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Tren de pasajeros azul y blanco junto a un camino rural de tierra, árboles dorados y montañas nevadas al atardecer.

Refuerzo de estructuras de tierra ferroviarias

Refuerzo de obras de tierra ferroviarias: geomallas y geocompuestos para plataformas, terraplenes y pendientes

El refuerzo de las estructuras de tierra ferroviarias consiste en la instalación de geomallas y geocompuestos en la plataforma, los terraplenes y las pendientes de una línea ferroviaria. Aumenta la capacidad portante, limita los asentamientos diferenciales y garantiza la estabilidad de la estructura de tierra. Los subsuelos blandos, las cargas cíclicas de los trenes y la migración de finos hacia el balasto son los principales desafíos. Naue cubre cada función de refuerzo con productos homologados conforme a DB HPQ: Combigrid® para refuerzo con separación y filtración, Secugrid® biaxial para refuerzo de la capa base, y Secugrid® uniaxial y Secugrid® HS para terraplenes, pendientes y plataformas de transferencia de carga con diseño estructural.

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De un vistazo

  • Aplicación: Refuerzo de plataformas ferroviarias, capas base, terraplenes y pendientes sobre subsuelos blandos o variables, incluidas plataformas de transferencia de carga sobre pilotes.
  • Productos: Los principales productos de Naue son Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB, Secugrid® biaxial (Q1 y Q6), Secugrid® uniaxial (R6) y Secugrid® HS.
  • Potencial de ahorro: Según el proyecto, pueden lograrse reducciones del espesor de la capa de, por lo general, un 20-50 % respecto a las secciones sin refuerzo.
  • Normas: El diseño se realiza conforme a DBS 918 039 (casos de aplicación 3.5 a 3.8), RIL 836, EBGEO y BS 8006-1.
  • Proyectos típicos: Los proyectos típicos incluyen nuevas líneas y renovación de vías sobre suelos blandos, terraplenes sobre pilotes, pendientes reforzadas y barreras acústicas, así como zonas de transición junto a estructuras.

Refuerzo de estructuras de tierra ferroviarias: retos, soluciones y resultados

Desafíos

  • Subsuelo blando, cohesivo o pantanoso con baja capacidad portante (CBR < 3 %)
  • Asentamientos diferenciales y pérdida de la geometría de la vía bajo cargas cíclicas de los trenes
  • Migración de finos del subsuelo al subbalasto y al balasto
  • Pendientes pronunciadas, espacio limitado y terraplenes sobre pilotes
  • Ventanas de trabajo breves con interrupción del tráfico y requisitos de aprobación de DB

Solución

  • Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB: refuerzo, separación y filtración en una sola capa sobre la explanada (caso 3.5)
  • Secugrid® biaxial para refuerzo de la capa base sin cálculo de diseño (caso 3.6)
  • Secugrid® Q6 biaxial y Secugrid® R6 / HS uniaxial para estructuras de tierra dimensionadas mediante cálculo (casos 3.7 y 3.8)
  • Secutex® 151 GRK 3, geotextil no tejido filtrante en la zanja de drenaje al pie del terraplén (caso 3.3)

Resultado

  • Espesor de capa reducido normalmente en un 20-50 % respecto a las secciones sin refuerzo (según el proyecto)
  • Estabilidad de terraplenes, pendientes y plataformas de transferencia de carga verificada mediante cálculo conforme a EBGEO / BS 8006-1
  • Subbalasto protegido frente a la migración de finos por el geotextil no tejido integrado de Combigrid® nonwoven
  • Secugrid® Q1 sin deformación debida a la construcción: el refuerzo actúa de inmediato
  • Todos los productos cuentan con HPQ de DB para su aplicación específica

Aplicaciones habituales del refuerzo en estructuras de tierra ferroviarias

Los elementos de refuerzo de Naue se utilizan allí donde las plataformas ferroviarias y las estructuras de tierra deben soportar cargas elevadas sobre suelos blandos o mantener su estabilidad en una superficie reducida.

  • Railway construction

    Nuevas líneas sobre suelos blandos

    Explanadas reforzadas sobre suelos débiles o cohesivos para nuevos corredores ferroviarios.

  • Load transfer platforms over piles

    Terraplenes sobre pilotes

    Plataformas de transferencia de carga que transmiten las cargas del terraplén a las cabezas de los pilotes.

  • Reinforced slopes walls

    Pendientes y barreras acústicas

    Estructuras de suelo reforzado de gran pendiente junto a la vía, con una superficie de ocupación reducida.

  • Bridge abutment railway

    Zonas de transición

    Relleno reforzado en estribos de puente para reducir los asentamientos diferenciales.

  • Railway construction

    Renovación de vía

    Mejora de explanaciones existentes mediante refuerzo en lugar de la sustitución completa del subsuelo.

Refuerzo en estructuras de tierra ferroviarias: orientación técnica

La elección del elemento de refuerzo adecuado depende del subsuelo, de las cargas, de la necesidad de separación y filtración y de si la estructura debe verificarse mediante cálculo. DBS 918 039 asigna a cada una de estas funciones un caso de aplicación específico.

