1.1.
BALASTO
El balasto es la capa de piedra partida que se tiende sobre la explanación o plataforma y sirve de asiento a los durmientes. Se reconocen en el balasto las siguientes funciones.
Repartir uniformemente sobre la plataforma las cargas que recibe del durmiente de forma tal que su tensión admisible no sea superada.
Estabilizar vertical, longitudinal y lateralmente la vía.
Amortiguar mediante su estructura pseudo el!stica las acciones de los ve"ículos sobre la vía.
#roporcionar una rodadura suave a los ve"ículos y un notable confort a los via$eros.
#roteger la plataforma de las variaciones de "umedad debidas al medio ambiente.
%acilitar la evacuación de las aguas de lluvia.
#ermitir la recuperación de la calidad geom&trica de la vía mediante operaciones de alineación y nivelación.
Riel Fig. 1. 1. Distribución de presiones en la capa balasto .1 Durmiente
FUNCIONES
Altura "e #alasto entre $% a &% 'm el balasto de vía
Balasto 'e manera similar, cumple la función de aportar estabilidad a la vía f&rrea, "aciendo que permanezca con la geometría dada durante su construcción. Adicionalmente cumple otras dos funciones importantes( distribuye las presiones que lata!orma trasmite la vía al terreno, "aciendo que sean admisibles para &ste, y permite el drena$e del agua de lluvia, evitando que se deteriore el con$unto.
ESFUERZOS VERTICALES SOBRE EL DURMIENTE σ
V =
=
V f ⋅ b
C i ⋅ Q ⋅ d ) ⋅ L
⋅ ∑η
f = *ase = *ase del patín del durmiente. V = %uerza = %uerza vertical. Q = +arga = +arga por rueda. d = Separación = Separación entre durmientes. L = +oeficiente = +oeficiente b!sico o el!stica de la vía. η = +oeficiente = +oeficiente
∑η = η
-
de afectación de las ramas vecinas.
+η - + η ) + η , + ............
C i = +oeficiente de impacto dependiente de la longitud del riel. COEFICIENTE DE IMACTO /a ecuación propuesta por Eisenmann cuantifica la influencia del estado de la vía y la velocidad del ve"ículo sobre la vía.
C i = - + t ⋅ S ⋅ ϕ ϕ = - +
V − 1
-0
C i = +oeficiente de impacto, influencia del estado de la vía y de la velocidad del ve"ículo. t = %actor estadístico de seguridad. 2eneralmente para una seguridad estadística del 34 5. S = +oeficiente dependiente del estado de la vía seg6n la tabla 7.0. S
Estado de la vía
0. 1 0.
Estructura de vía en muy buen estado
2 0.
Estructura de vía en buen estado
3
Estructura de vía en mal estado
Tabla 5. 1. Coeficiente de influencia por el estado de la estructura de la vía
En función a la longitud del riel los coeficientes de mayoración mas reales est!n dados por( C i =
7 ,.)8 ⋅ Lr
C i =
+ -)7
0 −
≤
,.5
, ⋅ :,.)8 ⋅ Lr 9 ) -1
Lr = /ongitud del riel ;m<. TENSI(N EN EL DURMIENTE /a flexión en el durmiente estar! dada por la ecuación( σ f =
! =
!
" ⋅ b ⋅ l ) )
! = =omento flector. " = #resión e$ercida sobre el durmiente ;>g<
b = *ase del durmiente ;cm<. l = Semilongitud del durmiente ;cm<. = =odulo resistente del durmiente. # = Altura de la sección del durmiente ;cm <.
=
b ⋅ #) 1
El c!lculo a compresión del durmiente esta dado por( σ c =
V f ⋅ b
V = %uerza vertical ;>g<. b = *ase del durmiente ;cm<. f = Anc"o del patín del riel ;cm<.
