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Je fa tu r a d e Ví a
N.R.V. 2-1-0.1. OBRAS DE TIERRA
CAPAS DE ASIENTO FERROVIARIAS 1.ª EDICIÓN: EDIC IÓN: Febrero Febrero 1983 1983
RENFE AREA DE INVERSIONES GABINETE DE PROYECTOS Y NORMAS
O bras de tierra C apas de asiento ferroviarias
N.R.V. 2 - 1 - 0.1.
1.ª Edición: Febrero 1983
N.R.V. 2-1-0.1.
OB RAS DE TIERRA.-C AP AS DE AS IENTO FER ROVIARIAS
INDICE
Página
1. Objeto ................................................................................................................................................................1 2. Definiciones .......................................................................................................................................................1 3. Documentos rela ciona dos con la presente Norma ...........................................................................................2 4. Finalida d de la s ca pas de a siento .....................................................................................................................3 4.0.
Cons iderac iones ge nera les ......................................................................................................................3
5. Compos ición de la s ca pas de a siento...............................................................................................................3 5.0.
Cons iderac iones ge nera les ......................................................................................................................3
5.1.
Ba nqueta de ba la sto.................................................................................................................................4
5.2.
Ca pa sub-ba la sto .....................................................................................................................................4
5.3.
Ca pa de funda ción ...................................................................................................................................4
5.4.
Ca pa a nticonta minante.............................................................................................................................5
5.5. Fieltro a ntico ntaminante ...........................................................................................................................5 6. Espes ores d e la s ca pa s de a siento ...................................................................................................................5 6.0.
Cons iderac iones ge nera les ......................................................................................................................5
6.1.
Espeso res de la b a nqueta y de la c a pa s ub-ba la sto ...............................................................................5
6.2.
Ca pa s de a siento propuestas en Renfe ...................................................................................................7
7. P rotección co ntra el hielo ..................................................................................................................................8 7.0.
Cons iderac iones ge nera les ......................................................................................................................8
Norma.- Obras de tierra Capas de asiento ferroviarias
N.R.V. 2-1-0.1.
1. OBJ ETO Es objeto de la presente Norma proporcionar indicaciones sobre el modo de constituir las capas de asiento ferroviarias, según la capacidad portante de la plataforma, y marcar los datos que permitan determinar los es peso res q ue han de tener dicha s c a pas .
2. DEFINICIONES S e es tablecen las siguientes de finiciones para los términos emplea dos en es ta Norma :
Balasto.-Material granular sobre el que asientan las traviesas. En general, se le considera formando parte de la superestructura de la vía.
Capa de asiento ferroviaria.-Material que se dispone entre las traviesas y la capa de terminación de la plataforma con diversos fines. Está compuesto por la banqueta de balasto y por una sub-base formada, en g eneral, por varia s ca pa s de diferentes ma teria les.
Capa de forma.-S e denomina de es te modo a la ca pa de terminac ión de la pla taforma . Capacidad portante de un suelo.-Se mide por el índice de California (C. B. R.) que relaciona la carga, colocada sobre un émbolo normalizado, con la penetración de éste en el suelo ensayado. Para determinarle se miden las cargas necesarias para que el émbolo penetre 0'1" y 0'2" en la muestra, comparándolas con las cargas de 3.000 libras y 4.500 libras, respectivamente, que se toman como prototipos. El C. B. R. es la mayor de las cargas probadas, en tanto por ciento de la prototipo, para la penetración correspondiente.
Coeficiente Deval.-Mide la fra g ilida d d e un á rido . Tiene la expres ión: 400/n; d ond e n = pes o e n g ramo s de los elementos inferiores a 1,6 milímetros creados por la máquina Deval en un kilogramo de material ensa yad o. Pued e realiza rse por vía s eca o por vía húmeda .
Coeficiente Los Angeles.-Mide la resistencia al desgaste de los áridos naturales o procedentes de ma cha q ueo. Es la diferencia d e pe so entre la mues tra inicial y el del ma teria l retenido por el tamiz número 12 AS TM (a be rtura 1,68 mm.), de spué s de ha be r so metido d icha mues tra a un proce so a bra sivo por medio de b ola s d e hierro en número y peso determinad os.
