Autor(es):
Araújo, Nuno Miguel Faria 
Data: 2011
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/1822/12388
Origem: RepositóriUM - Universidade do Minho
Assunto(s): High-Speed Train; Railway structure; Characteristic stress field; Multimechanism elastoplastic law; Elastic domain; Evolutionary strategies; Comboio de alta velocidade; Estrutura ferroviária; Campo característico de tensões; Lei elasto-plástica multi-mecanismos; Domínio elástico; Estratégia evolutiva
Descrição
Tese de doutoramento em Engenharia Civil (área do conhecimento em Geotecnia) The analysis of ballasted railway structures still demands many improvements
towards preceding an accurate estimate of its global behavior, i.e, towards
reproducing the real performance of the materials and the structure. Furthermore,
in the design process, ultimate/serviceability limit states and life cycle
costs should be attended. As a result, a wide range of research works are being
introduced. This work contributes to the improvement of these processes throughout
laboratory and numerical experiments aiming to investigate (with particular
emphasis) on the dynamic stress field analysis, particularly the characteristic
stress paths followed by granular elements below a typical track structure
under the passage of a High-Speed Train (HST). The experimental laboratory
work allowed, by means of a high-precision cyclic triaxial stress-path apparatus,
the definition of the elastic domain of a foundation soil. The numerical
experiments were carried out using an elastic frequency domain model and an
elastoplastic time domain model, validated with in situ data obtained by vibration
measurements in a HST railway line. These numerical models were used to
analyze the influence of stiffness of the foundation (elastic domain) and structural
layers of railway granular materials (elastic or elastoplastic domains) in the
stress field, clearly showing that the stress response is a function of the selected
constitutive law. Furthermore, the linear elastic assumption for the foundation
soil was found to be questionable, suggesting that further investigation is
required. A análise de estruturas ferroviárias balastradas exige melhorias que a tornem
capaz de reproduzir o comportamento global, i.e., que seja possível a reprodução
do desempenho real dos materiais e da estrutura. Além disso, no processo de
dimensionamento, os estados limite de utilização/últimos e os custos de manutenção
devem ser considerados. Como resultado, uma ampla gama de trabalhos
de investigação está actualmente em curso. Este estudo contribui para a melhoria
destes processos, através de experiências laboratoriais e numéricas que
focam com particular ênfase o campo dinâmico de tensões induzido nas camadas
granulares das estruturas ferroviárias, quando submetidas à passagem de
um comboio de alta velocidade. O trabalho experimental laboratorial permitiu,
por meio de um sistema triaxial cíclico de precisão capaz de aplicar qualquer
trajectória de tensões, a definição do domínio elástico de um solo de fundação.
Os trabalhos experimentais numéricos foram realizados utilizando um modelo
elástico no domínio da frequência e um modelo elasto-plástico no domínio do
tempo, validados com medições in situ de vibrações numa linha ferroviária de
alta velocidade. Estes modelos numéricos foram usados para analisar a influência
da rigidez da fundação (domínio elástico) e das camadas granulares
estruturais da via ferroviária (domínios elástico ou elasto-plástico) no campo
de tensões, mostrando claramente que a resposta é função da lei constitutiva
seleccionada. Além disso, a assumpção de comportamento elástico linear para
o solo de fundação é questionável, requerendo-se investigação adicional.
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma
Inglês
Orientador(es)
Correia, A. Gomes; Modaressi, Arézou; Clouteau, Didier
