DAMPING AND MECHANICAL PROPERTIES OF DRY ASPHALT RUBBER FOR SUB-BALLAST LAYERS

The passage of railway lines through a town or near built-up areas poses serious environmental problems such as noise and vibration. Consequently railway companies have shown an increasing interest in developing new materials with high mechanical and environmental performance. This paper presents the results of an experimental research on the potential application of Dry Asphalt Rubber (DAR) in sub-ballast layers by measuring its damping and mechanical properties. An experimental survey based on four point bending and Marshall tests was carried to measure the stiffness modulus and damping ratio both of a standard bituminous mixture and of dry asphalt rubber mixture with a rubber content equ…

I fenomeni vibrazionali generati dal transito dei vettori ferroviari: analisi FEM del comportamento meccanico del sistema sovrastruttura-terreno. Casi studio per configurazione in trincea.

Nel presente lavoro si è sviluppato un modello previsionale agli elementi finiti in grado di valutare l’impatto vibrazionale che l’infrastruttura ferroviaria arreca all’ambiente circostante, in particolare su alcuni punti dell’ammasso terroso latistante il binario, nella specifica configurazione di sezione trasversale in trincea. Il modello, simulando il processo di generazione e propagazione delle vibrazioni, ha consentito di valutare l’influenza sull’entità del fenomeno vibratorio di alcuni importanti parametri, progettuali e trasportistici, quali: la velocità di percorrenza del convoglio, la tipologia sovrastrutturale e le caratteristiche meccaniche del terreno.

Modelling and experimental survey on ground borne vibration induced by rail traffic

The ground borne vibrations, induced by the passage of trains, can propagate to the foundations of surrounding buildings. This phenomenon can be dangerous when the railway passes through a town or near built-up areas. Therefore the suitable numerical models for assessment the values of ground borne vibrations come in handy especially to the railway designers. In this paper it was developed a 3D FEM model of rail track-ground system, that takes into account the train characteristics, the type of rail track, the shape of rail cross-section (tunnel, embankment, cutting), the ground mechanical characteristics, the soil stratigraphy, the foundation type of surrounding buildings and the train spe…

Un modello F.E.M. 3D per valutare le vibrazioni in campo ferroviario

Funzionalità e sicurezza di intersezioni stradali urbane. Un intervento progettuale nel campus universitario di Palermo

Assessing the Open Trenches in Screening Railway Ground-Borne Vibrations by Means of Artificial Neural Network

Reducing ground borne vibrations in urban areas is a very challenging task in railway transportation. Many mitigation measures can be considered and applied; among these open trenches are very effective. This paper deals with the study of the effect, in terms of reduction of vertical and horizontal displacements and velocities, of the open trenches. 2D FEM simulations have been performed and several open trench configurations have been analysed varying the main geometric features such as width and depth, distance from the rail, thickness of the soil layer over the rigid bedrock, type of the ground, ratio between the depth of the trench, and the thickness of the soil layer. For quantifying t…

Modellazione FEM del comportamento visco-elastoplastico di conglomerati bituminosi per uso stradale

In questo lavoro si è voluto formulare un modello per descrivere il comportamento meccanico del conglomerato bituminoso di uso stradale che può essere facilmente implementato in programmi software FEM di uso comune, al fine di effettuare una rigorosa analisi strutturale delle pavimentazioni flessibili. Dopo una breve rassegna dei modelli costitutivi esistenti, a partire dai più semplici fino ai più complessi, è possibile concludere che un corretto metodo di modellazione consiste nel dividere la risposta del materiale, in termini di deformazione totale, nelle diverse componenti e di descriverle tutte separatamente. Nel confronto con i risultati sperimentali, il modello proposto è in grado di…

An experimental research on the properties of Sicilian railroad ballast aggregates to the EN 13450:2002

For the usual railway track, the railroad ballast is an fundamental factor for equally distributing all the loads and for drainage purposes. The railroad ballast still helps to correct eventual problems while building the railway. The railroad ballast aggregates have to be gifted with specific requisites in terms of physical and mechanical characteristics. The European Standard EN 13450:2002 specifies the properties of aggregates obtained by processing natural or manufactured materials or recycled crushed unbound aggregates for use in construction of railway track. Such standard provides for the evaluation of conformity of products to this European Standard. The knowledge of ballast charact…

