MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 42 Dimensionarea structurii rutiere DimensionareastructuriirutieresevafaceconformPD177-2001,Normativpentru dimnesionarea sistemelor rutiere suple i semirigide(Metoda analitic). Dimensionareasistemelorrutieresupleisemirigidesebazeazpeindeplinirea concomitent a urmatoarelor criterii: pentru sisteme rutiere suple: - deformaia specific de ntindere admisibil la baza straturilor bituminoase; - deformaia specific de compresiune admisibil la nivelul patului drumului; pentru sisteme rutiere semirigide: - deformaia specific de ntindere admisibil la baza straturilor bituminoase; - tensiuneadentindereadmisibillabazastratului/straturilordinagregate naturale stabilizate cu liani hidraulici sau puzzolanici; - deformaia specific de compresiune admisibil la nivelul patului drumului. Metodaanaliticdedimensionaresebazeazpestabilireauneialctuiriasistemului rutier,nconformitatecuprevederileprescripiilortehnicenvigoareiverificareastriide solicitareaacestuiasubaciuneatraficululdecalcul,astfelnctsndeplineasccriteriilede dimensionare sus menionate. 1.Dimensionarea sistemului rutier suplu si semirigid comport urmatoarele etape: 1.1. stabilirea traficului de calcul 1.2. stabilirea capacitii portante la nivelul patului drumului; 1.3. alegerea unei alctuiri a sistemului rutier; 1.4. analiza sistemului rutier la solicitarea osiei standard; 1.5. stabiiirea comporrii sub trafic a sistemului rutier. 1.1 Stabilirea traficului de calculLadimensionareasistemelorrutieresuplesisemirigideseiainconsideraretraficulde calculcorespunztorperioadeideperspectiv,exprimatnosiistandardde115kN,echivalent vehiculelor care vor circula pe drum. Osia standard de 115 kN (o.s.l 15) prezint urmtoarele caracteristici: - sarcina pe roile duble:57,5 kN - presiunea de contact:0,625. MPa - raza suprafeei circulare echivalente suprafeei de contact pneu drum0,171 m Perioadadeperspectivaseadoptademinimum10anincazuldrumurilordinclasele tehnice III, IV si V. MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 43 Compoziiaiintensitateatraficuluicorespunztoareunuipostderecensmntseaplic pesectoruldedrumaferentaceluipostconformsectorizriireeleifacutcuocaziaultimului recensmnt general al circulatiei. Pentru modernizri de drumuri existente se va lua in considerare posibilitatea de atragere auneipridintraficuldepedrumurileexistentenzona,precumsidepealtecide comunicaie, ca urmare a crerii unor condiii mai avantajoase de circulaie. Acesteredistribuirialecirculaieisuntrezultatedintr-unstudiudetraficpentru reeaua/sectoarele de drumuri din zona n respectiv. n cazul strzilor i n cel al drumurilor judeene, comunale i vicinale, n situaia n care pe tronsonuldedrumsupusmodernizriinuafuncionatniciunpostderecenzaresauseanticipeaz redistribuiridetrafic,esterecomandabilsseefectuezeunstudiudetraficpentrustabilirea intensitiimediizilniceanuale(MZA)actualeideperspectivatraficuluiiacompoziiei acestuia. Lastabilireatraficuluidecalculdeperspectivsevoraveanvedereattcompoziia traficului ct i variaia acestuia n timp explicitndu-se n final valorile de trafic pe categorii de vehicule la nivelul traficului mediu zilnic anual (MZA) pentru diferite orizonturi de timp. Coeficientii de echivalare in osii standard de 115 kN a diferitelor tipuri de autovehicule, stabilitipebazarezultatelorultimuluirecensamantgeneraldecirculatiesuntprezentatiin tabelul 1. Tabel 1. Coeficienti medii de echivalare a vehiculelor fizice in osii standard 115 kN Recensmntulgeneraldecirculaiedinanul2010aevideniaturmtoareacompoziie zilnic a traficului: Tabel 2. Caracteristicile traficului rutier pe drumul DJ209B Grupa de vehicule MZA 2010 Ce MZA 2010 Ci MZAe 2010 Biciclete,motociclete1690.861460.573 Autoturisme, autocamioane3951.957711771 Autocamioane si derivate cu 2 osii1002.052052410 Autocamioane si derivate cu 3 osii531.34722.5180 Autocamioane articulate151.41223.577 Autobuze21.2332.58 Tractoare si vehicule speciale231.9445290 Autocamioane cu remorci101.92201.530 Vehicule cu traciue animala800.69563168 13401807 Tipul de structura rutiera Grupa de vehicule Autocamioane si derivate cu 2 osii Autocamioane si derivate cu 3 si 4 osii Autovehicule articulate Autobuze Vehicule speciale Autocamioane cu remorci Supla si semirigida 0,40,60,80,60,30,8 Rigida0,33,82,91,50,21,6 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 44 Tabel 3. Caracteristicile de determinare a clasei tehnice Clasa tehnica Intensitatea traficului MZAfMZAe If intens>16000>21000 IIIntens8001-1600011001-21000 IIImediu3501-80004501-11000 IVredus750-35001000-4500 Vf redus curba 1 => Z=136 cm Zcr = Z + Z = 136 + 15.10 = 151.10cm (adancimea de inghet in sistemul rutier) Gradul de asigurare la ptrunderea ingheului in complexul rutier:

