CAPAS DE ASIENTO FERROVIARIAS

NORMAS TÉCNICAS

ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS

Organismo Redactor: Renfe. Área de Inversiones. Gabinete de Proyectos y Normas

NAV 2-1-0.1

1ª EDICIÓN: Febrero de 1983

CAPAS DE ASIENTO FERROVIARIAS

OBRAS DE TIERRA

VÍA

R E N F EAREA DE INVERSIONES

GABINETE DE PROYECTOS Y NORMAS

Obras de tierraCapas de asiento ferroviarias

N.R.V. 2 - 1 - 0.1.

1.ª Edición: Febrero 1983

N.R.V. 2-1-0.1.

OBRAS DE TIERRA.-CAPAS DE ASIENTO FERROVIARIAS

INDICE Página

1. Objeto ................................................................................................................................................................1

2. Definiciones .......................................................................................................................................................1

3. Documentos relacionados con la presente Norma ...........................................................................................2

4. Finalidad de las capas de asiento .....................................................................................................................3

4.0. Consideraciones generales ......................................................................................................................3

5. Composición de las capas de asiento...............................................................................................................3


5.1. Banqueta de balasto.................................................................................................................................4

5.2. Capa sub-balasto .....................................................................................................................................4

5.3. Capa de fundación ...................................................................................................................................4

5.4. Capa anticontaminante.............................................................................................................................5

5.5. Fieltro anticontaminante ...........................................................................................................................5

6. Espesores de las capas de asiento ...................................................................................................................5


6.1. Espesores de la banqueta y de la capa sub-balasto ...............................................................................5

6.2. Capas de asiento propuestas en Renfe ...................................................................................................7

7. Protección contra el hielo ..................................................................................................................................8


Norma.- Obras de tierraCapas de asiento ferroviarias

N.R.V.

2-1-0.1.

1. OBJETO

Es objeto de la presente Norma proporcionar indicaciones sobre el modo de constituir las capas deasiento ferroviarias, según la capacidad portante de la plataforma, y marcar los datos que permitandeterminar los espesores que han de tener dichas capas.

2. DEFINICIONES

Se establecen las siguientes definiciones para los términos empleados en esta Norma:

Balasto.-Material granular sobre el que asientan las traviesas. En general, se le considera formando partede la superestructura de la vía.

Capa de asiento ferroviaria.-Material que se dispone entre las traviesas y la capa de terminación de laplataforma con diversos fines. Está compuesto por la banqueta de balasto y por una sub-base formada,en general, por varias capas de diferentes materiales.

Capa de forma.-Se denomina de este modo a la capa de terminación de la plataforma.

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. Paradeterminarle 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 comoprototipos. El C. B. R. es la mayor de las cargas probadas, en tanto por ciento de la prototipo, para lapenetración correspondiente.

Coeficiente Deval.-Mide la fragilidad de un árido. Tiene la expresión: 400/n; donde n = peso en gramosde los elementos inferiores a 1,6 milímetros creados por la máquina Deval en un kilogramo de materialensayado. Puede realizarse por vía seca o por vía húmeda.

Coeficiente Los Angeles.-Mide la resistencia al desgaste de los áridos naturales o procedentes demachaqueo. Es la diferencia de peso entre la muestra inicial y el del material retenido por el tamiz número12 ASTM (abertura 1,68 mm.), después de haber sometido dicha muestra a un proceso abrasivo pormedio de bolas de hierro en número y peso determinados.

Coeficiente de uniformidad de un suelo, Cu.-Es la relación: D60/D10; donde Dn es el diámetro quecorresponde al paso del porcentaje «n» del material de su curva granulométrica. Como elemento definidorde dicha curva se ha tomado el diámetro D10' al que se ha dado el nombre de: diámetro efectivo.

Contenido en agua de un suelo, w.-Se define como la relación entre el peso del agua intersticial y elpeso de los granos del suelo.

Densidad seca de un suelo, pd.-Es el cociente de la masa de las partículas sólidas de un suelo por suvolumen.

Ensayo Proctor.-Relaciona las densidades secas de una muestra de suelo, sometida a un proceso decompactación, con sus diferentes grados de humedad. Para un grado de humedad determinado, ladensidad seca, después de la compactación, tiene como límite superior el valor que se obtendría con lamuestra de suelo totalmente saturada.

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Explanada o explanación.-Superficie de terreno natural, excavado o de relleno sobre la que asienta laplataforma de la vía.

