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NORMAS TÉCNICAS
ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS
Organismo Redactor: Renfe. UN Mantenimiento de Infraestructura. Dirección Técnica
NAV 3-3-5.4
1ª EDICIÓN: Abril de 1993
APARATOS DE DILATACIÓN TIPO AEN PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO,
CON CARRIL UIC 60
VÍA
R E N F EU.N.E. de Mantenimiento de Infraestructura
Dirección Técnica
Aparatos de dilatación tipo Aen puentes de hormigón con balasto,con carril UIC-60.
N.R.V. 3 - 3 - 5.4.
1ª EDICIÓN: 12 DE ABRIL DE 1.993
N.R.V. 3-3-5.4.
APARATOS DE DILATACIÓN TIPO A EN PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO, CON CARRIL UIC-60
INDICE Página
1. Introducción............................................................................................................................................ 11.0. Consideraciones generales ........................................................................................................... 11.1. Objeto de la Norma ....................................................................................................................... 1
2. Misión...................................................................................................................................................... 1
3. Tipología de puentes de hormigón con balasto ..................................................................................... 1
4. Sistemas de puentes de hormigón con balasto ..................................................................................... 2
5. Ubicación de los aparatos de dilatación tipo A en puentes de hormigón con balasto .......................... 3
6. Carrera necesaria de los aparatos de dilatación para puentes de hormigón con balasto..................... 36.1. Viaductos isostáticos. .................................................................................................................... 36.2. Viaductos hiperestáticos................................................................................................................ 4
7. Suministro de los aparatos de dilatación para puentes de hormigón con balasto ................................ 4
8. Regulación de los aparatos de dilatación en puentes de hormigón con balasto .................................. 48.0. Generalidades ............................................................................................................................... 48.1. Cálculo de la longitud AB del dispositivo indicador ...................................................................... 5
8.1.1. Cálculo de los AD necesarios ........................................................................................... 58.1.2. Cálculo de la longitud aparatos de dilatación necesarios. ............................................... 58.1.3. Regulación del dispositivo indicador (Obtención del ajuste "a")....................................... 6
9. Montaje de los aparatos de dilatación en puentes de hormigón con balasto........................................ 6
10. Conservación.......................................................................................................................................... 710.0. Consideraciones generales. .......................................................................................................... 710.1. Inspección. .................................................................................................................................... 710.2. Mantenimiento de los aparatos de dilatación tipo A para puentes de hormigón
con balasto .................................................................................................................................... 710.2.1.Uniones y sujeciones de carril............................................................................................ 710.2.2.Medidas .............................................................................................................................. 8
10.3. Desgaste y estado ......................................................................................................................... 910.4. Funcionamiento ............................................................................................................................. 9
I. Definiciones .......................................................................................................................................... 11
II. Documentos relacionados con la presente Norma .............................................................................. 13
Anejo 1 ..................................................................................................................................................... 15
Norma.- APARATOS DE DILATACIÓN TIPO A EN PUENTES DE
HORMIGÓN CON BALASTO, CON CARRIL UIC-60
N.R.V.
3-3-5.4.
1. INTRODUCCIÓN
1.0. CONSIDERACIONES GENERALES
Esta norma se encuadra en el conjunto de normas sobre aparatos de dilatación expuesto en la NRV3-3-5.O.
1.1. OBJETO DE LA NORMA
La presente Norma tiene por objeto describir los elementos que integran los aparatos de dilatación tipoA utilizados en puentes de hormigón con balasto, definiendo sus necesidades, y describiendo suscaracterísticas técnicas, utilización, montaje, suministro y conservación.
En el Anejo 1 se describen los aparatos de dilatación empleados en los viaductos largos de la línea dealta velocidad Madrid-Sevilla.
2. MISIÓN
En los puentes con balasto, la vía, al ser análoga a la vía general, va montada uniendo el carril a lastraviesas por medio de las sujeciones elásticas (tipo SkI).
En éstos, debido a la aparición de agentes externos, como son los incrementos de temperatura, etc., esde primordial importancia analizar concienzudamente la interacción entre el viaducto y la vía.
En caso de que los desplazamientos relativos permitidos entre carril y estructura portante o entre ésta yterraplén y/o las tensiones adicionales ocasionadas en el carril en el viaducto, cuando aumenta odisminuye la temperatura, cuando las fuerzas de frenado y arranque se nivelen, debido a que la rigidez dela infraestructura no sea suficiente, sean muy altas aún dependiendo de la estructura, cimentación ytipología del viaducto, es necesario emplear aparatos de dilatación de carril.Es necesario realizar un detallado análisis de la interacción viaducto-vía, para no sólo mantener estastensiones por debajo de las máximas admisibles, sino para dentro de las distintas tipologías de viaductosexistentes elegir aquélla que minimice las tensiones y evite la colocación de aparatos de dilatación.
3. TIPOLOGÍA DE PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO
La nueva construcción y la ampliación de las líneas para altas velocidades ha conferido una nuevadimensión a la construcción de puentes ferroviarios. El trazado de estos recorridos con sus ampliascurvas y pendientes planas difícilmente puede adaptarse a las formas orográficas. Muchas y largasconstrucciones de túneles y de puentes deben compensar las elevaciones y los valles. Por ello elcomponente de puentes en la longitud de las líneas de nueva construcción es incomparablementesuperior que en las redes existentes.
En la moderna construcción de puentes ferroviarios para líneas de alta velocidad, la construcción dehormigón pretensado tiene su gran oportunidad por múltiples razones:
- En general produce costes de construcción menores que otros materiales.
- La inercia térmica del hormigón genera menores deformaciones en los puentes como consecuenciade efectos térmicos, de modo que el asiento de la vía sufre menos por los movimientos de la estructuraportante producidos por la temperatura.
- La construcción maciza se prefiere por sus propiedades de atenuación acústica, pues produce menosmolestias por ruido.
