A SPECTOS R EGULAMENTARES

Em vias ferroviárias de circulação de comboios convencionais

dinâmicos causados pela passagem de comboios através da amplificação dos efeitos estáticos por um

-30 -20 -10 0 10 20 30 0 50 100 A ce le ra çã o a M e io V ã o ( m /s ²)

Distância do Primeiro Eixo do Comboio desde o início do Vão (m)

-0,015 -0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010 0,015 0 50 100 D e fl e x ã o D in â m ic a a M e io V ã o ( m )

Distância do Primeiro Eixo do Comboio desde o início do Vão (m)

Resposta dinâmica em acelerações da viga exemplo (programa).

deslocamentos da viga exemplo (adaptado de (ERRI D214/RP 9, 2001)

Resposta dinâmica em deslocamentos da viga exemplo (programa

Da comparação entre os gráficos obtidos constata-se uma perfeita concordância com os resultados (2001), significando que o programa se encontra validado.

EGULAMENTARES

lação de comboios convencionais é suficiente considerar os efeitos dinâmicos causados pela passagem de comboios através da amplificação dos efeitos estáticos por um

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Distância do Primeiro Eixo do Comboio desde o início do Vão (m)

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Distância do Primeiro Eixo do Comboio desde o início do Vão (m)

).

(ERRI D214/RP 9, 2001)).

ga exemplo (programa).

se uma perfeita concordância com os resultados , significando que o programa se encontra validado.

é suficiente considerar os efeitos dinâmicos causados pela passagem de comboios através da amplificação dos efeitos estáticos por um

Comportamento Dinâmico de Pontes com Tabuleiro Pré-Fabricado em Vias de Alta Velocidade

que a simulação dos efeitos dinâmicos se obtêm por multiplicação dos efeitos deste carregamento por factores de amplificação Φ, que pode assumir o valor de Φ2 no caso de via com manutenção cuidada ou Φ3 no caso de a manutenção ser corrente.

Φ= 1,44

_`− 0.2+ 0,82 com: 1,00 ≤ Φ≤ 1,67 (2.15)

Φg= 2,16

_`− 0,2+ 0,73 com: 1,00 ≤ Φg≤ 2,00 (2.16) O factor LΦ é o comprimento “determinante” de acordo com o elemento estrutural em causa.

Contudo, com a evolução dos veículos ferroviários, tanto em dimensões como em velocidade de circulação, que passaram a exceder os 200 km/h, os modelos de amplificação de efeitos de carregamentos estáticos deixaram de ser suficientes para contabilizar correctamente os efeitos despoletados pelas altas velocidades atingidas, os fenómenos de ressonância.

Assim, surgiu a necessidade de criar normas com vista a guiar o dimensionamento de pontes ferroviárias de alta velocidade, tendo os estudos da comissão ERRI D214 sido incluídos na última versão da EN1991-2 (2003) e EN1990-AnnexA2 (2002).

A necessidade de realizar ou não análises dinâmicas nas pontes ferroviárias é definida de acordo com os critérios presentes no fluxograma da norma EN1991-2 (2003), representado na Fig. 2.7.

Fig. 2.7 – Fluxograma de determinação da necessidade de análise dinâmica de uma ponte. (adaptado de (EN1991-2, 2003))

Na Fig. 2.7, v é a velocidade máxima nominal (m/s), V é a velocidade de circulação no local (km/h), L o vão da ponte, n0 a frequência do primeiro modo de vibração vertical e nT a frequência do primeiro modo de torção.

No dimensionamento de pontes ferroviárias, tem que se ter em conta critérios gerais essenciais, sendo eles:

• critérios de segurança estrutural; • critérios de segurança da via;

• critérios de conforto dos passageiros.

Nos pontos seguintes faz-se uma breve descrição destes três critérios.

