OBRAS DE ARTE EN VÍAS FERREAS
ELIANA BÁEZ ESTUPIÑAN SERGIO ESTEBAN GÓMEZ ALDANA CARLOS FELIPE VALDERRAMA BONILLA NIDIA MAYERLIN VARGAS TENGO
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2017
OBRAS DE ARTE EN VÍAS FERREAS
ELIANA BÁEZ ESTUPIÑAN Cód. 201211119 SERGIO ESTEBAN GÓMEZ ALDANA Cód. 200922222 CARLOS FELIPE VALDERRAMA BONILLA Cód. 201310884 NIDIA MAYERLIN VARGAS TENGO Cód. 201310962
Presentado al profesor: Ing. Luis Ariel Pachón Achury Docente de la asignatura: Transporte Férreo
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2017
TABLA DE CONTENIDO
pág. INTRODUCCION ................................................................................................ 5 1. OBJETIVOS .................................................................................................... 6 1.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................. 6 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................ 6 2. OBRAS DE ARTE ........................................................................................... 7 2.1. ALCANTARILLAS ........................................................................................ 7 2.1.1. ALCANTARILLAS – TRAMOS METÁLICOS MENORES DE 5 M ............7 2.1.2. ALCANTARILLAS TIPO CAJÓN ............................................................... 7 2.1.3. ALCANTARILLAS TIPO TUBOS O CAÑOS .............................................8 2.1.4. ALCANTARILLAS TIPO BÓVEDAS DE MAMPOSTERÍAS...................... 8 2.1.5. DUCTOS SUBTERRANEOS .................................................................... 8 2.1.6. PASOS SUPERIORES ............................................................................. 9 2.1.7. VIADUCTOS O PASOS INFERIORES ................................................... 10 2.1.8. PONTONES Y PUENTES ....................................................................... 11 2.1.9. TUNELES ............................................................................................... 14 2.1.10. PASOS A DESNIVEL............................................................................ 15 2.2. PROCESO CONSTRUCTIVO ................................................................... 16 2.2.1. MATERIALES EMPLEADOS: ................................................................. 16 2.2.2. FUNDACIONES DE LOS PUENTES: ..................................................... 17 2.2.3. CIERRES DE VÍA: .................................................................................. 17 2.2.4. OBRAS DE ARTE COMPLEMENTARIAS .............................................. 18 2.3. EJEMPLOS DE OBRAS DE ARTE ............................................................ 20 2.3.1. PUENTES ............................................................................................... 20 2.3.2. VIADUCTOS ........................................................................................... 22 3. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 25
LISTA DE FIGURAS
pág. Figura 1. Alcantarilla con tramos metálicos menores de 5m ...............................7 Figura 2. Alcantarilla tipo cajón ........................................................................... 7 Figura 3. Alcantarilla tipo tubo.............................................................................8 Figura 4. Alcantarilla Bóveda ..............................................................................8 Figura 5. Ducto subterráneo ............................................................................... 9 Figura 6. Paso superior (Entre La Hiniesta y Andavías) ...................................10 Figura 7. Paso inferior. (Entre Moreruela y Piedrahita) .....................................10 Figura 8. Puente Pergolas. ............................................................................... 12 .Figura 9. Puentes con tableros independientes. ..............................................12 Figura 10. Puentes con vigas artesas. ..............................................................13 Figura 11. Puente arco. ....................................................................................13 Figura 12. Puente con arco ojival......................................................................13 Figura 13. Factores relacionados con la función de cada túnel. .......................14 Figura 14.Puente Ferrocarril Olaya Herrera (Girardot, Cundinamarca) ............21 Figura 15. Puente monumental (Puerto Berrio, Antioquia) ...............................21 Figura 16.Puente ferroviario de río grande de Atenas (COSTA RICA) .............22 Figura 17. Viaducto del Malleco (Santiago de chile) .........................................23 Figura 18. Viaducto línea 1 metro de lima (Lima, Perú) ....................................23 Figura 19. Sistema ferroviario central Ezequiel Zamora (VENEZUELA)........... 24
INTRODUCCION
Se considera que el terreno base sobre el que se asienta la vía férrea es el elemento principal de la infraestructura ferroviaria. Por otra parte para llevar a cabo la construcción, y con la intención de obtener con éxito la operación de este tipo de vía es de vital importancia realizar los pertinentes movimientos de tierra, diseños y construcción de las obras de arte como lo son alcantarillas, drenajes superficiales, puentes entre otras obras complementarias que exija y sean necesarias implantar sobre la superficie de la vía. A manera más amplia podemos estudiar y conocer los elementos de la ingeniería ferroviaria dividiendo en dos ramas importantes la composición estructural de este tipo de obras, estudio e identificación de elementos de infraestructura y de los elementos de superestructura ferroviaria.
