Semelles sous traverses
pour voies ballastées1 Semelles sous traverses Getzner

La solution élastique pourvoie et aiguillage ballastés
Les contraintes d'exploitation et les
vitesses croissantes du trafic ferroviaire moderne placent les responsables des chemins de fer du mondeentier devant de nouveaux défis
techniques, mais également économiques.

Les semelles sous traverses offrent
une possibilité de répondre à ces
défis : elles préservent la superstructure, améliorent la géométrie de lavoie et réduisent les vibrations parasites, aussi bien dans la voie que dansl'aiguillage.
Les semelles sous traverses offrent
les avantages suivants :— Réduction des coûts de maintenance— Prolongation de la durée de vie du rail
— Réduction des vibrations parasites
Les semelles sous traverses donnent
aux exploitants la possibilité de réduirede manière significative les coûts
annuels d'entretien des voies et desaiguillages.

L

es semelles élastiques sous
traverses de Getzner représentent
une évolution des superstructuresclassiques de voies ferrées. Les
produits sont mis en place directement
sous la traverse de voie et augmentent
l'élasticité verticale dans la superstructure. Les semelles sous traverses
permettent de répartir uniformément
la charge des véhicules sur rails via
leurs composants élastiques. Ainsi, lessemelles sous traverses avec propriétés élastiques réduisent de manière
significative l'usure des voies.
En terme d'isolation antivibratoire, lessemelles sous traverses hautementélastiques peuvent également constituer une alternative économique au
tapis sous ballast.
Getzner fabrique des semelles sous
traverses depuis 1990. Elles sontactuellement mises en œuvre avec
succès dans le monde entier sur tous
les types de voies, du réseau à grandevitesse jusqu'au réseau régional.

3

2 Principe defonctionnement

Répartition de la charge
avec semelles sous traverses

Répartition de la chargesans semelles sous traverses4

Traverses avec semellesL

es voies ballastées représentent
la forme de superstructure la plus
fréquente dans le monde. Le ballast,
maillon le plus faible du système, estsoumis à un transfert dynamiquelatent. Une contrainte permanente(compression du ballast) entraîne son
abrasion et sa fragmentation. Ces effets réduisent la qualité de la voie dontla section doit être plus entretenue.
La mise en place ciblée de semelles
sous traverses ralentit ce processus
grâce aux actions suivantes :Répartition des charges paressieu sur un plus grandnombre de traverses

Augmentation de la surface
de contact entre la traverse
et le ballast

Réduction des forces
dynamiques et des vibrations dans le ballast

Les propriétés élastiques dessemelles sous traverses prolongent la ligne de flexion desrails. La charge représentée parle train se répartit sur un plus
grand nombre de traverses etdonc sur une surface plus
importante. Cette compression
médiane réduite amoindrit lacharge sur le ballast.

Les propriétés spécifiques desmatériaux polyuréthanes deGetzner conduisent à une
intégration parfaite du ballast
dans la surface de la semelle
sous traverses. Elles stabilisent leniveau supérieur du ballast. On
obtient ainsi une augmentationde la surface de contact entre la
traverse et le ballast, d'environ
8 % (sans semelle) jusqu'à 35 %(avec semelle).

Les semelles sous traverses deGetzner réduisent la charge
dynamique directe sur le ballast.
Elles réduisent le déplacement
du ballast ainsi que l'affaissement de la voie.

5

3 Domaines d'application

Amélioration ducomportement àlong terme de la voie
ballastée
L'utilisation ciblée de semelles sous
traverses Getzner entraîne une
charge moindre sur le ballast. Sa
fragmentation et son abrasion sontainsi réduites.