Coeficiente de uniformidad de un suelo, Cu.-Es la relación: D 60/D 10; donde D n es el diámetro que co rres pond e a l pa so de l porce ntaje «n»de l materia l de s u curva g ranulométrica . Co mo e lemento definido r de d icha curva se ha tomad o el diáme tro D 10' a l que s e ha da do e l nombre de: d iáme tro efectivo.
Contenido en agua de un suelo, w.-Se define como la relación entre el peso del agua intersticial y el peso d e los g ra nos de l suelo.
Densidad seca de un suelo, pd.-Es el cociente de la masa de las partículas sólidas de un suelo por su volumen.
Ensayo Proctor.-Relaciona las densidades secas de una muestra de suelo, sometida a un proceso de compactación, con sus diferentes grados de humedad. Para un grado de humedad determinado, la dens ida d s eca , des pués d e la c ompa ctac ión, tiene c omo límite superior el valor que se obtendría con la muestra de s uelo totalmente sa tura da .
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Explanada o explanación.-Superficie de terreno natural, excavado o de relleno sobre la que asienta la pla taforma de la vía .
Fieltro anticontaminante.-Lienzo no tejido formado por fibras de poliéster, polipropileno o poliamidas q ue permiten el pa so del ag ua a tra vés de ella s, pero no e l de los elementos finos del suelo.
Friabilidad.-Propieda d d e los áridos de d isg rega rse ba jo una presión determinad a . Heladicidad.-Propiedad de las rocas y de los áridos que se manifiesta por su rotura al helarse el agua absorbida por ellos. Se determina por cociente entre la carga de rotura a compresión de una probeta, des pués y antes de ha berla s ometido a cinco c iclos de varia ción de tempera tura d e + 18° a - 18° y a + 25° .
Plataforma.-Estructura, construida sobre la explanación, que sustenta la capa de asiento, la vía y los dispos itivos d es tina do s a l movimiento de los trenes .
Porción de finos de un suelo.-Fracción de los elementos del suelo con diámetro menor de 0,06 milímetros.
3. DOCUMENTOS RELACIONADOS CON LA PRESENTE NORMA
N.R.V. 1-0-1.0.
Estudios.-Geología.
N.R.V. 1-0-2.0.
Estudios.-Hidrología.
N.R.V. 1-2-1.0.
Proyectos.-Nuevos traza dos de líneas.
N.R.V. 1-2-2.0.
Proyectos.-Renovaciones de vía.
N.R.V. 1-2-7.0.
P royectos .-Cons olida ción de la infraestructura .
N.R.V. 2-1-0.0.
Obras de tierra.-Ca lida d de la plataforma.
N.R.V. 2-1-2.0.
Obras d e tierra .-Tra tamiento de la plataforma .
N.R.V. 3-4-0.0.
Ba las to.-Dimensiones de la ba nqueta.
N.R.V. 3-4-1.0.
Ba las to.-Protecciones a nticontaminantes.
P.R.V. 2-1-0.0.
Calidad de los s uelos en las obras de tierra.
P.R.V. 2-1-0.1.
Ca lida d de los ma teriales pétreos en las obras de tierra.
P.R.V. 2-1-0.2.
Realización de las obras de tierra.
Ficha U.I.C. 719-R. Obras de tierra y ca pa s d e a siento ferrovia ria s. Ficha U.I.C. 714-R. Clas ifica ción de la s línea s férreas ba jo e l punto de vista del ma ntenimiento d e la vía .
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4. FINALIDAD DE LAS CAPAS DE ASIENTO 4.0. CONSIDERACIONES GENERALES El tema que trata la presenta Norma debe tomarse como de aplicación en todas las nuevas líneas ferroviarias, tanto en la propia aceptación de la palabra como en lo que se refiere a renovaciones de línea s o a duplica ción de vías . Las capas de asiento se disponen entre las traviesas y la plataforma para asegurar el buen comportamiento de la vía férrea bajo el punto de vista de su rigidez, alineación, nivelación y drenaje. Están compuestas por una sub-base y una banqueta de balasto, de forma que la primera constituye una ca pa d e a da ptac ión entre la plataforma y la citada ba nqueta. S u espes or suele med irse en co njunto y de pende d e: -
La s c a racterística s d e los suelos q ue integran la pla taforma .
-
La s ca racterística s g loba les d e esta plataforma .
-
Los cond iciona mientos c limáticos deb idos a la ubica ción de la pla taforma.
-
La s ca racterística s de trá fico de la vía .
