1. Definicin 2. El Embridaje 3. El apoyo de las juntas 4. Disposicin en va 5. Inconvenientes

7.- LAS JUNTAS:

La separacin entre carriles sucesivos es, debido a los efectos dinmicos, el punto ms dbil de la va. Debido a la discontinuidad se pueden dar choques, deformaciones del carril, aplastamiento de balasto, movimientos de la va, aumento de la resistencia a la rodadura y disminucin del confort. !

SOLUCIN: Juntas !!!!

Solidarizar los carriles, para que acten como una viga continua tanto en planta como en alzado.

Presentar una resistencia a la deformacin similar a la de los carriles.

Permitir la dilatacin de los carriles y los movimientos longitudinales, impidiendo que en los extremos haya movimientos relativos laterales o verticales.

1. Definicin

Simples: formadas por el menor nmero de elementos Fcil montaje y desmontaje Duraderas en su funcionalidad

Elementos que forman el embridaje Bridas

Piezas que materializan la unin de los carriles. En Espaa se han utilizado bridas cortas de cuatro tornillos Se colocan en cada una de las caras del alma de los extremos del carril que han de unir !

Tornillos Fijan las bridas al carril, hacindolas solidarias con los carriles Los dimetros deben de estar bien estudiados:

dimetro del tornillo < dimetro brida Para evitar aflojamientos se pueden usar arandelas o forros. !

Conexiones Cables que aseguran la continuidad de las corrientes de sealizacin y electrificacin

Embridaje de una junta

2. Embridaje

Junta apoyada simple !!!!!

- Unin sobre la traviesa

- Inconveniente: los golpes que recibe la bascular,

traviesa la hacen quedando falsamente

apoyada sobre el balasto.

3. El apoyo de las juntas

Problema del baile de la traviesa

Junta suspendida o al aire: !

- Unin entre dos traviesas contiguas

- Mayor elasticidad y evita el efecto yunque - La brida puede desarticularse (desgastes, deformaciones, aflojamiento)

!

!!!

!

3. El apoyo de las juntas

Junta apoyada doble !

- Apoyada sobre dos traviesas.

- Mayor resistencia a los desplazamientos horizontales y verticales.

- Inconvenientes: ms rgidas, mayor consumo de metal, fijaciones especiales, dificultan el trabajo de bateado.

- Es la disposicin ms usada.

3. El apoyo de las juntas

- Pareadas o a escuadra # cabalgamiento

- Alternadas o desfasadas # balanceo !

4. Disposicin en va

!!- Acciones dinmicas que producen:

a) Golpe de martillo, acenta la forma en V b) Deformaciones y roturas en los extremos del carril

- Roturas de bridas y carriles en los agujeros por la concentracin de tensiones en los mismos

- Incrementa los gastos de conservacin de la va

- Incrementan la resistencia a la rodadura

- Prdida de confort

5. Inconvenientes

8.- LA VA SIN JUNTAS (Barra Larga Soldada)

1. Definicin. 2. Anlisis terico de la va sin juntas. 3. Construccin de la va sin juntas.

Juntas: punto dbil de la va. Objetivo de las compaas ferroviarias: eliminarlas. Inicialmente se pensaba:

Grandes movimientos de dilatacin que tericamente presentara un carril de gran longitud.

Funcionamiento del carril como viga biempotrada

Carril de 54 kg, seccin 70 cm2 y compresiones de 700 kN =700 kN/70 cm2=10.000 N/cm2 Posibilidad de pandeo.

Solucin: aparece cuando se consigue una va lo suficientemente robusta como para no permitir la dilatacin. Nuevas sujeciones: dilatacin del carril # a las traviesas. A mediados del siglo XX se fue generalizando el uso de la va sin

juntas.

1. Definicin

2. Anlisis terico de la va sin juntas

Variaciones de temperatura # variaciones de la longitud del carril Las variaciones se traducen en movimiento o en tensiones. El carril y las traviesas se mueven solidariamente por efecto de las

sujeciones, mientras que el balasto ejerce una reaccin sobre la traviesa.

