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GERENCIAMENTO DE OBRAS
METRÔS E FERROVIAS

VIBRAÇÃO E RUÍDO

 

METRÔS E FERROVIAS

Na área metroviária e ferroviária, dispomos de diversas soluções para superestruturas de vias permanentes, desde sistemas convencionais até sistemas com diversos níveis de atenuação de vibrações e ruídos secundários, proteção de estruturas de concreto e obras de arte, fixação direta e trilho envolvido.

Relativamente à atenuação e controle dos níveis de vibrações e ruídos secundários, com a passagem do trem as vibrações produzidas no solo e nas edificações, devido aos sistemas de transporte ferroviário, constituem-se em uma das principais causas de impacto ambiental.

A carga da composição provoca uma tensão tanto nas vias férreas e no solo do entorno das mesmas.

Essa pressão ocorre devido ao contato entre o material rodante e a via permanente devido à interação roda/trilho.
Com o movimento do trem, essa tensão se move ao londo da via sob uma certa velocidade.

O movimento da tensão provocará a formação de ondas de força na via e no solo envolvente, independentemente de qualquer tipo de irregularidade na roda, no veículo ou na via.

Assim sendo, a propagação das ondas de força provocará distúrbios no solo, gerando um campo de forças dinâmicas nas imediações da zona carregada.

Como consequência desse campo de forças dinâmicas, haverá o surgimento das vibrações, que se propagarão na via e no solo, atingindo as edificações lindeiras a ela.

Ao atingirem as edificações, as vibrações se propagam pelas paredes e pisos das mesmas, causando uma radiação de ruído, que é transmitido ao interior dos cômodos das mesmas em forma de ruído sonoro, chamado de ruído secundário.

Além desses distúrbios, ainda existe o ruído aéreo (ruído primário) provocado pelo material rodante, devido ao contato roda trilho.

As figuras abaixo ilustram a transmissão de vibração, ruído secundário e ruído aéreo, que são provocados pela operação dos trens.

Mecanismo da transmissão das vibrações e ruídos secundários provocados pela passagem dos trens em vias permanentes situadas em túneis.

Mecanismo da transmissão das vibrações e ruídos secundários provocados pela passagem dos trens em vias permanentes situadas em elevados

Mecanismo da transmissão das vibrações e ruídos secundários provocados pela passagem dos trens em vias permanentes situadas em superfície

 

A intervenção para a atenuação de vibrações e ruídos secundários nos sistemas de via permanente pode ser feita em diversos níveis, como mostrado na representação esquemática da via permanente.

Representação esquemática da via permanente
Para superestruturas que necessitam isolamento e atenuação dos níveis de vibração e ruído secundário, dispomos de sistemas que atuam em 3 níveis da via, ou seja, o Nível 1, através de palmilhas sob o trilho, o Nível 2, através de palmilhas sob a placa de apoio ou manta sob o dormente e o Nível 3, através do sistema com manta sob lastro ou em fixação direta com laje flutuante assentada sobre elementos resilientes, propiciando uma elevada eficiência de isolamento antivibratório.
 

Os projetos são desenvolvidos de forma específica, adequando-os às necessidades de cada caso, sempre de acordo com as exigências de normas internacionalmente consagradas e estudos de impacto ambiental, tais sejam:

• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas; • UIC – Union Internationale des Chemins de Fer;
• DIN – Deutsche Industrie Normen;
• CEN – Comité Européen de Normalisation;
• AREMA – American Railway Engineering and Maintenance of Way Association;
• ASTM - American Society for testing and Materials.
• NBR 10151 - ABNT - Medição de Ruído em Áreas Habitadas;
• NBR 10152 - ABNT – Conforto Acústico no Interior das Edificações;
• ISO 2631 - Part 2 - Continuous and Shock-Induced Vibration in Buildings;
• Decisão de Diretoria CETESB de nº 215; • ANSI/S 3.29 (1983) - Para Áreas Residenciais;
• American Public Transit Association - Guidelines for Design of Rapid Transit Facilities
• Níveis Máximos de Vibração e Ruído Secundário Admissíveis pela Companhia do Metropolitano de São Paulo - Metrô;
• Níveis Máximos de Vibração e Ruído Secundário Admissíveis pela Companhia do Metropolitano de São Paulo - CPTM;
• Outras normas e/ou orientações específicas solicitadas pelos clientes.

