STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

of 66 /66
Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași Facultatea de Construcții și Instalații STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE - REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT - Conducător Științific: prof. univ. dr. ing. Radu ANDREI Doctorand: ing. Diana - Nicoleta DRAGOSLAV (căs. DIMA) IAȘI - 2017

Embed Size (px)

Transcript of STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

Page 1: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași

Facultatea de Construcții și Instalații

STRATEGII PENTRU

STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

- REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT -

Conducător Științific:

prof. univ. dr. ing. Radu ANDREI

Doctorand:

ing. Diana - Nicoleta DRAGOSLAV (căs. DIMA)

IAȘI - 2017

Page 2: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

2

Page 3: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

3

STRATEGII PENTRU

STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

Page 4: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

4

C U P R I N S

INTRODUCERE. Motivația cercetării. Obiectivele tezei.

Structurarea tezei

12

CAPITOLUL I - STADIUL ACTUAL PRIVIND

SUSTENABILITATEA SISTEMULUI DE TRANSPORT

RUTIER. DEFINIREA SUSTENABILITĂȚII

STRUCTURILOR RUTIERE

15

I.1. Noțiuni generale cu privire la conceptul sustenabilității 16

I.2. Aspectele și componentele sustenabilității în domeniul

sistemului de transport rutier

17

I.2.1. Aspectele sustenabilității aferente sistemului de management 19

I.2.2. Aspectele sustenabilității aferente infrastructurii de transport rutier 21

I.2.3. Aspectele sustenabilității aferente parcului de vehicule 21

I.3. Definirea sustenabilității structurilor rutiere 21

CAPITOLUL II - CRITERII ȘI INDICATORI DE

SUSTENABILITATE PENTRU DRUMURI. NIVELURI

DE SUSTENABILITATE

23

II.1. Principiul de durabilitate asociat structurilor rutiere 24

II.2. Impactul infrastructurii rutiere asupra mediului înconjurător.

Indicatori de sustenabilitate a infrastructurii de transport rutier

26

II.3. Metode moderne pentru efectuarea analizelor economice și 28

Page 5: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

5

evaluarea impactului ecologic aferente structurilor rutiere

II.3.1. Metoda de evaluare a impactului ecologic pe durata ciclului de viață - Life

Cycle Assessment - LCA

28

II.3.2. Metoda de analiză a costurilor pe durata ciclului de viață - Life Cycle Cost

Analysis - LCCA

29

II.4. Tehnologii și materiale noi pentru îmbunătățirea

sustenabilității structurilor rutiere existente

31

II.4.1. Tehnologia mixturilor asfaltice cu modul ridicat tip MAS16, MAS8 utilizate

pentru structuri clasice și structuri rutiere flexibile durabile sustenabile 31

II.4.2. Îmbrăcăminți asfaltice care se autorepară - Self Healing Asphalt 32

II.4.3. Betonul de ciment armat cu fibre de oțel recuperate din anvelopele uzate -

Steel Fiber Reinforced Concrete - SFRC 33

II.4.4. Tehnologia betonului de ciment compactat Roller Compacted Concrete -

RCC 34

II.4.5. Reciclarea structurilor rutiere flexibile și rigide 35

II.4.6. Structuri rutiere variabile 36

II.5. Indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport 36

CAPITOLUL III – ANALIZA, PRIN PRISMA

SUSTENABILITĂȚII, A METODELOR ACTUALE DE

PROIECTARE, EXECUȚIE ȘI ÎNTREȚINERE A

STRUCTURILOR RUTIERE

40

III.1. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere flexibile 42

III.1.1. Metoda Normativ pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și

semirigide (metoda analitică) PD 177-2001

42

III.1.2. Structuri Rutiere Flexibile Durabile – Long Lasting Flexible Pavements 43

III.1.3. Metoda de dimensionare Asphalt Institute 44

III.1.4. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile 45

III.2. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere rigide 51

III.2.1. Metoda de dimensionare a structurilor rutiere rigide conform Normativului

NP 081-2002

52

III.2.2. Metoda de proiectare Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide ME-

PDG

52

III.2.3. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților rigide sustenabile 53

Page 6: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

6

CAPITOLUL IV – STUDII DE CAZ: EVALUAREA

SUSTENABILITĂȚII STRUCTURILOR RUTIERE

PENTRU PROIECTUL „VARIANTA DE OCOLIRE A

MUNICIPIULUI IAȘI”

59

IV.1. Studiu de caz A 60

IV.1.1. Proiectarea structurilor rutiere flexibile clasice conform Normativului PD

177-2001 65

IV.1.2. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile Long Lasting Flexible

Pavement - LLFP conform Normativului PD 177-2001 72

IV.1.3. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile conform metodei Asphalt

Institute 82

IV.1.4. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele

sustenabilității 93

IV.2. Studiu de caz B 102

IV.2.1. Proiectarea structurilor rutiere rigide conform metodei normativului de

dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002 105

IV.2..2. Proiectarea structurilor rutiere rigide durabile Long Lasting Rigid Pavement

- LLRP conform metodei NP 081-2002 111

IV.2.3. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele

sustenabilității 113

CAPITOLUL V – RECOMANDĂRI ȘI STRATEGII

PRIVIND EVALUAREA SUSTENABILITĂȚII

STRUCTURILOR RUTIERE

116

CAPITOLUL VI – CONTRIBUȚII PERSONALE.

RECOMANDĂRI PRIVIND IMPLEMENTAREA ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETĂRII.

CERCETĂRI VIITOARE

125

Page 7: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

7

INTRODUCERE

Motivația cercetării

Deși în ultimii douăzeci de ani s-au întreprins eforturi semnificative pentru modernizare

și reabilitare, în prezent, conform evaluărilor oficiale (CNAIR, 2016), o parte importantă a rețelei

de drumuri publice din România, se află încă într-o stare mediocră sau chiar rea. Din aceste

considerente, Guvernul României, Ministerul Transporturilor, Compania Națională de

Administrare a Infrastructurii Rutiere și Administrațiile Locale, în calitatea lor de factori

decizionali, au sesizat importanța adoptării unor noi strategii în domeniul rutier care să

asigure niveluri calitative și tehnice ridicate, în vederea integrării rețelei de drumuri din România

în infrastructura de transport Europeană. Una dintre aceste strategii o constituie adoptarea și

implementarea unor structuri rutiere sustenabile, astfel încât rețeaua rutieră să devină mai

sigură și mai eficientă, minimizând impactul social, economic și de mediu. În acest context, se

consideră că o structură rutieră este sustenabilă dacă, pe lângă realizarea scopurilor tehnice

inginerești aferente drumului, este capabilă să păstreze și să refacă ecosistemele aferente

traseului, să utilizeze cât mai eficient resursele naturale, financiare și umane și, în același timp,

să satisfacă nevoile umane esențiale cum ar fi: sănătatea, siguranța, asigurarea locurilor de

muncă, satisfacția și confortul.

Obiectivele tezei

Teza de doctorat intitulată „Strategii pentru structuri rutiere sustenabile”, are ca

obiectiv principal studierea și evidențierea principalelor caracteristici de sustenabilitate, prin

abordarea unor studii de caz specifice și elaborarea unor Recomandări Tehnice privind

conceperea, proiectarea, execuția, întreținerea și reabilitarea structurilor rutiere sustenabile. În

acest scop, au fost urmărite concomitent și o serie de obiective specifice care constau în:

definirea sustenabilității structurilor rutiere;

evaluarea stadiului actual al metodelor utilizate pentru dimensionarea structurilor rutiere

clasice, durabile și robuste;

elaborarea unor metode de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere și aplicarea

acestora în cadrul studiilor de caz;

selectarea și propunerea metodelor de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere

adaptate la condițiile climatice, geografice și de trafic specifice rețelei de drumuri de

interes public din România.

Structurarea tezei

Page 8: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

8

Pentru atingerea acestor obiective, teza de doctorat a fost structurată pe șase capitole,

după cum urmează:

Capitolul I - Stadiul actual privind sustenabilitatea sistemului de transport rutier.

Definirea sustenabilității structurilor rutiere.

Capitolul II - Criterii și indicatori de sustenabilitate pentru drumuri. Niveluri de

sustenabilitate.

Capitolul III – Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare,

execuție și întreținere a structurilor rutiere

Capitolul IV – Studii de caz: Evaluarea sustenabilității structurilor rutiere pentru

proiectul „Varianta de ocolire a municipiului Iași”

Capitolul V – Recomandări și strategii privind evaluarea sustenabilității structurilor

rutiere

Capitolul VI – Contribuții personale. Recomandări privind implementarea și

valorificarea rezultatelor cercetării. Cercetări viitoare

Page 9: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

9

CAPITOLUL I

STADIUL ACTUAL PRIVIND SUSTENABILITATEA

SISTEMULUI DE TRANSPORT RUTIER. DEFINIREA

SUSTENABILITĂȚII STRUCTURILOR RUTIERE

I.1. Noțiuni generale cu privire la conceptul sustenabilității

Conform literaturii, termenul de sustenabilitate este definit drept o „calitate a unei

activități antropice de a se desfășura fără a epuiza resursele disponibile și fără a distruge

mediul, deci fără a compromite posibilitățile de satisfacere a nevoilor generațiilor

următoare” (Academia Română, 2012).

Sunt recunoscuți trei piloni ai sustenabilității: economic, social, de mediu, iar când se

vorbește despre sustenabilitate nu trebuie neglijat nici unul, ci se impune găsirea unui echilibru

durabil între aceștia (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, 2012).

Sustenabilitatea este conectată cu diferite domenii, după cum este schițat în Figura I.1,

dar în teza de doctorat, având în vedere obiectivele specifice urmărite, s-au abordat doar

aspectele sustenabilității sistemului de transport rutier și implicit a structurilor rutiere.

Figura I.1 – Domeniile sustenabilității (WAG, 2009)

Mediu

Reducere degradare

mediu și creștere

economică

Deșeuri Management

biodiversitate Management zone

marine și de coastă

Management

terenuri, ape și

atmosferă

Management

pescuit

Domenii

sustenabilitate

Economie

Eficiența resurselor naturale

Utilizarea resurselor naturale

Industria alimentară

Deșeuri

Reducerea degradării mediului

și creștere economică

Locuri de muncă

Economie și afaceri sustenabile

Clădiri/Construcții civile

Infrastructura

Societate

Locuințe/Clădiri civile

Eradicarea sărăciei

Sistem de sănătate

Educație

Prosperitate

Echitate

Page 10: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

10

I.2. Aspectele și componentele sustenabilității în domeniul sistemului de

transport rutier

Ținând cont de accelerarea progresivă a schimbărilor climatice coroborată cu diminuarea

resurselor litografice, precum și cu instabilitatea lanțurilor de producție și aprovizionare, a apărut

necesitatea promovării modurilor de transport sustenabil la nivel mondial și pe continentul

european în vederea creării unui mediu propice dezvoltării economice și sociale.

În cadrul sistemului de transport rutier, consumul cel mai mare de energie rezultă din

exploatarea drumurilor ca urmare a vehiculelor care folosesc îmbrăcămintea rutieră. Totuși,

având în vedere faptul că o parte din emisii nu este datorată numai exploatării drumurilor, în mod

deliberat au fost abordate și tratate în detaliu aspectele energetice și ecologice legate de

construcția infrastructurii de transport, și implicit a îmbrăcămintei rutiere (PIARC, 2015).

Pentru ca o țară să se dezvolte armonios și echilibrat din punct de vedere social și

economic, este necesar să se promoveze un sistem de transport sustenabil ale cărui

componente se regăsesc în Tabelul I.1.

Tabelul I.1 - Componentele sistemului de transport sustenabil

Com

pon

enta

econ

om

ică

Costuri inițiale reduse

Costuri reduse evaluate pentru întreaga durată de viață conform analizelor

economice LCCA, cu identificarea strategiilor care conduc la cele mai eficiente

soluții pentru diversele alternative

Costuri reduse de operare a vehiculelor

Întreținere facilă și reabilitare necostisitoare

Com

pon

enta

de

med

iu

Durată de viață sporită / Durabilitate

Consum redus de energie (evaluate conform metodei LCA pe toată durata de

viață a îmbrăcămintei)

Utilizarea resurselor regenerabile

Reciclarea periodică a structurilor existente la sfârșitul duratei de viață și

utilizarea responsabilă a resurselor litografice

Impact redus asupra mediului evaluat în termeni de:

- emisii de gaze cu efect de seră diminuate (evaluate conform metodei LCA pe toată

durata de viață a îmbrăcămintei) și, implicit, reducerea potențialului de încălzire

globală GWP

- Fragmentarea redusă a habitatelor

- Calitatea aerului și a apei îmbunătățite

- Zgomot atenuat

Com

pon

e

nta

soci

a

lă Creșterea siguranței circulației

Reducerea numărului de accidente

Page 11: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

11

Acces facil, mobilitate ridicată și costuri reduse pentru transport

Confort și estetică îmbunătățite

Creșterea calității vieții

În cadrul sistemului de transport sustenabil, așa cum rezultă din Figura I.2, componenta

de mediu este susținută de trei mari linii directoare: durabilitatea sporită, consumul redus de

energie și impactul ecologic diminuat (fragmentarea habitatelor redusă, nivel de zgomot atenuat,

emisii de gaze cu efect de seră reduse).

Figura I.2 - Componenta de mediu a sistemului de transport sustenabil

Sistemul de transport rutier este alcătuit din următoarele componente principale: sistemul

de management, infrastructura rutieră de transport și parcul de vehicule. În cele ce urmează se

prezintă pe scurt aspectele sustenabilității aferente acestor componente.

I.2.1. Aspectele sustenabilității aferente sistemului de management

I.2.2. Aspectele sustenabilității aferente infrastructurii de transport rutier

I.2.3. Aspectele sustenabilității aferente parcului de vehicule

I.3. Definirea sustenabilității structurilor rutiere

Există o multitudine de definiții privind sustenabilitatea în general, și în particular pentru

structuri rutiere sustenabile. Majoritatea definițiilor fac referire la componentele social,

economic și de mediu, cu recomandarea armonizărilor în scopul asigurării sustenabilității. În

conformitate cu „Raportul 708: Un ghid pentru măsurarea performanței sustenabilității pentru

agențiile de transport”, pentru a fi considerată sustenabilă, o îmbrăcăminte trebuie să

îndeplinească următoarele condiții (NCHRP, 2011):

1. să realizeze scopurile tehnice inginerești aferente drumului;

Componentele sustenabilității

Durabilitate

Impact ecologic diminuat

Consum redus de energie

Page 12: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

12

2. să păstreze și să refacă ecosistemele aferente traseului;

3. să utilizeze cât mai eficient resursele naturale, financiare și umane;

4. să satisfacă nevoile umane esențiale: sănătatea, siguranța, echitatea, asigurarea locurilor de

muncă, satisfacția și confortul.

Rolul structurilor rutiere în procesul general al sustenabilității

Este recunoscut faptul că, prin natura lor, drumurile au impacturi, atât pozitive, cât și

negative asupra sustenabilității, și anume:

Consumul de eneregie necesar pentru construcție, întreținere, reabilitare și reciclare. De

asemenea, prin aspectele sale privind proiectarea geometrică, planeitatea și rezistența la

rulare, drumurile influențează energia consumată de vehicule pe parcursul rulării lor;

Drumurile cauzează o fragmentare și o schimbare a habitatelor, împiedicând și creând

bariere în calea mișcării libere a viețuitoarelor;

Calitatea apei. Apele rezultate din precipitații antrenează poluanții colectați pe suprafața

îmbrăcămintei de la vehicule, contaminând zonele adiacente atunci când nu sunt

evacuate și tratate în mod corespunzător;

Calitatea aerului. Atât vehiculele utilizate la construcția drumului, cât și vehiculele care

utilizează ulterior drumul în trafic, emit gaze și particule poluante;

Epuizarea resurselor naturale neregenerabile (agregate, piatră brută, petrol).

