Balasto - Desguarnecido Oct 2015

8/19/2019 Balasto - Desguarnecido Oct 2015

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Julián Silva Tobar

LA PLATAFORMA

Y

LAS CAPAS DEASIENTOOctubre de 2015


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Julián Silva Tobar

LA PLATAFORMA Y LAS CAPAS DE ASIENTO

1. CONCEPTOS GENERALES2. FINALIDAD DE LAS CAPAS DE ASIENTO3. CLASIFICACION DE LOS SUELOS - UIC

4. TIPOS DE PLATAFORMA5. CATEGORIZACION DE LA VIA6. DISEÑO DE LAS CAPAS7. LAS ROCAS8. CALIDAD DEL BALASTO9. VIDA UTIL DE LAS CAPAS10. NORMAS


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Julián Silva Tobar

CONCEPTOS

Explanada o explanación.• Superficie de terreno natural, excavado o de rellenosobre la que asienta la plataforma de la vía..

Plataforma.

• Estructura construida sobre la explanación quesustenta las capas de asiento, la vía y los dispositivosdestinados al funcionamiento de los trenes.

Capa de forma (Corona = Subrasante)• Se denomina de este modo a la capa de terminación de

la plataforma.


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Julián Silva Tobar

SECCION TIPICA


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Julián Silva Tobar

Typical Section Track Substructure

AREMA


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Julián Silva Tobar

Mul tiple Track, Tangent

AREMA


7/145Julián Silva Tobar

Single Track, Superelevated

AREMA



Load-bearing function of the track

1 N = 0,10197 kgf ; 1 kN = 101,971 kgf



Load transfer works on the principle of stress reduction,which means layer by layer,



INTERACCION DINAMICA VEHICULO VIAMODELO



SECCION TRANSVERSAL

0.9141.050

0.400 1.900

1.507

3.014

5

4

0.250

0.143

0.210 0.900

Z

1

Balasto

Sub-balasto

CLVía SegundaVía PrincipalCL

z: Corresponde al promedio del talud

de los terraplenes existentes.

Material de nivelación

Variable 4.75 - 5.00

Descapote

DISEÑO DE INECOL



SECCION TRANSVERSAL DEL PROYECTO



CONSTITUCION DE LA PLATAFORMA

Esta formada por:

• El propio terreno, cuando hay cortes.

• Por suelos de aportación, constituyendo un terraplén.

• Caso intermedio son:• Las secciones a media ladera.



TERRAPLEN

Macizo de tierra con el que se constituye laplataforma al rellenar un valle. Consta de:

Cimiento.- Zona situada por debajo de la línea del terrenonatural formada al rellenar la parte que ha sido eliminadapor “descascapote” o por contener suelos inadecuados.

Núcleo.- Parte principal del terraplén entre el cimiento y lacoronación.

Coronación.- Parte superior del terraplén. Se denomina,también, capa de forma.



TRINCHERA

• Excavación en el terreno natural, con taludesartificiales a ambos lados, que se realiza para

formar la explanación.



PLATAFORMA

En todos los casos:• La plataforma debe asentar sobre terreno de suficienteconsistencia.

• La plataforma debe quedar rematada por una capa determinación, llamada de forma. Provista de pendientestransversales para la evacuación de las aguas pluviales.

• En los terraplenes la capa de terminación suele estarconstituida por suelos de mejores características que elutilizado para la formación del núcleo, teniendo, además,un mayor grado de compactación


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• Compactación del fondo de la excavación, cuandolos suelos son adecuados.

• Por aportación de suelos de mejor calidad en una profundidad mínima de 1 m.

EN LOS CORTESLA CAPA DE FORMA SE OBTIENE POR


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FINALIDAD DE LAS CAPAS DE ASIENTO

2


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Julián Silva Tobar

FINALIDAD DE LAS CAPAS DE ASIENTO

• Se disponen entre las traviesas y la plataforma paraasegurar el buen comportamiento de la vía férrea

bajo el punto de vista de su rigidez, alineación, ydrenaje.

• Están compuestas por una sub.-base y unabanqueta de balasto.


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CAPAS DE ASIENTO

ESTRUCTURAExisten dos capas:a) Superior , ó de apoyo, formada por el material conocido

como balasto (Banqueta de balasto).

b) Inferior o subbase que gradua los efectos hacia la plataforma, evita el posible punzonamiento de ésta por el balasto, y la contaminación de éste, facilita el saneamiento,

el drenaje, y la protección contra el hielo, y a la vez posibilita una cierta independencia de los trabajos deconservación de la vía, que se pueden hacer, así,modificando tan sólo la banqueta.


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LA SUB-BASE

Constituye una capa de adaptación interpuesta entrela plataforma y el balasto.

• Puede estar formada por un solo material

• Por varias capas de diferentes elementos


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SUBBASE

• Una capa de sub-balasto, formada por grava arenosacompactada al 105% de la densidad seca correspondiente alóptimo Proctor Normal. Debe existir siempre, incluso en lasplataformas de pedraplén, donde sirve de capa de igualacióny reparto.

• Una capa de fundación, constituida por gravillaanticontaminante compactada al 100% de la densidad secacorrespondiente al óptimo Proctor Normal. Esta capa seutiliza para la circulación de la maquinaria durante la obra ypuede suprimirse en las plataformas con buena capacidadportante.

•

Una capa anticontaminante, formada por arena. Se dispone,solamente, en las plataformas de baja calidad.• Un fieltro anticontaminante, (Geotextil). Se coloca en las

plataformas de media y baja calidad, como elemento aislanteentre su capa de terminación, llamada también de forma, y laestructura de la sub-base.


