Vías sin balasto en tramos de alta velocidad Una garantía ... · 40,0 mástil de catenaria 4,40...

Vías sin balasto en tramos de alta velocidad Una garantía de seguridad y confort

PrólogoEn todo el mundo cada vez adquieren más importancia los trenes de alta velocidad como medio de conexión rápida entre áreas con alta densidad de población y como alternativa para el transporte aéreo, que suele estar sobrecargado y es menos sostenible. Teni-endo en cuenta el crecimiento del tráfico, las críticas a los costes de ciclos de vida y el aumento significativo de los requisitos im-puestos a la disponibilidad de las vías férreas, crece la demanda de sistemas que, con un ciclo de vida largo y menores costes de mantenimiento y reparación, garanticen seguridad y confort para los pasajeros.

Las vías sin balasto (VSB) empleadas en el tráfico de alta veloci-dad ofrecen gran cantidad de ventajas frente a las vías tradiciona-les con balasto debido a sus menores costes de mantenimiento, ciclos de vida más largos, mejor precisión de rieles y la estabilidad de la marcha asociada.

La alta velocidad y el balastoDebido al aumento de la velocidad de marcha o del peso por eje se modifican los requerimientos de la ruta. La carga transportada origina fuerzas inerciales y aumenta considerablemente la fre-cuencia de las fallas ocasionadas por el proceso de balanceo. Me-canismos de deformación alterados con estimulación dinámica pueden causar grandes cambios en el grano de la pila de balasto, lo que limita significativamente la funcionalidad de la vía con ba-lasto y origina asientos irregulares y desplazamientos de vías en la cama del balasto. Asimismo, a alta velocidad las partículas del balasto son succionadas por los trenes (vuelo de balasto) y pue-den dañarlos. Incluso cuando se seleccionan tipos de piedras más duras para el balasto de tramos de alta velocidad, los costes de mantenimiento son muy elevados. Generalmente, en un tramo en el que los trenes alcanzan velocidades de entre 250 y 300 km/h se duplican los costes de mantenimiento respecto de los de tra-mos en los que las velocidades son de entre 160 y 200 km/h. En dichos tramos es necesario cambiar el balasto después de unas 300 millones de toneladas de carga (toneladas de carga = suma del peso por eje), en lugar de después de más de mil millones de toneladas de carga, como se hacía anteriormente. La cama del balasto también es más sensible a las grandes impurezas que pueden aparecer en el transporte a granel de minerales y carbón.

Visualización de vías sin balasto como pieza prefabricada (Tipo Bögl FFB) en el túnel Katzenberg

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La penetración permanente de partículas fi nas hace que los com-ponentes del balasto “fl oten”, fenómeno que debe ser combatido mediante un mayor gasto en limpieza y apisonado del balasto.

Siendo un sistema de transporte continuo, ampliamente resisten-te a fl exiones y tracciones, con condiciones de almacenamiento claramente defi nidas y condiciones de rigidez homogéneas, la vía sin balasto no presenta desventajas de este tipo y, por ello, es muy adecuada para su uso en tramos de alta velocidad y bajo condicio-nes de aplicación especiales en el transporte de cargas pesadas.

Comparación entre vías con y sin balastoLas vías con balasto se caracterizan por su bajo coste de produc-ción. Asimismo, el mantenimiento de la vía se puede automatizar en gran medida, efectuándose en intervalos nocturnos. La posi-ción de la línea férrea puede ser regulada fácilmente. La desven-taja es que el paso de los trenes modifi ca dicha posición, la cual

debe ser rectifi cada periódicamente. Este proceso de rectifi cación causa una elevación de las vías, por lo que deben ser tendidas desde el inicio con mayor profundidad que las vías sin balasto. En este contexto se habla de una “reserva para compensar la eleva-ción”. Los trabajos mecanizados con máquinas pesadas de man-tenimiento también causan un impacto ambiental considerable debido a emisiones de ruidos y polvo. Las vías sin balasto, en las que el balasto de alto mantenimiento se remplaza por una estructura sólida, garantizan una posición adecuada duradera y el cumplimiento de los criterios de confort más elevados, con gastos de mantenimiento reducidos. Compara-da con las vías con balastro, la estructura sólida soporta mayores fuerzas de aceleración lateral. El trazado puede ser más estrecho y aumenta la velocidad en las curvas. Por otro lado, los tipos de construcción estándar de las vías sin balasto poseen una altura de base menor que los de las vías con balasto, lo cual es especial-mente importante para reducir al mínimo las secciones transver-

Eje de vía (dirección B)

Canalón de cables tamaño II

Capa anticongelante

Formación de suelo

Soil formation PFA 21

Soil formation PFA 31/32

TE MZR DN 250 conf. a cálculos hidráulicos

Tolerancia

Sistema de vías sin balasto de superestructura Bögl

4,77 en eje de drenaje profundo

40,0 mástil de catenaria

4,40

3,80

3,25

2,80

1,625

3,70 en borde guía del mástil de catenaria

5,10Mástil de catenaria de hormigón Distancia de rieles 4,50

Superfi cie de bordes y capa de base ligada en forma hidráulica:

emulsión bituminosa (U70K)