2. Anlisis terico de la va sin juntas

Ejemplo: Carril UIC-54 (S=70cm) # T 20C -> F=60 T

2.1. Clculo de esfuerzos

2. Anlisis terico de la va sin juntas Las fuerzas y las tensiones no dependen de la longitud del carril. La resistencia (r) al desplazamiento longitudinal de la va aumenta con:

El peso de la va El empotramiento de las traviesas en el balasto La calidad del balasto rtraviesas de madera = 500 kg/m de va rtraviesas de hormign bibloque = 750 kg/m de va rtraviesas de monobloque = 900-1000 kg/m de va

Si r disminuye # deformaciones por el esfuerzo trmico

2. Anlisis terico de la va sin juntas La resistencia de la va en un punto a una distancia L del inicio ser:

El punto de equilibrio entre el esfuerzo trmico y la resistencia de la va:

- La longitud de respiracin es independiente de la longitud del carril - La zona comprendida entre las longitudes de respiracin: zona neutra - LR normalmente es del orden de 100 300 m.

Distribucin de tensiones en un tramo de va BLS:

2. Anlisis terico de la va sin juntas

Clculo del desplazamiento en un punto de la va en la zona de respiracin:

El desplazamiento es la mitad que el que tendra con una dilatacin libre

2.2. Clculo de deformaciones

2. Anlisis terico de la va sin juntas

Las leyes de tensiones y deformaciones a lo largo de un carril soldado

Conclusiones: parte central: no sufre desplazamientos; tensiones mximas. extremos: desplazamientos; tensiones decrecientes.

2.2. Clculo de deformaciones

2. Anlisis terico de la va sin juntas

En los extremos de las BLS se colocan aparatos de dilatacin y no juntas: estos aparatos permiten el desplazamiento relativo sin generar discontinuidades.

En curvas aumenta las posibilidades de pandeo de la va.

2.3. Puntos singulares: extremos de la BLS y curvas

3. Construccin de va sin juntas

Fabricacin por laminacin: barras normalizadas de 36 m. de longitud Transporte a factora REDALSA (Valladolid): soldadura de los carriles mediante

soldadura elctrica -> soldadura por chisporroteo o resistencia Contacto de dos carriles -> paso de corriente elctrica -> calentamiento

800C Separacin a pequea distancia y aproximacin de nuevo con presin, de

forma sucesiva varias veces -> arcos de soldadura -> incremento temperatura hasta 1.500C

Presin de 50 t a los carriles -> soldados definitivamente Reperfilado de la zona soldada: eliminacin de rebabas y esmerilado

La soldadura en fbrica est muy controlada y se obtienen soldaduras de gran calidad -> se consiguen carriles en barra larga de 288 metros -> transporte a obra mediante trenes carrileros.

3.1. El carril en barra larga. La soldadura en fbrica

3. Construccin de va sin juntas

Instalados los carriles se permite el paso de unas 100.000 t. Antes de la soldadura definitiva se lleva a cabo la liberacin de tensiones

Liberacin de tensiones: instalacin del carril con una longitud correspondiente a la temperatura media -> se consigue limitar las tensiones.

Temperatura de liberacin:

La fijacin del carril se realiza a una temperatura inferior a la de liberacin: alargndolo y apretando las sujeciones.

3.2. Liberacin de tensiones

3.3. La va en barra larga soldada (BLS). La soldadura in situ

Posteriormente se realiza la soldadura aluminotrmica de las barras largas: Alineacin de carriles Colocacin de molde que envuelve los extremos Calentamiento mediante soplete de los extremos Vertido en un recipiente de los componentes (xido de hierro, aluminio y aditivos) Reaccin del xido de hierro con el aluminio -> formacin del acero -> fundiendo

los extremos de los carriles -> soldadura Separacin de la escoria por decantacin Rotura del molde Enfriamiento Reperfilado de los carriles

3. Construccin de va sin juntas 3.3. La va en barra larga soldada (BLS). La soldadura in situ

Inconvenientes: Proceso ms lento Ms caro Menos seguro, mayor

probabilidad de fallo Control por ultrasonidos

3. Construccin de va sin juntas 3.4. Aparatos de dilatacin

- Existen puntos en los que se interrumpe la va en BLS: ! Inicio de tramo. ! Aparatos de va (desvos o travesas). ! Puentes: estudio de interaccin longitudinal va tablero, analizando los

deplazamientos relativos entre la va y tablero -> determinando la carrera del aparato de dilatacin.

3. Construccin de va sin juntas 3.5. Caractersticas de la va para admitir va en BLS

- Longitud soldada debe se lo mayor posible: la va es ms resistente y evita la utilizacin de elementos que producen puntos dbiles: juntas, aparatos de dilatacin.

- La va debe ser lo ms pesada posible: carriles ms pesados y traviesas de hormign.

