Aplicación de Geomallas en Ferrovías (Documento Original de Discusión de Tensar International Corporation, con adecuaciones y conversiones locales para República Dominicana, por L. Carpio-Montás, MSCE; CODIA 580). Por considerarlo irrelevante para su entendimiento, en el documento se ha mantenido el sistema ingles; para uso local, los datos y resultados deben ser convertidos al sistema métrico, o al científico). Por disponibilidad particular, se ha utilizado un documento de una empresa específica, pero el usuario puede utilizar cualquier otra presentación que esté disponible. Este documento es de libre distribución, pero por las responsabilidades profesionales envueltas se recomienda siempre indicar su procedencia)

Serie «GUIAS DE INGENIERIA PRACTICA», por L. Carpio-Montás (en preparación)

La OportunidadCLAVE: Optimización de Inversión $ CLAVE: Optimización de Inversión $

Dos Formas de utilizar las Geomallas Balasto

Sub-balasto Granular

Geomalla

Geomalla en el fondo del sub-balasto Solución para mejorar capacidad de soporte

Balasto

Sub-balasto GranularGeomalla

Geomalla en el fondo del balasto Solución para reducción de mantenimiento

Subrasante débil

Subrasante Firme

Distribución Mejorada de Carga

Geomalla

Subrasante

Consecuentemente, la inclusión de la geomalla se conceptualiza como un incremento de los factores de capacidad de carga de cimentaciones.

Como hamaca, la geomalla carga todo el peso, anclada por fricción de la extensión alrededor de la zona cargada.

Como Distribuidor-reductor de Presiones, la geomalla traba las partículas del material, ampliando la base portante con la profundidad.

Manual Asociación Americana de Ingeniería y Mantenimiento de Pistas de Ferrocarriles-AREMA, Volumen 1

• Utilización de la ecuación de Talbot para determinar los espesores de capa sin reforzar.

Cuerpo de Ingeniería de la Armada de Estados Unidos, ETL 1110-1-189

• Utilización de los factores de capacidad de carga para el uso de geomallas.

El Diseño US basado en:

Ecuación de Talbot

Presión en el fondo de la traviesa

Presión Resultante en el tope

de la subrasante (lb/pulg²)

Reacción Soporte de la Subrasante a computar.

Ref: Manual AREMA (2010), Capítulo 30

Espesor de balasto y sub-balasto debajo de la traviesa (pulg.)

Enfoque del Diseño USDe AREMA-EMPIRICO

De USACE con factores Nempiricamente definidos para refuerzo específico.

Enfoque del Diseño U.S.

• Factores de Tren

La presión aplicada, Pa es una función de:

Factores del Tren• Carga de Rueda

• Diámetro de Rueda

• Velocidad Máxima

Factores de la Superestructura

• Tipo de Riel

• Tipo de Traviesa-durmiente (Madera, Concreto, etc.)• Dimensiones de Traviesa• Espaciamiento de Traviesa

Enfoque del Diseño US

Presión aplicada,

Donde Carga de Rueda (lb)

Factor de Influencia

Factor de DistribuciónSección transversal base traviesa

Ref: Manual AREMA (2010), Capítulo 1

Enfoque del Diseño US

Ref: Manual AREMA (2010), Capítulo 1

Factor de Influencia,

DondeVelocidad Máxima del tren (millas/hora)

Diámetro de Rueda (pulgadas)

Enfoque del Diseño US

Ref: Manual AREMA (2010), Capítulo 30

Determinación del factor de distribución, %

car

ga e

je s

obre

una

sol

a tr

avie

sa

Espaciamiento entre centros de traviesa (pulgadas)

Enfoque del Diseño US

Concreto (Capítulo 30, Parte 4)

Madera (Bol. 634)

U = 8,000 lb/pulg (Concreto)

U = 4,000 (Madera dura)

U = 3,000 (Acero)

U = 2,000 (Madera Blanda)

Ref: ETL 1110-1-189. * Factor de refuerzo para una sola geomalla TENSAR TX160; otras a evaluar. Para segunda geomalla en balasto, el factor Nc puede etimarse como 11,6}

Capacidad de Soporte Admisible, Pc

Factor de Seguridad Factor de Seguridad

Donde

Capacidad Máxima de Soporte de la subrasante (lb/pulg²)

Resistencia cortante-sin drenar-de la subrasante (lb/pulg²)

Factor de capacidad de soporte

(Sin Estabilizar)

(Estabilizado con geomalla*)Por AREMA, factor de seguridad = 2 a 5

Enfoque del Diseño US

Ejemplo de DiseñoPuerto de Los Angeles, California

Proyecto Atracadero 200 (POLA 200).