G

râce aux propriétés plastiques dela semelle, le ballast se tasse demanière optimale. Les déplacements
de ballast sont ainsi moins importants.
Cette méthode préserve le lit du ballast
et ralentit notoirement l'affaissement
de la voie. Les expériences des dernières années montrent que cettemanière de procéder a diminué d'aumoins 50 % les travaux de rembourrages de ballast. Aux endroits soumis àde fortes contraintes (par exemple lesaiguillages, les ouvrages d'art ou lestracés avec de faibles rayons decourbure) l'effet positif d'une semelle
sous traverses est rapidement visible.
Sur les voies devant supporter descharges allant jusqu'à 37 tonnes paressieu, les avantages des traverses
avec semelles sont particulièrement
saisissants.

Qualité des voies

Modification de la qualité desvoies sur un tronçon test en
Autriche depuis 2001.

InsuffisantSeuil d'intervention
SatisfaisantBien

Très bien

2001

6

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008
Année

Tronçon de voie droit 1 (sans semelle)

Courbure de voie rayon 425 m avec traverse munie de semelle

Tronçon de voie droit 2 (sans semelle)Arrêt au niveau de la gare (sans semelle)

Les améliorations de la qualitédes voies dans les tronçons devoie 1 et 2 ainsi qu'au niveau
de la gare ont été obtenus
grâce à des travaux debourrages. Aucun bourragepour la section avec semelle.

Protection contre lesvibrations et réduction dubruit aérien secondaire
Les semelles hautement élastiquesreprésentent une mesure à la fois
simple et économique par rapport aux
tapis sous ballast pour la réduction
des vibrations sur les lignes ferroviaires. Elles possèdent en outre
toutes les propriétés positives d'une
semelle élastoplastique.

En fonction de la déflexion maximale
admise des rails, les traverses avec
semelles atteignent une isolation parinsertion de l'ordre de 10 dB(v) à
15 dB(v) (à 63 Hz). Jusqu'à maintenant,aucune modification significative dubruit aérien directement émis n'a étéconstatée.

les semelles élastiques sous traverses
sont une solution efficace afin deréduire le bruit aérien secondaire.

Le bruit aérien secondaire est provoqué par le rayonnement acoustiqued'un ouvrage et pouvant être mis en
vibration, par exemple, par le passage
d'un train.
Cela concerne plus particulièrement lesconstructions métalliques telles que lesponts en acier et les viaducs. De parleurs bonnes propriétés antivibratoires,

Perte par insertion en dB

Efficacité des semelles sous traverses
30

20

Les vibrations sont amoindries dansla plage de fréquence concernée,réduisant ainsi les émissions dansl'environnement immédiat.

Amélioration de la filtration
10

0
Dégradation dela filtration
-10

5

6,8

8

10

12,5

16

Tronçon ouvert

20

25

Source : Köstli K. ; Schwellenbesohlung zur Reduktion vonKörperschall-Immissionen ; S 10 ; Tagungsunterlagen, 10.
Symposium Bauwerkdynamik und Erschütterungsmessungen,Ziegler Consultants 2007.

31,5

40

50

63

80

100

125

160 200 250
Fréquence en Hz

Banquette béton voie decirculation dans le tunnel

Banquette béton voie opposéedans le tunnel

7

Réduction de l'usure
ondulatoire

Élasticité adaptée pouraiguillage avec semelle

L'usure ondulatoire est générée
par les inégalités périodiques à lasurface du rail.

Les raideurs de la superstructure
varient au sein d'un aiguillage.
Plusieurs raisons à cela : les différentes longueurs de traverse et lescomposants agissant sur la raideur
tels que les croisements, contre-rails
ou pattes de lièvre.

Des analyses portant sur plusieurs
années ont montré que lessemelles sous traverses freinaient demanière significative le développement
de tels dommages sur les voies. Il fautnoter que cette réduction est particulièrement sensible dans les courburesde voies serrées.