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1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL
Identificar las diferentes obras de arte requeridas en la construcción de las vías férreas. 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Explicar el funcionamiento de cada tipo de obra de arte.
Describir el proceso constructivo para dichas obras.
Mostrar ejemplos donde se complemente el funcionamiento de las obras de
arte con la infraestructura ferroviaria.
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2. OBRAS DE ARTE 2.1. ALCANTARILLAS
Las estructuras de drenaje más extraordinarias son los puentes y las alcantarillas, responsables principalmente del drenaje transversal, es decir, del paso de grandes volúmenes de agua, ríos, entre otros a través de la obra, en una dirección perpendicular a ella. Se estima una vida útil de máximo 50 años, reconsiderando el caudal de aguas que pasa por ellas y la necesidad de mantener, agrandar o eliminar la alcantarilla. A continuación se muestra el tipo de alcantarillas más utilizadas en los proyectos ferroviarios. Figura 1. Alcantarilla con tramos metálicos menores de 5m
2.1.1. ALCANTARILLAS – TRAMOS METÁLICOS MENORES DE 5 M
Se usan tramos metálicos con luces que varían desde 1m hasta 5m, cuentan con tablero superior y consta de dos vigas armadas tipo doble T debidamente arriostradas. Fuente: Manual Integral de Vías 2.1.2. ALCANTARILLAS TIPO CAJÓN
varios múltiples para luces iguales o mayores a cuatro metros.
Las alcantarillas tipo cajón están hechas de hormigón armado, son empleadas en obras de arte en estructuras viales. También utilizadas en alcantarillados de aguas servidas, drenajes pluviales y para conducir cualquier tipo de agua en secciones cubiertas. El rango más usual de aplicación de este tipo de estructura es de luces entre 3 metros y 6 metros, alturas entre 4 metros y 9 metros, admitiéndose
Figura 2. Alcantarilla tipo cajón
Fuente: Manual Integral de Vías
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2.1.3. ALCANTARILLAS TIPO TUBOS O CAÑOS
Figura 3. Alcantarilla tipo tubo Generalmente cuando las corrientes de agua son reducidas, se les da paso mediante alcantarillas formadas por tubos. Para pequeños diámetros es suficiente fabricarlos con mezcla húmeda de cemento y arena. Pueden ser de caños hormigón, caños tipo arco, de hierro, tipos PVC, barrilones y planchado. Se construyen de varios o múltiples tubos.
Fuente: Manual Integral de Vías
2.1.4. ALCANTARILLAS TIPO BÓVEDAS DE MAMPOSTERÍAS
Figura 4. Alcantarilla Bóveda
Las bóvedas son estructuras cuya sección transversal interior está formada por tres partes principales: El piso, dos paredes verticales que son las caras interiores de los estribos y sobre estas, un arco circular de medio punto o rebajado, que es el intradós de un arco estructural de sección variable con un mínimo de espesor en la clave.
Fuente: Manual Integral de Vías
2.1.5. DUCTOS SUBTERRANEOS
Este tipo de ductos tienen menores diámetros que los de una alcantarilla y generalmente son solicitados por terceros para atravesar bajo la vía férrea como cañerías a presión, cables de energía y comunicaciones entre otros. Se exige una serie de condiciones para la colocación de estos ductos entre las cuales se tiene: Las cañerías a presión deben ser reforzadas ya sea de acero estructural, aceros corrugados u hormigón armado, con un diámetro igual al doble del diámetro de la cañería de trabajo.
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El refuerzo debe estar a mínimo un metro bajo la cara inferior de los durmientes de la vía férrea. En el caso de cables de comunicación deben ir dentro de tubo PVC o similar a 1.4m bajo la cara del durmiente, a distancias menores el tubo PVC sufre deformaciones por la carga de tren. Cuando los ductos llevan agua a presión deben contar a ambos lados de la vía, cámaras de inspección y válvulas de corte. Las cámaras deben ubicarse en lo posible a 6m exactos del eje de la vía hacía la parte exterior. Los gaseoductos deberán ser diseñados con las normas AREMA, o normas dispuestas en cada país, pero en ningún caso, el espesor de la cañería de refuerzo o de la de trabajo si no hay refuerzo, será menor a 9mm. Las cañerías de baja presión que no lleven refuerzo, no deberán llevar soldaduras de terreno baja la vía y además de esto deberán protegerse con plástico de color a 50cm de profundidad bajo la cara inferior del durmiente y tener señalización a ambos lados de la vía. Figura 5. Ducto subterráneo
Fuente: Extraído de http://www.tierraverde.cl/img/elec-subte.jpg 2.1.6. PASOS SUPERIORES
Para el caso de los ferrocarriles, este tipo de pasos son obras estructurales que pasan por sobre las vías férreas que pueden ser puentes carreteros, pasos peatonales o ductos aéreos.
