Modelação do comportamento mecânico de vias-férreas

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George Rangel
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Modelação do comportamento mecânico de vias-férreas

Mensagem por George Rangel » 19 Dez 2014, 13:41

Autor: João António da Silva Fernandes (Fernandes, J. A. S)

Orientador: Cismasiu, Ildi; Quaresma, Luís

Instituição: Universidade Nova de Lisboa
Departamento: Faculdade de Ciências e Tecnologia
Cidade: Lisboa
Ano: Dezembro/2011
Fernandes - 2011.pdf
Resumo:
Esta dissertação pretende ser um contributo para a modelação estrutural de vias-férreas. Começa-se por fazer uma descrição dos elementos que constituem a via-férrea balastrada e do seu funcionamento, quando sujeitos às solicitações induzidas pelos veículos. São apontadas algumas vantagens e desvantagens da solução tradicional, em via balastrada, em comparação com a via não balastrada e via de apoio misto. Descrevem-se as principais acções exercidas pelos comboios, principalmente o seu carácter dinâmico. Neste âmbito, é analisada a importância da fórmula de Prud’Homme. São descritos também os parâmetros que permitem caracterizar a qualidade geométrica da via-férrea e os principais mecanismos que levam à sua degradação. Analisam-se os modelos tradicionais e métodos normalmente utilizados no dimensionamento deste tipo de infra-estruturas de transporte. São apresentados os modelos computacionais para análise da via-férrea. Referem-se os principais métodos de auscultação não destrutivos utilizados na avaliação da capacidade de carga das infra-estruturas de transportes. Esta metodologia permite estabelecer, através do processo de retroanálise, um modelo de comportamento da substrutura. O caso de estudo refere-se a análise do comportamento estrutural de duas soluções da vias-férreas, uma com sub-balastro granular e outra com sub-balastro betuminoso. Neste âmbito foram realizados ensaios de carga não destrutivos com o Deflectómetro de Impacto (FWD) efectuados num modelo físico a escala real construído no LNEC. Foram desenvolvidos também modelos numéricos de elementos finitos visando a análise da resposta das estruturas.

Abstract:
This dissertation intends to contribute to the structural modeling of railway track. Initially, a description of the ballasted track elements and their behavior under the traffic loads are presented. Some advantages and disadvantages of the ballasted track, classic solution, when compared with other solutions, such as slab track and mixed support track, are pointed out. The effect of loading induced by traffic is analyzed, particularity its dynamic character associated to high speed trains. In this context, the importance of Prud’Homme formula is highlighted. The main parameters generally used to characterize the geometric quality of the track are presented together with the main mechanisms that lead to track deterioration. The methodologies generally used for track design are referred, as well as the numerical models applied to structural analysis of railways. The main non-destructive techniques for bearing capacity evaluation of transportation infrastructures are described. Based on these methodologies, the structural model of the track can be established, through back-calculation process, and the behavior of the substructure analyzed. The case study analyses the structural performance of two track solutions, one with granular sub-ballast and the other one with bituminous sub-ballast. For this purpose, non-destructive load tests, were performed with Falling Weight Deflectometer, on a physical model, built at LNEC. Finite elements numerical models were also developed in order to study the structures response.
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