L

es différentes raideurs de superstructure entraînent une charge
dynamique lors du passage des trains.
Ceci provoque une usure rapide desvoies avec une augmentation des coûts
d'entretien et une baisse du confort.
Par ailleurs, les vibrations se trans-mettent par le sol aux constructions
avoisinantes.
Getzner propose une combinaison dedifférentes semelles sous traverses(raideurs), spécialement pour lesaiguillages. Elles homogénéisent larépartition de la charge dans lasuperstructure. Les différencesd'écrasement sont minimisées, l'aiguillage est ainsi équilibré. Il en résulte
une répartition uniforme de la charge,
préservant le ballast.

Profondeur ondulatoire moyenne en mm

Évolution dans le temps de l'usure ondulatoire dans les courbures de
voies
0,20

Sans semelle sous traverses

20 millions de t*
0,15

0,10
10 millions de t*

0,05

Avec semelle sous traverses
Sylomer®
Module de rigidité
0,15 N/mm3

15 millions de t*

5 millions de t*
0 millions de t**Charge de la voie en
tonnes brutes

0,00
2003

8

25 millions de t*(Rayon de la courbure de voie : 230 m)

2004

2005

2006

2007

2008
Durée

Rapport final Hief lau,
Université Innsbruck 2001

Les semelles sous traverses Getzner
contribuent également dans ces zones à
allonger les intervalles entre les travauxde bourrage et d'entretien. Un confort
accru et des coûts de cycle de vie
réduits font des semelles sous traverses
Getzner une solution appréciée desresponsables de chemins de fer.

Nous avons développé en interne unmodèle informatique qui nous permetde simuler l'écrasement aux passages
des trains et de l'optimiser par une
utilisation ciblée des semelles Getzner.

— Équilibrage des écrasements lors despassages de trains— Augmentation du confort— Préservation du ballast— Réduction des vibrations parasites— Réduction des coûts de cycle de vie (LCC)

Adaptation de la raideur
des voies dans les zones
de transition

L

Voie ballastée

Pont

es semelles sous traverses participent à la réduction des sauts deraideurs et d'écrasement et permettentd'éviter la formation de cavités sous
traverse. Celles-ci apparaissent surtout
aux transitions lorsque des superstructures de raideurs différentes serencontrent. Les semelles sous traverses participent à des passages detrains plus homogènes et également àla préservation des composants de lasuperstructure.

9

4 La mise en place de semelles
sous traverses est rentable

Observation des coûts du cycle de vie (LCC) avec lessemelles sous traverses
un indicateur pour la durée d'utilisation
possible d'une voie, des périodes plus
longues entre les travaux de bourrage
entraînent une prolongation significative de la durée de vie de l'ensemble dela section de voie.

Depuis plusieurs années, descontrôles systématiques permettent d'analyser de quelle
manière l'utilisation de semelles
sous traverses modifie la qualitédes voies. Les résultats obtenus
sont pris en compte en permanence dans leur développement.

Si l'on inclut par ailleurs les coûts
relatifs aux difficultés d'exploitation quiinterviennent lors des fermetures devoies pour les travaux d'entretien, lessemelles sous traverses représentent
un investissement particulièrement
rentable, surtout sur les voies à fort
trafic.

C'est ainsi que l'on a pu observerque l'utilisation de semelles sous
traverses permettait de prolonger
l'intervalle entre les travaux de bourrage d'un facteur 2 à 2,5. Si l'on
considère que le cycle de bourrage est

Composition des coûts annuels normalisés(voies à fort trafic)
120 %
100 %

100

80 %

60 %

71
61
48

Évaluation statistique(taux d'intérêt 0 %)

40 %
23
20 %

16

10

13

0%
Superstructure conventionnelle avec rails 60E1
et traverses en béton

10Superstructure avec rails 60E1
et traverses avec semelleCoûts annuels
AmortissementCoûts des difficultés d'exploitationCoûts d'entretien

5 Expérience acquise avec lessemelles sous traverses

Preuves pratiques
La quasi totalité des sociétés dechemins de fer européennes
utilisent depuis plus de 20 ans
avec succès les semelles sous
traverses de Getzner.

