08 - Claudio Parada

Construcción Eficiente de Losas de Vía Ferrea
Mediante Materiales y Tecnologías Sostenibles
Claudio Parada Ibañez

La infraestructura, motor del crecimiento económico, representa un sector particularmente
vulnerable a los eventos climáticos extremos, y con impactos mayúsculos en todos los aspectos de
la vida
El beneficio neto de invertir en infraestructura más resiliente en los países de ingreso bajo y de
ingreso mediano ascendería a los USD 4,2 billones, lo que representa un beneficio de USD 4 por cada
dólar invertido, de acuerdo con un nuevo informe del Banco Mundial y el Fondo Mundial para la
Reducción de los Desastres y la Recuperación.

Mayor Resistencia Residual:
• Las fibras de polipropileno, incrementan la
capacidad del concreto para resistir cargas
después de que aparecen fisuras
(resistencia post-fisuramiento).
Aumenta la Durabilidad:
• Estructuras más duraderas y con mayor
resistencia a la fatiga y al impacto,
comparadas con el refuerzo tradicional de
acero.
Mayos Sustentabilidad:
• Reducción significativa de emisiones de
CO2, comparado con el uso de mallas de
acero, gracias a la eliminación de refuerzos
metálicos y al uso eficiente de materiales
Tecnología de Concreto Reforzado con Fibras (CRF)

Aplicaciones para MSFRC
Aplicación Clásica Aplicaciones estructurales
Pisos Industriales
Beneficios técnicos:
• Mayor durabilidad – refuerzo no corrosivo
• Comportamiento más dúctil del hormigón
• Reduce ancho de fisura inducidas por
restricciones internas (temperatura, contracción)
• Diseño flexible, especialmente en prefabricados
• Reducción del espesor del elemento.
• Excelente resistencia alcalina y en
ambiente ácido
Beneficios de Sustentabilidad:
• Ahorro de tiempo y costos
• Reducción de espesores, ahorro de consumo de
cemento.
• Ambiente de trabajo más seguro
• Reducción en transporte, almacenamiento y
manipulación.
• Reducción en la Huella Carbono CO 2

Aplicación de Macro Fibras Sintéticas en Túneles
Las macro fibras sintéticas se
utilizan en:
• Revestimientos temporales de hormigón
proyectado
• Revestimientos permanentes de
hormigón proyectado
• Revestimientos finales colados in situ
• Revestimientos de Segmentos
prefabricados
• Losas de vía para
túneles ferroviarios

La Losa de Vía de hormigón
están ganando aceptación en
la construcción ferroviaria,
especialmente en las áreas
metropolitanas.
La vía sobre balasto se ha utilizado
tradicionalmente en la construcción de
ferrocarriles
inversión inicial baja y experiencia histórica, sin
embargo, tiene una estabilidad inferior en la vía,
es sensible al clima y a los desastres naturales.
Inversión inicial más alta.
Mantenimiento reducido.
Permite mejores trazados
de vías.
una reducción general en
los costos del ciclo de vida.

Diseño estructural de FRC
ACI 544.4R-18
Proporciona orientación sobre:
• Momento de flexión
• Cizallamiento
• Híbrido

Otros códigos útiles
• Código de modelos 2010 y
2020
• EN 16432: Aplicaciones
ferroviarias - Sistemas de
vía en placa

Diseño Optimizado de Losas de Vía Ferrea
Análisis de elementos finitos no lineales (FEA)
• FEA proporciona los medios más precisos
para analizar el comportamiento de las
losas de vía de hormigón armado con
macrofibras sintéticas.
• FEA permite modelado por fatiga, que
puede ser un caso de carga crítica para la
losa de vía de hormigón

Pruebas a escala real
Validación del FEA
Resultados de deflexión comparados con el
análisis por elementos finitos
Resultados muy similares

APLICACIONES DE LOSAS DE VIA FERREA -
algunas referencias de BarChip

Una de las primeras aplicaciones de
la losa de vía BarChip FRC
Se preparó una pista de prueba de 4
m de longitud
Docklands Light Railway, Reino Unido,2014
Despues de 10 años, se evaluaron
las losas para detectar grietas y
cualquier signo de daño o estrés.
No se pudo encontrar ninguna grieta
y la pista está funcionando según lo
esperado

Ferrocarriles de Japón
Ensayo tuvo como objetivo determinar la
idoneidad de las fibras para resistir las
cargas laterales que se producen en las
líneas ferroviarias de alta velocidad
Las fibras demostraron ser suficientes
para soportar las cargas laterales
requeridas con un espesor de 100 mm
2010 Ferrocarril elevado de Oita
2014 Estación de Kumamoto
2016 Línea Kishi Wada Este
Japan Railways otro de los primeros en adoptar la losa de vía BarChip FRC
Diseño optimizado basado en la investigación llevada a cabo por el Instituto Japonés de Investigación Técnica Ferroviaria (RTRI)
(RTRI, 2010)

EPD's
Las DAP evalúa todas las
categorías de impactos
ambientales: Emisiones CO2,
Reducción de la capa de
ozono, acidificación del
terreno, eutrofización,
reducción de fuentes de
energía no renovables.

