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"Support en béton armé pour railsde chemin de fer".
Les voies de chemin de fer ont été jusqu'à cesdernières an- nées presqu'exclusivement établies sur des traverses en bois ou métalliques. La raréfaction des bois d'essence convenable et le coût élevé des traverses métalliques,ainsi que l'augmentation continue des chargesroulantesontamené les @impagnies de chemin de fer à rechercher d'autres procédés d'établissement de la voie, et notamment de mettre à l'essai des traverses en béton armé.
Parmi celles-ci aucun type n'a donte entière satisfaction.en raison de la difficulté d'empêcher d'une façon positive le débourrage du ballast sous les parties portante des traverses qui sont celles @
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placéessous l'appui desrails. on sait en effet que l'ébranlement dû au passage fréquent des lourds convois actuels occasionne un débourrage progressif du ballast sous l'appui des rails,ce qui a une tendance à faire porter lestraverses dans leur partie centrale.
Si ce phénomène du débourrage du ballast n'est pas d'une importance capitale dans le cas de travarses en bois ou en métal qui possèdent une certaine élasticité,il constitue un inconvénient très sérieux dans le cas de traverses en béton armé qui,dépourvues d'élasti- cité,sont sujettes 4 une déformation permanente et ,même à la rup- ture.
La présente invention a pour but de remédier à cet incon- vénient, .
L'objet de l'invention consiste en un support pour rails de chemins de fer,constitué par des poutres ou: longrines en béton armé,placées directement sous les rails dans le sens de la longueur de ceux-ci,lesquelles poutres ou longrines sont reliées entre elles transversalement à la voie par un système de pièces triangulées formant avec les longrines un ensemble monolithe et indéformable.
Un support de cette nature qui supprime'l'emploi de traver- ses portant sur le ballast,présente la particularité que laré partition des charges roulantes,au lieu de se'faire transversa- lement a la voie,est assurée dans le sens longitudinal,avec cet avantage que, puisque la charge d'un essieu 'sur le rail est ré- partie sur une longueur plus grande, la charge imposée', au 'ballast par ce même essieu sera considérablement diminuée.
Et puisque la répartition plus uniforme des charges sur le sol est 'une 3 on- dition essentielle de la bonne tenue de la voie,on comprend faci lement l'intérêt que présente l'emploi de longrines à la place de traverses... '
L'invention comprend, comme complément du support de rails proprement dit,des moyens pour fixer les rails à ce support et
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elle présente en plus des avantagée déjà mentionnés,d'autres avantages qui seront décrits plus loin.
Dans les dessins annexes: 'Les figures 1,2 et 3 dont des schémas explicatifs montrant
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en vue longitudinale,transversale et en plYr1 une voie ie cllanlin de fer établie sur traverses;
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les figures 4,5 et 6 dont des schémas sernalables d'une voie posée sur un support fait due longrines en cé t orl armé d'après'l'in- vention; les figures 7 et8 sont deux vues en plan montrant deux di s positions de liaison transversale a employer dans le cas d'un sup- port continu; la figure 9 montre une disposition similaire appliquée à un
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support formé d'éléments courts transportaoles placés bout à bout;
la figure 10 est la c oUJ!e transversale d'une li;ilc de chemin de fer à double voie z, laquelle l'invention est appliquée; la figure 11 est un plan, a une échelle plus grande, d'mi des éléments représentés par la figure 9; les figures 12 à 17 inclus montrent di.J±érent<:s variantes do sections transversales de 1 onyrina e, âuiz-art 1;,- li,ne A"'"I. de la figure 11; les figures 18 et 13 centrent de. variantes .le cl6ctiorlts trQLl8 versales des pièces de liaison trb-w:3v,,rGè.110 d.#i<:::13s respectivement suivant les lignes B"":c:. et -'j de la figure 11; la figure 20 est une' cou}e suivant la liSrle -.p de la figure ll,mais à une échelle agrandie,montrant un mode de fixation du rail sur la longrine en béton armé; la figure 21 est une coupe suivant E-E de la figure 20.
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En se reportant tout dlai)ord aux figures 1, et 3 qui montrent une voie établie sur traverses,l désigne le rail,2les traverses.
