Influencia de la luz interior en el comportamiento dinámico de marcos bajo terraplén sometidos al paso de trenes de alta velocidad

Abstract

El presente trabajo consiste en modelar mediante elementos finitos en el software Sap2000 [14] un tramo de una linea de alta velocidad que es atravesado por un paso inferior en forma de marco prefabricado. Se realizará un estudio dinámico sometiendo a la infraestructura al paso de los trenes envolventes correspondientes de alta velocidad, establecidos por la normativa IAPF-07 [1] (familia de trenes HSLM-A). El objetivo fundamental es obtener, en determinados puntos, los desplazamientos y aceleraciones máximas en función de la luz del marco (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15 y 20 metros) y de la calidad del terreno natural bajo el terraplén que constituye la plataforma. Se estudiarán terrenos pertenecientes a los cuatro grupos definidos según la norma NCSE-02 [13] en función de la velocidad de propagación de las ondas. Previamente se justificarán dos decisiones fundamentales: el tamaño de malla y la estrategia de cálculo. En lo referente al tamaño de los elementos que componen el modelo, se realizará un análisis de sensibilidad con cinco mallas diferentes y en función de la convergencia de los resultados se eligirá una malla u otra. En cuanto a la estrategia de cálculo, esta debe estar compuesta por un método resolutivo para el problema dinámico que no conlleve un gasto computacional excesivo. Se usará por tanto el cálculo por integración modal a modo cualitativo para averiguar cuáles son los trenes resonantes en cada uno de los casos, para cada luz interior del marco y para cada tipo de terreno natural. Posteriormente se abordará el cálculo por integración directa de cada modelo sometido únicamente a las solicitaciones de dicho tren resonante. De esta forma se consigue reducir la envergadura del problema, sometiendo a la infraestructura al paso de un solo tren, lo cual permite obtener resultados precisos con un gasto computacional coherente. Finalmente se obtendrá el coeficiente de impacto del marco, las aceleraciones en la losa superior del marco y las aceleraciones en la capa de balasto. Estos resultados se compararán con los límites establecidos por la normativa en cuanto a flechas y aceleraciones del tablero del marco y aceleraciones de la capa de balasto en relación con la posible licuefacción del mismo.