Kadm=0.35 pentru pamanturi sensibile cu strat stabilizat cu lianti hidraulici. K=0.31 < Kadm=0.35 => structura rutiera nu este rezistenta la inghet-dezghet. Se iaumasuri pentru realizarea gradului de asigurare la patrunderea inghetului protejand sistemului rutier prin eliminarea apei de pe partea carosabila prin amenajarea de santuri permeate si protejarea taluzurilor cu zid de sprijin. Masuri suplimentare: a) prevederea unui substrat de fundatie anticapilar (nisip)

MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 64

b) prevederea unui strat termoizolant

Ca masura suplimentara vom folosi varianta b). Vom adauga un strat termoizolant cu grosimea de 6 cm. 2. Structura rutiera rigida Structurile rutiere rigide sunt alcatuite din: -Imbracamite din beton de ciment realizata dintr-un strat sau doua straturi; -Strat saustraturi de fundatie; -Eventual, strat de forma. Dimensionarea structurilor rutiere rigide se bazeaz pe criteriul tensiunii la ntindere din ncovoiere admisibil a betonului de cimentt adm. Pentrudimensionareastructurilorrutiererigideestenecesarsaseefectuezenprealabil studii,n vederea obinerii urmotoarelor date: -compoziia,intensitatea i evoluia n perspectiv a traficului; -caractcristicile geotehnice ale pamntului de fundaie -regimul hidrololgic al cornplexului rutier (tipul profilului transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor de suprafa, posibilitile de drenare, nivelul apei freatice). Etapele principale ale dimensionrii structurilor rutiere rigide sunt urmtoarele: 2.1 Stabilirea traficului de calcul; 2.2 Stabilirea capacitii portante a pamntului de fundare; 2.3 Alctuirea structurii rutiere; 2.4 Stabilirea capacitii portante la nivelul stratului de fundaie; 2.5 Calculul grosimii dalei din beton de ciment. 2.1Stabilirea traficului de calcul MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 65 Pentru stabilirea traficului de calcul se vor avea in vedere atat compozitia traficului cat si evolutiaacstuiaintimp,explicitandu-seinfinalvaloriletraficuluimediuzilnicanualal vehiculelor fizice pe grupe de vehicule, MZAk pentru diferite orizonturi de timp. Traficul de calcul pentru perioada de perspective, Nc se exprima in milioane osii standard (m.o.s)sisestabilestepebazastructuriitraficuluimediu zilnicanualcorespunzatorpostuluide recenzare aferent sectorului de drum sau studiuui de trafic, cu relatia:

(m.o.s) Nc- traficul de calcul; 365- numrul de zile calendaristice dintr-un an; Pp- perioada de perspectiv, n ani; crt- coeficientul de repartiie transversal, pe benzi de circulaie i anume: pentru drumuri cu dou i trei benzi de circulaie crt = 0,50; pentru drumuri cu patru sau mai multe benzi de circulaie crt = 0,45; MZAk - intensitatea medie zilnic anual a vehiculelor din grupa k, conform rezultatelor recensmntului de circulaie;pk - coeficientul de evoluie al vehiculelor fizice din grupa k, corespunztor anului de la mijlocul perioadei de perspectiv, stabilit prin interpolare; fek- coeficientul de echivalare al vehiculelor din grupa k n osii standard de 115 kN. Tabel 14.