-
La s ca racterística s de la superestructura de la vía .
5. COMPOSICION DE LAS CAPAS DE ASIENTO
5.0. CONSIDERACIONES GENERALES La estructura de las capas de asiento es función de las diversas combinaciones de las calidades del suelo soporte y de la s ca racterística s de la ca pa d e forma. En su moda lida d má s c ompleja c omprende, de a rriba a b a jo: -
La b anq ueta de ba las to.
-
Una ca pa de s ub-ba las to.
-
Una ca pa d e fundac ión o cimentación.
-
Una capa anticontaminante.
-
Un fieltro anticontaminante.
De tales elementos, los cuatro últimos forman la sub-base. En la Norma N.R.V. 2-1-0.0. «Ob ras de tierra.-Ca lida d d e la p la ta forma », q ued a indica da la c las ifica ción de los s uelos seg ún los siguientes g rupos: QS0 - S uelos d ifícilmente mejorables, inad ecua dos pa ra realiza r la s c a pa s s ubya centes a la de forma o esta misma .
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QS 1 - S uelos ma los, q ue pueden mejorarse, a cepta bles con un buen drenaje. QS 2 - S uelos medianos. QS 3 - S uelos buenos. Utiliza ndo e stos suelos pueden o btenerse la s s iguientes c la ses de pla taforma s, e n función d e la c a lida d del suelo q ue cons tituye la ca pa d e forma y d el espes or de ésta : P1 - Plataforma de mala capacidad portante. CBR ! 5. P2 - Plataforma de c apa cida d portante media. 5 < CBR ! 20. P3 - Plataforma de c apa cida d portante buena. CBR > 20. Ver la citada N.R.V. 2-1-0.0. Fig. 4.3.2.
5.1. BANQUETA DE BALASTO El ba la sto pued e e star c onstituido por: granitos, sienitas y d ioritas (toda s ella s de grano fino), g a bros, diabasas, ofitas, cuarcitas, basaltos o pórfidos; solamente en vías secundarias o en apartaderos con esc a so mo vimiento puede disponerse ba la sto de ca liza dura. Debe esta r formado por material granula r, con tamaños comprendidos, casi en su totalidad, entre 250 milímetros y 600 milímetros. En la Norma N.R.V. 3-4-0.0. se s eña la el huso e n q ue d ebe insc ribirse su c urva g ranulométrica .
5.2. CAPA SUB-BALASTO La capa sub-balasto debe existir en todos los casos de plataforma, incluso en los pedraplenes donde se emplea como c apa de igualac ión y como elemento de reparto de las ca rga s. Debe estar formada por una grava arenosa bien graduada, con algún porcentaje de elementos finos para que sea compactable, no se desligue bajo el tráfico de las máquinas durante la obra, sea insensible al hielo y proteja la plataforma de la erosión de las aguas de lluvia. Su curva granulométrica debe inscribirse dentro del huso de la Fig. 5.2. y es conveniente que lleve un porcentaje no menor del 30 por 100 de piedra proced ente de ma cha queo . Los elementos q ue la integran de ben ser suficientemente duros pa ra resistir las ca rga s tra nsmitida s por el ba la sto, siendo recome nda ble en este sentido: Deval seco > 12. Deval húmedo > 6. Co eficiente Los Ang eles < 28. La capa de sub-balasto debe quedar compactada al 105 por 100 de la densidad del ensayo Proctor normal. 5.3. CAPA DE FUNDACION Tiene c omo misión permitir la circulac ión d e la ma q uina ria durante la ob ra. Deb e d ispo nerse e n la s plataformas tipo P1 y P2, formándola con grava o zahorra bien graduadas, compactadas al 100 por 100 de la dens ida d del ensa yo Proctor norma l.
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5.4. CAPA ANTICONTAMINANTE Su función es proteger el balasto de la contaminación provocada por las plataformas de baja calidad. S e extiende siempre s obre las pla taforma s tipo P 1.
5.5. FIELTRO ANTICONTAMINANTE Este fieltro tiene como función evitar la contaminación de la sub-base y facilitar, al propio tiempo, la construcción de las capas de asiento al evitar la disgregación de la capa de forma cuando está integrada por suelos tipo QS 1 y QS2. S e dispone siempre en las pla taforma s P 1 y P2.
