estudio del comportamiento a medio y largo plazo de las...

Estudio del comportamiento a medio y largo plazo de lasestructuras ferroviarias de balasto y placa(Proyecto I+D+i CEDEX PT-2006-024-19CC-PM)

José M.a Goicolea

Escuela de Ingenieros de Caminos, UPM;Fundación Caminos de Hierro (J. Nasarre);

Universidad del País Vasco y CEIT de S. Sebastián (E. García, J. Viñolas);Universidad de Sevilla (M.A. Millán);

Centro de Innovación del transporte � UPC (P. Teixeira)

Jornadas investigación PEIT 26�27 feb 2008

Índice

1 Objetivos

2 Subproyecto 1, UPMSistemas de vía consideradosAcciones dinámicas sobre la víaCondicionantes geotécnicos

3 Subproyecto 2, FCHInteracción longitudinal carril�estructura

4 Subproyecto 3, CEIT y UPVEfecto de los vehículos sobre la víaDesagaste ondulatorio del carril

5 Subproyecto 4, USPropagación de vibraciones � estudio en frecuenciaPropagación de vibraciones � estudio en tiempo

6 Subproyecto 5, CENIT-UPCModelo de análisis de costes por ciclo de vida

Índice

1 Objetivos






José M.aGoicolea (UPM) Vías de Balasto y Placa PEIT 27 feb 2008 3 / 19

Objetivos

Estudio de distintas facetas de los sistemas de vía, basado en modelos deingeniería y cálculo:

Las acciones dinámicas sobre la vía, los condicionantes geotécnicos yel deterioro de la vía (Escuela Ing. Caminos UPM);

La interacción longitudinal entre carril, placa y plataforma, así comolos criterios generales de diseño (FCH);

La interacción con los vehículos y el desgaste ondulatorio (UPV yCEIT);

La transmisión de vibraciones por el terreno (US);

Los aspectos económicos estudiando el coste de ciclo de vida(CENIT-UPC).


Índice

1 Objetivos







Sistemas de vía considerados

Balasto

Líneas de alta velocidadMadrid-Barcelona,Córdoba-Málaga

Placa 1 nivel elasticidad

Losa continua: Rheda2000

Losa discontinua: AFTRAV

Placa 2 niveles elasticidad

Stedef


Acciones dinámicas sobre la vía

Modelos de vía para dinámica vertical

ktct

18.6 m.0.6 m.Modelos de vehículos para dinámica vertical: simpli�cados, completos

Cálculos acoplados con contacto Hertziano rueda�carril (FEAP,ABAQUS)


Acciones dinámicas sobre la vía

Generación de per�les aleatoriosbasados en densidadesespectrales de potencia deirregularidades de elevación.

Per�les enfocados a modelos dedistintas frecuencias y longitudesde onda

Cargas dinámicas sobre la vía:factores de ampli�cación enfunción de la velocidad del tren

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

0 20 40 60 80 100 120

fact

or d

e am

plifi

caci

ón d

inám

ica

(Fdi

nam

/Fes

tat)

velocidad (m/s)

Perfil de irregularidades moderadas. Factores de amplificación dinámica (k=40 kN/mm)

Carril idealPerfil 1Perfil 2Perfil 3

Envolvente


Condicionantes geotécnicos

Limitación de asientos a ≈ 30 mm

Modelo diferido en el tiempo, considerando compresión secundaria,rigidez variable, carga noval o recarga, memoria de tensiones previas.

Modelo de cálculo de asientos enterraplén (PLAXIS)

Asientos en función del tiempo,considerando 4 etapas, al cabode un año


Índice

1 Objetivos







Interacción longitudinal carril�estructura

Transmisión de fuerzas entrecarril, vía y plataforma.

Resistencias máximas desujecciones y rigideces

Valoración de esfuerzos sobrecarril, esfuerzos en placa ymovimientos

Fuerzas sobre carril en plataforma

Fuerzas sobre carril en viaducto

-200

-150

-100

-50

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Str

ess

(MP

a)

Long. coordinate (m)

Stress in rail from temperature

Deck L = 396 mFixed abutment

Sliding joint

Maximum compression 151.57 MPa

Non linear springs

Tra k

Rail expansion devi e

Fixed pointDe k


Interacción longitudinal carril�estructura

Transmisión de fuerzas entrecarril, vía y plataforma.

Resistencias máximas desujecciones y rigideces

Valoración de esfuerzos sobrecarril, esfuerzos en placa ymovimientos

Fuerzas sobre carril en plataforma

Fuerzas sobre carril en viaducto

-200

-150

-100

-50

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Str

ess

(MP

a)

Long. coordinate (m)

Stress in rail from temperature

Deck L = 396 mFixed abutment

Sliding joint

Maximum compression 151.57 MPa

Non linear springs

Tra k

Rail expansion devi e

Fixed pointDe k

u0

k

Resistan etosliding(kN/m)

Relative displa ement u (mm)


Índice

1 Objetivos







Efecto de los vehículos sobre la vía

Modelos 3D no lineales SIMPACK, dominio del tiempoConsiderando contacto rueda�carrilIncluyendo estructura de vía

vehículo en curva

Espectro de fuerzas sobre la vía.A frecuencias altas se muestrauna diferencia apreciable


Efecto de los vehículos sobre la vía

Modelos 3D no lineales SIMPACK, dominio del tiempoConsiderando contacto rueda�carrilIncluyendo estructura de vía

vehículo en curvaEspectro de fuerzas sobre la vía.A frecuencias altas se muestrauna diferencia apreciable


Desagaste ondulatorio del carril

Modelo genérico del soporte del carril y onda vertical de decrecimiento.

Herramienta de simulación de desarrollo propio: RACING (RAilCorrugation INiciation and Growth).

Adicionalmente modelos de elementos �nitos 3D en MSC/Nastran.


Índice

1 Objetivos







Propagación de vibraciones � estudio en frecuencia

Modelos acoplados elementos �nitos � elementos de contorno

Nuevo modelo: análisis simpli�cado de vibraciones en edi�cios decortante


Propagación de vibraciones � estudio en tiempo

Modelo numérico no lineal MEC/MEF en el dominio del tiempo


Índice

1 Objetivos







Modelo de análisis de costes por ciclo de vida


estudio del comportamiento a medio y largo plazo de las...

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