Efeitos da interação trem-trilhos-lastro-estrutura nas vibrações de pontes ferroviárias

Resumo

As vibrações em pontes ferroviárias produzidas pela passagem da composição típica de um TUE (Trem Unidade Elétrico, composto por 8 carros) utilizado nas vias férreas de várias áreas urbanas brasileiras, são investigadas com auxílio de modelos matemáticos para a simulação da carga dinâmica (isto é, de um modelo mecânico da composição de carros com suas suspensões), além dos efeitos da interação dinâmica entre trem-trilhos-dormentes-lastro e a própria estrutura da ponte ferroviária. Na modelagem matemática foram levadas também em consideração as irregularidades geométricas (determinísticas e aleatórias) de ocorrências freqüentes nos trilhos e nas rodas. Dois tipos de lastro sob os dormentes são considerados: um granular e outro elastomérico. O sistema mecânico-estrutural, resultante de uma idealização bi-dimensional, foi discretizado em elementos finitos e as equações diferenciais de movimento foram integradas numericamente. As respostas dinâmicas obtidas para uma ponte ferroviária urbana são utilizadas para avaliar tanto o desempenho do modelo de carga dinâmica, quanto os efeitos das irregularidades geométricas e do tipo de lastro no problema de interação dinâmica. Finalmente, essas respostas são utilizadas para avaliar as amplificações dinâmicas em termos de deslocamentos e tensões e compará-las com o valor do coeficiente de impacto prescrito na norma brasileira para projeto de pontes ferroviárias.