- La gran rigidez de la viga de hormigón pretensado produce menores flexiones al pasar el tren, demodo que incluso a velocidades elevadas se conserva la exigente comodidad de marcha para lospasajeros a su paso por el puente.
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Cada vez más se impone el puente de tablero superior con lecho de balasto. Puente de tablerosuperior significa que la vía y el lecho de balasto se encuentran sobre la sección portante de lasuperestructura. Las experiencias de los últimos años confirman las numerosas ventajas de este tipode construcción:
- Las grandes cargas de ferrocarril se canalizan a los apoyos por el camino más corto.
- Los elementos portantes se encuentran mejor protegidos de las inclemencias atmosféricas bajo eltablero de la calzada.
- El asiento de vía se puede modificar con posterioridad dentro de ciertos límites.
- El lecho de balasto ininterrumpido y uniforme posibilita el mantenimiento contínuo y racional de lavía con maquinaria de vía.
El principio del puente de tablero superior con lecho de balasto también implica que la zona delpuente puede cumplir las mismas condiciones que en las restantes zonas del ferrocarril. Por ejemplo,el tablero del puente lleva todos los dispositivos necesarios para la calzada del ferrocarril como sonlos carriles, las traviesas, el balasto, la canaleta para cables, el camino del borde, a veces murosprotectores del ruido y, en los puentes largos, postes de catenaria y dispositivos de señalización ytelecomunicación. Para los puentes altos hay que tener además en cuenta que los vehículos parainspección de puentes deben poder recorrer el camino del borde a lo largo de las superestructurassin estorbar el servicio de ferrocarril.
4. SISTEMAS DE PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO
Al calcular los puentes de ferrocarril, al contrario de lo que sucede en los puentes para carreteras, noes suficiente con garantizar la compensación de las cargas por frenado y arranque sin tener en cuentalas deformaciones de las infraestructuras que provocan ( en apoyos, pilas, estribos y sus cimenta-ciones ).
Por el contrario, en todo el sistema hay que tener en cuenta el efecto del carril en sentido longitudinaldel puente, el efecto de las variaciones de temperatura en las superestructuras como consecuenciadel acoplamiento que establece el lecho de balasto entre la superestructura y la vía, y la rigidez de lasinfraestructuras. Las solicitaciones adicionales que se producen en el carril en comparación con la víalibre no deben superar aquí la magnitud de 72 N/mm2 de compresión en verano ni los 92 N/mm2 detracción en invierno.
El cumplimiento de este requisito determina esencialmente el sistema de puente necesario paracompensar las fuerzas longitudianales. En combinación con los parámetros de planificación prefijados,como son las alturas de las pilas y las distancias entre sus ejes, así como las condiciones encontradasdel terreno de cimentación, en los viaductos han resultado básicamente 2 sistemas de puentes:
Sistema de puentes con vigas monomodulares de hormigón pretensado, con apoyos estáticos determinados.Son viaductos isostáticos.
La rigidez de las infraestructuras suele ser suficiente para que las fuerzas longitudinales se puedancompensar sin sobrecargar el carril.
Este sistema tiene como principal ventaja además de no necesitar aparatos de dilatación, y nointerrumpir el lecho de balasto la de ser una configuración constructiva más sencilla.
Si no se pueden cumplir las solicitaciones adicionales admisibles en los carriles debido a que las pilasson demasiado esbeltas o que hay condiciones desfavorables en el terreno de cimentación, serequieren sistemas de puente contínuos con aparatos de dilatación. En estos sistemas las altasfuerzas longitudinales se recogen en un solo estribo, por medio de un punto fijo casi rígido en elcentro del puente o por medio de amortiguadores hidráulicos en ambos estribos.
Son viaductos hiperestáticos.
Las configuraciones se observan en la figura 4, en la cual también se indican las posiciones de losaparatos de dilatación en el caso de ser necesarios.
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5. UBICACIÓN DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN TIPO A EN PUENTES DE HORMIGÓNCON BALASTO
En puentes hiperestáticos con lecho de balasto se necesitan aparatos de dilatación cuando así lorequieren las tensiones longitudinales del carril que resultan de las fuerzas longitudinales del puente(temperatura, frenado, arranque, fluencia, retracción ...) así como los desplazamientos relativos entre carrily estructura portante como consecuencia de frenados descompensados.
En verano, las tensiones de compresión no deben sobrepasar los 72 N/mm2.
En invierno las tensiones de tracción no deben sobrepasar los 92 N/mm2.
Los desplazamientos relativos entre vía y estructura portante deben ser menores de 4 mm.
Los aparatos de dilatación normalmente, en caso de necesitarlos, se montan en la zona de apoyo móvilpues es donde se generan las mayores tensiones de carril.
- En viaductos con un apoyo fijo en un estribo y el resto móviles, se coloca el aparato en el último apoyomóvil, es decir, el situado en el otro estribo.
- En viaductos con un apoyo fijo en el centro y el resto móviles, se colocan aparatos de dilatación en losapoyos móviles extremos.
En estos dos casos, las contraagujas apoyan en el estribo y el carril de la aguja y su prolongación, en laestructura.
- En viaductos donde el punto fijo central se materializa por varios apoyos fijos y el restos son móviles,se colocarán los aparatos de dilatación en los apoyos móviles extremos, instalando tambiénamortiguadores hidráulicos en ambos estribos.
Las 3 configuraciones se observan en la fig. 4.
La ubicación de cada aparato en relación con la junta de dilatación del puente queda definida en losdibujos de conjunto de cada aparato.
En la zona de la junta del puente deberá estar interrumpido el lecho de balasto, es decir, a ambos ladosde la junta del puente se confina el balasto, colocando algún dispositivo que impida su caída.