- No debe haber curvas de radio inferior a 450 m. Rmin recomendable: 800m. - La va ha de estar muy bien nivelada y alineada. - El balasto debe ser anguloso y de buena calidad: aumenta el rozamiento

con la traviesa, aumentando la resistencia de la va. - No se debe desguarnecer de balasto la va en verano (mximas

compresiones) - Las sujeciones deben apretar al carril, tener buena resistencia a torsin:

emplean sujeciones elsticas, que no se aflojan por vibraciones o esfuerzos.

- La dilatacin de los extremos de la BLS, tiene una amplitud importante, en torno a 2cm: se absorbe con aparatos de dilatacin.

3. Construccin de va sin juntas 3.6. Ventajas de la va en BLS

- Menos roturas de carriles - Mayor vida til de los componentes - Mayores cargas y mayor velocidad de circulacin - Disminuyen los costes de mantenimiento - Aumenta el confort del viajero - Favorecen el ahorro de energa - Continuidad del circuito elctrico (traccin y/o control de trfico).

9.- LA VA EN PLACA:

1. Aspectos Bsicos !

2. Caractersticas y Funciones de los componentes

3. Componentes

4. Ventajas

5. Inconvenientes

6. Comparacin de Va en Placa Va en Balasto

7. Tipologas de va en placa

- Una va frrea de alta velocidad debe poseer las siguientes caractersticas: ! Elasticidad. ! Amortiguamiento. ! Mnima conservacin. ! Limitada sonoridad al paso de los trenes.

- La va en placa: evita la deformabilidad del balasto, bajo las cargas del trfico a velocidades altas.

- Una va sobre placa de hormign es un sistema formado por: ! Carriles ! Sujeciones ! En ocasiones traviesas. ! Una placa de hormign ! Un elemento denominado elastmero: que desempea un papel

fundamental en el proceso tenso deformacional de la va como sistema.

1. Aspectos bsicos

- Caractersticas a considerar:

1. Elasticidad y amortiguamiento que proporciona el balasto 2. El reparto uniforme de presiones sobre la plataforma

Balasto Material Elastmero (elasticidad) !

Placa de hormign (asiento uniforme y reducida deformabilidad) Placa Principal

!

Placa de Base (suelo estabilizado con betn, cemento) entre la placa de hormign y la infraestructura (apoyo uniforme de la infraestructura, reduce efecto de surgencia y aminora los efectos de las heladas)

!!

- Componentes: Plataforma, Placa de Base, Placa Principal, Elastmero, Traviesa, Sujecin elstica y Carril

2. Caractersticas y funciones de los componentes

Plataforma !!

La causa principal de rotura de las plataformas es el fenmeno de surgencia o pumping que produce una socavacin progresiva bajo la placa debido a:

- Agua libre bajo la placa - Suelo susceptible de entrar en suspensin - Cargas fuertes y frecuentes

!!

Es importante la calidad de la plataforma sobre la que asienta la placa. !!

Es necesario eliminar el agua libre bajo la placa, mediante un drenaje eficaz, bien sea superficial o profundo. !!

Adems, si el suelo natural posee baja capacidad portante, hay que mejorarlo mediante subbases de zahorras granulares, macadam, suelo-cemento, etc. !!

En el caso de suelos susceptibles a la helada, es preciso prever una capa calorfuga, que puede ser un hormign poroso o un producto sinttico.

3. Componentes

Placa Base !!

Se sita sobre la plataforma: !!

- Proporciona un mayor reparto de las cargas sobre el terreno - Disminuye el efecto de surgencia - Aminora los efectos de las heladas, al formar una proteccin de la plataforma - Da uniformidad de sustentacin a la placa principal !!

Se recomienda un espesor del orden de 15 cm (no inferior a 10 cm) por razones constructivas. !!

Se emplean bases de suelo estabilizado con betn, cemento, cal y hormign pobre.

3. Componentes

Placa Principal !!

Constituye el conjunto que soporta los carriles, los cuales se fijan en ella por medio de los elementos de sujecin, cumpliendo por tanto, de forma general y en combinacin con el elastmero, las funciones del balasto y las traviesas.

!!

Caractersticas del hormign: - Resistencia mecnica > 350 kg/cm2 - Docilidad - Adaptacin a las exigencias de puesta en obra (temperatura, espesor de

las tongadas, naturaleza de los ridos) - Relacin a/c entre 0,4 0,6

Elstomero !!