Fieltro anticontaminante.-Lienzo no tejido formado por fibras de poliéster, polipropileno o poliamidasque permiten el paso del agua a través de ellas, pero no el de los elementos finos del suelo.

Friabilidad.-Propiedad de los áridos de disgregarse bajo una presión determinada.

Heladicidad.-Propiedad de las rocas y de los áridos que se manifiesta por su rotura al helarse el aguaabsorbida por ellos. Se determina por cociente entre la carga de rotura a compresión de una probeta,después y antes de haberla sometido a cinco ciclos de variación de temperatura de + 18° a - 18° y a+25°.

Plataforma.-Estructura, construida sobre la explanación, que sustenta la capa de asiento, la vía y losdispositivos destinados al movimiento de los trenes.

Porción de finos de un suelo.-Fracción de los elementos del suelo con diámetro menor de 0,06milímetros.

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 trazados de líneas.

N.R.V. 1-2-2.0. Proyectos.-Renovaciones de vía.

N.R.V. 1-2-7.0. Proyectos.-Consolidación de la infraestructura.

N.R.V. 2-1-0.0. Obras de tierra.-Calidad de la plataforma.

N.R.V. 2-1-2.0. Obras de tierra.-Tratamiento de la plataforma.

N.R.V. 3-4-0.0. Balasto.-Dimensiones de la banqueta.

N.R.V. 3-4-1.0. Balasto.-Protecciones anticontaminantes.

P.R.V. 2-1-0.0. Calidad de los suelos en las obras de tierra.

P.R.V. 2-1-0.1. Calidad de los materiales 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 capas de asiento ferroviarias.

Ficha U.I.C. 714-R. Clasificación de las líneas férreas bajo el punto de vista del mantenimiento de 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 líneasferroviarias, tanto en la propia aceptación de la palabra como en lo que se refiere a renovaciones delíneas o a duplicación de vías.

Las capas de asiento se disponen entre las traviesas y la plataforma para asegurar el buencomportamiento 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 constituyeuna capa de adaptación entre la plataforma y la citada banqueta.

Su espesor suele medirse en conjunto y depende de:

- Las características de los suelos que integran la plataforma.

- Las características globales de esta plataforma.

- Los condicionamientos climáticos debidos a la ubicación de la plataforma.

- Las características de tráfico de la vía.

- Las características de la superestructura de la vía.

5. COMPOSICION DE LAS CAPAS DE ASIENTO


La estructura de las capas de asiento es función de las diversas combinaciones de las calidades delsuelo soporte y de las características de la capa de forma.

En su modalidad más compleja comprende, de arriba a bajo:

- La banqueta de balasto.

- Una capa de sub-balasto.

- Una capa de fundación 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. «Obras de tierra.-Calidad de la plataforma», queda indicada la clasificaciónde los suelos según los siguientes grupos:

QS0 - Suelos difícilmente mejorables, inadecuados para realizar las capas subyacentes a la de forma oesta misma.

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QS1 - Suelos malos, que pueden mejorarse, aceptables con un buen drenaje.

QS2 - Suelos medianos.

QS3 - Suelos buenos.

Utilizando estos suelos pueden obtenerse las siguientes clases de plataformas, en función de la calidaddel suelo que constituye la capa de forma y del espesor de ésta:

P1 - Plataforma de mala capacidad portante. CBR ! 5.

P2 - Plataforma de capacidad portante media. 5 < CBR ! 20.

P3 - Plataforma de capacidad portante buena. CBR > 20.

Ver la citada N.R.V. 2-1-0.0. Fig. 4.3.2.

5.1. BANQUETA DE BALASTO

El balasto puede estar constituido por: granitos, sienitas y dioritas (todas ellas de grano fino), gabros,diabasas, ofitas, cuarcitas, basaltos o pórfidos; solamente en vías secundarias o en apartaderos conescaso movimiento puede disponerse balasto de caliza dura. Debe estar formado por material granular,con tamaños comprendidos, casi en su totalidad, entre 250 milímetros y 600 milímetros. En la NormaN.R.V. 3-4-0.0. se señala el huso en que debe inscribirse su curva granulométrica.

5.2. CAPA SUB-BALASTO

La capa sub-balasto debe existir en todos los casos de plataforma, incluso en los pedraplenes dondese emplea como capa de igualación y como elemento de reparto de las cargas.