Metro ligero de Parramatta - Principales resultados medioambientales
El proyecto obtuvo la máxima calificación ISC "As-Built"
(similar a LEED)
2.426 toneladas de acero sustituidas por 101 toneladas
de BarChip R50 = 4.815 toneladas de CO2e eliminadas
Reducción global del 28% de CO2e incorporado
Reduccion de 15 % de los Costos de mano de Obra

Hace un mes comenzó
la construcción del
tren ligero de 28 km
de extensión, el
proyecto de
transporte más
grande realizado en
Gold Coast.
Gold Coast Light Rail – Proyecto en Ejecución

Los diseñadores han especificado un requisito de
resistencia residual muy alto. Esto se debe que existen
momentos negativos bastante grandes a lo largo de la vía.
Se utilizan 8 Kg/m3
Metro ligero de Gold Coast Australia
Se realizo un tramo de prueba para garantizar que esa
tasa de fibra (8 kg/m3) se pudiera mezclar con éxito
sin problemas de bolas para garantizar que se
pudiera bombear fácilmente
20.000
15.000
10.000
5.000
0.000
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Túnel ferroviario de 3,3 km
2018 Túnel ferroviario de Bukit Berapit - Malasia
Se realizaron varios análisis de FEA para determinar
la solución de diseño óptima.
Obteniendo un control de grietas superior a la
solución original con acero.

2020/2021 Losa de vía reforzada con BarChip East Side Access, Nueva York, EE.UU
El túnel ferroviario East Side Access, de 11 mil
millones de dólares, es la última incorporación
a la red de metro de Nueva York.
Eliminó la necesidad de refuerzo tradicional
en zonas de difícil acceso
El aumento de la velocidad de construcción
permitió un ahorro de costos del 30% y se
eliminó el 50% del refuerzo de acero

Enlace Forrestfield-Aeropuerto
Inversión de 1.860 millones de
dólares
Las limitaciones programáticas y
logísticas impulsaron la
investigación sobre el cambio del
diseño de la losa de la vía
Se consideró el MSF como una
alternativa al refuerzo de acero
El cambio de diseño final
implementó una losa de vía
MSFRC con juntas. Se realizaron
controles de diseño para evaluar
la viabilidad del MSFRC para la
aplicación
Las imágenes proceden de
https://www.forrestfieldairportlink.w
a.gov.au y son propiedad del Estado de
Australia Occidental

Prueba de Bombeo de 1500 metros
Esta prueba se realizó para medir las presiones de la
bomba y también medir la temperatura, tardó media
hora desde que entró en la bomba hasta que salió por
el otro extremo, el aumento de temperatura fue de
solo 1° Celsius, la inclusión de 5 kg/m3 de BC fue un
récord.

Descarga del hormigón reforzado con fibras sintéticas
Hormigón de 32 Mpa
Tamaño máximo agregado de 14 mm
50 % de escoria y 390 kg de cemento
5 kg de MSF
La bomba más larga se encontraba a una distancia
de bombeo efectiva de 1970 metros, la distancia
más larga jamás bombeada en Australia utilizando
FRC

Descarga al final de la línea
12 000 m3 de hormigón para las losas
de vía.
16,7 km de losas de vía dentro de los
túneles gemelos y se completaron en
la última semana de junio de 2021.
FIBRE REINFORCED CONCRETE
TRACK SLAB
PUMPED A WORLD RECORD 2 KM

Colaboración para el éxito
Sustentabilidad: eliminación del refuerzo de acero pesado,
diseño de mezcla con bajo contenido de cemento y
eliminación de movimientos camiones de las vías en el
túnel mediante bombeo a larga distancia

Otros Proyectos en AUSTRALIA
Metro de Melbourne
Losa de vía prefabricada adoptada
Originalmente diseñada con refuerzo de malla
de acero, el equipo de construcción se dio
cuenta de que esto resultaría muy difícil y buscó
una alternativa de MSFRC
Ciudad Metropolitana Sydney
El hormigón fluido se bombeó desde la superficie
hasta su ubicación final, a veces hasta 1000 m.
Esto se completó con éxito para 20 km de losa de
vía

Resumen
• Las losas de vía MSFRC proporcionan una alternativa rentable y sustentable.
• Proporcionan mayor flexibilidad, especialmente en túneles con espacio limitado
• Existen opciones de diseño para evaluar la aplicabilidad de MSF en cada aplicación
• Se puede conseguir una reducción de hasta el 30% de CO2e incorporado sustituyendo el
acero por fibras Sintéticas BarChip

Gracias