Cobertura central según requisitos (asfalto, hormigón y balasto)

Mezcla de agregados minerales (grava, arena, resistente a helada)

Relleno lateral (balasto 32/56)

Mezcla de agregados minerales (grava, arena, resistente a helada)

Formation width 12,10

Eje del tren

Vías sin balasto sobre estructura de tierra en zona de desmonteTipo Bögl FFB sobre la nueva línea férrea Núremberg – Ingolstadt

sales de los túneles o para los gálibos en túneles ya existentes. La desventaja es que la renovación de las vías sin balasto no puede ser ejecutada en intervalos nocturnos y que este tipo de const-rucción, en general, es muy sensible a diferencias de altura en el sustrato, teniendo en cuenta las limitadas opciones de compen-sación de los puntos de apoyo de las vías. La inversión inicial es considerablemente más elevada que cuando no se utiliza balasto.

FuncionalidadResulta útil explicar la funcionalidad de las vías sin balasto com-parándolas con el sistema con balasto. En este último, las disper-siones de los esfuerzos verticales y horizontales, y la consecuente deformación de la línea férrea ocasionada por la creciente velo-cidad dependen de la calidad de la posición de la línea, la cual es irregular a lo largo del eje de las vías debido a las diferentes elasticidades de soporte del balasto y del sustrato. En las vías sin balasto se forma un sistema de soporte de múltiples capas, ampli-

amente resistente a la tracción y fl exión, con diferentes placas de soporte y sustratos libres defi nidos. La elasticidad necesaria en la línea para distribuir las cargas del tráfi co y amortizar los efectos dinámicos se logra, a diferencia de en los sistemas con balasto, casi exclusivamente a través de capas intermedias elásticas del sistema de fi jación de rieles o de sistemas de soporte de durmi-entes sobre apoyos elásticos. De esta manera, las vías sin balasto ofrecen una gran homogeneidad en la rigidez vertical, con valores defi nibles con precisión y de escasa variación, lo cual es suma-mente importante para la interacción entre el vehículo y la vía en el marco del tráfi co de alta velocidad.

Subestructura de las vías sin balastoLas vías sin balasto precisan de un sustrato que sea prácticamen-te resistente a alteraciones o asientos. En general, este sustrato se debe preparar aplicando material de terraplén adecuado, apto para los requisitos del caso y de calidad hasta una profundidad

Canalón de cables tamaño II

Formación de suelo

TE MZR DN 250 conf. a cálculos hidráulicos

Tubo PE-HD multipropósito de material fi ltrante (drenaje balasto 8/16), revestimiento de fi ltro de geotextil

Tubería colectiva DN 500 y encastre de tuberías de hormigón

Tolerancia

Capa anticongelante

Sistema de vías sin balasto de superestructura Bögl

40,0 mástil de catenaria

4,40

3,80

3,25

2,80

1,625

3,70 en borde guía del mástil de catenaria

5,075

4,77 en eje de drenaje profundo

Mástil de catenaria de hormigónDistancia de rieles 4,50

Riel UIC60

Fijación de riel Ioarv 300

Bloque prefabricado

Formation width 12,10

Eje del trenEje de vía

(dirección A)

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de por lo menos 2,5 m bajo la placa de soporte. En caso de que el suelo sea blando o pastoso y de baja capacidad de soporte, se deben tomar medidas especiales para mejorar el sustrato a fin de asegurar la estabilidad y aptitud de utilización y/o la estabilización duradera de asientos del suelo.

Actualmente, en las vías sin balasto sobre estructuras colocadas sobre el suelo se asegura un soporte uniforme y de baja deforma-ción a largo plazo para la superestructura mediante un sistema de múltiples capas adecuadamente dimensionado y formado por una base de soporte ligada en forma hidráulica o, alternativa-mente, una capa de asfalto, con una capa subyacente de protec-ción anticongelante, y el sustrato inferior (plano del suelo) con propiedades comprobadas. La base de soporte ligada en forma hidráulica o la capa de asfalto protegen el sistema de múltiples capas que sostiene las vías sin balasto al distribuir las fuerzas so-

bre una gran superficie antes de que tengan efecto los esfuerzos dinámicos. En terraplenes, el sustrato libre subyacente a la capa anticongelante consiste de relleno con comprobación especial y en las zanjas el sustrato también debe presentar propiedades comprobadas, siendo que puede ser necesario sustituir el suelo.

Vías sin balasto sobre puentesPor razones estructurales y de mantenimiento es conveniente mantener el mismo tipo de vía sin balasto en el trayecto de vía libre y sobre puentes. Además de la disipación de fuerzas longitu-dinales, la transición entre el puente y la vía libre, y también entre trayectos separados del puente, es decisiva para el uso de vías sin balasto sobre puentes.