Debe estar formada por una grava arenosa bien graduada, con algún porcentaje de elementos finospara que sea compactable, no se desligue bajo el tráfico de las máquinas durante la obra, seainsensible al hielo y proteja la plataforma de la erosión de las aguas de lluvia. Su curva granulométricadebe inscribirse dentro del huso de la Fig. 5.2. y es conveniente que lleve un porcentaje no menor del30 por 100 de piedra procedente de machaqueo.

Los elementos que la integran deben ser suficientemente duros para resistir las cargas transmitidas porel balasto, siendo recomendable en este sentido:

Deval seco > 12.

Deval húmedo > 6.

Coeficiente Los Angeles < 28.

La capa de sub-balasto debe quedar compactada al 105 por 100 de la densidad del ensayo Proctornormal.

5.3. CAPA DE FUNDACION

Tiene como misión permitir la circulación de la maquinaria durante la obra. Debe disponerse en lasplataformas tipo P1 y P2, formándola con grava o zahorra bien graduadas, compactadas al 100 por 100de la densidad del ensayo Proctor normal.

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5.4. CAPA ANTICONTAMINANTE

Su función es proteger el balasto de la contaminación provocada por las plataformas de baja calidad.Se extiende siempre sobre las plataformas tipo P1.

5.5. FIELTRO ANTICONTAMINANTE

Este fieltro tiene como función evitar la contaminación de la sub-base y facilitar, al propio tiempo, laconstrucción de las capas de asiento al evitar la disgregación de la capa de forma cuando estáintegrada por suelos tipo QS1 y QS2. Se dispone siempre en las plataformas P1 y P2.

6. ESPESORES DE LAS CAPAS DE ASIENTO


En la Fig. 6.0., están representadas las diferentes estructuras que deben darse a la sub-base y losdistintos espesores que deben tener las capas de asiento que la constituyen, en función del tipo de laplataforma, de la calidad del suelo soporte y de la clase y tratamiento de la capa de forma.

6.1. ESPESORES DE LA BANQUETA Y DE LA CAPA SUB-BALASTO

En la Fig. 6.0., el espesor de balasto, eb , y de la capa sub-balasto, esb , quedan sin definir. El espesortotal de ambas capas, e, varía en función de la separación de las traviesas y de las características deltráfico, es decir, con el tonelaje diario soportado por la vía y con la carga por eje.

Para determinar este espesor total, la Administración francesa recomienda el ábaco de la Fig. 6.1., queviene determinado en función del tráfico ficticio diario y del grupo a que pertenece la línea férrea, segúnla clasificación propuesta por la U.I.C.

El tráfico ficticio diario, Tf2, se deduce de la expresión: Tf2

= STf1 ; en donde Tf1

designa un tonelajeficticio con la expresión:

Tf1 = Tv + Km Tm + Kt Tt . En ella:

Tv = Tonelaje diario de viajeros, expresado en toneladas brutas remolcadas.

Tm = Tonelaje diario de mercancías, en toneladas brutas remolcadas.

Tt = Tonelaje diario de las locomotoras, en toneladas brutas.

Km = Coeficiente de valor 1,15, salvo para las vías que soportan un tráfico preponderante de ejes de 20toneladas en que toma el valor de 1,30.

Kt = Coeficiente de valor 1,40.

S = Es un coeficiente indicativo de la calidad de la vía, que podrá adoptar los siguientes valores:

S = 1,00 Para las líneas sin tráfico de viajeros o con este tráfico esencialmente local.

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S = 1,10 Para las líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza en trenes de velocidad igual o inferior a120 Km/h.

S = 1,20 Para líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza en trenes de velocidad mayor de 120 Km/h. eigual o inferior a 140 Km/h.

S = 1,25 Para líneas cuyo tráfico de viajeros se realiza en trenes con velocidad superior a 140 Km/h.

Según el tráfico ficticio, Tf2, la U.I.C. clasifica las líneas férreas en los siguientes grupos:

Grupo 1 Tf2 > 120.000

Grupo 2 120.000 " Tf2 > 85.000

Grupo 3 85.000 " Tf2 > 50.000

Grupo 4 50.000 " Tf2 > 28.000

Grupo 5 28.000 " Tf2 > 14.000

Grupo 6 14.000 " Tf2 > 7.000

Grupo 7 7.000 " Tf2 > 3.500

Grupo 8 3.500 " Tf2 > 1.500

Grupo 9 1.500 " Tf2

Para obtener esta clasificación deben tenerse en cuenta las siguientes observaciones:

- El tráfico ficticio se calculará para tramos de línea que estén comprendidos entre dosbifurcaciones o entre una bifurcación y un nudo ferroviario.

