Cálculo y diseño de una Vía ferroviari f erroviaria. a.
Para el cálculo de la vía se considera principalmente:
Cálculo del Riel Cálculo del durmiente Cálculo del balasto
Una vía ferroviaria se encuentra sometida a dos tipos de esfuerzos.
Esfuerzos verticales: Producidos por el peso propio del vehículo que circula en la vía
Esfuerzos horizontales: producidos por el rodamiento, temperaturas, y movimientos propiamente dicho del vehículo que circula en la vía.
os cual os cuales es deb deben en ser ser con consi side dera rado doss para para el el dise dise!o !o de de la ví víaa y la envolvente má"ima para el material rodante. #ntre los los movimientos movimientos que que se observan en los trenes trenes tenemos:
$alanceo %repidaci&n Rebote 'alope
(erpenteo )aiv*n
Cálculos del Riel
Uno de los factores más importantes para el caculo de los rieles es el peso de los vehículos, ya que es el punto de contacto entre la rueda y el riel se+n la cantidad de e-es. #n todos los vehículos el peso bruto se reparte en todos los e-es de manera uniforme y se e"presa como un peso má"imo por e-e, que debe ser soportada por el riel. #l riel es sustituido más por des+ate o fati+a que por problemas de orden estructural. Para iniciar el cálculo del riel se debe considerar los si+uientes pasos como se afirmo en la +uía de la parte i: considerar que el riel se comporta como una vi+a continua apoyada sobre los durmientes.
Calculo del durmiente
Para el cálculo del durmiente se debe verificar por los esfuerzos a compresi&n y los esfuerzos a fle"i&n como si+ue: C P/ 0f " b1 2onde P es la car+a por el e-e del vehículo más pesado, f es el ancho del patín en C3( y b es la base del durmiente tambi*n en C3(. Calculo del espesor del balasto.
Para el cálculo del espesor del balasto fo" elaboro un ensayo de laboratorio un m*todo que relaciona la altura o espesor de balasto con relaci&n entre los m&dulos elásticos de la plataforma y del balasto con la relaci&n de las tensiones admisibles de la misma, esto implica que las características portantes de las infraestructura tiene un papel muy importante en la altura del balasto necesaria para soportar las car+as dinámicas producida por el movimiento de los trenes sobre la superestructura.
Diseño eom!trico de vías f!rreas "inificado y características del trazado del ferrocarril.
(e denomina trazado de la vía f*rrea al e-e lon+itudinal de la e"planada. #l trazado de la vía comprende la planta y el perfil lon+itudinal. #l trazado está compuesto, tanto en planta como en perfil4 por tramos rectos unidos entre sí por tramos curvos. o ideal sería poder realizar un trazado recto entre dos puntos, pero eso no es totalmente posible debido a dos factores, uno que en los trazados se encuentran obstáculos que a veces son insalvables que hay que evadir y otro que las locaciones que se unen no siempre se encuentran en línea recta uno del otro. (e diferencia de las de carretera porque su confi+uraci&n es plana en su superficie y mantiene esa forma tanto en rectas como en curvas dado que el peralto se construye con el balasto y no con la propia e"planada como ocurre en la carretera. as alineaciones curvas se caracterizan por su radio, su lon+itud y su án+ulo de infle"i&n. os radios de las curvas de la vía f*rrea se caracterizan por ser de +ran dimensi&n. #sto se fundamenta por varias razones. a. 5 as curvas de peque!o radio hacen que los trenes disminuyan su velocidad. #sto se debe a que la velocidad de circulaci&n de los trenes depende del radio de curva, como veremos en el si+uiente e-emplo:
Curvas con transici#n: as curvas de transici&n sirven para unir los tramos rectos con las curvas circulares, sus ob-etivos fundamentales son: 6se+urar la variaci&n de la fuerza centrífu+a desde la recta hasta un valor i+ual en la curva circular.
