Influenţa Modificării Normelor În Calculul Structurilor Rutiere

INFLUENŢA MODIFICĂRII NORMELOR ÎN CALCULUL

STRUCTURILOR RUTIERE

CADAR RODICA D.1, BOITOR R. MELANIA2, NICOLAE CIONT3, BECA ILINCA M.4

Introducere

Cele mai frecvente structuri rutiere din țara noatră sunt cele suple și semirigide. Acestea prezintă

straturi și grosimi de straturi variate în principal în baza diferențelor dintre standardele de

dimensionare valabile în diferite perioade de timp. Modificările standardelor au vizat de-a lungul

timpului aportul traficului de calcul în dimensionarea structurilor rutiere [3]. Astfel, se impune o

analiză mai atentă a factorilor ce influențează valoarea traficului de calcul. În acest articol este

prezentată o paralelă între valorile coeficienților propuși de către cele mai recente ediții ale AND

584 din 2002 și 2012. Suplimentar, pentru evidențierea implicațiilor reale ale coeficienților

traficului de calcul în calculul dimensionării a fost inclusă și o analiză a datelor empirice colectate

cu ajutorul dispozitivului WIM [3].

Sistemul WIM este un dispozitiv complex utilizat la determinarea datelor de trafic, numărători de

vehicule, înregistrarea vitezei acestora și clasificarea lor, fără a constrânge în vreun fel fluența

traficului: “High - speed traffic weight-in-motion & clasification system”.

1. Traficul de calcul

Traficul de calcul NC se calculează cu relația:

NC=365 x 10−6 xC rt x ∑K=1

6

MZAK x f K x 0,5∑i=1

n

( pKi+ pKi+1 ) x t i (1)

în care:NC– traficul de calcul în milioane osii standard de 115kN (m.o.s.) pe banda de circulație cea mai solicitată;crt – coeficient de repartiție transversal a traficului pe banda de circulație cea mai solicitată;MZAk – intensitatea medie zilnică anuală a traficului în anul de bază, pentru grupa „K” de vehicule;fk – coeficientul de echivalare a vehiculelor din grupa „K” în osii standard de 115kN;

1 Ș.l.dr.ing., Facultatea de Construcţii,Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca2 Asist.dr.ing., Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca3 Drd. ing., Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca4 Asist.dr.ing., Facultatea de Construcţii, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca

pki, pki+1 – coeficienții de evoluție a traficului în perspectivă pentru grupa „K” de vehicule la începutul și sfârșitul perioadei parțiale „i” de prognoză;ti – durata perioadei parțiale „i” de prognoză (în general de 5 ani)n – numărul de perioade parțiale „ti” de prognoză.

Suma perioadelor parțiale „i” este egală cu perioada de perspectivă de calcul „Pp”, respectivă:

Pp=∑i=1

n

ti (2)

În urma fiecărui recensământ de trafic național au fost aduse modificări coeficienților crt, fk and pk.

Intensitatea medie zilnică anuală a traficului pe grupe de vehicule, din anul de bază MZAK, se poate

determina pe drumurile existente prin următoarele metode de investigare a traficului:

Recensământul general de circulație, realizat la intervale de 5 ani pe rețeaua de drumuri

publice;

Înregistrări automate, cu caracter permanent, realizate pe rețeaua de drumuri naționale, în

posturi dotate cu contori de trafic (de exemplu WIM);

Recensăminte de circulație de scurtă durată și ajustarea datelor rezultate la nivel de MZA pe

drumurile de interes local pentru care nu se dețin date de trafic.

Înregistrările automate de circulație, cu caracter permanent, se efectuează pe rețeaua de drumuri

naționale în posturi dotate cu contori de trafic de tip totalizator sau înregistrator cu sistem de

detecție electromagnetică, în care se determină traficul total, fără diferențierea vehiculelor pe grupe

sau în posturi de tip WIM care asigură clasificarea vehiculelor în 14 clase din mers a vehiculelor.

Intensitatea medie zilnică anuală a traficului se determină pe clase de vehicule, sau pentru total

vehicule cu relația :

MZA=∑I=1

12

MZLi /12 (3)

în care: MZLi – intensitatea medie zilnică lunară a traficului din luna „i”.

