Influencia del grosor de balasto y subbalasto en el comportamiento estructural de la plataforma ferroviaria de carga pesada determinado mediante el uso de modelado por elementos finitos
Autores: Teixeira, Magdiel Acaz de Oliveira; Santos, William Wilson dos; Coelho, Lisley Madeira; Santana, Lidiane Hellen dos Santos; Ávila, Fábio Grisolia de; Monteiro, Sergio Neves; Guimarães, Antônio Carlos Rodrigues
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Influencia del grosor de balasto y subbalasto en el comportamiento estructural de la plataforma ferroviaria de carga pesada determinado mediante el uso de modelado por elementos finitos
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Estudio
Lastre
Sublastre
Grosores
Comportamiento estructural
Plataforma ferroviaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la influencia de los grosores de balasto y sub-balasto en el comportamiento estructural de una plataforma ferroviaria de carga pesada mediante el uso de modelado por elementos finitos con el software SysTrain (v. 1.84). Se realizó un análisis paramétrico para evaluar cómo las variaciones en el grosor de las capas afectan parámetros clave de rendimiento, incluyendo la deflexión total, los momentos de flexión en los rieles y las tensiones verticales dentro de la vía ferroviaria. Los resultados indican que reducir el grosor del balasto aumenta la deflexión y las tensiones verticales, mientras que un grosor excesivo eleva la rigidez del sistema, reduciendo su capacidad para disipar tensiones. Esta condición puede intensificar la transmisión de cargas dinámicas a los componentes de la vía, acelerando el desgaste de los rieles y durmientes y requiriendo intervenciones correctivas más frecuentes, aumentando así los costos de mantenimiento. Las deflexiones se mantuvieron dentro del límite de 6.35 mm establecido por AREMA, excepto en un caso (6.85 mm), donde un grosor excesivo de balasto (160 cm) combinado con baja rigidez del material resultó en incumplimiento. Las tensiones verticales en la subestructura variaron de 106.9 kPa a 155.9 kPa, permaneciendo dentro de los límites admisibles. Además, el estudio destaca el papel significativo de las propiedades del material, particularmente el módulo resiliente, en el rendimiento general de la vía. Los hallazgos mejoran la comprensión de cómo la geometría del balasto y sub-balasto afecta el comportamiento estructural ferroviario, demostrando cómo el modelado numérico con SysTrain puede apoyar la toma de decisiones en el diseño de vías y estrategias de mantenimiento.
Descripción
Este estudio investiga la influencia de los grosores de balasto y sub-balasto en el comportamiento estructural de una plataforma ferroviaria de carga pesada mediante el uso de modelado por elementos finitos con el software SysTrain (v. 1.84). Se realizó un análisis paramétrico para evaluar cómo las variaciones en el grosor de las capas afectan parámetros clave de rendimiento, incluyendo la deflexión total, los momentos de flexión en los rieles y las tensiones verticales dentro de la vía ferroviaria. Los resultados indican que reducir el grosor del balasto aumenta la deflexión y las tensiones verticales, mientras que un grosor excesivo eleva la rigidez del sistema, reduciendo su capacidad para disipar tensiones. Esta condición puede intensificar la transmisión de cargas dinámicas a los componentes de la vía, acelerando el desgaste de los rieles y durmientes y requiriendo intervenciones correctivas más frecuentes, aumentando así los costos de mantenimiento. Las deflexiones se mantuvieron dentro del límite de 6.35 mm establecido por AREMA, excepto en un caso (6.85 mm), donde un grosor excesivo de balasto (160 cm) combinado con baja rigidez del material resultó en incumplimiento. Las tensiones verticales en la subestructura variaron de 106.9 kPa a 155.9 kPa, permaneciendo dentro de los límites admisibles. Además, el estudio destaca el papel significativo de las propiedades del material, particularmente el módulo resiliente, en el rendimiento general de la vía. Los hallazgos mejoran la comprensión de cómo la geometría del balasto y sub-balasto afecta el comportamiento estructural ferroviario, demostrando cómo el modelado numérico con SysTrain puede apoyar la toma de decisiones en el diseño de vías y estrategias de mantenimiento.