- Absorbe fuertes cargas mediante pequeas deformaciones, siendo norma general el empleo de elementos de caucho interpuesto entre el carril y la placa principal

3. Componentes

Traviesa, en su caso !!

a) Hormigonar la placa una vez colocadas las traviesas, de tal forma que stas quedan embebidas en aqulla al producirse el fraguado del hormign, constituyendo un conjunto solidario y monoltico.

b) Interponer algn elemento de relacin, de naturaleza elstica, entre la placa principal, en general hormigonada in situ y las traviesas que soportan los carriles.

!!!!

Sujecin Elstica !!

La sujecin es la misma que en las vas de balasto pero se ancla directamente en la placa. !!

Carril !

Existen mejores condiciones de trabajo, por lo que las exigencias respecto a la seccin del carril se reducen.

3. Componentes

- Por su estructura continua proporciona una rodadura muy uniforme.

- Los trabajos de conservacin son mnimos, limitndose a reponer los carriles con excesivo desgaste, las piezas de sujecin deterioradas por fatiga y los elementos de elastmero inservibles por envejecimiento.

- Puede soportar grandes cargas por eje.

- Reduce las presiones transmitidas a la plataforma, lo que es gran utilidad cuando el terreno es malo.

- Reduce los asientos localizados.

- En los tneles reduce la altura del glibo, con el consiguiente ahorro en la excavacin.

- En los tramos de puentes, al reducir la carga muerta de la estructura, permite una mayor luz entre apoyos.

4. Ventajas

- En los tneles es casi insustituible la va en placa por la dificultad que en ellos tienen los trabajos de conservacin, a pesar de utilizar mquinas, pues hay que tener en cuenta la toxicidad de los gases que stas desprenden.

- No es necesario el uso de herbicidas.

- Se reduce el ancho de la explanacin al carecer de banqueta y no necesita del espacio que ocupa el talud que forma el balasto.

- Ante un descarrilamiento no sufre daos importantes, cuando por el contrario, el mismo accidente en una va en balasto supone un gasto estimable, aparte de los trastornos en la circulacin.

4. Ventajas

- Al ser ms cara su construccin es necesario hacer un mayor desembolso inicial. No obstante, al carecer prcticamente de conservacin, a largo plazo puede hasta incluso resultar ms rentable que la va convencional, teniendo en cuenta adems el aumento progresivo que tendr la mano de obra encargada de efectuar los trabajos de conservacin

- Es ms ruidosa.

- Slo se puede construir en doble va o de nueva construccin, ya que el hormign no permite hasta su fraguado el paso de circulaciones. Para su colocacin en una va en servicio se tendra que prever una interrupcin total de la circulacin, en los dos sentidos, de ms de 30 das por km de va, lo que no es aceptable para su explotacin.

- La reparacin de los desperfectos es ms difcil que en la va convencional.

5. Inconvenientes

Revista de Obras Pblicas

6. Comparacin Va en placa - Va en balasto

1. Sistema de Construccin en capas !!

Construcciones en capas, con estructuras monolticas sin traviesas o de traviesas ms losa portante, o estructuras con traviesas apoyadas directamente sobre la losa portante

7. Tipologas de va en placa

2. Sistema de Construccin de bloques recubiertos de elastmero !!

Construcciones con bloques o traviesas recubiertas de elastmero que se introducen en la losa soporte

7. Tipologas de va en placa

3. Sistema de Construccin flotante !!

Construcciones flotantes sobre elastmeros, ya sean traviesas o losas

7. Tipologas de va en placa

4. Sistema de Construccin Especial !!

Construcciones especiales, como el carril embebido en material elstico

7. Tipologas de va en placa

10.- APARATOS DE VA

Aparatos de Va El Desvo La Travesa El Escape Partes del desvo: cambio, cruzamiento Clases de desvos Cambio de agujas

Conjunto de aparatos que tienen como misin asegurar la continuidad de la va en cruces y bifurcaciones.

Una de las piezas principales es la AGUJA. Una aguja se compone de una parte fija en la conexin de las dos vas que se llama corazn y una parte mvil que permite el paso hacia una u otra va que se denomina espadn.

Dentro de los aparatos de va tenemos: desvos, bifurcaciones, travesas y combinaciones de aparatos de va (escapes, haz, diagonal.)

1. Introduccin

Un desvo es un aparato de va que permite la separacin de una va en dos o varias, cuyos ejes se acuerdan tangencialmente con el de la primera formando un ngulo muy pequeo con l

Est compuesto por las siguientes partes: !!

o Cambio: en el que se separan, dos a dos, los cuatro carriles de las dos vas

o Carri les de unin o intermedios: que conectan el cambio con el cruzamiento

o Cruzamiento: en el que se materializa el corte del carril derecho (izquierdo) de la va directa con el carril izquierdo (derecho) de las vas desviadas

2. El desvo

Lo normal son los desvos rectos, ya que son puntos crticos de mantenimiento y movimiento.