El factor decisivo en la aplicación de vías sin balasto sobre pu-entes es la longitud del puente. Por ello se diferencia entre vías

Requerimientos de relleno y terraplén

Zona Tamaño de grano aceptable

Clasificación de suelos conf. DIN 18196

Compactación Capacidad portante Requisitos especiales

1.I superestructura:capa anticonge-lante

KG 2 conf. a DBS 918 062 (normas ferroviarias alemanas)

GW Dpr ≥ 1,0 Ev2

≥ 120 MN/m2 en borde superior formación de tierra

kf ≥ 1 x 10-5 m/s

1.II Subestructuracapa de + relleno de contrafuerte

Espesor máx. ≤ 20 mm desp. de tratamiento de material inicial

GU, GT, SU, ST Dpr ≥ 1,0 Ev2


Mezcla aglomerante:aglomerantes ≥ 5 peso% *) capa superior anticongelante espesor ≥ 0,3 m,qu,M ≥ 0,8 MN/m2

qu,M ≥ 1,0 MN/m2

1.III subestructura: relleno

espesor máx. ≤ 20 mm desp. de tratamiento de material inicial

GU*, GT*, ST*, SU*, UL, UM, TL (TM, TA) uso conf. a UIG

Dpr ≥ 1,0y nA ≤ 0,12

Ev2


Mezcla de aglomerante:aglomerantes ≥ 5 peso% *) capa superior anticongelante espesor ≥ 0,3 m,qu,M ≥ 0,8 MN/m2

qu,M ≥ 1,0 MN/m2

1.IV subestructura: relleno



Dpr ≥ 1,0y nA ≤ 0,12

Ev2


Mezcla aglomerante:Aglomerantes ≥ 6 peso % *) capa superior anticongelante espesor ≥ 0,3 m,qu,M ≥ 1,6 MN/m2

qu,M ≥ 2,0 MN/m2

1.V Relleno subyacen-te al contrafuerte



Dpr ≥ 1,0y nA ≤ 0,12

Ev2


Mezcla aglomerante:Aglomerantes ≥ 5 peso % *) capa superior anticongelante espesor ≥ 0,3 m,qu,M ≥ 0,3 MN/m2

qu,M ≥ 1,0 MN/m2

Contrafuerte de un viaducto con transición a estructura sobre suelo

Vías sin balasto sobre estructura de tierra, en zona de terraplén

Pozo de construcción para contrafuerte y obra de armadura

Hormigón delgado C8/11 subyacente a ala de contrafuerte construido junto con relleno

Extracción de suelo superfi cial aprox. 0,50 m, terraplenado del terreno longitud aprox. 5 m, compensación de altura 1 a 1,5 m

Formación de suelo anterior

Extracción de suelo superfi cial aprox. 0,50 m, terraplenado del terreno

Borde superior del terreno existente

Cobertura de terraplén

1:40 1:401:20 1:20

6,15

7,12

Ev2

=120 MN/m2

1:1,81:1,8

Ev2

=60 MN/m2

Ev2

=45 MN/m2

1:20 1:20

6,15

7,12

Apuntalamiento de terraplén conf. a directriz alemana Ril 836

Excavación parcial para obra de contrafuerte

Ev2 ≥ 120 MN/m2 E

v2 ≥ 60 MN/m2

Ev2

≥ 45 MN/m2

Ev2

≥ 45 MN/m2

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Nueva línea ferroviaria Núremberg-Ingolstadt – Estación regional/de adelantamiento AllersbergVías principales: sistema sin balasto Bögl; estación/puesto de adelantamiento: vías con balasto

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sin balasto sobre puentes cortos y sobre puentes largos. Se con-sideran puentes cortos los que poseen una extensión de hasta 25 metros. Esta limitación de la extensión permite que las fuerzas horizontales de los frenos y/o el arranque se disipen por la vía soldada en continuo en dirección longitudinal (dirección x) sin su-perar la tensión de carril permitida de 92 N/mm2, siendo que para ello dicha vía debe extenderse 40 metros más allá del extremo del puente. Las vías sin balasto sobre puentes cortos se apoyan básicamente en sentido longitudinal sobre un plano deslizante que permite su movilidad. La dispersión de las fuerzas laterales horizontales (dirección y) se obtiene por medio de rodamientos de guía (guía lateral con rodamientos de elastómeros).