(m.o.s)

=30 ani

=0.5

Grupa de vehicule

Autocamioane si derivate cu 2 osii 4102,170,3267 Autocamioane si derivate cu 3 osii 1801,2153,88321 Autocamioane articulate771,742,9389 Autobuze81,241,515 Tractoare si vehicule speciale 902,270,241 Autocamioane cu remorci 302,061,6 99 1642 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 66 (m.o.s) 2.2 Stabilirea capacitii portante a pamntului de fundare Suportulstructuriirutiereesteconstituitdinterasamentealctuitedinpmniuride fundare . conform cu prevederileSTAS 2914 i eventual dintr-un strat de furm n conformitate cu prevederile STAS 12253.Caracteristicadedeformabilitatececaracterizeazcapacitateaportantasuportului structuriirutiererigide,nvedereadimensionriiacesteia,estemodululdereacie(coeficientul de pat) al pamntului de fundare K0(MN/m3). Valoarea modulului de reacie al pmntului de fundare K0 se stabilete prin: -ncercri cu placa "n situ" -corelarea cu rezultatele altor ncercri de determinare a capacitii portante a pmntului defundareianume:modululdeelasticitatedinamicalpmntuluidefundareE0(MPa)i indicele de portan californian CBR(%)ValorilemodululuidereaciealpmntuluidefundareK0dintabelul15sestabilescn funcie de -tipul climateric al zonei n care este situat drumul - regimul hidrologic al complexului rutier - tipul de pamantTabelul 15Valorile modulului de reactive al pamantului de fundare, K0 Tip climateric Regim hidrologic Tip de pmnt P1P2P3P4P5 I 1 56 53 46 50 50 2a 44 48 2b4646 II 1 50 50 2a 46 2b5046 III 153 42 3950 2a 503744 2b Pmntuldefundarepoatefimbuntitncuzuluncicapacitiportanteinsuficiente prinprcvedereaunuistratdeformlaparteasuperioaraterasamentului,nconformitatecu prevederile STAS 12253. Moduidealcatuireastratuluideformsestabiletepebazdecalculetehnico-economice, n funcie de materialelecare alctuiesc terasamentele, de materialele disponibile n zona drumului i de funciile stratului de form, att n perioada de execuie a drumului, ct i n cea de exploatare a acestuia. Grosimeastratuluideformseianconsideraielacalcululgrosimiiechivalentea stratului de fundaie/form.K0=50 MN/m3 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 67 2.3 Alctuirea structurii rutiere nfunciedeclasatehnicadrumului,structurilerutiererigidesuntalctuiten urmatoarle variante: a)mbrcmintedindaledebetondecimentrealizatdintr-unsingurstratsaudou straturi(1).stratdefundaiesuperior(2),stratdefundaieinferior(3),eventualstratdcform (4), conform figurii a). Aceast variant este obligatorie pentru drumurile de clasa tehnica I i II, iar pentru drumurile de clasa tehnica III...V se stabilete pe baza de calcul tehnico-economic. b)mbrcmintecudaledinbetondecimentrealizatdintr-unsingurstratsaudou straturi (1), strat de fundaie (5), eventual strat de forma (4), conform figurii b. Aceasta variant se folosete pentru drumurile de clasa tehnica III...V. Grosimeaminim a mbrcminii din beton de cimenteste 18 cm. Pentru stabilirea modului de alcatuire a straturilor rutiere se va tine seama de resursele locale de material preponderente din regiune. In cazul modernizarii unor drumuri existente, atunci cnd traseuldrumul ui modernizat coincide cu cel al drumului existent. Luarea n considerare materialelor granulare din pietruirea existent n alcatuirea complexului rutier este n funcie de grosimea pietruirii. Pietruireapoateconstituistratdefundatienumaidacaestepetoatalatimeapatului drumului.,fiindalcatuitacaataresauinadioscualteagregatenaturaledinmaterialcare indeplinesc conditiile tehnice prevazute pentru aceste straturi. In cazul in care pietruirea nu este pe toata latimeapatului drumului, iar grosimea ei este mai mica de 10 cm, nu se ia in cinsiderare la dimensionarea structurii rutiere, dar se scarifica si se reprofileaza pe toata latimea patului drumului. Incazul in care pietruirea nu este pe toata latimea patului drumului,dargrosimea ei este mai mare de 10 cm, se scarifica si se reprofileaza, iar grosimea ei dupa compactare va fi luata in considerare la dimensionarea structurii rutiere. Varianta 3: Structura rutiera rigid Denumirea materialului din stratGrosimea (cm) BcR4,5- Nisip2 Piatr spar16 Balast 30 Pamnt P3 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 68 2.4 Stabilirea capacitii portante la nivelul stratului de fundaie Capacitateaportantlanivelulstratuluidefundaieesteexprimatprinmodululde reacie la suprafaa stratului de fundaie, Kce se determin n funcie de: -valoarea modulului de reacie al pmntului de fundare -grosimea echivalent a stratului de fundaie/form Hech Grosimeaechivalentastratuluidefundaie/formHech reprezintsumagrosimilor echivalente ale acestora, conform relaiei:

n numarul de straturi hi grosimea efectiv a stratului i, exprimat n cm ai coeficient de echivalare a stratului i(din tabelul 16) Tabelul 16 Valorile coeficientului de echivalare (a) Mixtur asfaltic 1,5 Balast stabilizat cu liani hidraulici (ciment)/puzzolanici (zgur granulat, cenus de termocentral) 1,5 Piatr spart1,0 Nisip stabilizat cu liani hidraulici (ciment) )/puzzolanici (zgur granulat, cenus de termocentral) 1,0 Balast0,75 Nisip0,50 Valoarea modulului de reacie la suprafaa stratului de fundaie, K se obine: -pentru valorile modulului de reacie al pmntului de fundare K0 cuprinse ntre 20 MN/m3 si 100 MN/m3 i valoarea grosimii echivalente a stratului de fundaie/form Hech obinut folosind diagrama din figura 7.-pentru valorile modulului de reacie al pmntului de fundare K0 mai mici de 20 MN/m3 i valoarea grosimii efective a stratului de fundaie/form h,folosind diagramele din figurile 8 i 9. MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 69 Figura 7-Modulul de reacie la suprafaa stratului/straturilor de fundare Figura 8-Modulul de reacie la suprafaa stratului de fundaie/form alctuitdin materiale granulare n funcie de grosimea efectiva h MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 70 Figura 9-Modulul de reacie la suprafaa stratului de fundaie alctuitdin materiale granulare stabilizate cu ciment, n funcie de grosimea efectiva h K0=50 MN/m3

20 MN/m3 < K0=50 MN/m3 K=83 MN/m3 2.5 Calculul grosimii dalei din beton de ciment. Caracteristicile betonului de ciment rutier sunt urmtoarele: - rezistenacaracteristiclancovoiere,

,stabilitnfunciedeclasabetoului,conform SR183-1 1995 i are valorile urmtoare: Clasa betonului rutierBcR 3,5BcR 4,0BcR 4,5BcR 5,0 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 71 Rezistena caracteristic la ncovoiere

determinatla28dezilepeprismede 150x150x600 mm (MPa)3,54,04,55,0 Valoarearezisteneicaracteristicelancovoiere,

,reprezintrezistenamediela ntindere prin ncovoiere la 28 de zile cu gradul de asigurare a epruvetelor de 95%. - tensiunea admisibil la ntindere din ncovoiere a betonului Criteriul de dimensionare se exprima prin relatia:

-- tensiunea la ntindere din ncovoiere a betonului din dale determinat pe baza ipotezelor de dimensionare -

-tensiuneaadmisibillantinderedinncovoiereabetonuluidecimentdindale(daca dalele sunt realizate din dou straturi, se refer la betonul din stratul de rezisten) Tensiuneaadmisibillantinderedinncovoiereabetonuluidecimentrutier(

)se determin cu relaia:

(MPa) Unde:

-rezistena caracteristic la ncovoiere a betonului la 28 de zile -coeficient de cretere a rezisteneibetonului n intervalul 28...90 de zile -coeficient, egal cu 0,05 Nc-traficul de calcul pe perioada de perspeciv (m.o.s) - legea de oboseal =0,5 (m.o.s)