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SUB-BASE

Capa interpuesta entre plataforma y el balasto quecomprende:

1. Capa de sub-balasto que debe existir en todos los casos.

2. Capa de fundación o cimentación (puede suprimirse en plataformas de buena capacidad)3. Capa anticontaminante (finos)4. Geotextil

N.R.V. 2-1-0.0.


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FUNCIONES PRINCIPALES

1. Proteger la plataforma contra la erosión2. Contribuir a la evacuación de aguas

3. R epartir cargas transmitidas por la vía

4. Evitar la contaminación del balasto

SUB-BASE


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SECCION TIPICA CARRETERA - FERROCARRILES

FERROCARRILES

FERROCARRILES

FERROCARRILES


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CLASIFICACION DE LOS SUELOS - UIC

3


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Julián Silva Tobar

CLASIFICACION DE LOS SUELOS


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SUELOS MINERALES

ARCILLALIMO ARENA GRAVA PIEDRA

fino Medio Grueso fina Media Gruesa fina Media Gruesa

mm. 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2 6 20 60 200


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Su espesor suele medirse en conjunto y depende de:

1. Las características de los suelos que integran la

plataforma.2. Las características globales de la plataforma.3. Los condicionamientos climáticos debidos a la

ubicación de la plataforma.

4. Las características de tráfico de la vía.5. Las características de la superestructura de la vía.

N.R.V. 2-1-0.0.

DIMENSIONAMIENTO DE LA BANQUETA YLA SUB-BASE


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CAPAS DE ASIENTO

1. CARACTERISTICA DE LOS SUELOS

El Instituto Europeo de Investigación Ferroviaria - ERRI - (ORE)distingue los tipos de suelo QSO a QS3

QS0 = Suelos inadecuados para capas subyacentes a la de forma

QS1 = Suelos malos, aceptables si se dispone de drenaje bueno

QS2 = Suelos medianos

QS3 = Suelos buenos


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IDENTIFICACION GEOTECNICA CLASE DE CALIDAD0.-1 Suelos orgánicos sin asentar.

0.-2 Suelos Finos ( Conteniendo más del 15% de finos, expandidos,húmedos y no compactables).0.-3 Suelos tixotropicos (2) ( emp.-arcillas expansivas)

0.-4 Materiales solubles (Suelos conteniendo sal gema)

0.-5 Materiales decompuestos (desechos industriales descompuestos)

0.-6 Suelos mixtos minero-orgánicos (2)

QS 0

1.-1 Suelos que contienen más del 40% de finos (1).1.-2 Rocas muy evolutivas: Yesos de ρd < 1,7 t/m3 y de friabilidad fuerte

: Margas

: Esquistos alterados

QS 1

1.-3 Suelos que contienen del 15% al 40% de finos.

1.-4 Rocas Evolutivas. : Yesos de ρd < 1,7 t/m3 y de friabilidad débil

: Esquistos NO alterados

1.-5 Rocas Blandas: Por ejemplo con Deval seco 33

QS 1Pueden considerarse QS 2 si lascondiciones hidrogeológicas ehidrológicas son buenas, con

certeza2.- 1 Suelos que contienen del 5% al 15% de finos (1)

2.-2 Arenas conteniendo menos del 5% de finos (1) pero uniformes.

2.-3 Rocas de dureza media: 6 ≤ Deval seco 30

QS 2Pueden considerarse QS 2 si lascondiciones hidrogeológicas ehidrológicas son buenas, concerteza

3.-1 Suelos que contienen menos del 5% de finos (1)

3.-2 Rocas Duras: Deval seco ≥ 9 y Los Ángeles ≤ 30

QS 3

CLASIFICACION SUELOS SEGÚN UIC


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SUELO CLASIFICACION PLATAFORMA

QS0Suelos difícilmente mejorables (suelosorgánicos). Inadecuados

QS1

Suelos malos. Pueden mejorarse.

Aceptables con buen drenajeFinos del 15% al 40% (yesos y esquistosalterados) y Finos mas del 40%(yesos yesquistos no alterados)

QS2 Suelos medianos. Finos del 5% al 15%

QS3 Suelos buenos. Finos menos del 5%

(* 1) = NRV 2100 - 2101

CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS


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TIPOS DE PLATAFORMA

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CLASIFICACIÓN DE LAS PLATAFORMAS

Las plataformas ferroviarias puedenclasificarse en 3 tipos según la capacidad

portante: P1: Plataforma mediocre. P2: Plataforma media.

P3: Plataforma buena.


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CAPAS DE ASIENTO

2. CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA• Las características de la plataforma,

como conjunto, se determinan por sucapacidad portante, que depende,especialmente, de las condiciones dela “capa de forma”. En función de ésta

pueden considerarse los siguientestipos de plataformas:


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CBR CLASIFICACION

PLATAFORMA

CBR ≤ 5Plataforma de capacidad

portante mala

5 20 Plataforma de capacidadportante buena

CARACTERISTICAS DE LA PLATAFORMA

CLASIFICACIÓN DE PLATAFORMAS


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CLASIFICACIÓN DE PLATAFORMASSEGÚN CAPACIDAD PORTANTE

• P1: Plataforma mediocre

• P2: Plataforma media• P3: Plataforma buena


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LAS CAPAS DE ASIENTO

3. CONDICIONES CLIMATOLÓGICASEntre las condiciones climáticas que pueden afectar a lavía se encuentra la helada, como agente de mayor importancia. Se recomienda:

• Que la capa de forma no esté constituida por suelos quecontengan elementos de diámetro inferior a 0,02 mm encantidad mayor del 10%, si su coeficiente de uniformidadtiene el valor, 5,

•

ni al 3% para un coeficiente de uniformidad de 15.

• Se considera suficiente que el espesor de balasto y de lacapa de sub-balasto, en conjunto, sea de 40 centímetros.


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SENSIBILIDAD A LA HELADA

Suelo insensible a la helada: no se deforma de

manera apreciable ni por hielo ni deshielo.