În același timp, drumurile au și un impact pozitiv asupra sustenabilității generale a

societății, prin aceea că, prin infrastructura rutieră se asigură accesul și mobilitatea membrilor

comunității în viața de zi cu zi a acestora. Drumurile asigură transportul mărfurilor și

pasagerilor, fără de care economia nu s-ar putea dezvolta.

În plus, activitățile de construcție și întreținere a drumurilor creează oportunități pentru

angajarea populației locale și facilitează dezvoltarea afacerilor.

Din punct de vedere al îmbrăcăminților, studiile actuale au ajuns la concluzia că emisiile

de gaze cu efect de seră asociate cu execuția îmbrăcăminților sunt cu mult mai mici decât cele

asociate cu operarea vehiculelor (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, 2012).

Page 13: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

13

CAPITOLUL II

CRITERII ȘI INDICATORI DE SUSTENABILITATE PENTRU

DRUMURI. NIVELURI DE SUSTENABILITATE

II.1. Principiul de durabilitate asociat structurilor rutiere

Structurile rutiere clasice au în general o durată de viață proiectată cuprinsă între 15-25

de ani pentru îmbrăcămințile flexibile și între 25-40 de ani pentru îmbrăcămințile rigide.

Durata de viață a structurilor rutiere începe de la data execuției și dării în exploatare

până la luarea deciziei de reabilitare sau reconstruire. Aceasta este diferită în funcție de tipul

structurii rutiere: rigidă sau flexibilă (Andrei, Nicuță, & Condurat, Study concerning the life-

cycle optimization of overlays for road pavements and quantitative evaluation of CO2e

emissions, 2015).

Convențional, se consideră că durata de viață a unei structuri rutiere este liniară începând

cu producerea materialelor, proiectarea, execuția, exploatarea, întreținerea și terminând cu

înlocuirea, reconstruirea, reciclarea sau reabilitarea. Pentru a fi în acord cu principiile

sustenabilității, noua abordare presupune că sfârșitul duratei de viață a structurii rutiere constă

într-un nou început (Figura II.1).

Pentru a efectua o analiză economică eficientă și corectă pentru diverse variante de

proiectare sau reabilitare a structurilor rutiere, este necesar să luăm în considerare pe lângă

durata de viață deja menționată, și durata de serviciu, durata de viață economică și durata de

analiză.

Figura II.1 – Principalele activități implicate în realizarea și exploatarea structurilor rutiere

sustenabile (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, 2012)

Producerea materialelor

Proiectare

ExecuțieExploatare

și întreținere

Înlocuire, reconstruire,

reciclare, reabilitare

Page 14: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

14

II.2. Impactul infrastructurii rutiere asupra mediului înconjurător. Indicatori

de sustenabilitate a infrastructurii de transport rutier

Datorită necesității promovării modurilor de transport sustenabil în vederea creării unui

mediu propice dezvoltării economice și sociale este necesară definirea și evaluarea

sustenabilității transportului rutier. Indicatorii de mediu sunt instrumente sau metode folosite

pentru a reflecta, a măsura și a evalua sustenabilitatea transportului, dar și pentru luarea

deciziilor.

Indicatorul de sustenabilitate a mediului în domeniul transportului rutier reprezintă

impactul potențial sau real asupra mediului (sau factorii care pot determina astfel de efecte) ca

urmare a activității de transport (Joumard & Gudmundsson, 2010).

Evoluția sistemului de transport a condus la diverse impacturi asupra mediului, datorate

realizării și utilizării infrastructurilor de transport rutier. În continuare se vor detalia unii dintre

cei mai semnificativi indicatori de mediu aferenți fragmentării habitatelor, nivelului de zgomot

produs de execuția infrastructurii de transport și de circulația vehiculelor și a emisiilor de gaze cu

efect de seră.

II.3. Metode moderne pentru efectuarea analizelor economice și evaluarea

impactului ecologic aferente structurilor rutiere

Atât în cadrul sistemului de transport rutier, cât și în cel al infrastructurilor, metodele de

măsurare a sustenabilității sunt în plină evoluție, acestea având un rol important în cuantificarea

gazelor cu efect de seră, constituie un suport în luarea deciziilor și ajută la îmbunătățirea

metodelor de evaluare. În scopul dezvoltării instrumentelor utilizate pentru evaluarea ciclului de

viață se fac cercetări în privința consumului de energie, emisiilor de gaze cu efect de seră și a

materialelor din structurile rutiere.

Cele mai cunoscute și utilizate sisteme de evaluare a sustenbilității, relevante pentru

structurile rutiere sunt reprezentate de Metoda Evaluării Duratei de Viață - Life Cycle

Assessment - LCA și Metoda Analizei costurilor pe durata de viață - Life Cycle Cost Analysis -

LCCA.

II.3.1. Metoda de evaluare a impactului ecologic pe durata ciclului de viață - Life Cycle

Assessment - LCA

Organizația Internațională de Standardizare consideră că metoda de evaluare Life Cycle

Assessment - LCA este un instrument care „abordează aspectele legate de mediu și impactul

potențial asupra mediului pe parcursul duratei de viață a unui produs, de la achiziția materiilor

prime, producere, utilizare, până la reciclare și eliminare (cradle to grave)" (ISO14040, 2006).

Page 15: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

15

LCA este o metodă de evaluare ce vizează analizarea și cuantificarea impactului produs

de structurile rutiere asupra mediului pe toată durata de viață a acestora.

Prin urmare, metoda LCA este utilizată pentru analizarea și cuantificarea impactului pe

care îl are structura rutieră asupra mediului, pe întreaga durată de viață, pentru selectarea

indicatorilor de performanță și a tehnicilor de măsurare. Aceasta reprezintă un instrument util în

procesele decizionale pe termen lung atât pentru infrastructură, cât și pentru planificarea

traficului. Rezultatul este exprimat în funcție de factori cheie de mediu (consum de energie și

emisii de gaze cu efect de seră).

Programul informatic asPECT (Asphalt Pavement Embodied Carbon Tool) elaborat

de specialiştii din cadrul Laboratorului de Cercetări în Transporturi – TRL din Marea Britanie,

oferă o metodă practică pentru calcularea emisiilor de gaze cu efect de seră pe durata ciclului de

viață produse prin utilizarea mixturilor asfaltice la drumuri. Programul informatic asPECT

permite evaluarea emisiilor de CO2e pe baza informațiilor colectate privind: materialele utilizate,

transportul, precum și caracteristicile instalațiilor de preparare a mixturilor asfaltice.

Metoda LCA și programul informatic asPECT au fost selectate pentru a fi utilizate în

cadrul Studiului de caz A pentru evaluarea consumurilor de CO2e aferente structurilor rutiere

flexibile investigate (capitolul IV.1).

II.3.2. Metoda de analiză a costurilor pe durata ciclului de viață - Life Cycle Cost Analysis -

LCCA

Analiza costurilor pe durata de viață - Life Cycle Cost Analysis - LCCA este o metodă ce

vizează numai componenta economică a sustenabilității și evaluează costul inițial și costurile

preconizate ale diferitelor variante de investiție pe întreaga durată de viață. Beneficiile

alternativelor sunt aceleași, doar costul este diferit.

„LCCA este un instrument analitic pentru a oferi o comparație a costurilor între două sau

mai multe alternative care produc aceleași beneficii pentru proiectul analizat” (Dam, Tayor, Fick,

Gress, VanGeern, & Lorenz, 2012).

Pentru a pune în aplicare un proiect sunt realizate mai multe activități generatoare de

costuri. Toate costurile anticipate sunt actualizate și totalizate rezultând valoarea netă actuală

(NPV) sau costul net prezent (CNP). Dacă există mai multe variante cu aceleași beneficii și

perioade de analiză identice, valoarea netă actuală sau costul net prezent sunt comparate pentru a

evidenția cea mai rentabilă variantă și a asigura același nivel de performanță. LCCA este un

instrument util în cuantificarea sustenabilității prin faptul că ține cont de impactul economic al

proiectării, execuției, materialelor, întreținerii.

Dacă sunt aceleași beneficii, dar perioadele de analiză sunt diferite, atunci analiza

costului este utilă pentru a identifica alternativa preferată.

Metodele LCA, LCCA, precum și programul informatic Transport Research Laboratory -

TRL (UK) asPECT și GaBi pot fi utilizate și la evaluara sustenabilității structurilor rutiere.

Page 16: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

16

Programul informatic GaBi, creat de Institutul pentru Testarea Polimerilor și Ştiința

Polimerilor (IKP) de la Universitatea din Stuttgart, în colaborare cu PE Europe GmbH,

realizează o analiză a costurilor: LCCA – Life Cycle Cost Analysis şi o comparaţie a produselor,

proceselor şi serviciilor care acoperă întreaga durată de viaţă de la producţia de materii prime

până la reconstrucţie: LCA – Life Cycle Assessment. Evaluarea LCA se realizează prin

intermediul a unor opţiuni principale (Cradle to Grave, Cradle to Gate, Gate to Gate şi Gate to

Grave) utilizate pentru definirea limitelor sistemului.

Metoda LCCA împreună cu programul informatic GaBi au fost selectate pentru a fi

utilizate la evaluarea impactului ecologic aferent structurilor rutiere rigide investigate în cadrul

Studiului de caz B (capitolul IV.2).

II.4. Tehnologii și materiale noi pentru îmbunătățirea sustenabilității

structurilor rutiere existente

Aplicarea principiilor sustenabilității utilizând tehnologiile actuale, presupune găsirea

oportunităților pentru a diminua impactul asupra mediului, îmbunătățirea beneficiilor aduse

societății și reducerea costurilor pe durata de viață.

Specialiștii din domeniul structurilor rutiere au apelat la diverse tehnologii pentru

îmbunătățirea sustenabilității: utilizarea materialelor reciclate, introducerea lianților modificați

care duc la creșterea performanțelor structurii rutiere, utilizarea sistemelor pentru evaluarea

sustenabilității..

II.4.1. Tehnologia mixturilor asfaltice cu modul ridicat tip MAS16, MAS8 utilizate pentru

structuri clasice și structuri rutiere flexibile durabile sustenabile

II.4.2. Îmbrăcăminți asfaltice care se autorepară - Self Healing Asphalt

II.4.3. Betonul de ciment armat cu fibre de oțel recuperate din anvelopele uzate - Steel

Fiber Reinforced Concrete - SFRC

II.4.4. Tehnologia betonului de ciment compactat Roller Compacted Concrete - RCC

II.4.5. Reciclarea structurilor rutiere flexibile și rigide

II.4.6. Structuri rutiere variabile

II.5. Indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport

În cele ce urmează se prezintă o sinteză a indicatorilor de sustenabilitate ai sistemului de

transport rutier, cu luarea în considerare a activităților de management integrat (management

tehnic și ecologic); a activităților de concepție și proiectare a infrastructurii de transport și,

implicit, a structurii rutiere; a activităților de producere a materialelor rutiere și aplicării

tehnologiilor de execuție, întreținere și reabilitare, precum și indicatorii de impact asupra

mediului.

Page 17: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

17

Tabelul II.1 - Sinteza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport rutier

1. Indicatori aferenți activităților de

management integrat (management tehnic și

ecologic)

- indicatori de trafic și de siguranță a circulației

- indicatori de performanță a îmbrăcăminților

(durabilitate, costuri)

2. Indicatori ai activităților de concepție și

proiectare a infrastructurii de transport și

implicit a structurilor rutiere

- indicatori de trafic pentru dimensionare

structurală

- indicatori de stare tehnică (pentru drumurile

existente)

- clasa tehnică a drumului

- metoda de proiectare utilizată funcție de tipul

structurii rutiere (clasică, durabilă, variabilă)

- indicatori climatici (tip climateric, verificarea

la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț)

3. Indicatori aferenți activităților de

producere a materialelor rutiere și aplicării

tehnologiilor de execuție, întreținere și

reabilitare

- caracteristicile tehnice ale materialelor rutiere

- tehnologii de execuție, întreținere și

reabilitare (tehnologia de preparare și punere în

operă a mixturilor asfaltice cu modul ridicat,

tehnologia îmbrăcăminților asfaltice care se

autorepară, tehnologia de proiectare și execuție

a structurilor rutiere flexibile variabile,

tehnologia betonului de ciment armat cu fibre

de oțel recuperate din anvelope uzate,

tehnologia betonului de ciment compactat și

tehnologia de reciclare a îmbrăcăminților

rutiere)

4. Indicatori de impact aferenți activităților

rutiere

Impact negativ: - indicatori de zgomot

- indicator al emisiilor de CO2e

- fragmentarea habitatelor

Impact pozitiv: - mobilitate

- indicator social

Managementul integrat vizează atât aspectele tehnico – inginerești, cât și cele economice,

sociale și de mediu, în scopul utilizării acestora la evaluarea sustenabilității proiectelor și,

implicit, a structurilor rutiere.

Activitățile de concepție și proiectare sunt esențiale în obținerea unei infrastructuri de

transport și implicit a unor structuri rutiere eficiente și durabile, prin luarea în considerare a

factorilor de trafic, climă, clasă tehnică și a metodelor de proiectare.

Page 18: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

18

Materialele utilizate în industria drumurilor sunt în continuă schimbare, adapatându-se la

noile cerințe apărute. De asemenea, materialele reciclate sunt mai economice și au un impact

pozitiv asupra mediului înconjurător. Tehnologiile utilizate pentru execuția, întreținerea și

reabilitarea drumurilor sunt aplicate în scopul obținerii unor structuri rutiere sigure, economice și

performante.

Efectele activităților rutiere sunt cuantificate prin intermediul indicatorilor de impact.

Aceștia desemnează consecințele zgomotului, emisiilor de CO2e, fragmentării habitatelor, și,

respectiv, efectele mobilității și impactul asupra societății pe termen lung, nu doar evaluarea

schimbărilor survenite imediat.

Plecând de la analiza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport,

în scopul evaluării sustenabilității diverselor structuri rutiere, se propune utilizarea unor

indicatori specifici de sustenabilitate pentru structurile rutiere, definiți și calculați conform

relațiilor II.1, II.2 și II.3:

𝐼𝐷 = 100 ∙ 𝑤𝐷 (II.1)

unde:

𝐼𝐷 − indicatorul de sustenabilitate aferent duratei de viață / durabilității structurilor rutiere;

𝑤𝐷 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐷 .

𝐼𝐿𝐶𝐴 = 100 ∙ 𝑤𝐿𝐶𝐴 (II.2)

𝐼𝐿𝐶𝐴 − indicatorul de sustenabilitate aferent impactului structurilor rutiere asupra mediului;

𝑤𝐿𝐶𝐴 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐿𝐶𝐴;

𝐼𝐶 = 100 ∙ 𝑤𝑐 (II.3)

𝐼𝐶 − indicatorul de sustenabilitate aferent costurilor implicate;

𝑤𝑐 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐶;

În mod convențional, s-a stabilit că valoarea fiecărui indicator variază de la 0 la 100,

valoarea maximă sau minimă fiind atribuită unei structuri rutiere ideale, corespunzătoare unor

sisteme existente în natură, perfect sustenabile care se autoregenerează periodic fără intervenția

omului, urmând un traseu neliniar, ciclic (McDonough, 2017). Așa cum rezultă din această

definiție, o structură rutieră sustenabilă ar trebui să urmeze, pe parcursul exploatării sale, un ciclu

similar sistemelor naturale, dar implicând, în mod obligatoriu, și intervenția omului prin

următoarele activități:

conceperea și proiectarea unor structuri rutiere durabile (cu durate de viață de cel puțin

două ori mai mari decât cea a structurilor rutiere clasice);

utilizarea unor materiale noi, precum și a unor tehnologii de execuție și întreținere cu un

consum energetic redus;

aplicarea, pe parcursul exploatării drumului, a tehnologiilor de reciclare specifice

concomitent cu utilizarea unor resurse regenerabile și cu reducerea drastică a emisiilor

nocive.

Page 19: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

19

Coeficienții de pondere aferenți acestor indicatori se pot stabili ca procent din valorile

maxime / praguri pe care le poate atinge în mod normal un astfel de indicator. Astfel, dacă în

cazul îmbrăcăminților flexibile durabile durata de viață maximă este stabilită la 50 de ani, pentru

o îmbrăcăminte clasică având durata de viață proiectată de 15 ani, coeficientul de pondere luat în

calcul va fi de 15/50 = 0,3, comparativ cu coeficientul de pondere 𝑤𝐷 = 1 luat în considerare

pentru îmbrăcămintea durabilă. În continuare, acest indicator poate fi folosit la o clasificare a

sustenabilității din punctul de vedere al durabilității, conform Tabelului II.2.

Tabelului II.2 - Clasificarea sustenabilității structurilor rutiere din punctul de vedere al

durabilității

Nr.

crt. Valoare 𝑰𝑫

Niveluri de

sustenabilitate

1. 0-20 Nesatisfăcător

2. 20-40 Satisfăcător

3. 40-60 Bun

4. 60-80 Foarte bun

5. 80-100 Excelent

𝑰𝑫

0-20

20-40

40-60

60-80

80-100

Figura II.6 - Niveluri de sustenabilitate stabilite în funcție de valoarea indicatorului 𝐼𝐷

În mod similar se pot stabili niveluri specifice de sustenabilitate pentru ceilalți doi

indicatori investigați.

Page 20: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

20

CAPITOLUL III

ANALIZA, PRIN PRISMA SUSTENABILITĂȚII, A

METODELOR ACTUALE DE PROIECTARE, EXECUȚIE ȘI

ÎNTREȚINERE A STRUCTURILOR RUTIERE

Factorii implicați în proiectarea, execuția, întreținerea și reabilitarea rețelei de structuri

rutiere au observat că în momentul de față nu sunt utilizate soluții sustenabile pentru rezolvarea

problemelor legate de infrastructura rutieră. Este necesară o nouă abordare care să implementeze

soluții sustenabile prin menținerea structurilor rutiere în bună stare pentru o perioadă mai

îndelungată. Acestea includ costuri reduse pe întreaga durată a ciclului de viață, impact redus

asupra mediului și beneficii asupra societății (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz,

2012).

În cadrul unui proiect aferent unei structuri rutiere există un echilibru între cei trei piloni

ai sustenabilității: economic, de mediu și social. Identificarea și măsurarea fiecărui factor se

realizează în fiecare etapă de viață a unei structuri rutiere începând cu proiectarea și alegerea

materialelor și continuând cu execuția, întreținerea și reabilitarea. Pentru fiecare caz, este

necesară identificarea factorilor care pot fi aplicați, colectarea datelor pentru factorii ce trebuie

evaluați, aplicarea instrumentelor utile estimării impactului pe care îl produc, precum și

evaluarea impactului cumulat al acestora (Figura III.1). Prin urmare, este necesară o analiză

amănunțită pentru evaluarea sustenabilității unui proiect al unei structuri rutiere.

Figura III.1 – Identificarea și măsurarea pilonilor sustenabilității

Prin utilizarea unor metode moderne de proiectare structurală și a unor tehnologii

eficiente de execuție pentru reabilitare, modernizare și dezvoltare, infrastructura de transport a

României se poate integra în rețeaua Europeană de drumuri.

• Identificarea factorilor implicați

Etapa 1

•Colectarea datelor necesare

Etapa 2

•Aplicarea instrumentelor utile estimării impactului

Etapa 3

•Evaluarea impactului cumulat

Etapa 4

Page 21: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

21

III.1. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere flexibile

În acest subcapitol vor fi tratate diferite metode de proiectare (atât pentru proiecte noi, cât

și pentru proiecte de reabilitare) pentru îmbunătățirea sustenabilității structurilor rutiere flexibile.

III.1.1. Metoda Normativ pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide

(metoda analitică) PD 177-2001

În România, la dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide pentru drumuri noi,

drumuri expres, autostrăzi, străzi, pentru modernizarea drumurilor pietruite existente și pentru

reabilitarea drumurilor de clasă tehnică I, II și III (opțional pentru cele de clasă tehnică IV și V)

se utilizează Normativul pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide (metoda

analitică) PD 177-2001.

Pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide se stabilește alcătuirea

structurii rutiere și se verifică starea de solicitare a acestuia sub acțiunea traficului de calcul,

astfel încât să fie îndeplinite următoarele criterii:

pentru structuri rutiere suple: deformația specifică de întindere admisibilă la baza

straturilor bituminoase; deformația specifică de compresiune admisibilă la nivelul patului

drumului;

pentru structuri rutiere semirigide: deformația specifică de întindere admisibilă la baza

straturilor bituminoase; tensiunea de întindere admisibilă la baza stratului/straturilor din

agregate naturale stabilizate cu lianți hidraulici sau puzzolanici; deformația specifică de

compresiune admisibilă la nivelul patului drumului.

Cunoscând datele despre trafic (compoziție, intensitate, evoluție), caracteristicile

geotehnice ale pământului de fundare și regimul hidrologic al complexului rutier (tipul profilului

transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor de suprafață, posibilitățile de drenare, nivelul

apei freatice) se poate realiza dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide urmărind

etape: stabilirea traficului de calcul, stabilirea capacității portante la nivelul patului drumului,

alegerea alcătuirii structurii rutiere, analiza la solicitarea osiei standard și stabilirea comportării

sub trafic a acesteia.

Din dimensionarea structurilor rutiere flexibile conform normativului românesc PD 177-

2001 au rezultat structuri supradimensionate datorită valorilor reduse aferente modulelor de

elasticitate ale mixturilor asfaltice. Grosimea structurii rutiere variază între 75 și 95 cm, iar

durata de viață de 15 ani.Prin urmare, pe baza unor principii noi de proiectare, au fost propuse

structurile rutiere flexibile durabile (LongLastingFlexiblePavement – LLFP). Acestea conțin

materiale de calitate superioară (de exemplu, Stone MatrixAsphalt – SMA) (Andrei, 2002), au

grosimea mai redusă și sunt mai rezistente (durabile).

III.1.2. Structuri Rutiere Flexibile Durabile – Long Lasting Flexible Pavements

Page 22: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

22

Pentru integrarea infrastructurii sale de transporturi în rețeaua de drumuri a Comunității

Europene, România a recurs la reabilitarea și modernizarea rețelei de drumuri existente, utilizând

metode moderne și eficiente de proiectare structurală, precum și tehnologii noi de execuție.

Structurile rutiere flexibile din tara noastră sunt dimensionate conform normativului

românesc (PD177-2001). Acestea sunt supradimensionate din cauza valorilor scăzute ale

modulului de elasticitate dinamic al mixturilor asfaltice. Grosimile structurilor rutiere clasice de

autostrăzi variază între 75 și 95 cm.

Comparativ cu structurile rutiere tradiționale, s-au făcut cercetări și pentru dezvoltarea

conceptului de structură rutieră flexibilă durabilă. Acestea sunt concepute pe principii noi,

implică utilizarea unor materiale de înaltă calitate (Stone Matrix Asphalt – SMA) (Andrei, 2002),

conduc la structuri rutiere cu grosimi reduse și mai durabile. Scopul este executarea drumurilor

noi, în condițiile de trafic și climă specifice României.

O structură rutieră durabilă este viabilă, aceasta trebuie să îndeplinească anumite condiţii

(Asphalt Pavement Alliance, 2011):

- proiectare împotriva apariției defectelor structurale;

- selecția unor materiale de calitate;

- execuție corectă;

- identificarea degradărilor de suprafață

- resuprafaţare (pentru eliminarea fisurilor din oboseală, fisurilor din variații de

temperatură, făgașelor longitudinale și deteriorărilor suprafeței apărute în stratul de

uzură) și monitorizare periodică pentru menținerea funcționalității.

S-a demonstrat, pe baza unor cazuri reale, că structurile rutiere cu grosime mai mare,

executate corect, au doar degradări de suprafață (Asphalt Pavement Alliance, 2011).

De asemenea, utilizarea materialelor asfaltice cu modul de elasticitate ridicat (E = 6,000-

7000 MPa), în concordanță cu conceptele structurilor rutiere durabile conduce la executarea unor

structuri flexibile cu grosime mai mică decât a celor clasice, dar capabile să suporte un trafic de

calcul mai mare. Structurile rutiere flexibile durabile sunt rezistente la acțiuneaînghețului, în

acord cu standardele românești (STAS1709/1-1990; STAS1709/2-1990; STAS1709/3-1990).

III.1.3. Metoda de dimensionare Asphalt Institute

O paralelă între Metoda Românească (CALDEROM 2000) şi Metoda Americană

(Asphalt Institute), pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile durabile, s-a realizat în

acțiunea unor categorii variate de trafic, în diverse ipoteze de calcul, pe baza unor studii de caz.

Rezultatele obținute conduc la recomandarea de a implementa structurile rutiere flexibile

durabile în România.

Metoda de proiectare Asphalt Institute consideră îmbrăcămintea ca un sistem elastic

alcătuit din mai multe straturi. Pentru a dimensiona o structură rutieră flexibilă au fost elaborate

diagrame de proiectare (pentru o gamă largă de încărcări din trafic, exprimate în osii standard de

80 KN), bazate pe două criterii (AsphaltInstitute): criteriul efortului de întindere maxim de la

Page 23: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

23

baza straturilor de asfalt și efortul de compresiune vertical maxim de la suprafața patului

drumului.

III.1.4. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile

Evaluarea sustenabilității îmbrăcăminților rutiere

Deși, așa cum s-a arătat prin definiție, sustenabilitatea îmbrăcăminților implică aspecte

tehnice, ecologice, sociale și economice, s-a pus, în prezent, problema evaluării acesteia atât sub

aspect calitativ, cât și cantitativ.

Pentru stabilirea unei metode de evaluare a sustenabilității unei îmbrăcăminți trebuie să

se ia în considerare scopurile și prioritățile proiectului și, funcție de acestea, să se stabilească:

1. Care dintre cele trei componente ale sustenabilității (ID, ILCA, IC) au o valoare și o importanță

deosebită;

2. Stabilirea ordinii de importanță a acestora;

3. Adoptarea strategiilor necesare realizării acestor obiective.

Conform acestor abordări, în studiile de sustenabilitate conduse pentru diverse proiecte se

recomandă să se investigheze minim două sau trei alternative, urmând a alege în final alternativa

care satisface în mod rezonabil toate cele trei aspecte ale sustenabilității (ID, ILCA, IC).

Având în vedere aceste considerente, procesul global de analiză a sustenabilității la

proiectarea îmbrăcăminților, poate fi condus după următoarea schemă (Figura III.2):

Figura III.2 - Schema propusă pentru analiza logică și evaluarea sustenabilității unei

îmbrăcăminți rutiere flexibile sustenabile

Date de intrare: - obiective de performanță - date de trafic

- obiective privind costurile - date privind regimul climatic

- obiective privind sustenabilitatea - caracteristicile materialelor disponibile

- tehnologiile de execuție

Stabilirea tipului de îmbrăcăminte

Alcătuirea structurală Materiale utilizate

Selectarea metodelor de proiectare

Alternativa 1

Metoda clasică

PD 177-2001

ID+ ILCA + IC

Alternativa 2

LLFP

ID+ ILCA + IC

Selectarea alternativei optime

Alternativa 3

Asphalt Institute

ID+ ILCA + IC

Specificații tehnice și tehnologii de execuție

Page 24: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

24

Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile

În conformitate cu schema logică din Figura III.2 și Figura III.3, la proiectarea

structurilor rutiere flexibile, se iau în considerare următoarele obiective: de performanță

(siguranța, durata de viață extinsă), de costuri (costul total pe întreaga durată de viață a structurii

rutiere este minimizat) și de sustenabilitate (impact redus asupra mediului, satisfacerea nevoilor

societății, utilizarea materialelor reciclate, reducerea transportului de materiale).

Pentru realizarea acestor obiective, conform experienței acumulate până în prezent și

recomandărilor din literatura de specialitate (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz,

2012), pot fi luate în considerare o serie de strategii care privesc atât procesul de proiectare, cât

și selectarea materialelor, tehnologiilor de execuție și de întreținere specifice.

Figura III.3 - Obiectivele proiectării structurilor rutiere sustenabile

În cele ce urmează, se prezintă un set de strategii pe care proiectantul le poate selecta și

aplica în cadrul proiectului, în vederea analizei și evaluării sustenabilității acestuia (Tabelul

III.1).

Menționăm că acest set nu este exhaustiv și că acest set de strategii va putea fi completat

pe parcursul aplicării și implementării metodei în funcție de specificul proiectelor investigate.

Tabelul III.1 - Strategii care influențează semnificativ realizarea obiectivelor de sustenabilitate

pentru structuri rutiere flexibile

Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descriere strategie

Impact asupra sustenabilității

Impact social Impact de

mediu

Impact

economic

1 SPF-A

Realizarea structurilor rutiere

cu durată de viață extinsă

LLFP. Utilizarea

materialelor de calitate

impact

diminuat

inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

OBIECTIVE

Obiective de performanț

ă

Obiective de sustenabilita

te

Obiective de costuri

Page 25: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

25

superioară

2 SPF-B

Utilizarea unor materiale

locale cu impact de transport

redus

populația este

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

impact redus

pentru

transportul

materialelor

Costuri

inițiale

diminuate

Costuri pe

durata de

viață crescute

dacă nu este

realizată

performanța

3 SMF-C

Reducerea impactului

extracției, procesării și

transportului agregatului

Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus,

reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului pe

distanțe mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

4 SMF-D

Utilizarea materialelor

reciclate și a deșeurilor

industriale (zguri de furnal)

Necesitate

redusă de

depozitare

Impact

redus

datorat

cantității

diminuate

de

materiale

necesare

în timp

Cost redus

dacă

materialele

sunt

disponibile

5 SMF-E

Extinderea duratei de viață a

betonului asfaltic utilizând

aditivi de tipul polimerilor și

fibrelor de celuloză (MASF

16, MASF 8), precum și

Populația este

ferită de

pericole, dar

muncitorii

sunt expuși

Impact redus

pe durata de

viață prin

proiectare

eficientă și

cost inițial

crescut ce

poate fi

compensat

prin

Page 26: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

26

aditivi pentru sporirea

adezivității bitumului la

suprafața agregatelor

minerale

emisiilor compactare

corectă

reducerea

grosimii

structurii

rutiere

6 SEF-F

Reducerea zgomotului

(restricții în timpul execuției,

întreținerea corectă a

utilajelor)

Impact redus restricții pe

parcursul

execuției care

cresc emisiile

și este afectată

calitatea

aerului

Cost ridicat

7 SEF-G

Execuția rapidă combinată

cu strategii de control al

traficului în timpul execuției

Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SEF-H

Utilizarea pe scară largă a

reciclării in situ sau în

instalații, pentru reabilitarea

îmbrăcăminților existente

Siguranță

îmbunătățită

Impact redus

Transport

limitat

Impact redus

asupra

costurilor

III.2. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere rigide

În acest subcapitol vor fi tratate diferite metode de proiectare (atât pentru proiecte noi, cât

și pentru proiecte de reabilitare) pentru îmbunătățirea sustenabilității structurilor rutiere rigide.

