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ACCIONES DIN ´ AMICAS PUENTES FFCC M ´ ETODOS DE C ´ ALCULO APLICACIONES A PUENTES Efectos Din´ amicos en Puentes de Ferrocarril. Repercusi´ on sobre la Normativa y el Proyecto. 3.er Encuentro Anual sobre PUENTES Jos´ e M. a Goicolea Grupo de Mec´ anica Computacional, http://w3.mecanica.upm.es E.T.S. Ingenieros de Caminos, Univ. Polit´ ecnica de Madrid IIR Espa˜ na, Madrid, 31 mayo 2006 Efectos Din´ amicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto Jos´ e M. a Goicolea ACCIONES DIN ´ AMICAS PUENTES FFCC M ´ ETODOS DE C ´ ALCULO APLICACIONES A PUENTES ´ Indice 1 ACCIONES DIN ´ AMICAS EN PUENTES DE FFCC Comentarios Iniciales Efectos Din´ amicos. Resonancia. Trenes reales, trenes tipo y barridos 2 M ´ ETODOS DE C ´ ALCULO Y PROYECTO Coeficiente de Impacto alculo Din´ amico Envolventes Trenes 3 APLICACIONES A PUENTES Influencia de la tipolog´ ıa Algunas aplicaciones Observaciones Finales Efectos Din´ amicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto Jos´ e M. a Goicolea

ACCIONES DIN AMICAS PUENTES FFCC M ETODOS DE ...w3.mecanica.upm.es/~goico/confs/iir2006_goicolea-1x2.pdfEjemplo: Cal culo de Reacciones / Cortantes Puente simplemente apoyado, carga

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  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril.Repercusión sobre la Normativa y el Proyecto.

    3.er Encuentro Anual sobre PUENTES

    José M.a Goicolea

    Grupo de Mecánica Computacional, http://w3.mecanica.upm.esE.T.S. Ingenieros de Caminos, Univ. Politécnica de Madrid

    IIR España, Madrid, 31 mayo 2006

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Índice

    1 ACCIONES DINÁMICAS EN PUENTES DE FFCCComentarios InicialesEfectos Dinámicos. Resonancia.Trenes reales, trenes tipo y barridos

    2 MÉTODOS DE CÁLCULO Y PROYECTOCoeficiente de ImpactoCálculo DinámicoEnvolventesTrenes

    3 APLICACIONES A PUENTESInfluencia de la tipoloǵıaAlgunas aplicacionesObservaciones Finales

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Comentarios Iniciales

    Comentarios Iniciales

    Problemática espećıfica de puentes de ferrocarril:

    Mayores cargas de tráfico y carga permanente (balasto)Efectos DinámicosInteracción v́ıa–tableroRequisitos de comodidad y seguridad de la v́ıa (ELS)

    Elevada inversión en infraestructura y material móvil

    Escaśısima inversión en I+D

    Falta conocimiento suficiente

    ⇒ Criterios de proyecto, construcción y mantenimiento

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    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Carga Móvil

    vP

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    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Efecto Dinámico de Carga Móvil

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    −2

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    0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

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    n (m

    m)

    Time (s)

    Carga sale del vano

    Flecha estáticaincremento dinamico

    v= 220 km/hv= 360 km/h

    L = 15m, m = 15 t/m, f0 = 5Hz, P = 195 kN, ζ = 2%.Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Efecto Dinámico de Tren de Cargas: Resonancia

    P1 P2 P3 P4 5 P6P P7

    v

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  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Efecto Dinámico de Tren de Cargas: Resonancia

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    TALGO AV v=236.5 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    UIC71staticdynamic moving loads

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    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Historia temporal resonante: aceleraciones

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    TALGO AV v=236.5 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    ELS EN1990dynamic moving loads

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    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Historia temporal no resonante: desplazamientos

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    m)

    time (s)

    TALGO AV v=360 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    UIC71staticdynamic moving loads

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Efectos Dinámicos. Resonancia.

    Historia temporal no resonante: aceleraciones

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    5

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    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

    Acc

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    (m/s

    2 )

    time (s)

    TALGO AV v=360 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    ELS EN1990dynamic moving loads

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

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    Trenes reales, trenes tipo y barridos

    Tipos de trenes de Alta Velocidad

    Articulados: Thalys, AVE-1 y Eurostar.