Il est généralement admis que la traverse placée immédiatement sous un essieu au moment du passage d'un convoi, supporte les six-dixièmes de la 'charge P transmise par cet essieu,les quatre autres dixièmes
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étant répartie sur las traversa adjacentes,grâce à la rigidité du rail 1.
Cette charge est répartie sous chaque rail sur une sur- face relativement faible (ab x edà (ab) étant la largeur de bourra- ge du ballast sous traverse et (cd) la largeur de la traverse, Cette faible surface d'appui sons chaque rail aura donc à supporter àssez brusquement au passage de chaque essieu une charge-égale à 0,3P et c'est ce choc brusqua qui est l'une desprincipales causes de dé- bourrage du ballast.
Dans les figures 4,5 et 6 qui montrent une voie établie sur des longrines 3 d'après la présente invention,la répartition de la charge p s'effectue sur une longueur (gh) de beaucoup supérieure à une simple largeur de traverse et sur .une surface (gh x et) qui est très supérieure à (ab x cd) des figures 1 et 2.
Le choc résul- tant de l'application brusque des six-dixièmes de la charge =ce sur une traverse, ou trois-dixièmes sur un rail a disparu, en même,' temps que disparaît l'inconvénient qui en résulte.-On.pourra calculer la résistance des longrines pour que la répartition des charges dans la sens longitudinal se fasse sur l'étendue que 1!on désire, jusqu'à atteindre le maximum qui est donné parl'écartement entre deux essieux. Mais comme la section des longrines devra être rela- tivement faible si l'on veut rester dans le cadre d'une réalisation pratique,cette répartition sera limitée de lm50 à 2m OO.
La compas raison des figures 1 et 4 met donc immédiatement' en évidence l'avan- tage que présente l'invention au point devue de la répartition plus uniforme des charges sur le sol.
La réalisation d'un support de railsd'après la présente in- vention peut se faire de deux façons:
1 par l'exécution sur placeet surune grande longueur,de poutres ou longrines continues et de leurs liaisons transversales, Les figures 7 et 8 montrent deux formes d'exécution: dans la dispo sition d'âpres la figure 7 la liaison transversale entre les longri- nes 3 comprend des entretoises 4: perpendiculaires aux longrines,, alternant avec des diagonales 5 formant croisillons,le tout consti- tuant un ensemble rigide et indéformable.
Dans le figure 8 les en-.
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tretoises 4 sont laissées de côté et la liaison est réalisée par une succession de diagonales 5 en croisillons.
2 '*par l'exécution en usine d'éléments semblables aux pré- cédents,mais de longueur plus réduite pour les rendre facile..lent
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transportables,et d'un poids suffisamiient réduit pour permettre le ripage de la voie. Ceséléments, ayant une longueur L,dont la figure 9 montre un exemple, seront placés bout à bout et pour- ront être reliés entre eux par des boulons et des éclisses,mais cette condition n'est pas indispensable car la liaison est déjà assurée par les rails eux-mêmes.,
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La figure 10 donne la cou-Le, transversal; d'une lir:o da chemin de fer à doublevoie étaolie conformément a l'invention.
Les rails (1) sont posés sur 1-t lor,r,rines 3 qui sont reliées de l'absence - entre elles par les pièces 4 et 5 de triangulation. En raison
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de traverses l'épaisseur du ballast peut être considéxa.oleaia t réduite dans la partie centrale ria Ch'-"1Ud voie ou l'on pourra prévoir un tuyau de drainage 6 recevant les eaux de pluie et 'les déversant de distance en distance dans les fossés des acco-
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tements. Le cube de Ol:..l Last est ainsi bien moindre qu'avec item. ploi de traverses,tout en étant entièrement utilisé à la répar- tition des charges.
La figure 11 donne a une échelle plusgrande la vue en plan
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d'un élément transpcrtaLle C0J11iP celui de la figure 9,comprenant les longrines 3,les entretoise 4 et les diagonales 5. Les extré- mités des longrines sant traversées :l1orÜontI.113,:lent par des tV.J9E en fer 7 qui pourront servir as passade 3as b oulcna dans le cas où l'on voudrait relier 3!ltre :,vx lt1d üvers 4-lé,it,,nts,et qui seront aussi utilisés poi,r la mise en place des éléments et le ripKge de la voie, Les rails (1) boni fixés sur les lcràrinox 3 en des points 8 distants les uns des autres le 1'écartèrent usuel.