L

es semelles sous traverses trouvent
leur application dans la protection
contre les vibrations, assurent l'élasticité des ponts et zones de transition,
améliorent la qualité des voies et enréduisent les coûts d'entretien.
Les semelles sous traverses de Getzner
possèdent des propriétés de durabilité

exceptionnelles. Les traverses équipéesde semelles Getzner et déjà installées
le prouvent. Ainsi, les mesures effectuées sur les tronçons de voie avec
semelles confirment l'exceptionnelle
qualité des semelles sous traverses.
Afin de garantir la durée de vie d'une
traverse, la longévité de tous les types
est vérifiée conformément à la norme
BN 918 145-1. Ces tests sont réalisés
auprès d'un organisme de contrôlecertifié (p. ex. TU Munich) ou bien
exécutés en interne sur le banc d'essai
Getzner.

Banc d'essai Getzner

Semelle Getzner SLB 2210G après
190 millions de tonnes de charge.
Les déformations plastiques dans lematériau empêchent le déplacement
de la couche supérieure de ballast.
Aucune fissure ou perforation
visible de la semelle.

116 Gamme de produits – une semelle
Getzner adaptée pour chaque utilisation

Semelles sous traverses
Getzner, une vaste gammeTrois matériaux – disponibles dansdifférentes raideurs – couvrent
toute la palette d'applications possibles, de la protection efficace contre
les vibrations jusqu'à l'amélioration dela qualité des voies.

Les trois matériaux :SLB – Matériau élastoplastique
SLS – Matériau élastique avec composant d'amortissement
SLN – Matériau hautement élastiquesans amortissement

Types
SLB

Protection contre
les vibrations
Tramway
100 kN

Types
SLS
Métro
120 kN
Types
SLN
Charge par essieu

12RER
250 kN
Train de marchandises(lourde charge par essieu)
370 kN

Pont Öresund

Sélection de la semelle
Getzner idéale

Une semelle adaptée àchaque voie
La spécialité de Getzner réside dansses élastomères polyuréthanes
microcellulaires avec différentes
propriétés selon les superstructuresde voies ferrées. Les composants en
Sylomer® et Sylodyn® font leurs
preuves depuis des décennies enconditions extrêmes et dans lessecteurs industriels les plus variés.

G

etzner propose la semelle sous
traverse optimale pour chaquedomaine d'utilisation : des types SLBélastoplastiques pour l'amélioration
exclusive de la qualité des voies
jusqu'aux semelles hautement élastiques en Sylomer® (types SLS) et
Sylodyn® (types SLN) pour une réduction efficace des vibrations.
Les semelles élastoplastiques de type
SLB sont utilisées pour la réduction dela sollicitation du ballast. Les propriétés optimisées des matériaux de cetype permettent une mise en placeparticulièrement stable du ballast. Leuramortissement élevé a également une
influence positive sur le comportement
vibratoire de la traverse.

Si une réduction importante desvibrations doit être obtenue, lessemelles de type SLS (Sylomer®) ou detype SLN (Sylodyn®) seront mises enplace.
Alors que les semelles en Sylomer®
possèdent un bon facteur d'amortissement, les solutions avec Sylodyn® ont
une raideur statique et dynamiquequasiment identique. Elles représentent une solution particulièrement
efficace, même avec des écrasements
supplémentaires très faibles.

Getzner dispose du type de semelle
optimal pour chaque utilisation. La
sélection du type adapté intervient enfonction de l'écrasement maximal
admis des rails pour une charge paressieu donnée.

L

es différents types de semelles au
sein d'un groupe de matériaux sedistinguent en premier lieu par leurélasticité. L'élasticité est déterminéepar le module de rigidité. Elle est fixée
conformément à la norme DIN 45673-1
par test sur une plaque profilée deballast (Plaque de ballast normée).
Getzner met à disposition des types desemelles optimisés pour tramways,
métros, RER, lignes classiques, lignes à
grande vitesse et des semelles optimisées pour des applications spéciales
telles que pour les fortes charges paressieu jusqu'à 37 tonnes.

