BLOQUE B.2 - Estructura de La Via

7/23/2019 BLOQUE B.2 - Estructura de La Via

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4.- LAS SUJECIONES

1.

Funciones

2.

Caractersticas Bsicas: Funcionales y

Econmicas

3.

Elementos de las Sujeciones

4.

Fijaciones Rgidas5.

Fijaciones Elsticas

6.

Capas de Asiento

7.

Clasificacin de las Sujeciones

8.

Criterios de Eleccin

9.

Sujeciones ms utilizadas

10.

Ensayos


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1. Mantener unidos el carril y la traviesa

2. Absorber y transmitir eficazmente las cargas verticales yhorizontales. Evita los movimientos de contraccin y dilatacindel carril

3.

Evitar el vuelco del carril

4.

Mantener el ancho de va5. Proporciona a la traviesa un complemento de aislamiento

cuando sta no es plenamente aislante.

1. Funciones


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2. Caractersticas Bsicas: Funcionales

1. Frecuencia propia de vibracin mucho mayor que la del carrilpara evitar aflojamientos.

2. Alta resistencia al deslizamiento longitudinal del carril sobre latraviesa.

3. Curva elstica de respuesta bastante horizontal que posibilitaque se conserve el esfuerzo cuando haya relajamiento en elapretado.

4. Elevada resistencia a torsin para dificultar el giro relativo entre elcarril y la traviesa.

5. Elevada resistencia a la intemperie que la haga inmune frente alos efectos climticos.

6. Aislamiento elctrico suficiente.

7. Capacidad de apriete.


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2. Caractersticas Bsicas: Econmicas

1. Pocas piezas

2. Fcil montaje y desmontaje

3. Duracin elevada que permita su renovacin simultnea con los otroscomponentes fundamentales de la superestructura (carril y traviesas)

3. Elementos de las sujeciones

1. Elementos de fijacin (fijaciones)a) Rgidas: elementos transmisores de esfuerzos rgidos, sedeforman plsticamente, elevados costes de mantenimiento. Esnecesario reapretarlas.

b)

Elsticas: los elementos transmisores que transmiten losesfuerzos son elsticos y pueden deformarse y recuperarse,consiguiendo mantener la calidad y menores costes demantenimiento. Permite movimientos verticales del carrilamortiguando la energa de los choques.

2. Placas de asiento


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1. Escarpias

-

Clavo de seccin cuadrada u octogonal,cuya cabeza se apoya sobre el patn delcarril

-

Material: acero

-

Colocacin: golpes de martillo

-

Resistencia al arranque por rozamiento-

Ventajas:

Facilidad de fabricacin

Bajo coste

Facilidad de instalacin

Posibilidad de reclavado

-

Inconvenientes

Desapretado

-

USA

4. Fijaciones Rgidas


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-

Elemento de acero

-

Cuerpo troncocnico, provisto de un filetehelicoidal y terminado en una cabeza redonda

-

Se utiliza para fijar el carril o la placametlica de asiento a la traviesa de

madera-

Se utilizan en Europa y gran parte delmundo

-

Colocacin

Taladro de dimetro inferior en latraviesa

Apriete hasta contacto Dos: al exterior y uno al interior

alternando (con esfuerzos reducidosslo dos)


2. Tirafondos


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- Ventajas Las mismas que las escarpias:

Facilidad de fabricacin Bajo coste Facilidad de instalacin Posibilidad de reclavado

Mayor resistencia a esfuerzos verticales

-

Inconvenientes Desapretado

- Recuperacin del anclaje:1. Estaquillado: introducir estaquillas en los

taladros de las traviesas de madera2. Espiral Vortok. Muelle que se introduce en los

taladros de las traviesas de madera cuando lasujecin presenta cierta flojedad


2. Tirafondos


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-

Sencillos o dobles- Barra de acero especial de seccin

cuadrada o circular, plegada demanera que hace presin sobre elpatn del carril

- Con el tiempo se produce undesclavado

- En ferrocarriles nrdicos ycentroeuropeos

5. Fijaciones Elsticas

1. Clavos


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- Se emplean con todo tipo detraviesas

- Pieza constituida por una lmina de

acero elstico, plegada o recortadacon la forma adecuada, queproporciona la fuerza elstica de lasujecin por su trabajo a flexin

- Sujecin regulable. Debe seri n spe c c i onada y r e ap re t adaperidicamente.

