Os trilhos da ferrovia, também chamados de trilhos, guiam os trens para frente e carregam seu enorme peso, transferindo a carga através dos dormentes para o lastro e o subleito. À medida que os caminhos-de-ferro se desenvolvem no sentido de velocidades mais elevadas e cargas mais pesadas, as exigências sobre a qualidade dos caminhos-de-ferro continuam a aumentar. Este artigo explica o quão forte é realmente uma ferrovia e quais fatores controlam sua força.
O que torna uma ferrovia forte
A resistência de uma ferrovia não é propriedade apenas do trilho de aço. É o resultado de toda uma estrutura trabalhando em conjunto: o trilho carrega as cargas das rodas e as distribui sobre os travessas; os dormentes distribuem a carga para o lastro; o lastro sustenta as travessas, proporciona estabilidade e drenagem; e o subleito compactado forma a fundação. A capacidade da via é limitada pela mais fraca destas camadas, razão pela qual a engenharia da via presta tanta atenção à profundidade do lastro e à qualidade do subleito como à secção ferroviária.
Propriedades do Aço: Tração, Rendimento e Dureza
Os trilhos são feitos de aço com alto-carbono, que é mais duro e resistente que o aço-carbono. Os trilhos de carbono padrão têm uma resistência à tração mínima na faixa de aproximadamente 780 a 930 MPa, correspondendo a cerca de 113.000 a 135.000 psi, com resistência ao escoamento em torno de 510 a 670 MPa, cerca de 74.000 a 97.000 psi. O tratamento térmico aumenta a dureza da superfície de rolamento, normalmente para 340 a 400 HBW para trilhos com cabeça endurecida, que resiste ao desgaste por contato de rolamento enquanto o núcleo do trilho permanece resistente. Essas propriedades permitem que o trilho resista à flexão, à deformação e à fadiga sob milhões de passagens de roda.
O papel do peso ferroviário
Trilhos mais pesados são trilhos mais fortes. Uma seção de 136 lb/jarda, cerca de 67,5 kg/m, é comum para linhas principais norte-americanas e corredores de transporte pesado, enquanto seções de 60 kg/m e 75 kg/m transportam o tráfego chinês e europeu mais pesado. Uma seção mais pesada tem uma área-de seção transversal maior, portanto, a tensão de flexão sob uma determinada carga por eixo é menor e o trilho pode suportar velocidades e cargas por eixo mais altas. Os vagões-de carga pesados modernos na América do Norte podem atingir um peso bruto de cerca de 286.000 libras, e os trilhos devem ser projetados para transportar tais cargas sem deflexão excessiva.
Lastro, Dormentes e Subleito
O lastro é uma camada profunda de brita que sustenta os travessas, fixa a posição dos trilhos e proporciona drenagem para que a água não enfraqueça a formação. Travessas, feitas de concreto ou madeira, distribuem a carga do trilho para o lastro e seguram a bitola. O subleito é a terra compactada abaixo do lastro; se o subleito for ruim, nenhuma resistência do trilho poderá salvar os trilhos, porque a fundação assenta e a geometria é perdida. A resistência da esteira é, portanto, uma propriedade do sistema.
Tipos de trilhos
As seções ferroviárias são agrupadas por peso e aplicação. O trilho padrão chinês inclui trilho de guindaste QU70 a QU120, trilho pesado de 38 kg/m a 60 kg/m e trilho leve de 8 a 30 kg/m. A pista internacional usa a série BS britânica, a série DIN alemã, as séries americana AREMA e ASCE, como 115RE e 136RE, a série JIS japonesa e a série UIC, como UIC54 e UIC60. Cada perfil tem suas próprias dimensões, mas todos são laminados a partir da mesma família de aço carbono de alta{12}}resistência.
| Categoria ferroviária | Seções típicas | Faixa de peso |
|---|---|---|
| Veiculo Leve Sobre Trilhos | 8 a 30 kg/m | Minas, oficinas, linhas de luz |
| Trilho pesado | 38 a 75 kg/m | Linha principal, alta-velocidade, metrô |
| Trilho do guindaste | QU70 a QU120 | Pistas de guindaste |
| Ferrovia norte-americana | 115RE, 136RE | Frete principal, transporte pesado |
Perguntas frequentes
P: Quão forte é o aço ferroviário?R: O aço carbono padrão para trilhos tem uma resistência à tração mínima de aproximadamente 780 a 930 MPa e um limite de escoamento de cerca de 510 a 670 MPa, com classes de cabeça-endurecidas atingindo maior dureza.
P: Qual é a parte mais forte da estrutura da pista?R: O trilho de aço é o componente único mais forte, mas a capacidade total dos trilhos depende de todo o sistema de trilhos, travessas, lastro e subleito.
P: Por que são usados trilhos mais pesados nas linhas principais?R: Um trilho mais pesado tem uma área de seção maior, portanto, a tensão de flexão é menor e o trilho pode suportar velocidades mais altas e cargas por eixo com menos manutenção.
P: O que significa 136 lb/jarda?R: Isso significa que o trilho pesa 136 libras por jarda, cerca de 67,5 kg/m, e é uma seção AREMA padrão para linha principal e trilhos de transporte pesado.
P: Por que o subleito limita a resistência da via?R: Se o subleito assentar ou estiver mal compactado, a geometria do trilho será perdida, independentemente da resistência do trilho, portanto a fundação deve ser projetada em conjunto com a superestrutura.