$eralte. #n las curvas, el carril e"terior se eleva con respecto al interior para que al entrar el equipo en ella no sufra los efectos de la fuerza centrífu+a. #sta elevaci&n compensa las car+as verticales y disminuye la presi&n lateral de la rueda sobre el carril e"terior. 6l entrar el tren en la curva por la inercia, trata
de sacar al vehículo fuera de la vía lo que provoca un impacto en el carril e"terior con las pesta!as de las ruedas, a esta fuerza se le denomina fuerza centrífu+a y su valor es i+ual a:
Distribuci#n del peralto en las curvas. Distribuci#n del peralto en las curvas circulares simples. Para distribuir el peralto en las curvas circulares simples se utilizan tres m*todos:
7. 5 %odo el peralto se distribuye en la recta. Con este m*todo el equipo al entrar en el tramo de recta peraltado se recar+a sobre el carril que no se encuentra peraltado, provocando des+aste en este carril. 8. 5 %odo el peralto se distribuye en la curva. Con este m*todo al lle+ar el equipo al inicio de la curva su rueda delantera impacta con el carril e"terior de la curva, lo que puede provocar desplazamiento del carril o de la vía en su con-unto. 9. 5 Parte del peralte se distribuye en la recta y parte en la curva. Con este m*todo, se producen los efectos de los otros dos m*todos. "obre ancho. #l sobre ancho se utiliza para suavizar la inscripci&n de los equipos por curvas de peque!o radio. (e utilizan en curvas cuyo radio es menor de 9;.; m. (e+n las normas, el sobre ancho se realiza en:
Elementos del perfil lonitudinal. Definici#n. #l perfil lon+itudinal es el corte lon+itudinal del trazado de una vía. #n el se representan las líneas del terreno natural y de la superficie de la corno de la e"planada en los nuevos dise!os y en los dise!os de vías en e"plotaci&n la línea que representa a la superficie de la corona del carril e"istente y el del carril proyectado. #n las curvas se traza la línea correspondiente al carril interior. #l perfil se compone de planos horizontales o rasantes y planos inclinados, pendientes o rampas, así como la uni&n entre dos planos que se realiza mediante curvas verticales o con elementos rectilíneos de inclinaciones variables.
Diseño del perfil curvilíneo #l perfil curvilíneo contempla el dise!o de la uni&n de los elementos adyacentes por la vía con un paso suave de uno a otro plano inclinado, directamente con tramos cortos li que poseen una variaci&n de inclinaciones en un valor no muy +rande 0i. este perfil representa un polí+ono de i+uales lados inscriptos en una curva de +ran radio. %ipos de planos inclinados os planos inclinados se conocen como pendientes y rampas. (on pendientes cuando los vehículos circulan de un plano alto a uno ba-o. (e le da un valor ne+ativo pues es contraria a la resistencia a la marcha del tren y rampa cuando se circula de planos ba-os a planos altos, se considera positiva. 6 partir de ahora llamaremos a los planos inclinados s&lo como pendientes y especificaremos cuando es rampa y cuando pendiente.
as pendientes en el ferrocarril pueden ser: Pendientes dominantes, la pendiente má"ima de dise!o permisible, ya la estudiamos, donde además vimos las pendientes permisibles se+n la cate+oría de la vía.
#"isten además otras pendientes que son mayores que la dominante, pero que su utilizaci&n se ve limitada por el tipo de vía y sus características.
(odos )erroviarios os nodos o nudos ferroviarios, no son más que estacion es en las queconfluyen varias líneas, y en las que se sitan una se ri e de dep end en ci as relacionadas t*cnicamente entre sí, para
ase+urar la circulaci&n de trenes de via-eros y mercancías, ordenaci&n y formaci&n de trenes, trasbordo de via-eros, entre otras operaciones. os nudos ferroviarios son casos en los que la propia a+lomeraci&n urbana no -ustifica, por su insuficiente peso poblacional, la ad-udicaci&n de la funci&n n od a l a l a e s ta c i& n, s in o q ue f u e d eb id o a d ec is i on es e s t r a t * + i c a s o a l a bsqueda de economías de construcci&n. #stos lu+ares, pese a su reducido tama!o, reciben un servicio de transporte muy por encima del que les correspondería por sí mismos, es decir, el ser una confluencia ferroviaria les otor+a una capacidad de transporte >hipertrofiada?para las necesidades de movilidad de sus poblaci ones. #ste hecho puedeimplicar que estos lu+ares hayan cumpl id o y/ o cu mpl an un pap el te rr ito ri al relevante a una determinada escala, o al menos ten+an potencial para ello.
