DIMENSIONAREA SISTEMULUI RUTIER

Metoda analitica de dimensionare a straturilor structurii rutiere este conform ''Normativului pentru dimensionarea straturilor bituminoase a sistemelor rutiere suple si semirigide (metoda analitica)'' indicativ PD 177-2001.

1. PRINCIPII DE DIMENSIONARE

Alegerea structurii rutiere se face pe baza urmatorilor parametri:

q      Capacitatea portanta la nivelul pamintului de fundare, exprimata prin coeficientul CBR sau Me, respectiv modulul de deformatie;

q      Numarul de treceri ale sarcinii caracteristice exprimate in osii standard de 115 kN;

q      Perioada de perspectiva va fi de 15 ani pentru structurile rutiere suple si semirigide;

Metoda analitica de dimensionare se bazeaza pe stabilirea unei alcatuiri a sistemului rutier, in conformitate cu prevederile prescriptiilor tehnice in vigoare si verificarea starii de solicitare a acestuia sub actiunea traficului de calcul, astfel incat sa se indeplineasca urmatoarele criterii de dimensionare:

Deformatia specifica de intindere sa fie mai mica decit deformatia specifica admisibila, la baza straturilor bituminoase;

Tensiunea de intindere sa fie mai mica decit tensiunea de intindere admisibila, la baza straturilor din agregate naturale stabilizate cu lianti hidraulici si/sau puzzolanici (pentru sisteme rutiere semirigide);

Deformatia specifica de compresiune sa ramana inferioara deformatiei specifice admisibile, la nivelul patului drumului.

ETAPELE DIMENSIONARII SISTEMULUI RUTIER

Dimensionarea sistemului rutier comporta urmatoarele etape:

q      Stabilirea traficului de calcul. Acesta se bazeaza pe un studiu amanuntit de trafic si furnizeaza volumul de trafic estimat pentru perioada de perspectiva. Traficul este exprimat in osii standard de 115 kN, echivalent vehiculelor care vor circula pe drum.

Osia standard de 115 kN prezinta urmatoarele caracteristici:

Sarcina pe rotile duble : 57.5 kN;

Presiunea de contact : 0.625 Mpa;

Raza suprafetei circulare echivalente suprafetei de contact pneu-carosabil : 0.171 m.

q      Evaluarea capacitatii portante la nivelul patului drumului. Caracteristicile de deformabilitate ale pamantului de fundare se stabilesc in functie de tipul pamantului, de tipul climateric al zonei in care este situat drumul si de regimul hidrologic al complexului rutier.

q      Alcatuirea sistemului rutier. Varianta de alcatuire a sistemului rutier nerigid (suplu) este conforma cu prevederile cuprinse in norme si sunt in functie de clasa tehnica a drumului. Sistemul rutier propus comporta o imbracaminte bituminoasa in doua straturi pe strat de baza din mixturi asfaltice si straturi de fundatie alcatuite din agregate naturale.

q      Verificarea sistemului rutier la solicitarea osiei standard. Sistemul rutier supus analizei este caracterizat prin grosimea fiecarui strat rutier si prin caracteristicile de deformabilitate ale materialelor din straturile rutiere si ale pamintului de fundare (modulul de elasticitate dinamic, E, in MPa si coeficientul lui Poisson, . Verificarea sistemului rutier la solicitarea osiei standard comporta calculul deformatiilor specifice si al tensiunilor in punctele critice ale complexului rutier, caracterizate printr-o stare de solicitare maxima. Calculele se efectueaza cu programul ALIZE.

q      Verificarea comportarii sub trafic a sistemului rutier. Aceasta verificare are drept scop compararea valorilor calculate ale deformatiilor si tensiunilor specifice cu cele admisibile, stabilite pe baza proprietatilor de comportare a materialelor. Se considera ca un sistem rutier poate prelua solicitarile traficului corespunzator perioadei de perspectiva daca sunt respectate concomitent urmatoarele criterii:

Criteriul deformatiei specifice de intindere admisibila la baza straturilor bituminoase, este respectat daca rata de degradare prin oboseala (RDO) are o valoare mai mica sau egala cu RDO admisibil:

RDO RDO_adm

unde RDO = N_c / N_adm iar RDO_adm = 0.90

N_c - traficul de calcul, in milioane osii standard de 115 kN (m.o.s.);

N_adm - numar de solicitari admisibil, in milioane osii standard de 115 kN, care poate fi preluat de straturile bituminoase, corespunzator starii de deformatie la baza acestora.

Pentru drumuri si strazi cu N_C N_adm = 4.27x10⁸ x _r (m.o.s.)

unde: _r - deformatie specifica de intindere la baza straturilor bituminoase.