Proiectarea structurilor rutiere presupune identificarea condițiilor de amplasament:

zestrea existentă, tipul climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard,

alegerea tipului de structură rutieră și dimensionarea acesteia cu materialele ce o alcătuiesc

pentru a ajunge la performanța dorită. Proiectarea influențează factorii sustenabilității:

durabilitatea, costurile pe întreaga durată de viață, performanța, materialele utilizate. Structurile

rutiere din beton de ciment hidraulic (Hydraulic cement concrete - HCC) pot conține sau nu

straturi suport de materiale granulare stabilizate sau nestabilizate.

Structura rutieră rigidă clasică este alcătuită din îmbrăcăminte (dală) din beton de ciment,

cu unul sau două straturi (strat de uzură – stratul superior și strat de rezistență – stratul inferior)

sau macadam cimentat, din unul sau mai multe straturi de fundație (numit și strat portant)

stabilizat sau nu cu lianți și, eventual, din strat de formă.

Materialele utilizate în componența îmbrăcăminților rutiere rigide sunt: agregate naturale

(nisip, pietriș), piatră spartă, cribluri, ciment, apă, aditivi, materiale pentru rosturi, oțel-beton,

fibre de oțel. În prezent, îmbrăcămințile din beton de ciment sunt realizate pe toată lățimea părții

carosabile, sub forma dalelor din beton de ciment 18…25 cm grosime, cu rosturi longitudinale

Page 27: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

27

între benzile de circulație și rosturi transversale de contracție și dilatație. La îmbrăcămințile

rutiere din beton de ciment, repartizarea solicitărilor se realizează pe o suprafață mult mai mare

decât în cazul îmbrăcăminților din mixturi asfaltice, prin urmare deformațiile sub solicitări sunt

mai reduse, iar durata de exploatare este de 20… 30 ani (Lucaci, Costescu, & Belc, 2000).

III.2.1. Metoda de dimensionare a structurilor rutiere rigide conform Normativului NP

081-2002

În România, la dimensionarea structurilor rutiere rigide pentru drumuri noi de interes

național, județean și local, pentru modernizarea drumurilor existente și pentru drumuri de

exploatare se utilizează Normativul de dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002.

III.2.2. Metoda de proiectare Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide ME-PDG

Procedeele de proiectare empirice/convenționale au anumite limitări. În industria

structurilor rutiere sunt promovate permanent materiale și metode noi. Performanța structurilor

rutiere existente nu oferă orientări suficiente cu privire la modul cum se vor efectua structurile

rutiere construite cu aceste materiale și metode noi.

De asemenea, solicitările din trafic sunt în schimbare prin încărcările mai mari și prin

prezența autovehiculelor cu configurații diferite. Luând în considerare aceste modificări, este de

așteptat ca procedurile de dimensionare convenționale/empirice să nu fie la fel de utile în viitor,

cum au fost în trecut. Adică, este dificil să se proiecteze structuri rutiere pentru viitor, folosind

practici din trecut.

III.2.3. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților rigide sustenabile

Obiectivele realizării structurilor rutiere rigide sustenabile sunt similare celor stabilite

pentru îmbrăcăminți flexibile sustenabile.

De asemenea, schema logică de evaluare a sustenabilității folosește principii similare și

se prezintă după cum urmează (Figura III.5):

Page 28: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

28

Figura III.5 - Schema propusă pentru analiza logică și evaluarea sustenabilității unei

îmbrăcăminți rutiere rigide sustenabile (* - Metoda LLRP constituie o adaptare a metodei ME-

PDG la condițiile specifice rețelei de drumuri din România )

În Tabelul III.2 sunt prezentate sintetic strategiile care influențează semnificativ

realizarea obiectivelor de sustenabilitate pentru structurile rutiere rigide.

Tabelul III.2 - Strategii care influențează semnificativ realizarea obiectivelor de sustenabilitate

pentru structuri rutiere rigide

Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descrierea strategiei

Impact asupra sustenabilității

Impact social Impact de

mediu

Impact

economic

1 SPR-A

Realizarea structurilor rutiere

cu durată de viață extinsă

LLRP. Utilizarea materialelor

de calitate superioară

impact

diminuat

Inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

2 SPR-B Utilizarea unor materiale populația este impact redus Costuri

Date de intrare:

- obiective de performanță - date de trafic

- obiective privind costurile - date privind regimul climatic

- obiective privind sustenabilitatea - caracteristicile materialelor disponibile

- tehnologiile de execuție

Stabilirea tipului de îmbrăcăminte

Alcătuirea structurală Materiale utilizate

Selectarea metodelor de proiectare

Selectarea alternativei optime

Alternativa 1Metoda clasică

NP081-2002

ID+ ILCA + IC

Alternativa 2LLRP*

ID+ ILCA + IC

Specificații tehnice și tehnologii de execuție

Page 29: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

29

locale cu impact de transport

redus

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

pentru

transportul

materialelor

inițiale reduse

Costurile pe

durata de

viață pot fi

crescute dacă

nu este

realizată

performanța

3 SMR-C

Reducerea impactului

extracției, procesării și

transportului agregatului

Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus

prin reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului

pe distanțe

mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

4 SMR-D

Utilizarea materialelor

reciclate și a deșeurilor

industriale (fibre de oțel

recuperate din anvelope uzate

- EcoLanes)

Impact

pozitiv prin

utilizarea

diminuată a

transportului

Costuri

diminuate

5 SMR-E

Extinderea duratei de viață a

betoanelor de ciment folosind

fibrele de oțel recuperate din

anvelope uzate

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

6 SER-F

Reducerea zgomotului

(restricții în timpul execuției,

întreținerea corectă a

Impact redus restricții pe

parcursul

execuției care

Cost ridicat

Page 30: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

30

utilajelor) cresc emisiile

și este afectată

calitatea

aerului

7 SER-G

Execuția rapidă combinată cu

strategii de control al

traficului în timpul execuției

Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de

gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SER-H

Utilizarea pe scară largă a

reciclării in situ sau în

instalații, pentru reabilitarea

îmbrăcăminților existente

Impact pozitiv Consum

redus de

combustibil,

emisii și

resurse

Cost diminuat

pentru

materiale și

transport

9 SER-I

Tehnologia de punere în

operă EcoLanes (beton

compactat)

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

Page 31: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

31

CAPITOLUL IV

STUDII DE CAZ: EVALUAREA SUSTENABILITĂȚII

STRUCTURILOR RUTIERE PENTRU PROIECTUL

„VARIANTA DE OCOLIRE A MUNICIPIULUI IAȘI”

IV.1. Studiu de caz A

Creşterea volumului de trafic în municipiul Iași a scos în evidență necesitatea realizării

unei variante ocolitoare pentru traficul greu, care să facă legătura între DN 24 (Iași - Târgu

Frumos) și DJ 248A (Iași - Țibănești) (Figura IV.1).

Figura IV.1 - Varianta de ocolire a municipiului Iași (IasiCastiga, 2011)

Proiectarea structurilor rutiere presupune identificarea condițiilor de amplasament: tipul

climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard, alegerea tipului de

structură rutieră și dimensionarea acesteia cu materialele ce o alcătuiesc pentru a ajunge la

performanța dorită (planeitate, durată de viață, siguranță, rugozitate, fiabilitate, estetică).

În scopul evaluării comparative a sustenabilității structurilor rutiere flexibile s-a avut în

vedere structura rutieră clasică proiectată și realizată conform normativului pentru dimensionarea

structurilor rutiere suple și semirigide PD 177-2001, pe sectorul km 0+785 - 3+110, precum și

două alternative proiectate utilizând aceleași date de intrare (trafic, climă, teren de fundare etc.),

și anume: metoda Asphalt Institute și, respectiv, metoda Long Lasting Flexible Pavement -

LLFP.

În cele ce urmează se prezintă aspectele sustenabilității alternativei clasice realizată deja

pe această variantă de ocolire a municipiului Iași, precum și aspectele sustenabilității celorlalte

două alternative luate în studiu.

Page 32: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

32

Pentru realizarea unei analize logice conform schemei propuse în capitolul III (Figura

III.2), s-au stabilit obiectivele tehnico - economice și datele de intrare referitoare la trafic,

regimul climatic, caracteristicile materialelor disponibile și tehnologiile de execuție.

La proiectarea structurilor rutiere flexibile, s-au avut în vedere următoarele obiective:

obiectivele de performanță: Realizarea unei variante de ocolire a orașului Iași, destinată

traficului de tranzit, menită să satisfacă cerinţele desfăşurării circulației rutiere în condiţii

de siguranţă şi confort. Executarea unei structuri rutiere durabile care să întrunească pe

termen lung cerințele utilizatorilor, având o durată de viață extinsă.

obiectivele privind costurile: Alegerea soluției de traseu care să conducă la un cost total

minim pe durata de viață a structurii rutiere.

obiectivele privind sustenabilitatea: În conformitate cu politica de transport aplicată de

Uniunea Europeană, realizarea acestui proiect trebuie să conducă la reducerea

impactului negativ asupra mediului, prin diminuarea emisiilor de poluanți. De

asemenea, proiectul prevede satisfacerea nevoilor sociale pentru toți utilizatorii

drumului, pentru o perioadă îndelungată, precum și reducerea costurilor aferente

transportului.

DATE DE INTRARE

datele de trafic

Autoritățile locale au solicitat propunerea unei varinte de ocolire a municipiului Iași

pentru traficul greu (de tranzit). Prezentul studiu incorporează datele de trafic comunicate de

Centrul de Studii Tehnice Rutiere şi Informatică, din cadrul Companiei Naționale de Autostrăzi

și Drumuri Naționale din România și prognozele pentru traficul atras aferente anilor 2010, 2025

și 2040 elaborate de IPTANA S.A. (Tabel IV.1, IV.2 și IV.14).

Conform reglementărilor tehnice în vigoare traficul de calcul a fost evaluat cu ajutorul

relației (IV.1) (AND 584-2002):

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ 0,5 ∙ 𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐼 + 𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐹 (IV.1)

Tabel IV.3 - Valoarea medie a intensităților medii zilnice anuale pentru începutul și sfârșitul

perioadei de perspectivă (2010 - 2025)

Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟐𝟓 𝟎, 𝟓 ∙ 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑰 + 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑭

Autocamioane și derivate cu 2 osii 70 188 129

Autocamioane și derivate cu 3 osii 22 41 31

Autocamioane și derivate cu peste 3 osii 50 87 68

Autobuze 114 264 189

Remorci 13 19 16

TOTAL 269 599 433

Page 33: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

33

regimul climatic

Municipiul Iaşi constituie un nod rutier major al reţelei rutiere naţionale și este amplasat

în partea de nord - est a României. Pentru ca traficul rutier să se desfășoare în condiţii de

siguranţă şi confort, este necesar ca traficul de tranzit să fie deviat pe direcția vest - sud - est.

Prin urmare, drumul studiat se află în zona cu tipul climateric I, conform hărții din Figura IV.2.

tehnologiile de execuție

Tehnologiile de execuție presupun realizarea în etape succesive a terasamentelor, a

straturilor de fundație, de bază și a straturilor de uzură și legătură din îmbrăcăminte bituminoasă

conform informațiilor date în caietele de sarcini aferente proiectului.

caracteristicile materialelor disponibile

Conform studiului geotehnic, pământul este de tip P5, adică pământ sensibil și foarte

sensibil la îngheț, care are o capacitate portantă redusă.

În cadrul studiului privind aspectele sustenabilității, pentru sectorul de drum km

0+785 - 3+110 au fost luate în considerare următoarele structuri rutiere:

ALTERNATIVA A: Structură rutieră flexibilă clasică dimensionată conform

normativului pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide PD 177-

2001 și utilizând programul informatic CALDEROM 2000.

ALTERNATIVELE B1 și B2: Structuri rutiere flexibile dimensionate conform

metodei Asphalt Institute.

ALTERNATIVELE C1 și C2: Structuri rutiere flexibile durabile proiectate

conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP.

Conform acestor alternative au fost concepute și proiectate o serie de structuri rutiere cu

durate de viață de 15 și, respectiv, 30 de ani, așa cum rezultă din Tabelul IV.6.

Tabelul IV.6 - Eșalonarea studiilor de caz în funcție de metoda de dimensionare structurală și

durata de viață

Tip

structură Alternativa

Metoda de dimensionare

Durata de viață (ani)

PD177-2001 LLFP Asphalt

Institute

Clasică A 15 ani - -

Durabilă B1 - 15 ani -

Durabilă B2 - 30 ani -

Durabilă C1 - - 15 ani

Durabilă C2 - - 30 ani

Page 34: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

34

IV.1.1. Proiectarea structurilor rutiere flexibile clasice conform Normativului PD 177-2001

ALTERNATIVA A

a. Alegerea alcătuirii structurii rutiere

Conform proiectului (IPTANA S.A., 2009) luat în considerare ca referință pentru analiza

sustenabilității (vezi Figura IV.3), pentru un drum național cu două benzi de circulație, de clasă

tehnică III (OrdinM.T.46/27.01.1998), un trafic de calcul de 1,18 m.o.s. 115 kN și o perioadă de

perspectivă de 15 ani, pe sectorul de drum km 0+785 - 3+110, a rezultat o structură rutieră

clasică confom Tabelului IV.7 și Figurii IV.4.

Figura IV.4 - Structură rutieră clasică (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

Tabelul IV.7 - Alcătuirea structurii rutiere flexibile clasice (IPTANA S.A., 2009)

Nr.

crt. Denumirea stratului

Grosimea,

cm

1. strat de uzură MAS 16 (AND605/2014) 4

2. strat de legătură BADPC 20 (AND605/2014) 6

3. strat de bază din mixtură asfaltică AB 31,5

(AND605/2014) 8

4. strat superior de fundaţie din agregate de zgură de

oţelărie sort 25-63 împănat cu 3 cm sort 0-31 30

5. strat inferior de fundaţie din agregate de zgură de

oţelărie sort 0-63 35

6. patul drumului P5

Structura rutieră luată înconsiderare este caracterizată prin grosimile straturilor rutiere,

valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic și ale coeficentului lui Poisson așa cum

reiese din Tabelul IV.8.