Clasificacin !!

o Desvo Recto: aqul que se ubica en una va general recta !

VG (va general) !

!!

VD (va desviada) !!

VG o Desvo Curvo:

VD a) Interior: se ubica en una va general curva

b) Exterior: VG

VD

VD

VG

convergente divergente

2. El desvo

2. El desvo

Permiten el cruzamiento de dos vas en oblicuo o perpendicularmente con continuidad de sus direcciones respectivas

Travesa de unin simple: el tren puede continuar su trayectoria o cambiar de una va a otra

Travesa de unin doble: permite todos los itinerarios posibles (continuidad o cruce y cambio de va)

unin simple unin doble

3. Travesa

Habituales en todas las estaciones. Permiten el paso de una va a otra paralela. Pueden ser simples (compuestos de dos desvos rectos), o dobles (permiten el cambio en dos sentidos, se componen de cuatro desvos)

!

Su configuracin es la misma que la del desvo, con la diferencia en que la velocidad en la bifurcacin es alta, ya que es la separacin de una va en dos vas generales. Las caractersticas son distintas a las del desvo: mayores radios y menor ngulo.

escape simple escape doble: bretelle

4. Escape

5. Bifurcacin

Escape

El cambio est formado por dos agujas unidas solidariamente en el interior de la va por un tirante que al desplazarlo se dirige hacia un itinerario u otro.

Las agujas son flexibles, de longitudes entre 9 20 metros, con perfiles que facilitan su adaptacin y permiten mayores velocidades. No tienen inclinacin.

Los carriles exteriores son las contraagujas. Son carriles normales cepillados en su parte inicial para permitir el acoplamiento. Tienen la inclinacin normal de la va (1/20).

6. Partes del desvo: el cambio

Partes: Corazn (taln y punta), Contracarriles y Carriles de unin

6. Partes del desvo: el cruzamiento

Tipos de cruzamiento:

o De carriles: el corazn est formado por dos carriles unidos en la punta (punta mvil). - Ventaja: rigidez es la misma que en las vas colaterales - Inconveniente: desgaste mayor que en las vas

laterales por lo que requieren un tratamiento trmico para darle mayor dureza

o Monobloque: fabricado con acero al manganeso para darle gran dureza y resistencia al desgaste - Ventaja: puede regenerarse y

reutilizarse. Es soldable. Gran resistencia al desgaste. Muy tenaz

- Inconveniente: ms caro

6. Partes del desvo: el cruzamiento

Los desvos se nombran por las tangentes del ngulo de cruzamiento. Tangentes normales son:

!!

o 0,16 0,34: Estaciones de Clasificacin o 0,09 0,11: Estaciones medias de la red (vmax= 120 -140 km/h) o 0,05 0,035 0,015: Estaciones alta velocidad (AVE: 0,027)

!!

Antonio 2015-01-05 07:13:37 -------------------------------------------- CLCULO DE LOS DESVOS - PRINCIPALES MAGNITUDES DE UN DESVO. PAG. 236 . 2011. FERROCARRILES Desarrollo matemtico ecuacin Apartado 6.4.3. CLCULO DE LOS DESVOS. GEOMETRA CALIDAD VA. CUAD. N4

7. Caracterizacin de los desvos

La velocidad de paso por la va directa debe ser la mxima permitida de la lnea.

La velocidad de paso en la va desviada disminuir en funcin de las caractersticas geomtricas del desvo.

Antonio 2015-01-05 07:13:37 -------------------------------------------- CLCULO DE LOS DESVOS - PRINCIPALES MAGNITUDES DE UN DESVO. PAG. 236 . 2011. FERROCARRILES Desarrollo matemtico ecuacin Apartado 6.4.3. CLCULO DE LOS DESVOS. GEOMETRA CALIDAD VA. CUAD. N4

8. Velocidad de paso por los desvos

- Elctricos

Accionados a distancia desde las estaciones o Centros de Control de Trfico (CTC)

- Mecnicos

Accionados desde la estacin mediante un cable de acero

- Manuales

Acc ionados a pie de cambio. Existe un indicador que segn su posicin indica si el cambio est hecho a va directa o a va desviada

9. Cambios de agujas