 

TRABALHOS OFERECIDOS


Dentre os vários trabalhos oferecidos, salientam-se os seguintes:

• Projetos de sistemas de superestrutura de vias permanentes;
• Projetos de sistemas para a atenuação de vibrações, ruídos secundários e ruído aéreo;
• Elaboração de especificações e procedimentos técnicos para a realização de ensaios visando a determinação da transmissibilidade das vibrações no solo, nas estruturas da via e edificações lindeiras;
• Realização de ensaios para avaliação dos níveis de vibração e ruído na via permanente, bem como nas edificações lindeiras à mesma;
• Elaboração de especificações técnicas destinadas ao desenvolvimento de sistemas, produtos e componentes ferroviários;
• Desenvolvimento, nacionalização e fornecimento de produtos, sistemas e componentes para via permanente metroviária e ferroviária;
• Estudos, análises e avaliação da estabilidade e segurança operacional da via permanente;
• Predição dos níveis de vibração e ruídos secundários esperados na via e edificações lindeiras, a partir dos dados de projeto e perfil geológico da região;
• Estudos, análises e avaliações da necessidade de adoção de sistemas de superestrutura destinados à atenuação de vibração e ruídos secundários, bem como definição da eficiência necessária e projeto dos mesmos.

 

PROJETOS DE SUPERESTRUTURAS PARA VIAS PERMANENTES METROFERROVIÁRIAS


Desenvolvemos projetos de superestruturas para vias permanentes de metrôs e ferrovias desde sistemas convencionais, como é o caso de superestruturas com dormentes sobre lastro em terrapleno, sistema com trilho envolvido, até sistemas de alta eficiência na atenuação de vibrações e ruídos secundários, como o sistema em fixação direta com laje flutuante assentada sobre elementos resilientes (sistema massa mola).

Sistema de superestrutura com dormentes em lastro utilizando palmilhas resilientes sob o trilho.

Nesse sistema, através da utilização de palmilhas resilientes adequadas sob o trilho, consegue-se uma boa atenuação dos níveis de vibração na via, além de uma redução significativa das forças de impacto transmitidas aos dormentes pelo material rodante, obtendo-se um aumento da vida útil dos mesmos e, consequentemente, uma diminuição nas intervenções de manutenção da via.

 

Exemplos de aplicação:
Exemplos de aplicação prática
Eficiência: A atenuação das vibrações e ruídos secundários obtida com a utilização de palmilhas de alta resiliência chega a 9 dB, dependendo de sua espessura.


Sistema de superestrutura em lastro com manta resiliente sob os dormentes.


A utilização de palmilhas resilientes sob dormentes proporciona uma melhor distribuição dos esforços induzidos pelo tráfego ferroviário, além de atenuar os níveis de vibrações e reduzir os movimentos do lastro e a sua degradação mecânica, o que resulta numa maior estabilidade da via, permitindo aumentar os intervalos de tempo entre operações de manutenção. Tendo em vista as propriedades elásticas da palmilha sob o dormente, ocorrerá a redução dos impactos da força de contato roda-trilho, minimizando o desgaste ondulatório deste.

Ilustração do sistema de superestrutura em lastro com manta resiliente sob os dormentes
Eficiência: A eficiência desse sistema na atenuação de vibrações ruídos secundários pode chegar a 15 dB.
Exemplos de aplicação:
Exemplos de aplicação

 

Sistema de superestrutura com dormentes em lastro sobre manta resiliente antivibratória ou protetora.


Em via com lastro assentado diretamente sobre laje de concreto, como no caso de elevados ou estações, desenvolvem-se esforços dinâmicos elevados na interface entre o lastro e a laje do elevado, devido fundamentalmente às forças de impacto provenientes do material rodante, causando a fissuração dos elementos do lastro (brita). Isso resulta na migração dos finos para camadas superiores, provocando a colmatação do lastro e o aumento da rigidez da via.
O sistema de superestrutura com dormentes em lastro sobre manta resiliente antivibratória ou protetora reduz enormemente esses efeitos, além de atenuar os níveis de vibração na via e adjacências.