Insensibilidad a la helada: % en peso de

partículas de diámetro inferior a 0,02 mm,

menor que % crítico (criterio Casagrande):


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Julián Silva Tobar

5

CATEGORIZACIÓN DE LA VÍA - UIC


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CATEGORIZACIÓN DE LA VÍA UIC

Relaciona: explotación – infraestructura, con base enla carga ficticia de circulación.

Tf2 = STf 1

Tf 1 = Tv + K mTm + K tTtTf 2 = trafico ficticio diarioTf 1 = tonelaje ficticio diarioTv = tonelaje diario de viajeros, expresado en TBR

Km = coeficiente de valor 1,5 para cargas por eje menores de 20 tTm = tonelaje diario de mercancías, en TBR Kt = coeficiente de valor 1,4Tt = tonelaje diario de locomotorasS = coeficiente de 1,0 a 1,25 dependiendo de la velocidad.


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LAS CAPAS DE ASIENTO

S es un coeficiente indicativo de las característicascomerciales de la vía que podrá adoptar los siguientesvalores:• S = 1,00 Para las líneas sin tráfico de viajeros o con este

tráfico esencialmente local.• S = 1,10 Para las líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza

en trenes de velocidad igual o inferior a 120 Km/h.• S = 1,20 Para líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza en

trenes de velocidad mayor de 120 Kin/h, e igual o inferiora 140 Km/h.

• S = 1,25 Para líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza entrenes con velocidad superior a 140 K.


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Grupo Tf 2 (TBR)

1 120.000

2 120.000

85.0003 85.000 50.000

4 50.000

28.000

5 28.000 14.000

6 14.000

7.0007 7.000 3.500

8 3.500 1.500

9 1.500


Á


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Julián Silva Tobar

TRÁFICO FICTICIO

Comportamiento semejante del mantenimiento, para tráficos

ficticios similares.


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TRÁFICO FICTICIO


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Grupos según Tf:



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CATEGORIZACIÓN DE LA VÍA RENFE

1ª 85.000 Tf 2 50.000

1B 50.000 Tf 2 28.0001C 28.000 Tf 2 14.000

2 14.000 Tf 2 7.000

3ª 7.000 Tf 2 3.500

3B 3.500 Tf 2 1.000

4 1.500 Tf 2

Grupo Trafico (TKBR por Km.)


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CAPAS DE ASIENTO

• CALCULO DE ESPESORES

Las administraciones ferroviarias utilizan ábacos en función

de las variables anteriores y definen los espesores de las capas

de asiento. La UIC en la ficha 719 R contempla el cuadro de

adelante.

• ARMAMENTO DE LA VÍALas variables con más incidencia son la separación de traviesas,

(en lo que sigue se supone una separación de 60 cm), su tipo y

su longitud.

CAPAS DE ASIENTO


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CAPAS DE ASIENTOTENDENCIA

CALCULO DE ESPESORES:

Las líneas de A.V. se están montando con

• 30 cm de balasto y

• 25 cm de sub-balasto.


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Julián Silva Tobar


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Julián Silva Tobar

DISEÑO DE LAS CAPAS

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Julián Silva Tobar

0,90

0,80

0,70

0,60

0,50

0,40

0,30

0,10

0,20

0,0

3,5 7 14 50 120 300 500Tf2 en millares det/día28 85

9 8 7 6 5 4 3 2 1 GRUPOS UIC

e (m)

E s

p e s o r t o t a l m í n i m o d e

e = e b + e s b

TRAVIESAS DE MADERA

TRAVIESAS DE HORMIGÓN DE LONGITUD λ ≥ 2,40 m

TRAVIESAS DE HORMIGÓN DE LONGITUD 2,20 ≤ λ < 2,40 m

TF2 Tráfico ficticio diario

Espesor mínimo global de Balasto y de Sub Balasto bajo traviesa


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ESPESOR CAPAS

Vs

TRAFICO

ESPESOR CAPAS SUELO


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Julián Silva Tobar

ESPESOR CAPAS – SUELO


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Balasto

Capa Sub - balasto

Capa fundación

Capa anticontaminante

Plataforma tipo P1

Plataformatipo P3

Plataformatipo P2

eb

esb

Valor mínimo dee según ábaco

0,15 m mín

0,15 m mín

ESPESOR MINIMO DE BALASTO


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Capa sub - balasto

Capa de fundación

Capa anti - contaminante

Q S1 no tratado

Q S1

Balasto

Sub - base

Capa deforma

eb = 0,13 m

esb = 0,13 m

0,15 m

0,15 m

0,30 m

Fieltro

PLATAFORMA P1 SUELO Q S1

ESPESOR ESPESOR DE LAS CAPAS DE ASIENTO EN FUNCIÓNDEL TRÁFICO FICTICIO DIARIO (I)

Ó


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Capa sub - balasto

Capa de fundación

Suelo tratado con ligantes (esp.- 0,30) mO Suelo Q S2 no tratado (esp.- 0,55 m)O suelo Q S3 no tratado (esp.- 0,40 m)

Q S1

Balasto

Sub - base

Capa deforma

eb = 0,15 mesb = 0,15 m

0,15 m

Fieltro

PLATAFORMA P2 SUELO Q S1 PLATAFORMA P2 SUELO Q S2

Capa sub - balasto

Capa de fundación

Q S2

eb = 0,18 mesb = 0,18 m

0,15 m

Fieltro

Q S2 no tratado 0,30 m

Balasto

ESPESOR DE LAS CAPAS DE ASIENTO EN FUNCIÓN DELTRÁFICO FICTICIO DIARIO (II)

Ó


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Capa sub - balastoQ S3 no tratado