5. Fijaciones Elsticas

2. Grapas y abrazaderas


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Funciones

-

Establecen la relacin entre el carril y la traviesaampliando la superficie de apoyo del carril

- Contribuyen a la correcta posicin e inclinacin del carril

- Evitan desplazamientos del carril

- Clasificacin (segn su posicin en la va).Placas de junta

Placas intermedias

- Colocacin: sobre la traviesa

6. Placas de asiento


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7. Clasificacin de las Sujeciones

1. Directas

a) Apoya directamente el carril en la traviesa

Traviesa de madera Traviesa metlica


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1. Directas

b) El carril apoya en la traviesa a travs de una placa de asiento

Unin con tirafondos y traviesa de madera Unin con clavos y traviesa de madera



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2. Indirectas

Unen el patn del carril con la placa y otro elemento une la placa con latraviesa

3. Mixtas

Formadas por dos elementos: uno une el patn del carril con la traviesa,y el otro la placa de asiento con la traviesa



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Factores a destacar

Trfico

Geometra y estructura de la va

Tcnicas de construccin y Conservacin

Tipo de traviesa: Generalmente se asocian las sujeciones a las traviesas para

garantizar el buen funcionamiento solidario de ambos

Se suelen hacer ensayos de laboratorio para comprobar el funcionamiento

8. Criterios de eleccin


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Traviesas de madera

-

Sujeciones rgidas directas: Tirafondos.-

Sujeciones elsticas directas: Sujecin Nabla.- Sujeciones elsticas indirectas: Sujecin SKL-12.

Traviesas de hormign

- Sujeciones elsticas directas: Sujecin RN, P-2, J-2, Nabla.- Sujeciones elsticas indirectas: Sujecin HM, Vossloh.

Sujecin

SKL-12

Sujecin RN Sujecin J-2 Sujecin Nabla

9. Sujeciones ms utilizadas segn el tipo de traviesa


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- Sujecin flexible, con placa deasiento y piezas adicionales.


Traviesas de madera. Sujecin SKL-12


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- Grapa elstica que aprieta elcarril contra la traviesa yfunciona a modo de muelleabsorbiendo las deformacionesde las placas de asiento de los

carriles.-

Tiene un casquillo aislante en eltaladro del tornillo, junto a laplaca de asiento y a un sectordecaucho en el lateral.

- Da aislamiento elctrico.


Traviesas de hormign. Sujecin RN


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- Es una variante de la RN.

- Resuelve los problemas demantenimiento de ancho de vay el de aislamiento elctrico

- Mejora el comportamiento de lafijacin ante solicitaciones defatiga debido a la accin de lafuerza de apriete de las cargasde la va.


Traviesas de hormign. Sujecin J2


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- Resuelve los defectos dea i s l a m i e n t o y l ainalterabilidad del anchode va.

-

Sus topes aislanteslaterales dan juego paradiferentes sobreanchos! curvas de pequeoradio.

- Permiten el montaje dediversos carriles en unamisma traviesa.


Traviesas de hormign. Sujecin Nabla


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Se utiliza en traviesaspretensadas.Caractersticas:

Forma de la grapa elstica

Fo r m a d e l a p l a c aacodada sobre la queejerce presin la grapa

elstica Aislamiento elctrico Insercin del tirafondo H M : p l a c a a c od a d a

metlica Vossloh: placa acodada

plstico


Traviesas de hormign. Sujecin HM y Vossloh


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Arranque

- Determina el esfuerzo mximo de arranque y la curva elstica del procesoElemento elstico

- Da las curvas elsticas que proporcionan los recorridos y fuerzas deapriete en cualquier circunstancia de ajuste, aunque ste seaimperfecto

Elemento amortiguador de la sujeccin- Da las curvas elsticas (carga/asiento) de las placas del material

elastmero que se ponen entre el carril y la traviesa

10. Ensayos


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Traviesas monobloque de hormign y sus sujeciones

Fuente: Normas RENFE Va (N.R.V.)


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1.

La plataforma

2.

Las capas de asiento

3.

El Balasto

4.

El Subbalasto

5.

Clculo de los espesores de las capas de asiento6.

Dimensiones de la banqueta de balasto

5.- LAS CAPAS DE ASIENTO


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Definicin y funciones

Es la estructura construida sobre la explanacin que sustenta las capas de

asiento, va y los dispositivos para el funcionamiento de los trenes. Formada por:

- Desmontes: por el terreno existente.

- Terraplenes: suelos de aportacin.- Obras de fbrica: Tneles, viaductos, estaciones.

Funciones- Capacidad de soportar esfuerzos estticos, dinmicos y los de la va.

- Debe garantizar la evacuacin de aguas pluviales (pendientestransversales).

