Estudos sobre a modelação numérica da via-férrea com subestrutura reforçada

Abstract

A degradação das vias-férreas é um aspeto intrínseco do seu comportamento. Para proceder à reabilitação estrutural da via, de forma a garantir o nível de desempenho exigido, por vezes recorre-se a técnicas de melhoramento do solo da respetiva subestrutura. O objetivo deste estudo é avaliar o comportamento estrutural da via-férrea quando a subestrutura é reforçada com colunas de solo-ligante. Nesse sentido, foram desenvolvidos modelos numéricos tridimensionais por diferenças finitas, que permitiram realizar estudos paramétricos relativos à influência do diâmetro e disposição das colunas e da posição de carga, na resposta estrutural da via-férrea. Para além disso, foram considerados para a camada de balastro dois modelos diferentes de comportamento do material e, no final, comparados os resultados dessas análises. Os resultados dos estudos mostraram que, ao implementar colunas de solo-ligante, as tensões verticais são direcionadas para as colunas, sendo evidente o encaminhamento das cargas. Em geral, isso resulta na redução da tensão vertical nas camadas superiores da subestrutura, de acordo com o que se pretende com a aplicação desta técnica de reforço. Em termos de deslocamentos verticais (deflexões), a consideração do comportamento elástico linear da camada de balastro conduziu a resultados semelhantes aos obtidos no modelo elástico não linear. No entanto, em termos de tensões verticais, os resultados da abordagem não linear evidenciaram menores concentrações de tensões nas colunas, quando comparado com o que acontece na abordagem elástica linear. Este comportamento poderá estar relacionado com o facto de o módulo de Young atribuído à camada de balastro na abordagem linear ter sido ligeiramente sobrestimado, o que sugere a necessidade de trabalhos futuros em termos de calibração daquele parâmetro.