Análisis crítico del Método de la Impronta para el cálculo de efectos dinámicos de trenes de alta velocidad en puentes de ferrocarril con dos modos de vibración predominantes: aplicación al proyecto de una estructura continua de dos vanos iguales.

Abstract

[ES] El auge de las líneas de alta velocidad y el desarrollo de nuevos vehículos ferroviarios ha generado una creciente necesidad de evaluación de los efectos dinámicos que se ocasionan en las estructuras sobre las que circulan. Por ello, los modelos de cargas que se emplean en el diseño de puentes ferroviarios deben renovarse para seguir asegurando el tránsito en condiciones de seguridad. Existen numerosos métodos de cálculo que estiman de forma sencilla la agresividad de un tren en su paso por la vía, de manera que permiten la comparación entre sí de diferentes modelos de cargas. No obstante, estos métodos sencillos centran su enfoque en estructuras con un modo de vibración predominante, desconociéndose la bondad de su ajuste a aquellas donde el comportamiento dinámico se encuentra regido por dos o más modos de vibración. En este trabajo se evalúan, a través del denominado ¿método de la impronta dinámica¿, dos nuevos modelos de carga normativos frente a modelos de trenes reales, realizando un posterior análisis de su eficacia en puentes de dos vanos idénticos. Asimismo, se aplica la metodología desarrollada a un caso práctico consistente en el proyecto de un puente ferroviario continuo de dos vanos iguales, cuya respuesta dinámica fundamental es fruto de la contribución de los dos primeros modos de vibración de la estructura. Para llevar a cabo los numerosos cálculos dinámicos que se precisan para su desarrollo, en este trabajo se realiza una tarea específica de programación en Matlab de la solución semianalítica para puentes sometidos a cargas móviles, así como de rutinas ad-hoc para efectuar un análisis de sensibilidad ante variaciones de la luz de los vanos y de la velocidad de paso de los convoyes.

[EN] The continuous growth of the high-speed network and the development of new and faster vehicles has increased the need of duly considering the dynamic effects on the railway bridges. Hence, the load models used for the analysis and design of new structures must be adjusted to continue ensuring traffic safety. The aggressiveness of a train on a given structure can be easily estimated in cases when one mode of vibration is predominant, thus different load models can be compared directly. However, these simple calculation methods cannot be used for structures which maximum response is mainly governed by the first two modes. Two new load models are evaluated in this project. The train signature derived from the LIR method will be used to compare the spectra of new high-speed load models vs. real trains for single-span bridges. Its efficiency will be tested subsequently for two-span continuous beams by assessing the exceedance in the dynamic response between both types of load models under certain requirements. Furthermore, it will be implemented in a realistic case study: a continuous railway bridge with two equal spans which fundamental dynamic response is the result of the contribution of the first two modes of vibration of the structure. In order to carry out the numerous dynamic calculations that are required in this project, a specific programming task in Matlab of the semi-analytical solution for bridges traversed by mobile loads is developed. Likewise, ad-hoc routines to analyse the sensitivity to variations in the span lengths and the speed of passage of the convoys are implemented.