La capa superior o de terminacin: capa de forma (espesor mnimo de30cm.)

Desmontes: la capa de forma se obtiene por compactacin del fondo o poraportacin de suelos de mejor calidad en una profundidad mnima de30cm.

Es importante su correcta definicin y ejecucin, ya que es fundamental alo largo de la vida til del conjunto de la va.

1. La plataforma


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Clases de plataforma

1. La plataforma

Artificiales u obras de fbrica (tneles, puentes, pasos a distintonivel)

Naturales (en desmonte, a nivel, en terrapln, a media ladera)


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Desmontes: Formadas por el propio terreno, o suelos deaportacin en caso de poca capacidad portante.

Formadas por suelos de aportacin Terrapln:

Media Ladera: Caso intermedio

La plataforma debe asentar sobre un terreno de suficiente consistencia,para lo cual es necesario eliminar previamente la tierra vegetal y aquellascapas de terreno que no tengan suficiente capacidad portante.

La capa superior de la plataforma se denominaCAPA DE FORMA, y est provista de pendientes transversales para laevacuacin de las aguas pluviales.

Plataformas naturales

1. La plataforma


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Consideraciones Generales

Los taludes de los desmontes y terraplenes deben ser estables:

- Los suelos tienen un ngulo de talud estable que depende de sunaturaleza (ngulo de rozamiento interno) y de su grado dehumedad.

- En las trincheras en terrenos rocosos debe alterarse lo menosposible la estabilidad de los macizos, y evitar la coincidencia entreel ngulo del talud y el buzamiento de los estratos de la roca.

- En ocasiones, pueden proyectarse taludes verticales, aunque no es

conveniente, ya que cualquier desprendimiento afectara a la va.

-

En las rocas estratificadas hay que comprobar la existencia de capasintermedias de arcillas que, por efecto de la lluvia, pueden facilitar laaparicin de planos de deslizamiento.

Plataformas naturales. Taludes

1. La plataforma


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Valores Prcticos

Taludes en Desmontes

Taludes en terraplenes y pedraplenes

Valores de referencia:Pedraplenes: 1,25 h : 1vTerraplenes: 1,50 h : 1v

Naturaleza del Suelo TaludGranito 1h : 5v

Cuarcita y areniscas 1h : 4vPizarras y conglomerados 1h : 4v a 1h: 3vGravas y acarreos 1h : 1vTierra seca con arcilla 1h : 1v a 1,3h : 1vTierra compacta seca 1h : 1v a 2,5h : 1 vArcilla bien drenada 1,5h : 1v a 2,5h : 1vArcilla hmeda 2 h: 1 v a 4 h : 1 vTurba 2,5 h : 1 v a 5 h : 1 v

Plataformas naturales. Taludes

1. La plataforma


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Dimensiones

Las plataformas antiguas tienen anchuras (entre cunetaslaterales) del orden de 6 12 metros (dependiendo si esva nica o doble).

Las nuevas plataformas de alta velocidad estn entre

1216 metros.

Inclinacin transversal

Valores habituales son de 3 a 5 %, segn la va est en

recta, curva o sea una va de estacin.

Plataformas naturales. Seccin transversal

1. La plataforma


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Plataformas naturales. Seccin transversal

1. La plataforma


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Saneamiento Superficial

- Drenaje transversal: para las aguas superficiales de cauces definidos- Drenaje superficial: para las aguas de escorrenta de diversas reas de cuenca

en la que se ha construido la va ferroviaria.

Se proyectan para evacuar el caudal mximo correspondiente a un determinadoperodo de retorno.

El drenaje superficial est formado por cunetas, cuya finalidad es:

- Recoger, evacuar las aguas de escorrenta de los taludes en desmonte /terrapln.

-

Recoger y evacuar las aguas procedentes de la propia plataforma filtradas atravs del balasto.

- Controlar el nivel fretico.

Las cunetas pueden ser de explanacin (desmonte), de guarda (coronacin dedesmonte), de tnel y de pie de terrapln.

Las cunetas pueden estar sin revestir, ser prefabricadas u hormigonadas in situ.

Plataformas naturales. Saneamiento y drenaje

1. Laplataforma


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Drenaje de la plataforma

Parte del agua superficial penetra en la plataforma, por lo que es necesariodisponer de drenes subterrneos.

Los drenes estn formados por una zanja en la que se colocan tubos (con juntasabiertas, perforados, ranurados, de material poroso). La zanja se llena conmaterial filtro y se aislan de las aguas superficiales sellando su parte superior

con un material impermeable.