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Se debe considerar en este tipo de proyectos que no se pueden realizar excavaciones de ningún tipo a menos de 3m del eje de la vía más cercana. En caso de que sean necesarias excavaciones a una menor distancia o de una profundidad mayor que 1.5m bajo la cara inferior del durmiente, se debe presentar el correspondiente soporte de entibaciones para trabajar con tráfico. Otro aspecto importante a tener en cuenta es que por debajo de estas obras pasa la catenaria energizada de ferrocarriles por lo cual se debe tomar las debidas precauciones durante el proceso constructivo. Cuando se tiene circulación de peatones se deben diseñar protecciones permanentes para evitar posibles accidentes.
Figura 6. Paso superior (Entre La Hiniesta y Andavías)
Fuente: http://afzamorana.es/obras_fabrica/ paso_hiniesta1.JPG
Figura 7. Paso inferior. (Entre Moreruela y Piedrahita)
2.1.7. VIADUCTOS O PASOS INFERIORES
Estas estructuras son puentes ferroviarios que pasan por sobre caminos o carreteras. Su diseño es como cualquier puente exceptuando la parte arquitectónica, la cual debe seguir la normatividad que establecen los requisitos de urbanismo y requisitos viales que se encuentra en el Manuel de carreteras para vías urbanas establecido en cada país. Fuente: Fuente: http://afzamorana.es/obras_fabrica/ paso_hiniesta1.JPG
Se deben instalar señales o galibómetros a la entrada del viaducto para prevenir choques laterales al puente ferroviario.
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2.1.8. PONTONES Y PUENTES
Un puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como carreteras, con el fin de unir caminos. Las fundaciones de los puentes nuevos deben diseñarse para una vida útil mínima de 100 años. Las fundaciones son obras de hormigón armado que deben ser verificadas con las normas propias del hormigón y en base a La verificación de la fatiga admisible, se realizará con el 100 % de los esfuerzos producidos por el tren de carga mayorado con el coeficiente dinámico: CLASIFICACIÓN DE LAS ACCIONES Las acciones hacen caso a los diferentes agentes externos o internos que pueden influir en el comportamiento de un puente. Las acciones se pueden clasificar atendiendo a: 1. Su naturaleza: • Acción directa: fuerza aplicada sobre la estructura (peso propio, sobrecargas de uso, etc.). • Acción indirecta: deformación o aceleración impuesta a la estructura (acciones reológicas, térmicas, sísmicas, etc.). 2. Su variación en el tiempo: • Acciones permanentes de valor constante (G): son las que actúan en todo momento en posición y con magnitud constantes, una vez que la estructura es apta para entrar en servicio (peso propio de la estructura, del balasto y de los elementos funcionales). • Acciones permanentes de valor no constante (G*): son las que actúan en todo momento, pero con magnitud no constante. En este grupo se incluyen acciones cuya variación se produce en un único sentido en función del tiempo transcurrido, tendiendo hacia un valor límite (acciones reológicas). • Acciones variables (Q): son acciones externas a la estructura que pueden actuar o no actuar (sobrecargas de uso, acciones climáticas, etc.). • Acciones accidentales (A): son aquellas cuya posibilidad de actuación durante un «período de referencia» establecido, es pequeña, pero cuyos efectos pueden ser considerables para ciertas estructuras (impactos de vehículos, seísmos, etc.).
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TIPOS DE PUENTES FERROVIARIOS PÉRGOLAS.
Figura 8. Puente Pergolas.
Fuente: Puentes ferroviarios tipologías.Disponible en: https://construblogspain.wordpress.c om/2013/10/22/puentes-ferroviariostipologias/
Las pérgolas son las estructuras por defecto a ejecutar cuando resulta necesario cruzar desviadamente otro elemento lineal existente de gran anchura (léase autopista, río o canal, otra línea ferroviaria, etc.). En el caso de pérgolas en obras ferroviarias, a diferencia de las carreteras, se suelen solidarizar los nervios o vigas a través de elementos longitudinales, previsiblemente debido a las limitaciones de deformación y mayores sobrecargas.
PUENTES CON INDEPENDIENTES.
.Figura 9. Puentes con tableros independientes.
