ES2371568A1 - Sistema constructivo de vía en placa para ferrocarril mediante el empleo de piezas prefabricadas unidas en obra con hormigón autocompactable. - Google Patents
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Abstract
La presente innovación se refiere a un sistema constructivo de vía en placa para ferrocarril mediante el empleo de piezas prefabricadas unidas en obra con hormigón autocompactable. La invención realizada consta de dos piezas prefabricadas, una prelosa de base, que representa también una innovación, y dados prefabricados comerciales que contienen las fijaciones de carril. Se parte de una subbase ejecutada in situ sobre la cual se tienden las prelosas y dentro de éstas, en unos huecos destinados para ello, los dados. Es preciso apear provisionalmente los dados hasta que mediante hormigón autocompactable se solidariza el conjunto. Este sistema constructivo reduce la mano de obra y facilita el posicionamiento de la vía respecto al método de hormigonado in situ. Además, presenta un acabado liso, adecuado tanto para el tránsito peatonal como para la circulación de vehículos de emergencias sobre neumáticos, en el caso de incidencias.
Description
Sistema constructivo de vía en placa para
ferrocarril mediante el empleo de piezas prefabricadas unidas en
obra con hormigón autocompactable.
La presente invención se refiere a un sistema
constructivo de vía en placa para ferrocarril convencional o de alta
velocidad, en el que se emplean piezas prefabricadas unidas en obra
mediante hormigón autocompactable.
En España, actualmente, el empleo de vía en
placa se suele restringir a túneles, viaductos o infraestructuras
urbanas y, en estos casos, el método elegido para la ejecución es el
"top-down", es decir, se sitúa el carril en su
posición final suspendido de pórticos y debajo de él se construye la
placa de hormigón. Los tipos de vías así realizadas hasta el momento
requieren de un complejo aparellaje para poder construir la vía con
la precisión geométrica requerida, así como una mano de obra
relativamente especializada para poder lograr dicha precisión
geométrica. Estas circunstancias son críticas en túneles, donde el
espacio disponible es menor y las condiciones de trabajo son
más
penosas.
penosas.
Existe experiencia en el empleo de piezas
prefabricadas para la construcción de vía en placa, pero éstas
suelen adolecer de varios problemas comunes a todas:
- \bullet
- Una variedad de tipos poco adaptable a los requerimientos de curva o pendiente, con lo que es preciso el empleo de muchas piezas diferentes o de sistemas relativamente complejos para conseguir la geometría de la vía con un único tipo de molde de la placa.
- \bullet
- Requieren una colocación muy precisa de piezas de gran envergadura.
Aunque la gran mayoría de las líneas de
ferrocarril que se construyen actualmente se diseñan adoptando la
solución de vía sobre balasto, recientes estudios y aplicaciones
(por ejemplo, la línea de Alta Velocidad alemana Colonia - Main) han
puesto de actualidad las ventajas de la vía en placa. Éstas pueden
resumirse en una baja necesidad de mantenimiento, bajo cargas
elevadas o tráfico intenso.
Ya en 1924, en Japón, se tendió por primera vez
un sistema de superestructura rígida en un túnel. Sustituyendo el
balasto, se colocaron bloques de madera con dimensiones de 600
\times 250 \times 150 mm y se monolitizaron con hormigón,
constituyendo un apoyo bajo cada hilo de carril. Sería en Japón,
tras los resultados de la explotación de la primera línea de Alta
Velocidad (Tokaido, de 515 km de vía sobre balasto), abierta en
1964, donde se puso de manifiesto la necesidad de buscar nuevos
diseños de vía. En su segunda línea de Alta Velocidad
(San-yo, de 554 km), abierta en 1975, se
construyeron 281 km realizados en vía en placa. En las restantes, el
porcentaje de este tipo de vía supera el 90% de la longitud total de
la línea.
En 1964, Roger Sonneville desarrolló un tipo de
vía en placa denominado STEDEF, cuya primera aplicación la
realizaron los Ferrocarriles Federales Suizos (CFF), en 1966, en el
túnel de Bozberg. La circulación diaria sobre esa vía es de más de
10000 t, con velocidades de 125 km/h.