- 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 laque corresponde al resto del tramo. Este coeficiente puede, también, tener el mismo valor paraun conjunto de tramos de una misma línea correspondiendo entonces a la velocidad máxima endichos tramos.

- En el tonelaje Tt de las locomotoras se hará figurar el de los coches automotores de viajeros cuyacarga por eje sea superior a 17 toneladas; el resto del peso de estos trenes se incluirá en eltonelaje de viajeros Tv.

Con relación a la Fig. 6.1 debe aclararse que el espesor total de la banqueta de balasto más el de lacapa sub-balasto, que se deduce de ella, es válido para vías con separación de 0,60 metros entre ejesde traviesas -salvo para vías de escaso tráfico, donde esta separación puede ser aumentada- y parauna carga nominal máxima por eje de 20 toneladas.

Deben tenerse en cuenta las consideraciones siguientes:

- El valor mínimo del espesor de la capa sub-balasto, esb debe ser la mitad del espesor total, e,deducido de la figura. Cuando el espesor de la banqueta, eb deba ser superior a la mitad de e,dicho espesor ha de ser aumentado en la cantidad que corresponda.

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- En las vías para gran velocidad, sobrepasando los 200 Km/h., el espesor total de ambas capas, e,no debe descender de 0,60 metros, aunque excepcionalmente pueda adoptarse el valor de 0,50metros.

Respecto de la clasificación de las líneas en nueve grupos, según un tráfico ficticio considerado por laUIC, debe tenerse en cuenta que, hasta el momento, las líneas de RENFE pueden clasificarse en cuatrogrupos, según los datos:

- Grupos 1 y 2 VIC.-No se alcanzan en RENFE.

- Grupos 3, 4 y 5 VIC.-Grupo 1 RENFE: 85.000 " Tf2 > 14.000.

- Grupo 6 VIC.-Grupo 2 RENFE: 14.000 " Tf2 > 7.000.

- Grupos 7 y 8 VIC.-Grupo 3 RENFE: 7.000 " Tf2 > 1.500.

- Grupo 9 VIC.-Grupo 4 RENFE: 1.500 " Tf2 .

6.2. CAPAS DE ASIENTO PROPUESTAS EN RENFE

La estructura y el espesor de estas capas han sido determinados en el Catálogo de SeccionesEstructurales, basándose en diferentes tipos de la plataforma, definido por su C. B. R., que esfácilmente 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 suscaracterísticas 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 itinerariosexistentes.

Actualmente el tráfico ha sido expresado, en forma más sencilla, por el número de toneladas brutasremolcadas diariamente, ya que éste es un dato controlado por todas las Zonas de la Red y quepublica anualmente el Gabinete de Informática en su «Mapa de densidad de remolque».

A partir de estos parámetros, las plataformas y tráfico han sido catalogados en las siguientes clases:

Plataformas:

E1 CBR ! 5

E2 5 < CBR ! 10

E3 10 < CBR ! 20

E4 20 < CBR

Tráficos:

T1 ! 15 x 103 toneladas brutas remolcadas por día

15 x 103 < T2 ! 25 x 103

25 x 103 < T3

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De acuerdo con estos tipos se ha realizado el Cuadro de la Fig. 6.2., sobre el cual debe advertirse:

- Es conveniente no utilizar estas capas de asiento salvo imposibilidad de dimensionar y emplearlas propuestas por la UIC.

- El espesor de balasto y el de la capa de coronación a interponer entre él y la plataforma quedadefinido en cada caso en centímetros.

- Para plataformas de baja calidad, con capacidad portante, en CBR, menor o igual a 5, latransición de la plataforma al balasto se realiza dividiendo el espesor de la coronación en doscapas: una de arena, de 20 centímetros de espesor, con CBR comprendido entre 10 y 20, y laotra, de material granular, de 40 centímetros de espesor, con CBR mayor de 20.

7. PROTECCION CONTRA EL HIELO


La capa de forma debe estar constituida por materiales no heladizos para proteger la plataforma contrala acción del hielo. Cuando tal circunstancia no ha podido lograrse, esta acción puede evitarseaumentando el espesor de las capas de asiento que han de estar integradas por materiales insensiblesal hielo. Como caso extremo, en puntos de clima extremado, puede considerarse suficiente un espesorde balasto y sub-balasto de 0,70 metros; tal espesor puede reducirse, normalmente, a 0,40 metros, y,por lo general, es suficiente el espesor de la banqueta de balasto.

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