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    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes reales, trenes tipo y barridos

    Convencionales: Ice2, AVE-3, Etr-y, Virgin.

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  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes reales, trenes tipo y barridos

    Regulares: AVE-2 (TALGO).

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    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes reales, trenes tipo y barridos

    Consecuencias para el Proyecto

    NECESIDAD de considerar:

    Efectos dinámicos

    Todas las velocidades de circulación, con margen de 20 %

    Todos los posibles trenes (interoperabilidad)

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    Trenes reales, trenes tipo y barridos

    Eurocódigos y otras Normativas

    Eurocódigos

    EN1991-2, section 6: Rail traffic actions . . . , 2003

    EN1990-prA1: Annex A2, Application for bridges: . . . 2004.

    NAD’s: National Application Documents

    UIC / ERRI

    ERRI D214: Final report, Design of railway bridges for speedup to 350 km/h; Proposition de fiche UIC, 2002

    UIC 776-1 R: Charges. . . calcul des ponts-rails, 1979

    Códigos Españoles

    IAPF (Borrador, 2003): Acciones en Puentes de Ferrocarril

    IAPF 1975: Instrucción antigua

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    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Coeficiente de Impacto

    Incremento dinámico de la respuesta del puente

    ϕ′ =K

    1− K + K 4; K =

    v

    2LΦf0.

    Coeficiente dinámico para trenes reales:

    (1 + ϕ′ + ϕ′′)Estat,real

    Envolvente, para v́ıa con buen mantenimiento:

    Φ2 =1,44√

    LΦ − 0,2+ 0,82 ≮ 1

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    Envolventes

    Coeficiente de Impacto

    Uso del coeficiente envolvente Φ

    Multiplica a solicitaciones debidas a α× LM71

    Φ Estat,LM71 ≥ Edyn,real

    limitaciones: v ≤ 200 km/h, frecuencia f0 ∈ band(L).

    Observación Importante

    LM71 ≈ 3 veces más pesado que trenes de pasajeros de AV:Coeficiente de impacto real pudiera ser < 1, pero debe tomarseΦ ≮ 1

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Modelos de Cargas Móviles

    • Análisis Modal: → {ωi , φi (x)}• Una ecuación para cada modo φi :

    Mi ÿi + 2ζiωiMi ẏi + ω2i Miyi =

    nax∑k=1

    Fk 〈φi (vt − dk)〉.

    siendo 〈φ(x)〉 =

    {φ(x) si 0 < x < L

    0 en caso contrario.

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    Envolventes

    Interacción Veh́ıculo–Estructura

    M M� � � � � � �� � � � � � �

    � � � � � �� � � � � �

    � � � � � �� � � � � �� � � � � �� � � � � �

    � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

    M, J

    L

    d d

    L d

    B ,JB B ,JB

    td Bd

    B eB

    ♠ Considera enerǵıa devibración de losveh́ıculos

    ♠ Permite unareducción ensituaciones resonantespara puentes cortos(L ≤ 30) m de hasta45 %

    ♠ Menor repercusiónpara puentes demayor luz o continuos

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    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Efecto Dinámico de Tren de Cargas (sin resonancia)

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    Def

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    m)

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    TALGO AV v=360 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    UIC71staticdynamic moving loadsdynamic interaction

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Historia temporal no resonante: aceleraciones

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    -10

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    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

    Acc

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    of s

    pan

    (m/s

    2 )

    time (s)

    TALGO AV v=360 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    ELS EN1990dynamic moving loadsdynamic interaction

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Efecto Dinámico de Tren de Cargas (resonancia)

    -20

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    0

    5

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    n (m

    m)

    time (s)

    TALGO AV v=236.5 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    UIC71staticdynamic moving loadsdynamic interaction

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

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    Envolventes

    Historia temporal resonante: aceleraciones

    -15

    -10

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    0 1 2 3 4 5 6

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    (m/s

    2 )

    time (s)

    TALGO AV v=236.5 km/h, ERRI Bridge L=15m, ζ=0,01; f0=5 Hz, λ=13.14 m = D

    ELS EN1990dynamic moving loadsdynamic interaction

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Cálculo de Efectos Dinámicos para distintas Solicitaciones

    Un cálculo dinámico riguroso debeŕıa calcular la respuestadinámica de cada solicitación en estudio, de formaindependiente.