El balasto: lo que va entre las vías este material fue extraído de la página de todotren.com.ar
La presión bajo una traviesa, con un tren circulando sobre ella, puede llegar a ser de 6,8 kg./cm. cuadrados, pero dado que un firme de grava puede soportar tan sólo 3,4 kg./cm. cuadrados es necesario algn tipo de refuer!o. "l balasto sujeta la v#a en su empla!amiento $ le proporciona el drenaje adecuado, a la ve! que reparte la presión bajo la traviesa para impedir que el subsuelo blando se da%e con el peso de los trenes. &ateriales' (ntiguamente, el material que m)s se utili!aba era la piedra cali!a triturada, $a que era mu$ abundante, pero *o$ en d#a se usan piedras m)s duras, como el granito o la gravilla. (l llover, el agua arrastra la suciedad de la capa de grava m)s superficial, $ esa me!cla de agua e inmundicia forma una pasta que, al c*ocar una piedra con otra bajo el peso de los trenes, va deteriorando lentamente el balasto. +ambin se pueden usar otros materiales' la escoria triturada de caldera, la grava lavada, la lava triturada o la arena. Los desec*os de amianto, tienen un rendimiento superior al balasto de roca pero pueden afectar seriamente a la salud. "l tama%o del balasto est) entre -, $ 6 cm. ajo la presión de los trenes, estas piedras se ajustan unas con otras $ forman un arma!ón que distribu$e el peso *acia0 afuera $ *acia abajo. Las piedras de este tama%o permiten un drenaje r)pido de las aguas pluviales $ la evaporación de la *umedad del subsuelo. "l grosor de la capa de balasto depende del tipo de trenes que tengan que circular por la v#a. 1ara trenes de alta velocidad se coloca una capa de 32 cm. de grosor, pero en otros trenes de menor velocidad el grosor es de unos -- cm. i la v#a est) asentada sobre una tierra blanda, como, por ejemplo, la arcilla, se ec*a una capa de arena bajo el balasto. La capa de balasto sobresale de las traviesas por sus etremos formando una banqueta, que, a menudo, en las curvas tiene ma$or grosor $ sobresale an m)s para resistir la presiones laterales de los trenes, pues, de otra forma, stos ir#an despla!ando las v#as *acia fuera. Los ra#les soldados necesitan que esa banqueta de balasto sea igualmente anc*a en los tramos de v#a rectos, para, de ese modo, impedir que se curven con tiempo caluroso. 1or otra parte, el etender el balasto *asta el canal de desag5e permite desalojar el agua de la plataforma. &antenimiento' on los a%os, el balasto se va taponando7 por ello, es necesario limpiarlo de ve! en cuando. a$ unas m)quinas llamadas 9:resinas9 que recogen el balasto , lo criban, desec*ando la capa manc*ada de grasa $ aceite, $, una ve! limpio, lo devuelven a la v#a, a%adiendo balasto nuevo para reempla!ar el que se *a perdido en la limpie!a. ;n drenaje defectuoso *ace que el problema se va$a agravando, $a que una peque%a obstrucción lleva a otra, *asta que llega un momento que con el peso de los trenes se producen bac*es por el lodo acumulado. "sto no es peligroso cuando se trata de v#as secundarias en las que se circula a poca velocidad, pero es imprescindible que las v#as de las l#neas principales se mantengan escrupulosamente limpias. Las *eladas agravan los problemas de drenaje, pues el des*ielo puede producir tambin peque%os bac*es en la v#a. "ste es un problema que afecta seriamente a la v#a frrea en los climas fr#os, $ pone de manifiesto que el mantenimiento de las v#as en invierno es dif#cil, cuando no imposible el algunos casos. olocación' La moderna tecnolog#a apenas *a afectado a las normas b)sicas de colocación del balasto.
e *an llevado a cabo diversos eperimentos con el fin de sustituir el balasto $ las traviesas por planc*as de *ormigón pero, con ecepción de lugares concretos, como el interior de t neles, no es una innovación capa! de sustituir el procedimiento *abitual.
la plataforma' su estructura "l balasto distribu$e las cargas del peso de los trenes, $ su grosor responde a la frecuencia $ tipo de tr)fico que soporta. prense el balasto $ forme de este modo una malla de piedras compacta.
#ara cumplir estas funciones los materiales utilizados como balasto en las vías f&rreas deben poseer ciertas características entre las cuales "ace referencia fundamentalmente su curva granulom&trica que se muestra en la figura -. -3.
1.2. CARACTERISTICAS DEL SUBBALASTO 1.2.1.1.
2.1 ORIGEN Y NATURALEZA.
El subbalasto deberá proceder de: Extracción en cantera, desmontes o préstamos de materiales rocosos, seguida de machaqueo, cribado y clasificación. Reutilización de materiales de naturaleza rocosa procedentes de obras ciiles. •
•
Se
comprobará, seg!n "orma #"E$E" %&&$':(%%%, que el ())* de las part+culas retenidas por el tamiz son de las denominadas -trituradas.
El subbalasto no podrá contener fragmentos de: madera, materia orgánica, metales, plásticos, rocas alterables, ni de materiales tixotrópicos,
expansios, solubles, putrescibles, combustibles ni polucionantes /desechos industriales0.
El contenido de materia orgánica, seg!n "orma #"E ()&$1):(%%&, deberá ser inferior al ),1* en peso, de la fracción que pasa por el tamiz 1. 2demás se realizará un análisis isual de lo retenido en este tamiz, para detectar posibles fragmentos de materia orgánica.