TABLEROS
Esta es la otra solución existente para cruces desviados, se utiliza cuando las longitudes son menores que en el caso de las pérgolas. Básicamente consisten en la ejecución de dos tableros independientes, uno para cada vía, apoyados Fuente: Puentes ferroviarios tipologías.Disponible en: https://construblogspain.wordpress.c om/2013/10/22/puentes-ferroviariostipologias/
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PUENTES DE PREFABRICADAS
Figura 10. Puentes con vigas artesas.
VIGAS
Dentro de esta clasificación existen desde un punto de vista ferroviario dos tipos, los tableros de vigas doble “T” y los tableros de vigas artesas.
La tendencia actual en el caso de tableros con vigas artesas es que se instalen dos (2) vigas, una por cada vía en el caso de vías dobles. Su ejecución viene limitada más por el acceso a la zona, la altura de las pilas y demás, económicamente suelen ser muy competitivos.
PUENTES COLGANTES ATIRANTADOS.
Fuente: Puentes ferroviarios tipologías. Disponible en: https://construblogspain.wordpress.c om/2013/10/22/puentes-ferroviariostipologias/
Figura 11. Puente arco.
Y
La teoría dice que este tipo de disposiciones es óptima para cargas uniformemente repartidas y de menor cuantía, por lo que no es muy utilizado en obras ferroviarias, únicamente en casos de que las luces sean tan grandes que no se pueda utilizar otra tipología.
Fuente: Puentes ferroviarios tipologías. Disponible en: https://construblogspain.wordpress.c om
Figura 12. Puente con arco ojival. Y otra disposición, muy famosa, consiste en la ejecución de arcos ojivales abatidos en el centro del tablero que absorben las fuerzas horizontales y asimismo sirven para librar luces mayores. Fuente: Puentes ferroviarios tipologías. Disponible en: https://construblogspain.wordpress 13
2.1.9. TUNELES
Un túnel es una obra lineal subterránea o una perforación horizontal abierta artificialmente sobre el terreno, cuyo objetivo funcional es el de establecer la comunicación más directa posible entre dos lugares. Su construcción se debe a la necesidad de atravesar un obstáculo natural, generalmente macizos montañosos o cursos de agua, fluviales o marinos; o para el aprovechamiento del uso del suelo de zonas urbanas en grandes ciudades. Se trata de obras en que el espacio está limitado a la sección transversal y cada uno de ellos es un caso particular que debe estudiarse separadamente. Los distintos tipos de túnel y sus principales funciones: A continuación se mencionan algunos de los factores que se tienen en cuenta para el proceso de diseño y construcción de túneles. Figura 13. Factores relacionados con la función de cada túnel.
Fuente. Experiencia en la construcción de túneles de alta velocidad. Disponible en: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/12594/tesina.pd
La ventilación e iluminación de los túneles de carretera es habitual a partir de determinadas condiciones de su trazado. Generalmente, en el marco ferroviario y para túneles en plena vía, la experiencia pone de manifiesto que, excepto en los casos de túneles de gran longitud cuyo trazado sea curvo o esté mal orientado con relación a los vientos dominantes, no es necesaria la ventilación artificial ya que con el efecto pistón del tren es suficiente.
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TIPOS DE TÚNEL FERROVIARIO
Túneles artificiales o falsos túneles (excavados a cielo abierto “trinchera” o simplemente cubiertos). Túneles de mina, excavados directamente sobre el macizo rocoso del obstáculo másico a franquear. Los túneles urbanos atraviesan el subsuelo de las ciudades y son necesarios para que las circulaciones ferroviarias tengan acceso a las terminales, que están normalmente situadas en lugares céntricos de las poblaciones. Estos túneles se caracterizan por tener que soportar un tráfico elevado ya que gran número de líneas confluyen en ellos. Los túneles interurbanos podemos son los que atraviesan todo tipo de formaciones montañosas, son característicos por la gran longitud que tienen sin recurrir a una pendiente excesiva. Los túneles que salvan formaciones montañosas y que podemos diferenciar tomando como elemento tipológico la situación relativa en que se halla el túnel respecto a la base de la montaña, pudiendo distinguir entre: Túneles de cota: De corta longitud y característicos en los trazados de alta montaña. Túneles de altitud media: Tienen ya una montera importante, son de longitud media. A este tipo de túnel pertenecen la mayoría de los túneles existentes construidos en el siglo pasado. Túneles de base: Son los de cota más baja y los de mayor montera, de ahí reciben el nombre ya que atraviesan la montaña por la base (por el valle). Son los que presentan mayores dificultades por su considerable longitud, por las fuertes descompresiones de las rocas y por las elevadas temperaturas. 2.1.10. PASOS A DESNIVEL
