocamento vertical médio da seção com sublastro betuminoso em comparação com a seção com sublastro granular. Por consequência, o módulo de via, u, calculado para ambas as seções, revelou que o perfil contendo mistura asfáltica tende a defletir menos quando solicitado pela passagem de trens. Medidas de parâmetros geométricos utilizando o equipamento Trolley AMBER apontaram uma relação bidirecional entre o comportamento mecânico e a qualidade da geometria da via, observada antes e após intervenção mecanizada de socaria.
Título em inglês
Analysis of the engineering behaviour of railway containing a bituminous subballast.
Palavras-chave em inglês
Asphalt mixtures
Monitoring
Railways (Infrastructure)
Resumo em inglês
In the course of its service life, with traffic loading accumulation in addition to environmental effects, transportation infrastructures tend to degrade in terms of wear of their components and permanent deformation of their layers, resulting in the gradual loss of structural and functional quality of the railway. The subballast plays an important role as part of the railway substructure and it has a significant contribution to the overall mechanical behavior of the track. Its main functions are related to drainage, to load attenuation and distribution, and to the separation and transition between the ballast and the subgrade. The main objective of this study was to compare two different subballast configurations implemented in a freight railway profile in Brazil through measurements of mechanical and geometric parameters in field. The use of bituminous subballast was the first application of this type in the country and both sections were also monitored by means of temperature and pressure sensors. Laboratory tests for physical and mechanical characterization for all materials composing both experimental sections were performed. In addition, the water pressure in terms of suction were measured at different places and depths of the subgrade, in order to verify the effectiveness of the bituminous subballast in waterproofing the underlying layers. The results showed a superior overall efficiency of the section containing bituminous subballast compared to the reference section (granular subballast). The suction tension variation measured along two climatic seasons showed that the asphalt mixture satisfactorily protects the subgrade from the infiltration of water due precipitations. Temperature measurements taken at different points of the subballast layers showed that the asphalt mixture is protected from thermal and solar radiation peaks, since it is isolated by the ballast layer from atmospheric environmental effects. In terms of displacements acquired using the DMD (Displacement Measurement Device) it was observed an increasing reduction in the mean vertical displacement of the section with bituminous subballast compared to the section with granular subballast. Consequently, the track modulus, u, calculated for both sections revealed that the profile containing asphalt mixture tends to deflect less when requested by the train passage. Measurements of geometric parameters made with the Trolley AMBER device highlighted the bidirectional relationship between the mechanical behavior and the quality of the track geometry, observed before and after tamping procedure.
 
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Data de Publicação
2018-05-23
 
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