 

Ilustração do sistema de superestrutura com dormentes em lastro sobre manta resiliente
Ilustração do sistema de superestrutura com dormentes em lastro sobre manta resiliente
Eficiência: A eficiência desse sistema na atenuação de vibrações ruídos secundários pode chegar a 16 dB.
Exemplos de aplicação:
Manta antivibratória aplicada na Estação Itaquera do Metrô de São Paulo. Dormentes em lastro sobre manta resiliente antivibratória implantados na Estação Itaquera do Metrô de São Paulo.
Manta antivibratória aplicada no elevado do Eixo Norte-Sul - Lisboa. Manta protetora aplicada na estação Autódromo da Linha C da CPTM.

 

Sistema de superestrutura com fixação direta do trilho em viga suporte (fixação direta).


Esse sistema de superestrutura, também designado de sistema de fixação direta com placas de apoio com resiliência, sem massa mola, consiste na fixação do trilho em uma viga suporte de concreto solidária à infra-estrutura, através da utilização de placas de apoio contendo palmilhas de material resiliente inseridas sob o patim do trilho e sob a placa de apoio, isoladores elétricos e grampos elásticos.
Os sistemas são dotados de mecanismos que permitem a regulagem das placas de apoio nas direções lateral, longitudinal e vertical, facilitando os ajustes de bitola tanto na montagem da via, como nas operações para a correção da mesma, devido ao desgaste dos trilhos e/ou eventuais recalques que possam ocorrer com o tempo.

Ilustração do sistema de superestrutura com fixação direta com placas de apoio com resiliência, sem massa mola.
Ilustração do sistema de superestrutura com fixação direta com placas de apoio com resiliência, sem massa mola
Eficiência: A eficiência desse sistema na atenuação de vibrações ruídos secundários pode chegar a 12 dB.
Exemplos de aplicação:
Sistema de superestrutura com fixação direta em ponte - Hong Kong. Sistema de superestrutura com fixação direta em ponte - Hong Kong.
Sistema de superestrutura com fixação direta em viga suporte - Estação José Bonifácio do Metrô de São Paulo. Sistema de superestrutura com fixação direta em viga suporte - Elevado da ligação Capão Redondo - Largo Treze, da CPTM.

 

Sistema de superestrutura em fixação direta com laje flutuante de concreto assentada sobre elementos resilientes (manta antivibratória, apoios discretos ou molas helicoidais - Sistema Massa Mola).


O sistema de superestrutura em fixação direta com laje flutuante de concreto assentada sobre elementos resilientes se caracteriza pela altíssima eficiência na atenuação dos níveis de vibrações e ruídos secundários e pela facilidade de execução.
Além de atenuar eficazmente as vibrações e ruídos secundários, esse sistema apresenta características amortecedoras de elevado nível, provocando com isso, uma estabilização muito rápida do sistema, evitando a sobreposição de excitações do trilho com a passagem dos vários eixos dos truques da composição.

Através da diminuição da rigidez dinâmica total do sistema em conjunto com o aumento da massa suspensa total, obtém-se sistemas com frequências naturais baixas, e consequentemente uma elevada eficiência na atenuação das vibrações e ruídos secundários na via e edificações lindeiras.

Ilustração dos sistemas de superestrutura com laje flutuante sobre elementos resilientes
Ilustração dos sistemas de superestrutura com laje flutuante sobre elementos resilientes
Eficiência: A eficiência na atenuação de vibrações ruídos secundários pode chegar a 34 dB.
Exemplos de aplicação:
Sistema massa mola com apoios discretos em túnel da extensão do Metrô de São Paulo. 

Sistema de superestrutura com laje flutuante sobre tiras
longitudinais de manta - Udini - Itália.

Sistema de superestrutura com laje flutuante sobre apoios discretos resilientes na estação Primavera-Interlagos da Linha C da CPTM. Sistema de superestrutura com laje flutuante sobre apoios discretos resilientes na estação Alto do Ipiranga da Linha 2 do Metrô de São Paulo.