Se consideran puentes largos los que poseen una extensión de más de 25 metros. Las placas de la superestructura de las vías deben estar fi jadas a la superestructura del puente a fi n de que la mayor parte de las fuerzas longitudinales de los frenos y/o el arranque se disipe en la superestructura y, desde allí, en los rod-amientos del puente. De esta manera se garantiza que la porción de las fuerzas longitudinales que permanece en las vías no supere las tensiones de carril permitidas (sistema combinado de puente y vía). Básicamente, la placa de la superestructura de la vía está unida fi rmemente a la superestructura del puente, es decir, apo-yada en forma elástica y no desplazable en dirección longitudinal o transversal. La disipación de las fuerzas laterales horizontales se obtiene por medio de una unión por presión entre la supere-structura de la vía y el puente, a través de una placa convexa en la que la superestructura de la vía encaja mediante levas (también llamadas “tapones”). Almohadillas elastoméricas simples se colo-can en las superfi cies verticales de la placa convexa para disipar las fuerzas de dirección “y” y “x”. Junto con las delgadas capas de elastómero de las superfi cies horizontales de separación, esto garantiza la compensación de los pequeños desniveles, torsiones e inclinaciones. A fi n de garantizar un mantenimiento óptimo de las vías sin balasto sobre puentes, las placas de la superestructu-ra se dividen en placas cortas de unos 4,50 a 5,50 m de longitud.

Tipos de estructurasEn la construcción de las vías sin balasto se distinguen tres for-mas básicas:- Estructuras monolíticas Durmientes o bloques de soporte (p. ej.

sistema Rheda, Züblin) empotrados en una placa de hormigón vaciado en el lugar, apoyada sobre una base de soporte ligada en forma hidráulica

- Estructuras monolíticas Durmientes o bloques de soporte reves-

Bloque de base (11 a 14 cm)

Estribo ∅14

Vías sin balasto Vías sin balasto

SelladoRelleno

Bloque de fi brablanda bituminosa

Cuña de tierra estabilizada con cemento

Piedras de fi ltro

HGT

Bloque de base

Contrafuerte

3 anclas compuestas

Transición tipo 30 conf. a dibujos de directriz de DB M-ÜF 1931Superestructura

Bloque de base

Detalles de transición entre puente y vía abierta. Viaducto Füllbach

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Contrafuerte

Sellado 1,0 cm

tidos con capa elástica (p. ej. sistema LVT) empotrados en una placa de hormigón vaciado en el lugar

- Estructuras con placas prefabricadas Piezas/placas de hormigón prefabricadas (p. ej. sistema Bögl, Porr) con mortero de lechada, apoyadas sobre una base de soporte ligada en forma hidráulica

- Estructuras con apoyo directo en el sustrato Capa de asfalto (p. ej. sistema Getrac) o (con menos frecuencia) capa de hormigón con vías apoyadas directamente e instalación de durmientes individuales

Lo que comparten todos los tipos de construcción son los requisi-tos específicos de los trabajos de movimiento de tierras y el uso de

puntos de fijación de rieles prefabricados, ya sea que se empleen durmientes de bloque simple o doble, o placas prefabricadas/bloques de soporte individuales.

Los sistemas de vías sin balasto monolíticos y/o las estructuras con placas prefabricadas se montan siguiendo el principio “de arriba hacia abajo”. La posición exacta horizontal y vertical de los rieles (generalmente, vías con placas) se define sobre las vías y/o sobre las placas prefabricadas antes de que estas sean empotradas por medio del hormigón vaciado en el lugar o el mortero de lechada. Los tipos de construcción con apoyo directo en el sustrato se de-stacan sobre todo por la seguridad constructiva de las vías frente

1 Caños de drenaje PE-HD DN 250 / mezcla de minerales, resistente a heladas (grava/arena); material KG1, Dpr. ≥ 0,98 / material resistente a heladas

2 Hormigón de grano simple 8/16 o mezcla de minerales 11/163 Sellado de superestructura, espesor = 0,01 m 4 Placa de base/hormigón de protección a, C20/25, espesor = 0,11 m 5 Placa de espuma rígida 0,05 m, Styrodur 5000 pegada6 Formación de superficie de deslizamiento, 2 rodamientos de papel bitumino-

so (150 g/m2) / 2 rodamientos de hojas de PE (de 0,245 mm cada una)7 Capa de base/compensación de hormigón b, C25/35, armado,

espesor = 0,17 m8 Guía lateral para vías sin balasto

9 Capa de hormigón de protección, C20/25, no armado10 Rodamiento elastomérico 0,20 m x 0,10 m x 0,01 m; a = 1,0 m; sobre panel

de acero inoxidable espesor = 0,005 m11 Capa de separación Styrodur, espesor = 0,01 m vertical y horizontal12 Mortero de lechada, espesor = 0,03 m para unir capa prefabricada y capa

ligada de forma hidráulica13 Placa para vías sin balasto, sistema de placas prefabricadas Bögl, C45/55,

ancho 2,55 m 14 Rieles UIC 60 / perfil de riel CHN 6015 Fijación de rieles Vossloh Ioarv 300-1