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Les fiiures 12 à 17 qui gcnt de s coupas Gui vaut la ligna
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A-A de la fi ure 11,mcntrc311t iiïirerijcs vri.rtcs dJ section
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transversale des longrines. 1;'u¯.a au l'autre de ces formes ¯pour- ra être adoptée suivant la résistance du sol et les procédés'em" ployés pour la fixation des rails, four toutes ces sections
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l'armature sera oonstH-uëe par das barres longitudinales 9 qui pourront,ou non,être maintenues ensemble par un frottage 10 et qui seront de toute forme ou section utilisées dans les construc- tiens en ciment armé ou les constructions métalliques.
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Lcrsque la nature du sol obligera de donner aux longrines. une grande largeur, en pourra alléger le poids das longrines en y ménageant un évidement 11 ou plusieurs évidements 11 et 12,cir-
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culairex ou le ecuts autre far>a< ccùYnJ indiqué aux figures 16 et 17.
Dans les figures 13 a 17 on raruarque qua Na face supériaure des longrines 3 est inclinée vers l'intérieur de la: voie (de par. exemple 1/20) pour assurer le dévers des raillât qu'elle est
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munis sur toute la longueur des longrines d'un évidesient d'une largeur correspondant au patin du rail,recevant une semelle d'appui 13 en bois dur ou an toute autre matière élastique o ao ab 1 ad 1 a s su-- rer la contact intime du rail sur le béton arme-jet aussi d'obtenir un roulement plus doux, .
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La figure 18 montre trois variantes de ,èc'in transversale des entretoises 4 suivant la li;;ne xsl3 de la figura 1, Ces entre- toises peuvent être de forme ce.xrée,rectaz;ulaire,polßgona7.a ou- ronde et être exécutées an béton armé ou fretté .où, encore en fers profilés enroués ou non dans du béton,
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La. figure 19 inontre trois variantes de section transversale des diacriales 5 suivant la ligne 0-0 do la figure, ll,' Comme 'pour les entretoises 4:,ces pièces peuvent être en béton-armé ou frotté ou être simplement constituées par des fers pxpfi7.és enrobés; ou non dans du béton. .." ...
Les figures 20 et 31 Montrent en détail, un mdyan de f ix?t ion des rails ( 1) sur les longrines 3. La figure 8o"orrespond a"une coupe transversale suivant la ligne 77-Tj de la figure-ll,o'e8t-à-
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dire dans l'axe des pièces de fixation,et la figure 21 est une coupe suivant E-E de la figure 20. La rail (1) est fixé au moyen de crapauds en acier moulé 14 analogues à ceux utilisés dans le cas de traverses en bois ou en béton armé. Des coulons 15 traver- sant une partie du. corps des longrines.dans des tuoes 16 assurent le 'serrage de ces crapauds d'une part sur la semelle des rails et d'antre part sur la face d'appui supérieure des longrines par l'intermédiaire d'une plaque d'appui 17 en bois dur ou en métal.
A leur autre extrémité le serrage des boulons 15 se fait sur un fer profilé 18 posé à plat et noyé dans le corps des longrines 6 ,n'il traverse de part en part sur toute leur largeur. Ainsi toute la section des longrines est utilisée pour résister aux ef- forts-d'arrachement des attaches,efforts qui se produisent surtout au moment des démarrages et des freinages.
Les boulons 15 portent un écrou à chaque extrémité pour pouvcir être retirés en cas de besoin sans que l'on ait à toucher aux longrines, Il suffira de dégarnir un peut le, ballast pour découvrir les lucarnes 10 qui sont ménageas, à cet effet dans les lengrines, Indépendamment -le ce sys- tème d'attache des rails on pourra utiliser tous systènes connus pour la fixation des pièces métalliques sur des pièces en béton armé.