Criteriul deformatiei specifice verticale admisibile la nivelul pamantului de fundare, este respectat daca:

_{z z adm}

Unde : _z - deformatia specifica verticala de compresiune la nivelul pamantului de fundare, calculata cu programul ALIZE;

_{z adm} - deformatia specifica verticala admisibila la nivelul pamantului de fundare.

Pentru drumuri si strazi cu N_C _{z adm} = 329 x N_c^-0.27 (microdef.)

3. DIMENSIONAREA STRUCTURII RUTIERE NERIGIDE (suple)

3.1. Date generale:

Tronsonul de drum este situat intr-o regiune de tip climatic III, in care sursele de agregate naturale de balastiera sunt la distante relativ reduse de traseul drumului.

Conform STAS 1709 regimul hidrologic este 1, corespunzator conditiilor hidrologice FAVORABILE.

Pamantul de fundare este de tipul P5.

3. Stabilirea traficului de calcul:

Traficul care va fi preluat de catre tronsonul de drum la nivelul anului 2010, are urmatoarea componenta:

Autocamioane si derivate cu 2 osii : 160;

Autocamioane si derivate cu 3 osii : 60;

Autocamioane si derivate cu peste 3 osii : 50;

Autobuze : 60 ;

Remorci : 50.

Traficul de calcul (N_c) se exprima in milioane de osii standard de 115 kN (m.o.s) si se stabileste cu relatia:

(m.o.s.)

Unde: 365 - numarul de zile calendaristice dintr-un an;

p_p - perioada de perspectiva, in ani, p_p =15 ani;

C_rt - coeficientul de repartitie transvesala, pe benzi de circulatie, C_rt = 0.50 pentru drumuri cu doua benzi de circulatie;

n_kl - intensitatea medie zilnica anuala a vehiculelor din grupa k, conform rezultatelor recensamintului general de circulatie;

p_kR - coeficientul de evolutie al vehiculelor din grupa k, corespunzator anului de dare in exploatare a drumului, anul R, stabilit prin interpolare;

p_kF - coeficientul de evolutie al vehiculelor din grupa k, corespunzator sfarsitului perioadei de perspectiva luata in consideratie, anul F, stabilit prin interpolare;

f_ek-coeficientul de echivalare al vehiculelor din grupa k in osii standard de 115kN.

Pentru perioada de perspectiva de 15 ani, 2010 - 2025, volumul de trafic de calcul a fost determinat in conformitate cu prevederile Normativului pentru dimensionarea sistemelor rutiere suple si semirigide, indicativ PD 177, folosind urmatorii coeficienti de evolutie a traficului :  Tabel 11

Traficul de calcul rezulta pe baza datelor din tabelul de mai sus :

Tabel 12

N_c = 365 x 10^-6 x 15 x 0.5 x 546 = 1.49 m.o.s.

3.3. Stabilirea capacitatii portante la nivelul patului drumului

Pamantul de fundare: P3 (nisip argilos); Tip climatic II;

Regimul hidrologic 1: rambleu -2a; debleu -2b; E_p = 60 Mpa,

Unde:  E_p - modul de elasticitate dinamic al pamantului de fundare;

coeficientul lui Poisson.

3.4. Alegerea alcatuirii sistemului rutier suplu (nerigid)

Sistemul rutier propus comporta o imbracaminte bituminoasa in doua straturi pe straturi de baza si de fundatie alcatuite din agregate naturale.

Grosimile straturilor rutiere si valorile de calcul ale modulilor de elasticitate dinamici si ale coeficientilor lui Poisson sunt stabilite pentru perioada de perspectiva de minim 15 ani. Tabel 13

3.5. Verificarea sistemului rutier la solicitarea osiei standard

Analiza sistemului rutier la solicitarea osiei standard implica calculul deformatiilor specifice si al tensiunilor specifice in punctele critice ale sistemului rutier, caracterizat printr-o stare de solicitare maxima.

Rezultatele acestui calcul prin introducerea datelor in programul ALIZE sunt prezentate in tabelul urmator: Tabel 14

3. Verificarea comportarii sub trafic a sistemelor rutiere

Verificarea comportarii sub trafic a sistemului rutier are drept scop compararea valorilor calculate ale deformatiilor si tensiunilor specifice cu cele admisibile, stabilite pe baza proprietatilor de comportare a materialelor.

Note de calcul:

=1.49 m.o.s.

N_adm = 4.27 x 10⁸ x _r = 4.27 x 10⁸ x 112^-3.97 = 70 (m.o.s.)

_{z adm} =329 x N_c^-0.27 = 329 x 1.49^-0.27 = 295.4 (microdef.)

_{z z adm} 269.7 microdef. < 295.4 microdef.

Tabel 15

CONCLUZIE :

In concluzie, structura rutiera propusa verifica criteriile prevazute in normativul de dimensionare PD 177 - 2001 si poate prelua volumele de trafic de calcul pe perioada de perspectiva de 15 ani.