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Authors
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Abstract(s)
The railway is a widely used mode of land transportation around the world. To ensure passenger comfort and safety, a specific structure is required, consisting of elements that are divided into infrastructure and superstructure. The superstructure encompasses the rails, sleepers, ballast, and fastening materials, which will be addressed in this study. The efficiency and safety of transporting people and goods on the railway depend largely on the behaviour of this superstructure. Under extreme environmental conditions, such as temperature fluctuations, there is a significant risk of thermal buckling of the rails, which can affect the behaviour of the other elements of the superstructure. This study aims to analyze how these various factors affect the occurrence of thermal buckling in railways. The research identifies rail misalignment and the quality of the ballast as the most influential factors in determining buckling temperatures. The study uses a numerical model, validated through experimental results, to conduct a parametric analysis. The parametric study identified ballast strength as the most critical parameter. When comparing the weak ballast condition (no crib ballast) to the complete and compacted ballast, an increase of up to 127% in buckling temperatures was observed. Additionally, it was observed that the initial rail imperfection significantly influences buckling temperatures. On the other hand, the other evaluated parameters such as rail profile and torsional stiffness had only a minimal influence on buckling temperatures.
A ferrovia é um meio de transporte terrestre amplamente utilizado em todo o mundo. Para garantir o conforto e a segurança dos passageiros, é necessário ter uma estrutura específica, composta por elementos que são divididos em infraestrutura e superestrutura. A superestrutura abrange os trilhos, travessas, lastro e materiais de fixação, que serão abordados neste trabalho. A eficiência e segurança do transporte de pessoas e mercadorias na ferrovia dependem, em grande parte, do comportamento dessa superestrutura. Em condições ambientais extremas, como flutuações de temperatura, há um risco significativo de flambagem térmica dos trilhos, o que pode afetar o comportamento dos demais elementos da superestrutura. Este estudo tem como objetivo analisar como estes diversos fatores afetam a ocorrência de flambagem térmico em ferrovias. A pesquisa identifica o desalinhamento dos trilhos e a qualidade do lastro como os fatores mais influentes na determinação das temperaturas de flambagem. O estudo utiliza um modelo numérico, validado por meio de resultados experimentais, para realizar uma análise paramétrica. O estudo paramétrico identificou a resistência do lastro como o parâmetro mais crítico. Ao comparar a condição de lastro fraco (sem lastro entre travessas) com o lastro completo e compactado, foi observado um aumento de até 127% nas temperaturas de encurvamento. Além disso, foi observado que a imperfeição inicial do trilho tem grande influência nas temperaturas de flambagem. Por outro lado, os outros parâmetros avaliados tiveram apenas uma influência mínima nas temperaturas de flambagem.
A ferrovia é um meio de transporte terrestre amplamente utilizado em todo o mundo. Para garantir o conforto e a segurança dos passageiros, é necessário ter uma estrutura específica, composta por elementos que são divididos em infraestrutura e superestrutura. A superestrutura abrange os trilhos, travessas, lastro e materiais de fixação, que serão abordados neste trabalho. A eficiência e segurança do transporte de pessoas e mercadorias na ferrovia dependem, em grande parte, do comportamento dessa superestrutura. Em condições ambientais extremas, como flutuações de temperatura, há um risco significativo de flambagem térmica dos trilhos, o que pode afetar o comportamento dos demais elementos da superestrutura. Este estudo tem como objetivo analisar como estes diversos fatores afetam a ocorrência de flambagem térmico em ferrovias. A pesquisa identifica o desalinhamento dos trilhos e a qualidade do lastro como os fatores mais influentes na determinação das temperaturas de flambagem. O estudo utiliza um modelo numérico, validado por meio de resultados experimentais, para realizar uma análise paramétrica. O estudo paramétrico identificou a resistência do lastro como o parâmetro mais crítico. Ao comparar a condição de lastro fraco (sem lastro entre travessas) com o lastro completo e compactado, foi observado um aumento de até 127% nas temperaturas de encurvamento. Além disso, foi observado que a imperfeição inicial do trilho tem grande influência nas temperaturas de flambagem. Por outro lado, os outros parâmetros avaliados tiveram apenas uma influência mínima nas temperaturas de flambagem.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Thermal buckling Railways Temperature