Dormentes de Madeira e Concreto: Vantagens e Desafios

Desgaste nos Dormentes de Madeira: Duração e Formas de Aumentar

As principais causas de deterioração são:

• Desgaste mecânico: O trilho é apoiado por uma área de 182 cm², que está sob uma pressão de 90 kp/cm², o equivalente a uma carga de 16 toneladas. Nas curvas, essa pressão aumenta à medida que o dormente é submetido a forças laterais, e a distribuição de tensões não é uniforme sob a borda do trilho. A base do trilho, solicitada pelo eixo horizontal, age contra as paredes do entalhe; isso amplia o desgaste e atua sobre os parafusos, ovalizando os furos. Sem placa de base, o pé do trilho sofre deformidades e desgasta o recesso onde o calço fica alojado.
• Fixação: Para uma fixação adequada, deve-se remover o aperto ineficaz do parafuso (tirefundo) e, em alguns casos, o dormente deve ser reentalhado, o que resultará em uma perda de espessura. Para evitar que o dormente saia de serviço precocemente, utilizamos placas de metal ou assentos elásticos entre o flange e o dormente.
• Rachaduras: Devem-se principalmente a duas causas: o impacto da própria estrutura anisotrópica da madeira e a tendência ao equilíbrio higroscópico com o ambiente. A mudança na umidade pode causar alterações dimensionais na madeira e tensões que excedem a força de coesão das fibras, causando rachaduras.
• Ataque biológico: Madeiras sem proteção são atacadas por agentes biológicos (fungos). Este ataque é favorecido pela presença de rachaduras e pode levar à destruição total do dormente. O cerne do carvalho é especialmente sensível se exposto ao exterior.
• Ataque químico: Manifesta-se nos alojamentos das fixações devido à desintegração da madeira pela ação do aço.

A vida útil de um dormente de madeira sem tratamento é de cerca de cinco anos, mas, quando submetido a um tratamento de impregnação, sua vida estimada sobe para 20 anos.

Vantagens do Concreto em Relação à Madeira

• Vida útil elevada: De 2 a 3 vezes superior à da madeira (cerca de 50 anos).
• Permanência das características elásticas: Homogeneidade no estado físico do material durante todo o período de utilização (suporte elástico homogêneo sob o trilho).
• Alta estabilidade da pista: Devido ao seu peso (300 kg vs. 80 kg na madeira). No sentido longitudinal, contribui para o uso da barra soldada longa; no sentido transversal, diminui o risco de flambagem.
• Adaptabilidade do desenho: Forma mais adequada para suportar os esforços de serviço.

Desvantagens do Concreto

• Custo: São mais caros que os de madeira.
• Condutividade: Conduzem melhor a corrente elétrica, gerando problemas de isolamento nos circuitos de via.
• Peso: O maior peso dificulta o manuseio.
• Rigidez: Possuem um módulo de elasticidade superior ao da madeira, resultando em uma pista mais rígida, embora as consequências disso não pareçam significativas.

Problemas de Ancoragem e Soluções

Soluções Monobloco: A primeira solução foi utilizar parafusos em blocos de madeira embutidos no concreto. Isso não deu bons resultados, pois a união não era rígida nem durável devido à umidade. Uma solução melhor foi o uso de bobinas de metal (buxas) alojadas no concreto para receber o tirefundo. Outra opção é o uso de insertos fundidos com rosca interna, embora sejam caros e exijam fabricação precisa. O uso de alcatrão como intermediário plástico também foi testado, mas a poeira criava uma argamassa dura que dificultava o reaperto dos parafusos em dias frios.

Soluções Mistas: A solução adotada envolve o uso de parafusos inseridos em espaços elípticos que, após um quarto de volta, não podem sair, permitindo o aperto da porca contra a chapa que suporta as tensões do trilho.

Desgaste em Dormentes de Concreto Armado

Devido à rigidez e às cargas de impacto dos trens, ocorre uma dispersão do lastro sob os trilhos e uma concentração no centro do dormente. Com o tempo, isso produz um momento fletor negativo, fazendo com que o concreto trabalhe sob tração no centro da peça. Isso gera os seguintes defeitos:

• Rachaduras na parte central: A fadiga produz fissuras que crescem com o tráfego. Ao atingir a armadura, ocorre a oxidação, enfraquecendo a aderência ao concreto e destruindo a peça.
• Falta de resistência a esforços localizados: Devido à fragilidade, o concreto pode quebrar na área dos grampos sob cargas repentinas.

Soluções Propostas

1. Reforço da armadura: Aumentar a armadura para evitar quebras, embora tenha custo elevado.
2. Ação sobre o lastro: Criar um sulco central no lastro para que o dormente não se apoie nessa área. Desvantagem: O sulco é preenchido pelo deslocamento do lastro com a passagem das cargas, exigindo manutenção constante.
3. Ajuste no design do dormente: Reduzir a espessura ou a largura da parte central (seção triangular) para diminuir o momento fletor.
4. Dormentes de dois blocos (bi-bloco): A parte central é substituída por uma barra de aço. Isso garante a bitola e a inclinação dos trilhos, sendo elástico o suficiente para absorver torções. Desvantagens: Alto consumo de aço e risco de corrosão.
5. Dormentes de Concreto Protendido: Oferecem melhor resistência a forças alternadas, pois o concreto está sempre em compressão, permitindo reduzir a espessura da peça e a quantidade de aço necessária.