Les semelles élastoplastiques abaissent
les coûts d'entretien annuels etprolongent la durée de vie des voies.

137 Adhérence
exceptionnelle

Production de traverses

Train de montage avec traverseséquipées de semelles

14

Le montage dansl'usine de traverses

Installation de traversesen béton avec semelle

Les semelles sous traverses deGetzner peuvent être adaptées à
toutes les formes de traverses.

La mise en place de traverses
avec semelle fonctionne avec tous
les procédés usuels.

LE

es semelles pour traverses enbéton sont fabriquées de manière
standardisée avec un grillage demontage intégré (lettre distinctive« G » en fin de la désignation du type).
Ce grillage de montage spécifique deGetzner est intégré à la semelle et sert
à la fixation sur la traverse de toute lasurface de la semelle. Le grillage demontage est mis en place dans le béton
encore humide lors de la fabrication dela traverse. La liaison parfaite sur toutela surface assure une adhérence
durable de la semelle à la traverse en
béton, indépendamment du mode deproduction et de la consistance dubéton.
Le processus d'adhésion fonctionnesans adjuvant ou autre traitement
préparatoire fastidieux et répond ainsi
aux exigences les plus strictes de lanorme BN 918 145-1. Sur demande duclient, les semelles peuvent égalementêtre fixées sur des traverses en béton
déjà sèches. Dans un tel cas, la livraison des semelles sous traverses
s'effectue sans grillage de montage
intégré. Les semelles sont collées à
l'aide d'une colle adaptée, fournie surdemande par Getzner.

n raison du poids relativement
faible des semelles, le nombrede traverses par wagon reste lemême. Les travaux sur les voies
peuvent également être réaliséssans restriction.
Dans les zones de transition entre
les sections de voie avec semelle etsans semelle, il peut s'avérer
nécessaire d'adapter la raideur par
modulation de celle-ci. Cela
concerne en premier lieu lessemelles souples (module derigidité < 0,15 N/mm3). Pour une
telle modulation de la raideur,Getzner recommande d'utiliser dessemelles de raideur supérieure surune longueur de 20 à 30 mètres.

8 Référencesinternationales

Les projets de Getznerparlent par eux-mêmes
Les solutions Getzner sont présentes
dans le monde entier – tout commel'équipe Getzner.

A

vec ses dix filiales, Getzner
Werkstoffe est présent danstoutes les régions stratégiques importantes du monde. Grâce à ses nombreux partenaires commerciaux, l'entreprise est en mesure de répondre aux
besoins exprimés par la quasi totalitédes marchés.

Objectif : semelles sous traverses
pour l'isolation des vibrations

Objectif : aiguillage avec appuis élastiques— Métro Amsterdam Ligne Est, (NL)
— Tunnel Bruchsal, (DE)— Umega Oka Line, (JP)— Britomart Station, (NZ)
— Matstetten-Rothrist, (CH)— Timelkam, Feldkirch et Hallwang, (AT)— SNCF, (FR)— RATP, (FR)— ÖBB, (AT)— DB, (DE)— SBB, (CH)— CR, (CZ)
— Pro Rail, (NL)
— Jernbaneverket, (NO)— SNCF, (FR)Liste de références « Semelles sous
traverses pour les voies ballastées »(extrait) :Objectif : préservation du ballast etamélioration de la qualité des voies— ÖBB, (AT)— DB, (DE)— SBB, (CH)— SNCF, (FR)— Bane Denmark, (DK)
— KR, (KP)
— Jernbaneverket, (NO)— CR, (CZ)
— Infrabel, (BE)— ADIF, (ES)15

Getzner Werkstoffe GmbHAm Borsigturm 11
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