Metodologia Iterativa para a avaliação da temperatura de encurvadura em carris soldados de vias ferroviárias

Joana Delgado¹; Joel Carvalho¹; Rui Calçada¹; Raimundo Delgado¹

¹ CONSTRUCT LESE Faculdade de Engenharia da Uiversidade do Porto

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0487

Resumo

Na construção de infraestruturas ferroviárias, nomeadamente em vias de alta velocidade, o uso de carris soldados contínuos (continuous welded rails - CWR) é muito frequente. Como os deslocamentos longitudinais são restringidos neste tipo de carris, um aumento da temperatura origina que os esforços de compressão aumentem e que os carris possam encurvar. Se os carris se encontram numa via balastrada, e dado que o balastro tem um comportamento não-linear, um problema de "snap-through" ocorre, não sendo trivial a obtenção da resposta completa da estrutura da via. Este problema assume uma importância adicional nas zonas da via sobre pontes em que fenómenos de interação via-ponte podem ter uma grande relevância agravando as compressões nos carris e, deste modo, antecipando a temperatura de encurvadura. O principal objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia iterativa que permite avaliar a temperatura de encurvadura de carris soldados contínuos (CWR) utilizando programas de análise estrutural não vocacionados para a análise deste tipo de fenómenos. Campanhas experimentais permitiram validar e calibrar o modelo numérico, garantindo uma maior fiabilidade dos resultados numéricos obtidos para modelos com diferentes cenários de carregamento da estrutura e para a consideração de vários níveis de manutenção da via, constituindo assim uma ferramenta que pode auxiliar na identificação de cenários críticos que ponham em risco a circulação ferroviária. Aplicações a um caso real, analisados com um modelo de barra tridimensional em ANSYS, serão apresentados a fim de demonstrar a capacidade do procedimento proposto. Apresentam-se análises de segurança à encurvadura para diferentes níveis do estado de conservação da via e para cenários extremos de carregamento resultantes da ação da temperatura e da ação longitudinal do tráfego, incluindo os defeitos de alinhamento da via, identificam-se estados de manutenção e imperfeição da via que podem comprometer a sua estabilidade sob a ação de tráfego ferroviário.

Palavras-chave: Interação via-ponte; Temperatura de encurvadura; Dinâmica da ferrovia