Le support de rails d'après l'invention,comprenant des lon- gtines en béton armé présente,en plus des avantages inhérents au béton armé lui-même, d'autres avantages techniques et économiques comme suit: a) Etroite solidarité sur toute la longueur de la voie entre les rails,les longrines et les pièces de liaison transversale, soli- darité qui réalise un véritable chemin de roulement continu ayant une très grande résistance longitudinale qui n'existe pas avec l'emploi de traverses; b) suppression de la flexion des rails quelle que soit leur section,car l'appui ne se fait plus de distance en distance,mais sur toute leur longueur.
Les inconvénients multiples qui résultaient
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de cette flexion, tels que mouvements ondulatoires ou en lacet, chocs ressentis au passage des essieux sur les joints,sont de ce fait supprimés; @ c) meilleure répartition des charges replantes sur le ballast comme déjà expliqué;
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d) diminution de la largeur nécessaire à la platoforma de la voie,d'ou économie sur l'achat des terrains,sur lesfrais de terrassements et sur le coût du ballast;
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a) possioilité da donner une section plus,faible aux rails qui n'ont plus à supporter aucun effort de flexion ni effert tranchant.
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R E V E 1,1 D 1 0 A T 1 '0 lî 1.- Un support pour rails de chemin de fer, caractérise par la fait qu'il est constitué par despoutres,ou longrines en béton armé,placées directement sous les rails dans le sens de la longueur de ceux-ci,lesquelles poutres ou longrines sont reliées entre elles transversalement à la voie par un systèma de pièces trian-
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gulées formant avec leu longrines un ensemble monolithe et indé-
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"Reinforced concrete support for railway tracks".
Until recent years, railroad tracks have been almost exclusively built on wooden or metal sleepers. The scarcity of suitable gasoline timber and the high cost of metal ties, as well as the continuing increase in rolling loads have led railroad companies to seek other methods of establishing the track, and in particular to upgrade. test of reinforced concrete sleepers.
Among these, no type is entirely satisfactory. Because of the difficulty of positively preventing the stripping of the ballast under the bearing parts of the sleepers which are those @
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placed under the rail support. it is in fact known that the shaking due to the frequent passage of the current heavy convoys causes a gradual clearing of the ballast under the support of the rails, which has a tendency to make the crossbars bear in their central part.
If this phenomenon of ballast stripping is not of capital importance in the case of wooden or metal struts which have a certain elasticity, it constitutes a very serious drawback in the case of reinforced concrete sleepers which, devoid of elasticity, are subject to permanent deformation and even to breakage.
The object of the present invention is to remedy this drawback,.
The object of the invention consists of a support for railway rails, consisting of beams or: reinforced concrete beams, placed directly under the rails in the direction of the length thereof, which beams or beams are interconnected transversely to the track by a system of triangulated pieces forming with the stringers a monolithic and undeformable whole.
A support of this nature which eliminates the use of cross beams bearing on the ballast, has the particular feature that the distribution of the rolling loads, instead of being made transversely to the track, is ensured in the longitudinal direction, with the advantage that since the load of one axle on the rail is distributed over a greater length, the load imposed on the ballast by that same axle will be considerably reduced.
And since the more uniform distribution of the loads on the ground is 'an essential condition for the good behavior of the track, it is easy to understand the advantage of the use of outriggers instead of sleepers ...'
The invention comprises, as a complement to the rail support proper, means for fixing the rails to this support and
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in addition to the advantages already mentioned, it has other advantages which will be described below.
In the accompanying drawings: 'Figures 1, 2 and 3 including explanatory diagrams showing
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in longitudinal view, transverse and in plYr1 a track ie iron cllanlin established on sleepers;
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FIGS. 4, 5 and 6, including sernalable diagrams of a track placed on a support made of reinforced cé t orl stringers according to the invention; Figures 7 and 8 are two plan views showing two di s transverse link positions to be employed in the case of continuous support; Figure 9 shows a similar arrangement applied to a
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support formed of short transportaoles elements placed end to end;
Fig. 10 is the cross section of a double track railway line z, to which the invention is applied; Figure 11 is a plan, on a larger scale, of one of the elements shown in Figure 9; Figures 12 to 17 inclusive show di.J ± erent <: s variants of cross sections of 1 onyrina e, âuiz-art 1;, - li, ne A "'" I. of Figure 11; figures 18 and 13 center from. variants. the trQLl8 versal cl6ctiorlts of the connecting pieces trb-w: 3v ,, rGè.110 d. # i <::: 13s respectively following lines B "": c :. and -'j of Figure 11; FIG. 20 is a section taken along the liSrle -.p of FIG. 11, but on an enlarged scale, showing a method of fixing the rail on the reinforced concrete sill; Figure 21 is a section on E-E of Figure 20.