Cuando la densidad del tráfico ferroviario y carretero es muy elevados, las posibilidades de colisión en el cruce aumentan, aumentando así la peligrosidad. Ante situaciones de este tipo es necesario construir cruces a distinto nivel. Dependiendo de las características topográficas, urbanísticas y paisajistas, el cruce en desnivel puede ser un pasaje superior o un pasaje inferior. 15
Para ferrocarriles, los pasos superiores son las obras estructurales que pasan por sobre las vías férreas, y pueden ser puentes carreteros, pasarelas peatonales o ductos aéreos. También se debe tomar en cuenta que por debajo de estas obras, pasará la catenaria energizada de Ferrocarriles, por lo que se debe tomar precauciones durante la construcción y, en caso de pasarelas peatonales, diseñar protecciones permanentes para evitar accidentes. En el caso de ductos aéreos de líneas energizadas, gaseoductos u oleoductos se exige el cumplimiento de las normas de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles. 2.2. PROCESO CONSTRUCTIVO 2.2.1. MATERIALES EMPLEADOS:
La mayoría de los puentes existentes en la red ferroviaria chilena son metálicos, por tres razones fundamentales: 1. Por la característica propia del acero de aceptar cargas cíclicas durante mucho tiempo (mínimo 1,4 millones de ciclos). 2. Por su menor peso propio. 3. Por la facilidad de instalación sin mayores interrupciones de tráfico. Sin embargo, estos puentes producen una discontinuidad en las vías férreas, lo que hoy día es muy mal evaluado para los trenes de pasajeros que buscan priorizar la comodidad. Por tal motivo, en los ferrocarriles de alta velocidad, en países europeos y Japón, con trazados totalmente nuevos, los puentes son todos con tableros de hormigón armado, de manera de dar continuidad a la vía férrea balastada (con piedra chancada), y de disminuir las interferencias naturales entre el tráfico y el mantenimiento. Como no hay vías separadas para la carga y los pasajeros, se está imponiendo el concepto de no tener interrupciones de vía balastada en luces menores a 25 metros, por lo tanto, los puentes de 25 m o menos deben ser con tablero de hormigón armado y para luces mayores, en lo posible, en tanto el factor económico no sea preponderante. OTROS MATERIALES
Evidentemente existen otros materiales, como el aluminio o el titanio, que pueden servir para diseñar y construir puentes ferroviarios, pero aún no están normalizados, y como no son de uso corriente, su costo es altísimo. Cualquier 16
material, distinto del acero y del hormigón, que quiera ser utilizado por los ingenieros proyectistas para diseñar puentes ferroviarios, o elementos de ellos, deberá ser presentado con todas las licencias y normas para su uso; además, deberán avalarse con experiencias previas comprobables y por expertos reconocidos en el país. 2.2.2. FUNDACIONES DE LOS PUENTES:
Las fundaciones de los puentes nuevos deben diseñarse para una vida útil mínima de 100 años. Las fundaciones son obras de hormigón armado que deben ser verificadas con las normas propias del hormigón. La verificación de la fatiga admisible, se realizará con el 100 % de los esfuerzos producidos por el tren de carga mayorado con el coeficiente dinámico: Peso propio + Sobrecarga + Frenaje en caso de apoyos fijos Peso propio + Sobrecarga + Sismo en caso de apoyos móviles También deben verificarse los estribos para el caso de peso propio sin sobrecarga más sismo. No es necesario verificar el caso de frenaje durante un sismo, y si se hace se acepta una fatiga de suelo aumentada en un 33 % debido a la superposición de cargas eventuales. En el caso de pasos inferiores, es decir que el tren pasa por sobre una carretera, se aceptarán fundaciones directas. En el caso que las fundaciones estén en el lecho de ríos o pasos de agua, deberán hacerse los estudios hidráulicos necesarios para determinar la socavación esperada. Es posible aceptar que los estribos se diseñen con fundación directa puesto que estas estructuras se pueden proteger fácilmente, siempre que se haya estudiado bien su ubicación en la ribera del río, pero en las cepas, situadas generalmente en los lechos de los ríos, las fundaciones deben ser sobre pilotes o indirectas. 2.2.3. CIERRES DE VÍA:
Inicialmente, cuando se empezó a construir la red ferroviaria, la faja de las vías férreas era delimitada por muros de ladrillo en las zonas urbanas, y por cercos de alambres en las zonas rurales. Pese a que la ley establece que son los propietarios colindantes los responsables del mantenimiento de estos cercos, con el tiempo se fueron deteriorando, ya sea por el desgaste natural o por 17
