Influencia de las irregularidades en el contacto rueda carril en el comportamiento frente a fatiga de puentes metálicos ferroviarios. Aplicación al puente sobre el río Algar (Alicante)

Ribes Llario, Fran (2020). Influencia de las irregularidades en el contacto rueda carril en el comportamiento frente a fatiga de puentes metálicos ferroviarios. Aplicación al puente sobre el río Algar (Alicante). Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.66120.

Description

Title: Influencia de las irregularidades en el contacto rueda carril en el comportamiento frente a fatiga de puentes metálicos ferroviarios. Aplicación al puente sobre el río Algar (Alicante)
Author/s:
  • Ribes Llario, Fran
Contributor/s:
  • Zamorano Martín, Clara
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2020
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Department: Ingeniería Civil: Transporte y Territorio
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Las infraestructuras ferroviarias, elemento clave en el desarrollo económico y social de un país, requieren una inversión en mantenimiento superior a otro tipo de infraestructuras debido a los estándares de calidad que se requieren para su correcto funcionamiento. A pesar de ello, asegurar la no aparición de defectos, en la práctica, es una tarea imposible de acometer, especialmente, en vías con una larga vida útil consumida y con limitados recursos disponibles para su mantenimiento. La aparición de ciertos defectos puede agravar seriamente el estado de la vía, especialmente en secciones complejas como pueden ser los puentes, túneles o transiciones. Por ello es de vital importancia conocer como estos defectos afectan a la normal operación de la infraestructura o a la evolución de los mismos, de forma que se permita optimizar las labores de mantenimiento para asegurar el buen funcionamiento de la infraestructura a medio y largo plazo. La presente tesis doctoral, desarrolla como ciertos defectos de vía, susceptibles de aparecer en tramos sobre puentes metálicos, pueden llegar a afectar a la dinámica de la estructura y a la fatiga de los distintos elementos que conforman la estructura, pudiendo provocar patologías más graves. Realiza además un análisis de las posibles metodologías para prevenir los daños producidos por esta afección. Se inicia con una recopilación del estado del arte en lo referente al análisis dinámico de estructuras, modelización numérica y patologías rueda-carril. Asimismo, se estudia la normativa relacionada con la temática de la presente investigación. Posteriormente, para simular el comportamiento de la estructura, se han realizado una serie de modelos numéricos donde se simula el efecto del vehículo y las distintas patologías consideradas. Estos modelos permiten obtener el comportamiento dinámico de la estructura y los ciclos de carga soportados por los principales elementos. Una vez expuesta y validada la metodología, tras un estudio inicial genérico de un puente tipo, se particulariza el estudio a un caso concreto, el puente sobre el río Algar, cuyo modelo es calibrado con resultados de una campaña de datos experimentales. Con este modelo se han simulado distintos escenarios, que permiten obtener una aproximación a la afección de las distintas patologías y a los distintos grados de afección de cada una de ellas. Finalmente, se aporta un análisis que, junto con los resultados obtenidos, nos ha permitido plantear una metodología para prevenir la afección de estos defectos a la estructura. Esta metodología está basada en la auscultación en tiempo real de la estructura, herramienta nos permitirá conocer el estado estructural del puente en general, y la vida restante a la fatiga en particular. Para ello, se requiere de la aplicación de nuevas tecnologías junto con metodologías que permitan generar un sistema 100% autónomo y sin intervención humana. ----------ABSTRACT---------- Railway infrastructures are crucial in the economic and social development of a country. Unfortunately, maintenance needs are much higher than in other infrastructures due to the quality standards required to guarantee its proper operation. Hence, ensuring the non-appearance of pathologies is an impossible task, especially on tracks with a long lifespan and with a lack of maintenance resources available. Some track irregularities can seriously affect the circulation and structural safety of the track, being especially notorious in singular track sections as bridges, tunnels or stiffness transitions. Is for that reason that, improving the knowledge of how these irregularities could affect the circulation of the trains, the evolution of the defects or the increase of the severity degree is a crucial aspect in order to improve maintenance tasks, ensuring the proper operation in the long term. In this Phd tesis, is studied how certain track irregularities, being located in metal bridge sections, could affect the structure dynamics and hence, the fatigue of the different structural elements, leading to more dangerous pathologies. In addition, possible preventive maintenance methodologies are studied. A compilation of the state of the art is included in the work in relation to the dynamic analysis of structures, numerical modeling, and wheel-rail pathologies. A review of the regulations related to this work is included. With the aim of simulating the behavior of the structure, numerical models of the structure where we simulate the vehicle effects and the different pathologies considered have been developed. These models will allow us to better understand the dynamic behavior of the structure and the affection of cycle loads supported by the main elements. Once exposed and validated the methodology, after a first generical study of a standard steel bridge, the study is focused in a specific case, the bridge over the Algar river, whose model is calibrated with the results of an experimental data gathering. Different scenarios have been simulated, allowing us to obtain an approximation to the influence of the different pathologies and the different affection degrees. Finally, in order to prevent the affection of this pathologies on structures, a real time monitoring methodology is exposed. his tool will allow us to know the remaining fatigue life in particular and the structural health of the bridge in general. This will require the application of new technologies along with methodologies widely studied in the literature that will allow generating a 100% autonomous methodology and without human intervention.

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Item ID: 66120
DC Identifier: http://oa.upm.es/66120/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66120
DOI: 10.20868/UPM.thesis.66120
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 17 Feb 2021 10:21
Last Modified: 17 Feb 2021 10:21
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