LOSA PREFABRICADA DE HORMIGON ESTRUCTURAL PARA VIA EN PLACA Y PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE LA MISMA.

Losa prefabricada de hormigón estructural y procedimiento de instalación de la misma,

del tipo que soportan los raíles por los que circulará el ferrocarril, y que comprende en su cara o superficie inferior una capa de elastómero fijada de forma discontinua, que a su vez queda adherida al sustrato de apoyo de la losa prefabricada

Losa prefabricada de hormigón estructural para vía en placa y procedimiento de instalación de la misma.

Sector de la técnica

La presente invención concierne a una losa prefabricada de hormigón estructural y el procedimiento de instalación de la misma, siendo dicha losa del tipo que soportan los carriles por los que circulará el ferrocarril, y que en su cara o superficie inferior disponen de una capa de elastómero, preferiblemente aglomerado de caucho, que se fija de forma discontinua a la losa, y la capa de elastómero queda adherida al sustrato de apoyo de la losa, creando losas independientes.

Estado de la técnica anterior

Los sistemas de vía en placa están habitualmente constituidos por una losa de hormigón armado o pretensado sobre la que se disponen los sistemas de fijación del carril sobre el que circulará el ferrocarril.

En el estado de la técnica son conocidos distintos sistema de vía en placa prefabricados que disponen de una losa prefabricada independiente de las adyacentes, con forma sensiblemente prismática y fabricada en hormigón armado o pretensado, y una capa de material de baja rigidez o capa elástica, (de cemento asfalto, elastómero, etc.) situada entre la losa prefabricada y el sustrato de la vía (normalmente hormigón). Para el anclaje entre el sustrato y la losa prefabricada se emplean elementos de anclaje solidarios con el sustrato y alojados en huecos geométricamente iguales practicados en la losa.

La finalidad de la capa elástica es, principalmente la de disminuir la rigidez vertical del conjunto formado por la vía, la sujeción de la placa y el sustrato frente a la tradicional de vía con traviesas y balasto. Asimismo, otra finalidad es disminuir el desgaste por rozamiento de la superficie de contacto existente entre el sustrato, cuando éste es de hormigón, y el hormigón prefabricado de la losa. Dicho desgaste es debido a la transmisión al sustrato de los esfuerzos debidos al frenado, aceleraciones longitudinales y centrífugas.

Las acciones o fuerzas longitudinales horizontales, las más importantes en estos sistemas, son originadas, además de por el tráfico ferroviario anteriormente señaladas, por las deformaciones diferidas del hormigón (retracción y fluencia) así como por los cambios térmicos a lo largo del tiempo. Dichas deformaciones son diferentes en el sustrato y en la losa prefabricada, lo que provoca tensiones capaces de fisurar el hormigón de la losa si se produce por adherencia la coacción del sustrato al acortamiento libre de la losa prefabricada.

Para evitar o limitar esta coacción existen dos soluciones fundamentales.

- La primera consiste en colocar por inyección una capa de varios centímetros de un mortero de asfalto y cemento, u otro tipo de mortero flexible, entre la losa prefabricada (ya colocada) y el sustrato ya fraguado con anterioridad a la colocación de las placas. Esta solución presenta una importante flexibilidad vertical y horizontal, así como una adherencia limitada a los dos hormigones que han sido endurecidos mucho tiempo antes de su aplicación, por lo que su coacción a las diferencias de deformación horizontal de ambos hormigones es muy pequeña.

- La segunda solución, normalmente asociada a la utilización de losas prefabricadas de hormigón armado, utiliza una capa delgada de elastómero, de alrededor de 5 mm., pegada a una superficie de la losa prefabricada por una de las caras de la capa de elastómero y la cara opuesta de dicha capa se pone en contacto con un hormigón que sirve de recrecido al del sustrato, estando dicha cara dotada de un agente antiadherente (cera o parafina). Este agente antiadherente anula la adherencia que en caso contrario aparecería entre el elastómero y el hormigón de recrecido que, es incorporado en obra y que en el supuesto de que no se emplease el agente antiadherente fraguaría en contacto con el elastómero. Este último hecho se acentúa cuando se utilizan capas elásticas de aglomerado de caucho con un grano grueso superficial (2 a 4 mm), para lo cual se emplea una capa antiadherente de parafina con un árido impalpable que le confiere además la propiedad de alisar la superficie de contacto.

