Concreto asfáltico para uso em ferrovia – atualização do conhecimento e exemplo de modelagem numérica

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Manuela
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Concreto asfáltico para uso em ferrovia – atualização do conhecimento e exemplo de modelagem numérica

Mensagem por Manuela » 03 Abr 2015, 19:13

Autores: Laura Maria Goretti da Motta, Francisco Thiago Sacramento Aragão e Jacques de Medina

Evento: 21º Encontro de Asfalto, Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis - IBP
Ano: 2014
Páginas: 12

Resumo:
No 17º Encontro de Asfalto, Medina (2004) apresentou aplicações de misturas asfálticas em ferrovias. Uma década depois, esta prática está cada vez mais presente na Europa e outros locais, especialmente indicada para trens de alta velocidade (TAV) e para pontos de variação da capacidade de suporte dos subleitos. Como se discute a implantação do TAV no país e está em andamento a construção de vários ramais ferroviários, é importante atualizar os conceitos e conhecimentos sobre as características do concreto asfáltico para este uso. Dentre os benefícios do uso do concreto asfáltico em pavimentos ferroviários, destacam-se: redução da espessura das camadas; economia de grande volume de brita ou material granular; impermeabilização e proteção do subleito e eliminação de subpenetração do material fino no lastro, o que comprometeria drenagem e resiliência. Neste trabalho, faz-se uma revisão da literatura sobre o uso de misturas asfálticas em ferrovias, os critérios de dosagem tipicamente adotados e características de desempenho. Para mostrar a viabilidade do emprego de concreto asfáltico como sublastro faz-se uma análise paramétrica de condições de contorno representativas de ferrovias. A modelagem numérica tridimensional com um software comercial de elementos finitos considera propriedades dos materiais das camadas do pavimento ferroviário e características mecânicas são avaliadas: distribuição de tensões geradas nos trilhos, dormentes, lastro, sublastro e subleito; deflexões nos trilhos; e tensões e deformações de tração máximas. Dois materiais são usados na camada de sublastro: material granular tradicional e mistura asfáltica. Os resultados preliminares da análise mecânica indicam o potencial do uso de misturas asfálticas na camada de sublastro e mostram que distribuições de tensões, deflexões e deformações para sublastro granular de 30 cm de espessura são equivalente às obtidas com sublastro de 12 cm de concreto asfáltico.

Abstract:
Medina (2004) presented applications of asphalt mixtures in railway tracks. A decade later, this material has been often used in the construction of new railway segments in Europe as well as in other locations, and its use has been highly recommended in special for high-speed (HS) railways and for locations with variations in the load bearing capacity of the subgrade. In the moment that the implementation of HS is under discussion in the country and that several new railway lines are being built, it is important to update the knowledge about the characteristics of asphalt concrete for this application. The benefits include: reduction of layer thickness, which leads to considerable savings on the required amount of gravel or granular material; waterproofing and protection of the subgrade; elimination of the upwards infiltration of fine material. This study presents a literature review on the use of asphalt mixtures in railways and the mix design criteria usually adopted. To demonstrate the viability of the use of asphalt concrete in the subballast, this study presents a parametric analysis of representative boundary conditions employed in the field. Three-dimensional numerical simulations are performed in the paper with an commercial finite element software and consider material properties of the layers, and mechanical characteristics are evaluated: stress distribution within the rails, sleepers, ballast, subballast, and subgrade; deflections on the tracks; and maximum tensile stresses and strains in subballast. Two materials are used in the subballast layer: traditional granular material and asphalt mixture. This study indicate the potential of the use of asphalt mixtures in the subballast layer and demonstrate that the distribution of stresses, deflections, and strains for a 30-mm-thick granular subballast are equivalent to that obtained for a 12-mm-thick subballast of asphalt concrete.
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