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ESTURTURAS FERROVIÁRIAS - MANUAL TÉCNICO
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!





























































































Prof. Dr. Camilo Borges Neto, Eng. Civil.
Conceitos básicos da tecnologia da alta velocidade .........
Condições Geométricas .....................................................
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FERROVIAS
MANUAL DIDÁTICO
Este trabalho consiste em uma coletânea de informações sobre Ferrovias abrangendo, principalmente, tópicos relacionados à Via Férrea propriamente dita e ao Material Rodante Ferroviário, precedidos em sua exposição, pela conceituação e por um rápido Histórico do Modal Ferroviário, para melhor entendimento de sua inserção no atual sistema de transporte de cargas e passageiros.
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apenas até o ponto em que ambos são capazes de prestar serviços semelhantes e que de sua utilização obtém-se resultados até certo ponto idênticos, apenas que com menor ou maior economia de recursos.
A diferença fundamental entre os dois principais modais de transporte terrestre, é que:
Assim sendo, a Via Férrea ou Ferrovia é apenas uma das partes que compõe o patrimônio de uma empresa prestadora de serviços de transporte ferroviário de cargas e passageiros.
O patrimônio destas empresas ferroviárias é constituído, basicamente, por:
Neste manual didático, ocupar-nos-emos da análise de apenas duas destas partes, ou seja:
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Conforme nos mostra a Enciclopédia Delta Universal (1985), diversos países europeus serviam-se de vias sobre trilhos desde o início do século XVI. Essas vias destinavam-se, principalmente, ao transporte de carvão e minérios extraídos de minas subterrâneas. As vias de mineração eram constituídas por dois trilhos de madeira que penetravam até o interior das minas. Homens ou animais de tração movimentavam os vagões equipados com rodas dotadas de frisos, ao longo dos trilhos. Os vagões, logicamente, moviam-se com mais facilidade sobre estes trilhos do que sobre o chão irregular e úmido das minas.
No início do século XVII, as companhias mineradoras de carvão da Inglaterra iniciaram a construção de pequenas vias de trilhos de madeira, para transportar carvão na superfície e no subsolo. Cavalos eram utilizados para tracionar uma certa quantidade de vagões sobre estes trilhos. Em meados do século XVIII, os mineiros começaram a revestir os trilhos de madeira com tiras de ferro para torná-los mais resistentes e duráveis. Mais ou menos na mesma época, os ferreiros ingleses deram início a fabricação de trilhos, inteiramente, de ferro. Os trilhos eram munidos de bordas para conduzirem os vagões com rodas comuns de carroções. No final do século XVIII, os ferreiros estavam produzindo trilhos, inteiramente, de ferro, sem bordas que eram utilizados para conduzir vagões dotados de rodas com bordas ressaltadas.
Neste período os inventores já desenvolviam a máquina a vapor (James Watt, 1770). No início do século XIX, o inventor inglês Richard Trevithick, construiu a primeira máquina capaz de aproveitar altas pressões de vapor, para girar um eixo trator. Montou-a sobre um chassis de quatro rodas, projetado para deslocar-se sobre trilhos (Fig. 1).
Em 1804, Trevithick fez uma experiência com este veículo, puxando um vagão carregado com 9 toneladas de carvão, por uma via de trilhos com 15 km de extensão. Esta foi a primeira locomotiva bem-sucedida do mundo. Outros inventores logo seguiram seu exemplo, visando desenvolver e aperfeiçoar aquela ideia.