6. ESPESORES DE LAS CAPAS DE ASIENTO 6.0. CONSIDERACIONES GENERALES En la Fig. 6.0., están representadas las diferentes estructuras que deben darse a la sub-base y los distintos espesores que deben tener las capas de asiento que la constituyen, en función del tipo de la pla taforma, d e la ca lida d d el suelo soporte y de la c la se y tra tamiento de la ca pa d e forma .
6.1. ESPESORES DE LA BANQUETA Y DE LA CAPA SUB-BALASTO En la Fig. 6.0., el espeso r de b a la sto, e b , y de la ca pa s ub-ba las to, esb , quedan sin definir. El espesor total de ambas capas, e, varía en función de la separación de las traviesas y de las características del tráfico, es decir, con el tonelaje diario soportado por la vía y con la carga por eje. Pa ra de terminar es te espes or total, la Administra ción fra nces a recomienda el ába co de la Fig. 6.1., q ue viene d etermina do en función d el tráfico ficticio diario y del g rupo a q ue pe rtenec e la línea férrea, se gún la clas ifica ción propues ta po r la U.I.C. El tráfico ficticio diario, Tf , se deduce de la expresión: Tf = S Tf ; en donde Tf designa un tonelaje 2 2 1 1 ficticio con la expresión: Tf = Tv + Km Tm + Kt Tt . En ella: 1
Tv = Tonelaje diario d e via jeros, expresa do e n tonela da s b rutas remolcad a s. Tm = Tonela je dia rio de merca ncía s, en tonela da s bruta s remolca da s. Tt = Tonela je diario de la s locomotoras, en tonela da s b rutas . Km = Coeficiente de valor 1,15, salvo pa ra la s vía s q ue soportan un trá fico preponde ra nte de ejes d e 20 tonela da s e n que toma el valor de 1,30. Kt = Coeficiente de va lor 1,40. S = Es un coe ficiente indica tivo de la c a lida d d e la vía , q ue podrá ad optar los siguientes valores: S = 1,00
Pa ra las líneas sin tráfico de viajeros o con este tráfico esencialmente local.
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S =
1,10 Pa ra la s línea s c uyo trá fico de via jeros se rea liza en trenes de velocidad igua l o inferior a 120 Km/h.
S =
1,20 Pa ra línea s c uyo trá fico d e via jeros se rea liza en trenes d e velocidad ma yor de 120 Km/h. e ig ua l o inferior a 140 Km/h.
S =
1,25 Pa ra línea s c uyo trá fico de via jeros se rea liza en trenes c on velocidad superior a 140 Km/h.
Según el tráfico ficticio, Tf , la U.I.C. clasifica las líneas férreas en los siguientes grupos: 2
G rupo 1
Tf >
120.000
G rupo 2
120.000 " Tf >
85.000
G rupo 3
85.000 " Tf >
50.000
G rupo 4
50.000 " Tf >
28.000
G rupo 5
28.000 " Tf >
14.000
G rupo 6
14.000 " Tf >
7.000
G rupo 7
7.000 " Tf >
3.500
G rupo 8
3.500 " Tf >
1.500
G rupo 9
1.500 " Tf
2
2
2
2
2
2
2
2
2
P ara obtener esta c la sifica ción deben tenerse e n cuenta la s s iguientes obs erva ciones: -
El tráfico ficticio se calculará para tramos de línea que estén comprendidos entre dos bifurcac iones o e ntre una bifurca ción y un nudo ferrovia rio.
-
El coeficiente S puede tener un mismo valor entre los dos extremos de un mismo tramo de línea, aunque exista en él uno o varios trayectos en los que la velocidad de los trenes sea inferior a la que corresponde al resto del tramo. Este coeficiente puede, también, tener el mismo valor para un conjunto d e tra mos de una misma línea correspo ndiendo e ntonces a la velocidad máxima en dichos tramos.
-
En el tonelaje Tt de las loco motora s s e ha rá figurar el de los c oches a utomotores de via jeros cuya carga por eje sea superior a 17 toneladas; el resto del peso de estos trenes se incluirá en el tonelaje d e via jeros Tv.