Balasto

Sub - baseCapa de

forma

eb = 0,20 m

esb = 0,20 m

0,60 m

PLATAFORMA P3 SUELO Q S1 PLATAFORMA P3 SUELO Q S2

Q S1

Capa sub - balastoQ S3 no tratado

Balasto eb = 0,23 m

esb = 0,23m

0,40 m

Q S2

PLATAFORMA P3 SUELO Q S3

Capa sub - balasto

Q S3 no tratado

Balasto eb = 0,23 m

esb = 0,23m

0,30 m

Q S3

ESPESOR ESPESOR DE LAS CAPAS DE ASIENTO EN FUNCIÓNDEL TRÁFICO FICTICIO DIARIO (III)


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Julián Silva Tobar

ESPESOR BALASTO BAJO LA TRAVIESA

• Para vias nuevas 30 centímetros – 18 cm balasto viejo – 12 cm balasto nuevo

• Cuando Trafico ficticio diario sea superior a 12.550toneladas, el espesor debe alcanzar 36 cm.

• Puede llegar a 45 cm para determinadas condicionesde densidad seca y CBR.


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ESPESOR “e”

• El espesor mínimo de la capa de sub-balasto debe ser lamitad del espesor total, “e”

• Cuando el espesor de la capa de balasto haya de sersuperior a la mitad de “e”, el espesor del sub-balasto seaumentara en la misma cantidad.


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Julián Silva Tobar

Balasto

Sub - balasto

Balasto

Sub - balasto

125 mm100 mm

eb

esb

100 mm

eb

esbeb

esb

100 mm

Hi = aen – (H + derrama de talud)

DIMENSIONAMIENTO DE LA BANQUETA


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Julián Silva Tobar

Balasto

Sub - balasto

H914 mmH

20 mm

eb

esb

eb

esb

i

i

i

i

DimensionesGrupos1A y 1B

Grupos1B y 1C

Grupos1C y 2

Grupos2 y 3A

Grupos3A y 3B

Grupos3B y 4

Espesores: eb = esb 23 cm 23 cm 20 cm 18 cm 15 cm 13 cm

Capa de enrase Superficie: 2 cm por debajo del punto más bajo del patín

del carrilHombro: H 105 cm 105 cm 100 cm 100

cm95 cm 90 cm

Pendientetransversal: i

5% 5% 5% 3% 3% 3%

BANQUETA DE VIA UNICA – ALINEACION RECTA

BANQUETA EN VIA UNICA-ALINEACION CURVA


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Julián Silva Tobar

Balasto

Sub - balasto

esbi

eb

DimensionesGrupos1A y 1B

Grupos1B y 1C

Grupos1C y 2

Grupos2 y 3A

Grupos3A y 3B

Grupos3B y 4


Capa de enrase Superficie: 2 cm por debajo del punto más bajo del patín del carril

Hombro: H 105 cm 105 cm 100 cm 100 cm 95 cm 90 cm


5% 5% 5% 3% 3% 3%

1 2 5 m m

100 mm

Se dispondrá banqueta reforzada en el hombro exterior en alineaciones curvas de radio inferiora 400 m y vías con BLS. Esta práctica puede extenderse a vías equipadas con barra corta

BANQUETA EN VIA UNICA ALINEACION CURVA

Í Ó


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Julián Silva Tobar

Balasto

Sub - balasto

H

esbebesb

H914 mm914 mm

DimensionesGrupos

1A y 1B

Grupos

1B y 1C

Grupos

1C y 2

Grupos

2 y 3A

Grupos

3A y 3B

Grupos

3B y 4



Hombro: H 105 cm 105 cm 100 cm 100 cm 95 cm 90 cmAncho de entrevia:aen

234 cm 234 cm 230 cm 230 cm 220 cm 210 cm


5% 5% 5% 3% 3% 3%

i

20 mm

BANQUETA EN DOBLE VÍA. ALINEACIÓN RECTA

BANQUETA EN DOBLE VÍA. ALINEACIÓN CURVA


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Julián Silva Tobar

Balasto

Sub - balasto

100 mm

ebesb

ebesb

100 mm

Hi = aen – (H + derrama de talud)

Dimensiones

Grupos

1A y 1B

Grupos

1B y 1C

Grupos

1C y 2

Grupos

2 y 3A

Grupos

3A y 3B

Grupos

3B y 4Espesores: eb = esb 23 cm 23 cm 20 cm 18 cm 15 cm 13 cm


Hombro: H 105 cm 105 cm 100 cm 100 cm 95 cm 90 cm

Ancho de entrevia:aen234 cm 234 cm 230 cm 230 cm 220 cm 210 cm


5% 5% 5% 3% 3% 3%

i

Se dispondrá banqueta reforzada en el hombro exterior en alineaciones curvas de radio inferior

a 400 m y vías con BLS. Esta práctica puede extenderse a vías equipadas con barra corta

Q


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Julián Silva Tobar

DEPRESIÓN DE LA BANQUETA EN EL CENTRO DE LA VIA

HOMBROS DE LA BANQUETA


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Julián Silva Tobar

Q

•El hombro de la banqueta depende, esencialmente, de la magnitud de lasacciones transversales transmitidas por los carriles.

•Se adoptan iguales dimensiones para las alineaciones rectas y curvas,fijándolas en las siguientes cifras:

– Grupos 1A y 1 B, 105 cm;

– Grupo 1 C, 105 ó 100 cm, según el espesor bajo traviesa.

– Grupo 2, 100 cm;

– Grupo 3A, 100 ó 95 cm, según el espesor bajo traviesa.

– Grupo 3B, 95 ó 90 cm, según el espesor bajo traviesa.

– Grupo 4, 90 centímetros.