(MPa) Ipotezelededimensionareastructurilorrutiererigideseconsidernfunciedeclasa tehnicadrumuluiicondiiileclimatice,pebazancrcrilorcombinate(ncrcareadecalcul din trafic i ncrcarea din gradientul de temperatur zilnic) sau numai a ncrcrii din trafic. Ipotezele de dimensionare pentru clasele tehnice ale drumurilor sunt urmtoarele -drumuri de clas tehnic I i II Ipoteza 1:

- drumuri de clas tehnic III i IV Ipoteza 2:

- drumuri de clas tehnic V Ipoteza 3:

MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 72

- tensiunea la ntindere din ncovoiere datorit ncrcrii de calcul din trafic - tensiunea la ntindere din ncovoiere datorit gradientului de temperatur zilnic FolosindIpoteza2(drumdeclastehnicIV)rezultconformdiagrameigrosimeanecesara daleidinbetondeciment23,2cm.Aceastavaloareserotunjestesuperior.Astfelalctuirea structurii rutiere rigide este urmtoarea : Varianta 3: Structura rutiera rigid Denumirea materialului din stratGrosimea (cm) Dala din beton de ciment (strat de uzura) BcR 4,524 Nisip2 Piatr spar20 Balast 25 Pamnt P3 2.6. Verificarea structurii rutiere rigide la actiunea inghet-dezghetului ZCR = Z + Z (cm) Z = HST He (cm) HST = 70 cm He = 24 x 0.45 + 16 x 0.70 + 30 x 0.90 + 2 x 1.00 = 51 z = HST - He = 70 51 = 19 cm -Tip climateric III -Regim hidrologic 2b-Tip pmant P2 -Imax30=750 [C x zile] => curba 1 => Z=142 cm MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 73 Zcr = Z + Z = 142 + 19 = 161 cm (adancimea de inghet in sistemul rutier) Gradul de asigurare la ptrunderea ingheului in complexul rutier:

Kadm=0.25 pentru pamanturi sensibile cu strat de beton de ciment in alcatuire. K=0.304 > Kadm=0.25 => structura rutiera este rezistenta la inghet-dezghet. Se iaumasuri pentru realizarea gradului de asigurare la patrunderea inghetului protejand sistemului rutier prin eliminarea apei de pe partea carosabila prin amenajarea de santuri pereate si protejarea taluzurilor cu zid de sprijin. Nu necesita masuri suplimentare de introducere a unui strat de fundatie anticapilarsau de prevedere unui strat termoizolant. MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 74 Calculul consumurilor de energie pentru straturile rutiere Varianta 1: Structura rutiera supla Denumirea materialuluiConsumul energetic Beton asfaltic pentru strat de uzura2*(1.00*1.00*0.06*164.643*2.35) Beton asfaltic pentru strat de legatura2*(1.00*1.00*0.06*106.539*2.37) Piatra sparta-amestec optimal1.00*1.00*0.20*21.655 Balast nisipos1.00*1.00*0.30*11.882 Nisip1.00*1.00*0.21*12.362 TOTAL87.2206 Kgcc/m3 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 75 Varianta 2: Structura rutiera semirigida Denumirea materialuluiConsumul energetic Beton asfaltic pentru strat de uzura2*(1.00*1.00*0.04*164.643*2.35) Beton asfaltic pentru strat de legatura2*(1.00*1.00*0.06*106.539*2.37) Agregate natural stabilizate cu ciment1.00*1.00*0.22*40.118 Balast nisipos1.00*1.00*0.30*11.882 Strat termoizolant1.00*1.00*0.06*12.362 TOTAL74.3848 Kgcc/m3 MODERNIZARE DRUM JUDETEAN DJ 209 B PE SECTORUL CUPRINS INTRE Km 37+134.70 SI Km 38+426.50 2011 76 Varianta 3: Structura rutiera rigida Denumirea materialuluiConsumul energetic Dala din beton de ciment (strat de uzura) 1.00*1.00*0.24*75.435 Nisip1.00*1.00*0.02*12.362 Piatra sparta-amestec optimal1.00*1.00*0.16*40.118 Balast nisipos1.00*1.00*0.30*11.882 TOTAL28.335 Kgcc/m3 Varianta finala a structurii rutiere va ramane structura rutiera rigida cu o perioada de perpectiva de 30 de ani.