Alemania es el país que ha desarrollado un mayor
número de soluciones de vía en placa. Desde hace más de cuarenta
años han construido tramos experimentales con soluciones diferentes:
línea de pruebas en Hirschaid (1967), Rheda y Oelde (1972), tramos
de Dachau-Karlsfeld (1977) y
Munich-Nordring (1979).
La aplicación de técnicas de prefabricación a la
vía en placa permite optimizar el diseño de la placa, aprovechando
más eficientemente las características de los materiales. Por otra
parte, el uso de elementos prefabricados facilita, en general, la
reparación de la placa en el caso de que se produzca alguna avería
en la vía. Por todo ello, no es de extrañar que en numerosos
sistemas de vía en placa se adopten, en mayor o menor medida,
elementos prefabricados. Entre ellos, cabe destacar las siguientes
realizaciones:
- \bullet
- Vía en placa con placas completamente prefabricadas: entre ellas, cabe reseñar las soluciones japonesas, la IPA (Italia) y la BÖGL (Alemania).
- \bullet
- Sistemas de vía sin balasto con traviesas apoyadas: soluciones con mezcla bituminosa como subbalasto, vía sobre placa asfáltica con traviesas en Y (Alemania), vía ATD (Alemania), solución GETRAC (Alemania) o las traviesas apoyadas sobre placa de hormigón según el sistema RETHWISCH (Alemania).
- \bullet
- Vía en placa con elementos prefabricados embebidos en la placa: Solución RHEDA (Alemania), en sus diferentes evoluciones; solución ZÜBLIN (Alemania), solución STEDEF (Francia), sistema SAT S312 (Francia), vía LVT - Low Vibration Track (Estados Unidos), solución COOPSETTE (Italia) y la solución de bloques elásticos EDILON.
Los métodos habituales de construcción de vía en
placa empleados en España requieren una gran cantidad de mano de
obra, además de un gran esfuerzo técnico debido al elevado
requerimiento geométrico que exigen las infraestructuras
ferroviarias.
La presente innovación surge gracias a la
aparición de una variante del hormigón convencional, el hormigón
autocompactable, material que rellena perfectamente los espacios de
los encofrados sin necesidad de compactación. Surge de aquí la idea
de prefabricar al máximo la vía en placa, con el consiguiente
abaratamiento, y construir la vía mediante el método
"top-down", uniendo las piezas prefabricadas
con hormigón autocompactable y consiguiendo, de este modo, el nivel
de precisión requerido. Adicionalmente, se reduce en gran medida el
volumen de hormigón colocado en obra y la mano de obra necesaria en
la fase de ejecución in situ.
La invención consiste en un sistema de vía en
placa en el que se emplean piezas prefabricadas que se unen en obra
mediante hormigón autocompactable. Se parte, al igual que en otros
tipos de vía en placa, de una solera de hormigón de baja regularidad
geométrica. Sobre esta solera se apoya este nuevo tipo de vía en
placa, que consta de dos piezas prefabricadas: una base constituida
por prelosas, que representan una innovación, y bloques
prefabricados existentes en el mercado para el apoyo de los
carriles. Al emplear bloques de hormigón comerciales, cuyo
comportamiento en vía está contrastado, se evita el uso de
sujeciones especiales (por ejemplo, la IOARV 300), de elevado coste.
Por otro lado el diseño de la vía admite muy diferentes tipos de
bloques prefabricados variando únicamente el tamaño de las
acanaladuras que han de albergarlos.
Para constituir un tramo de vía se colocan de
manera sucesiva estas nuevas prelosas que, además de constituir
parte de la placa portante, sirven como encofrado para el hormigón
autocompactable. Estas prelosas de base poseen dos acanaladuras
destinadas a albergar a los dados y al hormigón autocompactable que
los ha de unir con la prelosa de base constituyendo la vía en placa.
