Una traviesa de hormigón ( inglés británico ) o traviesa de hormigón ( inglés americano ) es un tipo de traviesa de ferrocarril o traviesa de ferrocarril hecha de hormigón armado con acero .
En 1877, Joseph Monier , un jardinero francés, sugirió que se podría utilizar hormigón armado con acero para fabricar traviesas para vías de ferrocarril. Monier diseñó una traviesa y obtuvo una patente para ella, pero no tuvo éxito. [ cita necesaria ]
Las traviesas de hormigón se utilizaron por primera vez en Alford and Sutton Tramway en 1884. Su primer uso en una línea ferroviaria principal fue por la Reading Company en Estados Unidos en 1896, según lo registrado por AREA Proceedings en ese momento. Los diseños se desarrollaron aún más y los ferrocarriles de Austria e Italia utilizaron las primeras traviesas de hormigón a principios del siglo XX. A este le siguieron de cerca otros ferrocarriles europeos. [ cita necesaria ]
No se lograron grandes avances hasta la Segunda Guerra Mundial , cuando las maderas utilizadas para las traviesas eran escasas debido a la competencia de otros usos, como las minas. [1] A raíz de las investigaciones realizadas en los ferrocarriles franceses y europeos, se desarrolló la moderna traviesa de hormigón pretensado. También se instalaron tramos de carril más pesados y carriles soldados más largos, lo que requirió traviesas de mayor calidad. Estas condiciones estimularon el desarrollo de traviesas de hormigón en Francia, Alemania y Gran Bretaña, donde se perfeccionó la tecnología. [ cita necesaria ]
El 1 pie 11+Lynton and Barnstaple Railwayde ancho de 1 ⁄ 2 pulgadas(597 mm) en North Devon, experimentó con traviesas de concreto en varios lugares a lo largo de la línea. Como las traviesas se moldearon según el ancho, eran de poca utilidad fuera de las áreas de la estación en esta línea tan curvada donde comúnmente se requería aflojar el ancho. También eran ruidosos y carecían de la elasticidad de las traviesas de madera, creando una carretera muy rígida.[2]Algunas de esas traviesas de hormigón ahora se pueden ver en exhibición en la estación Woody Bay.[3]
El interés por las traviesas de ferrocarril de hormigón aumentó después de la Segunda Guerra Mundial tras los avances en el diseño, la calidad y la producción de hormigón pretensado.
Las traviesas de hormigón con cabeza de toro con silla existen desde al menos la década de 1940; el Great Western utilizando una silla de dos agujeros, ahorrando así tanto la escasa madera de la guerra como los pernos de fijación de acero. [4] Este diseño fue utilizado por los ferrocarriles administrados por el gobierno durante la Segunda Guerra Mundial y, en particular, inmediatamente antes del Día D, cuando la madera escaseaba y se necesitaba con urgencia ampliar o reemplazar las vías. Por tanto, la estación de Gravesend West Street se volvió a colocar en 1944 para permitir gestionar el enorme aumento del transporte de mercancías. [ cita necesaria ]
En 2021 se utilizaron en Bélgica traviesas de hormigón al azufre , que requiere poca energía y no requiere agua para su fabricación. [5]
Las traviesas de hormigón pueden ser de una sola pieza de dimensiones uniformes o variables. También pueden constar de dos bloques separados conectados por un tirante de acero. Una vez más, el Great Western Railway durante la Segunda Guerra Mundial produjo traviesas tipo "pot" con sillas (dos vainas de hormigón conectadas por barras de acero) para usar en apartaderos y algunos bucles, pero estas traviesas monobloque no llevaban un tirante de calibre en cada posición, como normalmente colocándose cada 3 o 4 macetas o sucesivamente en las juntas de los carriles. Un ejemplo de este tipo se registró en un apartadero en Talyllyn East Junction y en Rock Siding, Talybont-on Usk, en el antiguo ferrocarril Brecon & Merthyr en septiembre de 1963. Hasta hace muy poco, se podían ver ejemplos en Dovey Junction en la costa del Cámbrico y Es posible que todavía existan otros en otros lugares. [6]
Excepcionalmente, el hormigón se puede verter en dos losas longitudinales separadas, como se hace en Namibia . La vía en placa consiste en una plataforma continua de hormigón sin división en traviesas separadas, y éstas se utilizan con mayor frecuencia en túneles. British Rail experimentó con losas a finales de la década de 1960 y las colocó varios kilómetros a lo largo de las líneas principales al norte de Derby. [ cita necesaria ]
