Uma abordagem de mecânica dos pavimentos aplicada ao entendimento do mecanismo de comportamento tensão-deformação da via férrea

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George Rangel
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Uma abordagem de mecânica dos pavimentos aplicada ao entendimento do mecanismo de comportamento tensão-deformação da via férrea

Mensagem por George Rangel » 11 Out 2014, 23:26

Autor: Jorge Luís Goudene Spada (Spada, J. L. G.)

Orientadora: Motta, L. M. G.

Instituição: Universidade Federal do Rio de Janeiro - COPPE
Departamento: Engenharia Civil
Cidade: Rio de Janeiro
Ano: Fevereiro/2003
spada - 2013.pdf
Resumo:
Este trabalho utilizou uma abordagem de mecânica dos pavimentos para investigar o comportamento tensão-deformação da via férrea. Nesta abordagem, a via é vista como um sistema em camadas em que as interações que se verificam entre os seus componentes, trilhos, dormentes, lastro, sublastro e subleito, frente ao carregamento repetido pela passagem dos trens, são mensuráveis e individualizadas. Modelos numéricos que reproduzem as interações entre os elementos da via estão incorporados em dois programas que foram utilizados neste trabalho, o Ferrovia e o Geotrack. Para validar a aplicação destes programas na análise de tensão deformação da via foi realizada a caracterização de dezoito trechos ferroviários da malha do subúrbio da cidade do Rio de Janeiro através da abertura das linhas para escavação de trincheiras visando a identificação das espessuras das camadas existentes e a coleta de amostras para realização de ensaios de caracterização e de carga repetida para a determinação do módulo de resiliência. Foi verificada a deformação elástica da via nestes trechos por ensaios de campo de módulo de via e viga Benkelman sob carregamento da passagem do vagão de teste. A simulação da via carregada pelo vagão de teste obteve resultados que foram comparáveis aos obtidos em campo. A simulação da via com o carregamento do trem de passageiros forneceu o estado tensão-deformação que comparado com os critérios de verificação indicou tensões no lastro superiores às admissíveis, o que explica a intensa quebra de lastro verificada nos trecos estudados.

Abstract:
A Pavement Mechanics approach was applied to investigate track stress-strain behavior. A layered system was considered and the interaction of its components, rails, ties, ballast, subballast and subgrade, was predicted as a response of track under train loads. Two programs, Ferrovia and Geotrack, were used in this research work, including subroutines for track component interaction estimation. Eighteen sites of the suburban railway net of Rio de Janeiro City were studied. Characterization and repeated triaxial load tests were conducted for estimation of resiliency modulus. Track elastic response was registered using track modulus and Benkelman beam tests. Numerical analysis using laboratory test results have shown good agreement with field tests and observations. Studies have indicated that ballast stress-strain state considering actual working loads is higher than an allowable level. The very intense ballast breakage observed in situ was probably caused by that high stress level.
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