En ambas soluciones, sobre todo en la segunda, no existe prácticamente adherencia entre la capa elástica y el hormigón o mortero inferior, sobre el que se apoya, siendo necesarios por tanto unos topes de hormigón que se encargarán de la absorción de las fuerzas horizontales debidas a la circulación de los trenes sobre las losas.

En la primera solución se emplean dos topes de forma cilíndrica y se sitúan exteriormente a los extremos longitudinales de la placa, mientras que en la segunda solución los topes son normalmente dos, situados interiormente y con forma rectangular estando forrados interiormente por el elastómero que es prolongación del elastómero inferior de la losa. Las dimensiones en planta de estos topes siempre son importantes (superiores a 600 mm.) y para la instalación se requieren otros taladros de pequeño diámetro cuya función es permitir la inyección del cemento asfáltico o del hormigón de relleno para completar el acceso de estos materiales a toda la planta de la losa.

Un análisis numérico de las tensiones debidas a la retracción y fluencia del hormigón de la losa prefabricada coaccionada con el sustrato de hormigón, justifican la necesidad de impedir la adherencia entre ambos hormigones a través de la citada capa de elastómero no adherida. Los valores obtenidos indican una fisuración excesiva con cuantías de armadura normales, y en el caso de losas pretensadas, la pérdida a lo largo del tiempo de la fuerza total de pretensado en el caso de adherencia.

La contrapartida es la obligatoriedad de disponer elementos de hormigón importantes, normalmente rodeados de una capa elástica, que conectan la placa prefabricada y el hormigón del sustrato, permitiendo la absorción de las fuerzas horizontales de frenado, aceleración, continuidad del carril, etc.

Explicación de la invención

La presente invención consiste en una losa prefabricada de hormigón estructural y un procedimiento de instalación de la misma, del tipo que soportan los carriles por los que circulará el ferrocarril, y que en su cara o superficie inferior dispone de una capa de elastómero, preferiblemente aglomerado de caucho, fijada a la losa sin ninguna capa de pegamento o aditivo intermedio. Dicho hormigón estructural puede ser armado, pretensado o reforzado con fibras.

Mediante la presente losa, las cargas se trasmiten al sustrato, formado por hormigón o suelo mejorado compactado, a través de un mortero auto compacto, rígido o de cemento Pórtland, y unido de forma natural, sin ningún material antiadhesivo intermedio, tanto al sustrato como a la capa elástica. La losa prefabricada presenta varios taladros, preferiblemente dos cada dos metros, de forma aproximadamente cilíndrica, y con un diámetro de entre el 10% y el 16% de la anchura de la losa, que quedan forrados o envueltos en su interior por un elastómero de espesor superior al de la capa de elastómero o elastomérica dispuesta bajo la losa y que en la situación final de montaje están rellenos por el mortero autocompacto. El reducido diámetro de los taladros permite que la distribución del pretensado de la losa sea uniforme y por tanto proporciona una solución para una losa estructuralmente correcta.

Un primer objeto de la de la presente invención es una losa de acuerdo a la reivindicación 1, es decir, una losa prefabricada de hormigón estructural, es decir, armado o pretensado, y con sección rectangular. Dicha losa se utiliza preferiblemente en un sistema de vía en placa, sobre la que se fijan los raíles ferroviarios, y dispone de una capa elastomérica que se apoya sobre un sustrato a través de un mortero vertido tras situar la losa sobre el sustrato, disponiendo dicha losa de orificios, o taladros, verticales. La capa capa elastomérica queda fijada de forma discontinua por una de sus caras a la superficie inferior de la losa prefabricada, únicamente a través de puntos determinados o zonas que abarcan dicha superficie inferior parcialmente, y que nunca se extienden a lo largo de toda la superficie de contacto con la losa. Asimismo dicha capa elastomérica queda adherida de forma continua al mortero posteriormente vertido por la adherencia natural existente entre el mortero y el elastómero. La losa dispone de al menos cuatro orificios verticales, para el vertido del mortero autocompacto, y con una...