Con relación a la Fig. 6.1 debe aclararse que el espesor total de la banqueta de balasto más el de la capa sub-balasto, que se deduce de ella, es válido para vías con separación de 0,60 metros entre ejes de traviesas -salvo para vías de escaso tráfico, donde esta separación puede ser aumentada- y para una c a rga nominal máxima por eje de 20 tonela da s. Deben tenerse en cuenta las cons iderac iones siguientes: -
El valor mínimo del espesor de la capa sub-balasto, e sb debe ser la mitad del espesor total, e, deducido de la figura. Cuando el espesor de la banqueta, e b deba ser superior a la mitad de e, dicho es pesor ha de ser aumentad o en la ca ntida d q ue corresponda.
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En la s vía s pa ra gran velocidad , sob repa sa ndo los 200 Km/h., el espes or total de a mba s c a pas , e, no debe descender de 0,60 metros, aunque excepcionalmente pueda adoptarse el valor de 0,50 metros.
Respecto de la clasificación de las líneas en nueve grupos, según un tráfico ficticio considerado por la UIC, de be tenerse en cuenta q ue, has ta el momento, la s línea s d e RENFE pueden clasifica rse en c uatro grupos, seg ún los d atos:
-
G rupos 1 y 2 VIC.-No s e a lca nza n en RENFE.
-
G rupos 3, 4 y 5 VIC. -G rupo 1 RENFE: 85.000 " Tf > 14.000.
-
Grupo 6 VIC.-Grupo 2 RENFE: 14.000
-
G rupos 7 y 8 VIC. -G rupo 3 RENFE: 7.000 " Tf > 1.500.
-
G rupo 9 VIC. -G rupo 4 RENFE: 1.500 " Tf .
2
" Tf
2
> 7.000. 2
2
6.2. CAPAS DE ASIENTO PROPUESTAS EN RENFE La estructura y el espesor de estas capas han sido determinados en el Catálogo de Secciones Estructurales, basándose en diferentes tipos de la plataforma, definido por su C. B. R., que es fácilmente mensurable, y en el tráfico bruto que soporta o ha de soportar la vía. Inicialmente, teniendo en cuenta que el tráfico bruto no permite apreciar la agresividad que tienen sus características ante el proceso de degradación de la vía, se pensó en asignar a cada línea de RENFE, según su circulación, un número de ejes equivalente a otro de referencia tomado como prototipo, adoptándose, como tal, el eje de 33 toneladas, criterio que permitía clasificar los diferentes itinerarios existentes. Actualmente el tráfico ha sido expresado, en forma más sencilla, por el número de toneladas brutas remolcadas diariamente, ya que éste es un dato controlado por todas las Zonas de la Red y que publica a nualmente el Ga binete de Informá tica en s u «Ma pa de de nsida d d e remolque». A pa rtir de estos pa rá metros, las pla taforma s y tráfico han s ido c a talog a dos en la s s iguientes c la ses :
Plataformas: E1
CBR ! 5
E2
5 < C BR ! 10
E3
10 < C BR ! 20
E4
20 < C BR
Trá ficos : T1 ! 15 x 103 tonela da s bruta s remolca da s por día 15 x 103 <
T2 ! 25 x 103
25 x 103 <
T3
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De a cuerdo co n estos tipos se ha rea liza do e l Cua dro de la Fig. 6.2., sobre el cual debe a dvertirse: -
Es conveniente no utilizar estas capas de asiento salvo imposibilidad de dimensionar y emplear la s propuesta s por la UIC.
-
El espesor de balasto y el de la capa de coronación a interponer entre él y la plataforma queda definido e n ca da ca so e n centímetros.
-
Para plataformas de baja calidad, con capacidad portante, en CBR, menor o igual a 5, la transición de la plataforma al balasto se realiza dividiendo el espesor de la coronación en dos capas: una de arena, de 20 centímetros de espesor, con CBR comprendido entre 10 y 20, y la otra , de materia l gra nula r, de 40 centímetros de espes or, con C BR ma yor de 20.
7. PROTECCION CONTRA EL HIELO 7.0. CONSIDERACIONES GENERALES La ca pa de forma deb e es tar constituida por materia les no hela dizos para proteger la pla taforma contra la acción del hielo. Cuando tal circunstancia no ha podido lograrse, esta acción puede evitarse aumentando el espesor de las capas de asiento que han de estar integradas por materiales insensibles a l hielo. Co mo c a so extremo, en puntos de clima extrema do, puede c onsidera rse suficiente un espes or de balasto y sub-balasto de 0,70 metros; tal espesor puede reducirse, normalmente, a 0,40 metros, y, por lo g eneral, es s uficiente el espes or de la ba nqueta de b a la sto.