destrucción deliberada por terceros. En la actualidad, en la mayoría de los sectores es imprescindible cerrar la faja vía para que los trenes puedan circular en forma segura, a la velocidad y con la frecuencia que se propone en los nuevos proyectos ferroviarios. Por lo tanto, se considera conveniente normalizar el tipo de cierros para diversas circunstancias de uso. En el último tiempo se ha estudiado diversos proyectos ferroviarios, los que han propuesto una serie de cierros de diverso tipo, los que pueden agruparse como sigue. Cierres para Zonas Urbanas muy Pobladas y Entornos de Estaciones En estos sectores se recomienda instalar dos tipos básicos, según la aplicación: • Cierres de muros llenos y cierres de reja tipo Metro
Cierres para Zonas Urbanas Medianamente Pobladas En estos sectores se recomienda instalar dos tipos básicos, según la aplicación: • Cierr es de malla metálica reforzada y cierres de reja tipo Metro:
Cierres para Zonas Rurales En estos sectores se recomienda instalar cierros transparentes, preferentemente de alambre de púas. En los sectores cercanos a centros poblados o donde se requiera un cerco de mayor estándar, se recomienda utilizar postes prefabricados de hormigón con codo tipo A45 y 8 corridas de alambre de púas, como se muestra en el diseño en anexos. En otras zonas se puede instalar los cercos de 5 hilos de alambres de púas según el modelo estándar del Manual de Carreteras del MOP. 2.2.4. OBRAS DE ARTE COMPLEMENTARIAS
Se entiende por obras complementarias, las que, como su nombre lo indica, sirven para complementar un diseño de obra ferroviaria, ya sean obras provisionales para mantener el tráfico de los trenes, u obras definitivas, como las utilizadas para la defensa de los puentes y de terraplenes.
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Obras Provisionales
Una obra muy utilizada en Ferrocarriles, tanto para construir puentes o ductos subterráneos, como para reanudar el tráfico luego de un accidente en la vía férrea, es la colocación de tramos metálicos existentes en EFE, de diversas luces, para formar puentes provisorios que permiten construir, reconstruir o reparar obras de hormigón armado o terraplenes bajo la luz libre que dejan. Estos tramos se colocan con “cortadas de tráfico”, cuya duración dependerá de
la densidad de tráfico del sector, pero que en general no son de más de 4 horas, en las cuales deben hacerse los diferentes trabajos necesarios: desarmar la vía férrea, construir apoyos con castillos de 2 corridas de durmientes, colocar el o los tramos provisorios previamente preparados con los durmientes de trabajo y rearmar la vía. Las “cortadas de tráfico”, una vez autorizadas por EFE, las solicita un inspector
de vía a un inspector de tráfico y pueden o no, dependiendo de los elementos a utilizar en las maniobras, necesitar cortadas de energía por la catenaria en el caso de vías electrificadas. Cuando el tramo o la luz libre necesaria son pequeña, se utilizan paquetes de rieles como vigas provisorias, en la misma forma descrita en el punto anterior. Otras obras provisorias son las entibaciones, necesarias cuando la luz libre de los tramos provisorios no permite dejar el talud natural en las excavaciones. Para ellas se deben presentar los cálculos y croquis correspondientes para la aprobación de EFE. EVALUACION DE OBRAS EXISTENTES
Las obras de arte existentes deben evaluarse según cómo y cuándo fueron diseñadas. Los puentes de hormigón armado pueden ser reparados restableciendo el recubrimiento de sus enfierraduras, pero en ningún caso aumentar su capacidad por encima del equivalente al tren tipo C. Recomendaciones para reforzar puentes de acero 1. Verificar si se han hecho refuerzos anteriores y si existen elementos con acero original. 19
2. En lo posible, establecer los ciclos que han soportado los aceros antiguos. 3. Debe establecerse el porcentaje de corrosión existente, y limpiar y colocar anticorrosivos antes de poner los elementos nuevos. 4. El espesor mínimo de los nuevos perfiles y planchas debe ser 10 mm. En cuanto a la infraestructura de los puentes, prácticamente, el mejor método para estimar el estado de los estribos y cepas de un puente es la inspección visual y el diagnóstico subjetivo: 5. Determinar si existen fisuras. Si así fuera, pueden marcarse con testigos que permitan visualizar cualquier cambio en ellas para detectar una situación de riesgo, siendo lo más recomendable en caso de fisuras que aumentan, tomando en cuenta los años de vida útil que tienen las cepas o los estribos, la reconstrucción de la estructura.
