Analisi agli elementi finiti di un sistema di armamento tradizionale con UBM Il caso del Passante Ferroviario di Milano

This Thesis analyzes the evolution of the Passante Ferroviario di Milano infrastructure, from its initial activation to the present day. After describing and comparing traditional ballasted track and ballastless systems, the Thesis focuses on the verification of the current alignment, demonstrating compliance with the RFI technical standards for existing lines and the possibility of partially adapting the track to meet the technical requirements for the refurbishment of existing infrastructures. Subsequently, a planimetric optimization of the alignment is proposed to address non-compliances by introducing gauge widening and increasing the length of the cubic transition spirals, while considering the constraints imposed by the Minimum Obstacle Profile (PMO). Following the implementation of the "Test Field" in the Milan Passante Ferroviario and based on the vibrational analysis carried out during the monitoring in October 2025, it was decided to complete the study of the system by evaluating, through a finite element analysis (FEA) using Abaqus/CAE software, the stress state and displacements of the various elements constituting the track superstructure. The results highlight the high capacity of the system to reduce stresses even in the limit condition for the ballast, with a thickness equal to the minimum limit of 25 cm Required by technical standards. Furthermore, the use of the Under Ballast Mat (UBM), in addition to effectively damping vibrations, allows for the nearly total elimination of stresses on the foundation level thanks to its low stiffness characteristics and its damping coefficient.

La presente Tesi analizza l’evoluzione dell’infrastruttura del Passante Ferroviario di Milano, dalla sua iniziale attivazione fino al giorno d’oggi. Dopo aver descritto e messo a confronto il sistema di armamento tradizionale e i sistemi ballastless, la Tesi si focalizza sulla verifica del tracciato attuale, mostrando la conformità alle norme tecniche di RFI previste per le linee esistenti e la possibilità di adeguare in parte, il tracciato per soddisfare i requisiti delle norme tecniche per la ristrutturazione delle linee esistenti. In seguito viene proposta un’ottimizzazione planimetrica del tracciato al fine di colmare questa non conformità, inserendo l’allargamento di scartamento e aumentando lo sviluppo delle parabole cubiche di transizione, considerando i limiti imposti dal Profilo Minimo degli Ostacoli (PMO). A seguito della realizzazione del "Campo Prova" nel Passante Ferroviario di Milano e sulla base dell’analisi vibrazionale effettuata durante il monitoraggio a ottobre 2025, si è deciso per completare lo studio del sistema valutando, attraverso un’analisi agli elementi finiti tramite software Abaqus/CAE, lo stato tensionale e gli spostamenti dei diversi elementi costituenti la sovrastruttura. I risultati mettono in mostra l’elevata capacità del sistema di ridurre le sollecitazioni anche nella condizione limite per il ballast con spessore pari a limite minimo previsto dalla norma tecnica, pari a 25 cm. Inoltre, l’utilizzo dell’UBM, oltre a smorzare efficacemente le vibrazioni, grazie alle sue caratteristiche di rigidezza contenuta e al suo coefficiente di smorzamento permettono di ottenere quasi l’annullamento delle sollecitazioni sul piano di fondazione.