Descrição: O conceito de usar elementos de drenagem pré-moldados não é novo, porém, o uso de materiais como o polipropileno expandido sem a necessidade de reforço estrutural na sua aplicação nos direcionam à uma nova realidade construtiva, que visa expressivos ganhos em velocidade de execução, segurança operacional e efetiva redução de custos. A solução proposta, contida nos desenhos desenvolvidos, tem um peso total de 19,5 kg (uma vez que todo o elemento foi construído) para uma unidade efetiva de 1 m de comprimento. Nenhum reforço interno para o não comprometimento das aberturas internas foi necessário e o design é capaz de acomodar todos os requisitos geométricos atualmente praticados na ferrovia brasileira , como por exemplo raio de curvatura de 200 m, aclives e declives de até 8%, etc. Algumas soluções embutidas no projeto possibilitam também uma melhora na performance de drenagem profunda. Foram realizadas simulações de carga e pressão sobre o solo lateral a canaleta, utilizando como base um veículo simulador de 20 kN (equivalente a escavadeira de médio porte) posicionado ao lado do elemento. A análise resultou em um valor de 9.27 kN/m de carga total com o centro de gravidade da carga à 350 mm de atuação abaixo da superfície superior. Para estudo dos elementos finitos da peça foi usada uma carga de 10 kN/m com centro de gravidade à 350 mm. Para a definição da composição do polímero (composite thermoplastic) foi estudada a melhor forma de conformação da peça. Definiu-se então o uso de um polipropileno composto de 20% de talco (80% PP + 20 % Talc), definido como TFPP (Talc Filled Polipropilene). Este material oferece um bom módulo de flexão (3 GPA), boa resistência ao escoamento (30 MPA), baixa densidade (1,05 g/cm³), redução da retração linear, baixo custo e boa disponibilidade. O talco atuará como agente nucleante do polímero aumentando a sua fluidez e seu aspecto final. Dessa composição polimérica (TFPP) se possibilita que o modo de conformação da peça seja por injeção direta. Comercialmente falando, esse modo confere maior produtividade, reduzindo os custos diretos na confecção de cada peça. A análise dos elementos finitos (FEA) foi realizada em uma seção da parte, isto é, na estrutura da costela principal (ponto de maior estresse), que foi capaz de suportar esse estresse e sem ruptura. Foi aplicada uma força de 10 kN/m, em uma área de 200 mm² a 35 cm de profundidade, sendo esses valores majorados a 100% do fator de segurança da peça. Nesse caso o maior deslocamento lateral da peça em relação ao seu eixo torçor foi de 12%. Foram aplicadas iterações da análise FEA, usando espessuras de nervura diferentes para determinar o stress, deslocamento e comportamento do material. Os resultados compuseram uma tabela de tomada de decisão com a solução mais otimizada levando em consideração Custo x Resistência x Peso. Definiu-se então uma peça com nervura tipo costela, chanfrada na sua base e espessura de 4 mm. Foi adicionada também um pin-hole de 160 mm na sua parede lateral, ponto pré-marcado e que poderá ser destacado para a inserção de tubo corrugado em PEAD, fazendo conexões com a drenagem subsuperficial a ser aplicada na via. Nessas configurações a peça final terá 19,5 kg. Levando em consideração os custos atualmente praticados em contratos de manutenção de Infraestrutura Ferroviária da VLI, o novo projeto consegue uma redução de até 40% dos custos de construção e uma velocidade executiva até 300% superior ao método convencional (Concreto). Um site teste foi realizado na cidade de Araxá-MG em um pátio ferroviário recém construído pela VLI, utilizando peças protótipo para verificação das premissas previamente calculadas..
AUTORES:
Gesmar Nunes de Almeida Junior