Las traviesas de hormigón carecen de la elasticidad de las traviesas de madera y, por lo tanto, las vías de balasto con traviesas de hormigón suelen tener una degradación mucho más rápida del lastre cuando están cargadas. Esto es especialmente cierto en curvas, desvíos y desvíos. Para reducir el desgaste del lastre y, en algunos casos, ofrecer aislamiento de vibraciones, se colocan almohadillas en la base de la traviesa. Las almohadillas suelen estar fabricadas con espumas de poliuretano con una rigidez adaptada a los requisitos de elasticidad de la pista. [ cita necesaria ]
Para reducir la degradación del lastre, se puede utilizar una espuma de poliuretano semiplástica muy rígida que imite el comportamiento plástico de las traviesas de madera; las piedras de lastre se presionan contra la superficie de la traviesa, aumentando el área de contacto. Normalmente, estas almohadillas tienen un grosor de 7 mm (0,28 pulgadas) a 10 mm (0,39 pulgadas). Para conseguir también el aislamiento de vibraciones, la capa elástica debe ser más blanda y, en muchos casos, más gruesa. Se puede lograr un aislamiento de vibraciones de 5 a 12 dB, pero los resultados dependerán de muchos factores, como la carga del eje, la velocidad, la rigidez del subsuelo, el espesor del lastre, la calidad del lastre y más. Por tanto, es muy difícil predecir los resultados con exactitud. [ cita necesaria ]
A pesar de que las traviesas de hormigón son menos elásticas que las de madera, se ha comprobado que no provocan mayores emisiones sonoras cuando los trenes pasan sobre ellas. Un estudio realizado como parte de Euronoise 2018 encontró que las traviesas de hormigón son en promedio 2 dB(A) más silenciosas que las de madera, pero en tramos rectos de vía causan más emisiones de ruido en los subgraves (16–60 Hz) y medios (500 Hz). –2000 Hz) rangos de frecuencias. Aunque las traviesas de madera causan más emisiones de ruido casi universalmente en todo el rango de frecuencia audible en secciones curvas de vía, la respuesta acústica más aguda de las traviesas de concreto en vías rectas puede causar una percepción subjetiva de que las traviesas de concreto son más ruidosas. [7]
Las ventajas incluyen: No se pudren como las traviesas de madera, son a prueba de fuego, su peso adicional hace que la vía sea más estable (particularmente con los cambios de temperatura), pueden resistir los riesgos de incendio mejor que las traviesas de madera, dan más retentividad a la vía, tienen tienen una vida útil más larga que las traviesas de madera y necesitan menos mantenimiento, lo que se traduce en menores costes continuos y menos cierres de vías. Además, las traviesas de hormigón no están empapadas en creosota como la mayoría de las traviesas de madera (utilizadas principalmente en Europa), por lo que son más respetuosas con el medio ambiente.
Las desventajas incluyen: Cuando los trenes descarrilan y las ruedas golpean las traviesas, las traviesas de madera tienden a absorber el golpe y permanecen intactas, mientras que las traviesas de hormigón tienden a romperse y deben ser reemplazadas. Los costes iniciales son mayores y no son adecuados para el cambio de ancho, a menos que esto ya se tenga en cuenta. Las traviesas de hormigón pesan hasta 300 libras (136,1 kg) más que sus contrapartes de madera. Como resultado, se requiere un lastre de mayor tamaño para soportar y mantener en su lugar las traviesas sobre la plataforma de la carretera. Además, no absorben tanta vibración del paso de los trenes como lo hacen las traviesas de madera. Esto puede provocar la degradación de las propias traviesas, desde pequeñas grietas hasta un fallo total con el tiempo. Este problema es más frecuente cuando las traviesas están ubicadas junto a las juntas de los rieles. Por esta razón, los ferrocarriles que utilizaban traviesas de hormigón para líneas planas las evitaban en desvíos y enclavamientos; sin embargo, los diseños modernos permiten el uso de soportes de hormigón para los desvíos y se han convertido en estándar para las renovaciones de desvíos en muchos ferrocarriles. Otra falla potencial es la rigidez lateral que puede causar fatiga acumulativa del metal, particularmente en curvas inversas donde las tensiones se acentúan por el cambio abrupto de las fuerzas laterales. Esto, a su vez, puede ser la causa del agrietamiento de las esquinas de los rieles, así como del refuerzo de las traviesas de acero.
