ELEMENTOS DE INGENIERÍA FERROVIARIA

Calculo de la Vía
Para el cálculo de la vía se considera principalmente:

Cálculo del Riel
Cálculo del durmiente
Cálculo del balasto

Una vía ferroviaria se encuentra sometida a dos tipos de esfuerzos.

Esfuerzos verticales: Producidos por el peso propio del vehículo que circula en la vía
Esfuerzos horizontales: producidos por el rodamiento, temperaturas, y movimientos propiamentedicho del vehículo que circula en la vía.

Entre los movimientos que se observan en los trenes tenemos:
Balanceo
Trepidación
Rebote
Galope
Serpenteo
Vaivén

Los cuales deben ser considerados para el diseño de la vía y la envolvente máxima para el material rodante.

Funciones del Riel
Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante y transmitirla a su vez al resto decomponentes que conforman la superestructura de la vía. Sirven como guía de las ruedas en su movimiento. Conduce electricidad para la señalización y tracción de las líneas electrificadas.

Cálculos del Riel
Uno de los factores más importantes para el caculo de los rieles es el peso de los vehículos, ya que es el punto de contacto entre la rueda y el riel según la cantidad de ejes. En todos losvehículos el peso bruto se reparte en todos los ejes de manera uniforme y se expresa como un peso máximo por eje, que debe ser soportada por el riel. El riel es sustituido mas por desgate o fatiga que por problemas de orden estructural.
Para iniciar el cálculo del riel se debe considerar los siguientes pasos como se afirmo en la guía de la parte i: considerar que el riel se comporta como una vigacontinua apoyada sobre los durmientes. Considerar su comportamiento dinámico y su capacidad se basa en la velocidad, la distancia entre los durmientes y el peso bruto del eje.
Se elige un perfil una vez calculado el peso. Se calculan los esfuerzos a los que estará sometido y se procederá al chequeo respectivo con los esfuerzos permisibles por norma.





Para entrar ya directamente en elcálculo del riel se considera los siguientes elementos para su diseño y posterior verificación como lo son: cargas en proyección horizontal generadas por el peso propio del tren; en el caso de existir algún peralte, llamase para facilitar el termino caso de “viga inclinada” en acero estructural, su comportamiento se considera un caso de flexión biaxial por lo que obliga a la descomposición de lacarga vertical lo que viene a reafirmar el punto anterior. el ancho tributario entre rieles según sea el tipo de vía a calcular, en cuanto a las características del tren.

Asumir algún tipo de los perfiles que se pueden apreciar en la lámina siguiente, para considerar tanto su peso como sus características; establecer o conocer la pendiente o peralte de la vía y la longitud del perfil. Hay querecordar que se calcula como una viga continua para poder determinar los momentos necesarios para poder a ciencia cierta saber que perfil utilizar. Calcular el esfuerzo máximo capaz de soportar el perfil. si ya habíamos preestablecido alguno se procede a realizar el chequeo respectivo.

Tipos de Rieles








Ejemplo de cálculo
Suponer rieles para una vialidad con el 4% de pendiente,la longitud del riel será de 6,00 mts (para el caso del ejercicio no implica que sea así en el campo), la separación entre ejes será de 1,41. Chequear el perfil sugerido (vignole). Suponga un peso del “caucho” o “rueda” del tren de 37 kg/ml.

Solución:

Calcular las cargas en proyección horizontal: procedemos a realizar la sumatoria de cargas: .37 kg/ml de la rueda + 23 kg/ml “asumido delriel” nos arroja un valor de 60 kg/ml que vamos a descomponer tanto en un eje x-x como en uno y-y. q y = 60kg/ml* cos α y q x = 60 kg/ml* sen α donde “ α ” es el ángulo de inclinación dado que se determina calculando el arctang (0,04) = 2,29°.
Calcular los momentos: como se dijo que se calculaba como una “viga continua” y no estamos discriminando la cantidad de durmientes vamos a suponer que la...