• Diámetro de Rueda• Carga de Rueda

• Velocidad Máxima

• Dimensiones de Traviesa• Espaciamiento de Traviesa

• Resistencia de Subrasante• Factor de Seguridad prefijado=

10 millas/horas36 pulgadas

20 pulgadas (Madera)

CBR = 2%

Pulgadas?

Subrasante

Sub-balasto

Balasto Minimo 9 pulgadas

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200

Parámetros de Diseño

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200

Factor de influencia, IF

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200

Determinación del factor de distribución, %

car

ga e

je s

obre

una

Espaciamiento centro a centro de traviesas (pulgadas)

Concreto (Capítulo 30 AREMA, Parte 4)

Madera (Bol. 634)

U = 8,000 lb/pulg (Concreto)

U = 4,000 (Madera Dura)

U = 3,000 (Acero)

U = 2,000 (Madera Blanda)

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

sola

trav

iesa

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200

Presión Aplicada, Pa

Lb/pulg2

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200

Capacidad de Presión admisible, Pc

Inestabilizado, Pc

Estabilizado, Pc

Factor de Seguridad Factor de Seguridad

Lb/pulg²

Lb/pulg²

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Espesor No-Estabilizado

Espesor Estabilizado

Pulg.

Pulg.

Ecuación de Talbot:

Ejemplo de Diseño – Atracadero POLA 200 Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Ejemplos de Diseño V.E. Atracadero POLA-200

Capa de balasto estabilizada16 pulgadas

Capa de balasto inestabilizada29 pulgadas

Geomalla Tensar

Geomalla Tensar

Geomalla Tensar

Balasto

Sub-balasto

Pulg.

Pulg

Pulg

Pulg

Pulg.

Pulg.

Pulg.

Pulg

Diseño-V.E., o de Alternativas bajo Enfoque Analítico de Valores de Inversión/Retorno

1

3

2 1. Espesor >9 pulgadas. Con y sin refuerzo de geomalla.

2 y 3. Secciones equivalentes.

Ahorro en costos

Costo de material instalado *

Agregado de sub-balasto y balasto:Excavación y bote de subrasante:Geomalla : $4.00/Yarda

Ahorro de costos

La yarda de estructura: $25/Yarda

Por milla lineal de riel: $200,000

(Nota: Todo el balasto/sub-balasto requiere extracción)Ramal ferroviario muelle; 11.36 millas: $2.2 Millones

* Costos son referenciales de ese caso; en la República Dominicana los agregados se cuantifican en RD$/m³, y las longitudes y áreas en metros; el costo de la Geomalla es función de volúmenes y cargas fiscales de cada caso particular.

Vehículos de Construcción

Construcción más Rápida

728 camiones de piedra menos

728 camiones de relleno menos

Ahorro de Tiempo

1456 menos camión-horas

Otras Ventajas Colaterales

Reduce/evita excavación y bote de suelos contaminados.

Reduce emisiones de carbono (Reducción típica del 20-40%).

Adicionales Ecológicas al Básico Aumento de la Durabilidad de las Condiciones adecuadas para el buen funcionamiento de la estructura fortalecida.

Realidades del Mantenimiento de vía Férrea

Espe

sor

Dis

eñad

oSubrasante blanda

Realidades del Mantenimiento de la FerroviaRealidades del Mantenimiento de Pista

El mantenimiento de alineación y niveles es un permanente y continuo problema operacional de todas los sistemas ferroviarios del mundo, por su problema básico de interacción suelo-superestructura en suelos débiles.

Linea Ferrocarril Nagykanizsa, Hungria

Balasto

Capa excavada

Geotextíl No-tejido

Subrasante

Sección de capa de balasto en mal estado. Mantenimiento de la vía requerida cada 2 meses.Monitoreo-Control de la vía (antes y después).

Tensar TX

Linea Ferrocarril Nagykanizsa, Hungria

Antes del mantenimiento

Estaciones (metros)

Defl

exió

n (m

ilím

etro

s)

Linea Ferrocarril Nagykanizsa, Hungria

Antes del mantenimientoDespués de Instalar Tensar

Estaciones (metros)

Defl

exió

n (m

ilím

etro

s)

Consideraciones Adicionales Aplicables

Desgaste y desgarre mecánicoRielesTraviesas

Sujetadores

Juntas aislantes

Consideraciones Económicas Pertinentes

Las cuencas de deflexión se reducen en un 50%¿Qué efecto tiene el mal estado en la economía de combustible?

Fin de la Guia, con su Ejemplo