La influencia de la rigidez de las placas de asiento en las solicitaciones verticales de los vehículos

Abstract

Las solicitaciones verticales que los vehículos ejercen sobre la vía son las principales responsables del deterioro de su calidad geométrica. El aumento de la velocidad de la circulación de los vehículos y los mayores requerimientos geométricos de las líneas de alta velocidad han conllevado el aumento de los costes de mantenimiento de la vía, y de forma aún más significante en aquellos puntos de la vía donde la hetereogeneidad de la rigidez vertical da lugar a solicitaciones mayores. Esta tesina se ha centrado en el papel de las placas de asiento y otros elementos elásticos de la vía para disminuir las solicitaciones verticales en una configuración de vía en donde se produce variación de la rigidez vertical, como son las las transiciones plataforma natural-obra de fábrica en vías de alta velocidad. Esta configuración es muy frecuente en las vía de alta velocidad españolas, por tanto, supone una excelente oportunidad para reducir costes de mantenimiento y así aumentar la competitividad del ferrocarril. Primeramente se ha realizado un estado del arte para revisar la naturaleza de las solicitaciones verticales, qué factores influyen en ellas, describir los elementos elásticos existentes e identificar configuraciones críticas de la vía. Después, se ha elegido la transición plataforma natural-obra de fábrica como caso de estudio y se ha realizado una modelización de la transición con el software SAP2000 v.14. Se han modelizado dos configuraciones: una con vía balastada en ambos tramos, en la que se ha considerado primeramente una rigidez de la placa de asiento en el tramo sobre plataforma natural de 100 kN/mm (rigidez utilizada en la línia de alta velocidad Madrid- Barcelona) y después una rigidez de la placa de asiento de 50 kN/mm (rigidez de la placa de asiento para que la rigidez vertical de la via sea la óptima); y otra con vía en placa sobre la obra de fábrica, en la que la rigidez de la placa de asiento en la vía sobre plataforma natural se ha considerado de 100 kN/mm. La investigación llevada a cabo ha señalado la variedad de configuraciones críticas de la vía (danza de las traviesa, juntas de carril, aparatos de vía y transiciones) donde se podría optimizar la rigidez de la placa de asiento para reducir la hetereogeneidad de la rigidez de la vía, que da lugar a focos de deterioro. Los análisis realizados en el caso de estudio han permitido determinar los valores óptimos de dichas rigideces. Además, se ha obtenido que la disposición de suelas bajo traviesa con variación lineal de su rigidez permite suavizar la transición en caso que la placa de asiento sea la misma en ambos tramos. Se concluye, por tanto, que es posible reducir la heterogeneidad de la rigidez de la vía en transiciones mediante el uso de placas de asiento de rigidez adecuada en ambos tramos. También es posible hacer la transición más gradual mediante el empleo de suelas bajo traviesa, en el caso que la placa de asiento no varíe a lo largo de la transición.