Execução da laje flutuante do sistema de superestrutura em fixação direta com massa mola implantado na estação Primavera-Interlagos da Linha C da CPTM

Execução da laje flutuante do sistema de superestrutura em fixação direta com massa mola implantado na estação Primavera-Interlagos da Linha C da CPTM

Montagem do sistema de superestrutura com laje flutuante sobre apoios discretos resilientes, executado pelo método "Top Down," na estação do Viaduto Manguinhos da Supervia, Rio de Janeiro. Concretagem da laje do sistema de superestrutura com laje flutuante sobre apoios discretos resilientes, executado pelo método "Top Down", na estação do Viaduto Manguinhos, da Supervia, Rio de Janeiro.

Estação Manguinhos, da Supervia, Rio de Janeiro, onde foi implantado o sistema de superestrutura com laje flutuante executado pelo método "Top Down"

Sistema de superestrutura com laje flutuante executado pelo método "Top Down", implantado na Estação Manguinhos, da Supervia, Rio de Janeiro.

Medições dos níveis de vibração na via e plataforma da Estação Manguinhos, da Supervia, Rio de Janeiro, durante as passagens dos trens, para a comprovação da eficiência antivibratória do sistema de superestrutura com laje flutuante massa mola implantado na via permanente

 

Sistema de superestrutura com trilho envolvido


O trilho é instalado em uma laje ou suporte de concreto através de um invólucro resiliente (perfil envolvente com aglomerado de granulado de borracha de elevada performance) que envolve totalmente o trilho assegurando a sua fixação mecânica em todas as direções e o total desacoplamento do sistema de via com a infraestrutura, permitindo obter-se tanto o isolamento das vibrações e ruídos secundários como também o isolamento elétrico.
Principais vantagens do sistema:

O trilho fica confinado e continuamente apoiado, garantindo a geometria e estabilidade da via durante um período bastante longo, muito maior que em uma via convencional;

Devido ao apoio contínuo, o nível de ruído emitido pelo trilho é extremamente baixo;
As deflexões do trilho são muito pequenas, < 2 mm na direção vertical e < 1 mm na direção transversal;

O sistema confere uma elevada contenção longitudinal dos trilhos e, em caso de ruptura dos mesmos, o desalinhamento, bem como o desnivelamento dos topos dos mesmos serão mínimos;

Por estar continuamente apoiado, o trilho sofre tensões muito baixas, além de não ficar submetido às zonas alternadas de tração e compressão, resultando na minimização da fadiga e a corrugação do mesmo;

O sistema apresenta uma grande facilidade de acesso, manobras e saída da via, tanto para pedestres como para veículos motorizados;

O sistema pode ser facilmente dotado de palmilhas resilientes contínuas sob o trilho como também ser executado sobre massa mola, para os casos onde seja necessário o tratamento antivibratório;

O desgaste do trilho é reduzido, tornando o período de substituição do mesmo bastante longo;

O sistema pode ser concebido com trilho perfil garganta ou vignole;

Devido ao reduzido número de componentes, as intervenções de manutenção são muito menores que a dos sistemas convencionais, implicando em menores custos além de um baixo estoque de peças sobressalentes e menores riscos de vandalismo.

Ilustração do sistema de superestrutura com trilho envolvido
Ilustração da seção transversal do sistema de superestrutura com trilho envolvido
Ilustração da planta de um AMV com trilho envolvido com revestimento em grama natural
Exemplos de aplicação:
Sistema de superestrutura com trilho envolvido - Atenas. Sistema de superestrutura com trilho envolvido - Nantes.
Sistema de superestrutura com trilho envolvido em AMVs - Bruxelas. Passagens de nível com o sistema de superestrutura com trilho envolvido.
Sistema de superestrutura com trilho envolvido em pátio de oficinas- Madri. Sistema de superestrutura com trilho envolvido em pátio de oficinas- Atenas.
Sistemas de superestrutura com trilho envolvido em tramways diversos
Sistema de superestrutura com trilho envolvido em lajes pré-moldadas Sistema de superestrutura com trilho envolvido em túnel com massa mola - Lisboa


 
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