6. CARRERA NECESARIA DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN PARA PUENTES DE HORMIGÓNCON BALASTO
6.1. VIADUCTOS ISOSTÁTICOS.
Como se ha indicado en el punto 4, los viaductos isostáticos no necesitan, en principio, aparatos dedilatación. Se debe comprobar que las tensiones de tracción y compresión así como losdesplazamientos relativos entre carril y estructura portante se encuentran por debajo de los valoresmáximos admitidos.
72 N/mm2 para las tensiones de compresión.92 N/mm2 para las tensiones de tracción.4 mm para los desplazamientos relativos.
Será la Jefatura de Vía, de la Dirección Técnica de Mantenimiento de Infraestructura quien realice estacomprobación. Para ello se ha creado el programa de ordenador SPASI, el cual calcula, paraestructuras portantes compuestas por varias partes, con apoyos flotantes, y con lecho de balastoininterrumpido las solicitaciones adicionales en los carriles con respecto a la vía libre, losdesplazamientos relativos entre vía y estructura portante y las fuerzas en cabezas de pila y apoyos.
En caso de que las tensiones o los desplazamientos superen los valores máximos admisibles, seactuará, bien sobre el viaducto (rigidizando apoyos, etc.) de manera que se disminuyan las tensiones, ose colocarán los aparatos de dilatación necesarios.
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6.2. VIADUCTOS HIPERESTÁTICOS.
Para el caso de una estructura portante con asiento fijo, se calcula la carrera de dilatación ∑∆l según lafórmula:
∑∆l = ∆lVT + ∆lR+F + ∆lF+A + ∆lRS
en donde:
- ∆lVT es la variación de longitud producida por el incremento de temperatura del viaducto.
∆lVT = LV x α x ∆Tª , siendo
LV = longitud dilatable del viaducto.α = coeficiente de dilatación lineal del hormigón.∆Tª = oscilación de la Tª de la estructura.
- ∆lR+F es la variación de longitud de la estructura debida a la retracción y a la fluencia. Por logeneral, no se puede apreciar la edad del viaducto hasta que no sean tendidas las vías sobre laestructura portante terminada. Por tanto, no se puede tener en cuenta una retracción y fluenciaque ya han decrecido, aplicando entonces un valor de orientación (0,0075) para esta dilataciónque se producirá aproximadamente a los 25 años. Es necesario añadir un coeficiente de segu-ridad 1,3.
∆lR+F =1,3 x 0,00075 x LV
- ∆lF+A son los movimientos de la estructura portante debidos al arranque y frenado.En un viaducto en vía única, con una rigidez horizontal k y una fuerza horizontal de apoyo H ydado que el arranque y frenado pueden tener lugar en ambos sentidos:
∆lF+A = 2 x KH
- ∆lRS son desplazamientos de los extremos del carril libres, el uno contra el otro y se considera
∆lRS = 2 x 15 = 30 mm
Por tanto, y en base a este cálculo se elegirá el aparato de dilatación de carrera inmediatamentesuperior al ∑∆l obtenido.
7. SUMINISTRO DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN EN PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO
Los aparatos de dilatación para puentes de hormigón con balasto se transportan completamente montadosal punto de instalación en vía.
8. REGULACIÓN DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN EN PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO
8.0. GENERALIDADES
El aparato de dilatación se debe regular en el momento de su soldadura, con ayuda del dispositivoindicador que más adelante se detalla, donde la dimensión "a" (distancia de la punta de la aguja alpunto cero) es la dimensión entre la posición cero y la del indicador.
Para esto, en el lugar del montaje del aparato de dilatación, el servicio de puentes debe instalar undispositivo de la manera que se indica en la fig. 8.0. para indicar los movimientos longitudinales delpuente, al colocar el aparato de dilatación.
Este dispositivo está formado por una escala y una aguja. La disposición en la que se debe colocar estáindicada en la figura 8.0.
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Lo primero que es necesario es definir la longitud AB de la escala del medidor. Para ello hay que teneren cuenta:
- Las variaciones de longitud del puente ∆lVT por la variación de su temperatura.
- Las variaciones de longitud del puente ∆lR+F por retracción y fluencia.
- La variación de Tª del carril.
- El desplazamiento como consecuencia del arranque y frenado ∆lA+F
8.1. CÁLCULO DE LA LONGITUD AB DEL DISPOSITIVO INDICADOR
Se ilustra el método de cálculo de la longitud AB del dispositivo indicador con la realización de unejemplo práctico:
Sea un viaducto de L = 370 m.
8.1.1. CÁLCULO DE LOS A.D. NECESARIOS:
- Como consecuencia de las oscilaciones de temperatura en el viaducto:
∆lVT = 0,00001 x (40°C + 30°C) x 370 . 103 = 259 mm
suponiendo una oscilación de Tª de 40°C a -30°C.
- Por retracción y fluencia, y tomando un factor orientativo a los 20 años de 0,00075:
∆lR+F = 1,3 x 0,00075 x 370 . 103 = 361 mm
- Por los cambios de longitud en los extremos de los carriles:
∆lRS = 2 x 15 = 30 mm
- Por desplazamientos debidos a frenados y arranques:
∆lF+A = 2 x KH
(según 6.2)
suponiendo
∆lF+A = 44 mm
∑∆l = 259 + 361 + 30 + 44 = 694 mm por lo que es necesario un A.D. de 830 mm(Ver Anejo 1)
8.1.2. CÁLCULO DE LA LONGITUD AB DEL DISPOSITIVO INDICADOR.
En el momento de la graduación del dispositivo, ha disminuido parte de la longitud de laestructura portante, por retracción y fluencia. Como ejemplo, se supone aquí que desde laterminación de la misma ha tenido lugar, comprobando por medición o cálculo, unacortamiento de 220 mm.
∆l'R+F = 220 mm
Quedan todavía para la retracción y fluencia restantes:
∆lR+F = 361 - 220 = 141 mm
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Luego también varía la longitud todavía necesaria del aparato de dilatación del carril en elmismo valor.