Figura 1. Date de trafic din sistemul WIM

Coeficientul crt de repartiţie transversală a traficului pe banda de circulaţie cea mai solicitată se

poate determina tabelar sau din măsurători, astfel:

Tabelul 1. Coeficientul crt de repartiție transversal a traficului conform AND 584-2002 [1]Categoria de drum Drumuri AutostrăziNumărul benzilor de circulație 1 2 3

Zona interurbană Zona suburbană și localități2x2 2x3

4 6 4 6Crt (AND 584-2002) 1,00 0,50 0,50 0,45 0,40 0,35 0,33 0,45 0,40

Tabelul 2. Coeficientul crt de repartiție transversal a traficului conform AND 584-2012 [2]Categoria de drum Drumuri Autostrăzi Căi unidirecționaleNumărul benzilor de circulație 1 2 3 4 6 2x2 2x3 1 2 3Crt (AND 584-2012) 1,00 0,50 0,50 0,35 0,33 0,45 0,40 1,00 0,70 0,60

Tabelul 3. Coeficientul crt conform datelor de trafic din măsurătorile WIM – 08.05.2013Categoria de drum DrumuriNumărul benzii de circulație 1 2 3 4

Crt (WIM) 44,83%

8,39%

13,75%

33,03%

Coeficientul fk de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115kN se poate stabili tabelar.

Tabelul 4. Coeficienți de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115 kN conform AND 584-2002 [1]

Tipuri de structuri rutiere

Grupa de vehiculeAutocamioane și derivate cu 2 osii

Autocamioane și derivate cu 3 și 4 osii

Autovehicule articulate Autobuze Remorci

Suple și semirigide 0,4 0,6 0,8 0,6 0,3

Tabelul 5. Coeficienți de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115 kN conform AND 584-2012 [2]


Grupa de vehiculeAutocamioane si derivate cu 2 osii

Autocamioane si derivate cu 3 și 4 osii

Autovehicule articulate

Autobuze Tractoare cu/fără remorci

Tren rutier

Suple și semirigide 0,1 0,7 0,9 0,6 0,1 1,0

Coeficientul fk de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115kN se poate determina, de

asemenea, cu date înregistrate pe teren cu ajutorul dispozitivului WIM astfel:

se determină spectrul de încărcări pe osie pentru vehicule din fiecare grupă;

se determină coeficientul de echivalare „fK” pentru fiecare tip de osie și încărcare cu relația:

f K=A( Pi

115 )b

(4)

unde:Pi – sarcina pe osie a unui vehicul real, în kN;A – parametru care depinde de tipul de osie și de structură;b – exponent funcție de tipul de structură rutieră.

Valorile parametrilor de calcul pentru echivalarea traficului din țara noastră sunt următoarele:

Tabelul 6. Parametrii de calcul pentru echivalarea vehiculelor reale în osii standard de 115 kN determinați cu ajutorul datelor de trafic din teren

Structuri rutiere Exponentul "b"

Parametrul "A" în funcție de tipul de osie

Osia din față Alte osii simple Osii tandem (elementare)

Osii tridem (elementare)

Suple și semirigide noi 3 2,4 0,6 0,6 0,6

Tabelul 7. Coeficienți de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115 kN determinați cu ajutorul

datelor de trafic din teren


Grupa de vehiculeVehicule cu 2 osii

Vehicule cu 3 osii

Vehicule cu 4 osii

Vehicule articulate cu 5 osii





Suple și semirigide

0,2 0,5 1,1 1,5 0,7 0,1 0,5 1,2

Coeficienții pki, pki+1 de evoluție a traficului în perspectivă se stabilesc pe diferite perioade de

perspectivă, pe interval de 5 ani și grupe de vehicule. Coeficienții de evoluție pentru anul de dare în

exploatare a lucrării și anul de prognoză, dacă este cazul, sunt determinați prin interpolare.

Tabelul 8. Coeficienții de evoluție a traficului pentru perioada 2000-2020, conform AND 584-2002 [1]

Tabelul 9. Coeficienții de evoluție a traficului pentru perioada 2010-2035, conform AND 584-2012 [2]

2. Evaluarea traficului de calcul NC pentru dimensionarea unui sector de drum național DN1

(E60)

Tronsonul de drum studiat este pe DN1, respectiv E60, și începe la granița vestică a municipiului

Cluj-Napoca. Acesta are următoarele caracteristici:

Profil transversal cu 4 benzi de circulație; Structura rutieră suplă; Anul de dare în exploatare 2013; Anul de bază, pentru care se dispune de date de trafic, 2013; Anul de prognoză 2028.

Datele de trafic din măsurătorile cu dispozitivul WIM au fost colectate într-o zi lucrătoare, miercuri

08.05.2013 (Figura 1).

Figura 2. Evoluția volumelor de trafic pe parcursul unei zile lucrătoare (WIM)

Pentru determinarea traficului de calcul NC au fost utilizate Indicativul AND 584-2002, Indicativul

AND 584-2012 și date de trafic din măsurătorile cu dispozitivul WIM.