En la figura 1 se puede ver una sección del sistema constructivo y
también una planta de un tramo de vía, donde se destaca una de las
prelosas sujeto de innovación (1), los dados prefabricados
comerciales (2), el hormigón autocompactable que sirve de unión
entre las piezas prefabricadas (3) y la colocación final de los
carriles (4).
Como ya se ha mencionado, la unión de las dos
piezas empleadas se realiza mediante hormigón autocompactable. Este
hormigón posee una trabajabilidad muy alta combinada con una buena
resistencia, por lo que es capaz de fluir bajo los bloques
rellenando los huecos y creando, de este modo, una unión firme que
no sería alcanzable con hormigón convencional.
El sistema constructivo desarrollado es muy
flexible respecto al trazado en planta y alzado de la vía,
admitiendo las pendientes y peraltes máximos de cualquier tipo de
infraestructura ferroviaria convencional sin tener que emplear más
piezas que las descritas. En concreto, se ha tomado como peralte
máximo 180 mm en ancho UIC, un 20\textperthousand de pendiente
longitudinal y cargas de tráfico de categoría D4, es decir, 225 kN
de carga por eje y un peso de 80 kN/m.
La prelosa desarrollada para este sistema
constructivo se puede observar en una de sus posibles realizaciones
en la figura 2 en forma de planta, alzado y perspectiva isométrica.
Esta realización concreta tiene 320 cm de ancho (a), 60 cm de
longitud (b) y 40 cm de espesor (c). Como se puede ver, posee dos
acanaladuras que sirven para alojar los dados prefabricados
comerciales, que además poseen un sobreancho a cada lado respecto
del mínimo necesario para albergar cada dado. Esto es así para
permitir una colocación de la prelosa con un nivel bajo de precisión
y sólo colocar de manera precisa los dados. Obviamente, en función
de las dimensiones del dado prefabricado comercial elegido, el
tamaño de las acanaladuras de la prelosa varía.
El control de la geometría es creciente, es
decir, en los carriles es muy estricto y en la explanada de subbase
mucho menor. Por tanto, para enlazar ambas situaciones se requiere
un ajuste, el cual se realiza gracias al hormigón autocompactable.
La subbase tiene una tolerancia alta, del orden de \pm 3 cm en
vertical. Sobre esta subbase se colocan las prelosas (invención
propia) con un nivel de precisión en planta de \pm 5 cm.
Finalmente, se emplean carriles provisionales de 18 m de longitud
suspendidos de pórticos para apear los dados. En este último paso se
sitúa el carril en su posición con una tolerancia de \pm 1 mm, la
necesaria para una vía de alta velocidad. Una vez los dados están en
su posición, se vierte el hormigón autocompactable que une las dos
piezas prefabricadas descritas. En los extremos inicial y final del
tramo en ejecución es preciso disponer encofrados para impedir la
salida del hormigón. La colocación de estos encofrados se haría
andándolos a las prelosas.
Uno de los condicionantes de diseño más
importantes es la disposición constructiva en planta y alzado. Esto
es debido que el hormigón autocompactable se autonivela y, por
tanto, tras su fraguado, quedarían desniveles en algunas zonas. En
los casos extremos de ambos requerimientos (pendiente de
20\textperthousand e inclinación de 180 mm para el ancho UIC),
estos desniveles nunca superarían los 8 cm. Para conseguir un
acabado plano será necesario aplicar un hormigón de acabado que
lamine estas discontinuidades. Este último proceso, sin embargo,
resulta fácil de ejecutar ya que se puede disponer de la propia vía
para mover maquinaria y facilitar las labores de vertido,
compactación y remate. Un ejemplo de acabado en curva se expone en
forma de sección en la figura 3, que representa un ejemplo de
aplicación del sistema constructivo en el caso del peralte
ferroviario máximo. En esta figura se observa la prelosa inventada
(1), los dados (2), el hormigón autocompactable (3), el hormigón de
remate (5) y los carriles (4).