Por tanto:
∑∆l = 694 - 220 = 474 mm
Esta nueva longitud de dilatación necesaria es la magnitud de la distancia AB del dispositivoindicador:
AB = 474 mm
8.1.3. REGULACIÓN DEL DISPOSITIVO INDICADOR. (OBTENCIÓN DEL AJUSTE "A").
Para esto, en primer lugar es necesario indicar la posición cero del mismo en el punto mediode la longitud AB, la cual equivale al granete de posición cero en el aparato de dilatación.
Se medirá la temperatura real del puente en el momento de la regulación.
Por ejemplo:
TV = + 15°C por lo cual resulta la posible diferencia de longitud, al comparar estatemperatura con la supuesta máxima 40°C:
∆lVT (40 - 15°) = α x LV x ∆TV = 1,0 x 10-5 x 370 x 103 x 25° = 93 mm
Por lo tanto, la dimensión del ajuste "a":
a = 21
∑∆l -21
∆lF+A -21
∆lRS - ∆lVT (40 - 15°) = 237 - 22 - 15 - 93 = 107 mm.
Este ejemplo se ilustra en la fig. 8.1.
Por tanto, el aparato de dilatación se debe regular para la posición del momento y delmontaje de la construcción, con ayuda de las marcas del dispositivo indicador, donde ladimensión del ajuste "a" de la punta de la aguja del aparato de dilatación es la dimensiónentre la posición cero y la del indicador.
9. MONTAJE DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN EN PUENTES DE HORMIGÓN CON BALASTO
En los viaductos, los aparatos de dilatación se montan en la zona móvil de apoyo del viaducto. Lascontraagujas deben ir sobre la parte fija, y las agujas, con sus prolongaciones sobre las vigas portantesdel viaducto.
Una vez definido el punto donde se va a colocar el aparato de dilatación, se dispondrá, en esa zona, elbalasto en una capa uniforme, tal que para los trabajos de bateo y nivelación quede un levante de 40 mm,teniendo en cuenta las alturas de carril, traviesas, placas nervadas y placas intermedias de plástico.
El lecho de balasto debe interrumpirse en la zona de la junta de dilatación del puente. El diseño para lainterrupción del lecho de balasto lo fijará la Dirección Técnica de Mantenimiento de Infraestructura paracada caso. En caso de vigas muy largas, en las cuales se esperan grandes movimientos de retracción yfluencia, es conveniente la disposición de muretes guardabalasto regulables para mantener la junta dedilatación del puente independiente de la retracción y fluencia.
La superficie del lecho de balasto se compactará con placas vibratorias, evitando que la parte central dela traviesa apoye en el balasto.
Una vez preparado el lecho de balasto, se coloca el aparato de dilatación de acuerdo con los planos demontaje del mismo, procediendo inmediatamente a llevarlo a su posición teórica con máquinasbateadoras-niveladoras-alineadoras y el estabilizador dinámico de la vía.
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Esta posición teórica se consigue ejecutando las siguientes fases:
1ª nivelación: Se deja la vía en su cota teórica.1ª estabilización dinámica: Se baja la vía a -15 mm.2ª nivelación: Se sube de nuevo a cota teórica.
A continuación, e inmediatamente antes de la soldadura se procede a regular el aparato, dejando unadistancia "a" en mm entre el granete de punto cero enmarcado en la contraaguja y la punta de la aguja.
Una vez regulado el aparato, se soldará por aluminotermia a las vías adyacentes, dejando las soldadurasa escuadra si el aparato está en recta y radiales si se encuentra en curva.
Después se llevará a cabo la 2ª estabilización dinámica con control automático de asiento, bajando lospuntos altos a su cota teórica.
En la zona del aparato con ancho de vía variable hay que tener en cuenta los valores de corrección de losfabricantes de las máquinas para no modificar la simetría del aparato.
10. CONSERVACIÓN
10.0. CONSIDERACIONES GENERALES.
El objeto de este apartado es describir las operaciones de conservación necesarias para conseguir uncorrecto estado que asegure el buen funcionamiento del aparato. Las operaciones de conservación sehan descrito para los aparatos que se indican en el Anejo 1, si bien son perfectamente aplicables acualquier aparato de dilatación, cambiando las medidas del mismo.
10.1. INSPECCIÓN.
El servicio de mantenimiento de la vía tiene que someter a revisión cada aparato de dilatación dosveces al año.
El ajuste de los aparatos de dilatación hay que hacerlo una vez al año para una temperatura extrema delos carriles (alrededor de -10°C ó +45°C).
La inspección ha de cubrir regulación, nivelación, alineación y estado de conservación de los aparatosde dilatación.
Para la revisión, es necesario limpiar y engrasar los aparatos. Estos se engrasarán entre aguja y placade apoyo, en la zona del borde del patín y superficie del alma.
Hay que suprimir los defectos mediante trabajos de reparación. Para esto, el lapso de tiempo, seadecua al tipo de defecto y a la importancia de servicio del aparato de dilatación.
Es necesario realizar una ficha para cada aparato de dilatación y cada revisión, que debe ser archivada.La ficha se realizará con el formato indicado en la figura 10.1.
10.2. MANTENIMIENTO DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN TIPO A PARA PUENTESDE HORMIGÓN CON BALASTO
En los aparatos de dilatación hay que comprobar:
10.2.1. UNIONES Y SUJECIONES DE CARRIL
10.2.1.1. Uniones atornilladas - Estado correcto. Los tornillos flojos deben ser apretados.
10.2.1.1. Apriete de las sujeciones: Los tornillos de gancho de la SkI-12 se apretarán demanera que el bucle central apoye en el patín del carril.
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Tanto éstos, como los de las sujeciones Kpo se apretarán hasta que la distancia entre las dosvueltas de la arandela elástica doble esté comprendida entre 1 y 1,4 mm.