Ó Í


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Julián Silva Tobar

Las traviesas no deben tener su parte central apoyada en el balasto. Este apoyoorigina momentos negativos que hacen girar las cabezas de las traviesas RS,produciendo una variación del ancho de la vía, y pueden llegar a partir, por sucentro, las traviesas monobloque y de madera.

Al montar las traviesas de hormigón ha de dejarse una depresión en el balasto, en el

centro de la vía, para evitar estos efectos. La depresión degenera rápidamente, comoconsecuencia del asiento de las traviesas, y su restablecimiento es difícil de hacer ycaro. Por todo ello, la depresión se rellena después del primer bateo.

DEPRESIÓN DE LA BANQUETA EN EL CENTRO DE LA VÍA


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Julián Silva Tobar

ANCHO DE LA ENTREVIA

El ancho de la entrevía es función, principalmente, de los esfuerzos transversalesque transmiten los carriles y del gálibo de los trenes. Se adoptan iguales anchosde entrevía para las alineaciones rectas y las curvas, fijándolos en las siguientescifras:

Grupos cm.

1 A y 1 B 234

1 C 234 – 230 (1)

2 230

3 A 230 - 220 (1)

3 B 220 - 210 (1)4 210

*(1) = Depende del espesor de balasto bajo la traviesa



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Julián Silva Tobar

2 2 5

1 8 0

2 4 9

2 2 2

1 9 8

1 9 0

2 0200800300

1 7 3

300 ± 3

5 2

2 4 9

≈ 1 8 0

Traviesas monobloque D.W.



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Julián Silva Tobar

LAS ROCAS

7

LAS ROCAS


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Julián Silva Tobar

LAS ROCASConstituyen las unidades estructurales con las

cuales esta edificado el planeta.Se pueden definir como una asociación natural de

dos o mas minerales.

CLASIFICACIONSedimentariasMetamorficas

PlutonicasVolcanicas

LAS ROCAS


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Julián Silva Tobar

Silíceas:• Deformaciones plásticas del orden del 0,025 %

(chert, arenisca, arcosa, novaculita)

Calcáreas o calizas:

• Son menos duras. Deformaciones plásticas delorden del 0,05 %

Costo del mantenimiento aumenta entre el 15 y el25 % del que se tendría con rocas sílices.

BALASTO


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Julián Silva Tobar

El balasto se define como la grava o piedrapartida heterogranular que, formando una capao banqueta, se extiende bajo la vía férrea ysobre la explanación para asentar y sujetar las

traviesas que soportan los rieles.

Si el balasto es de buena calidad, se aumentala vida útil de los elementos constitutivos dela superestructura ferroviaria y de su estado

general.


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Julián Silva Tobar

CONSTITUIDO EN VIAS DE GRAN TRAFICO

Por:• Granitos, Sienitas,

Dioritas, Garbos,

Diabasas, Ofitas,Cuarcitas, Basaltos,Pórfidos.


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Julián Silva Tobar

CONSTITUIDO EN VIAS DE MENOR TRAF.

Por:Caliza dura.

OBJETIVO DEL LECHO DE BALASTO


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Julián Silva Tobar

OBJETIVO DEL LECHO DE BALASTO

•Distribución homogénea de las fuerzas de los pares de

ruedas sobre la infraestructura (en lo posible presión desuperficie reducida y uniforme).

•Comportamiento elástico para reducción de los

esfuerzos dinámicos.•Desagüe de las lluvias (permeabilidad del agua).

•Elaboración y mantenimiento de la posición de la

nivelación alcanzada en la conservación de vía, así como

•La fijación de la estabilidad horizontal (resistencia dedesplazamiento lateral).

FUNCIONES DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar

FUNCIONES DEL BALASTO

•AMORTIGUAR LAS ACCIONES QUE EJERCEN LOS VEHÍCULOS SOBRE LA VÍA

Y TRANSMITIRLAS A LA PLATAFORMA

•REPARTIR UNIFORMEMENTE ESTAS ACCIONES SOBRE DICHA PLATAFORMA

•LIMITAR LOS MOVIMIENTOS DE LA VÍA ESTABILIZÁNDOLA EN DIRECCIÓNVERTICAL, LONGITUDINAL Y TRANSVERSAL

•PROPORCIONAR A LA VÍA ELASTICIDAD Y CAPACIDAD PARA LA ABSORCIÓNDE ENERGÍA, (HACER DE LECHO ELÁSTICO SUAVIZADOR DE LA RODADURA YCONFORT DEL VIAJERO)

•FACILITAR EL DRENAJE, PARA LA EVACUACIÓN DE LAS AGUAS DE LLUVIA

•REDUCCIÓN DEL RUIDO GENERADO POR EL PASO DE LOS TRENES

PECULIARIDAD DEL LECHO DE BALASTO


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Julián Silva Tobar

El lecho de balasto debe tener las siguientes características:

•

Un espesor lo suficientemente grande para distribuir homogéneamente las fuerzas sobre el plano de formación.

•La granulometría debe corresponder, en lo más aproximadamenteposible, a las especificaciones prescritas en diseño.

•El balasto debe tener alta resistencia a la abrasión (retardo de laformación de grano fino).

•El balasto debe ser duro (retardación del desmoronamiento de lapiedra).

•Un balasto duro de granulometría correcta ofrece la mayor resistencia de desplazamiento lateral.


