Estudo numérico computacional e analítico do comportamento estrutural de pavimentos ferroviários com diferentes estruturas
DOI:
https://doi.org/10.58922/transportes.v31i1.2848Palavras-chave:
Ferrovia, Dimensionamento, Modelagem Numérica, Modelos analíticosResumo
Modelos computacionais são comumente empregados para análise estrutural de ferrovias, possibilitando o estudo de pavimentos compostos por diferentes tipos de materiais, tal como o sublastro betuminoso (SLB). Por outro lado, equações empíricas de Talbot et al. (1920) e Japanese National Railways (JNR) ainda são muito utilizadas no dimensionamento de vias, mesmo baseando-se em hipóteses simplificadoras que podem não representar muitas possíveis condições estruturais de campo. O presente artigo avalia/compara a transmissão das tensões nos componentes de diferentes infraestruturas representativas da malha ferroviária brasileira, através de um modelo numérico computacional 3D e das equações de Talbot et al. (1920) e JNR. O comportamento da via com uso de SLB também é discutido. Em algumas situações, as tensões dormente/lastro por Talbot et al. (1920) foram inferiores às do modelo. Em geral, as tensões lastro/sublastro e sublastro/subleito calculadas através das equações analíticas foram superiores aos valores calculados com o modelo, sendo a JNR menos conservadora dentre as equações utilizadas. O SLB aumentou a rigidez da via, reduziu as tensões verticais e a relação de tensão desviadora/confinante no subleito.
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Referências
Alves, T.; P.A.M. Pereira; R. Motta et al. (2022) Three-dimensional numerical modelling of railway track with varying air voids content bituminous subballast. Road Materials and Pavement Design, v. 23, n. 2, p. 414-32. DOI: 10.1080/14680629.2020.1828150. DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2020.1828150
AREMA (2020) Manual for Railway Engineering. Lanham: AREMA.
Atalar, C.; B.M. Das; E.C. Shin et al. (2001) Settlement of geogrid-reinforced railroad bed due to cyclic load. In XV International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Londres: International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, p. 2045-8.
Babu, K.G. e C. Sujatha (2010) Track modulus analysis of railway track system using finite element model. Journal of Vibration and Control, v. 16, n. 10, p. 1559-74. DOI: 10.1177/1077546309341600. DOI: https://doi.org/10.1177/1077546309341600
Costa, R.; R. Mota; J. Pires et al. (2017) Avaliação estrutural in situ de uma via férrea reforçada com geogrelha. In XXXI
Congresso Nacional de Pesquisa em Transporte da ANPET. Rio de Janeiro: ANPET, p. 1098-109.
Costa, R.C. (2016) Proposição de Dispositivo de Medidas “in situ” para Avaliação do Comportamento Mecânico de Lastro Ferroviário: Estudo de Caso na Estrada de Ferro Carajás. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3138/tde-30092016-140923/> (acesso em 14/03/2023).
