14- Cálculo da carga admissível de trilhos ferroviários

Software, programa em Excel que determina, para projetos, a carga admissível de estacas metálicas, tipo fundações em trilhos metálicos ferroviários cravados. Software que determina a carga total, lateral e de ponta em estacas em trilhos metálicos,  O programa realiza automaticamente o cálculo da carga admissível da estaca estática e dinâmica em trilhos metálicos ferroviários.

A carga admissível é calculada através dos métodos semi-empíricos utilizados na construção civil, são eles:

1) Pedro Paulo Costa Velloso
2) Aoki-Velloso
3) Decourt-Quaresma
4) Alberto Henriques Teixeira
5) Urbano Rodrigues Alonso

A verificação da nega através da carga admissível estática é realizada pelo método de Hiley. Além da verificação da nega, o programa realiza a verificação da tensão de cravação, lenvando em consideração as características do equipamento de cravação.

Abaixo foi inserido um exemplo para entendermos o programa passo a passo.
Na figura logo abaixo temos uma ilustração do programa na parte de inserção de dados geotécnicos e da peça. Acompanhe a explicação do programa.

Entendendo passo a passo:

Na figura ao lado, podemos ver que existem campos para inserção dos dados de SPT, tipo de solo e dados da estaca. Para iniciarmos o trabalho do cálculo da estaca teremos, inicialmente, que inserir os dados geotécnicos. Neste exemplo foi inserido valores de SPT do 1° metro de profundidade até a cota 28 e o tipo de solo variou entre argilosos e arenosos. Em todos os casos, os campos de SPT e solo precisam estar preenchidos e marcados de forma correta. Para SPT, o valor deverá ser inteiro e maior que zero e não poderá ter uma célula intermediaria vazia. O mesmo acontece com o tipo de solo aonde deverá estar marcado apenas uma opção para cada SPT preenchido e também não ter linha sem marcar intermediárias. No exemplo abaixo, além dos dados geotécnicos, inserimos os dados da estaca; comprimento, a carga de compressão, o limite de escoamento do aço do trilho (tabela dos fabricantes), valor e porcentagem do desgaste da peça e a massa específica do aço utilizado.

Esse exemplo foi o mesmo citado para o programa de tubos metálicos e a diferença acontecerá quando passarmos para o tipo de estaca.

 

Nessa próxima etapa escolheremos o tipo de seção.

No caso ao lado, escolhi o elemento de 4 trilhos do tipo TR 68. Ao lado do perfil teremos o cálculo automático da geometria do trilho e abaixo outro resultado em termos de eficiência à tração e compressão. No campo citado como eficiência do perfil temos outros dado importantes: "Tensão max adm na estaca", significa que essa é a tensão máxima que a peça suporta e o mesmo para "Carga max de trabalho na estaca", que também significa o máximo de carga que a estaca suportará. Em "Carga de trabalho atuante", o valor será correspondente à carga total que está atuando na peça. A "Eficiência de compressão" será exatamente a relação entre carga max de trabalho/carga de trabalho na estaca, onde esse valor deverá ser igual ou maior que 1. Para "Eficiência de tração" esse será o valor da carga de tração, inserida por você, em relação à "Carga de trabalho na estaca", também deverá ser igual ou maior que 1. Caso alguma das "eficiências" estiver abaixo de 1, aparecerá o símbolo # para lhe alertar.

A lista de trilhos conta com os trilhos nacionais TR 25 ao TR 68, além de outros. Na figura ao lado podemos ver a lista em que o programa lhe permite escolher o que melhor poderá atender às cargas atuantes.
 

Na próxima figura veremos os resultados da carga admissível da peça cravada.

Em "CARGA ADMISSÍVEL RELAÇÃO ESTACA/SOLO", teremos os resultados dos processos para carga admissível da estaca. Cada resultado será verificado no quadro logo ao lado em: "EFICIÊNCIA DE COMPRESSÃO" e "EFICIÊNCIA DE TRAÇÃO". A eficiência de tração e compressão são comparações entre o valor de carga admissível da estaca com as cargas atuantes. O valor de eficiência deverá ser igual ou maior que "1", caso contrário aparecerá o símbolo # em vermelho, indicando que naquele processo o valor não foi aprovado.

 

Na próxima etapa veremos como calcular a nega e a tensão máxima de cravação.

Na figura ao lado podemos ver um exemplo do cálculo da nega e a tensão máxima de cravação. Os valores inseridos para "Altura de queda do martelo", "Peso do martelo", "Tamanho do coxim" serão vitais para chegar à um valor da nega e tensão máxima de cravação. A tensão máxima de cravação será a tensão igual ou menor que o limite de escoamento do aço, neste caso: 450 MPa. Caso a tensão de cravação seja maior que o limite de escoamento e se a nega for inferior a zero, o símbolo # aparecerá para alertá-lo. No caso abaixo, a nega foi de 3,32 mm ou 33,2 mm/10 golpes com tensão de cravação abaixo do limite de escoamento do aço, neste caso 450MPa


 

Na figura ao lado podemos ver os gráficos que o programa apresenta na sua parte inferior.

No gráfico é apresentado as análises dos resultados dos processos em relação as capacidades de cargas por atritos e admissível. Este gráfico ajuda-nos a entender as cargas admissíveis de cada métodos de cálculo e como cada resistência se comporta em relação à outra.

Desta forma fica mais fácil uma boa ilustração da situação e nos ajuda a montar detalhes a respeito do comportamento dos métodos em relação às profundidades, aos valores a serem investidos e as tensões em relação aos procedimentos de cravação.