Thatyane Martins Gonçalves
Título
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MODELOS NUMÉRICOS DE SIMULAÇÃO DO COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO DE PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS.
Orientador(es)
Laura Maria Goretti da Motta
Resumo
A compreensão do desempenho da infraestrutura da via permanente tem sido colocada como requisito chave para possibilitar o aumento das cargas/eixo das composições que trafegam nas vias e ampliar a vida útil deste meio de transporte. Neste sentido, é necessário que a compreensão do comportamento tensão-deformação dos pavimentos ferroviários seja aprimorada. O presente trabalho realiza uma avaliação comparativa das simulações numéricas de tensão e deformação, obtidas por três softwares aplicáveis ao dimensionamento da via permanente. A partir de um ensaio laboratorial com modelo físico reduzido, utilizando-se um novo dormente polimérico, se realizou a calibração de um modelo numérico 3D de menor escala no software MIDAS e, em seguida, a modelagem de um trecho experimental instrumentado foi elaborada para validação da simulação e premissas numéricas. Posteriormente, uma análise paramétrica nos softwares MIDAS, SYSTRAIN e FERROVIA foi desenvolvida considerando-se a variação dos tipos de dormentes e carregamentos de 32,5 t/eixo e 40 t/eixo, além da consideração de analises com e sem critério de ruptura. As comparações realizadas indicaram uma boa convergência entre os softwares MIDAS e SYSTRAIN para os valores de tensão devido ao carregamento externo. Para esses níveis de carregamento, as variações entre análises com e sem plastificação dos elementos foram mais relevantes nas camadas superficiais do pavimento. Considerações foram levantadas a respeito das limitações, premissas e aplicabilidade de cada um dos programas nas práticas de projeto.
Abstract
The evaluation of railway pavements performance has become a key tool for increasing the allowable load in railway tracks, enhancing their life span and strengthening railways as viable options for future projects. In order to achieve these goals effectively, the understanding of railroad pavement stress-strain behavior needs to be enhanced. In this manner, a comparative analysis of stress-strain models using different software (MIDAS, SYSTRAIN and FERROVIA) is performed in this study and their applicability as design tools is also evaluated. A physical model of a new polymeric railroad tie was used as a calibration tool for modelling in MIDAS, followed by the evaluation of an instrumented segment as a validation tool for the numerical model.
Subsequently, a parametric analysis was performed in MIDAS, SYSTRAIN and FERROVIA varying the type of railroad tie and loads of 32,5 ton/axis and 40 ton/axis, apart from performing linear and non-linear analysis. The results indicate a good agreement between MIDAS and SYSTRAIN for the evaluation of external loads effect on stresses. For this level of loading, it was seen that the level of plastification was more relevant for the superficial layers of the pavement. Comments were made on the shortcomings, assumptions and overall application of each one of the software used in
this study.
