Avaliação das deflexões da via férrea utilizando o método dos elementos finitos

Avaliação das deflexões da via férrea utilizando o método dos elementos finitos

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0375.2020v41n1p95

Palavras-chave:

Via férrea. Método dos elementos finitos. Deflexão da via.

Resumo

O transporte ferroviário está ligado à eficiência da infraestrutura de transportes. A sua importância ficou evidenciada com as crescentes dificuldades apresentadas pelo transporte rodoviário nacional. Por isso, tem-se buscado o alívio dos gargalos logísticos, e as propostas que visam melhorias no modal ferroviário têm ganhado cada vez mais atenção como alternativa. Nesse sentido, o conhecimento do comportamento mecânico da via é fundamental, tanto para a manutenção, quanto para o projeto de novas ferrovias. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar o comportamento mecânico da via férrea, através de uma modelagem com o emprego do método dos elementos finitos. Para tanto, foi elaborado um modelo tridimensional do trilho, e os demais componentes da via férrea foram simulados pela consideração de molas com coeficientes de rigidez constantes, conforme o conceito do coeficiente de rigidez de apoio. Os resultados obtidos foram comparados com dados da literatura e formulações analíticas, a partir do método de Talbot. Como resultado, foram encontradas bacias de deflexão similares entre os modelos comparados, as suas divergências ocorreram em função das diferentes considerações dos modelos.

Biografia do Autor

Jean Felipe Miecoanski, Universidade Federal do Paraná

Mestrando do PPGECC; Pesquisador do GPDAI, UFPR, Curitiba, Paraná, Brasil

Daniane Franciesca Vicentini, Universidade Federal do Paraná

Profa. Dra. Pesquisadora do GPDAI, Dpto. de Transportes, UFPR, Curitiba, Paraná, Brasil

Referências

ABNT - ASSOCIÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7590: trilho vignole – requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2012.

ANSYS. Ansys help: Release 15. [Canonsburg]: SAS IP Inc., 2013.

AREMA - AMERICAN RAILWAY ENGINEERING AND MAINTENANCE OF WAY ASSOCIATION. Manual for Railway Engineering. 2013.

CNT - CONFEDERAÇÃO NACIONAL DO TRANSPORTE. Anuário CNT do transporte 2018. Brasília: CNT, 2018.

CNT - CONFEDERAÇÃO NACIONAL DO TRANSPORTE. Transporte e economia: o sistema ferroviário brasileiro. Brasília: CNT, 2013.

COSTA, R. C. Proposição de dispositivo de medidas “in situ” para avaliação do comportamento mecânico de lastro ferroviário: estudo de caso na Estrada de Ferro Carajás. 2016. Dissertation (Master in Transport) - Polytechnic School of the University of São Paulo, São Paulo, 2016.

FERREIRA, T. M; TEIXEIRA, P. F. Rail track performance with different subballast solutions: traffic and environmental effects on subgrade service life. Journal of transportation engineering, New York, v. 138, n. 12, p. 1541-1550, 2012. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000470.

GALLEGO, I.; MUÑOZ, J.; SÁNCHEZ-CAMBRONERO, S.; RIVAS, A. Recommendations for numerical rail substructure modeling considering nonlinear elastic behavior. Journal of transportation engineering, New York, v. 139, n. 8, p. 848-858, 2013. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000560.

GINER, I. G.; ALVAREZ, A. R.; SÁNCHEZ-CAMBRONERO, S.; CAMACHO, J. L. Dynamic modelling of high speed ballasted railway tracks: analysis of the behaviour. Transportation Research Procedia, [S. l.], v. 18, p. 357-365, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.12.058.

HAY, W. W. Railroad engineering. 2. ed. [Canadá]: Wiley Interscience, 1982.

HUTTER, G. The load-distributing effect of continuous beams due to elastic support on a rigid and elastic support base (in German). 1955. Dissertation (Master's), Hochsch, Munique, 1955.

KALLIAINEN, A.; KOLISOJA, P.; NURMIKOLU, A. 3D finite element model as a tool for analyzing the structural behavior of a railway track. Procedia Engineering, [Maryland Heights], v. 143, p. 820-827, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.133.

KERR, A. D. On the determination of the rail support modulus k. International Journal of Solids and Structures, New York, v. 37, n. 32, p. 4335-4351, 2000. DOI: https://doi.org/10.1016/S0020-7683(99)00151-1.

MATIAS, S. R. Modelação numérica e dimensionamento de vias-férreas em Laje de Betão: comparação com vias de balastras. 2014. Disserttation (Master in Civil Engineering) – Instituto Superior Técnico – Instituto Superior Técnico, Lisboa, 2014.

MEDINA, J.; MOTTA, L. M. G. Mecânica dos pavimentos. 3. ed. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2015.

MONTEIRO, D. T. Influência da rigidez vertical no comportamento mecânico e dimensionamento da via permanente ferroviária. 2015. Disserttation (Master in Engineering transports) - Polytechnic School of the University of São Paulo, São Paulo, 2015.

NABAIS, R. J. S. Manual básico de engenharia ferroviária. São Paulo: Oficina de Textos, 2014.

RANGEL, G. W. A; ARAGÃO, F. T. S; MOTTA, L. M. G. Proposta de uma metodologia para estimativa da deflexão do pavimento ferroviário. In: NATIONAL CONGRESS OF TRANSPORTATION RESEARCH OF ANPET, 29., 2015, Ouro Preto. Proceedings [...]. Ouro Preto: ANPET, 2015. p. 239-251.

SARMENTO, W. A. ISF – 213: Superstructure Project of the Permanent Way - Rails and Sleepers (in Portuguese). Brasil: Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte, 2015.

SAYEED, M. A.; SHAHIN, M. A. Three-dimensional numerical modelling of ballasted railway track foundations for high-speed trains with special reference to critical speed. Transportation Geotechnics, [S. l.], v. 6, p. 55-65, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.trgeo.2016.01.003.
SELIG, E. T; WATERS, J. M. Track geotechnology and substructure management. London: Thomas Telford Services, 1994.

SILVA FILHO, J. C. Análise numérica do comportamento mecânico de um pavimento ferroviário para diferentes tipos de veículos de via. 2013. Disserttation (Master in Geotechnics) - Federal University of Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.

SILVA, R. F. Análise de tensões e deformações em pavimentos ferroviários. 2016. Disserttation (Master in Transport Engineering) - Military Institute of Engineering, Rio de Janeiro, 2016.

SPADA, J. L. G. Uma abordagem de mecânica dos pavimentos aplicada ao entendimento do mecanismo de comportamento tensão-deformação da via férrea. 2003. Thesis (Doctorate) - Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2003.

TEIXEIRA, P. F. Contribución a la reducción de los costes de mantenimiento de vías de alta velocidad mediante la optimizacíon de su rigidez vertical. 2004. Thesis (Doctorate in Civil Engineering) - Universidad Politècnica de Catalunya,Barcelona, 2004.

TOLENTINO, L. D.; SOUZA, L. A. F. Análise comparativa entre medidas de deformação em estruturas de barra. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 40, n. 2, p. 161-168, 2019.

WINKLER, E. Theory of elasticity and strength. Prague: Dominicus, 1867.

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Publicado

2020-06-22

Como Citar

Miecoanski, J. F., & Vicentini, D. F. (2020). Avaliação das deflexões da via férrea utilizando o método dos elementos finitos. Semina: Ciências Exatas E Tecnológicas, 41(1), 95–104. https://doi.org/10.5433/1679-0375.2020v41n1p95

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Artigos
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