Ipotezele de calcul NC sunt prezentate în Tabelul 10 și presupun analiza a trei cazuri. În prima

ipoteză de calcul sunt considerate datele de trafic din măsurători WIM dar coeficienții de calcul sunt

cei din AND 584 – 2002. În cea de-a doua ipoteză sunt considerate aceleași date de trafic dar

coeficienții de calcul sunt cei din AND 584 -2012. În final, în cea de-a treia ipoteză, sunt

considerate doar datele de trafic obținute din măsurători cu sistemul WIM atât pentru valorile de

trafic cât și pentru parametrii de trafic care au putut fi determinați pe baza acestora - coeficientul crt

de repartiție transversal a traficului și coeficientul fk de echivalare a vehiculelor în osii standard de

115kN.

Tabelul 10. Ipoteze de calcul ale traficului de calcul NC

IpotezaParametri de calcul Date de trafic

AND 584, 2002 WIM AND 584, 2012 din măsurători WIM1 X X2 X X

3 X X

Ipoteza 1. În urma calculelor efectuate utilizând datele de trafic din sistemul WIM și parametrii de

calcul din AND 584-2002 s-a obținut valoarea traficului de calcul, NC aplicând relația (1) în care:

C rt - coeficient de repartiție transversal a traficului pe banda de circulație cea mai solicitată extras din Normativul 548 – 2002 (Tabelul 1);MZAK – intensitatea medie zilnică anuală a traficului în anul de bază, pentru grupa „K” de vehicule determinat conform înregistrărilor automate de circulație cu relația (3);f K – coeficientul de echivalare a vehiculelor din grupa „K” în osii standard de 115kN extras din Normativului 548 – 2002 (Tabelul 4);pKi , pKi+1 – coeficienții de evoluție a traficului în perspectivă, extrași din Normativul 548 – 2002 (Tabelul 8) iar pentru anul de punere în exploatare a lucrării (2013), anul de prognoză (2028*) și 2025* s-au determinat prin interpolare;t i – durata perioadei parțiale „i” de prognoză este de 5 ani;* - date obținute în urma creșterii progresive, Normativul 548 – 2002 având date doar până în anul 2020.

S-a obținut:

NC=365 x 10−6 x0,45 x0,5 x 62502,1=5 , 13m . o . s .

Ipoteza 2. În urma calculelor utilizând datele de trafic din măsurători WIM și parametrii de calcul

din AND 584-2012 s-a obținut valoarea traficului de calcul, NC aplicând relația (1) în care:

C rt - coeficient de repartiție transversal a traficului pe banda de circulație cea mai solicitată extras din Normativul 548 – 2012 (Tabelul 2);MZAK – intensitatea medie zilnică anuală a traficului în anul de bază, pentru grupa „K” de vehicule determinat conform înregistrărilor automate de circulație cu relația (3);f K – coeficientul de echivalare a vehiculelor din grupa „K” în osii standard de 115kN extras din Normativul 548 – 2012 (Tabelul 5);pKi , pKi+1 – coeficienții de evoluție a traficului în perspectivă extras din Normativul 548 – 2012 (Tabelul 9) iar pentru anul de punere în exploatare a lucrării (2013) și anul de prognoză (2028) s-au determinat prin interpolare;t i – durata perioadei parțiale „i” de prognoză este de 5 ani.

S-a obținut:

NC=365 x 10−6 x 0,35 x0,5 x 32054,2=2 ,05m .o . s .

Ipoteza 3. În urma calculelor utilizând datele de trafic din măsurători WIM și parametrii de calcul

obținuți tot cu ajutorul datelor din trafic determinat prin măsurători WIM s-a obținut valoarea

traficului de calcul, NC aplicând relația (1) în care:

C rt - coeficient de repartiție transversal a traficului pe banda de circulație cea mai solicitată determinat din datele reale obținute din 08.05.2013 (Tabel 3);

MZAK , – intensitatea medie zilnică anuală a traficului în anul de bază, pentru grupa „K” de vehicule determinat conform înregistrărilor automate de circulație cu relația (3);f K – coeficientul de echivalare a vehiculelor în osii standard de 115kN calculat cu relația (4);pKi , pKi+1 – coeficienții de evoluție a traficului în perspectivă s-au extras din Tabelul 9 iar pentru anul de punere în exploatare a lucrării (2013) și anul de prognoză (2028), s-au determinat prin interpolare;t i – durata perioadei parțiale „i” de prognoză este de 5 ani.

S-a obținut:

NC=365 x 10−6 x0,45 x0,5 x 46641,1=3 ,82 m.o . s .

Pentru evidențierea diferențelor dintre rezultatele ipotezelor a fost dimensionată o structură rutieră

suplă iar valorile obținute pentru straturile sale sunt prezentate în Tabel 11.