1 2 3 4

910 11 12 14 15 11 9

5 6 7 8 13

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Visualización de vías sin balasto sobre puente corto (longitud < 25m). Tipo Bögl FFB

a desplazamientos laterales y levantamientos antes y después del pasaje del eje de un vehículo. En las estructuras monolíticas y las estructuras con placas de hormigón prefabricadas, las vías se mantienen fijas en su posición frente a efectos externos del trá-fico de trenes y la temperatura, principalmente debido al propio peso de la placa de base y al rozamiento con la capa de base ligada en forma hidráulica. En las estructuras con “apoyo directo de las vías sobre capa de asfalto”, en cambio, los durmientes se colocan directamente sobre la capa de asfalto y se fijan de ma-nera permanente y elástica por medio de bloques de anclaje de hormigón fundido altamente resistente, el cual disipa las fuerzas longitudinales y transversales. Las estructuras básicas presenta-

das anteriormente, asentadas sobre una capa de base ligada en forma hidráulica, no requieren de ninguna diferenciación respecto de los requisitos de terraplenado de la subestructura/cimientos. La mayor rigidez de la placa de hormigón, con las consecuentes tensiones menores y más uniformes cuando pasa el tren, cont-rasta con la mayor elasticidad de la capa de asfalto, que causa menores cargas dinámicas en el sustrato, pero ambas son mucho más convenientes que las estructuras con balasto. Protección contra vibraciones y ruido estructuralBoceto del túnel Katzenberg (Plan 400 – LMFS) En los tramos de túneles en áreas densamente pobladas se deben

1 Balasto, parte superior (espesor = 0,10 m) pegado con Kryorit2 Sellado de superestructura, espesor = 0,01 m 3 Placa de base/hormigón de protección, espesor = 0,11 m, C25/35, armado

con estribo de unión a placa convexa4 Placa convexa, C25/35, armado5 Manta de separación elástica, espesor = 0,0012 m sobre todas las superficies

horizontales de la placa 6 Rodamiento elastomérico, espesor = 0,015 m, rodeando las superficies ver-

ticales de la placa convexa/tapones, absorción de cargas en dirección x e y

7 Mortero de lechada, espesor = 0,03 m entre placa convexa y manta de separación

8 Placa para vías sin balasto, sistema de placas prefabricadas Bögl con tapo-nes (Nocke), C45/55, ancho 2,55 m, longitud de placa 5,50 a 6,50 m, unión transversal en áreas de placa convexa y tapones, ancho de unión 0,10 m

9 Rieles UIC 60 / perfil de riel CHN 6010 Fijación de rieles Vossloh Ioarv 300-1

1 2 3 4 5 6 7 8

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Visualización de vías sin balasto sobre puente largo (longitud > 25m). Tipo Bögl FFB

reducir las vibraciones y el ruido aéreo secundario, tanto existentes como esperados, originados en el tráfi co de trenes a fi n de cumplir con los límites legales y, en especial, para no perjudicar la calidad de vida de los residentes o los procesos de producción industrial.

La manera más efectiva de lograr este objetivo es mediante el uso de sistemas masa-muelle, en los que la superestructura de las vías sin balasto se coloca sobre una pesada placa de soporte con apoyos elásticos. Estos apoyos elásticos causan un desacoplamiento entre la superestructura y el sustrato, lo que reduce signifi cativamente las velocidades que origina el tráfi co de trenes sobre el sustrato.

El objetivo prioritario es reducir la energía de alta frecuencia. El principio básico del sistema masa-muelle se deriva de la teoría del oscilador de masa simple amortiguado lineal. Básicamente, cada sistema masa-muelle está formado por dos componentes: una masa rígida vibrátil m y un muelle blando elástico con rigidez elástica c. En general, el sistema masa-muelle debe ajustarse con la mayor precisión posible (con una frecuencia natural f0 tan baja como sea posible).

Los sistemas masa-muelle efectivos se basan en una placa de masa sin junturas sobre la que se colocan las vías sin balasto, así

1 Mezcla de minerales, resistente a heladas (grava, arena); material KG1, Dpr. ≥ 0,98

2 Cobertura media impermeable al agua (asfalto u hormigón), espesor = 0,10 m 3 Acera4 Relleno lateral con balasto; tamaño de grano 32/56, ancho de remate

0,40 a 0,70 m 5 Drenaje profundo: caños de drenaje PE-HD DN 250 6 Drenaje profundo: balasto, tamaño del grano 8/16 7 Drenaje profundo: cobertura de geotextil 8 Hormigón magro 9 Zanja adyacente a las vías con material rocoso de fi ltración 10 Canalón de cables prefabricado, ancho 0,40 m 11 Barrera contra el ruido de alta absorción montada sobre pilotes in situ

12 Tubería colectora con tubos de hormigón DN 400 13 Formación de tierra (capa libre inferior); E

v2≥ 60 MN/m2

14 Capa anticongelante (capa libre superior) ; material KG2, Ev2

≥ 120 MN/m2 ; espesor mín. = 0,50 m

15 Capa ligada en forma hidráulica, espesor = 0,30 m; ancho de remate 2,95 m, ancho de contacto 3,25 m, inclinación lateral 2:1