Los ferrocarriles alemanes han experimentado grietas en sus traviesas en las líneas de alta velocidad y han tenido que reemplazar muchos miles de ellas después de una corta vida útil; sin embargo, se descubrió que esto se debía al uso de agregados inadecuados en la mezcla de concreto. [8] Las traviesas de hormigón dañadas no se pueden reparar. Las viejas traviesas de hormigón se pueden utilizar para muros de contención; de lo contrario, podrían triturarse para reciclar la grava y el refuerzo de acero. [9]
Es posible que se necesiten traviesas especiales en curvas extremadamente cerradas, como el nuevo triángulo en Newmarket, Nueva Zelanda, en el ancho de vía de 1.067 mm ( 3 pies 6 pulgadas ) de radio 95 m (312 pies). En este caso, las traviesas son muy pesadas, unos 250 kg, y pueden incluir un ensanchamiento de ancho de vía con un ensanchamiento de ancho de transición. [10]
Las traviesas de hormigón para desvíos deben diseñarse individualmente y a medida para la ubicación. Son mucho más largas que las traviesas normales, tienen huecos para cambiar los motores y, por lo general, las fabrican un pequeño número de fabricantes especializados. Si se necesita un desvío con urgencia, se puede fabricar con traviesas de madera que simplemente se pueden perforar a medida.
La UIC, la Unión Internacional de Ferrocarriles, ha emitido una norma (#710) para traviesas de hormigón.
En otros países, como Malasia y Singapur, se utilizan diversas normas, como las Normas Australianas, AS 1085.14:2012 (Material de vía férrea - Traviesas de hormigón pretensado), o EN 13230-4:2016 (Aplicaciones ferroviarias - Traviesas y soportes de hormigón de vía). , Parte 4: Soportes pretensados para interruptores y cruces). El folleto UIC 713R también se utiliza como referencia complementaria debido a que la Parte 6 de EN 13230 aún está en etapa de borrador, es decir, pr EN 13230-6:2016. 122333
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Las traviesas de hormigón se fabrican al revés en moldes, de varias traviesas de largo. Se insertan bases de clips Pandrol u otros accesorios en los moldes. En estos moldes se instalan barras de refuerzo de acero pretensado y luego se vierte el hormigón. El hormigón tarda varios días en curarse, después de lo cual las traviesas se retiran de los moldes y se cortan en traviesas individuales. La parte inferior del molde está marcada con el logo del fabricante y un sello de fecha.
Ocasionalmente, las traviesas se fabrican con conductos para el cableado del circuito de vía o accesorios adicionales para barandillas. Los durmientes se pueden fabricar utilizando un método de línea larga o un método de línea corta; Cada método tiene sus ventajas y desventajas. [11]
Varias empresas fabrican traviesas en todo el mundo. Se transportan al lugar de trabajo en pequeñas pilas, con trozos de madera que separan las capas de traviesas. Luego se colocan manualmente o con diversas máquinas de colocación de traviesas.
En 2011, la Administración Federal de Ferrocarriles de los Estados Unidos (FRA) puso en vigor nuevas regulaciones sobre traviesas de concreto, con avisos publicados por la FRA en el Registro Federal de EE. UU. del 1 de abril al 9 de septiembre de 2011 . Los avisos de la FRA decían que la necesidad de las nuevas reglas quedó demostrada por el descarrilamiento de un tren de Amtrak cerca de Home Valley, Washington, el 3 de abril de 2005, que, según la Junta Nacional de Seguridad del Transporte de EE. UU. , fue causado en parte por exceso (más de Abrasión de 0,5 pulgadas (13 milímetros) del hormigón.
Medios relacionados con la traviesa de hormigón en Wikimedia Commons