(2) 6 cm (3) 8 cm

(5) 35 cm

(6) P5

(1) 4 cm

(4) 30 cm

Page 35: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

35

Tabelul IV.8 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura

rutieră flexibilă (PD177-2001)

Denumirea stratului 𝒉 (𝒄𝒎) 𝑬 (𝑴𝑷𝒂) 𝝁

strat de uzură MAS 16 4 3300 0,35

strat de legătură BADPC 20 6 3000 0,35

strat de bază din mixtură asfaltică

AB 31,5 8 5000 0,35

strat superior de fundaţie din

agregate de zgură de oţelărie sort 25-

63 împănat cu 3 cm sort 0-31

30 350*)

0,27

strat inferior de fundaţie din agregate

de zgură de oţelărie sort 0-63 35 195 0,27

patul drumului P5 70 0,42

*) valoare preluată din proiect (IPTANA S.A., 2009)

b. Analiza structurii rutiere flexibile la solicitările osiei standard

c. Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere

Structura rutieră flexibilă poate prelua solicitările date de trafic, pe parcursul

perioadei de perspectivă de 15 ani, dacă sunt îndeplinite simultan următoarele criterii (PD177-

2001):

Criteriul deformației specifice de întindere admisibile

Criteriul deformației specifice verticale admisibile

d. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

Calculul pentru verificarea rezistenței structurii rutiere flexibile la acțiunea fenomenului

de îngheț - dezgheț, se efectuează pentru situațiile prezentate în Tabelul IV.9, luând în

considerare gradul de sensibilitate al pământului P5, condițiile hidrologice mediocre și

defavorabile, precum și pozița adâncimii de îngheț în complexul rutier față de grosimea structurii

rutiere și nivelul apei freatice (STAS1709/2-1990).

Tabelul IV.9 - Variantele pentru care se face verificarea la îngheț - dezgheț (STAS1709/2-1990)

Gradul de

sensibilitate la

îngheț al

pământurilor

Condiții hidrologice ale complexului rutier:

mediocre și defavorabile

𝑍𝑐𝑟 < 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝐻𝑠𝑟

𝑍𝑐𝑟 > 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝑍𝑐𝑟

𝑍𝑐𝑟 > 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 < 𝑍𝑐𝑟

𝑍𝑐𝑟 > 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝑍𝑐𝑟

𝑁𝑎𝑓 < 𝐻𝑠𝑟

Pământuri sensibile

și foarte sensibile Nu Da Da Da

Page 36: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

36

Tabelul IV.12 - Stabilirea gradului de asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier

(STAS1709/2-1990)

Grad de sensibilitate

la îngheț a

pământului

Tipul

pământului

Tipul

climatic

Structura rutieră cu straturi

bituminoase cu grosime totală ≥ 15 cm

fără strat stabilizat cu lianți hidraulici

sau puzzolanici

Foarte sensibile P5 I 0,50

Conform calculelor efectuate 0,5 < 𝐾 = 0.65, rezultă că structura rutieră flexibilă aleasă

rezistă la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț.

Se constată că pentru structura rutieră clasică concepută și proiectată conform

Alternativei A sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 15 ani,

inclusiv verificarea la îngheț - dezgheț.

Această alternativă este luată în considerare ca element de referință la evaluarea

aspectelor de sustenabilitate a acesteia în comparație cu celelalte alternative luate în studiu.

IV.1.2. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile Long Lasting Flexible Pavement -

LLFP conform Normativului PD 177-2001

ALTERNATIVA B1

În ipoteza că durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere flexibile durabile

dimensionată conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP este de 15 ani, valoarea

traficului de calcul și metoda de dimensionare sunt similare celor clasice din normativul PD 177-

2001.

Traficul de calcul este 1,18 m.o.s. de 115 kN.

a. Alegerea alcătuirii structurii rutiere

Structura rutieră aleasă este evidențiată în Figura IV.7 și Tabelul IV.13 și este

caracterizată prin grosimile straturilor rutiere, valorile modulului de elasticitate dinamic și

coeficientul lui Poisson

Figura IV.7 - Structură rutieră LLFP (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

(1) 5 cm

(3) 5 cm

(2) 25 cm

(4) 25 cm

(5) P5

Page 37: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

37

Tabelul IV.13 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura

rutieră flexibilă dimensionată conform metodei LLFP

Denumirea stratului 𝒉 (𝒄𝒎) 𝑬 (𝑴𝑷𝒂) 𝝁

Strat asfaltic superior SMA / MAS 5 7000*)

0,35

Strat asfaltic intermediar Macadam asfaltic MA 25 6000*)

0,35

Strat asfaltic inferior SMA / MAS 5 7000*)

0,35

Strat de fundație din balast 25 300 0,27

Pământ de fundare P5 70 0,42

*) (Tănăsele, 2012)

b. Analiza structurii rutiere flexibile LLFP la solicitările osiei standard

pentru deformația specifică orizontală de întindere 𝜺𝒓 (microdeformații) la baza

straturilor bituminoase

pentru deformația specifică verticală de compresiune 𝜺𝒛 (microdeformații) la nivelul

patului drumului

c. Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere

Pentru ca structura rutieră durabilă să poată prelua solicitările traficului, trebuie să fie

îndeplinite simultan următoarele criterii (PD177-2001):

Criteriul deformației specifice de întindere admisibile la baza straturilor bituminoase

Criteriul deformației specifice verticale admisibile la nivelul pământului de fundare

d. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

37,50

112,50= 0,33 ≤ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50 (IV.11)

Structura rutieră flexibilă LLFP nu se verifică la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț.

În scopul realizării gradului de asigurare la pătrunderea înghețului 𝐾 pentru metoda

LLFP, se recurge la îmbunătățirea terenului de fundare, la prevederea unui strat de fundație

anticapilar, drenant (STAS6400-84) sau a unui strat de formă din materiale care rezistă la

acțiunea îngheț - dezghețului, conform eșalonării din Tabelul IV.14. Grosimea acestor straturi

este calculată cu ajutorul relației (IV.12) (STAS1709/2-1990):

ℎ =𝐾∙ 𝑍𝑐𝑟 −𝐻𝑒

𝐶𝑡− 1−𝐶𝑡 ∙𝐾 (IV.12)

Tabelul IV.14 - Eșalonarea soluțiilor pentru obținerea gradului de asigurare la pătrunderea

înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 15 ani

Page 38: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

38

SOLUȚII LLFP - ALTERNATIVA B1 Grosime

(cm)

Strat de fundație B1a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată 20

B1b - agregate de zgură de oțelărie 25

Îmbunătățirea terenului

de fundare B1c - liant hidraulic (2%) 25

Strat de formă B1d - liant hidraulic (4%) 10

ALTERNATIVA B2

În cele ce urmează este durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere flexibile

durabile dimensionată conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP este de 30 de

ani. Valoarea traficului de calcul este aflată cu ajutorul relației (IV.1) în care se înlocuiesc

valorile intensităților medii zilnice anuale a traficului pentru începutul (anul 2010) și, respectiv,

sfârșitul perioadei de perspectivă (anul 2040) conform datelor din Tabelele IV.1 și IV.16.

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ 0,5 ∙ 𝑀𝑍𝐴2010 + 𝑀𝑍𝐴2040 (IV.1)

Tabel IV.16 - Intensitatea medie zilnică anuală (MZA) a traficului pe categorii de vehicule

pentru anul 2040 (IPTANA S.A., 2009)

Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 505 103 246 410 42

DJ248A-

DJ248 490 81 217 337 43

DJ248-DN24 475 92 225 288 29

DN24-DN28 418 75 192 271 22

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 433 0

Penetrație

cartier Dacia 0 0 0 340 0

Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 123 0

Valoare

medie 270 50 126 315 19

Page 39: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

39

Pentru studiul de dimensionare s-a luat în considerare valoarea medie a intensităților

MZA specificate în Tabelul IV.17.

Tabel IV.17 - Valoarea medie a intensităților medii zilnice anuale pentru începutul și sfârșitul

perioadei de perspectivă (2010 - 2040)

Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟒𝟎 𝟎, 𝟓 ∙ 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑰 + 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑭

Autocamioane și derivate cu 2 osii 70 270 170

Autocamioane și derivate cu 3 osii 22 50 36

Autocamioane și derivate cu peste 3 osii 50 126 88

Autobuze 114 315 215

Remorci 13 19 16

TOTAL 269 780 525

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 30 ∙ 0,5 ∙ 525 = 𝟐, 𝟖𝟕 𝒎.𝒐. 𝒔. 𝟏𝟏𝟓𝒌𝑵

a. Alegerea alcătuirii structurii rutiere

b. Analiza structurii rutiere flexibile LLFP la solicitările osiei standard

c. Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere

Criteriul deformației specifice de întindere admisibile la baza straturilor bituminoase

Criteriul deformației specifice verticale admisibile la nivelul pământului de fundare

În cazul structurii rutiere flexibile dimensionată pentru o perioadă de perspectivă de 30 de

ani, conform metodei LLFP se aplică alternativele din Tabelul IV.18 care sunt similare celor

proiectate pentru o durată de 15 ani.

Tabelul IV.18 - Eșalonarea soluțiilor pentru obținerea gradului de asigurare la pătrunderea

înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 30 de ani

SOLUȚII LLFP - ALTERNATIVA B2

Grosimea

stratului

(cm)

Strat de fundație B2a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată 20

B2b - agregate de zgură de oțelărie 25

Îmbunătățirea terenului

de fundare B2c - liant hidraulic (2%) 25

Strat de formă B2d - liant hidraulic (4%) 10

Page 40: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

40

IV.1.3. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile conform metodei Asphalt Institute

Metoda de proiectare Asphalt Institute consideră îmbrăcămintea ca un sistem elastic și

constă în determinarea grosimii minime a stratului de asfalt care poate prelua solicitările

dezvoltate conform celor două criterii: criteriul efortului de întindere orizontal de la baza

straturilor bituminoase și efortul de compresiune vertical maxim de la suprafața patului drumului

(Garber & Hoel, 1996). Pentru a dimensiona o structură rutieră flexibilă au fost elaborate

diagrame de proiectare pentru o gamă largă de încărcări din trafic, exprimate în osii standard de

80 KN.

Pentru a proiecta o structură rutieră flexibilă trebuie parcurse următoarele etape (Andrei,

Ghid practic pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute,

2017):

1. introducerea datelor de intrare:

- perioada de perspectivă (ani);

- traficul de calcul Equivalent Single - Axle Load - ESAL (m.o.s de 80 KN);

2. selectarea materialelor utilizate în straturile de suprafață și în straturile de bază și

caracteristicile acestora:

- tipul pământului din patul drumului;

- 𝐶𝐵𝑅 − California Bearing Ratio - indicele de capacitate portantă californian a pământului

din patul drumului;

- 𝑀𝑟 − modulul rezilient al pământului care se calculează cu relația (IV.15):

𝑀𝑟 = 1500 ∙ 𝐶𝐵𝑅 (IV.15)

Relația duce la cele mai bune rezultate, pentru 𝐶𝐵𝑅 < 20 (pentru pământuri coezive: argile,

praf și materiale necoezive: nisip fin) și nu este suficient de precisă pentru 𝐶𝐵𝑅 > 20

(materiale granulare);

- valoarea medie a temperaturilor anuale (Mean Annual Average Temperature MAAT = 60ºF

= 15,5oC).

3. identificarea grosimii minime a straturilor utilizând diagramele de calcul specifice.

Dimensionarea structurii rutiere flexibile conform metodei Asphalt Institute este realizată

în două alternative pentru perioade de perspectivă de 15, respectiv 30 de ani.

ALTERNATIVA C1

Pentru sectorul de drum selectat, este realizată dimensionarea structurii rutiere flexibile

durabile conform metodei Asphalt Institute pentru o durata de viață proiectată de 15 ani.

a. Stabilirea traficului de calcul ESAL

Valoarea traficului de calcul rezultat prin aplicarea metodei clasice este considerat 1,18

m.o.s. 115 kN. Pentru a putea aplica metoda de proiectare Asphalt Institute această valoare a

Page 41: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

41

traficului trebuie transformată în osii standard de 80 kN, cu ajutorul valorilor factorilor de

echivalare / conversie din Tabelul IV.19.

Tabelul IV.19 - Valorile factorilor de echivalare / conversie pentru încărcări pe osie realizate

cu diverse tipuri de vehicule (Garber & Hoel, 1996)

Valoarea sarcinii brute pe osie

(kN)

Valoarea factorilor de echivalare / conversie

pentru o singură osie

106,80 3,03

115,60 4,09

Factorul de echivalare / conversie stabilit prin interpolare are valoarea 4,06, prin urmare

traficul de calcul are valoarea

1,18 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁 𝑥 4,06 = 4,79 𝑚. 𝑜. 𝑠. 80 𝑘𝑁 = 𝟒, 𝟕𝟗 𝒙 𝟏𝟎𝟔 𝒐. 𝒔. 𝟖𝟎 𝒌𝑵

b. Stabilirea valorii indicelui de capacitate portantă californian

În scopul evauării și clasificării pământului conform sistemului AASHTO utilizăm datele

reprezentate în Tabelul IV.20.

Tabelul IV.20 - Clasificarea pământurilor conform sistemului AASHTO (Andrei, Ghid practic

pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute, 2017)

Clasificarea

HRB

Denumire

material

Gama maximă

uscat - greutate

lb per ft

Umiditatea

optimă, %

Performanța așteptată în

terasament

A-6a*

A-6b* Mâl - Argilă 95-120 10-30 Slabă până la bună

Conform normelor românești, pământul din patul drumului este de tip P5, adică argilă,

care corespunde clasei AASHTO - A6, conform Figurii IV.10, cu valoarea indicelui 𝐶𝐵𝑅 = 3.

Page 42: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

42

Figura IV.10 - Diagrama de corespondență între clasele de pământ AASHTO și valorile

indicelui de capacitate portantă californian (Andrei, Ghid practic pentru dimensionarea

structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute, 2017)

Modulul rezilient este calculat cu ajutorul relației (IV.12):

𝑀𝑟 = 1500 ∙ 3 = 4500 = 4,5 x 103 𝑙𝑏 𝑖𝑛2

c. Alegerea grosimii pentru îmbrăcămintea de tip Full Depth Asphalt

Conform diagramei Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei Full-Depth

Asphalt din Figura IV.11, în care pe ordonată introducem valoarea modului rezilient, iar pe

abscisă valoarea traficului de calcul în milioane osii standard de 80 kN, rezultă grosimea totală a

stratului de Full Depth Asphalt:

13 𝑖𝑛𝑐ℎ 𝑥 2,54𝑐𝑚

𝑖𝑛𝑐ℎ= 33,02 𝑐𝑚 ≅ 𝟑𝟑 𝒄𝒎

Page 43: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

43

Figura IV.11 - Diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei de tip Full-

Depth Asphalt - grosimea pentru o durată de viață proiectată de 15 ani (Garber & Hoel,

1996)

Structura rutieră proiectată conform metodei Asphalt Institute este alcătuită dintr-un strat

de 33 de cm de îmbrăcăminte de tip Full Depth Asphalt, conform Figurii IV.12 și Tabelului

IV.21

Figura IV.12 - Structură rutieră de tip Asphalt Institute pentru o durată de viață proiectată

de 15 ani

Tabelul IV.21 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura

rutieră flexibilă dimensionată conform metodei Asphalt Institute pentru o durată de viață de 15

ani

Denumirea stratului 𝒉 (𝒄𝒎) 𝑬 (𝑴𝑷𝒂) 𝝁

Strat asfaltic superior SMA / MAS 33 7000*)

0,35

Pământ de fundare P5 70 0,42

*) (Tănăsele, 2012)

(2) P5

(1) 33 cm

Page 44: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

44

d. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

Comportamentul structuri rutiere flexibile durabile proiectată conform metodei Asphalt

Institute la acţiunea fenomenului de îngheţ-dezgheţ este considerat satisfăcător dacă se verifică

următoarea condiţie (STAS1709/1-1990), (STAS1709/2-1990):

Structura rutieră flexibilă durabilă nu se verifică la acțiunea fenomenului de îngheț-

dezgheț.