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Recentemente, em 2010, foi concluída a escavação do Túnel São Gotardo, também nos Alpes, com 57 km de extensão, ligando Erstfeld e Bodio, na Suiça. Este túnel supera o Túnel de Seikan, com 54 km que liga as cidades japonesas de Hokaido e Honshu sendo 7 km mais longo que o Eurotúnel, no Canal da Mancha, entre a Inglaterra e a França. O Túnel São Gotardo foi iniciado em 1998 e devendo entrar em operação em 2016, consumindo ao final, a quantia de 7,5 bilhões de Euros. Está prevista, em 2020, a passagem de 8 milhões de passageiros e 40 milhões de toneladas de carga por ano, por este túnel. Estima-se que trafegarão por ele 250 comboios de carga e 65 de passageiros por dia, em velocidades de 150 km/h e 250 km/h, respectivamente. Com isso, cerca de 210 mil caminhões deixarão de trafegar nas rodovias alpinas. As rotas transalpinas são compostas ainda, por um túnel de 34,6 km a leste, o de Lötchberg, concluído em 2007, entre Frutigen e Raron e outro ao sul, com 15,4 km, entre Vigana e Vezia que deverá ficar pronto em 2019.
É interessante lembrar que no Brasil, o Túnel da Mantiqueira, na Ferrovia do Aço, trecho Jeceaba – Itutinga – Volta Redonda, no Município de Bom Jardim de Minas, ao sul de Minas Gerais, com 8.645 m, é o maior túnel da Ferrovia do Aço e da América Latina.
No final do século XIX, França e Alemanha construíram ferrovias em suas colônias africanas e asiáticas. A Inglaterra, também, promoveu a construção de quase 40.200 km de linhas férreas na Índia, no final do século XIX. A Rússia, que mais tarde, por algum tempo, fez parte da extinta União Soviética, iniciou em 1891, a construção dos 9.000 km de linhas da Ferrovia Transiberiana, concluída em 1916. A “Transiberiana”, é ainda hoje, a linha férrea contínua, mais extensa do mundo. A Austrália deu início aos trabalhos de construção de uma ferrovia através das planícies do sul do país, em 1912. A linha, concluída em 1917, estendeu- se por 1.783 km, ligando Port Pirie, na Austrália do Sul, a Kalgoorlie, na Austrália Ocidental.
Gradativamente, os engenheiros foram aumentando a potência e a velocidade das locomotivas a vapor. No final do século XIX, muitos trens já desenvolviam, com facilidade, 80 a 100 km/h. Neste período, já eram projetadas locomotivas elétricas. Em 1895, a Baltimore & Ohio Railroad, colocou em operação um trem elétrico, através de um túnel de 5.600 m, por baixo da cidade de Baltimore. Esta foi então a primeira empresa ferroviária a empregar a locomotiva elétrica em serviços ferroviários. Muitas ferrovias europeias eletrificaram suas linhas principais, a partir do século XX.
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Depois da metade do século XIX, as Ferrovias foram introduzindo o uso do aço na fabricação de trilhos e vagões. Os trilhos de aço, se descobriu, tinham durabilidade 20 vezes superior à dos trilhos de ferro e assim, foram aos poucos, substituindo estes últimos. Os primeiros vagões de carga ou de passageiros tinham estruturas frágeis, basicamente, de madeira. Os vagões de passageiros, fabricados, inteiramente, de aço, entraram em serviço regular, em 1907 e logo substituíram a maioria dos carros de madeira. Os primeiros vagões de carga, totalmente, de aço entraram em circulação mais cedo em 1896. No final da década de 1920, eles já haviam substituído, quase que totalmente, os vagões de madeira.
As primeiras ferrovias apresentavam índices de acidentes, extremamente, elevados. Em meados do século XIX, porém, importantes inovações melhoram o grau de segurança das estradas de ferro. Em 1869, o inventor norte-americano George Westighouse, patenteou o Freio a Ar. Com estes freios, os trens poderiam reduzir a velocidade ou parar, muito mais rapidamente, do que com os freios manuais, até então utilizados. Em 1873, outro inventor norte-americano, Ely Janney, patenteou um Dispositivo de Engate de Vagões , automático. Antes da invenção de Janney, a operação de engate era realizada manualmente. Muitos empregados, encarregados da operação dos freios e chaves perderam dedos e mãos, enquanto engatavam vagões.
A construção de linhas de telégrafos elétricos, na metade do século XIX, tornou possível o Sistema de Sinalização por Zona. Os sistemas manuais tornaram-se comuns antes do final do século. Em 1872, o engenheiro norte-americano William Robinson, patenteou o Circuito de Linha , usado em sistemas de sinalização automáticos. Os circuitos de linha, porém só foram, amplamente, empregados depois de 1900.