10.2.2. MEDIDAS
10.2.2.1. Ancho de vía.En todas las traviesas deberá estar comprendido entre 1435 (con tolerancia de+4 y -3) y 1451 (con tolerancia de +4 y -3).
10.2.2.2. Nivelación transversal.Si el aparato de dilatación se encuentra en recta, mediante una regla de peralte sedeberá observar que en todas las traviesas del aparato existe peralte 0±3mm.En caso de encontrarse en curva, mediante regla de peralte se deberá observarque en todas las traviesas del aparato existe el peralte teórico de la curva ±3mm.
10.2.2.3. Alineación.Debido a la variación del ancho de vía en el aparato de dilatación, se deberácomprobar, mediante aparatos de medida ópticos, la simetría en planta delaparato respecto al eje de la vía.
Mediante este tipo de aparatos, como el tipo Pfang, se define el eje de la vía en elaparato de dilatación y los ripados que hay que aplicar para dejar el eje en su posiciónteórica. Estos ripados se deberán aplicar si se superan las siguientes tolerancias:
± 3 mm.
Además se comprobará la situación lateral absoluta, con ayuda de los bulonesde marcaje o de los granetes de los piquetes admitiendo una desviación máximade 10 mm.
10.2.2.4. Nivelación longitudinal.Se comprobará la nivelación sobre el hilo bajo en curvas o sobre cualquiera delos dos en recta.
Mediante un nivel se comprobarán las cotas de 4 puntos de la vía separados 5m; dos de ellos situados a 2,5 metros del centro del cajón central de cadaaparato y los otros 2, a 5 m de cada uno de éstos hacia el exterior del aparato.Estas cotas deberán coincidir con la teórica del perfil longitudinal, con unatolerancia admisible de + 10 mm y -20 mm, pudiendo existir una máxima variaciónentre ellos de 5 mm.
10.2.2.5. Regulación.Se debe comprobar, en primer lugar, que la distancia de las puntas de lasagujas al granete de posición cero de la contraaguja no debe ser mayor que lamitad de la carrera de dilatación.
A continuación se comprobará el estado de la regleta indicadora instalada entreestribo y puente. En caso de no existir, se colocará y protegerá, para evitar supérdida y deterioro.
Se medirá la distancia entre el punto 0 de la regla y la punta del cursor de lamisma. Esta deberá coincidir con la existente entre la punta de la aguja delaparato de dilatación y el granete de posición de la contraaguja con un errorposible de ± 10 mm. Si la longitud del aparato es mayor que la teórica en másde 10 mm (el aparato está más abierto de lo necesario), se llevará la punta de laaguja a su lugar calculado, siendo necesario entonces introducir cuponesmediante soldadura en el extremo de las agujas.
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Si la longitud del aparato es menor que la teórica en más de 10 mm (el aparatoestá más cerrado de lo necesario), se llevará la punta de la aguja a su lugarcalculado, siendo necesario entonces cortar un cupón y volver a soldar en elextremo de las agujas.
10.3. DESGASTE Y ESTADO
Se comprobará lo siguiente:
- Traviesas (traviesas fisuradas o en mal estado). En caso necesario reparar, corregir o sustituir. Secomprobará que todas se encuentran en su posición correcta.
- Placas de asiento. Se comprobará que la holgura en el asiento de las agujas sobre las placas esmenor que 1 mm.
- Soportes de contraagujas. Correcto asiento. Deberán estar en contacto, es decir, no permitir quequepa ninguna galga entre ellos y el nervio de la placa de asiento, la cara inferior de la cabeza dela contraaguja y el patín de la misma.
- Se comprobará la correcta colocación de los distanciadores de traviesas.
- En los aparatos de dilatación de carrera 500 y 830 mm se comprobará la correcta colocación delas barras reguladoras.
- En los aparatos de dilatación de carrera 500 y 830 mm se comprobará la correcta colocación delas placas de unión de las traviesas según indican los planos de conjunto de los aparatos.
10.4. FUNCIONAMIENTO
Se tratará de asegurar el correcto funcionamiento del aparato, observando lo siguiente:
- Movilidad de las agujas:Se asegurará observando que, si la aguja está acoplada a la cabeza de la contraaguja, debeexistir entre aguja y guía de aguja, en la zona del borde del patín y superficie del alma, un hueco,en cada una de las zonas, de 1 a 1,5mm.
- Correcto acoplamiento de las placas de apoyo de la aguja y soporte de contraaguja al nervio dela placa de asiento, comprobando que no entra ninguna galga.
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I. Definiciones
Alineación de la vía.- Teóricamente es la proyección horizotal del hilo director definido.
Ancho normal de vía.- Es la mínima distancia entre las caras activas de las cabezas de los carriles de unavía, medida a 15 milímetros por debajo de una superficie de rodadura. RENFE utiliza un ancho normal devía, alineaciones rectas, de 1,668 milímetros.
Aparato de dilatación.- Junta especial que permite recorridos importantes de los extremos de las barraslargas que concurren en ella.
Barra elemental.- Es la obtenida en fábrica o acerería. Normalmente tiene 12 metros de longitud en loscarriles de 45 prima kilogramos y 18 metros de los 54 kilogramos.
Barra larga definitiva.- Es la barra comprendida entre dos aparatos de dilatación, una vez efectuada laliberación de tensiones en todas las barras provisionales que la constituyen.
Cala.- Separación de los extremos de dos carriles consecutivos de un hilo de vía, medida con milímetros porla parte exterior de la curva.
Hilo alto (bajo) de una curva.- Se entiende como hilo alto (bajo) de una vía en curva al carril que está másalejado (más cerca) del centro de la curva.
Hilo derecho (izquierdo) de una vía.- Es el carril de la vía situado a la derecha (izquierda) del observadorcolocado en el eje de ésta, de espaldas al origen de la línea.