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Referring immediately) ord to Figures 1, and 3 which show a track established on sleepers, l denotes the rail, 2 the sleepers.
It is generally accepted that the crosspiece placed immediately under an axle when a convoy passes, supports six-tenths of the load P transmitted by this axle, the other four tenths
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being distributed over the adjacent traversa, thanks to the rigidity of the rail 1.
This load is distributed under each rail over a relatively small surface (ab x edà (ab) being the stuffing width of the ballast under the sleeper and (cd) the width of the sleeper. The rail will therefore have to suddenly withstand a load equal to 0.3P as each axle passes and it is this sudden impact which is one of the main causes of ballast unloading.
In Figures 4, 5 and 6 which show a track established on stringers 3 according to the present invention, the distribution of the load p takes place over a length (gh) much greater than a single cross member width and over .a surface (gh x and) which is much greater than (ab x cd) of figures 1 and 2.
The shock resulting from the sudden application of six-tenths of the load = ce on a sleeper, or three-tenths on a rail has disappeared, at the same time as the resulting inconvenience disappears. The resistance of the outriggers can be calculated so that the load distribution in the longitudinal direction takes place over the desired extent, until the maximum given by the spacing between two axles is reached. But as the section of the stringers must be relatively small if we want to remain within the framework of a practical realization, this distribution will be limited from 1m50 to 2m OO.
The right compass of Figures 1 and 4 therefore immediately demonstrates the advantage of the invention in terms of the more uniform distribution of loads on the ground.
The production of a rail support according to the present invention can be done in two ways:
1 by the on-site execution and over a great length of continuous beams or stringers and their transverse links, Figures 7 and 8 show two embodiments: in the arrangement according to figure 7 the transverse link between the longri - nes 3 comprises spacers 4: perpendicular to the stringers ,, alternating with diagonals 5 forming crosses, the whole constituting a rigid and undeformable assembly.
In figure 8 the en-.
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struts 4 are left aside and the connection is made by a succession of diagonals 5 in crosses.
2 '* by the execution in the factory of elements similar to the preceding ones, but of shorter length to make them easy.
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transportable, and of sufficient weight reduced to allow the track to shift. These elements, having a length L, of which figure 9 shows an example, will be placed end to end and can be connected to each other by bolts and fishplates, but this condition is not essential because the connection is already ensured by the rails themselves.,
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Figure 10 gives the neck-Le, transverse; of a lir: o da double track railway staunched according to the invention.
The rails (1) are laid on 1-t lor, r, rines 3 which are connected from the absence - to each other by the triangulation pieces 4 and 5. Due
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of sleepers the thickness of the ballast can be considered reduced in the central part of the ria Ch '- "1Ud way where we can provide a drainage pipe 6 receiving rainwater and' discharging from distance to distance into the ditches of the acco-
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tements. The cube of Ol: .. l Last is thus much less than with item. use of sleepers, while being used entirely for load distribution.
Figure 11 gives the plan view on a larger scale
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of a transpcrtaLle element C0J11iP that of FIG. 9, comprising the outriggers 3, the spacers 4 and the diagonals 5. The ends of the outriggers are crossed: l1orÜontI.113,: slow by iron 7 tV.J9E which can serve as passade 3as b oulcna in the event that we want to connect 3! lter:, vx lt1d üvers 4-le, it ,, nts, and which will also be used for the installation of the elements and the ripKge of the track, the rails (1) fixed on the lcràrinox 3 at points 8 distant from each other the usual 1'arté.