Structurile rutiere flexibile Asphalt Institute, așa cum rezultă din dimensionare, sunt

valabile pentru regiuni cu climat cald, iar pentru România (caracterizată prin ierni foarte

friguroase și veri călduroase) este necesară verificarea la îngheț - dezgheț.

Gradul de asigurare la pătrunderea înghețului 𝐾 pentru metoda Asphalt Institute este

realizat prin următoarele soluții: îmbunătățirea terenului de fundare, prevederea unui strat de

fundație anticapilar, drenant (STAS6400-84) sau a unui strat de formă din materiale care rezistă

la acțiunea îngheț - dezghețului, conform eșalonării din Tabelul IV.22. Grosimea acestor straturi

este calculată cu ajutorul relației (IV.12)) (STAS1709/2-1990):

ℎ =𝐾∙ 𝑍𝑐𝑟 −𝐻𝑒

𝐶𝑡− 1−𝐶𝑡 ∙𝐾 (IV.12)

Tabelul IV.22 - Eșalonarea soluțiilor pentru obținerea gradului de asigurare la pătrunderea

înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute

SOLUȚII Asphalt Institute - ALTERNATIVA C1 Grosime

(cm)

Strat de fundație C1a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată 35

C1b - agregate de zgură de oțelărie 45

Îmbunătățirea terenului

de fundare C1c - liant hidraulic (2%) 45

Strat de formă C1d - liant hidraulic (4%) 35

ALTERNATIVA C2

În cele ce urmează se prezintă etapele de dimensionare a structurii rutiere flexibile prin

metoda Asphalt Institute, în ipoteza că durata de viață proiectată este de 30 de ani.

În cazul structurii rutiere flexibile dimensionată pentru o perioadă de perspectivă de 30 de

ani, conform metodei Asphalt Institute, alternativele studiate sunt cele menționate în Tabelul

IV.25.

Page 45: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

45

Tabelul IV.25 - Eșalonarea soluțiilor pentru obținerea gradului de asigurare la pătrunderea

înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute pentru o perioadă de perspectivă de

30 ani

SOLUȚII Asphalt Institute -

ALTERNATIVA C2

Grosime

(cm)

Strat de fundație

C2a - agregate naturale stabilizate cu

zgură granulată 35

C2b - agregate de zgură de oțelărie 45

Îmbunătățirea terenului

de fundare C2c - liant hidraulic (2%) 45

Strat de formă C2d - liant hidraulic (4%) 30

IV.1.4. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele sustenabilității

Pentru a putea utiliza programul informatic asPECT, se efectuează următoarele calcule

aferente structurii rutiere flexibile propuse în cadrul metodei analitice, pentru 1 km de

drum.

În Tabelele IV.30, IV.31 și IV.32 se calculează costul total pentru un kilometru de

structură rutieră flexibilă dimensionată prin cele trei metode cunoscute. Acesta este alcătuit din

suma costurilor aferente transportului, materialelor și punerii în operă. Costul fiecărui strat este

aflat utilizând o medie a prețurilor existente pe piața materialelor de construcții, a transporturilor

feroviare și rutiere, precum și a manoperei.

Tabelul IV.30 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră flexibilă

clasică

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

PD 1 stratul de uzură MAS 16 782 385 300.875

PD 2 stratul de legătură BADPC 20 1148 279 320.153

PD 3 stratul de bază AB 31,5 1462 270 394.740

PD 4

strat superior de fundaţie din agregate de

zgură de oţelărie sort 25-63 împănat cu 3

cm sort 0-31

4208 106 446.100

PD 5 strat inferior de fundaţie din agregate de

zgură de oţelărie sort 0-63 4909 106 520.450

TOTAL: 1.982.317 RON

Page 46: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

46

Tabelul IV.31 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră LLFP

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

LLFP 1 strat asfaltic superior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 2 strat asfaltic intermediar macadam asfaltic 4888 270 1.319.625

LLFP 3 strat asfaltic inferior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 4 strat de fundație din balast 3613 51 184.093

LLFP

anszg

strat din agregate naturale stabilizate cu

zgură granulată 1870 106 198.267

TOTAL: 2.454.171

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

LLFP 1 strat asfaltic superior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 2 strat asfaltic intermediar macadam asfaltic 4888 270 1.319.625

LLFP 3 strat asfaltic inferior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 4 strat de fundație din balast 3613 51 184.093

LLFP

azo

strat din agregate din zgură de oțelărie 3506 106 371.750

TOTAL: 2.627.654

ALTERNATIVA B1 și B2 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)

LLFP 1 strat asfaltic superior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 2 strat asfaltic intermediar macadam asfaltic 4888 270 1.319.625

LLFP 3 strat asfaltic inferior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 4 strat de fundație din balast 3613 51 184.093

LLFP

LH2%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

2% 3719 51 191.255

TOTAL: 2.447.160

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)

LLFP 1 strat asfaltic superior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 2 strat asfaltic intermediar macadam asfaltic 4888 270 1.319.625

LLFP 3 strat asfaltic inferior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 4 strat de fundație din balast 3613 51 184.093

LLFP

LH4%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

4% 1488 51 76.502

Page 47: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

47

TOTAL: 2.332.406

Tabelul IV.32 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră durabilă

Asphalt Institute

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

ALTERNATIVA C1 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 6452 385 2.482.215

AI anszg strat din agregate naturale stabilizate cu

zgură granulată 3273 106 346.967

TOTAL: 2.829.181

ALTERNATIVA C1 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 6452 385 2.482.215

AI azo strat din agregate din zgură de oțelărie 6311 106 669.150

TOTAL: 3.151.365

ALTERNATIVA C1 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 6452 385 2.482.215

AI

LH2%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

2% 6694 51 344.260

TOTAL: 2.826.474

ALTERNATIVA C1 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 6452 385 2.482.215

AI

LH4%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

4% 5206 51 267.757

TOTAL: 2.749.972

ALTERNATIVA C2 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 7429 385 2.858.308

AI anszg strat din agregate naturale stabilizate cu

zgură granulată 3273 106 346.967

TOTAL: 3.205.275

ALTERNATIVA C2 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 7429 385 2.858.308

AI azo strat din agregate din zgură de oțelărie 6311 106 669.150

TOTAL: 3.527.458

Page 48: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

48

ALTERNATIVA C2 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 7429 385 2.858.308

AI

LH2%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

2% 6694 51 344.260

TOTAL: 3.202.567

ALTERNATIVA C2 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 7429 385 2.858.308

AI

LH4%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

4% 4463 51 229.506

TOTAL: 3.087.814

Programul informatic asPECT conține datele necesare pentru calculul emisiilor de CO2e

ale straturilor asfaltice din structura rutieră, parcurgând toate etapele duratei de viață începând cu

procurarea, transportul și procesarea materialelor prime, fabricarea mixturilor în stațiile de asfalt,

transportul acestora la locul de punere în operă, execuție, întreținere și reciclare.

Pentru fiecare dintre alternativele studiate se va întocmi un proiect separat, ale cărui

rezultate vor fi centralizate, după cum se arată în Figura IV.18, indicându-se cantitatea de emisii

în kg de CO2e/t.

Figura IV.18 - Centralizatorul rezultatelor pentru structura rutieră analizată

În finalul acestui capitol, se efectuează o evaluare comparativă a alternativelor investigate

sub aspectele sustenabilității exprimate prin indicatorii privind durata de viață, costurile specifice

pe kilometru și, respectiv, cantitățile de emisii de CO2e, rezultatele fiind cumulate în Tabelul

IV.33.

Page 49: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

49

Tabelul IV.33 - Analiza comparativă a alternativelor studiate

Alternativa

Indicatori de sustenabilitate

Grosimea

totală a

structurii

rutiere

(cm)

Costuri

(RON /

km)

Durata

de

viață

ID (ani)

Indicator de

sustenabilitate

cost IC

(RON/km/an)

Total kg CO2e

(LCA/asPECT)

Indicator

ILCA/an

kg

CO2e/an

A 83 1.982.317 15 132.154 166.325 11.088

B1 anszg 80 2.454.171 15 163.611

336.577 22.438 B1 azo 85 2.627.654 15 175.177

B1 LH2% 85 2.447.160 15 163.144

B1 LH4% 70 2.332.406 15 155.494

B2 anszg 80 2.454.171 30 81.806

336.577 11.219 B2 azo 85 2.627.654 30 87.588

B2 LH2% 85 2.447.160 30 81.572

B2 LH4% 70 2.332.406 30 77.747

C1 anszg 68 2.829.181 15 188.612

323.667 21.578 C1 azo 78 3.151.365 15 210.091

C1 LH2% 78 2.826.474 15 188.432

C1 LH4% 68 2.749.972 15 183.331

C2 anszg 73 3.205.275 30 106.842

372.707 12.424 C2 azo 83 3.527.458 30 117.582

C2 LH2% 83 3.202.567 30 106.752

C2 LH4% 68 3.087.814 30 102.927

Analizând din punct de vedere a sustenabilității se constată următoarele:

Se remarcă gradul ridicat de sustenabilitate exprimat prin indicatorii de sustenabilitate

specifici aferenți fiecărei alternative;

Din punct de vedere a durabilității, pentru structurile rutiere Long Lasting Flexible

Pavement 30 și, respectiv, Asphalt Institute 30 se constată o dublare a duratei de viață,

indicatorul de sustenabilitate 𝐼𝐷 având valori de (30/50)*100=0,6*100=60, prin urmare se

încadrează în nivelul se sustenabilitate „bun”;

Din punct de vedere a costurilor pentru structurile rutiere Long Lasting Flexible

Pavement 30 și, respectiv, Asphalt Institute 30 se constată costuri anuale variind între

77.747 și 117.582 RON/km/an, semnificativ mai reduse decât la structurile rutiere clasice

132.154 RON/km/an;

Page 50: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

50

Din punct de vedere a impactului asupra mediului exprimat prin 𝐼𝐿𝐶𝐴, așa cum era de

așteptat, deși structurile rutiere Long Lasting Flexible Pavement și cele proiectate ca Full

Depth implică grosimi inițiale de asfalt semnificativ mai mari decât structurile rutiere

clasice (35 cm față de 18 cm), valorile emisiilor de Co2e evaluate pentru un an de viață

sunt aproximativ egale, nu diferă semnificativ (LLFP 30 - 11.219 kg CO2e/an și Asphalt

Institute 30 - 12.424 kg CO2e/an față de 11.088 kg CO2e/an la structura rutieră clasică.

Concluzia generală din analiza comparativă a alternativelor investigate arată

superioritatea şi avantajele tehnice, economice şi ecologice ale structurilor rutiere

durabile, inclusiv ale celor concepute ca Full Depth, conform metodologiei Asphalt

Institute şi ca Long Lasting Flexible Pavement - LLFP.

IV.2. Studiu de caz B

Pentru investigarea structurilor rutiere rigide conform celor două metode de dimensionare

recomandate în capitolul III.2.3, s-a propus spre analiză același sector de drum ca la studiul de

caz A - varianta de ocolire a municipiului Iași, km 0+785 - 3+110.

În scopul evaluării comparative a sustenabilității structurilor rutiere rigide s-a avut în

vedere structura rutieră clasică proiectată și realizată conform normativului de dimensionare a

structurilor rutiere rigide NP 081-2002, precum și o altă alternativă proiectată prin utilizarea

acelorași date de intrare (trafic, climă, teren de fundare etc.), și anume: metoda Long Lasting

Rigid Pavement - LLRP.

În cele ce urmează se prezintă aspectele sustenabilității alternativei clasice, precum și

aspectele sustenabilității celeilalte alternative luate în studiu.

Pentru realizarea unei analize logice conform schemei propuse în capitolul III (Figura

III.5), s-au stabilit aceleași obiective tehnico - economice ca și în studiul de caz A.

DATE DE INTRARE

datele de trafic

Prezentul studiu incorporează datele de trafic comunicate de Centrul de Studii Tehnice

Rutiere şi Informatică, din cadrul Companiei Naționale de Autostrăzi și Drumuri Naționale din

România și prognozele pentru traficul atras aferente anului 2010 elaborate de IPTANA S.A.

(Tabel IV.34).

Conform reglementărilor tehnice în vigoare traficul de calcul a fost evaluat cu ajutorul

relației (V.1) (NP081-2002):

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ 𝑀𝑍𝐴𝑘 ∙ 𝑝𝑘 ∙ 𝑓𝑒𝑘5𝑘=1 (𝑚. 𝑜. 𝑠) (V.1)

În TabelulI IV.34 sunt prezentate valorile intensității medii zilnice anuale a traficului

pentru anul 2010.

Page 51: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

51

Tabel IV.34 - Intensitatea medie zilnică anuală (MZA) a traficului pe categorii de vehicule

pentru anul 2010 (IPTANA S.A., 2009)

Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 132 47 99 149 29

DJ248A-

DJ248 128 37 87 123 29

DJ248-DN24 124 42 90 105 20

DN24-DN28 109 34 77 99 15

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 158 0

Penetrație

cartier Dacia 0 0 0 124 0

Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 45 0

Valoare

medie 70 22 50 114 13

Pentru proiectarea structurilor rutiere rigide normativul românesc prevede o perioadă de

perspectivă 𝑝𝑝 = 30 𝑎𝑛𝑖, coeficientul de repartiție transversală pentru drumuri cu două benzi de

circulație având valoarea 𝑐𝑟𝑡 = 0,50. Pentru studiul de dimensionare s-a luat în considerare

valoarea intensităților MZA, coeficienții de evoluție și cei de echivalare specificați în Tabelul

IV.35.

Tabel IV.35 - Valoarea totală intensităților medii zilnice anuale, a coeficienților de evoluție și a

coeficienților de echivalare

Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝒑𝒌𝟐𝟎𝟐𝟓 𝒇𝒆𝒌 𝑴𝒁𝑨𝒌 ∙ 𝒑𝒌 ∙ 𝒇𝒆𝒌

Autocamioane și derivate cu 2

osii 70 0,91

0,30 19,1

Autocamioane și derivate cu 3

osii 22 0,74

2,30 37,4

Autocamioane și derivate cu

peste 3 osii 50 1,33

1,80 119,7

Autobuze 114 1,95 0,80 177,8

Remorci 13 0,82 0,02 0,2

TOTAL 354

Page 52: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

52

Introducând această valoare în relația (V.1), rezultă un trafic de calcul de 1,94 m.o.s. 115

kN.

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 30 ∙ 0,5 ∙ 354 = 𝟏, 𝟗𝟒 𝒎.𝒐. 𝒔. 𝟏𝟏𝟓𝒌𝑵

Conform Tabelului IV.4, acest trafic de calcul se încadrează în clasa de trafic „foarte

greu”.

regimul climatic

Sectorul de drum analizat se află în zona cu tipul climateric I, conform hărții prezentate în

Figura IV.2.

caracteristicile materialelor disponibile

Conform studiului geotehnic, pământul este de tip P5, adică pământ sensibil și foarte

sensibil la îngheț, care are o capacitate portantă redusă.

tehnologiile de execuție

Tehnologiile de execuție presupun realizarea în etape succesive a terasamentelor, a

stratului de formă, a stratului de fundație și a dalei din beton de ciment conform informațiilor

date în caietele de sarcini.

În cadrul studiului privind aspectele sustenabilității, pentru sectorul de drum km

0+785 - 3+110 au fost luate în considerare următoarele structuri rutiere:

ALTERNATIVA D: Structură rutieră rigidă clasică dimensionată conform

normativului de dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002.