2.4.1. CRITÉRIOS DE SEGURANÇA ESTRUTURAL

A verificação da segurança da estrutura depende da necessidade ou não da realização de uma análise dinâmica. A avaliação dessa necessidade, como referido anteriormente, é feita de acordo com o fluxograma da Fig. 2.7.

Quando não é exigida análise dinâmica, o dimensionamento da estrutura é realizado considerando o factor de amplificação dinâmico

1 + _{+ 0.5′′ (2.17)}

no caso de vias com manutenção cuidada, ou

1 + _{+ ′′ (2.18)}

caso a via tenha uma manutenção normal.

O factor φ’ é uma parcela que admite que a via é perfeita, assumindo o valor _{= j1 − k − k}k _]; k < 0,76

1,325; k ≥ 0,76B (2.19)

onde

k =_2

n/o (2.20)

em que v é a velocidade máxima de circulação do comboio em m/s e LΦ e n0 têm o significado indicado anteriormente.

A parcela φ” pretende ter em conta as irregularidades da via e das rodas do comboio, sendo calculada a partir de ₌ p 100 q56r;s t <o u + 50 vn_{80 − 1w r}/o ;sot u x yz1: _{≥ 0 (2.21)}

com α a tomar o valor de

p = j22 ,  ≤ 22 1/|

Comportamento Dinâmico de Pontes com Tabuleiro Pré-Fabricado em Vias de Alta Velocidade

No caso de ser requerida uma análise dinâmica, os esforços ou deslocamentos de dimensionamento são definidos como o valor mais desfavorável resultante de

1 +  ~+ ′′ 2⁄   ‚ƒK zI „… † (2.23) ou Φ × K71"+"ƒˆ/0 (2.24)

em que HSLM (High Speed Load Model) é o modelo de carregamento para veículos de alta velocidade, RT (Real Train) é o carregamento de comboios reais e LM71”+”SW/0 é um modelo de carregamento estático. O factor Φ já foi anteriormente definido, enquanto o valor φ’dyn é dado por



~ = 1‰:Š‹~⁄‹$))Š − 1 (2.25)

onde ydyn é a máxima resposta dinâmica e ystat o correspondente máximo estático devido ao RT ou HSLM. Em (2.23), caso a manutenção da via seja normal, deverá ser usado φ” em vez de φ”/2 (valor correspondente a uma via com manutenção cuidada).

2.4.2. CRITÉRIOS DE SEGURANÇA DA VIA

As normas europeias exigem, para além da segurança estrutural, a verificação de segurança da via- férrea com vista a garantir condições de segurança aos veículos que nela circulam. Assim, são impostas medidas que tentam controlar fenómenos de instabilidade do balastro, redução do contacto entre a roda e o carril, deflexão e torção excessiva do tabuleiro, levantamento dos apoios etc, com vista a minimizar as possibilidades de descarrilamento dos comboios .

Nos pontos seguintes, apresentam-se algumas dessas verificações, sendo elas: i. Aceleração vertical máxima do tabuleiro;

ii. Deformação vertical máxima do tabuleiro; iii. Levantamento dos apoios.

2.4.2.1. Aceleração vertical máxima do tabuleiro

Com vista a impedir a instabilização do balastro no caso de vias balastradas ou a perda de contacto entre a roda do comboio e o carril, são impostos pela EN1990-AnnexA2 (2002) limites de aceleração vertical do tabuleiro onde a via se apoia de 3,5 m/s2 em pontes balastradas e 5,0 m/s2 em pontes de via não balastrada.

2.4.2.2. Deformação vertical máxima do tabuleiro

A norma EN1990-AnnexA2 (2002) refere que a deformação vertical máxima medida ao longo de qualquer uma das vias existentes na ponte quando sujeita ao carregamento do modelo de cargas LM71 não pode exceder 1/600 do vão (L):

2.4.2.3. Levantamento dos apoios

A limitação do levantamento dos apoios tem como objectivo evitar a rotura prematura dos apoios da ponte. A verificação deste estado limite faz

(Rapoio) é sempre positiva, isto é, tem que se verificar a condição: „#''"

em que RG é a reacção do apoio às cargas permanentes e dinâmico da passagem do comboio.