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EXIGENCIAS A SATISFACER POR EL CONJUNTO


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Julián Silva Tobar

DEL LECHO DE BALASTO

•RESISTENCIA LATERAL A CIZALLADURA LO SUFICIENTEMENTEALTA COMO PARA EVITAR LA ROTURA POR FLEXIÓN LATERAL DELOS CARRILES LARGOS SOLDADOS Y LOS MOVIMIENTOS LATERALESBAJO LA INFLUENCIA DE CARGAS TRANSVERSALES

•RESISTENCIA LONGITUDINAL SUFICIENTEMENTE ALTA PARAABSORBER LAS CONTRACCIONES OCASIONADAS POR LAS ELEVADASTEMPERATURAS EN LOS CARRILES LARGOS SOLDADOS Y EVITAR ELDESPLAZAMIENTO LONGITUDINAL DE LA VÍA

LA RESISTENCIA A CIZALLADURA ESTÁ REGIDA, ENTRE OTROSFACTORES, POR LA FORMA DE LAS PARTÍCULAS Y LAGRANULOMETRÍA, ASÍ COMO POR EL GRADO DE COMPACTACIÓN

DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar


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CAPAS DE ASIENTO - TENDENCIAS


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Julián Silva Tobar

Emplear masivamente rocas silíceas, en las vías principales.

Dejar libres las caras superiores de las traviesas. No mezclar balastos de diferente naturaleza. Suprimir el balasto en el centro de las traviesas de hormigón. Existe una cierta desconfianza en la representatividad del

ensayo L.A. y mayores esperanzas en los ensayos orientados a

conocer la resistencia a los efectos hielo-deshielo, (acción deSO4 Mg ó SO4 Na2) (En el fondo esta circunstancia no es unasorpresa, porque la resistencia al hielo es inversamente

proporcional a la capacidad de absorción de agua, y ésta es, asu vez, inversamente proporcional a las resistencias al choque).

Cierta desconfianza en aumentar, porque sí, el espesor del balasto. Confianza en que resulten positivas algunas experiencias

realizadas en USA con balasto soldado mediante un sprayelastomérico


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Julián Silva Tobar

Balasto soldado

con un sprayelastomérico

CAPAS DE ASIENTO - TENDENCIAS

CALIDAD DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar

CALIDAD DEL BALASTO

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Julián Silva Tobar

TIPOS DE BALASTO

• TIPO A: Formado por piedra de naturaleza silícea, para vías de gran trafico.

• TIPO B: Formado por piedra caliza, para vías de

menor trafico.

• Como limite de separación para el empleo de estas

dos clases de balasto se ha escogido el tráfico de4.000 TKBR/Km. día.

RESISTENCIA DE LA ROCA A


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Julián Silva Tobar

RESISTENCIA DE LA ROCA ACOMPRESION SIMPLE

• Balasto tipo A, rocas con carga de rotura superior a 1.200 Kg f/cm2

• Balasto tipo B, rocas con carga igual o superior a1.000 Kg f /cm2.


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COMPOSICION GRANULOMETRICA DELBALASTO

• Los elementos de menor tamaño deben ocupar los huecos ensu estructura, pero no deben ser tan pequeños que actúencomo lubricante.

• Se ha llegado a determinar que la oposición a losmovimientos de la capa aumenta con el tamaño de la piedra.

• Que la deformabilidad plástica de la banqueta aumenta,también, cuando los elementos de menor tamaño son más del15 % del total

INVESTIGACIONES INDICAN:


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Julián Silva Tobar

• Que el balasto más adecuado es aquel formado por

piedra partida cuya relación de tamaños, entre el máximoy el mínimo, es igual a dos.

• Que la piedra debe tener tamaños comprendidos entre20-60 milímetros para facilitar el bateo

• Que la piedra debe estar entre 25-60 milímetros para quela banqueta sea estable, vertical y horizontalmente.

Países

B ul g

ar i a

P or t u

g al

R um

ani a

G.Br e

t añ

a

Al em

ani a

I t al i a

H un

gr í a

H ol an

d a

A u s t r i a

P ol oni a

S ui z

a

B é l gi c

a

F r an

ci a

S u e ci a

E s p añ

a


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Julián Silva Tobar Tipos de rocas utilizadas para balasto en países de la UIC

VIDA UTIL DEL BALASTO EN VIA


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Julián Silva Tobar

V U S O N V

La duración depende del:

• Tipo de piedra• Trafico soportado

¿Hasta que punto se admite su estado de degradación?


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INCONVENIENTES DE SU DEGRADACION

• El material fino reduce la fricción entrelas piedras y con ello el ángulo de friccióninterior. Esto influye en la elasticidad y

durabilidad de la posición de la vía.

• El material fino impide el desagüe y laventilación.

• El balasto no debe ser redondo ni cúbico,sino sillado.


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Julián Silva Tobar

EVALUACION DEL BALASTO EN VIA



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Julián Silva Tobar

• El balasto después de años de servicio, llega al

punto donde pierde sus características para sudesempeño en la superestructura de vía.

• La presencia de finos reduce la fricción entre

piedras derivándose en una disminución delángulo de fricción interior, lo cual repercute enla elasticidad de la capa y en la durabilidad dela nivelación.

• Adicionalmente la existencia de finos dificulta eldrenaje de esta capa.

SELECCIÓN PRELIMINAR DE LOS TRAMOS

T d t i ió


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Julián Silva Tobar

• Tramos de contaminación.

•

Tramos donde se observe degradación del balasto,denotado por la presencia de partículas pequeñas,partículas redondas y partículas de tamañodiferente a la granulometría original.

• Tramos donde se observe ascenso de suelo de lasub-base o sub-rasante.

• Tramos donde se observe polvo o finos proveniente

de su descomposición.

• Tramos donde frecuentemente se pierda lanivelación.


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Julián Silva Tobar

EL DESGUARNECIDO

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DETERIORO DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar

DETERIORO DEL BALASTO

EL DESGUARNECIDO


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Julián Silva Tobar

EL DESGUARNECIDO

• La partículas del balasto adquieren una formaredonda por la abrasión y las exfoliaciones ylas cavidades se rellenan. La consecuencia esque el agua de lluvia no se evacua y elmaterial fino es arrastrado por la lluvia haciala plataforma, que se mantiene húmeda ypierde capacidad portante.

