Análise dinâmica do comportamento do lastro ferroviário por modelagem computacional.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Moraes, Sílvio Tumelero de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ballast; Cisalhamento direto; Direct shear test; Discrete element method; Dynamic ground stabilization; Estabilização dinâmica; Ferrovias; Geometria e modelagem computacional; Lastro; Método dos elementos discretos; Railway; Socaria; Tamping machine
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-17012024-120710/

As ferrovias são essenciais para transpor grandes distâncias e levar alta quantidade de carga. Para garantir segurança, é necessária a manutenção periódica nos componentes da superestrutura da via. O processo de socaria é o responsável por reposicionar os trilhos, corrigindo imperfeições geométricas, no entanto, há variação da densificação do lastro como efeito colateral do processo, gerando possíveis reduções de rigidez vertical e resistência lateral, o que requer cuidado, em particular no que concerne à operação segura da via. Dessa forma, uma das estratégias é reduzir a velocidade de tráfego até que a via volte a apresentar parâmetros aceitáveis de segurança, entretanto, o impacto operacional desse método é significativo. Alternativamente, utiliza-se o equipamento de estabilização dinâmica (DGS), capaz de acelerar o processo de regeneração da via, homogeneizando a camada de lastro. Para entender a eficiência e verificar a eficácia desses equipamentos de manutenção periódica do lastro, nas condições utilizadas no Brasil, optou-se por realizar uma análise numérica do comportamento do lastro ferroviário por meio do método dos elementos discretos (MED), utilizando o programa comercial Rocky DEM. Devido à importância da forma geométrica dos grãos, foi realizada a digitalização de 90 partículas de lastro, por meio de um escâner a laser; o resultado obtido, assim como as simplificações realizadas, foi discutido e comparado com outros métodos. Analisaram-se diversos parâmetros computacionais de propriedades das partículas e de contato. Ademais, o coeficiente de atrito entre as partículas de lastro foi calibrado por meio da simulação de um ensaio de cisalhamento direto. Por fim, simulou-se a seção transversal representativa da via, utilizando os equipamentos de socaria e DGS, comparando diferentes configurações de parametrização de ambos os equipamentos. Analisou-se o perfil de densificação, a resistência lateral e a rigidez vertical do dormente. Em suma, de acordo com as simulações, a socaria cumpriu a sua função primordial de corrigir a geometria da via e o DGS evidenciou a sua importância na melhora das condições do lastro. A frequência de 28 Hz mostrou-se melhor na maioria dos aspectos analisados para ambos os processos de manutenção estudados.