A degradação dos componentes e da geometria da via-férrea depende do aumento da carga por eixo, da velocidade de operação e do tráfego. A inclinação do trilho é um importante parâmetro de geometria e comumente monitorado para garantir as condições de segurança e conforto ferroviário. As variações nas condições de via podem provocar alterações nas tensões impostas às rodas ferroviárias, bem como aos trilhos, com relação direta com seu desgaste e vida útil. Entender a influência da variação da inclinação (cant) no desempenho dos componentes ferroviários é de extrema importância para a definição dos limites de tolerância da via e adequação dos planos de manutenção. Existem inúmeros padrões de inclinação nas ferrovias, 1:40, 1:30, 1:20. No entanto, a inclinação ideal do trilho para reduzir o estresse e o desgaste do boleto do trilho não foi extensivamente estudada. Este trabalho realiza uma análise do efeito da inclinação do trilho na distribuição de tensões no topo do trilho quando não há JIC e quando esta existe com duas configurações de end post diferentes (fibra de vidro com epóxi e PA66). Para investigar tensões e deformações no boleto do trilho, foi utilizado um Modelo de Elementos Finitos (MEF) com o software Ansys. Para a análise, foi considerado um trilho 136RE com 68 kg por metro linear, carga por eixo de 32,6 ton e perfil de roda AAR-1B. Para representar a rigidez que o lastro exerce sob o dormente (coeficiente de lastro), foi estabelecida uma condição de apoio elástico na base do dormente com rigidez de 0,05N/mm³. A inclinação do trilho foi variada em três valores: 0, 1:20 e 1:40. Os resultados mostram que a tensão no boleto e na roda aumenta com o aumento da inclinação do trilho. A tensão máxima ocorreu na condição com inclinação do trilho de 1:20. A variação da escala de 0 a 1:20 resulta em uma diminuição de aproximadamente 9% na tensão máxima, variando de 947 MPa a 867 MPa. Por outro lado, quando se coloca a JIC, há um aumento na máxima tensão de von-Mises de 22% (end post de fibra de vidro com epóxi) até 35% (end post de PA66), enquanto o aumento de tensão foi de 5,1% quando varia o cant de zero para 1/20 na JIC com end post de PA66. O contato roda-trilho na condição cant zero ocorreu próximo à transição da banda de rodagem e início da raiz do flange, resultando em uma instabilidade dinâmica no rodeiro, pois nesta região o gradiente do raio da roda muda rapidamente. Assim, além de maior tensão de contato, aumenta a propensão à ocorrência do fenômeno de hutting, que pode acelerar o desgaste do trilho e da roda.

Degradation of the railway track components and geometry is dependent on the increasing of axle load, operation speed and traffic. The rail cant is a important geometry parameter and is commonly monitored to ensure railway safety and comfort conditions. The track condition variations can cause changes in the stresses imposed on the railway wheels, as well as on the rails, and it has a direct relationship with its wear rate and useful life. Understanding the influence of cant variation on the performance of railway components is extremely important to define the tolerance limits of the track and adequacy of maintenance plans. There are numerous rail cant patterns on railways, 1:40, 1:30, 1:20. However, the optimal rail cant to reduce the stress and wear of rail head not been extensively studied. This work performs an analysis of the effect of the rail cant on the rail head stress distribution, when there is no IJ, and when it exists with two different end post configurations (fiberglass with epoxy and PA66). To investigate stress and strain in rail head, a Finite Element Model with Ansys software was used. For the analysis was considered a 136RE rail with 68 kg per linear meter, axle load of 32.6 ton, and AAR-1B wheel profile. To represent the stiffness that the ballast exerts on the sleeper (ballast coefficient) an elastic support condition was established at the base of the sleeper with a stiffness 0.05N/mm³. The rail cant was varied in three values: 0, 1:20 and 1:40. The results shows that the stress in rail head and wheel increases with the increasing in the rail cant. The maximum stress occurred in the condition with rail cant of 1:20. The variation of cant from 0 to 1:20 results in an decrease of approximately 9% in maximum stress, ranging from 947 MPa to 867 MPa. On the other hand, when the IJ is applied, there is an increase in the maximum von-Mises stress from 22% (fiberglass with epoxy end post) up to 35% (PA66 end post). Meanwhile, the increase in von-Mises stress was 5.1% when varying the rail inclination from zero to 1/20 in the JIC with PA66 end post. The wheel/rail contact in cant zero condition occurred close to the transition of the wheel tread and the beginning of flange root, resulting in a dynamic instability in the wheelset, since in this region the gradient of the wheel radius changes rapidly. Thus, in addition to higher contact stress, increases the occurrence propensity for the hutting phenomenon, which can accelerate rail head and wheel wear.