Ranforsarea Structurilor Rutiere Suple

RANFORSAREA STRUCTURILOR RUTIERE SUPLE

RANFORSAREA STRUCUTILOR RUTIERE SUPLE

Terminologie

- activitatea de ntreinere a drumurilor publice: totalitatea lucrrilor fizice de intervenie (determinate de uzura sau de degradarea n condiii normale de exploatare a drumurilor i podurilor de osea), care au ca scop meninerea condiiilor tehnice necesare desfurrii circulaiei n condiii de siguran, precum i n stare permanent de curenie i cu aspect estetic la nivelul traficului existent; - activitatea de reparaii a drumurilor publice totalitatea lucrrilor fizice de intervenie, care au ca scop compensarea parial sau total a uzurii fizice i morale produse ca urmare a exploatrii normale sau a aciunii agenilor de mediu, ridicarea caracteristicilor tehnice la nivelul impus de traficul maxim pentru numrul de benzi de circulaie existente, refacerea sau nlocuirea de elemente, detalii sau pri de construcii ieite din uz, care afecteaz rezistena, stabilitatea, sigurana n exploatare i protecia mediului; - anul modernizrii drumului anul n care a fost efectuat amenajarea complex a drumului, prin executarea i a unui sistem rutier cu mbrcminte modern (sistem rutier suplu sau semirigid); - deformaie specific noiune prin care se definete starea de deformaie spaial ntr-un sistem rutier supus unei ncrcri pe suprafaa drumului. n contextual acestui normativ, sistemul rutier este considerat de mediu multi-strat elastic liniar, iar ncrcarea este dat de sarcina static a semiosiei standard (57,5 kN), care exercit o presiune vertical uniform de 0,625 MPa pe o suprafa circular cu raza de 0,171 m.


Programul CALDEROM (Calculul deformaiilor specifice n sistemele rutiere n Romnia) permite calcularea n coordonate axisimetrice asociate sarcinii a urmtoarelor componente ale tensorului deformaiilor specifice () n punctele critice ale sistemului rutier: - deformaia specific orizontal de ntindere (r) la baza straturilor bituminoase; - deformaia specific vertical de compresiune (Z) la nivelul pmntului de fundare. n sistemul internaional de uniti (m, MPa), deformaiile specifice au unitatea (m/m), fiind de ordinal a 0,0001000,000500 m/m sau 100x10-6500x10-6 m/m. Pentru simplificare, 1x10-6 reprezint o microdeformaie, deci deformaia specific este de 100500 microdef. - fisurare reflectiv procesul de transmitere la suprafaa unei noi mbrcmini bituminoase a fisurilor i/sau a crpturilor existente n vechea mbrcminte rutier, datorat solicitrilor termice i ale traficului, n cazul sistemelor rutiere ce au n alctuire straturi din agregate naturale stabilizate cu liani hidraulici sau puzzolanici sau straturi bituminoase cu grosimi mari, cu fisuri i crpturi n plci; - perioada de perspectiv perioada de timp, exprimat n ani, pentru care se stabilete traficul de calcul al grosimii straturilor de ranforsare; - sector omogen sector de drum caracterizat concomitent prin aceleai date privind traficul de calcul, alctuirea sistemului rutier, starea de degradare a mbrcmintei bituminoase, tipul de pmnt, tipul climateric al zonei n care este situat drumul i regimul hidrologic al comlexului rutier. - temperatura echivalent a straturilor bituminoase cea pentru care suma degradrilor produse de solicitrile traficului pe parcursul unui an, pentru o distribuie dat a temperaturilor, este egal cu degradrile produse de aceleai solicitri ale traficului, dar pentru temperatur constant, ech (0C); - trafic de calcul numrul de osii standard cu sarcina pe osie de 115 kN, pe banda de circulaie cea mai solicitat, echivalent vehiculelor care vor circula pe drumul ranforsat pe perioada de perspectiv.


Alctuirea straturilor de ranforsare Straturile bituminoase de ranforsare sunt alctuite din: - mbrcminte bituminoas n dou straturi, cu grosime maxim sub 13 cm; - mbrcminte bituminoas n dou straturi i strat de baz din mixtur asfaltic, cu grosime total egal sau mai mare de 13 cm. Elementele geometrice ale straturilor de ranforsare Grosimea total minim constructiv a mbrcmintei bituminoase este de 8,0 cm. Lucrrile la care grosimea necesar a straturilor bituminoase de ranforsare este mai mic de 8 cm fac parte din activitatea de ntreinere a drumurilor publice sau a strzilor i vor fi tratate n conformitate cu prevederile Normativului privind administrarea, exploatarea, ntreinerea i repararea drumurilor publice i cele ale Normativului departamental pentru ntreinerea i reparaia strzilor. Grosimea total maxim a straturilor bituminoase de ranforsare se stabilete pe baza eficienei economico-financiare i de alocare a resurselor materiale, n comparaie cu soluia de ranforsare cu mbrcminte din beton de ciment. n cazul n care grosimea total maxim a straturilor bituminoase de ranforsare depete 18 cm, iar eficiena tehnico-economic nu justific soluia de ranforsare cu mbrcminte din beton de ciment, se prevede soluia de refacere a sistemului rutier. Limea straturilor de ranforsare este cea prevzut n proiect.


