Estudio dinámico comparativo de puentes de ferrocarril de luces cortas con diferentes tipologías

Abstract

El desarrollo de la alta velocidad en los trenes actuales ha traído consigo nuevos requerimientos en el diseño de las estructuras ferroviarias y, en especial, de sus puentes. En efecto, los fenómenos de resonancia, debidos a la solicitación periódica de los ejes del vehículo junto a las irregularidades de la vía y ruedas, adquieren una mayor entidad conforme se incrementa la velocidad de paso, y pueden derivar en amplificaciones considerables de la respuesta de la estructura que pongan en peligro su integridad, o interfieran en la seguridad y confort del pasajero. Por ello, las normativas actuales de diseño de puentes ferroviarios prescriben la obligatoriedad de llevar a cabo cálculos dinámicos más exhaustivos, que consideren las situaciones de carga debidas a todos los posibles trenes y a todas las posibles velocidades de paso. En este documento se lleva a cabo un conjunto de análisis dinámicos para varios puentes de diferentes luces que presentan las tipologías más habituales en estructuras ferroviarias: sección cajón, puente tipo losa, sección doble T y sección artesa. Para los dos últimos casos, el estudio se completa con la introducción de modelos de puentes con vanos discontinuos. Los resultados obtenidos en cuanto a desplazamientos y aceleraciones en el punto del vano central bajo la vía cargada permiten realizar un estudio de la influencia del incremento de la velocidad de circulación, de la reducción de la longitud de la estructura y de la continuidad o no entre vanos del puente, extrayendo finalmente las conclusiones que llevan a caracterizar el comportamiento dinámico de las distintas tipologías.

The development of the present high-speed rails has brought about new requestsrelating to the design of railway structures, and specially of bridges. Indeed, resonance phenomena, due to periodic load applied by the train together with the existing irregularities at the tracks and wheels, will take a greater importance as speed of circulation increases. At last, it may lead to noteworthy amplifications of the structural response and to a potential failure. Therefore, current regulations force designers of railway bridges to carry out more exhaustive dynamics calculations which must take into account all the load combinations due to all possible vehicles and all possible passing speeds. In this document, a set of dynamic analyses for bridges with different spans is carried out considering the most common cross-sections: box-girder deck, slab deck, and multiple girder decks, which will be also modelized as non-continuous bridges. Results about displacements and accelerations (calculated under the loaded rails at the middle of the central span) allow for performing an evaluation of the influence of increasing the speed of the train, of a reduction of the span length and of the construction of continuous or non-continuous bridges; in order to highlight the structural typology with a more appropriate behaviour.