Enquanto isso, um número crescente de pessoas viajava de trem. As próprias ferrovias procuravam atrair os passageiros. Em 1867, um inventor e homem de negócios norte-americano, George Pullman, começou a fabricar um Vagão Dormitório que inventara no final da década de 1850. Outros vagões dormitório já se encontravam em uso antes do de Pullman entrar em serviço, mas este obteve uma aceitação muito maior que a dos demais. Por volta de 1875, cerca de 700 vagões dormitórios Pullman, circulavam nos Estados Unidos da América e em outros países. As ferrovias introduziram, também, luxuosos vagões restaurante e vagões salão, para atendimento aos viajantes.
A medida que distâncias maiores passaram a ser cobertas por redes de ferrovias e a competição com outros meios de transporte (hoje, chamados
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Estrada de Ferro do Brasil, com 14,5 km de extensão (em bitola de 1, m) que foram percorridos em 23 minutos, a uma velocidade média de 38 km/h, por uma composição tracionada pela locomotiva “A Baroneza”, nome este, dado em homenagem à esposa do, agora, Barão de Mauá.
Após a inauguração da Estrada de Ferro Mauá, sucederam-se as seguintes ferrovias, todas em bitola de 1,60 m:
Ferrovia Data da Inauguração Recife ao São Francisco 08/02/ D. Pedro II 29/03/ Bahia ao São Francisco 28/06/ Santos a Jundiaí 16/02/ Companhia Paulista 11/08/
Assim, vemos que a segunda ferrovia inaugurada no Brasil foi a Recife - São Francisco, no dia 8 de fevereiro de 1858, que mesmo não tendo atingido seu objetivo – o Rio São Francisco, desde Recife – contribuiu para criar e desenvolver as cidades por onde passava e constituiu o primeiro tronco da futura “Great Western Railway”.
A Companhia Estrada de Ferro D. Pedro II foi organizada em 1855, também, pelo próprio Barão de Mauá e deu origem em 1889, à Estrada de Ferro Central do Brasil.
A Estrada de Ferro D. Pedro II foi inaugurada em 29 de março de 1858, com trecho inicial de 47,21 km, da Estação da Corte a Queimados, no Rio de Janeiro. Esta ferrovia se constituiu em uma das mais importantes obras da engenharia ferroviária do País, na ultrapassagem dos 412 metros de altura da Serra do Mar, com a realização de colossais cortes, aterros e perfurações de túneis, entre os quais o Túnel Grande com 2.236 m de extensão, na época o maior do Brasil, aberto em 1864.
Um dos fatos mais importantes na história do desenvolvimento ferroviário no Brasil foi a ligação Rio – São Paulo, unindo as duas mais importantes cidades do país, no dia 8 de julho de 1877, quando os trilhos da Estrada de Ferro São Paulo (inaugurada em 1867), uniram-se com os da E. F. D. Pedro II.
Até o final do século XIX, outras concessões foram outorgadas, agora na bitola métrica, entre elas, destacando-se as seguintes:
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Ferrovia Data da Inauguração Companhia Mogiana 03/05/ Companhia Sorocabana 10/07/ Central da Bahia 02/02/ Santo Amaro 02/12/ Porto Alegre a Novo Hamburgo 14/04/ Dona Tereza Cristina 04/09/ Corcovado 09/10/ Paranaguá a Curitiba 02 / 02 /188 5
2.3.1. Os Caminhos Primitivos
Desde muito antes da emancipação política da Província do Paraná, em 1853, a preocupação com a abertura de caminhos era preponderante, entre os “curitibanos”.
Assim era que vários caminhos foram abertos pelos habitantes da região, na procura de estabelecer o contato entre as cidades do litoral e as do planalto.
O Economista Rubens R. Habitzreuter em seu livro “A Conquista da Serra do Mar”, de 2000, mostra que o ancestral e quase mítico, caminho do Peabiru era trilhado, já, pelos antigos habitantes das terras de Pindorama e ligava através da região da atual Palmas/PR a região do litoral sul do Brasil no Oceano Atlântico (Santo Amaro, São Vicente e Cananéia), às montanhas do Peru (riquíssimas em ouro e prata, segundo lendas e histórias, trazidas por aventureiros e exploradores da época) e também ao Oceano Pacífico. Mas, além deste, outros caminhos e trilhas foram descobertos e abertos, com grandes sacrifícios, pela então rarefeita população da região.