    Se suele considerar una medida caracteŕıstica única de laflecha dinámica del puente δ(x , t) como representativa de larespuesta dinámica del conjunto del mismo.Ejemplo: Flecha en la mitad del vano para puente isostático

    La respuesta dinámica para distintas solicitaciones (momentoflector, cortante, componente de tensión) o en otros puntosno tiene porqué variar proporcionalmente a un único valorcaracteŕıstico

    Generalmente la simplificación de tomar una única respuestadinámica como representativa es válida, salvo casos especiales.

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

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    Envolventes

    Ejemplo: Cálculo de Reacciones / Cortantes

    Puente simplemente apoyado, carga instantánea P en el centro(escalón)Solución analitica en función de los modos de vibración:

    Q(0, t) =−2P

    π

    ∞∑n=1

    [1

    (2n − 1)(−1)n−1−

    cos(ω2n−1

    √1− ζ22n−1t)

    (2n − 1)(−1)n−1e−ζ2n−1ω2n−1t

    +

    ζ2n−1√1−ζ22n−1

    sin(ω2n−1

    √1− ζ22n−1t)

    (2n − 1)(−1)n−1e−ζ2n−1ω2n−1t

    ]Ĺımite y suma para estado estacionario (carga estática):

    ∞∑n=1

    1

    (2n − 1)(−1)n−1=

    π

    4⇒ Q(0) = P

    2

    (Similarmente para desplazamientos δ(L/2) y momentos M(L/2))Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Comparación de Respuestas Desplazamientos y Reacciones

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0.3

    0 1 2 3 4 5

    Dis

    plac

    emen

    t (m

    m)

    time (s)

    1 mode5 modes

    10 modes

    -5

    0

    5

    10

    15

    20

    0 1 2 3 4 5

    Rea

    ctio

    n (k

    N)

    time (s)

    1 mode5 modes

    10 modes

    Observación

    Un único modo de vibración resulta suficiente para losdesplazamientos en vigas simplemente apoyadas

    Las reacciones y cortantes necesitan considerar un númeromayor de modos de vibración

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Comparación de Respuestas Desplazamientos y Flectores

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0.3

    0 1 2 3 4 5

    Dis

    plac

    emen

    t (m

    m)

    time (s)

    1 mode5 modes

    10 modes

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    0 1 2 3 4 5

    Ben

    ding

    Mom

    ent (

    mkN

    )

    time (s)

    1 mode5 modes

    10 modes

    Observación

    Los momentos flectores necesitan considerar un número mayorde modos de vibración

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Levantamiento Dinámico: Reacción en apoyo

    −1500

    −1000

    −500

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    Ver

    tical

    rea

    ctio

    n (k

    N)

    Time (s)

    Ssta

    Train exits span 1

    Smax

    Smin

    ∆Sdyn

    ∆Sdyn

    Eurostar: v= 20 km/hEurostar: v=225 km/h

    Historia temporal de reacciones en apoyo intermedio del viaductodel Tajo. Eurostar, v = 225 km/h.

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

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    Envolventes

    Levantamiento Dinámico: Momento Flector

    −2000

    −1000

    0

    1000

    2000

    3000

    0 1 2 3 4 5 6

    Mom

    ento

    flec

    tor

    cent

    ro v

    ano

    prim

    ero

    (mkN

    )

    Tiempo (s)

    Tren sale del vano

    Mest,real Eurostar

    Eurostar v= 20 km/h sin interaccionEurostar v=420 km/h sin interaccion

    Historia temporal de flectores en vano 1 intermedio del viaductodel ŕıo Cabra. Eurostar, v = 225 km/h.

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Envolventes

    Propuesta normativa para descarga dinámica

    Comprobación de estabilidad lateral

    Eurocode EN-1991-2:tren descargado, qvk = 10 kN/m

    IAPF:Φmin = 2fe − Φr ; Φmin ≤ 0, (1)

    fe = Esta,real/Esta,LMd, relación entre la respuesta estáticapara trenes reales y la del tren de carga tipo (LM71×α),Valores usuales: 0,25 ≤ fe ≤ 0,35Φr = Emax/Esta,LMd, coeficiente de impacto real.

