Ferrocarriles

Modelos elastoplásticos de cálculo por elementos finitos para el diseño de plataformas ferroviarias: Aplicación al diseño de vías de alta velocidad con subbalasto bituminoso.

1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
Enmarcado en el trabajo de fin de carrera de ingeniería de caminos se puede encontrar aparte del proyecto, la tesina, que siendo de temática innovadora, debe hacer hincapié en una disciplinaconcreta dentro de la ingeniería para poder desarrollar un documento. El caso en el que se centra la presente tesina es la modelización mediante el método de los elementos finitos y una serie de leyes constitutivas que se analizarán a lo largo de la redacción, de las plataformas ferroviarias de alta velocidad, considerando el tema más innovador la inclusión de un subbalasto bituminoso contrariamenteal subbalasto granular mucho más extendido. Los primeros capítulos pretenden situar al lector en la línea argumental que se debe tener presente para poder interpretar correctamente todos los resultados que se irán extrayendo hacia la parte final del documento. Para entonces se ejecutará el software ANSYS con el objetivo primordial de desarrollar y afinar mediante un proceso iterativo un modelogeneral que simule el comportamiento de la plataforma ferroviaria bajo una carga estática provocada por la circulación de alta velocidad y considerando la capa de subbalasto bituminoso. El hecho de introducir asfalto en lugar de un material granular a la estructura básica de la vía, se debe a la necesidad de reducir los costes y las acciones de mantenimiento que en el caso de materiales granularesse deben hacer con una cadencia temporal menor. La reducción de la cantidad de material empleada y la capacidad portante que aporta esta capa de mezcla bituminosa es una de las claves de su idoneidad a la hora de la elección de este material, de la misma forma que no implica grandes dificultades ni en su fabricación ni en su puesta en obra. Es por tanto una solución acertada y debe ser intensamenteestudiada para en un futuro no muy lejano poder trabajar con estas plataformas ferroviarias en el estado español, dado que en otros países como por ejemplo en Italia, ya se ha empezado a implementar esta solución. Durante mucho tiempo se han estado perfeccionando los métodos de cálculo por elementos finitos, y dadas las capacidades computacionales actuales, se puede abordar el problema detrabajar ahora con leyes constitutivas distintas de la elástica lineal en los materiales que se crea conveniente, como por ejemplo en los materiales granulares de comportamiento elastoplástico, y en los materiales bituminosos de comportamiento viscoelastoplástico teórico, aunque como se verá en el capítulo correspondiente, el comportamiento viscoelástico simula adecuadamente la respuesta. Es por ello quese analiza tanto el método de los elementos finitos, como sus técnicas, así como las diversas leyes constitutivas de los materiales que forman la plataforma con el objetivo de situar al lector en el punto de partida del desarrollo del modelo ferroviario. El objetivo final de la tesina es analizar los parámetros que influyen en el comportamiento del mencionado modelo bajo una carga estática, y amedida que estos parámetros se analizan y se fijan sus valores como aquellos que se crean adecuados, se procederá a ir completando y fijando las variables que influyan en la configuración final. No se debe perder de vista que el trabajo de investigación previo para poder tener las nociones adecuadas en la implementación de la modelización, se ha de referir principalmente a las particularidades delestudio que aquí se presenta. El análisis crítico tanto de las ventajas como de los inconvenientes de la configuración adoptada de la línea no debe ser un mero listado sino que se debe abarcar un campo más amplio en el que se traten más exhaustivamente y finalmente, una vez realizada esta tarea previa de calibración, se procederá al diseño de un catálogo de secciones estructurales con las...