Refuerzo con geomalla Secugrid® colocado sobre suelo arenoso en una obra, con trabajadores y maquinaria pesada al fondo.
Refuerzo con geomalla Secugrid® colocado sobre suelo arenoso en una obra, con trabajadores y maquinaria pesada al fondo.
Instalación de geomallas Naue Secugrid® para el refuerzo del suelo en obras de tierra ferroviarias, que aportan estabilidad adicional y contribuyen a la construcción de terraplenes reforzados.
Instalación de geomallas Naue Secugrid® para el refuerzo del suelo en obras de tierra ferroviarias, que aportan estabilidad adicional y contribuyen a la construcción de terraplenes reforzados.

Robusto en la instalación, fiable en su desempeño

Las plataformas ferroviarias y las estructuras de tierra soportan primero el tráfico de obra y después las cargas cíclicas de los trenes. Las geomallas Secugrid®, que también constituyen el refuerzo de Combigrid®, se fabrican con barras planas monolíticas estiradas y uniones soldadas. Absorben la carga con poca deformación, generan una trabazón inmediata con el relleno granular y resisten.

Ventajas prácticas para los equipos de obra:

  • Secugrid® Q1 no presentan deformación debida a la construcción y alcanzan su resistencia a la tracción nominal con un alargamiento ≤ 7 % (EN ISO 10319).
  • Se han documentado factores de reducción por daño por instalación (RFid) de 1.10 a 1.46, según el material de relleno, para Secugrid®.
  • Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB combina una geomalla biaxial y un geotextil no tejido Secutex® en un solo rollo: una etapa de instalación en lugar de dos.
  • Los rollos tienen un ancho de 4.75 m para reducir los solapes; la variante DB de Combigrid® se suministra en rollos de 4.75 m × 50 m.
  • Secugrid® HS alcanza resistencias a la tracción de más de 400 kN/m y hasta 1,200 kN/m para terraplenes sobre suelos muy blandos y plataformas de transferencia de carga.

Secuencia de instalación paso a paso:

  1. Prepare y nivele el subsuelo o la explanada existente.
  2. Desenrolle Combigrid® con el geotextil no tejido hacia abajo, o Secugrid®, directamente sobre el subsuelo; solape los rollos según lo especificado en el diseño.
  3. Coloque y compacte el relleno granular en capas hasta alcanzar el espesor especificado.
  4. Para terraplenes, pendientes y plataformas de transferencia de carga, instale capas adicionales de Secugrid® con la separación vertical calculada y pliéguelas o conéctelas en el paramento.
  5. Verifique la capacidad portante de la capa terminada según lo especificado en el diseño, por ejemplo, mediante un ensayo de carga con placa.

Refuerzo de estructuras de tierra ferroviarias: preguntas frecuentes (FAQ)

El refuerzo de las estructuras de tierra ferroviarias consiste en la instalación de geomallas o geocompuestos en la plataforma, la capa base, los terraplenes y las pendientes de una línea ferroviaria. Aumenta la capacidad portante, limita los asentamientos diferenciales y garantiza la estabilidad de la estructura de tierra. Las condiciones que suelen motivar su uso son subsuelos con un CBR inferior al 3%, límites estrictos de deformación, pendientes pronunciadas y terraplenes sobre suelos blandos o pilotes.

El caso 3.5 contempla el refuerzo con funciones adicionales de separación y filtración (Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB). El caso 3.6 contempla el refuerzo de la capa base sin cálculo de diseño (Secugrid® biaxial). Los casos 3.7 y 3.8 contemplan elementos de refuerzo en estructuras de tierra dimensionadas mediante cálculo, con Secugrid® biaxial y uniaxial, respectivamente. El caso 3.3 contempla elementos filtrantes en instalaciones de drenaje, como la zanja al pie del talud (Secutex® 151 GRK 3).

Utilice Combigrid® donde el subsuelo sea de grano fino, cohesivo o blando y los finos puedan migrar al subbalasto. Combigrid® 40/40 Q1 GRK 4 DB proporciona refuerzo, separación y filtración en un solo producto; una geomalla combinada en obra con un geotextil no tejido independiente no cumple los requisitos del caso de aplicación 3.5. Utilice Secugrid® biaxial donde solo sea necesario reforzar la capa base.

Las geomallas biaxiales Secugrid® 40/40 Q6 y Secugrid® 80/80 Q6 se utilizan donde las fuerzas actúan en dos direcciones, por ejemplo, en pendientes reforzadas. Las variantes uniaxiales de Secugrid®, desde 80/20 R6 hasta Secugrid® 400/40 R6 y Secugrid® HS, con resistencias a la tracción de más de 400 kN/m hasta 1,200 kN/m, soportan fuerzas elevadas en una dirección en terraplenes sobre suelos blandos, plataformas de transferencia de carga sobre pilotes y al salvar cavidades.