2.3. EJEMPLOS DE OBRAS DE ARTE 2.3.1. PUENTES Puente del Ferrocarril Rafael Reyes (Girardot, Cundinamarca.)
Inaugurado desde 1 de enero de 1930. Con 466 metros, es el más antiguo de los puentes actuales. En su momento permitió la comunicación de los ferrocarriles de Cundinamarca con los de Tolima, Huila y Valle. El tren de la alegría o tren turístico, es uno de los atractivos de Girardot, podemos recordar la era del ferrocarril, cuando las grandes locomotoras transitaban a diario por la vía férrea, transportando mercancías y pasajeros. La era del ferrocarril pasó hace mucho tiempo pero quedaron como recuerdo los rieles y este tren que entretiene a los turistas en su recorrido. La línea para unir al río Magdalena con Bogotá comenzó a ser construida por Francisco J. Cisneros en 1881, pero en 1885, con 33 kilómetros construidos, debió renunciar a continuar la obra debido a la falta de recursos estatales compro metidos con el esfuerzo bélico. Más adelante, el gobierno llevó la línea hasta Juntas de Apulo en 1889 y en 1895 hasta Anserma (km. 40).
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En 1923 se construyó el importante viaducto en Girardot que conectó la ruta con el Ferrocarril del Tolima, lo que permitió la operación del Ferrocarril de Girardot-Tolima-Huila con 368 kilómetros. La conexión con el Ferrocarril de la Sabana presentó problemas hasta 1925, cuando se angostó la ruta a una yarda en el tramo Bogotá Facatativá, evitando así la necesidad del trasbordo. Esta ruta presenta algunas de las obras de ingeniería más importantes como el puente de Girardot, hoy monumento nacional. Con la construcción de la carretera y la introducción de locomotoras diésel de rendimiento inadecuado para la operación de una línea con fuertes pendientes y radios, la ruta perdió
rentabilidad y dejó de operar en la década de 1970. Figura 14.Puente Ferrocarril Olaya Herrera (Girardot, Cundinamarca)
Fuente: http://viztaz.com.co/colombia/banco/ picture.php?/10686
Puente monumental (Puerto Berrio, Antioquia)
En 1956, siendo el gobernador de Antioquia el señor Ignacio Vélez Escobar, se dio inicio a la construcción de un puente con el fin de unir las redes ferroviarias oriental y occidental del país, este llevaría el nombre de “Monumental”.La construcción del puente estuvo a cargo del ingeniero y doctor Germán Von Menters y con las compañías contratistas IBAÑES MAGNE Y GHH (choza de la buena esperanza). Aquí la compañía IBAÑES MAGNE sería la encargada de contratar a los obreros, mientras la otra sería la responsable de los ingenieros y demás profesionales encargados de este proyecto. El puente Monumental cuenta con 500 toneladas de estructura metálica, un arco principal de 150 metros de longitud y otros 5 arcos de 76 metros, dando a un total de 540 metros de longitud. Posee 7 pilares de acero a una profundidad de 60 a 80 pies que equivalen a 24.38 metros y sobre el nivel del agua 13 metros aproximadamente. Uno de sus pilares, el numero 4 siendo este el más grande de todos, tiene 9 metros de ancho en su estructura y duró cuatro años su construcción.
Figura 15. Puente monumental (Puerto Berrio, Antioquia)
Fuente: http://www.puertoberrioantioquia.gov.co 21
Puente ferrovi ario de río grande de Atenas (COSTA RICA)
Fue diseñado y construido por la fábrica Milliken Bros. de Nueva York, Estados Unidos en 1901 con un costo de 131.981 pesos oro costarricense. Para la supervisión del montaje la compañía envió al ingeniero Wilcox, El puente es de acero con pernos y remaches, y sus bases son de piedra. En el Instituto Smithsonian de Washington DC hay una maqueta de esta estructura. El puente mide 219 metros de largo y 102 metros sobre el río, es integrado por un arco central y dos medios arcos laterales; se denomina "Two Hinged Deck Truss. Se dice que cuando fue construido se inició en ambos extremos y las piezas del centro, que unían ambas partes, no se fabricaron hasta el final. Figura 16.Puente ferroviario de río grande de Atenas (COSTA RICA)
Fuente: http://www.dronestagr.am/puente-ferroviario-rio-grande-de-atenascosta-rica/
2.3.2. VIADUCTOS Viaducto del MALLECO (Santiago d e Chile)
El Viaducto del Malleco fue considerado en su época el puente ferroviario más alto del mundo. Es una de las mayores obras de ingeniería metálica en Chile. Se construyó en el marco de un vasto programa estatal de extensión de la red ferroviaria, que el Presidente José Manuel Balmaceda consideraba fundamental para el porvenir económico del país.La obra se insertó en el marco de la construcción de la línea férrea entre Angol y Traiguén, la cual fue realizada por el Estado a través de una licitación pública. El paso del valle del río Malleco presentaba el principal escollo para el trazado, por cuanto el cauce fluvial corre 110 metros bajo el nivel de las planicies. El peso total del viaducto, medido sección por sección en los talleres, ascendía a 1.401.344 kilogramos.
