Fatiga de sistemas de vía en placamodelo numérico y validación

Zusammenfassung

Esta tesis doctoral describe la investigación sobre el comportamiento a fatiga de la vía en placa. De acuerdo a la clasificación dada por Tayabji y Bilow sobre los sistemas de vía en placa, el tipo de vía en placa analizado en esta tesis se incluye dentro del ¿sistema de dos capas": una placa armada, prefabricada de hormigón, y una base de hormigón, separadas por una fina capa de mortero de cemento y asfalto. En esta tesis se describe la metodología desarrollada y programada en APDL (el lenguaje paramétrico de diseño de ANSYS) para el cálculo a fatiga de cualquier elemento estructural, en concreto aplicamos esta metodología para el sistema de vía en placa en cuestión. El documento se compone de cinco capítulos y tres apéndices. En el Capítulo 1: Introducción, describimos la motivación que nos lleva a realizar esta investigación, y los antecedentes bibliográficos. En el Capítulo 2: Modelo de elementos finitos, describimos el modelo de elementos finitos desarrollado en ANSYS, así como la metodología seguida para la predicción del daño en fatiga de la superestructura de la vía en placa, basándonos en códigos estándar como el Código Modelo y modelos de fatiga fruto de campañas experimentales en hormigón. En este capítulo, describimos también la metodología seguida para el tratamiento de señales reales, que en este caso, empleamos para la construcción de los pulsos de diferentes trenes, y que aplicaremos, posteriormente, sobre la vía para evaluar el daño sobre la placa. En el Capítulo 3: Programa experimental, detallamos el programa experimental diseñado para esta investigación, el material empleado, los ensayos de fatiga y en especial los ensayos llevados a cabo sobre la vía en placa, así como los equipos utilizados. En el Capítulo 4: Discusión, describimos los modelos de elementos finitos realizados en condiciones análogas a las desarrolladas en el laboratorio. Comparando los resultados numéricos con los obtenidos por los ensayos podemos validar el modelo, mediante las expresiones para el cálculo a fatiga propuestas por el Código Modelo. Además, presentamos los resultados con otros modelos de fatiga. Posteriormente realizamos un análisis paramétrico para ver la influencia de diversos parámetros a tener en cuenta en la optimización de la geometría y en la predicción del daño. Finalmente, se evalúan y se proponen diferentes geometrías. Por último, en el Capítulo 5: Conclusiones y trabajo futuro, exponemos las conclusiones más relevantes de este trabajo y las futuras líneas de investigación.