Homogeneización de tensiones.- Operación que tiene por objeto conseguir que una determinada longitudde barra larga, colocada en vía, quede fijada a una misma tensión. Consiste en aflojar la sujeción de la barraa lo largo de dicha longitud, provocar su relajamiento mediante pequeños golpes dados en ella y apretarconvenientemente la sujeción, de nuevo.
Liberación de tensiones en barras largas.- Operación mediante la cual se fija la barra a las traviesas,después de darle la longitud correspondiente a la temperatura de liberación, para anular las tensiones quepuedan existir en ella. Debe hacerse simultáneamente en ambos hilos de la vía.
Nivelación.- Trabajo que permite determinar con exactitud las alturas de diferentes puntos a partir de unplano de comparación.
Nivelación longitudinal.- Trabajo de nivelación a lo largo de un itinerario. // 2. Parámetro que define la cotade la superficie de rodadura de un hilo de la vía, referida a un plano de comparación.
Peralte.- Diferencia de cota entre las superficies de rodadura de los dos carriles, de una vía, dentro de unamisma sección normal a ella.
Semicala del aparato de dilatación.- Distancia existente entre la punta de cada aguja del aparato y elpunto medio de la contraaguja soporte. Este punto debe estar señalado con un granetazo en ambascontraagujas soporte.
Temperatura del carril, ta.- Es la temperatura que tiene la masa del carril en un momento determinado. Semide con un termómetro, homologado con RENFE, que se coloca en la parte del carril no expuesta a losrayos del sol durante un lapso mínimo de diez minutos. Existen termómetros que se introducen en la masade un cupón de carril; en este caso, el cupón debe colocarse paralelo a la vía y en las mismas condicionesde sol y sombra.
Temperatura de liberación, tl.- Es la temperatura equivalente de la barra larga una vez liberadas sus
tensiones por procedimiento solar, por calentamiento artificial o por alargamiento con tensores. Su valordebe ser: t
l = tn ± 5°.
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Cuando la liberación se realiza por procedimiento solar la temperatura de liberación es la temperatura enel momento de clavar o fijar la barra; cuando se efectúa por tensores o por calentamiento artificial, sededuce de la fórmula tl = t +∆L/α L; en donde:
t = Temperatura de la barra una vez suelta, colocada, sobre rodillos y habiendo sido golpeadaadecuadamente, con mazos de madera, en grados centígrados.
L = Longitud de la barra, en metros.α = Coeficiente de dilatación lineal del carril = 11,5 x 10 –6 , grados elevados a menos uno.
Esta temperatura puede medirse con termómetros solamente cuando se liberan las tensiones por elprocedimiento de calentamiento solar del carril. En los demás casos, es necesario deducirla.
Temperatura de neutralización, tn .- Es la temperatura teórica a la que deben ser liberadas las barraslargas en una línea o tramo de la misma.Tiene por expresión tn = (Tmax + Tmin) + 5° .
Vía sin junta.- Vía cuyas barras, elementales o largas provisionales, han sido soldadas para formar barraslargas definitivas y que, teniendo sus extremos unidos a aparatos de dilatación, no debe experimentarningún movimiento en su parte central provocado por los cambios de temperatura ambiente, cuando estádebidamente montada.
Zona de respiración.- En una vía sin junta, es la longitud de las barras largas, a partir de los extremoslibres, que está sometida a los efectos de dilatación producidos por los cambios de temperaturaambiente.
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II. Documentos relacionados con la presente Norma
N.R.V. 3-0-1.0. Carriles.- Barras largas.
N.R.V. 3-1-1.0. Traviesas.- Traviesas de hormigón armado.
N.R.V. 3-2-2.1. Sujeciones de carriles, Sujeción elástica SKL-12.
N.R.V. 3-3-5.0. Aparatos de dilatación.- Tipos y criterios generales de aplicación.
N.R.V. 3-3-5.1. Aparatos de dilatación.- Tipo Martinet, con carriles RN 45 y UIC 54.
N.R.V. 3-3-5.2 Aparatos de dilatación tipo A para protección de desvíos y travesías tipo A.
N.R.V. 3-3-5.3. Aparatos de dilatación tipo A en puentes de hormigón sin balasto.
N.R.V. 3-5-1.0. Superestructura de la vía en puentes metálicos sin balasto, de longitud total menor oigual a 100 metros con carril UIC-54, en barra soldada (sin aparatos de dilatación).
N.R.V. 3-5-1.1. La vía en puentes metálicos sin balasto, con longitud mayor de 100 metros.
E.T. RENFE03.316-003. Tirafondos y tornillos de vía.03.360-101. Carriles de acero no tratado.03.360-111. Placas de asiento de acero laminado.
Fichero de materiales del almacén de vía.- Familia 60 de la Nomenclatura General de Materiales.
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FIGURAS
4. Sistemas de viaductos.
8.0. Dispositivo indicador.
8.1. Ejemplo de regulación de un aparato de dilatación.
10.1. Ficha de inspección del aparato de dilatación tipo A para puentes de hormigón con balasto.
A.1.2.a. Conjunto del aparato de dilatación de carrera 340 mm.
A.1.2.b. Sección AA del aparato de dilatación de carrera 340 mm.
A.1.2.c. Sección BB del aparato de dilatación de carrera 340 mm.
A.1.2.d. Conjunto del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.e. Sección AA del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.f. Sección BB del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.g. Sección CC del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.h. Sección DD del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.i. Sección Z del aparato de dilatación de carrera 500 mm.
A.1.2.j. Conjunto del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.k. Sección AA del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.I. Sección BB del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.m. Sección CC del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.n. Sección DD del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.o. Sección EE del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.p. Sección Y del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
A.1.2.q. Sección Z del aparato de dilatación de carrera 830 mm.