1. Laplataforma


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Drenaje profundo

Su objetivo es cortar las corrientes subterrneas de agua.

Pretende guiar la corriente subterrnea a un cauce natural prximo

Puede ser longitudinal o transversal


1. Laplataforma


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Algunas consideraciones

Con alturas mayores de 15 m los terraplenes tendrn deformaciones y asientos,por lo que, en estos casos, es necesario hacer un estudio tcnico econmico quecompare la solucin de terrapln con la de viaducto.

Coronacin: 0,30 m CBR > 8

Ncleo: 2,50 m CBR > 5

Base: CBR > 5

Plataformas naturales. Criterios constructivos

1. Laplataforma


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- Debidas a la propia infraestructura:

i.

Mal dimensionamiento de las capas de asientoii. Valoracin errnea de la capa portante de la plataforma

Producen:

- Falsos asientos de las traviesas- Palomitas: manchas blancas en el balasto por ascenso de finos

Solucin:

i. Redimensionamiento de las capasii. Sustitucin de la capa de formaiii. Estabilizacin de la plataforma con cal, cemento, etc.

Plataformas naturales. Deformaciones y movimientos.

1. Laplataforma


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-

Ajenas a la propia infraestructura:

a) Desprendimientos: bolos procedentes de las trincheras, debido adiscontinuidades en la plataforma y al agua.Solucin:

i. Evitar la erosin del agua (drenes, cunetas, riegosasflticos, gunitados, hidrosiembra, etc.)

ii. Evitar que el bolo caiga a la plataforma: inyecciones,bulonados, telas metlicas, tneles artificiales, etc.

b) Movimientos de la Plataforma: asociado a la existencia de arcilla y agua.Solucin:

i. Eliminar el aguaii. Disminuir las pendientes y alturas de los taludes

Plataformas naturales. Deformaciones y movimientos.

1. Laplataforma


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Clasificacin

- Segn la luz: tajea, alcantarilla, pontn, puentes y viaductos.- Segn el material: de hormign, metlica, mixta.

Diferencia entre los puentes de ferrocarril y los de carretera

Los puentes de ferrocarril:

- Soportan mayores cargas: son menos esbeltos, y se suele acudir a solucionesde vigas de doble T o cajones.

- Se conoce la lnea de actuacin de las cargas, por lo que se puede distribuirmejor el material del puente.

Acciones

- Peso propio, trfico, entorno (viento, acciones trmicas, ssmicas, etc.).

Plataformas artificiales. Puentes

1. Laplataforma


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Clculo de la estructura: algunas consideraciones

Se tienen en cuenta los esfuerzos dinmicos.

Para calcularlos, se tiene en cuenta el esfuerzo esttico mayorado con uncoeficiente entre 1,2 a 1,8.

En el arranque de un tren se producen unos esfuerzos contrarios al avanceestimados en el 30% de las cargas que gravitan sobre cada rueda tractora. Enel frenado se estima la fuerza en un 25% de la carga sobre todas las ruedas.

Hay que tener en cuenta el glibo del ferrocarril.

Plataformas artificiales. Puentes

1. Laplataforma


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Son necesarias en la unin de las plataformas naturales con las artificiales, ya

que aparece una inestabilidad en el balasto debido a la diferencia de rigidecesde los distintos materiales, agravado por la dilatacin del puente.

Cuas de transicin

1. La plataforma


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Cuas de transicin

1. La plataforma

Material granular concemento

=2-/>?28 @>2A,82>

=2-/>?28 B/ 0+>+A20?CA


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El hilo de contacto de la catenaria va en la clave del tnel.

La seccin viene condicionada por la maquinaria de excavacin.

No se deben poner traviesas bibloque ya que el ambiente es hmedo y corrosivo.

Plataformas artificiales: Tneles

1. La plataforma

1 La plataforma


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Plataformas artificiales: Tneles

1. La plataforma


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Clasificacin de los suelos para uso en plataforma

Los suelos, para su uso en plataforma y resto de obras de fbrica, se clasifican

en cuatro categoras en funcin de su calidad (UIC) Las categoras tienen en cuenta tanto la naturaleza geotcnica del suelo como

las condiciones hidrogeolgicas existentes.

"# $%#%&'() *%+%# ,%&

%(-.-#'*/,0

"1%.2(/,3 4-%&&' 5%$%6'()67&+') %6800

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0+A%+8?B2B+%E 12>@2%E

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G+02% B,>2%E %?8J0/2%E

J@A/2% K@>2A?-+LE

1/-21C>M02% B,>2%

1. La plataforma


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Capacidad portante de la plataforma

Esta depende de las calidades y de los espesores de los suelos (de los de

la capa de forma y de los suelos bajo ella).