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The fiiures 12 to 17 which gcnt s coupas Gui worth the line
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A-A of fi ure 11, mcntrc311t iiïirerijcs vri.rtcs dJ section
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transverse beams. 1; 'ū.a to the other of these forms ¯ may be adopted according to the resistance of the soil and the methods employed for the fixing of the rails, for all these sections
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the reinforcement will be oonstH-uëe by das longitudinal bars 9 which may or may not be held together by rubbing 10 and which will be of any shape or section used in reinforced cement constructions or metal constructions.
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The nature of the soil will make it necessary to give to the stringers. a large width, will be able to lighten the weight of the outriggers by leaving a recess 11 or more recesses 11 and 12, cir-
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culairex or the ecuts other far> a <ccùYnJ indicated in figures 16 and 17.
In figures 13 to 17 we find that the Na upper face of the outriggers 3 is inclined towards the inside of the track (for example 1/20) to ensure the cant of the raillât that it is
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fitted over the entire length of the outriggers with a recess of a width corresponding to the shoe of the rail, receiving a support sole 13 in hard wood or any other elastic material o ao ab 1 ad 1 as su-- rer contact intimate of the rail on the gun-jet concrete also to obtain a smoother ride,.
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Figure 18 shows three variants of, transverse èc'in spacers 4 along line ;; ne xsl3 of figure 1, These spacers can be of ce.xrée, rectaz; ulaire, polßgona7.a or round shape and be carried out in reinforced or shrink-wrapped concrete. where, again in profiled irons, whether or not wound in concrete,
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Figure 19 shows three variants of the cross section of the diacrials 5 along the line 0-0 of Figure 11, 'As' for the spacers 4:, these parts can be reinforced concrete or rubbed or simply consist of coated pxpfi7.és irons; or not in concrete. .. "...
Figures 20 and 31 show in detail, a mdyan for fixing the rails (1) on the beams 3. Figure 8o "corresponds to" a cross section along the line 77-Tj of figure-ll, o 'e8t-à-
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say in the axis of the fasteners, and Figure 21 is a section along EE of Figure 20. The rail (1) is fixed by means of cast steel clips 14 similar to those used in the case of wooden sleepers or reinforced concrete. Coulons 15 crossing part of the. body of the outriggers. in tuoes 16 ensure the tightening of these clamps on the one hand on the sole of the rails and on the other hand on the upper bearing face of the outriggers by means of a support plate 17 hardwood or metal.
At their other end, the bolts 15 are tightened on a profiled iron 18 laid flat and embedded in the body of the beams 6, not crossing right through over their entire width. Thus, the entire cross section of the beams is used to resist the pull-out forces of the fasteners, forces which occur especially when starting and braking.
The bolts 15 carry a nut at each end to be able to be removed if necessary without having to touch the beams, it will be enough to strip a little the ballast to discover the skylights 10 which are arranged, for this purpose in lengrines, Independently of this rail fastening system, all known systems can be used for fixing metal parts to reinforced concrete parts.
The rail support according to the invention, comprising lengths of reinforced concrete, has, in addition to the advantages inherent in the reinforced concrete itself, other technical and economic advantages as follows: a) Close solidarity over the entire length. length of the track between the rails, the stringers and the transverse connecting pieces, solidity which creates a true continuous track with a very high longitudinal resistance which does not exist with the use of sleepers; b) elimination of the bending of the rails whatever their section, because the support is no longer from distance to distance, but over their entire length.
The multiple drawbacks that resulted
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this bending, such as undulating or yawing movements, shocks felt when the axles pass over the joints, are thereby eliminated; @ c) better distribution of the replanting loads on the ballast as already explained;
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d) reduction of the width necessary for the platform of the track, resulting in savings on the purchase of land, on earthworks costs and on the cost of ballast;
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a) possibility of giving a smaller section to the rails which no longer have to withstand any bending force or cutting force.
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REVE 1,1 D 1 0 A T 1 '0 lî 1.- A support for railway tracks, characterized by the fact that it consists of beams, or beams in reinforced concrete, placed directly under the rails in the direction of the length of these, which beams or stringers are connected to one another transversely to the track by a system of three-part
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gules forming with their longrines a monolithic and independent