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ANEJO 1
A.1.0. CONSIDERACIONES GENERALES
Se describen en el presente anejo los aparatos de dilatación tipo A empleados en los largosviaductos de hormigón con balasto, con carril UIC-60, inclinación de carril 1:40 y ancho de víainternacional (1435 mm).
A.1.1. MODELOS DE LOS APARATOS DE DILATACIÓN TIPO A EN PUENTES DE HORMIGÓNCON BALASTO
Existen 3 modelos de aparatos de dilatación tipo A empleados en puentes de hormigón,diferenciándose entre ellos por la carrera de dilatación que es de 340 mm, 500 mm y 830 mmrespectivamente y por su longitud.
Todos van sobre traviesas de hormigón, con carril UIC-60 y con inclinación 1:40 de carril.
Ap. de dilat. Carrera Longitud
340-B 340 mm 11.070 mm
500-B 500 mm 13.500 mm
830-B 830 mm 12.895 mm
A.1.2. ELEMENTOS QUE COMPONEN EL APARATO DE DILATACIÓN TIPO A PARA PUENTESDE HORMIGÓN CON BALASTO
El aparato está constituido por los siguientes elementos que se observan en las siguientes figuras:
para el de carrera 340 mm: Fig. A.1.2.a, A.1.2.b y A.1.2.cpara el de carrera 500 mm: Fig. A.1.2.d a A.1.2.ipara el de carrera 830 mm: Fig. A.1.2.j a A.1.2.q
A.1.2.1. FIJACIÓN DE LOS CARRILES.
Las agujas y contraagujas de los aparatos de dilatación están fijadas sobre placas nervadas.
En la zona delantera de las agujas pueden deslizarse en dirección longitudinal sobre las placasnervadas.
Delante del codo principal de la contraaguja y en la zona de la aguja, en la que ésta no se deslizasobre la placa nervada, los carriles están fijados a las placas nervadas mediante fijaciones elás-ticas standard (tipo SkI). Para cada uno de estos puntos de sujeción se requieren los siguienteselementos:
- Placa intermedia Zw 661 entre el patín del carril y la placa nervada, según plano nº P.16.4048.00.- 2 Clips elásticos SKI 12.- 2 Tornillos de gancho HS 32-55 (con tuerca) según plano nº P.16.4048.00.- 2 Arandelas planas Uls 6 según plano nº P16.4048.00.
En la zona en la que la aguja y, en caso dado, el carril de apeo S 54 (en los aparatos de dilataciónAD 60-500 B y AD 60-830 B) se deslicen en sentido longitudinal sobre las placas nervadas, loscarriles se guían con los siguientes medios de fijación:
- 2 Placas de fijación Kpo 20 o bien Kpo 15, según plano nº P.16.4207.00 ó P.16.4227.00.- 2 Tornillos de gancho HS 32-55 (con tuerca) según plano nº P.16.4048.00.
.- 2 Arandelas elásticas Fe 6 según plano nº P16.4048.00.
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La contraaguja se fija sobre las placas nervadas desde la zona del codo principal de lacontraaguja hasta su final con la ayuda del soporte de carril Ustü 3, según plano P.16.4213.00.
El soporte de carril Ustü 3 va atornillado a la contraaguja con los siguientes elementos:
- 1 Tornillo hexagonaI M 27 x 110, DIN 601/931.- 1 Tuerca hexagonal SMs2 - M 27 según nº P.16.4020.00.- 1 Chapa de seguridad USi 1 según plano nº P.16.4211.00.- 1 Arandela cónica D 35 y 1 arandela esférica C 31 según plano nº P.16.4020.00.
El soporte de carril UStü se fija a la placa nervada de la siguiente forma:
- 2 Tornillos hexagonales M 22 x 90 (con tuerca) según DIN 7969, que están soldados a laplaca nervada.
- 2 Suplementos Uls 6 según plano nº P.16.4048.00.- 2 Arandelas elásticas A22 según DIN 128.- Chapa de ajuste UAb 1 según plano P.16.4210.00.
Estas chapas de ajuste solamente se utilizan en caso necesario. Sirven para el ajuste exacto de ladistancia de la contraaguja o bien para el ajuste del ancho de vía.
La aguja se apoya y mantiene con ayuda de la placa de guía o apoyo UStp 8. La distancia de lascorrespondientes superficies de contacto a la aguja pueden ser hasta un máximo de 1,5 mm.
Las placas de guía o apoyo se fijan a las placas nervadas con las siguientes piezas:
- 2 Tornillos hexagonales Hs 32-55 (con tuerca) por cada placa de apoyo, según plano nºP.16.4048.00.
- Suplemento Uls 6 según plano nº P.16.4048.00.- Arandela elástica A 22 según DIN 128.
A.1.2.2. PERFILES Y CALIDAD DE CARRILES.
Se utilizan los siguientes carriles:
Perfil Calidad Resistencia Alargamientoacero según mínima a la en roturacod. UIC860 tracción
Contraag. UIC60 calidad 1080 N/mm2 9%especial
Aguja Vo 1-60 "A" 880 N/mm2 10%
Carril S 54 "A" 880 N/mm2 10%apeo
A.1.2.3. CARRILES DE APEO Y SU FIJACIÓN.
A fin de no sobrecargar la aguja en la zona de la junta de dilatación del puente, los aparatos dedilatación 60-500 (B) y 60-830 (B) se equipan con carriles apeo de perfil S 54, que se unen a laaguja con los siguientes elementos de fijación.
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Cada punto de fijación compuesto por:
- 1 Forro UF 150 según plano nº P.16.4229.00.- 1 Suplemento SUl 1 según plano nº P.16.4230.00.- 1 Tornillo hexagonal M 27 x 240 según DIN 901/931.- 1 Arandela A 28 según DIN 125.- 1 Tuerca hexagonal SMs 2 según plano nº P.16.4020.00.