Si se compara este proceso productivo con el
proceso actual de hormigonado in situ se pueden observar una
serie de ventajas. Por un lado la introducción de la prefabricación
permite disminuir costes y, por otro, simplificar el proceso
constructivo, lo que facilita alcanzar la precisión requerida en la
colocación de los carriles. Si se compara este sistema constructivo
con otros de vía en placa prefabricada, también aparecen ciertas
ventajas, ya que este proceso emplea piezas de bajo peso, por lo que
no se requiere maquinaria muy potente, facilitando su colocación en
túneles. Además no son necesarias piezas distintas para rampa,
pendiente o curva.
Para la mejor comprensión de cuanto queda
descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos en los
que, tan solo a título de ejemplo, se representa un caso práctico de
realización de la vía en placa para ferrocarril mediante el empleo
de piezas prefabricadas unidas en obra con hormigón
autocompactable.
En dichos dibujos, la figura 1 es un ejemplo del
resultado del sistema constructivo desarrollado, que se encuentra
representado mediante alzado y planta. En esta figura además, se
detallan las piezas prefabricadas: la prelosa sujeto de invención
(1) y los dados prefabricados comerciales (2). En la misma se puede
ver también el hormigón autocompactable que une ambas piezas (3). La
figura 2 muestra la prelosa prefabricada sujeto de invención
representada en alzado, planta y perspectiva isométrica. Finalmente,
la figura 3 representa un ejemplo de aplicación del sistema
constructivo en el caso de una curva con peralte ferroviario
máximo.
En resumen, el proceso constructivo es
fácilmente reproducible siguiendo las siguientes fases:
- 1.
- Colocación de las prelosas inferiores, de bajo peso unitario, fácilmente situables con una pequeña grúa.
- 2.
- Sellado de las uniones entre las prelosas individuales mediante un material expandible de baja densidad (por ejemplo, poliestireno exan- dido).
- 3.
- Fijación mediante apeos de unos carriles provisionales de los que cuelgan los dados prefabricados. Estos dados tienen un peso unitario muy bajo, incluyendo las fijaciones del carril.
- 4.
- Colocación de hormigón autocompactable, para lo cual se requiere un volumen de 0,25 m^{3} por metro de vía. Se trata de una cantidad pequeña, sobre todo comparada con los volúmenes necesarios para la construcción de una placa in situ (1,4 m^{3}).
- 5.
- La retirada del apeo provisional, que está vinculada a la adquisición de resistencia del hormigón, estimada en 24 h.
- 6.
- Una vez retirado el apeo se rellenan los desniveles que puedan quedar con un hormigón de acabado tal y como se ha reseñado en la figura 3.
En cuanto a la ejecución de la prelosa de base,
es una pieza sencilla de fabricar en cualquier industria de
prefabricados de hormigón. Únicamente, en función de la geometría
del bloque de fijaciones comercial elegido, varía el tamaño de las
acanaladuras.
El sistema constructivo desarrollado es mejor,
tanto en precio, como en plazo de ejecución, que el sistema
convencional de hormigonado in situ. Por ello existen varios
sectores industriales que podrían estar interesados en su
comercialización, el sector de prefabricados de hormigón,
fabricantes de traviesas y fijaciones de carril, así como empresas
constructoras que podrían emplear este proceso.
Claims (3)
1. Sistema constructivo de vía en placa para
ferrocarril constituido por piezas prefabricadas unidas en obra con
hormigón autocompactable, que consta de una pieza inferior o prelosa
que tiene carácter resistente y también sirve de encofrado para la
colocación de los bloques de fijaciones.
2. Sistema constructivo de vía en placa para
ferrocarril caracterizado por emplear dos piezas
prefabricadas, una prelosa de base y dados prefabricados, que se
unen en obra mediante hormigón autocompactable. El resultado es una
placa de hormigón resistente y con una regularidad superficial que
facilita el tránsito de personas y vehículos sobre neumáticos en
casos de emergencia.
3. Prelosa prefabricada de hormigón, según la
reivindicación 1, caracterizada por poseer dos acanaladuras
que sirven para alojar los dados prefabricados comerciales y el
hormigón autocompactable que ha de unir ésta con los dados
prefabricados.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| FG2A | Definitive protection |
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