Guimarães, A.C.R.; J.C. Silva Filho e C.D. Castro (2021) Contribution to the use of alternative material in heavy haul railway sub-ballast layer. Transportation Geotechnics, v. 30, p. 100524. DOI: 10.1016/j.trgeo.2021.100524. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2021.100524
Indraratna, B.; W. Salim e C. Rujikiatkamjorn (2011) Advanced Rail Geotechnology – Ballasted Track. Londres: Taylor and Francis Group. DOI: 10.1201/b10861. DOI: https://doi.org/10.1201/b10861
Indraratna, B.; Y. Qi; T. Ngo et al. (2019) Use of geogrids and recycled rubber in railroad infrastructure for enhanced performance. Geosciences, v. 9, n. 1, p. 30. DOI: 10.3390/geosciences9010030. DOI: https://doi.org/10.3390/geosciences9010030
Klincevicius, M.G.Y. (2011) Estudo de Propriedades, de Tensões e do Comportamento Mecânico de Lastros Ferroviários. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. DOI: 10.11606/D.3.2011.tde-27032012-121114. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2011.tde-27032012-121114
Li, D. (2018) 25 years of heavy axle load railway subgrade research at the Facility for Accelerated Service Testing (FAST). Transportation Geotechnics, v. 17, p. 51-60. DOI: 10.1016/j.trgeo.2018.09.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2018.09.003
Merheb, A.H.M. (2014) Análise Mecânica lo Lastro Ferroviário por Meio de Ensaios Triaxiais Cíclicos. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. DOI: 10.11606/D.3.2014.tde-20052015-160602. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2014.tde-20052015-160602
Monteiro, D.T. (2015) Influência da Rigidez Vertical no Comportamento Mecânico e Dimensionamento da Via Permanente Ferroviária. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. DOI: 10.11606/D.3.2016.tde-22062016-104819. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2016.tde-22062016-104819
Paixão, A. e E. Fortunato (2010) Rail track structural analysis using three-dimensional numerical models. In Benz, T. e S. Nordal (eds.) Proceedings of the Seventh European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering. Boca Raton: CRC Press, p. 575-80. DOI: 10.1201/b10551-105. DOI: https://doi.org/10.1201/b10551-105
Pereira, P.A.M. (2018) Estudo do Uso do Geocomposto em Via Permanente Ferroviária. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. DOI: 10.11606/D.3.2018.tde-04052018-135218. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2018.tde-04052018-135218
Profillidis, V.A. (2006) Raiway Management and Engineering (3a ed.). Hampshire: Ashgate Publishing Ltd.
Rangel, G. (2017) Um Método para a Estimativa da Deflexão do Pavimento Ferroviário Lastreado Tese (doutorado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Disponível em: <http://hdl.handle.net/11422/9808> (acesso em 30/03/2023).
Rangel, G.W.A.; F.T.S. Aragão e L.M.G. Motta (2015) Modelagem computacional do pavimento ferroviário usando concreto asfáltico como alternativa para a construção da camada de sublastro. In 44o Reunião Anual de Pavimentação. 18º Encontro Nacional de Conservação Rodoviária. Curitiba: Secretaria de Infraestrutura e Logística do Paraná/Departamento de Estradas de Rodagem do Paraná, p. 1-15.
Raymond, G.P. (1985) Analysis of track support and determination of track modulus. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 1022, n. 1, p. 80-90.
Rose, J.G.; D.B. Clarke; Q. Liu et al. (2018) Application of granular material pressure cells to measure railroad track tie/ballast interfacial pressures. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 2672, n. 10, p. 146-55. DOI: 10.1177/0361198118775872. DOI: https://doi.org/10.1177/0361198118775872
Selig, E.T. e D. Li (1994) Track modulus: its meaning and factors influencing it. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, v. 1470, p. 47-54.
Sevi, A.F. (2008) Physical Modeling of Railroad Ballast Using the Parallel Gradation Scaling Technique Within the Cyclical Triaxial Framework Tese (doutorado). Missouri University of Science and Technology, Rolla. Disponível em: <https://scholarsmine.mst.edu/doctoral_dissertations/1929> (acesso em 30/03/2023).
Sharma, S.K. e A. Kumar (2016) Dynamics analysis of wheel rail contact using FEA. Procedia Engineering, v. 144, p. 1119-28. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.05.076. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.05.076
Silva, L.F.M. (2002) Fundamentos Teórico-Experimentais da Mecânica dos Pavimentos Ferroviários e um Esboço de um Sistema de Gerência Aplicado Tese (doutorado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Disponível em: <http://www.coc.ufrj.br/pt/teses-de-doutorado/146-2002/924-luiz-francisco-muniz-da-silva> (acesso em 30/03/2023).
Talbot, A.N.; W.M. Dawley; A.S. Baldwin et al. (1918) Stress in railroad track. In Nineteenth Annual Convention of the American Railway Engineering Association. Washington: American Railway Engineering Association, vol. 19, p. 875-1058. DOI: 10.1007/s13398-014-0173-7.2.
Talbot, A.N.; W.M. Dawley; A.S. Baldwin et al. (1920) Second progress report of the Special Committee on Stresses in Railroad Track. In Proceedings of the Twenty-first Annual Convention of the American Railway Engineering Association. Lanham: AREMA, p. 645-814.
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