2.4.3. CRITÉRIOS DE CONFORTO DOS PASSAGEIROS

A avaliação do nível de conforto dos passageiros está relacionada com a aceleração a que estão sujeitos durante a aproximação, passagem e afastamento da ponte. A classificação atribuída ao nível de conforto segundo a EN1990-AnnexA2

aceleração vertical atingidos dentro das carruagens (

Quadro 2.1 – Níveis de conforto recomendados

Nível de conforto Muito B

Bom Aceitável

Estes níveis encontram-se definido

realizar uma análise directa das acelerações atingidas com a adopção de modelos com interacção ponte-comboio, modelos esses que exigem elevado tempo de processamento. A

(2002) admite uma avaliação do nível de conforto com recurso a um método simplificado que se baseia na deflexão vertical máxima

multiplicado pelo factor Φ. A Fig. Muito Bom (_&=1,0 m/s2) para ponte

Fig. 2.8 – Deflexão vertical máxima, em pontes ferroviárias com três ou mais vãos simplesmente apoiados, em função da velocidade para um nível de conforto

A limitação do levantamento dos apoios tem como objectivo evitar a rotura prematura dos apoios da ponte. A verificação deste estado limite faz-se garantindo que a reacção do apoio ao longo do tempo

é sempre positiva, isto é, tem que se verificar a condição:   = „+ „‘â" ≥ 0 , ∀"

o apoio às cargas permanentes e RDinâmica é a parcela correspondente ao efeito

DOS PASSAGEIROS

A avaliação do nível de conforto dos passageiros está relacionada com a aceleração a que estão urante a aproximação, passagem e afastamento da ponte. A classificação atribuída ao nível AnnexA2 (2002) é dada de acordo com os valores máximos de aceleração vertical atingidos dentro das carruagens (_&), definidos no Quadro 2.1.

Níveis de conforto recomendados (EN1990, 2002).

Nível de conforto Aceleração vertical _& (m/s2)

Bom 1,0

Bom 1,3

Aceitável 2,0

se definidos para acelerações dentro das carruagens, sendo apenas possível realizar uma análise directa das acelerações atingidas com a adopção de modelos com interacção

comboio, modelos esses que exigem elevado tempo de processamento. A EN1990

admite uma avaliação do nível de conforto com recurso a um método simplificado que se baseia na deflexão vertical máxima (δ) da ponte quando sujeita ao carregamento estático do LM71

Fig. 2.8 apresenta o ábaco da norma referente a um nível de conforto ) para pontes com três ou mais vãos simplesmente apoiados.

Deflexão vertical máxima, em pontes ferroviárias com três ou mais vãos simplesmente apoiados, em um nível de conforto Muito Bom. (adaptado de (EN1990, 2002)

A limitação do levantamento dos apoios tem como objectivo evitar a rotura prematura dos apoios da ao longo do tempo

(2.27)

é a parcela correspondente ao efeito

A avaliação do nível de conforto dos passageiros está relacionada com a aceleração a que estão urante a aproximação, passagem e afastamento da ponte. A classificação atribuída ao nível valores máximos de

s para acelerações dentro das carruagens, sendo apenas possível realizar uma análise directa das acelerações atingidas com a adopção de modelos com interacção EN1990-AnnexA2 admite uma avaliação do nível de conforto com recurso a um método simplificado que se quando sujeita ao carregamento estático do LM71 o ábaco da norma referente a um nível de conforto

smente apoiados.

Deflexão vertical máxima, em pontes ferroviárias com três ou mais vãos simplesmente apoiados, em (EN1990, 2002))

Comportamento Dinâmico de Pontes com Tabuleiro Pré-Fabricado em Vias de Alta Velocidade

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