16 Mortero de lechada, espesor = 0,03 m, para unir placa prefabricada y capa ligada en forma hidráulica, ancho

17 Placa para vías sin balasto, sistema de placas prefabricadas Bögl, C45/55, ancho 2,55 m

18 Rieles UIC 60 19 Fijación de rieles Vossloh Ioarv 300-1

7 458

6 1 1 2 3 10 9 1213 14 1715 1816 1911

Visualización de vías sin balasto sobre estructura en área de terraplén sin inclinación. Tipo Bögl FFB (placa prefabricada con mortero de lechada sobre capa portante ligada en forma hidráulica)

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Elemento superfi cial fi jo transitable, hormigón no armado C30/37, clase de exposición XF1

Elemento superfi cial extraíble transitable, hormigón no armado C30/37, clase de exposición XF1

Elemento superfi cial extraíble transitable, hormigón no armado C30/37; clase de exposición XF1

Elemento superfi cial fi jo transitable, hormigón no armado C30/37; clase de exposición XF1

Chimenea de inspección

Caño de drenaje parcial DN 160 en lecho de mortero

Caño de drenaje completo bajo DN 60

Chimenea de inspección

Lecho de mortero

Cables de la línea

Cables de la línea

Placa para vía sin balasto, sistema Bögl

Placa para vías sin balasto, sistema Bögl

Hormigón no armado

Hormigón no armado

Placa portante de hormigón armado C20/35

Manta elástica de celda cerrada Sylodyn N23290

Hormigón no armado

Capa de base ligada en forma hidráulica

Tubos de plástico

Caño de drenaje complete bajo DN 60

Hormigón de grano simple 8/16

Hormigón de grano simple 8/16

Espesor del fi ltro de tela = 2,5 cm (Enkadrain)

Anilla de tubería - túnel

Anilla de tubería - túnel Piso hormigón no armado C8/10, hasta – 0,78 m debajo del borde superior del riel

Piso hormigón no armado C8/10, hasta – 0,78 m debajo del borde superior del riel

Espesor de mortero de lechada = 3 cm

Espesor de mortero de lechada = 3 cm

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Eje

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nel

Eje

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nel

Sección transversal de vías sin balasto como pieza prefabricada (Tipo Bögl FFB)en túnel con sistema masa-muelle ligero para protección contra vibraciones

Sección transversal de vías sin balasto como pieza prefabricada (Tipo Bögl FFB)sin sistema masa-muelle ligero

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como una estructura modular con los siguientes componentes:- sustrato (piso del túnel y/o hormigón que recubre el piso del túnel)- manta elástica (muelle amortiguador)- placa de masa continua (plataforma de vías o placa de base)- sistema de vías (placa con vías sin balasto, incl. posibles capas

de lechada)- vías + equipamiento

Para el dimensionamiento dinámico de los sistemas masa-muelle es imprescindible conocer la relación de transmisión entre el piso del túnel y los edifi cios que se deben proteger. Dicha relación solamente se puede determinar de manera confi able mediante pruebas experimentales (p. ej. con un generador de vibraciones VibroScan). Una vez determinada la función de transmisión es posible defi nir el ajuste necesario del sistema masa-muelle con la ayuda del procedimiento de pronóstico, siendo que debe exi-stir una separación temporal entre el fi nal de la obra bruta y el

inicio de la construcción de las vías sin balasto. Dado que esto casi nunca es posible en la práctica, en general, se debe planifi car un rango de diferentes ajustes y/o se deben analizar valores lími-te. En el diseño de los sistemas masa-muelle se deben tener en cuenta, además de los requisitos relacionados con la protección contra el ruido y las vibraciones, las exigencias desde el punto de vista de la dinámica de marcha y la desviación de cargas. De allí surgen los requisitos de un escalonamiento continuo de los gra-dos de rigidez en la longitud de la línea y una limitación de la línea de fl exión respecto de la inclinación tangencial, la relación entre el asiento total en la vía y la longitud de la línea de fl exión y el asiento total en la vía. En los sistemas masa-muelle para zonas de cambio de vías se deben tener en cuenta los picos de vibraciones ocasionados por la alteración en la uniformidad de la marcha del tren en el área del corazón de cambio y las puntas de cruzamien-to, y se deben restringir las torsiones adicionales generadas. En general, es necesario afi rmar la posición de la masa apoyada de

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Visualización de vías sin balasto como pieza prefabricada (Tipo Bögl FFB) en el túnel Katzenberg

forma fl otante, especialmente en las curvas del trazado, mediante sujeciones elásticas horizontales.

Control prospectivo de deformaciones en vías sin balasto, asientos y compensación de toleranciasConsiderando las limitadas posibilidades de efectuar ajustes en la posición de las vías una vez que la vía sin balasto está terminada, el comportamiento de la subestructura respecto de deformacio-nes es particularmente importante. Especialmente en los pasos a nivel es necesario defi nir límites para las diferencias de defor-mación. A fi n de garantizar la funcionalidad del sistema durante todo el período de uso se debe realizar un análisis completo de las deformaciones para controlar todos los aspectos relevantes a los efectos de asegurar la aptitud de uso del sistema.