El
contenido en sulfatos, seg!n "orma #"E ()&$1)(:(%%3, deberá ser inferior al ),1* en peso, de la fracción que pasa por el tamiz 1. 1.2.1.2.
2.2 GRANULOMETRÍA.
El subbalasto estará constituido por una graa arenosa bien graduada, con un peque4o porcenta5e de elementos finos. 6eberá cumplir lo siguiente:
La cura granulométrica se a5ustará al siguiente huso, representado en la figura ( del 2ne5o 1: 7ura granulométrica del subbalasto 8amiz
9orcenta5e que pasa /en peso0
)
())
&(,'
%)$())
(3
'$%'
3'$)
'$3'
1
&)$')
),'
()$)
),1
'$1'
),)3&
&
%$El ensayo para su determinación se realizará seg!n "orma #"E$E" %&&$ (:(%%.
El coeficiente de uniformidad 7 # ; 63)<6(), será mayor o igual que ( /7 # = (0.
El coeficiente de curatura 7 7
; 6&)1
(,) y &,) /(,) > 7 7 > &,)0.
El
equialente de arena, seg!n #"E$E" %&&$:1))), será mayor de ', para la fracción que pasa por el tamiz 1.
En el caso de que el subbalasto esté en contacto con una plataforma en la que el porcenta5e de finos /material que pasa por el tamiz ),)3&0 sea mayor del ('* en peso del material que pasa por el tamiz 3&, se cumplirán las dos condiciones adicionales siguientes: (. El porcenta5e de arena /material entre 1 y ),)3&0 será mayor del &)* del peso total de la muestra. 1. ?a fracción que pasa por el tamiz ),1 estará comprendida entre el 1)* y el 1'* del peso total de la muestra. •
•
Cuando la penetración de la helada pueda afectar a un cierto espesor de subbalasto, éste deberá ser insensible a ella. 9ara ello deberá cumplir el criterio de 7asagrande siguiente: • • •
?m > &*, para 7u = ('. ?m > /(&,' @ ),A 7u0*, para ' B 7u B ('. ?m > ()*, para 7u > '.
6onde: ?m ;* de material que pasa por el tamiz ),)1 respecto del total /obtenido por sedimentometr+a0. •
Fig. 1. 2. Curvas granulométricas de los tipos de suelo para capa balasto .2
/as condiciones que debe reunir el balasto, para cumplir con los fines mencionados, son(
/a capa de balasto, debe ser de suficiente espesor para que reparta las presiones sobre una base m!s anc"a, seg6n las cargas que los durmientes reciban. Esta altura del balasto, esta relacionada con la velocidad, peso y n6mero de los trenes, tambi&n con la naturaleza del terreno y con el clima del país. En la figura -.-8, se ilustra una distribución de presiones en el balasto, para distribuir esta en la plataforma considerando una base m!s amplia para soportar los esfuerzos. /a altura del balasto varía de a 7 cm, por deba$o de los durmientes.
'eben ser las piedras de arista viva, pues los cantos rodados no su$etan tanto los durmientes.
?o deben ser las piedras muy peque@as, porque entre ellas quedaría poco espacio para el drena$e y adem!s, se perderían y desgastarían m!s f!cilmente ni ser muy grandes, pues se reduciría aristas al apoyo del durmiente y se dificultaría el bateado. Bn tama@o de a 1 cm es recomendable. Se comprende la conveniencia de la regularidad de los tama@os, de la uniformidad de las dimensiones.
/as piedras deben ser de roca dura, que se oponga a quebraduras y desgastes( pórfido, basalto, cuarcita, caliza y granito.
)
%uente( Referencia ;-8<
#ara la determinación de la altura de balasto ver +apítulo 1
Reuniendo estas condiciones, el balasto se coloca sobre la explanación o plataforma, como se ilustra en la sección transversal de la vía de las figuras -.). y -.)-. /a superficie de la explanación, sobre la cual el balasto se coloca, debe tener cierta inclinación, en sentido transversal, para dar salida a las aguas, verti&ndolas por uno o dos lados. Se coloca el balasto en capa de buen espesor y dimensiones al anc"o que, naturalmente, varían con el de la vía y la categoría de la línea.
Su##alasto "e !erro'arril apa por debajo del balasto, me!cla de balasto con productos naturales7 base sobre la que se coloca la banqueta de balasto, cu$os cometidos son proteger la parte superior de la plataforma contra la erosin $ la *elada, evacuar las aguas pluviales, mejorar el reparto de las cargas sobre la plataforma $ evitar la contaminacin del balasto por los suelos de la plataforma.