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Hoy como ayer, la obra impresiona por su magnitud. Su longitud es de 347,5 metros, divididos en cinco tramos iguales, de 69,5 metros. El puente descansa sobre sus dos estribos extremos y cuatro pilas intermedias, todas ellas de acero. La primera y cuarta pilas tienen 43,7 metros de alto, la segunda 67,7 y la tercera 75,7. Los rieles se encuentran a 102 metros de altura sobre el fondo de la quebrada. Posteriormente, se pusieron refuerzos diagonales entre la viga y las torres para que la estructura soportara el peso de locomotoras más modernas. El viaducto se aprecia en toda su magnitud desde
el puente carretero que se construyó paralelo a él. Figura 17. Viaducto del Malleco (Santiago de chile)
Fuente: http://www.monumentos.cl/consejo/ 606/w3-propertyvalue-40921.html
Viaducto l ínea 1 metro de li ma (Lima, Peru)
El Metro de Lima y Callao es un sistema cuya red se encuentra en expansión a través de la Red Básica del Metro de Lima y Callao que fue aprobada en diciembre de 2010 por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Cuenta con cinco líneas proyectadas que serán totalmente subterráneas. La extensión total del sistema dentro de la Red Básica, incluyendo la Línea 6, está estimada en 165 km. Actualmente cuenta con una línea operativa, la Línea 1, que recorre el área metropolitana en viaducto elevado con una extensión de 35 km y 26 estaciones. A través de ella se transportan aproximadamente 320 000 pasajeros por día, lo cual superó la proyección de demanda estimada para 2035. La ruta de Línea 1 tiene un recorrido de la ciudad en sentido sur a noreste, conectando once distritos en un trayecto a nivel de superficie en la zona sur y en viaducto elevado en la zona centro-este y noreste de la ciudad. Tiene una extensión de 34 km y cuenta con 26 estaciones de las cuales 6 estaciones están a nivel de suelo y 20 en viaducto elevado. El tiempo que tarda en su recorrido completo desde la estación terminal sur Villa el Salvador hasta la estación terminal norte Bayóvar abarca los 54 minutos de viaje.
Figura 18. Viaducto línea 1 metro de lima (Lima, Perú)
Fuente: http://desarrolloperuano.blogspot.com .co/2016/05/linea-amarillaconstruyendo-el-viaducto.html
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Sistema ferroviario central Ezequiel Zamora (VENEZUELA)
Las etapas más importantes del sistema de Ferrocarriles de Venezuela se encuentran en la región Central y Capital de Venezuela. Une al Distrito Capital y los estados de Miranda, Aragua, Carabobo y Guárico.El Sistema Ferroviario Central constituye el eslabón fundamental del Sistema Ferroviario Nacional, ya que permitirá la interconexión ferroviaria con las diferentes regiones del país, Este Sistema está enfocado hacia el desarrollo de un sistema multimodal de carga y pasajeros, que combine diferentes medios de transporte de manera integrada bajo la promoción de centros o plataformas logísticas, donde confluyan los medios carretero, ferroviario y marítimo (Interpuertos).Hoy en día, está en funcionamiento el tramo comprendido entre Caracas y los Valles del Tuy, el cual tiene el túnel ferroviario más grande de Latinoamérica el cual es el túnel de tazon con 6,765 km. Figura 19. Sistema ferroviario central Ezequiel Zamora (VENEZUELA)
Fuente:http://www.miranda.web.ve/portal/index.php/grandes-obras-yproyectos/itemlist/category/83-sistema-ferroviario-central-ezequiel-zamora
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3. BIBLIOGRAFÍA
Reglamento de Ductos para atravesar con sólidos, líquidos o gases las líneas de los ferrocarriles. Recomendaciones de diseño para proyectos de infraestructura ferroviaria. Sección 5, Obras de arte. Santiago de Chile, 2003. Manual Integral de Vías. Capítulo 10, Obras de Arte. Nuevo Central Argentino S.A. Octubre 2014. Manual de Normatividad Férrea, parte 1. Capítulo 3.0 especificaciones de construcción, sección obras de drenaje. Experiencia en la construcción de túneles de alta velocidad.
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