1. Losa prefabricada de hormigón estructural, armado o pretensado, de sección rectangular, para ser empleada en un sistema de vía en placa, sobre la que se fijan los raíles ferroviarios, con una capa elastomérica que se apoya sobre un sustrato a través de un mortero y que dispone de orificios, o taladros, verticales caracterizada porque,

- dicha primera capa elastomérica está fijada de forma discontinua por una de sus caras a la superficie inferior de la losa prefabricada y únicamente a través de puntos determinados o zonas que abarcan dicha superficie inferior parcialmente, no extendiéndose nunca a lo largo de toda la superficie de contacto con la losa,

- dicha primera capa elastomérica queda adherida de forma continua al mortero autompacto de unión con el sustrato por la adherencia natural existente entre dicho mortero y el elastómero, tras el vertido de dicho mortero, y

- dispone de al menos cuatro orificios verticales con una segunda capa elastomérica, independiente de la anterior, dispuesta en el interior de los mismos a modo de forro interior.

2. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera capa elástomérica se dispone a lo largo de toda la superficie inferior de la losa.

3. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque dicha primera capa elastomérica se dispone en la periferia de la superficie inferior de la losa, cubriendo la superficie central de dicha superficie inferior con una capa central de un material distinto al de la primer capa elastomérica y altamente deformable.

4. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque los orificios o taladros verticales tienen un diámetro de entre un 10% y un 16% de la anchura de la losa.

5. Losa, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está tensada en el sentido longitudinal y en el sentido transversal mediante tendones de pretensado, siendo el trazado de dichos tendones compatible geométricamente con los orificios o taladros cilíndricos que cruzan la losa.

6. Losa, según reivindicación 5, caracterizada porque dichos tendones de pretensazo se encuentran centrados y materializados en dos capas de tendones.

7. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque en su superficie superior simultáneamente dispone de insertos o espigas roscadas para la fijación de raíles ferroviarios separados entre sí la anchura determinada por los ferrocarriles de ancho ibérico e insertos separados entre sí la anchura determinada por los ferrocarriles de anchura internacional (UIC).

8. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque su superficie superior y su superficie inferior son planas y paralelas.

9. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque la capa elástica presenta distintas superficies de contacto en sus dos caras.

10. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque los orificios o taladros son de sección longitudinal cilíndrica o troncocónica.

11. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque los orificios o taladros son de sección horizontal circular o elíptica.

12. Losa, según reivindicación 1, caracterizada porque los puntos o zonas de fijación de la capa elastomérica a la superficie inferior de la losa son provisionales y débiles.

13. Procedimiento de instalación de losa prefabricada sobre un sustrato, del tipo empleadas para la construcción de vía en placa, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

- Prefabricación de las losas de hormigón estructural con sección rectangular, con al menos cuatro taladros, una capa de elastómero fijada en una serie de puntos concretos a la superficie inferior de la losa,

- Transporte hasta el lugar de emplazamiento de la losa,

- Colocación en obre y replanteamiento vertical y horizontal de las losas con relación al sustrato, mediante fijaciones provisionales,

- Inyección del mortero autocompacto de unión, igualación y relleno, que se distribuye a través de los taladros u orificios existentes en la losa para permitir el llenado completo, sin necesidad de vibrado, con dicho mortero autocompacto del espacio existente entre la losa y el sustrato,

- Fraguado del mortero, y

- Retirada de las fijaciones provisionales para el replanteamiento.

14. Procedimiento, según reivindicación 13, caracterizado porque antes del transporte de la losa se instalan las sujeciones del rail.

15. Procedimiento, según reivindicación 14, caracterizado porque dispone de una etapa adicional, a realizar antes de la etapa de inyección del mortero o tras el fraguado del mismo, consistente en la fijación del rail a las sujeciones del mismo.

16. Procedimiento, según reivindicación 13, caracterizado porque el mortero vertido es mortero autocompactante rígido.

17. Procedimiento, según reivindicación 13, caracterizado porque las losas se instalan separadas entre sí y únicamente quedan unidas por el mortero vertido en el interior de las losas.