1. Propiedadesenelcentro
Ÿ Áreatransversal: 248.0cm²
4
Ÿ Inercia: 4302cm
Ÿ Centroide: 6.84cm
Largodeldurmiente: 2.0m
Pesodeldurmiente: 140kg
Lascargasalasqueestánsometidoslosdurmientesson
elproductodevariosfactoresdefinidosenelsistemade
ferrocarriles, a continuación se enumeran cada uno de
estos.
Espaciamientoentredurmientes
El espaciamiento entre los durmientes afecta los
esfuerzos a flexión de los rieles, los esfuerzos de
compresión sobre el balastro y los esfuerzos de flexión
sobrelosmismosdurmientes.
Para el sistema de ferrocarriles nacional se ha utilizado
unaseparacióntípicade70cm.
Factordeimpacto
Este factor incrementa en determinado porcentaje la
carga estática vertical con el fin de tomar en
consideraciónelefectodinámicodelpasodelferrocarril
y las irregularidades en las vías. Este factor puede
rondar entre un 150% y un 200%, sin entenderse a estos
comolosvaloreslímites.
Distribucióndelacarga
Se ha confirmado, mediante pruebas de campo, que la
carga que el ferrocarril ejerce sobre las vías, se
distribuye entre varios durmientes. La distribución de la
carga depende del espaciamiento entre los durmientes,
lareacciónenelbalastroylasubbaseylarigidezdelriel.
7.4 Cargasdediseño
75
Manual Técnico PC - Durmientes
Los durmientes son elementos utilizados en las líneas de
ferrocarril, los cuales se colocan sobre una capa de material
granular conocido como balastro y sirven de apoyo para los
rielesdeacero.
Lafunciónprincipaldelosdurmientesconsisteentransmitirlas
cargasalbalastro,productodelpasodelferrocarril.
Productos de Concreto S.A. fabrica durmientes de un solo bloque de
concreto pretensado. Este tipo de durmiente presenta una mayor
durabilidad con respecto a los de madera, disminuyendo los costos de
mantenimientoyrestauracióndevías.
La Asociación Americana de Ingeniería y Mantenimiento Ferroviaria
(AREMA, por sus siglas en inglés) cuenta con publicaciones acerca de
prácticas recomendadas sobre el diseño y construcción de estructuras
relacionadas con la ingeniería ferrovial. Particularmente, el capítulo 30 de
sumanualresumeeltemadedurmientes.
Además,eneldiseñodedurmientespretensadossedebentomarencuenta
los lineamientos aplicables del Reglamento para Concreto Estructural ACI
318.
Paralosdurmientesdeconcretopretensadoseutiliza:
Ÿ Concretof’c: 600kg/cm²
Ÿ Alambres de preesfuerzo libres de esfuerzos residuales de 7 mm
dediámetro(ASTMA421)
Propiedadesbajoelriel
Ÿ Áreatransversal: 329.7cm²
4
Ÿ Inercia: 11614cm
Ÿ Centroide: 9.49cm
7.1 Normativavigente
7.2 Materiales
7.3 Característicasdelasección
Durmientes
Durmientes
de concreto
0.120m
C
0.200m
0.200m
0.200m
C
0.142m
0.145m
Capítulo 7
Fig. 7.1 Sección de durmiente
bajo el riel
Fig. 7.2 Sección
durmiente
al centro
Produtos
de
C
oncreto
S.A.
2. Manual Técnico PC - Durmientes
76
Durmientes
En el capítulo 30 del manual de AREMA se incluye una tabla que, a manera
de simplificada, muestra los valores de distribución de carga en función
únicamente del espaciamiento entre durmientes. Para la separación típica
antes mencionada de 70 cm, el porcentaje de distribución es cercano a un
56%.
Cargadeleje
Es la carga que transmite el ferrocarril a las vías y es especificado por el
cliente, pues depende del tipo de máquina. La carga del eje se transmite a
ambosrielesporigual,demodoquelellegalamitadacadauno.
Revisióndelapresiónmáximasobreelbalastro
Sibien la presión ejercidaporeldurmientesobreelbalastronoesuniforme,
se puede calcular rápidamente un valor promedio. Para balastros de alta
calidadyresistentesalaabrasiónlapresiónnodebeexceder60Ton/m².
σ : Presiónpromedioenelbalastrob
P : Cargaenelejeeje
FI: FactordeImpacto
FD: Factordedistribución
A : Áreadecontactoentreeldurmienteyelbalastrod
Cargatransmitidaporcadariel
Lacargatransmitidaacadadurmienteenelpuntodeapoyodelrieles:
P : Cargapuntualenelapoyodecadarieleneldurmienteriel
P : Cargaenelejeeje
FI: Factordeimpacto
FD: Factordedistribución
Límitesdeesfuerzoseneldurmiente
Adicional a los límites de esfuerzos ya establecidos para las diferentes
etapas de cargas en el ACI 318, es recomendable en durmientes de concreto
pretensadoqueserespetenlossiguienteslímites:
• La precompresión máxima después de todas las pérdidas en cualquier
puntodelelementonodebeexceder17.2MPa.
• El esfuerzo mínimo en compresión en la sección de apoyo del riel es de
3.5MPa,estomedidodespuésdetodaslaspérdidasysincargaaplicada.
Pruebasdelaboratorio
Existenunaseriedepruebasqueselepuedenrealizaralosdurmientespara
verificar su capacidad estructural, a continuación se nombran algunas de
7.5 Guíasdediseño
( )
d
eje
b
A
FDFI1P
σ
×+×
=
( ) FDFI1
2
P
P
eje
riel ×+×=
estas. Para una explicación más detallada revisar el
manualdeAREMA,capítulo30.
• Pruebadecargaverticalenelapoyodelriel
• Prueba de momento negativo en el centro del
durmiente
• Prueba de momento positivo en el centro del
durmiente
• Pruebadecargarepetidaenelapoyodelriel
• Prueba de longitud de desarrollo, anclaje de
alambresycargaúltima
Sistemadefijaciónentreeldurmienteyelriel
La fijación entre el durmiente y los rieles del ferrocarril
se realiza mediante clips metálicos que se aseguran por
mediodeuntornillocolocadoenunaprevistadispuesta
enelelemento.
Acontinuaciónsemuestraundetalletípico.
Perfil 75 Perfil 85
Perfil 70 Perfil 80
57.0
6.0 1.0
89.0 89.0
94.4 94.4
8.5
89.0
94.4
3.5
89.0
94.4
Fig. 7.3 Detalle de fijación mediante clips metálicos
Produtos
de
C
oncreto
S.A.