PRINCIPII DE DIMENSIONARE

Dimensionarea straturilor bituminoase de ranforsare se bazeaz pe ndeplinirea concomitent a urmtoarelor criterii: - deformaia specific de ntindere admisibil la baza straturilor bituminoase; - deformaia specific de compresiune admisibil la nivelul pmntului de fundare. Pentru dimensionarea straturilor bituminoase de ranforsare este necesar s se efectueze n prealabil studii de teren, n vederea obinerii urmtoarelor date: - starea de degradare a mbrcmintei bituminoase, n conformitate cu prevederile instruciunilor indicativ CD 155 sau ale Normativului pentru evaluarea strii de degradare a mbrcminii pentru drumuri cu structuri rutiere suple i semirigide indic. AND 540-98; - modul de alctuire a straturilor rutiere i grosimile acestora; - caracteristicile geotehnice ale pmntului de fundare; - regimul hidrologic al complexului rutier (tipul profilului transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor de suprafa, existena i starea dispozitivelor de drenare, nivelul apei freatice). Etapele principale de calcul sunt: 1. stabilirea traficului de calcul; 2. analiza sistemului rutier ranforsat la solicitarea osiei standard; 3. stabilirea comportrii sub trafic a sistemului rutier existent ranforsat.


PRINCIPII DE DIMENSIONARE

n cazul sistemelor rutiere semirigide sau n cel al sistemelor rutiere suple, a cror mbrcminte prezint defeciuni datorate procesului de fisurare termic i dac grosimea stratului de ranforsare calculat conform acestui normativ este sub 18 cm, se adopt pe baz de calcule tehnico-economice, una din urmtoarele msuri, n vederea ncetinirii transmiterii la suprafaa noilor straturi bituminoase, a fisurilor din contracie termic: - o grosime total constructiv de 18 cm; - o soluie antifisur i executarea straturilor de ranforsare. n cazul n care parametrul de degradare al mbrcmintei bituminoase, conform instruciunilor indicativ CD 155, este mai mare de 0,50 sau indicele global de degradare, conform normativului indicativ AND 540, este mai mic de 50, se poate prevedea pe baza unei expertize tehnice, prin ncercri i determinri de laborator, urmtoarea soluie: - frezarea straturilor bituminoase superioare, alctuite din mixturi asfaltice ale cror caracteristici fizico-mecanice nu ndeplinesc condiiile din stas; - prevederea unui strat antifisur, n cazul n care dup frezare, suprafaa stratului bituminos prezint fisuri i crpturi de tip D2 (faianri, fisuri i crpturi multiple pe direcii diferite) sau de tip D3 (fisuri i crpturi transversale i longitudinale); - executarea straturilor bituminoase de ranforsare, a cror grosime va fi stabilit prin calcule de dimensionare.


1. STABILIREA TRAFICULUI DE CALCUL

La dimensionarea straturilor bituminoase de ranforsare se ia n considerare traficul de calcul corespunztor perioadei de perspectiv, exprimat n osii standard de 115 kN, echivalente vehiculelor care vor circula pe drum. Osia standard de 115 kN (o.s. 115) prezint urmtoarele caracteristici: - sarcina pe roile duble: 57,5 kN - presiunea de contact; 0,625 Mpa - raza suprafeei circulare echivalente suprafeei de contact pneu-drum: 0,171 m Perioada de perspectiv va fi indicat de beneficiarul lucrrii. Se recomand adoptarea unei perioade de perspectiv de 15 ani n cazul ranforsrii autostrzilor, a drumurilor expres i a drumurilor naionale europene i de 10 ani n cazul celorlalte categorii de drumuri naionale. n cazul drumurilor judeene, comunale i vicinale, perioada de perspectiv poate fi mai mic de 10 ani. Ea va fi stabilit n cadrul primei faze de proiectare, avndu-se n vedere att traficul actual i evoluia n perspectiv a acestuia, ct i starea tehnic a drumului.

RANFORSAREA STRUCTURILOR RUTIERE SUPLE

1. STABILIREA TRAFICULUI DE CALCUL

Traficul de calcul se exprim n milioane de osii standard de 115 kN (m.o.) i se stabilete cu relaia: Nc=365x10-6xppxcrtx[nk95xpkr+pkF/2xfek] (m.o.s.) n care: 365 numrul de zile calendaristice dintr-un an; pp perioada de perspectiv n ani; - 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 benzi de circulaie crt=0,45. - intensitatea medie zilnic anual a vehiculelor din grupa k, conform rezultatelor recensmntului general de circulaie (respectiv din anul 1995); - coeficientul de evoluie a vehiculelor din grupa k, corespunztor anului de dare n exploatare a drumului ranforsat, anul R; - coeficientul de evoluie a vehiculelor din grupa k, corespunztor sfritului perioadei de perspectiv luat n consideraie (anul F); - coeficientul de echivalare a vehiculelor din grupa k n osii standard de 115 kN. n cazul drumurilor pe care recensmntul de circulaie s-a efectuat pe fiecare band de circulaie, pentru stabilirea volumului de trafic de calcul se vor lua n considerare rezultatele recensmntului de pe banda cea mai solicitat. n acest caz, coeficientul de repartiie transversal este crt=1.