•

Diferentes ensayos sobre el origen de lacontaminación han mostrado, que tras 20bateos mecanizados, la reducción del tamañode las partículas era del 5 al 10 % en balastocalcáreo y de la mitad en balasto granítico.

CONDICIONES PARA EL DESGUARNECIDO


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Julián Silva Tobar

La experienciainternacional confirmaque la durabilidad de laposición de una víadisminuye al estar

contaminado el lechode balasto.

Por experiencia de varios ferrocarriles se puede afirmar:

•

Que el desguarnecimiento del lecho de balasto es conveniente a partir de un grado de contaminación del 25 %.

• Que el desguarnecimiento del lecho de balasto es absolutamentenecesario a partir de un grado de contaminación del 40 %.


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Julián Silva Tobar

CRITERIOS PARA DESGUARNECIDO


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Julián Silva Tobar

• Cuando los intervalos de ciclosde mantenimiento de una línease van reduciendo debido alcontinuo deterioro de lageometría de la vía.

• Los análisis e interpretación delos datos recogidos sobre lageometría de vía por vehículosespecialmente instrumentados

para este cometido detectan,entre otros,

– los fallos longitudinales deonda corta en el carril – flexiones o pandeos medidos

cada 5 m,

SE REALIZA:

CRITERIOS PARA DESGUARNECIDO


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Julián Silva Tobar

Estudios empíricos han demostrado que el desguarnecido devía cada 15 años genera:

• R educción de los costes de mantenimiento de las líneas

ferroviarias por reducción de las intervenciones de lamaquinaria pesada en más de un 50 %.

• Que la vida útil de la vía se amplia más de un 30 %.

• Que los costes totales de mantenimiento de vía disminuyenen más de un 20 %.

DESGUARNECIDO CONCEPTOS


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Julián Silva Tobar

DESGUARNECIDO - CONCEPTOS


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CRITERIOS PARA LA DEPURACIÓN DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar

CRITERIOS PARA LA DEPURACIÓN DEL BALASTO

Índice de Contaminación I c

Porcentaje que pasa tamiz #4 =

Porcentaje que pasa tamiz 200 =

2004 Pt Pt Ic

4 Pt

200 Pt

CUADRO: CATEGORÍAS INDICE I c


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CUADRO: CATEGORÍAS INDICE I c

CATEGORÍA INDICE Ic

Limpio < 1

Moderadamente limpio 1 < Ic < 10Moderadamente contaminado 10 < Ic < 20

Contaminado 20 < Ic < 40

Altamente contaminado 40


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DESGUARNECIDO Vs CATEGORIAS DEL I c

• I ) I c < 20 : Si el balasto existente en la vía presenta uníndice de contaminación menor a 20, no es necesaria la operaciónde depuración del mismo.

• II) 20 < I c < 30: Si el balasto existente en la vía presenta uníndice de contaminación comprendido entre 20 y 30, se deberádepurar el balasto de la vía a través del procedimiento dereconstrucción de la banqueta.

• III) Ic ≥ 30: Si el balasto existente en la vía presenta un

índice de contaminación mayor que 30, se deberá depurar el balasto mediante el procedimiento de desguarnecido de vía deacuerdo con lo que corresponda, según lo determinado en lasespecificaciones técnicas para trabajos de vía.


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EVALUACION DEL ESTADO DEL BALASTO

METODO FERROCARRIL Spoornet

CONTAMINACION DEL BALASTO


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Durante un extenso estudio de British Rail (BR), mástarde Railtrack , hoy Network Rail, se analizaron lascausas de la contaminación del balasto. Este estudiodescribe las siguientes causas principales:

• materiales finos tras su instalación,• depósitos desde el exterior,• depósitos de mercancías (carbón, minerales, otros

materiales),• materiales finos filtrados desde la plataforma,

• restos de vegetación,• materiales finos de la abrasión de las partículas bajo las

cargas del tráfico y• abrasión durante el bateo.



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• En las líneas principales actuales se consideranciclos de bateo típicos de 4 a 5 años.• Según un estudio de ORE , el balasto debe

desguarnecerse, cuando el valor medio de las

muestras, al tamizarlas en una criba cuadrada de22,4 mm, arroja una contaminación de 30 porciento del peso.

• Los ferrocarriles sudafricanos Spoornet handefinido la siguiente función para el grado de

contaminación del balasto:


GRADO DE CONTAMINACION DEL BALASTO


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Fv = (0,4 F19) + (0,3 F6,7) + (0,2 F1,18) + (0,1 F 0,15)

Formulación empleada por los Ferrocarriles Sudafricanos Spoornet

El desguarnecido se realiza cuando Fv = 80 %



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EJEMPLO

Según el criterio Spoornet resulta un factor de

contaminación Fv = 91,3 % para esta muestra de balasto.El desguarnecido se realiza cuando Fv = 80 %.


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Julián Silva Tobar

• Según el criterio Spoornet resulta un factor decontaminación Fv = 91,3 % para esta muestra

de balasto. El desguarnecido se realizacuando Fv = 80 %.



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DESGUARNECIDO


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JUSTIFICACION ECONOMICA


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El mantenimiento correcto dellecho de balasto nunca deberíaposponerse, pues a largo plazoestaría asociado con mayorescostos de mantenimiento.

