BcnRailINNOVA Proyectos estratégicos ferroviarios de I+D+i

Transcripción

1 BcnRailINNOVA Proyectos estratégicos ferroviarios de I+D+i INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE ARENA EN EL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE SUJECIONES DE FERROCARRIL I. Carrascal, J.A. Casado, S. Diego, J.A. Polanco, P. García LADICIM(Universidad de Cantabria) Nº Expediente: PTR

2 ÍNDICE: INTRODUCCIÓN MATERIAL METODOLOGIA DE ENSAYO RESULTADO Y ANÁLISIS CONCLUSIONES

3 ACREDITACIONES (SGC según UNE EN-ISO 17025): Sistemas Ferroviarios Sistemas de fijación de carril Placas acodadas y placas de asiento Traviesas monobloque. CONVENIOS MULTILATERALES: ILAC: International Laboratory Accreditation Cooperation. EA: European Cooperation for Accreditation IAF: International Accreditation Forum. Las acreditaciones de ENAC son reconocidas en más de 60 países

4 INTRODUCCIÓN: Medina La Meca

5 INTRODUCCIÓN: Problemas: Desgaste excesivo contacto rueda-carril Colmatación del balasto con reducción de la elasticidad Modificación del comportamiento de la sujeción

6 MATERIAL: SISTEMA DE SUJECIÓN Traviesa: ADIF AI-04-EA(monobloque de hormigón pretensado) Placa tope lateral: Placa A2(PA 66+35GF) Placa de asiento: Placa PAE-2(TPE) Vaina: extraíble antigiro AV-1(PA GF) Tirafondo: AV-1 Clip: SKL-1

7 MATERIAL: Arena Tamaño: fracciones comprendidas entre 0,04 y 0,4 mm. Mezcla a partes iguales de arena silícea con arena proveniente de la playa del Sardinero de Santander

8 METODOLOGÍA DE ENSAYO: Rigidez sobre placa de asiento F Fsmax = 85 kn Nº Expediente: PTR ESTÁTICA F DINÁMICA v = 120 kn/min F2 = 68 kn F1 = 18 kn t F2 = 85 kn RIGIDEZ 1000 ciclos; f = 5/10/20 Hz k S = F S2 F d S S1 F1 = 18 kn t [kn/mm]

9 METODOLOGÍA DE ENSAYO: Rigidez sobre conjunto de sujeción

10 METODOLOGÍA DE ENSAYO: Ensayo de cargas repetidas Onda sinusoidal; ciclos; f = 5 Hz Categoría D: ángulo = 26º; cargas: 5/70 kn

11 METODOLOGÍA DE ENSAYO: Ensayo de cargas repetidas con arena

12 METODOLOGÍA DE ENSAYO: Ensayo de cargas repetidas con arena

13 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Ensayo de cargas repetidas Desplazamientos Desplazamiento horizontal de cabeza, δ hc [mm] 1,5 1 0,5 0 δ hc,min (sin arena) δ hc,max (sin arena) δ hc,min (con arena) δ hc,max (con arena) , , Ciclo Desplazamiento vertical del patín δ vp [mm] 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 δ (sin arena) vp,min δ (sin arena) vp,max δ (con arena) vp,min δ (con arena) vp,max , , Ciclo

14 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Ensayo de cargas repetidas Rigidez vertical dinámica 400 Rigidez vertical del patin, R vp [kn/mm] Sin arena Con arena , , Ciclo

15 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Ensayo de cargas repetidas Desplazamientos remanentes Ciclo inicial (sin arena) Ciclo (sin arena) Ciclo inicial (con arena) Ciclo (con arena) Fmax Ciclo inicial (sin arena) Ciclo (sin arena) Ciclo inical (con arena) Ciclo (con arena) Fmax Fuerza [kn] Fuerza [kn] Fmin 0 0,5 1 1,5 Desplazamiento horizontal de la cabeza del carril, δ [mm] hc Fmin 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Desplazamiento vertical del patin del carril, δ vp [mm] Sin arena[mm] Con arena[mm] Δ hc δ vp δ hc δ vp Δ fmax 0,19 0,02 0,45 0,02 Δ fmin 0,36 0,06 0,50 0,03

16 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Ensayo de rigidez sobre conjunto Fuerza (mm) Previo (sin arena) Posterior (sin arena) Previo (con arena) Posterior (con arena) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Desplazamiento, d [mm] Rigidez [kn/mm] Sin arena Con arena Previo Posterior Previo Posterior 158,2 170,1(7,5%) 170,3 246,3(44,6%)

17 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Ensayo de rigidez sobre placa de asiento Fuerza (mm) Placa original Sin arena posterior Con arena posterior 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Desplazamiento, d [mm] Fuerza (kn) Hz 10 Hz 20 Hz Original 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Desplazamiento, d [mm] Rigidez [kn/mm] Previo Sin arena posterior Con arena posterior Estático 133,7 129,9 (-2,8%) 133,3 (-0,3%) Din.(5 Hz) 159,2 151,0 (-5,2%) 154,8 (-2,8%) Din.(10 Hz) 162,3 158,7 (-2,2%) 162,3 (0,0%) Din.(20 Hz) 183,8 176,7 (-3,9%) 180,5 (-1,8%) Din.(media) 168,7 162,1 (-3,9%) 165,9 (-1,7%) Posterior sin arena Posterior con arena

18 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Estado de la sujeción Disminución de desplazamientos verticales Aumento de rigidez vertical

19 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Estado de la sujeción, justificación Cara inferior (cordón perimetral) Cara superior (huecos) Entrada de arena

20 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Estado de la traviesa Desgaste descenso de la placa perdida de apriete del clip (0,4 mm) aumento de desplazamiento horizontal

21 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Placa acodada Fuerza (kn) Nueva 1 Nueva 2 Sin arena Con arena Desplazamiento del simulador del patin (mm)

22 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Corrosión (cámara de nieblas salinas 175 horas) Clips con Arena: Antes Después

23 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Corrosión (cámara de nieblas salinas 175 horas) Clips sin Arena: Antes Después

24 RESULTADOS Y ANÁLISIS: Corrosión (cámara de nieblas salinas 175 horas) tornillo nuevo Sin arena Con arena

25 CONCLUSIONES: Adaptación de ensayo normalizado a la presencia de condiciones adversas El TPE seleccionado supera sin problema el ensayo dinámico La presencia de arena: Incrementa los desplazamientos horizontales de la cabeza del carril y reduce los verticales en fatiga. Los desplazamientos remanentes siguen la misma tendencia Incrementalarigidezdeconjuntoposterioralafatigahastaenun44%, dejándola fuera de norma Eldiseñodelaplacadeasientopermitelaintroduccióndelaarenaenlos huecosentreoblongosenlacarasuperiordelaplaca. El componente más deteriorado ha sido la traviesa, donde se han originado surcos de hasta 0,4 mm de profundidad.

26 Gracias por su atención LADICIM LABORATORIO DE LA DIVISIÓN DE CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES E.T.S. Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. U. Cantabria