u universi idad na acional l autón noma de e méxico o - UNAM

INDICE
Introducción. i
1- Antecedentes. 1
1.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1.2. Durmientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1.3. Materiales utilizados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4. Construcción y características de los durmientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
1.4.1. Durmiente de madera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.2. Durmiente de Acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.3. Durmiente de hormigón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.4. Durmiente de polímero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.5. Materiales compuestos para la infraestructura ferroviaria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
1.5.1. Origen de los durmientes compuesto de plástico para las ferrovías. . . . . . . . . . . . . .15
1.5.2. Tipos de durmientes de compuesto plástico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6. Antecedentes teóricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
1.6.1. Investigación comercial sobre la forma de los durmientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
1.6.2. Acción de las cargas fijas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6.3. El balasto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.6.4. Planteamiento del problema de contacto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
1.6.5. El modelo de Winkler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
1.6.6. Elasticidad del balasto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
1.6.7. Resistencia de los durmientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
1.6.8. Peso de los equipos rodantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2- Análisis elástico del durmiente 26
2.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2. Requerimientos y especificaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1. Normas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3. Modelo analítico del durmiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.3.1. Acción de un durmiente bajo cargas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.3.2. Patrón de distribución de esfuerzos sobre un durmiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
2.3.3. Desarrollo analítico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
2.4. Validación del software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.1. Desarrollo analítico de cargas uniformemente distribuidas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.2. Análisis por métodos por elemento finito para la validación del software. . . . . . . . .53
2.4.3. Comparación de resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
2.5. Análisis estático del durmiente por el método de elementos finitos . . . . . . . . . . . . . . .61
2.5.1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.5.2. Modelado del durmiente en Unigraphics NX6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
2.5.3. Propiedades del material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
2.5.4. Mallado del modelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63