Trabajo Fin de Grado
Estudio dinámico de puentes de ferrocarril de distintas tipologías
Autor/es | Risquete Requena, Alberto |
Director | Martínez de la Concha, Antonio |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras |
Fecha de publicación | 2023 |
Fecha de depósito | 2023-07-20 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales |
Resumen | Es esencial considerar el comportamiento dinámico al diseñar cualquier estructura sujeta a cargas variables y repetitivas en el tiempo. Esto es especialmente crucial en el caso de los puentes de ferrocarril. Con el aumento ... Es esencial considerar el comportamiento dinámico al diseñar cualquier estructura sujeta a cargas variables y repetitivas en el tiempo. Esto es especialmente crucial en el caso de los puentes de ferrocarril. Con el aumento de las velocidades de los trenes en las nuevas líneas ferroviarias, ha sido necesario mejorar los parámetros de resistencia, así como los modelos de análisis de estados límite últimos y de servicio. La base fundamental del presente trabajo es la normativa establecida para los estados límite de servicio (aceleraciones y desplazamientos principalmente) según la IAPF. El trabajo se enfoca en realizar un estudio dinámico comparativo de diferentes tipologías de puentes para luces pequeñas, que van desde 10 a 20 metros con un incremento de 1 metro. Las tres tipologías que se analizarán son: sección de vigas de hormigón pretensado, sección mixta bijácena y sección en cajón metálico. El objetivo principal de este estudio es determinar el canto óptimo para la primera y tercera tipología para cada vano, teniendo en cuenta los límites establecidos por la normativa española de estructuras de ferrocarril (IAPF). Uno de los límites más importantes en el diseño es el valor máximo de aceleración vertical en el centro del vano, que se establece en 𝑎�𝑚�𝑎�𝑥�=0.35𝑔�, donde "g" es la aceleración de la gravedad. Para la sección mixta bijácena, se realizará un análisis ligeramente diferente debido a que se debe considerar el fenómeno de torsión de manera más significativa. Se analizará cómo varían las aceleraciones con respecto al canto de la sección en cada luz dentro del rango establecido, con incrementos de 0.2 metros desde un canto de 2 metros hasta un canto de 4 metros. En el nodo central de los vanos se obtendrán tanto las aceleraciones como los desplazamientos generados por cada uno de los trenes que se consideren en el cálculo dinámico, de acuerdo con la normativa IAPF. Además, se estudiarán en las secciones óptimas calculadas cómo cambian la masa y la rigidez de la estructura, y por ende, la frecuencia natural de la misma, al variar la longitud del vano. Es importante destacar que el aumento de la velocidad de explotación del tren hasta los 350 km/h incrementa la importancia de los distintos fenómenos dinámicos que pueden ser determinantes en estructuras de luces pequeñas, y que se corroborará en ciertos aspectos. It is essential to consider dynamic behavior when designing any structure subject to variable and repetitive loads over time. This is especially crucial in the case of railway bridges. With the increase in train speeds on ... It is essential to consider dynamic behavior when designing any structure subject to variable and repetitive loads over time. This is especially crucial in the case of railway bridges. With the increase in train speeds on new railway lines, it has been necessary to improve strength parameters as well as ultimate and serviceability limit state analysis models. The fundamental basis of this study is the established regulations for serviceability limit states (mainly accelerations and displacements) according to the IAPF. This work focuses on conducting a comparative dynamic study of different bridge typologies for small spans, ranging from 10 to 20 meters with a 1-meter increment. The three typologies to be analyzed are: prestressed concrete beam section, twin-girder composite section, and box girder metal section. The main objective of this study is to determine the optimal thickness for the first and third typologies for each span, taking into account the limits established by the Spanish regulations for railway structures (IAPF). One of the most important limits in the design is the maximum value of vertical acceleration at the center of the span, which is set at a_max=0.35g, where "g" is the acceleration due to gravity. For the twin-girder composite section, a slightly different analysis will be conducted because the torsion phenomenon must be more significantly considered. The study will analyze how accelerations vary with respect to the depth of the section within the established range, with increments of 0.2 meters from a depth of 2 meters to a depth of 4 meters. Both accelerations and displacements generated by each of the trains considered in the dynamic calculation, in accordance with the IAPF regulations, will be obtained at the central node of the spans. Furthermore, the calculated optimal sections will be studied to observe changes in the mass and stiffness of the structure, and consequently, the natural frequency, as the span length varies. It is important to note that the increase in train operating speed up to 350 km/h amplifies the importance of various dynamic phenomena that can be decisive in small span structures, which will be confirmed in certain aspects. |
Cita | Risquete Requena, A. (2023). Estudio dinámico de puentes de ferrocarril de distintas tipologías. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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