Una plataforma de transferencia de carga es una capa granular reforzada dispuesta sobre una retícula de pilotes. Las capas de geomalla uniaxial Secugrid® R6 o Secugrid® HS se extienden entre los pilotes y transmiten la carga del terraplén a las cabezas de los pilotes, lo que limita los asentamientos diferenciales en la superficie. A menudo no se requiere una losa rígida de encepado. El diseño se realiza conforme a EBGEO y BS 8006-1.

Se pueden lograr reducciones del espesor de capa de típicamente 20-50 % respecto a las secciones sin refuerzo y, en muchos casos, se puede evitar la sustitución del suelo. Los ahorros reales dependen del subsuelo, las cargas y el diseño.

En los proyectos de DB, se aplican DBS 918 039 (HPQ para cada caso de aplicación) y RIL 836. El diseño se realiza conforme a EBGEO y BS 8006-1. La resistencia a la tracción se ensaya según EN ISO 10319 y la fluencia según EN ISO 13431; ambas constituyen la base de la resistencia de diseño a largo plazo. Para los geotextiles no tejidos de filtración, la abertura característica se determina según EN ISO 12956.

La resistencia de diseño a largo plazo (LTDS) se obtiene a partir de la resistencia a la tracción característica a corto plazo (EN ISO 10319), aplicando factores de reducción por fluencia (EN ISO 13431), daño por instalación y efectos ambientales, de conformidad con EBGEO o BS 8006-1. Los factores de reducción por daño por instalación documentados para Secugrid® oscilan entre 1.10 y 1.46, en función del material de relleno.

Para las variantes Q1 de polipropileno de Secugrid® y Combigrid®, la Declaración de Prestaciones (Anexo B) indica una durabilidad de al menos 100 años en suelos naturales con un pH de 4 a 9 y temperaturas del suelo inferiores a 25 °C. Para las variantes de poliéster, el comportamiento de fluencia se ensaya conforme a EN ISO 13431 y se incorpora al cálculo de la resistencia de diseño a largo plazo.

Refuerzo de obras de tierra ferroviarias: diseño conforme a normas reconocidas

El refuerzo geosintético de las estructuras de tierras ferroviarias se diseña conforme a las normas de DB AG y a códigos de diseño reconocidos. El Departamento de Ingeniería y Diseño de Naue (EDD) ofrece apoyo para el dimensionamiento y los cálculos de estabilidad específicos de cada proyecto:

  • DBS 918 039: Condiciones técnicas de suministro de geosintéticos para la construcción ferroviaria. Casos de aplicación 3.3 (elemento filtrante), 3.5 (refuerzo con separación/filtración), 3.6 (refuerzo de la capa base), 3.7 y 3.8 (elementos de refuerzo dimensionados mediante cálculo); se requiere una HPQ válida para cada caso.
  • RIL 836: Directriz de DB para la planificación, construcción y mantenimiento de obras de tierra y estructuras geotécnicas.
  • EBGEO: Recomendaciones alemanas para el refuerzo con geosintéticos, que abarcan capas base, terraplenes sobre suelos blandos, plataformas de transferencia de carga y pendientes reforzadas.
  • BS 8006-1: Código de buenas prácticas para suelos reforzados, terraplenes sobre suelos blandos y pilotes, y plataformas de distribución de la carga.
  • EN ISO 10319 / EN ISO 13431: Ensayo de tracción de banda ancha y ensayo de fluencia por tracción, base de la resistencia de diseño a largo plazo.
  • EN ISO 12956: Abertura característica de los geotextiles no tejidos filtrantes.
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Trabajadores ferroviarios con ropa de alta visibilidad junto a una gran máquina amarilla de mantenimiento de vías RPM 2002 en una vía ferroviaria de grava.
Trabajadores ferroviarios con ropa de alta visibilidad junto a una gran máquina amarilla de mantenimiento de vías RPM 2002 en una vía ferroviaria de grava.
Renovación de vía con una máquina especializada en construcción ferroviaria, con refuerzo de Naue Combigrid® para estabilizar la cimentación de la vía.
Renovación de vía con una máquina especializada en construcción ferroviaria, con refuerzo de Naue Combigrid® para estabilizar la cimentación de la vía.

Cómo funciona el refuerzo de Naue en la estructura de capas

  1. Interfaz con el subsuelo: el geotextil no tejido de Combigrid® separa y filtra, evitando que los finos penetren en el subbalasto.
  2. Capa base reforzada: la geomalla biaxial Secugrid® o la geomalla Combigrid® forma una trabazón con el árido y distribuye las cargas ferroviarias sobre una mayor superficie del subsuelo.
  3. Estructura de tierras: Secugrid® R6 / HS, dispuestas con la separación calculada, absorben las fuerzas de tracción en terraplenes, pendientes y plataformas de transferencia de carga.
  4. Drenaje al pie: el geotextil no tejido filtrante Secutex® 151 GRK 3 situado en la zanja de drenaje permite evacuar el agua recogida y retiene el suelo.
  5. Estructura aprobada: cada capa cuenta con una homologación HPQ de DB conforme a DBS 918 039.

Productos para el refuerzo de estructuras de tierra ferroviarias

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