    Φmin puede ser negativo (levantamiento)

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    Envolventes

    Requisitos para cálculo dinámico adicional

    EN1991-2, section 6.4.4: flow chart in fig. 6.9

    Se requiere cálculo dinámico cuando:

    V > 200 km/h, estructura simple(∗), L < 40 m, si f0 fuera deĺımites, ó si fT ≤ 1,2f0V > 200 km/h, estructura no simple(∗), siempre

    V ≤ 200 km/h, estructura simple, cualquier L, f0 fuera deĺımites

    No se requiere cálculo dinámico si:

    V > 200 km/h, estructura simple(∗), L ≥ 40 m, f0 dentro deĺımites

    V ≤ 200 km/h, tablero continuo, siempre

    (∗): simplemente apoyada, sin esviaje, apoyos ŕıgidosEfectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes

    Impronta Dinámica (ζ = 0)

    Aceleración Γ en el centro del vano: Γ = Caccel · A(K ) · G (λ) ,

    Caccel =1

    M; λ =

    v

    f0,

    A(K ) =K

    1− K 2

    √2

    [1 + cos

    ( πK

    )],

    G (λ) =N

    máxi=1

    √√√√[ xi∑x1

    Fi cos (2πδi )

    ]2+

    [xi∑x1

    Fi sin (2πδi )

    ]2siendo δi = (xi − x1)/λ, i = 1 . . .N: distancia adimensional eje i

    Conceptos

    A(K ): Ĺınea de Influencia Dinámica del puenteG (λ): Impronta Dinámica del tren

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes

    Improntas dinámicas de trenes de alta velocidad

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    7000

    5 10 15 20 25 30

    Impr

    onta

    G(λ

    ) (k

    N)

    Longitud de onda λ (m)

    Talgo AVICE2ETR-YVIRGINAVETHALYSEUROSTAR

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes

    Trenes de Carga Universales de Alta Velocidad HSLM-A

    ♠ Familia de 10 trenes articulados (ficticios), que proporcionanuna envolvente de los efectos dinámicos de los trenes reales dealta velocidad:

    Parámetro HSLM-Atipo articulado

    Longitud total ≈ 400 mLongitud coche D 18 m – 27 m

    Carga del eje 170 kN – 210 kN

    Espaciamiento de bogie d 2.0 m – 3.5 m

    Locomotoras delantera y trasera śıCaracteŕısticas de trenes universales HSLM-A. (D214.2RP1,

    EN-1991-2, IAPF-03)

    ♠ Permite interoperabilidad de ĺıneas de alta velocidad enEuropa

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Trenes

    Envolvente Obtenida con Trenes HSLM-A

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    7000

    5 10 15 20 25 30

    Impr

    onta

    G(λ

    ) (k

    N)

    Longitud de onda λ (m)

    Talgo AVICE2ETR-YVIRGINAVETHALYSEUROSTAREnvelope HSLM-A

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Influencia de la tipoloǵıa

    Respuesta dinámica de puentes de distinta Luz

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    150 200 250 300 350 400

    δ max

    / δ L

    M71

    at c

    entr

    e of

    spa

    n

    Train velocity (km/h)

    L=40 mL=40 m + interactionL=30 mL=30 m + interactionL=20 mL=20 m + interaction

    Tren ICE2, flecha dinámica en centro de vanoEfectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Influencia de la tipoloǵıa

    Respuesta dinámica de puentes de distinta Luz

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    150 200 250 300 350 400

    Max

    . acc

    eler

    atio

    n at

    cen

    tre

    of s

    pan

    (m/s

    2 )

    Train velocity (km/h)

    L=40 mL=30 mL=20 m

    Tren ICE2, aceleración en centro de vanoEfectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Estructuras Isostáticas / Hiperestáticas

    ω1 = π2√

    EIρL4

    ω2 = 4π2√

    EIρL4

    ω3 = 9π2√

    EIρL4

    x

    x

    x

    M2 = 12ρL

    M3 = 12ρL

    M1 = 12ρL

    φ3(x) = sin(3πx/L)

    φ2(x) = sin(2πx/L)

    φ1(x) = sin(πx/L)

