Avaliação do comportamento mecânico da via férrea utilizando elementos finitos considerando fadiga : estudo paramétrico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Miecoanski, Jean Felipe
Orientador(a): Vicentini, Daniane Franciesca, 1979-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ferrovias
Engenharia ferroviaria
Aço - Fadiga
Metodo dos elementos finitos
Engenharia Civil
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/65859
Resumo: Orientadora: Prof. Dra. Daniane Franciesca Vicentini
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia CivilVicentini, Daniane Franciesca, 1979-Miecoanski, Jean Felipe2025-01-27T22:41:22Z2025-01-27T22:41:22Z2019https://hdl.handle.net/1884/65859Orientadora: Prof. Dra. Daniane Franciesca VicentiniDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil. Defesa : Curitiba, 01/10/2019Inclui referências: p. 138-144Resumo: As crescentes dificuldades com o transporte rodoviário no Brasil colocam em destaque o interesse por estudos em ferrovias. Assim, tem as como a ampliação da malha ferroviária e o grau de utilização das ferrovias já existentes são cada vez mais discutidos, a fim de otim izar o transporte de cargas. Para que se tenha um a infraestrutura adequada, é necessário, no entanto, am pliar o conhecimento sobre o comportamento das tensões atuantes nas camadas de lastro, sublastro e subleito, e os fenômenos que causam as falhas nas mesmas. Assim, o objetivo do presente trabalho é analisar o comportamento mecânico da via férrea, em term os de tensão e deformação, através de um estudo mecanicista, utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Para tanto, elaborou-se inicialmente um a modelagem simples do trilho tridimensional sobre um a base elástica para aferir o comportamento da via. Este modelo m ostrou tendência coerente de comportamento e valores que podem ser melhorados com o seu aprimoramento. N a seguinte fase desta pesquisa, a modelagem foi ampliada de modo a considerar também os dormentes, lastro, sublastro e subleito de maneira tridimensional, o que permitiu obter resultados de tensão e deformação em mais elementos. Esse últim o modelo foi utilizado para analisar o comportamento mecânico da via em função do emprego de diversos materiais nas camadas da superestrutura, através de um estudo paramétrico. A partir dos resultados de tensões e deformações elásticas do estudo paramétrico, foram estimados os deslocamentos plásticos, segundo as equações empíricas propostas por Tseng e Lytton (1989), para perm itir a análise de seu comportamento ao longo dos ciclos de carga, e estimar o número de ciclos necessários para o surgimento de deslocamentos consideráveis. Por fim, realizou-se uma análise da vida em fadiga do subleito, para avaliar o número de ciclos de carga admissível nessa camada. Percebeu-se que as simulações com dormentes de madeira, em comparação com dormentes de concreto, apresentaram maiores tensões na camada do subleito, acumularam m aior deformação plástica, e tiveram m enor vida em fadiga do subleito. E de m aneira geral, concluiu-se que o módulo de elasticidade do subleito foi um dos parâmetros com m aior influência no comportamento mecânico da via, em termos de tensão e deformação da mesma. Como principais limitações do trabalho podem ser citadas a consideração de apenas comportamentos elásticos dos materiais nas simulações, a simulação de carregamentos estáticos apenas, e a im possibilidade de aferir os resultados obtidos com ensaios de campoAbstract: The increasing road transportation difficulties in Brazil highlight the interest in Railroad studies. Therefore, the increase of the Railroad network and the degree of use of those that already exist, are increasingly being discussed, with the intention to optimize transportation. An increase in the knowledge about the behavior of stresses on ballast, subballast and subgrade and phenomena related to their failures are necessary to have an efficient infrastructure. Thus, the research objective is to analyze the mechanical behavior of railway, in terms of stress and strain, through a mechanistic study, using the finite element method (FEM). Therefore, a three-dimensional rail on elastic foundation model was made, to assess the behavior of the railroad pavement model. A consistent behavior tendency resulted, in which the values could be enhanced with the model. In the research sequence, the model was extended to consider also the ties, ballast, subballast and subgrade three-dimensionally, which provided results of stress and strain in more track elements. This last model was used to analyze the mechanical behavior of track considering many materials in superstructure layers, through a parametric study. From elastic results of stress and strains in the parametric study, plastic displacements were estimated following the empirical equations proposed by Tseng and Lytton (1989), to allow the analysis of their behavior along load cycles, and to estimate the number of cycles required for emergence of considerable displacements. At last, the subgrade fatigue life was analyzed, to identify the number of cycles allowable in the layer. It was noticed that simulations with wood ties, when compared to concrete ties, presented higher stresses in the subgrade layer, accumulate more plastic deformation, and had a less subgrade fatigue life. In general, was concluded that the subgrade modulus of elasticity was one of the most influencing parameters of track mechanical behavior, considering it stresses and strains. The consideration of the only elastic behaviour of materials, the simulation of static loadings only, and the impossibility of measuring the obtained results with experimental data can be seen as the main limitations of this research work1 recurso online : PDF.application/pdfFerroviasEngenharia ferroviariaAço - FadigaMetodo dos elementos finitosEngenharia CivilAvaliação do comportamento mecânico da via férrea utilizando elementos finitos considerando fadiga : estudo paramétricoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - JEAN FELIPE MIECOANSKI.pdfapplication/pdf2251763https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/65859/1/R%20-%20D%20-%20JEAN%20FELIPE%20MIECOANSKI.pdf993995d10c1897e7ad94860ce815f408MD51open access1884/658592025-01-27 19:41:22.587open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/65859Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-01-27T22:41:22Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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