El descuido del mantenimientolleva únicamente a mayor desgaste de:

•La superestructura•De la vía.•Del material rodante


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NORMAS - ENSAYOS

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SERIE GRUESA SERIE FINA

DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN

TAMICES ASTM Y U.S. ESTANDAR


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DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN DESIGNACIÓN

N° TAMIZABERTURA

enmm

N° TAMIZ ABERTURAen mm

N° TAMIZABERTURA

en mmN° TAMIZ

ABERTURAen

mm

4,24" 107,6 1" 25,4 3½ 5,66 40 0,42

4" 101,6 ⅞" 22,2 4 4,76 45 0,35

3½" 88,9 ¾" 19,1 5 4 50 0,297

3" 76,2 ⅝" 15,9 6 3,36 60 0,25

2½" 63,5 0,530 13,4 7 2,83 70 0,21

2,12" 53,8 ½" 12,7 8 2,38 80 0,177

2" 50,8 7/16" 11,1 10 2,00 100 0,149

1 ¾" 44,4 ⅜" 9,52 12 1,68 120 0,125

1 ½" 38,1 5/16" 7,93 14 1,41 140 0,105

1 ¼" 31,7 0,625" 6,73 16 1,19 170 0,088

1,06" 26,9 ¼" 6,35 18 1,00 200 0,074

20 0,84 230 0,062

25 0,71 270 0,053

30 0,59 325 0,044

35 0,50 400 0,037

ENSAYOS

ENSAYOS BASICOS


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ENSAYOS BASICOS:• ENSAYO GRANULOMETRICO.• ENSAYO DE LIMPIEZA DE BALASTO ensayo de partículas

finas, método seco y método húmedo.• ENSAYO DE DESGASTE EN MAQUINA DE LOS

ANGELES.

ENSAYOS OPCIONALES :Si el punto de muestreo corresponde a un sitio donde seperciba inestabilidad de la plataforma:

• ENSAYO CBR• ENSAYO DE CLASIFICACION DEL SUELO

CONTROL DE CALIDAD


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a) Control de producción.

b) Control de recepción.

c) Controles adicionales de la Dirección de obra.

MEDICION


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El balasto se medirá por m3.

Por peso (Ton).

ENSAYOS


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ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD


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Julián Silva Tobar

ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD

1. Ensayo de homogeneidad de la piedra

2. Ensayo de determinación de elementos de espesor mínimo

3. Ensayo de determinación de elementos aciculares o lajosos

4. Ensayo de determinación de elementos granulares condimensión máxima mayor de 100 mm

5. Ensayo granulométrico

6. Ensayo de limpieza del balasto

7. Ensayo de determinación del coeficiente de desgaste LosÁngeles

ENSAYO EN MAQUINA DE LOS ANGELES


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Julián Silva Tobar

Se introducen en un cilindro:

•10 kilos del total de la muestra (40-50 kg)

•Junto a 12 bolas de acero 49 mm.•Tras 1.000 vueltas a 33 revoluciones por minuto

•El material resultante se criba en un tamiz de luz

de 1’6 mm de lado en cada uno de sus cuadrados.


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GRANULOMETRIA


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Julián Silva Tobar

GRANULOMETRIA

Granulometría: La muestra de 40-50 kg sepasa sucesivamente por cinco tamices de

agujeros cuadrados de 63, 50, 40, 31’5 y22’4 mm. El objetivo es determinar quéporcentaje de peso pasa por cada tamiz

para que su distribución esté dentro de unparámetro previsto.

LIMPIEZA


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Julián Silva Tobar

Se debe garantizar que la piedra partida esté limpiade partículas finas y polvo procedente de sutrituración o de elementos granulares del suelo.

El contenido de partículas finas se determina por lamasa de material en seco que pasa por un tamiz deluz de 0’50 milímetros. Este valor no debe superar el0’6 % de la cantidad analizada.

Para los finos (polvo) se utiliza un tamiz cuya luz esde 0’063 milímetros. El contenido en vía húmeda nodebe superar el 0’5 por ciento del total de la muestra.

FORMASe logra a través de dos ensayos


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Julián Silva Tobar

• Para garantizar que tiene formas poliédricas vivas, lo quedificulta el resbalamiento entre partículas y la deformaciónde la banqueta,

• Para garantizar homogeneidad de las dimensiones de lapiedra, lo que evita la ruptura de éstas.

El primero da el índice de lajas y el % de piedras cuyadimensión mayor supera en 3 o más la inferior, que nodebe superar 10 % del total de la muestra.

El segundo para conocer el espesor mínimo de los elementos

granulares, que por norma general no debe ser inferior a 25mm. Se admite que hasta un 27 % de la muestra tenga unvalor entre 25 y 16 mm, al tiempo que hasta un máximo del5 % puede tener un espesor inferior a esta último valor.

FORMA


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Julián Silva Tobar

FORMA

• Longitud: La longitud máxima se midemediante un calibre o galga apropiada.

• El número de partículas con un valor iguala superior a los 100 mm, en una muestra nodebe superar el 4%

ENSAYO DE SOLIDEZ


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Julián Silva Tobar

Se estipula que la solidez en sulfato de sodio para cinco ciclosno excederá del 10%, siguiendo el método ASTM C 88

Recommended Lim it ing Values of Test ing fo r Bal last Mater ial


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Julián Silva Tobar

Recommended Ballast Gradations


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Julián Silva Tobar

AREMA


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Julián Silva Tobar

Fin

Conferencia preparada por Julián Silva Tobar


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ANEXO 1


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Julián Silva Tobar

Normas

• Las UNE, Una Norma Española

• NORMA A B C

UNE 1 032 82

• A = Comité técnico

• B = Número de la norma

• C = año de edición de la norma


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Julián Silva Tobar

• ASTM International, known until 2001 as the AmericanSociety for Testing and Materials (ASTM), is aninternational standards organization that develops and

publishes voluntary consensus technical standards for awide range of materials, products, systems, and services.

Normas

RIGIDEZ VERTICAL


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TEMA PARA ACTUALIZACION E INVESTIGACIONNORMAS DEL BALASTO


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Julián Silva Tobar

MARCO NORMATIVO DE BALASTO


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Balasto - Desguarnecido Oct 2015

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