Odată stabilit traficul de calcul, NC, a fost propusă o structură rutieră alcătuită din îmbrăcăminte

(strat de uzură și strat de legătură), strat de bază și fundație. Pentru a îmbunătăți capacitatea portantă

la nivelul patului drumului a fost propus și un strat de formă conform STAS 12253. Structura a fost

analizată la solicitările sarcinilor din trafic prin determinarea deformațiilor specifice și cele ale

tensiunilor corespunzătoare criteriilor de dimensionare a structurilor rutiere suple pentru drumuri

noi. În final au fost comparate valorile calculate cu cele admisibile, stabilite pe baza proprietăților

de comportare a materialelor rutiere [4]. Pentru evidențierea mai clară a diferențelor apărute în cele

trei ipoteze de calcul au fost păstrate aceleași straturi și dimensiuni, variind doar caracteristicile

stratului de bază asfaltic.

Tabelul 11. Alcătuirea structurii rutiere în cele trei ipoteze

Ipoteza Descrierea ipotezelor de calcul

Traficul de calcul, Nc (m.o.s.)

Structura rutierăMaterial Dimensiunea stratului (cm)

I

Evaluarea traficului de calcul Nc conform

Normativului AND 584-2002, date de trafic din

măsuratorile WIM

5.13

îmbrăcăminte asfalticăstrat de bază asfaltic

fundaţie stabilizată cu lianţifundaţie din agregate naturale

strat de formă

4+610222420

II

Evaluarea traficului de calcul Nc conform

Normativului AND 584-2012, date de trafic din

măsuratorile WIM

2.05



strat de formă

4+66222420

III Evaluarea traficului de calcul Nc, date de trafic din

măsuratorile WIM3.82



strat de formă

4+68222420

3. Concluzii

Rezultatele dimensionării structurii în cele trei ipoteze evidențiază prin diferențele foarte mari care

se obțin la nivelul grosimii stratului de bază, aportul coeficienților propuși de standardul anterior,

cel prezent și suplimentar de valorile determinate de pe teren. Se poate observa ca de exemplu că

reducerea fk în AND 584-2012 față de AND 584-2012, a fost de la 0,4 la 0,1. Aceasta este foarte

mare având în vedere rezultatele obținute din datele de trafic colectate de pe teren cu ajutorul cărora

se obținute fk=0,2. Se dorește pe această cale să fie ridicat un semn de întrebare cu privile la

cuantumul modificărilor în normativele viitoare și fundamentarea acestor decizii.

Pe lângă impactul de formă ce are efect la nivelul capacității portante, modificările aduse

standardului contribuie și la diferențe de cost însemnate între structurile obținute în cele trei ipoteze

de calcul. Astfel, într-adevăr se poate observa diferența de 12%, respectiv 6% între prețul estimat al

structurii rutiere obținute în urma utilizării normativului AND 584-2002 față de AND 584-2012,

respectiv date reale obținute cu sistemul WIM. În aceste condiții se dorește să se atragă atenția ca

modificările viitoare ale normelor să nu ținească reducerea costurilor cu prețul scăderii calității

structurii rutiere.

VARIANTEEVALUĂRI1000 m2 [RON] 1000 m2 [E] 1 m2 [E] Diferența m2 [%]

I Evaluarea traficului de calcul Nc conform Normativului AND 584-2002, date de trafic din măsurătorile WIM

NC5.13 216838.07 48816.51 48.80 100

II Evaluarea traficului de calcul Nc conform Normativului AND 584-2012, date de trafic din măsurătorile WIM

NC2.05 191311.93 43069.84 43.07 88

IIIEvaluarea traficului de calcul Nc, date de trafic din măsurătorile WIM

NC 3.82 204075.00 45943.18 45.90 94

6. Bibliografie

[1] ***Normativ pentru determinarea traficului de calcul pentru proiectarea drumului din punct de

vedere al capacității portante și al capacității de circulație, indicativ AND 584-2002.

[2] ***Normativ pentru determinarea traficului de calcul pentru proiectarea drumului din punct de

vedere al capacității portante și al capacității de circulație, indicativ AND 584-2012.

[3] Rodica Dorina CADAR, Mihai ILIESCU, Nicolae CIONT, Implications of Road Structure

Design Using Different Approaches, Bulletin Of University Of Agricultural Sciences And

Veterinary Medicine Cluj-Napoca Horticulture, Vol 71, No 2 (2014), Land Measurement, Natural

And Human Sciences - Research Articles,

http://journals.usamvcluj.ro/index.php/horticulture/article/view/10597

[4] Georgeta FODOR, Nadia POPESCU, Ghid tehnic. Structuri rutiere suple și semirigide.

Dimensionare și alcătuire.BOMACO. ISBN 973-99225-3-8.

Influenţa Modificării Normelor În Calculul Structurilor Rutiere

Documents

Transcript of Influenţa Modificării Normelor În Calculul Structurilor Rutiere