Tras el montaje de las vías sin balasto se modifi can localmente los radios de curvatura de los gradientes nominales, en algunos

casos debido a asientos residuales y a las depresiones resultan-tes. Por ello los radios de curvatura, que se determinan por la superposición de los radios nominales y los asientos esperados y/o pronosticados matemáticamente, deben ser considerados un criterio de evaluación esencial que representa la relación entre los valores límite del trazado y la posición esperada de la línea férrea.En consecuencia, es particularmente importante efectuar una estimación realista de los asientos residuales esperables tras el tendido de las vías sin balasto.

El elemento básico para elaborar pronósticos confi ables de asien-tos y asientos residuales es un análisis prospectivo cuidadoso y una observación amplia del comportamiento de los asientos con anterioridad al tendido de las vías sin balasto. En el caso de est-ructuras de ingeniería y áreas especiales de zanjas o terraplenes, las cuales presentan un mayor potencial de que se produzcan asientos, es conveniente integrar en la base de datos Visualiza-

ción los datos de mediciones de control/fabricación de las condi-ciones de fabricación de las respectivas estructuras/tierras a fi n de poder determinar una tendencia básica relacionada con los asientos ya antes de la producción de las estructuras.

Los valores pronosticados se ajustan de acuerdo con las posibi-lidades de compensación permitidas (teóricas) tras la puesta en servicio de la ruta y existentes en el área de los puntos de apoyo de las vías y los valores de trazado aplicados (valores especifi ca-dos y valores límite). El valor de asientos residuales resultante de la diferencia entre el total de asientos (tras la puesta en servicio) y los posibles reajustes equivale a la depresión de asiento restan-te. Esta debe ser evaluada considerando la superposición de la curvatura nominal de los gradientes respecto de la defi nición de valores límites establecidos.

Planifi cación de vías sin balastoDebido a su ventajoso sistema de soporte y su estructura de capas, los sistemas de vías sin balasto son ideales para su aplicación en el tráfi co de alta velocidad y de trenes de carga pesada. El sistema se destaca por su larga vida útil, bajos costes de ciclo de vida y elevada precisión de carriles. Una de las condiciones esenciales para asegurar una operación casi sin asientos y que presente las ventajas mencionadas es contar con procedimientos continuos y completos de evaluación y control. La interacción estrecha y di-

recta entre actividades de ingeniería y geocientífi cas asegura pro-cesos optimizados y soluciones técnicas. Se debe prestar especial atención a la planifi cación cuidadosa de las transiciones entre la vía y las obras de ingeniería (puentes o túneles) a fi n de evitar discontinuidades. Asimismo, en la interacción entre las vías y los puentes, es necesario registrar con precisión los efectos externos y las reacciones de las piezas de ingeniería, haciendo los ajustes necesarios para asegurar la compatibilidad de los requisitos de los sistemas de vías sin balasto.En la ejecución de la obra se debe prestar atención a las extraor-dinarias exigencias de calidad que rigen para la preparación del sustrato, la instalación y el uso de materiales y, no menos im-portante, la implementación de una posición de la línea férrea precisa y homogénea.

SSF Ingenieure posee una experiencia de larga data y profundos conocimientos técnicos sobre la prestación de servicios comple-tos de consultoría e ingeniería en la planifi cación y ejecución de rutas de alta velocidad con vías sin balasto.

El equipo de SSF Ingenieure, formado por ingenieros civiles y geo-técnicos, expertos en hormigón y en ejecución de obras, está a su disposición para asistirle en la óptima implementación de los ele-vados criterios de calidad y precisión aplicables a la construcción de vías sin balasto.

Hueco para tarugo de anclajeFijaciones de rielesVía sobre capa de asfalto

3,20

3060

2,40

1,436

Ev2

≥ 120N/mm2

Ev2

≥ 45N/mm2

Capa de cobertura de asfalto

Capa de soporte de asfalto

fl eece

FFS

Diagrama esquemático de un sistema de vías sin balasto con soporte, sistema GETRAC A3 con capa de asfalto gráfi

co:

: RAI

L.ON

E Gm

bH

1

1 Visualización de vías sin balasto sobre estructura de tierra, en zona de terraplén inclinación u = 170 mm, sistema Rheda 2000 VSBB

2 Tendido automatizado de la placa de vías3 Fijación del perfi l de rieles 4 Instalación del hormigón de las vías sin balasto

2

4

3

créd

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/ SSF

Inge

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JinanJinanJinan

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Berlin

Leipzig

Dresden

Halle

Erfurt

Ebensfeld

Karlsruhe

Nuremberg

Ilmenau

Ingolstadt

Munich

Stuttgart

Basle

Mainz

Frankfurt

Cologne

Bremen

Hamburg

Hanover

KatzenbergTunnel

Old tunnels in the City

of Mainz

= tunnel

Alemania

Línea reacondicionada/nueva Karlsruhe–Basilea, túnel Katzenberg

Tipo de tráfico Mixto (trenes de carga y pasajeros)

