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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo Souza de Freitas
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Motta, Rosângela dos Santos (Presidente)
Barbosa, Roberto Spinola
Queiroz, Rudney da Conceição
Título em português
Estudo de esforços em pavimentos de concreto continuamente armados como plataformas ferroviárias.
Palavras-chave em português
Análise numérica computacional
Calibração campo/modelo computacional
Ferrovias
Pavimentação de concreto (Comportamento estrutural)
Pavimento de concreto continuamente armado
Plataforma ferroviária rígida
Resumo em português
Desde os anos 1940, o pavimento de concreto continuamente armado (PCCA) é uma tecnologia empregada para o tráfego rodoviário nos Estados Unidos da América (EUA). A partir de 1972, na Alemanha, as premissas de construção do PCCA foram aplicadas em linhas ferroviárias. A utilização do PCCA como plataforma ferroviária é relativamente recente e ainda não existem normas específicas para o seu dimensionamento e análises. Diante disso, o comportamento estrutural do PCCA rodoviário é adotado para as vias férreas rígidas. O objetivo central deste trabalho é compreender o comportamento estrutural de um PCCA convencional utilizado como plataforma ferroviária. Para tanto, foram realizadas simulações numéricas computacionais com o software Abaqus/CAE, primeiramente para elaborar um modelo computacional de um PCCA convencional calibrando-o com resultados de ensaios de campo. Posteriores simulações com fixações, trilhos e a solicitações de três diferentes veículos foram conduzidas, no modelo inicialmente proposto, dentro do próprio Abaqus/CAE. As simulações no PCCA como plataforma ferroviária consistiram em avaliar se a posição da carga ferroviária em relação às fissuras do PCCA influenciava no comportamento estrutural do pavimento. Realizou-se também um estudo paramétrico com os elementos da via permanente e um estudo à fadiga no concreto utilizado. O PCCA comportou-se estruturalmente muito bem quando utilizado para veículos de passageiros. O período de vida observado para os veículos de passageiros está dentro do esperado para plataformas ferroviárias rígidas. Entretanto, para o caso do veículo de carga, os modelos de fadiga mostraram uma vida de projeto bem inferior à esperada para plataformas ferroviárias rígidas, portanto, o pavimento não suportaria o carregamento de veículos de carga. O estudo paramétrico demonstrou que a rigidez das fixações é o elemento que mais influencia na deflexão da via, na tensão de tração no fundo das placas e na tensão de tração em flexão nos trilhos. O melhoramento da capacidade estrutural da fundação diminui a tensão de tração no pavimento, sem alterar a deflexão na via permanente.
Título em inglês
Study of efforts in continuously reinforced concrete pavements as railway platforms.
Palavras-chave em inglês
Calibration field / computational model
Computational numerical analysis
Continuously reinforced concrete pavement
Rigid railway platform
Resumo em inglês
Since the 1940s, continuously reinforced concrete pavement (CRCP) is a technology used in the United States of America (USA) for road traffic. Starting in 1972, the CRCP construction premises were applied to railway lines in Germany. Use of PCCA as a railway platform is relatively recent and there are no specific standards for its scaling and analysis, there are no specific standards for its design and analysis. Given this, the structural behavior of the PCCA road is adopted for the rigid railways. The central objective of this work is to understand the structural behavior of a conventional CRCP used as a railway platform. For this, numerical simulations were performed with Abaqus/CAE software to develop a conventional CRCP model calibrated with field test results. Later, simulations with fixations, rails and three different vehicles loads were conducted in the model initially proposed. The CRCP simulations as railway platform consisted of evaluating whether the positioning of the rail load in relation to the CRCP transverse cracks influenced the structural behavior of the pavement. A parametric study was also performed on the permanent track elements and on the concrete fatigue life. As a result, the pavement lifespan observed under these vehicles loads is within that expected for rigid railway platforms, for the three fatigue models used. However, in the case of the cargo vehicle, the fatigue models showed a design life inferior that expected for rigid railway platforms; therefore, the pavement would not be appropriate for the loading of cargo vehicles. The parametric study showed that the stiffness of the fixings is the element that most influences track deflection, tensile stress at the bottom of the slabs and tensile stress in the rails. The improvement of the foundation decreases the tensile stress in the pavement without changing the deflection in the permanent way.
 
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Data de Publicação
2019-07-23
 
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