ALTERNATIVA E: Structură rutieră rigidă durabilă proiectată conform metodei

Long Lasting Rigid Pavement - LLRP.

Conform acestor alternative au fost concepute și proiectate o serie de structuri rutiere cu

durata de viață de 30 de ani, așa cum rezultă din Tabelul IV.36.

Tabelul IV.36 - Eșalonarea studiilor de caz în funcție de metoda de dimensionare structurală și

durata de viață

Tip

structură Alternativa

Metoda de dimensionare

Durata de viață (ani)

NP 081-2002 LLRP

Clasică D 30 ani -

Durabilă E - 30 ani

Page 53: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

53

IV.2.1. Proiectarea structurilor rutiere rigide conform metodei normativului de

dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002

ALTERNATIVA D

a. Stabilirea capacității portante a terenului de fundare

Valoarea modulul de reacție 𝐾𝑜 (MN/m3) al pământului de fundare se stabilește în

funcție de datele din Tabelul IV.37.

Tabelul IV.37 - Valoarea modulul de reacție 𝐾𝑜

Valoarea modulul de reacție

𝑲𝒐 (MN/m3)

tipul climateric I

46 regimul hidrologic 2b

tipul pământului P5

b. Stabilirea alcătuirii straturilor din structura rutieră subadiacente dalei din beton

c. Stabilirea capacității portante la nivelul stratului de fundație

d. Adoptarea clasei betonului de ciment rutier (SR183-1:1995)

e. Determinarea tensiunii admisibile, la întindere din încovoiere, a betonului de ciment

rutier 𝝈𝒂𝒅𝒎

f. Adoptarea ipotezei de dimensionare în funcţie de clasa tehnică a drumului

g. Determinarea grosimii dalei de beton de ciment

h. Verificarea structurii rutiere rigide la acţiunea îngheţ – dezgheţului

Calculul pentru verificarea rezistenței structurii rutiere rigide la acțiunea fenomenului de

îngheț - dezgheț, se efectuează pentru situațiile prezentate în Tabelul IV.39, luând în considerare

gradul de sensibilitate al pământului P5, condițiile hidrologice mediocre și defavorabile, precum

și pozița adâncimii de îngheț în complexul rutier față de grosimea structurii rutiere și nivelul apei

freatice (STAS1709/2-1990).

Conform calculelor efectuate 0,3 < 𝐾 = 0.304, rezultă că structura rutieră rigidă aleasă

rezistă la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț.

Se constată că pentru structura rutieră clasică concepută și proiectată conform

Alternativei D sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 30 ani,

inclusiv verificarea la îngheț - dezgheț.

Această alternativă este luată în considerare ca element de referință la evaluarea

aspectelor de sustenabilitate a acesteia în comparație cu cealaltă alternativă luată în studiu.

IV.2..2. Proiectarea structurilor rutiere rigide durabile Long Lasting Rigid Pavement -

LLRP conform metodei NP 081-2002

Page 54: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

54

ALTERNATIVA E

În ipoteza că durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere rigide durabile

dimensionată conform metodei Long Lasting Rigid Pavement - LLRP este de 30 ani, valoarea

traficului de calcul și metoda de dimensionare sunt similare celor clasice din normativul NP081-

2002.

Traficul de calcul este 1,94 m.o.s. de 115 kN.

a. Alcătuirea straturilor din structura rutieră

Structura rutieră aleasă este evidențiată în Tabelul IV.43 și este caracterizată prin

grosimile straturilor rutiere.

Tabelul IV.43 - Alcătuirea structurii rutiere rigide durabile (Dumitrescu, Maxineasa, Simion,

Țăranu, Andrei, & Gavrilescu, 2014)

Nr.

crt. Denumirea stratului

Grosimea,

cm

1. Beton asfaltic BA16 5

2. Steel fibrereinforced roller-compacted concrete

SFR-RCC 23

3. Strat de fundație din balast 30

4. patul drumului P5

b. Verificarea structurii rutiere rigide la acţiunea îngheţ – dezgheţului

Se constată că pentru structura rutieră durabilă concepută și proiectată conform

Alternativei E sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 30 ani,

inclusiv verificarea la îngheț - dezgheț.

IV.2.3. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele sustenabilității

Pentru a putea utiliza programul informatic GaBi, se efectuează următoarele calcule

aferente structurii rutiere rigide clasice, pentru 1 km de drum, conform Tabelului IV.45.

Numerotarea starturilor este realizează prin intermediul indicativelor, în ordinea straturilor, de

sus în jos.

În Tabelele IV.47 și IV.48 se calculează costul total pentru un kilometru de structură

rutieră rigidă dimensionată prin cele două metode cunoscute. Acesta este alcătuit din suma

costurilor aferente transportului, materialelor și punerii în operă. Costul fiecărui strat este aflat

utilizând o medie a prețurilor existente pe piața materialelor de construcții, a transporturilor

feroviare și rutiere, precum și a manoperei.

Page 55: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

55

Tabelul IV.47 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră rigidă

clasică

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

NP 1 Dală din beton de ciment rutier BcR4,5 4507 680 3.064.556

NP 2 Strat de fundaţie din piatră spartă 2465 89 219.385

NP 3 Strat de formă din balast 2168 51 110.543

TOTAL: 3.394.484 RON

Tabelul IV.48 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră durabilă

LLRP

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

LLRP 1 Beton asfaltic BA16 956 190 181.688

LLRP 2 Steel fibrereinforced roller-compacted

concrete - SFR-RCC 4712 714 3.364.047

LLRP 3 Strat de fundație din balast 4335 51 221.085

TOTAL: 3.766.819 RON

Programul informatic GaBi conține datele necesare pentru calculul emisiilor de CO2e ale

straturilor din structurile rutiere rigide, parcurgând toate etapele duratei de viață începând cu

procurarea, transportul și procesarea materialelor prime, până la punerea în operă, execuție,

întreținere și reciclare.

Pentru fiecare dintre alternativele studiate se vor centraliza rezultatele indicându-se

cantitatea de emisii în kg de CO2e/t.

În finalul acestui capitol, se efectuează o evaluare comparativă a alternativelor investigate

sub aspectele sustenabilității exprimate prin indicatorii privind durata de viață, costurile specifice

pe kilometru și, respectiv, cantitățile de emisii de CO2e, rezultatele fiind cumulate în Tabelul

IV.49.

Tabelul IV.49 - Analiza comparativă a alternativelor studiate

Alternativa

Indicatori de sustenabilitate

Grosimea totală

a structurii

rutiere

Costuri

(RON / km)

Durata

de

viață

Indicator de

sustenabilitate

cost IC

Total kg CO2e

(ILCA/GaBi)

Page 56: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

56

(cm) ID (ani) (RON/km/an)

D 57 3.394.484 30 113.149 693.872

E 58 3.766.819 30 125.561 133.696

Concluziile Studiului de caz B sunt următoarele:

Cele două Alternative au grosimea totală a structurii rutiere aproximativ egală;

Este reliefat gradul ridicat de sustenabilitate exprimat prin indicatorii specifici de

sustenabilitate aferenți fiecărei alternative. Astfel, din punctul de vedere al durabilității,

ambele alternative se încadrează în clasa de sustenabilitate „bună”, conform Tablului

II.2, deși conform rezultatelor cercetărilor EcoLanes se estimează că durabilitatea

structurilor LLRP este sporită cu circa 20-30% (EcoLanes, 2009);

Concluzia generală din analiza comparativă a alternativelor investigate arată avantajul

ecologic al structurilor rutiere durabile, concepute ca Long Lasting Rigid Pavement -

LLRP.

Page 57: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

57

CAPITOLUL V

RECOMANDĂRI ȘI STRATEGII PRIVIND EVALUAREA

SUSTENABILITĂȚII STRUCTURILOR RUTIERE

În cadrul tezei de doctorat intitulată „Strategii pentru structuri rutiere sustenabile”, pe

lângă obiectivul principal care vizează elaborarea unor Recomandări privind evaluarea

sustenabilității structurilor rutiere s-a urmărit și o serie de obiective specifice și anume:

elaborarea unor metode de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere și aplicarea

acestora în cadrul studiilor de caz;

selectarea și propunerea metodelor de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere

adaptate la condițiile climatice, geografice și de trafic specifice rețelei de drumuri de

interes public din România.

Întrucât metodele de măsurare a sustenabilității structurilor rutiere sunt în plină evoluție

oferind o evaluare din ce în ce mai completă și complexă, se recomandă în mod deosebit

utilizarea în practică a următoarelor metode moderne de analiză și evaluare:

Metoda LCA pentru evaluarea impactului ecologic a consumurilor energetice și a

modurilor de utilizare a materialelor pe durata ciclului de viață a structurilor rutiere.

Se recomandă ca această evaluare privind fluxul de materiale și energie aferente

îmbrăcăminților rutiere să cuprindă așa-numita perioadă „from cradele to grave”

incluzând extragerea materialelor brute și procesarea acestora, procesul de fabricare a

mixturilor și betoanelor, transportul și punerea în operă a acestora, exploatarea, repararea

și întreținerea îmbrăcăminților, inclusiv excavarea și reciclarea.

Din multitudinea impacturilor care influențează sustenabilitatea structurilor rutiere se

recomandă evaluarea potențialului de încălzire globală GWP și, în mod deosebit, a

amprentei de carbon (carbon footprint).

Atunci când se folosește metodologia LCA pentru evaluarea sustenabilității unei

îmbrăcăminți este foare important să se aibă în vedere așa numita fază de exploatare „use

phase” care este responsabilă pentru circa 80% din impactul aferent rețelei rutiere, acest

impact fiind influențat de modul de interacțiune îmbrăcăminte - vehicul.

De asemenea, se recomandă utilizarea analizei LCCA, aceasta constituind un instrument

cert de cuantificare a costurilor diferitelor alternative ale structurilor proiectate pentru un

anumit proiect pe durata de analiză stabilită. Atunci când sunt conduse corect, analizele

LCCA identifică strategiile care conduc la cele mai eficiente soluții (cost effective)

avându-se în vedere performanțele urmărite precum și costurile aferente fiecărei

alternative. În acest sens, factorul de decizie poate stabili, pe baza rezultatelor analizei

LCCA, soluția cea mai valoroasă care prezintă, pe de o parte, un cost inițial redus și

Page 58: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

58

impacturi de mediu rezonabil, dar și un cost redus pe toată durata ciclului de viață în

condițiile obținerii performanțelor scontate.

Plecând de la analiza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport,

în scopul evaluării sustenabilității diverselor structuri rutiere, se recomandă utilizarea

unor indicatori specifici de sustenabilitate pentru structurile rutiere, definiți și calculați

conform relațiilor II.1, II.2 și II.3:

𝐼𝐷 = 100 ∙ 𝑤𝐷 (II.1)

unde:

𝐼𝐷 − indicatorul de sustenabilitate aferent duratei de viață / durabilității structurilor rutiere;

𝑤𝐷 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐷 .

𝐼𝐿𝐶𝐴 = 100 ∙ 𝑤𝐿𝐶𝐴 (II.2)

𝐼𝐿𝐶𝐴 − indicatorul de sustenabilitate aferent impactului structurilor rutiere asupra mediului;

𝑤𝐿𝐶𝐴 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐿𝐶𝐴;

𝐼𝐶 = 100 ∙ 𝑤𝑐 (II.3)

𝐼𝐶 − indicatorul de sustenabilitate aferent costurilor implicate;

𝑤𝑐 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐶 .

În mod convențional, s-a stabilit că valoarea fiecărui indicator variază de la 0 la 100,

valoarea maximă sau minimă fiind atribuită unei structuri rutiere ideale, corespunzătoare unor

sisteme existente în natură, perfect sustenabile care se autoregenerează periodic fără intervenția

omului, urmând un traseu neliniar, ciclic (McDonough, 2017). Așa cum rezultă din această

definiție, o structură rutieră sustenabilă ar trebui să urmeze, pe parcursul exploatării sale, un ciclu

similar sistemelor naturale, dar implicând în mod obligatoriu și intervenția omului prin

următoarele activități:

conceperea și proiectarea unor structuri rutiere durabile (cu durate de viață de cel puțin

două ori mai mari decât cea a structurilor rutiere clasice);

utilizarea unor materiale noi, precum și a unor tehnologii de execuție și întreținere cu un

consum energetic redus;

aplicarea pe parcursul exploatării drumului a tehnologiilor de reciclare specifice

concomitent cu utilizarea unor resurse regenerabile și cu reducerea drastică a emisiilor

nocive.

Coeficienții de pondere aferenți acestor indicatori se pot stabili ca procent din valorile

maxime / praguri pe care le poate atinge în mod normal un astfel de indicator. Astfel, dacă în

cazul îmbrăcăminților flexibile durabile durata de viață maximă este stabilită la 50 de ani, pentru

o îmbrăcăminte clasică având durata de viață proiectată de 15 ani, coeficientul de pondere luat în

calcul va fi de 15/50 = 0,3, comparativ cu coeficientul de pondere 𝑤𝐷 = 1 luat în considerare

pentru îmbrăcămintea durabilă. În continuare, acest indicator poate fi folosit la o clasificare a

sustenabilității din punctul de vedere al durabilității, conform Tabelului II.2.

Page 59: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

59

Tabelului II.2 - Clasificarea sustenabilității structurilor rutiere din punctul de vedere al

durabilității

Nr.

crt. Valoare 𝑰𝑫

Niveluri de

sustenabilitate

1. 0-20 Nesatisfăcător

2. 20-40 Satisfăcător

3. 40-60 Bun

4. 60-80 Foarte bun

5. 80-100 Excelent

𝑰𝑫

0-20

20-40

40-60

60-80

80-100

Figura II.6 - Niveluri de sustenabilitate stabilite în funcție de valoarea indicatorului 𝐼𝐷

La selectarea și proiectarea structurilor rutiere flexibile se recomandă folosirea schemei

logice pentru evaluarea sustenabilității unei îmbrăcăminți flexibile Figura III.2 și

adoptarea strategiilor specificce definite în Tabelul III.1.

Pentru îmbrăcămințile rigide sustenabile se recomandă folosirea schemei logice pentru

evaluarea sustenabilității unei îmbrăcăminți rigide Figura III.5 și a strategiilor specifice

definite în Tabelul III.2.

Se apreciază că aplicarea acestor recomandări și strategii în practica rutieră

constituie un prim pas în transpunerea în realitate a conceptului ecologic de drumuri verzi,

așa numitul GREEN ROADS definit ca fiind „acel proiect de drum care a fost proiectat și

construit la un nivel de sustenabilitate care este în mod semnificativ mai ridicat decât cel

utilizat în practica curentă” (Greenroads Manual, 2011).

Page 60: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

60

CAPITOLUL VI

CONTRIBUȚII PERSONALE. RECOMANDĂRI PRIVIND

IMPLEMENTAREA ȘI VALORIFICAREA REZULTATELOR

CERCETĂRII. CERCETĂRI VIITOARE

CONTRIBUȚII PERSONALE

În acest capitol sunt prezentate contribuțiile personale pe care le aduce teza de doctorat în

domeniul abordat, dintre care remarcăm următoarele:

Aplicarea, în premieră în țara noastră, a conceptului de sustenabilitate și a indicatorilor de

sustenabilitate specifici acestora la definirea și cuantificarea sustenabilității infrastructurilor

de transport și implicit a structurilor rutiere;

Plecând de la necesitatea stabilirii unor criterii specifice pentru caracterizarea din punct de

vedere al sustenabilității unui anumit sector de drum, în teza de doctorat se propun și se

elaborează trei indicatori specifici de evaluare a sustenabilității pentru îmbrăcămințile rutiere

și anume: ID, ILCA, IC. Acești indicatori pot constitui instrumente utile în procesele

decizionale, atât la conceperea și proiectarea structurilor rutiere cât și la anticiparea

efectelor ecologice corelate cu evoluția curbei de degradare a drumurilor în vederea

selectării unor strategii de intervenție adecvate care să asigure o extindere semnificativă a

duratei de viață, combinată cu costurile cele mai avantajoase și impactul de mediu cel mai

redus.