Stato dell’arte degli interventi sulla sorgente per la mitigazione delle vibrazioni generate da sistemi di trasporto su ferro

La crescente esigenza di mobilità registrata negli ultimi anni in molte città italiane ha condotto all’elaborazione di importanti progetti per la realizzazione, o l’ampliamento, di reti di trasporto di massa in ambito urbano. In molti casi le scelte progettuali prevedono la realizzazione di infrastrutture su ferro, come tram, metropolitana, o ferrovia urbana. Tuttavia, soprattutto nelle città caratterizzate da importanti patrimoni edilizi storici, la realizzazione di tali tipologie infrastrutturali comporta enormi problemi di inserimento ambientale dovuti agli impatti acustici e vibrazionali prodotti dall’esercizio dei vettori. Un caso emblematico che ha mobilitato l’attenzione pubblica, na…

Experimental Survey on Dry Asphalt Rubber Concrete for Sub-ballast Layers

This paper presents the results of an experimental survey on the potential application of DARC (dry asphalt rubber concrete) in rail superstructure, within sub-ballast layers by measuring its damping and mechanical properties. Based on the environmental friendly point of view the DARC has the significant advantage as the backfill material of sub-ballast layer because the rubber comes from the waste tires of truck and its usage can results a significant recycling of non-biodegradable wastes. After a preliminary mix-design of several DARCs, with different rubber content that confirmed by using the Marshall test, the stiffness modulus and damping ratio both of a standard bituminous mixture and…

Indagine di laboratorio sulla permeabilità dei conglomerati bituminosi aperti

I conglomerati bituminosi aperti utilizzati nelle pavimentazioni drenanti-fonoassorbenti devono garantire in opera precise e specifiche prestazioni in termini di conducibilità idraulica e rifrazione acustica, la cui quantificazione è demandata a indagini da effettuare “a posteriori” sulla sovrastruttura già realizzata. Questa prassi, registrata e regolata dai principali e più significativi Capitolati speciali per opere stradali, mostra un notevole limite qualora si voglia stabilire “a priori” il livello di prestazione del conglomerato, misurando il valore della grandezza in esame - per esempio la permeabilità - già in ambito di laboratorio e progettando di conseguenza la miscela, intervenen…

EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON DRY ASPHALT RUBBER FOR SUBBALLAST

The asphalt rubber mixes have a wide application field in the railroad and road superstructures because of their technical and environmental properties. While in many countries the wet process is often used to make bituminous mixtures, the dry process doesn’t have the same degree of application even though a larger recycling of waste tires rubber is allowed than the dry process. This paper focuses on the mix-design of the Dry Asphalt Rubber (DAR) for subballast of the railroad superstructure in order to define a sound laboratory procedure of mix-design with reference to Marshall test and Superpave Gyratory Compactor (SGC) test. The comparison between Marshall test and SGC test highlights th…

A multi-objective approach based on the genetic algorithm technique for road pavement maintenance

A MODEL OF DYNAMIC INTERACTION BETWEEN A TRAIN VEHICLE AND A RAIL TRACK

Study of the effectiveness of the open trenches in reducing railway ground-borne vibrations: sensitivity analysis of its geometric features using artificial neural network

Stato dell’arte degli interventi sul mezzo recettore e di propagazione per la mitigazione delle vibrazioni generate da sistemi di trasporto su ferro

La generazione e la propagazione delle onde vibrazionali da una sorgente, ferroviaria o tranviaria, all’ambiente circostante è un problema complesso che risulta influenzato da vari fattori tra loro correlati: le caratteristiche e le condizioni della sovrastruttura, il peso, la velocità e le caratteristiche meccaniche del veicolo, le proprietà dinamiche e stratigrafiche del terreno, le caratteristiche dinamiche degli edifici recettori. Di tali aspetti occorre tenere conto ai fini della realizzazione di efficaci misure di mitigazione. Nella presente memoria vene riportato lo stato dell’arte relativo agli interventi sul mezzo di propagazione (suolo e sottosuolo) e sul mezzo recettore (opere di…