[pt] Em uma ferrovia, o veículo interage dinamicamente com a
superestrutura
(trilhos, palmilha e dormentes) e a subestrutura (lastro,
sublastro e sub-
base). O conforto dos passageiros, a vibração no solo e a
freqüência dos
trabalhos, de manutenção tanto dos veículos como também
dos trilhos são
determinadas considerando-se que todos os elementos
estruturais interagem
entre si. A resposta de cada componente estrutural é
sensível µa pressão do
eixo da roda no trilho, µas irregularidades na superfície
do trilho e µa velo-
cidade do trem, que está relacionada com à velocidade
crítica na ferrovia
(velocidade da fase mínima com que as ondas se propagam no
trilho e no
dormente). No projeto de uma nova ferrovia, como também na
própria ava-
liação das condições de trabalho de ferrovias existentes,
todos os aspectos
brevemente mencionados acima têm que ser levados em conta
em um modelo
matemático. A interação trilho-palmilha-dormente-lastro é
representada por
um modelo unidimensional em que os trilhos são
representados por vigas
de Timoshenko, assim como os dormentes; o lastro é
representado por uma
fundação elástica com amortecimento viscoso. A interação
local entre tri-
lho e dormente é simulada utilizando um elemento de
treliça com rigidez e
amortecimento. As propriedades mecânicas de cada
componente da ferro-
via são na maioria dos casos desconhecidas, principalmente
as propriedades
do lastro. Para cada elemento, são desenvolvidas as
equações de equilíbrio
entre esforços e deslocamentos. As equações de equilíbrio
global são dadas
por um desenvolvimento em série das matrizes de massa,
rigidez e amorte-
cimento em função de uma freqüência circular de vibração.
O interesse final
é a resposta transiente no domínio do tempo, obtida
utilizando técnicas
de superposição modal. Por fim, são propostos três modelos
globais para a
ferrovia, obtidos considerando algumas modificações no
dormente. / [en] In a railway, the vehicle interacts dynamically with a
track superstructure
(rails, rail pad and sleepers) and sub-structure (ballast,
sub-ballast, sub-
grade). Passengers' comfort, environmental loading (ground
vibration) and
frequency of maintenance works of vehicles as well as of
the track are deter-
mined by the way all the structural elements interact. The
response of each
single structural component is sensitive to the wheel-axle
pressure on the
track, the effects of joint in un welded rails, the
unevenness of wheel and
rail, and the train speed as referred to the track
critical velocity (minimum
phase velocity of bending waves propagating in the track
rails, supported
by the ballast). An important issue is for example how the
ballast will be
affected when old, soft, timber sleepers and replaced by
much, stiffer, pres-
tressed concrete elements, and how newly introduced
irregularities propa-
gate along the track, among uncountable mathematical model
possibilities,
the presents a rail-pad-sleeper-ballast model mainly based
on an assemble
of Timoshenko beam elements (for the rail) including, in
case of the sle-
epers, elastic foundation (for the ballast) and viscous
damping. The local
interaction of the rail-pad-sleeper set is simulated with
a bar element that
includes damping. The dissertation reports on the
numerical model, which
relies on exact, dynamic beam and truss elements derived
on a variational
basis for the frequency-domain analysis. The model enable
the assessment
of the vibration characteristics of a rail track, the
inverse evaluation of se-
veral mechanical properties of the structural components
and eventually, if
everything goes well, the assessment of a dynamic behavior
of the rail track
actual service load. Theoretical basis for transient
analysis is the advanced
mode superposition technique. Finally, are proposed three
global models for
the railway, obtained considering some modifications in
the sleeper.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:9498 |
| Date | 26 January 2007 |
| Creators | ADENILSON COSTA DE OLIVEIRA |
| Contributors | NEY AUGUSTO DUMONT |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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