Vel. máx. vE = 280 km/h

Longitud en km 10 km, incluyendo 9,4 km en túnel Katzenberg (tubos separados)

Tipo de vías Sistema Bögl de vías sin balasto

Servicios Implementación de planificación de diseño de vías sin balasto, placas de cobertura de ruta transitable, pues-tos de primeros auxilios y sistema masa-muelle ligero

Nueva línea Núremberg–Ingolstadt, lote norte


Vel. máx. Tráfico de pasajeros: vE = 300 km/h;

Tráfico de carga: vE = 160 km/h

Longitud en km 35,02 km (2 líneas principales)


Servicios Plan general de todas las estructuras y equipos

Nueva línea de ferrocarriles Núremberg–Ebensfels–Erfurt– Leipzig/HalleTramo Ebensfeld–Erfurt, línea 5919


Vel. máx. Vía principal, continua vE máx. = 300 km/h

Vía de adelantamiento en las estaciones vE = 100 km/h

Conexiones de cambio de vía vE = 130 km/h

Longitud en km 32,34 km


Servicios Diseño final

Nueva línea Erfurt–Leipzig/Halle, línea 5919, Incluyendo desvío Planena


Vel. máx. Ruta 5919: vE = 300 km/h; Ruta 6394: v

E = 160 km/h;

Vías de paso-estaciones de adelantamiento v

E = 100 km/h; Conexiones: v

E = 160 km/h

Longitud en km 90,241 km (2 líneas principales)

Tipo de vías Líneas principales con 8 conexiones: vías sin balasto en sistema abierto; estaciones: vías con balasto

Servicios Preparación de documentos de invitación a presentar ofertas para diversos oficios

Renovación de túneles en la ciudad de Maguncia

Tipo de tráfico Línea de pasajeros



Tipo de vías Vías sin balasto, sistema Rheda 2000

Servicios Diseño final

India

Proyecto ferroviario Udhampur–Srinagar–Baramulla



Longitud en km 10 km, longitud total 160 km

Tipo de vías Vías sin balasto, Sistema Rheda 2000

Servicios Concepción y diseño de ejecuciónde la línea en túneles

Mexico

Underground Railway in Monterrey, Nuevo Lean, Mexico




Tipo de vías Vías sin balasto, sistema mejicano

Servicios Consultoría técnica sobre planificación de implementación

SSF Ingenieure – Proyectos

Pearl River

Yangtse

Huang Ho

Yujiang Bridge

New Nanjing Dashengguan Yangtse Bridge

Dalian

Hong Kong

Shanghai

Ningbo

Tianjin

Wuhan

Changsha

Hong Kong

Fuzhou

Nanchang

Hangzhou

Wenzhou

Shanghai

Ningbo

Dalian

Nanjing

Jinan

Tianjin

Quingdao

Hefei

XuzhouXi’an

Taiyuan

Datong

Beijing

Dawu

Macau

GuangzhouNanning

SOUTH CHINA SEA

TAIW

AN S

TRAI

T

= office= bridge

Zhengzhou

PingXiang Wuyishan

Shijiazhuang

China

Tramo de prueba de línea Sui-Yu: Suining–Chongquing



Longitud en km 26 km

Tipo de vías Vías sin balasto; sistemas: sistema japonés, sistema Rheda, sistema Rheda 2000, sistema de marco

Servicios Consultoría sobre vías sin balasto, consultoría sobre puntos y transiciones para la planificación de imple-mentación, inspección de cálculos estáticos y dinámi-cos de diversos sistemas de vías sin balasto y puntos

Conexión de tráfico rápido Beijing–Tianjin, Lote 1 ferrocarriles suburbanos




Tipo de vías Sistema de vías sin balasto chino Bögl

Servicios Supervisión/consultoría de superestructura de vías sin balasto

Conexión de tráfico rápido Zhengzhou–Xian



Longitud en km 10 km de vía de prueba

Tipo de vías Vías sin balasto, sistema Züblin

Servicios Planificación de implementación de vías sin balasto en ruta y puentes

Línea de alta velocidad de Wuhan a GuangzhouLínea dedicada a pasajeros




Tipo de vías Vías sin balasto, sistema CRT II

Servicios Supervisión/consultoría de superestructura de vías sin balasto

Conexión de tráfico rápido, Beijing–Wuhan Línea dedicada a pasajeros



Longitud en km 1.208 km


Servicios Gestión de calidad extranjera (FQR) en joint venture con Segundo Instituto de Análisis y Diseño de Chengdu, China

Conexión de tráfico rápido Changsa–Hangzhou





Servicios Supervisión/consultoría sobre superestructura de vías sin balasto (ruta, puentes y túneles)

Conexión de tráfico rápido Heifei–Fuzhou





Servicios Supervisión/consultoría sobre superestructura de vías sin balasto (ruta, puentes y túneles)

gráfi

cos:

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Múnich BerlínHalle Colonia

Vías sin balasto en tramos de alta velocidad Una garantía ... · 40,0 mástil de catenaria 4,40...

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