Elaborarea unor „Recomandări și strategii privind evaluarea sustenabilității structurilor

rutiere”. În practica rutieră, aceste recomandări constituie un prim pas în transpunerea în

realitate a conceptului ecologic de drumuri verzi, așa numitele GREEN ROADS.

RECOMANDĂRI PRIVIND IMPLEMENTAREA ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETĂRII

Se recomandă experimentarea în vederea validării și aplicarea de către factorii de decizie

din țara noastră a „Recomandărilor și strategiilor” privind sistemul elaborat în cadrul tezei,

urmând ca, pe baza rezultatelor obținute aceste recomandări să fie completate și îmbunătățite.

În cadrul programului de cercetare doctorală rezultatele obţinute au fost evidențiate prin

publicarea, în calitate de autor sau coautor, a unui număr de 9 lucrări ştiinţifice după cum

urmează:

Dima D. N., Aspects Regarding Global, European and Romanian Approach to Climate

Change Prevention and Mitigation Issues; Simpozionul Internațional „Highway and

Bridge Engineering 2014”; Editura Societății Academice „Matei - Teiu Botez”; Colecția:

Page 61: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

61

Manifestări Științifice; pg. 98 – 103; ISSN 1842-628X; Iaşi, România, 12 Decembrie

2014;

Dragoslav (Dima) D. N., Definirea și evaluarea sustenabilității transportului rutier.

Indicatori de sustenabilitate; Simpozionul „Creaţii universitare 2015” – Tendințe actuale

în inginerie civilă și instalații în construcții; Al VIII-lea Simpozion Naţional, Iaşi,

România, 5 iunie 2015;

Andrei R, Lucaci Gh., Boboc V., Nicuță A. M., Condurat M., Botezatu I., Dragoslav

(căs. Dima) D. N., Supply chains for the construction of recycled asphalt pavement for

roads and streets in Iasi County of Romania, în J. R. Calzada, I. Kaltenegger, J.

Patterson, & F. Varriale (Ed.), COST Action TU1104 - Smart Energy Regions - Skills,

knowledge, training and suppy chains; pg. 219-226; ISBN 978-1-899895-21-2; Cardiff:

The Welsh School of Architecture; Cardiff University, U.K., 2016;

Andrei R., Lucaci Gh., Boboc V., Nicuță A.M, Condurat M., Botezatu I., Dragoslav

(Dima) D. N., Considerații privind concepția unor lanțuri de aprovizionare și producție

pentru reciclarea eficientă a îmbrăcăminților asfaltice aferente rețelei de drumuri din

regiunea Nord - Est a României; Revista Drumuri Poduri; nr. 157 (226), (pg. 34 - 38),

ISSN 1222 – 4235; 2016;

Dragoslav (Dima) D. N., Objectifs et stratégies pour les structures routières flexibles

soustenable; Actes du Ière SÉMINAIRE DOCTORAL International Francophone

„PREMIERS PAS DANS LA RECHERCHE. QUESTIONS ET REPONSES”; Éditeur

Société Académique „Matei - Teiu Botez”; pg. 69-78; ISSN 2247-4161, ISSN-L 2247-

4161, Iasi, Romania, Juillet 11-13, 2016;

Dragoslav (căs. Dima) D. N., Scânteianu (căs. Botezatu) I., Study for sustainability

assessement of flexible road pavements; 5th

International Exergy, Life Cycle Assessment,

and Sustainability Workshop & Symposium (ELCAS-5), Nisyros Island - Greece , 09 -

11 July, 2017;

Scânteianu (căs. Botezatu) I., Dragoslav (Dima) D. N., Study concerning the conception

and structural design of durable airport pavements; 5th

International Exergy, Life Cycle

Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium (ELCAS-5), Nisyros Island -

Greece, 09 - 11 July, 2017;

Dragoslav D. N., Andrei R., Boboc V. and Botezatu I., Evaluation of the sustainability

of flexible pavements; Buletinul Institutului Politehnic Iași publicat de Universitatea

Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi; Volumul 63 (67), Numărul 2, pg. 97-104, Secţia

CONSTRUCŢII. ARHITECTURĂ; 2017;

Scânteianu (căs. Botezatu) I., Andrei R., Boboc V., Dragoslav (căs. Dima) D. N., Actual

trends in the conception and design of pavement for airport runway; Buletinul

Institutului Politehnic din Iaşi publicat de Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din

Iaşi; Volumul 63 (67), Numărul 2, pg. 81-95, Secţia CONSTRUCŢII. ARHITECTURĂ;

2017.

Page 62: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

62

CERCETĂRI VIITOARE

Una dintre tematicile principale ale celui de-al XV-lea Congres Național de Drumuri și

Poduri programat a avea loc la Iași, în zilele de 9-22 septembrie 2018, o constituie

„Infrastructura rutieră sustenabilă” cu referire directă la acest tip de structuri. În acest sens

rezultatele cercetărilor întreprinse în cadrul tezei de doctorat vor putea fi diseminate în cadrul

acestui Congres și tototdată vor putea fi dezvoltate în continuare în cadrul unor programe de

master sau sau studii postdoctorale.

Page 63: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

63

B I B L I O G R A F I E

AASHTO Task Force 36 Report. (2001). The Use and State-of-the-Practice of Fibre.

Academia Română. (2012). Dicționarul Explicativ al Limbii Române. Univers

Enciclopedic Gold

Andrei, R. (2017). Ghid practic pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile

folosind metoda Asphalt Institute.

Andrei, R. (2003). Metode moderne pentru gestionarea și administrarea rețelei rutiere.

Iași: Editura Societății Academice Matei-Teiu Botez.

Andrei, R. (2002). Technical Recommendation for the Asphalt Mixes Stabilized with

Cellulose Fibers. AND 539.

Andrei, R., Lucaci, G., Boboc, V., Nicuta, A. M., Condurat, M., Botezatu, I., și alții.

(2016). Considerații privind concepția unor lanțuri de aprovizionare și producție pentru

reciclarea eficientă a îmbrăcăminților asfaltice aferente rețelei de drumuri din regiunea

Nord - Est a României. Revista Drumuri Poduri.

Andrei, R., Lucaci, G., Boboc, V., Nicuță, A. -M., Condurat, M., Botezatu, I., și alții.

(2016). Supply chains for the construction of recycled asphalt pavement for roads and

streets in Iasi County of Romania. (I. K. J. R. Calzada, Ed.) Cardiff: The Welsh School of

Architecture, Cardiff University, U.K: COST Action TU1104 - Smart Energy Regions -

Skills, knowledge, training and suppy chains.

Andrei, R., Nicuță, A., & Condurat, M. (2015). Study concerning the life-cycle

optimization of overlays for road pavements and quantitative evaluation of CO2e

emissions.

Andrei, R., Țăranu, N., Bârsănescu, P., Tănăsele, I., & Ioniță, O. (2011). General aspects

concerning the need for research, assimilation and implementation of long lasting

flexible road pavements in Romania (Vol. Tomul LVII (LXI), Fasc. 1). (B. I. Iași, Ed.)

Iași: Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași.

Asheim, G. B. (1994). Sustainability. Ethical Foundations and Economic Properties.

Policy Research Working Paper, Norwegian School of Economics and Business

Administration, Public Economic Division, The World Bank Policy Research

Department, N-5035 Bergen-Sandviken, Norway.

CNAIR. (2016). Compania Nationala de Administrare a Ifrastructurii Rutiere. Atribuții.

România.

Dam, T. V., Tayor, P., Fick, G., Gress, D., VanGeern, M., & Lorenz, E. (2012).

Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice. Iowa, Midwest: Iowa State

University. Institute for Transportation.

Dorobanțu, S., & Andrei, R. (2015). Evoluția principiilor de alcătuire și dimensionare a

structurilor rutiere. (E. S.-T. Botez”, Ed.) Iași.

Page 64: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

64

Dragoslav, D. N., & Scânteianu, I. (2017). Study for sustainability assessment of flexible

road pavements. Nisyros Island, Greece: 5th International Exergy, Life Cycle

Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium (ELCAS-5).

DSU România. LIDONIT o alternativă pentru lucrările hidrotehnice. Galați, România:

http://www.dsu.ro/docs/volanta_dsu_1.pdf.

Dumitrescu, L., Maxineasa, S. G., Simion, I. M., Țăranu, N., Andrei, R., & Gavrilescu,

M. (2014). Evaluation of the environmental impact of road pavements from life cycle

perspective (Vol. Vol.13). Environmental Engineering and Management Journal.

EcoLanes. (2009). Economical and Sustainable Pavement Infrastructure for Surface

Transport. Sheffield, United Kingdom: Sheffield University.

FHWA. (2011). Life-Cycle Cost Analysis Software (Vol.

http://www.fhwa.dot.gov/infrastructure/asstmgmt/lcca.cfm). Washington, DC: Federal

Highway Administration - FHWA.

Florescu, E. C. (2010). Tehnologii speciale pentru reabilitarea drumurilor. Iași: Editura

Societății Academice „Matei-Teiu Botez”.

Garber, N. J., & Hoel, L. A. (1996). Traffic and highway engineering (ed. Second Edition

Revised Printing). (D. o. University of Virginia, Ed.) PWS Publishing - An imprint of

Brooks / Cole Publishing Company.

IPTANA S.A. (2009). Varianta de ocolire a municipiului Iași Etapa I - Varianta sud.

Joumard, R., & Gudmundsson, H. (2010). Indicators of environmental sustainability in

transport. An interdisciplinary approach to methods. Institut national de recherche sur les

transports et leur sécurité – INRETS.

Lucaci, G., Costescu, I., & Belc, F. (2000). Construcția drumurilor. București: Editura

Tehnică.

McDonough, W. (2017). How cities could save us. Scientific American.

NCHRP. (2011). Report 708: A Guidebook for Sustainability Performance Measurement

for Transport Agencies. National Cooperative Highway Research Program. Washington

D.C.: Transportation Research Board.

PIARC. (2015). Reducing the life cycle carbon footprint of pavement.

Pușlău, E. L. (2011). Influența rezultatelor experimentale ALT asupra metodelor de

proiectare a structurilor rutiere rigide durabile. Iași, România: Editura Politehnium.

Ramakrishman, W., & Hosalli, G. (1989). 1226:17-24, Flexural fatigue strength

endurance limit and impact strength of fiber reinforced concrete. Transportation

Research Record.

Rutledge, D. (2003). Landscape indices as measures of the effect on fragmentation: Can

pettern reflect process (Vol. Second Edition). New Zealand: New Zealand Intelligence a

modern approach. s.l.: Prentice Hall.

SHRP-C-345. (1993). Synthesis of Current and Projected Concrete Highway

Technology, Chapter 2: Current and Projected materials Technology – Admixtures.

Highway Research Program. Washington DC.

Page 65: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

65

Tabaković, A., & Schlangen, E. (2015). Self Healing Asphalt for Road Pavements. Delft

University of Technology.

Tănăsele, I. (2012). Studiul privind concepția și execuția unor structuri rutiere flexibile

durabile (Vol. Teză de doctorat). Iași: Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași,

Facultatea de Construcții și Instalații.

UNCED. (1992). A Reporting Service for Environment and Development Negotiations

(Vol. 2). (E. N. Bulletin, Ed.) Rio de Janeiro, Brasil: Island Press and the International

Institute for Sustainable Development.

United Nations General Assembly2000United Nations Millennium DeclarationNew York

United Nations. (2002). Report of the World Summit on Sustainable Development.

Johannesburg.

University of Washington, CH2M HILL Inc. (2011). Greenroads Manual (Vol. v 1.5).

University of Washington.

WAG. (2009). One Wales: One Planet. The Sustainable Development Scheme on the

Welsh Assembly Government. Welsh Assembly Government.

WCED1987Our Common FutureOsloUnited Nations World Commission on

Environment and Development

Zarojanu, H. G., & Tăutu, N. ( 2007). Utilizarea subproduselor industriale la realizarea

straturilor de formă (ed. 31 May –June 2). (I. P. Seminar, Ed.) Iași, România: Adapting

Road Earthworks to the Local Environment

AND584-2002. Normativ pentru determinarea traficului de calcul pentru proiectarea

drumurilor din punct de vedere al capacității portante și al capacității de circulație.

Monitorul Oficial al României, Partea I.

AND605/2014. Mixturi asfaltice executate la cald. Condiții tehnice privind proiectarea,

prepararea și punerea în operă. C.N.A.D.N.R. S.A.

CD155-2001. Instrucțiuni tehnice privind determinarea stării tehnice a drumurilor

moderne. B-dul Dinicu Golescu. 38, 77113 Bucureşti, sector 1: Administrația Națională a

Drumurilor.

ISO14040. (2006). Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and

Framework. Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization.

NP081-2002. Normativ de dimensionare a structurilor rutiere rigide.

OrdinM.T.46/27.01.1998. Ordin pentru aprobarea Normelor tehnice privind stabilirea

clasei tehnice a drumurilor publice (Vol. Anul X, nr. 138 bis). București: Monitorul

Oficial al României, partea I, nr. 138 bis/6.IV.1998.

PD177-2001. Normativ pentru dimensionarea sistemelor rutiere suple și semirigide

(Metoda analitică). Search Corporation.

SR183-1:1995. Lucrări de drumuri. Îmbrăcăminţi de beton de ciment executate în cofraje

fixe. Condiţii tehnice de calitate.

Page 66: STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

66

STAS1709/1-1990. Acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț la lucrări de drumuri.

Adâncimea de îngheț în complexul rutier. Prescripții de calcul (Vol. G71). România:

Institutul Român de Standardizare.

STAS1709/2-1990. Acţiunea fenomenului de îngheţ - dezgheţ la lucrări de drumuri.

Prevenirea şi remedierea degradărilor din îngheţ-dezgheţ. Prescripţii tehnice (Vol.

G71). România: Institutul Român de Standardizare.

STAS1709/3-1990. Acţiunea fenomenului de îngheţ-dezgheţ la lucrări de drumuri.

Determinarea sensibilităţii la îngheţ a pământurilor de fundaţie. Metodă de determinare.

MTTc, INCER-TRANS, MEC-IPI.

STAS2914-84. Lucrări de drumuri. Terasamente. Condiţii tehnice generale de calitate.

Consiliul Național pentru Știință și Tehnollogie. Institutul Român de Standardizare.

STAS6400-84. Lucrări de drumuri. Straturi de bază și de fundație. Condiții tehnice

generale de calitate. Consiliul Național pentru Știință și tehnologie. Institutul Român de

Standardizare.

Asphalt Pavement Alliance2011www.asphaltalliance.com

AsphaltInstitute. http://www.asphaltinstitute.org.

IasiCastiga. (2011). http://www2.iasicastiga.ro/wp-

content/uploads/2011/05/soseaua_de_centura_iasi.jpg.