A.1.2.4. PLACAS NERVADAS.
Para los aparatos de dilatación se utilizan placas nervadas de acuerdo con los planos nos
P16.4059.00, P.16.4058.00, P.16.4208.00, P.16. 4209.00, P.16.4225.00.Según el tipo de elaboración, las placas pueden ser fundidas, forjadas o soldadas.
Entre la superficie inferior de todas las placas nervadas y la superficie superior de apoyo de lastraviesas de hormigón se encuetran unas placas intermedias de plástico de 10 mm de espesor.Estas placas absorben las oscilaciones de alta frecuencia del carril, alargando la vida de latraviesa.
A.1.2.5. PLACAS DE UNIÓN Y DISTANCIADORES DE TRAVIESAS.
Con el fin de aumentar la estabilidad de las traviesas se han montado en los lugares más críticosplacas de unión o distanciadores de traviesas.
Los distanciadores de traviesas son perfiles de acero del tipo U-100 s/DIN 10260, con los queestán unidos diversas traviesas de hormigón del mismo tipo.
Los distanciadores de traviesas se fijan con los siguientes elementos según plano P.16.4214.00:
Tornillo de fijación pasante M 27 x 235 según plano nº P.16.4214.00.
2 Arandelas A 28 por cada distanciador según DIN 125.
Entre la superficie inferior del distanciador y la superficie superior de las traviesas se encuentranarandelas cuadradas 245 x 140 x 3 mm según plano P.16.4204.00.
En traviesas del mismo tipo que no están unidas por medio de distanciadores, se cierra el agujeroprevisto para éstos con un tornillo de fijación pasante M 27 x 200 según plano P.16.4214.00.
La placa de unión de traviesas es una pieza de acero soldada.
Las traviesas atornilladas a una placa de unión poseen agujeros transversales moldeados, por laque la estructura de acero es diferente a la de otras traviesas.
Las placas de unión se atornillan a las traviesas con los siguientes elementos:
Tornillo para desvío UWs 10 según plano nº P.16.4228.00, incluyendo la tuerca autoblocantecompletamente metálica SMs 1.Arandela cuadrada 90x90x3 según plano nº P.16.4221.00Arandela cónica U Ks1 según plano nº P.16.4222.00.Arandela cóncava según plano nº P.16.4223.00.
A.1.2.6. DISPOSITIVO DE REGULACIÓN EN LOS APARATOS DE DILATACIÓN DE 830 MMDE CARRERA.
En los aparatos de dilatación anteriormente mencionados, se encuentran soldados unos apoyosde carril sobre la placa de unión SVp 1610. Además de la parte interior de los carriles de apeo seencuentran soldados unos ángulos de regulación perforados, según plano nº P.16.4238.00.
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El apoyo de carril y el ángulo de regulación están unidos por medio del tornillo UWs 9 con unatuerca y una arandela según plano nº P. 16. 4237.00.
La disposición de estos se representa en el plano nº 16.4231.00, detalle Y.
Este dispositivo está previsto para colocar la aguja, durante el montaje del aparato de dilatación enobra, en la posición que debe regularse de acuerdo con la temperatura exterior existente. En lugar dela tuerca SMs 2 prevista, puede utilizarse una tuerca hexagonal M 27, según DIN 934, dureza 4.
A.1.2.7. TRAVIESAS DE HORMIGÓN.
Con el objeto de mejorar la estabilidad de los aparatos de dilatación en el lecho del balasto se hanutilizado traviesas monobloque de hormigón pretensado.
Peso de las traviesas
El peso medio de estas traviesas de hormigón es de 165 kg/m.
Las dimensiones y la armadura de las traviesas que no van atornilladas a una placa de unión serepresentan en el plano nº P.16.4094.00.
Las traviesas que van atornilladas a una placa de unión tendrán otra armadura y agujerostransversales moldeados, que puede observarse en el plano nº P.16.4205.00.
Tornillos de fijación pasantes
La parte de la fijación pasante que se encuentra fija dentro del hormigón se compone de uncasquillo de plástico (con un diámetro interior de 27,5 mm) que engrosa en la parte inferior de lasección de la traviesa, y en cuyo interior se encuentra una tuerca hexagonal M 27.
Fijación de las placas nervadas
Para la fijación de las placas nervadas sobre las traviesas de hormigón pasa un tornillogalvanizado M 27 (con cabeza hexagonal/calidad 4.6) según DIN 931 a través de la perforación dela placa nervada y el suplemento de plástico de 10 mm de espesor análogamente perforado quese encuentra debajo de ésta, al casquillo de plástico para el tornillo (que se encuentra fijo en elhormigón) hasta una tuerca M 27, donde se atornilla con un par de giro de 250 Nm/lubricado,según plano P.16.4038.00.
Paquete de arandelas cóncavas
Para garantizar el necesario pretensado de esta atornilladura, se colocan entre la cabezahexagonal del tornillo de fijación pasante M 27 y la superficie superior de la placa nervada 2paquetes de arandelas cóncavas, en sentido inverso, compuestos cada paquete por 2 (es decir,en total 4 unidades) de arandelas cóncavas galvanizadas.
La parte del tornillo de fijación pasante que está fija dentro del hormigón se compone de uncasquillo de plástico (con un diámetro interior de 27,5 mm) que engrosa en la parte inferior de lasección de la traviesa y dentro de la que se encuentra una tuerca hexagonal M 27 (calidad10/galvanizada).
Para la fijación de placas nervadas sobre traviesas de hormigón se pasa y atornilla un tornillogalvanizado M 27 (con cabeza hexagonal/calidad 4.6) según DIN 931 a través del agujero de laplaca nervada y el suplemento de plástico análogamente perforado de 10 mm de espesor (fijodentro del hormigón) a un casquillo pasante de plástico hasta una tuerca M 27.