Entre os mais importantes, são lembrados os três caminhos da Serra do Mar:
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comentar que enquanto administrava esta obra, Antonio Pereira Rebouças Filho, auxiliado por seu irmão André Rebouças, vislumbraram a possibilidade de construir uma estrada de ferro ligando Antonina a Curitiba. Consta que mais tarde, a ferrovia foi construída, no trecho da serra, sobre o traçado por eles, originalmente, proposto, através da garganta do Itupava.
2.3.2. A Estrada de Ferro
Em 1871 - Primeira concessão de estradas de ferro, no Paraná, feita a Antônio Pereira Rebouças Filho, Francisco Antônio Monteiro Tourinho e Maurício Schwartz. Seria a Estrada de Ferro Dona Isabel, partindo de Antonina, passando por Morretes, seguindo até Curitiba. Não chegou a ter sua construção iniciada, por falta de financiamento. Em 1874, falece Antônio Rebouças (de maleita), em São Paulo. Neste mesmo ano os direitos de construção desta estrada de ferro, foram transferidos para o Barão de Mauá.
Em 1872 – Segunda concessão de estradas de ferro, no Paraná, por Lei Provincial nº 306 e Decreto Imperial nº 5.053, a Pedro Aloys Scherer, José
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Maria da Silva Lemos Junior e José Gonçalves Pêcego Junior, de um trecho de estrada de ferro ligando Paranaguá a Morretes. Este Trecho teve sua construção iniciada em 02 de dezembro de 1873, constituindo- se então na primeira Estrada de Ferro a ter sua construção iniciada no Paraná. Foi paralisada poucos meses depois, por falta de financiamento.
Em 1875 – Decreto Imperial nº 5.912, determinou que o Ponto Inicial da Ferrovia ligando Curitiba ao Litoral, fosse o Porto D. Pedro II, em Paranaguá.
Em 1879 - Decreto Imperial nº 7.420, autoriza a transferência dos direitos de construção da ferrovia à empresa francesa, Companhie General de Chemins de Fer Brésiliens, associada à construtora Socyeté Anomnyme de Travaux Dyle e Bacalan, com sede em Louvain/Bélgica. Esta empresa foi que contratou o pessoal técnico e os engenheiros para a obra. O primeiro engenheiro a dirigir a obra, a partir de 20 de janeiro de 1880, foi o Comendador Antonio Ferrucci, de 50 anos, cuja experiência anterior incluía a construção de diversas ferrovias italianas e entre elas o trecho ferroviário Bologna-Ancona-Roma, a ferrovia Port Said-Suez e a participação na construção do próprio Canal de Suez, no Egito. Entre os diversos engenheiros, ajudantes de engenheiros, agrimensores, desenhistas, arquitetos, feitores e trabalhadores especialistas que com ele vieram da Europa, destacou-se o Mestre de Obras Antonio Vialle, de 32 anos que participou da construção de, praticamente, todas as grandes obras executadas na Serra do Mar.
Em 1880 – A 02 de fevereiro, foi iniciada a construção. A 05 de junho, teve lugar o lançamento da Pedra Fundamental da obra, pelo Imperador D. Pedro II, em visita que fez à Província do Paraná. Em 17 de novembro de 1883, foi inaugurado para tráfego regular, o trecho Paranaguá – Morretes.
Em 1885 – A 02 de fevereiro, inauguração da Ferrovia, com a chegada da primeira composição ferroviária à Estação de Curitiba.
Esta ferrovia tem 110 km de comprimento, 420 obras de arte, incluindo 13 túneis e 30 pontes, sendo 20 delas, no trecho entre Paranaguá e a Serra do Mar e ainda, vários viadutos, estando o ponto mais alto da linha a 955 m acima do nível do mar. A ponte sobre o Rio São João, é a mais alta, com 55 m de altura acima do leito do rio. O maior viaduto é o Viaduto do Carvalho que tem 84 m de comprimento, com 6 vãos de 12 e 16 m, apoiados em 5 pilares de alvenaria de pedra, precisou de 3.253 m^3 de