Fuente: Ferrocarriles. UGR. 2011

Clases de capacidadportante

- P1. Plataforma demala capacidadportante. CBR < 5

-

P2. Plataforma decapacidad portantemedia. 5 < CBR 20

1. La plataforma


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2. Las capas de asiento

Son el conjunto de capas que se disponen entre las traviesas y la capa deforma:!

Banqueta de balasto!

Capa de subbalasto! Capa de fundacin o cimentacin: en plataformas tipo P1 y P2, constituida

por grava o zahorra, para el paso de la maquinaria durante la obra!

Capa anticontaminante: en plataformas P1, para proteger al balasto.! Fieltro anticontaminante: para evitar la contaminacin de las capas

superiores y facilitar la construccin de las capas de asiento. (en capas de

forma QS1 y QS2 y en P1 y P2.


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2. Las capas de asiento

Funciones

Transmitir y repartir cargas, sin grandes asientos.

Amortiguar las acciones de los trenes sobre el armado de la va. Permitir el establecimiento de la geometra de la va.

Evacuar el agua y proteger a la plataforma de las heladas.

Estabilizar la va en el plano horizontal: impidiendo movimientoslongitudinales y transversales.

3. El Balasto Seccin transversal trapezoidal; envuelve y sujeta las traviesas. Inmoviliza a las traviesas gracias al rozamiento interno y al rozamiento de

estas con los ridos.

Debe resistir las cargas transmitidas por las traviesas, absorberlas y

transmitirlas al terreno. Contribuye al drenaje de la va


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3. El Balasto

rido: piedra o roca machacada y cribada. Grava limpia tamaos 20-60cm! Dureza a compresin.

! Resistencia a desgaste (Coef. Los ngeles


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3. El Balasto

Proceso de compactado:! Comienzo: Paso de trenes de trabajo con la va instalada

provisionalmente.! Finalizacin: bateadoras que posicionan la va dentro de la

capa de balasto, introduciendo bates metlicos.


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4. El Subbalasto

Capa de ridos bajo el balasto, con exigencias menores. Grava arenosa bien graduada, con elementos finos para que resulte

compactable. Funciones: Proteger la plataforma del punzonamiento del balasto, la erosin y las

heladas. Repartir las cargas.

Facilitar las operaciones de conservacin de va, permitiendo el trfico de

maquinaria pesada.


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Factores para el dimensionamiento

Capacidad portante de la plataforma (P1, P2, P3)

Caractersticas del trfico que circular por la lnea (UIC: Tf2)! Tonelaje diario soportado por la va

! Carga por eje

! Velocidad de circulacin Tipo de traviesa a emplear

Traviesas de madera: ms flexibles #menor espesor de capa

Traviesas cortas: ms rgidas #mayor espesor de capa.

5. Clculo de espesores de las capas de asiento


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Factores para el dimensionamiento

Trfico ficticio diario:



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Clculo de espesores de Balasto y Subbalasto

Mtodo UIC:

E: Espesor total capas de asiento (tabla 9) e: espesor real: balasto + subbalasto:


Clc lo de espeso es de Balasto S bbalasto


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Mtodo UIC:



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Mtodo UIC:



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Mtodo RENFE:

Catlogo de Secciones Estructurales simplificando el mtodo UIC:

Tipos de plataforma

Trfico bruto que soporta la va



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Mtodo RENFE:



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Consideraciones sobre los espesores de las capas de asiento:

En v>200km/h. e#60 cm. (Excepcionalmente 50cm)

Valor mnimo de esb: 0,50e. Si eb > 0,5e #aumentar e.

esb nunca inferior a 15cm. esb#25cm: para vas de v>160km/h.

Para v"160km/h, esb = 25cm, siempre que eb< 30cm Recomendacin eb#30cm

Actualmente, las lneas de AV se estn montando con 30 cm de balastoy 25 cm de subbalasto.


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La geometra de la banqueta queda definida por: Espesor total de la banqueta

Refuerzo de la capa de enrase (para absorber los esfuerzoshorizontales). Situada 2cm por debajo del punto ms bajo del patn

Las dimensiones en planta: H (hombros de la banqueta) y aen(anchode la entreva)

H: entre 90 105 cm (Refuerzo en curvas de R


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6. Dimensiones de la banqueta de Balasto

Refuerzo en curvasde R


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6. Dimensiones de la banqueta de Balasto

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