2. ANALIZA SISTEMULUI RUTIER RANFORSAT LA SOLICITAREA OSIEI STANDARD

Sistemul rutier existent este caracterizat, pentru fiecare sector omogen de drum, prin grosimea fiecrui strat rutier i prin caracteristicile de deformabilitate ale materialelor din straturile rutiere i ale pmntului de fundare (modulul de elasticitate dinamic, E, n MPa i coeficientul lui Poisson, ). n calcule se adopt grosimile medii ale straturilor rutiere pentru fiecare sector omogen de drum. Valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic pentru tipurile de pmnt sunt prezentate n tabelul 3, n funcie de tipul climateric al zonei i de regimul hidrologic al complexului rutier. Regimul hidrologic se difereniaz astfel: - regimul hidrologic 1, corespunztor condiiilor hidrologice FAVORABILE; - regimul hidrologic 2, corespunztor condiiilor hidrologice MEDIOCRE i DEFAVORABILE, notat cu: a. pentru sectoare de drum situate n rambleu cu nlimea minim de 1,00 m; b. pentru sectoare de drum situate n rambleu cu nlimea sub 1 m, la nivelul terenului, n profil mixt sau debleu.Tabelul 3. Valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic al pmntului de fundare



Tabelul 3. Valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic al pmntului de fundare



Valoarea de calcul a modulului de elasticitate dinamic al balastului (Eb) se stabilete cu relaia: Eb=0,20 hb0,45x Ep (MPa) n care: hb grosimea stratului de balast, n mm; Ep modulul de elasticitate dinamic al pmntului de fundare, n MPa; Coeficientul de elasticitate pentru balast este de 0,27. Deoarece ranforsarea structurii rutiere presupune n general prevederea mai multor straturi bituminoase, n calcule se adopt grosimea total a acestora i valoarea modulului de elasticitate dinamic mediu ponderat (Em, MPa), calculate cu relaia: Em=[(Ei1/3 x hi)/ hi]3 (MPa)

n care: Ei modulul de elasticitate dinamic al mixturii asfaltice din stratul i, n MPa; hi grosimea stratului i, n cm.



Valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic al mixturilor asfaltice din straturile bituminoase de ranforsare

Analiza structurii rutiere ranforsate la solicitarea osiei standard comport calculul cu programul CALDEROM al urmtoarelor componente ale deformaiei: - deformaia specific orizontal de ntindere la baza straturilor bituminoase (r), n microdeformaii; - deformaia specific vertical de compresiune, la nivelul patului drumului (z), n microdeformaii.


3. STABILIREA COMPORTRII SUB TRAFIC A SISTEMULUI RUTIER EXISTENT RANFORSAT Stabilirea comportrii sub trafic a sistemului rutier ranforsat are drept scop calcularea grosimii straturilor bituminoase de ranforsare pentru care sunt respectate criteriile de dimensionare. Criteriul deformaiei specifice de ntindere admisibile la baza straturilor bituminoase este respectat dac rata de degradare prin oboseal (RDO) are o valoare mai mic sau egal cu (RDO) admisibil. Rata de degradare prin oboseal se calculeaz cu relaia: RDO=Nc/Nadm n care: Nc traficul de calcul, n osii standard de 115 kN, n m.o.s; Nadm numrul de solicitri admisibil, n m.o.s., care poate fi preluat de straturile bituminoase, corespunztor strii de deformaie la baza acestora. Numrul de solicitri admisibil, care poate fi preluat de straturile bituminoase, se stabilete cu ajutorul legilor de oboseal a mixturii asfaltice, n funcie de categoria drumului sau a strzii i de traficul de calcul i anume, cu relaiile: a) - autostrzi i drumuri expres; - drumuri naionale europene; - drumuri i strzi cu trafic de calcul mai mare de 1 m.o.s (1x106 o.s. 115): Nadm=4,27x108xr-3.97 (m.o.s.) (4a)


3. STABILIREA COMPORTRII SUB TRAFIC A SISTEMULUI RUTIER EXISTENT RANFORSAT b) - drumuri i strzi cu trafic de calcul cel mult egal cu 1 m.o.s. (1x106 o.s. 115): Nadm=24,5x108xr-3.97 (m.o.s.) (4b) Grosimea necesar a straturilor bituminoase de ranforsare este cea pentru care se respect condiia: RDO

Ranforsarea Structurilor Rutiere Suple

Documents

Transcript of Ranforsarea Structurilor Rutiere Suple