    Viga simplemente apoyada

    b=3.2491

    Pórtico para paso inferior

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Puentes de Tablero Continuo

    Viaducto de Arroyo del Salado, tablero continuo, 30 vanos de 30m, Cajón de hormigón pretensado in-situ [PFC, B. Sanz, 2005].

    cantoluz

    =1

    12

    Primeros 6 modos de vibración:

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Tablero Continuo (5 vanos): Aceleración Máxima

    Satisface todos los criterios dinámicosEfectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Tablero Simplemente Apoyado: Aceleración Máxima

    No satisface el criterio amax ≤ 3,5 m/s2Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Hormigón Prefabricado: Viaducto ((Ŕıo Moros)) (PRAINSA)

    Caracteŕısticas

    Sección variable, pretensado

    Tablero Continuo

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Tablero Cajón de Hormigón Pretensado; empujado

    [F. Ruano, Ŕıo Moros, PFC 2005]

    Longitud 475 m, Luces L = 56 m,cantoluz

    =1

    12,7

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Viaducto ((Las Piedras)) (F. Millanes, 2004)

    Sección abierta bijácena, baja rigidez torsional

    Sección parcialmente Cerrada, rigidez torsional mayor

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Viaducto ((Las Piedras)) (II)

    Longitud 1208,5m, luces L = 63,5 m, d/L = 1/15, pilas h = 92 m

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Viaducto ((Las Piedras)) (II)

    Construcción empujando sección de acero:

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Viaducto ((Las Piedras)). Envolventes de aceleraciones

    Aceleración vertical máxima, incluyendo flexión y torsión, en lamitad del vano lateral

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    100 150 200 250 300 350 400 450

    acel

    erac

    ión

    (m/s

    2 )

    v (km/h)

    AVEETR−Y

    EUROSTAR 373/1ICE2

    TALGO AVTHALYSVIRGIN

    Sección bijácena abierta

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    100 150 200 250 300 350 400 450

    acel

    erac

    ión

    (m/s

    2 )

    v (km/h)

    AVEETR−Y

    EUROSTAR 373/1ICE2

    TALGO AVTHALYSVIRGIN

    Sección bijácena semicerrada

    Sección abierta: NO aceptableSección semicerrada: aceptable

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Modelos 3D de Elementos Finitos

    -1.02E-03

    -8.13E-04

    -6.10E-04

    -4.07E-04

    -2.03E-04

    -5.20E-20

    2.03E-04

    4.07E-04

    6.10E-04

    8.13E-04

    1.02E-03

    -1.22E-03

    1.22E-03

    _________________ VERTICAL DISP.

    Time = 0.00E+00 Time = 0.00E+00 Time = 0.00E+00 Time = 0.00E+00 Time = 0.00E+00

    Viaducto (prefabricado) sobre ŕıo Milanillos (Madrid–Valladolid,PRAINSA)

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Puente tipo pérgola: malla 3D

    Madrid–Valencia, Proyecto y elementos prefabricados(PRAINSA)

    Apoyo en estribos con gran esviaje: funcionamiento 3D

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Puente tipo pérgola: modos 2,3,5,6

    Value = 3.65E+00 Hz. Value = 3.65E+00 Hz.

    3

    Value = 3.74E+00 Hz. Value = 3.74E+00 Hz.

    4

    Value = 4.13E+00 Hz. Value = 4.13E+00 Hz.

    6

    Value = 4.43E+00 Hz. Value = 4.43E+00 Hz.

    7

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

  • ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Algunas aplicaciones

    Puente tipo pérgola: coeficiente de impacto Φ

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea

    ACCIONES DINÁMICAS PUENTES FFCC MÉTODOS DE CÁLCULO APLICACIONES A PUENTES

    Observaciones Finales

    Observaciones Finales

    Necesidad de cálculo dinámico. Criterios de diseño.

    Apectos abiertos en los que se necesitan criterios de proyecto:

    Puentes de luz corta, Pórticos y marcosPuentes de gran luz y estructuras especialesFlexibilidad lateral viaductos (f0 > 1,2 Hz)Limitaciones longitud tablero por interacción v́ıa–tableroV́ıa en placa / sobre balastoEstabilidad a largo plazo de apoyos y otros elementos

    Efectos Dinámicos en Puentes de Ferrocarril; Normativa y Proyecto José M.a Goicolea