58 Cap.3. CONSTRUCŢIA DRUMURILOR 3.1. Traficul rutier Traficul rutier este dat de totalitatea participanţilor la mişcare (vehicule, persoane) care utilizează drumul la un moment dat, sau intr-o perioadă de timp. Studiul traficului se realizează folosind tehnica traficului rutier care studiază circulaţia rutieră în ansamblul ei, stabilind: legile traficului rutier, normele de proiectare a drumurilor, normele pentru asigurarea siguranţei circulaţiei rutiere şi numărul, caracteristicile şi cauzele accidentelor de circulaţie. Din punct de vedere al tracţiunii se deosebesc: trafic mecanic, animal, mixt. Compoziţia traficului reprezintă alcătuirea acestuia, după categoriile de vehicule participante la circulaţie. Componenţa traficului indică dacă traficul este omogen (acelaşi tip de vehicule) sau eterogen (mai multe tipuri de vehicule care circulă cu viteze diferite). Intensitatea traficului reprezintă numărul de participanţi la circulaţie care trec printr-o secţiune a unui drum în unitatea de timp (oră, zi). Compararea intensităţii traficului la diferite drumuri sau în mai multe etape, la acelaşi drum, ca şi diversitatea tipului de vehicule care îl compun, au impus stabilirea unor unităţi de referinţă (vehicule etalon), în funcţie de tipul analizei efectuate. Exemplu. Autoturismul este un vehicul etalon pentru stabilirea suprafeţei necesare desfăşurării fluente a traficului; autocamionul este vehicul etalon
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
58
Cap.3. CONSTRUCŢIA DRUMURILOR
3.1. Traficul rutier
Traficul rutier este dat de totalitatea participanţilor la mişcare (vehicule,
persoane) care utilizează drumul la un moment dat, sau intr-o perioadă de timp.
Studiul traficului se realizează folosind tehnica traficului rutier care studiază
circulaţia rutieră în ansamblul ei, stabilind: legile traficului rutier, normele de
proiectare a drumurilor, normele pentru asigurarea siguranţei circulaţiei rutiere
şi numărul, caracteristicile şi cauzele accidentelor de circulaţie.
Din punct de vedere al tracţiunii se deosebesc: trafic mecanic, animal, mixt.
Compoziţia traficului reprezintă alcătuirea acestuia, după categoriile de
vehicule participante la circulaţie. Componenţa traficului indică dacă traficul
este omogen (acelaşi tip de vehicule) sau eterogen (mai multe tipuri de vehicule
care circulă cu viteze diferite).
Intensitatea traficului reprezintă numărul de participanţi la circulaţie care
trec printr-o secţiune a unui drum în unitatea de timp (oră, zi).
Compararea intensităţii traficului la diferite drumuri sau în mai multe etape,
la acelaşi drum, ca şi diversitatea tipului de vehicule care îl compun, au impus
stabilirea unor unităţi de referinţă (vehicule etalon), în funcţie de tipul analizei
efectuate.
Exemplu. Autoturismul este un vehicul etalon pentru stabilirea suprafeţei
necesare desfăşurării fluente a traficului; autocamionul este vehicul etalon
59
pentru dimensionarea sistemelor rutiere.
Coeficienţii de echivalare care indică efectul tipului de vehicul asupra
circulaţiei pe un drum sunt indicaţi de STAS 7348/86.
Traficul actual sau de perspectivă se exprimă prin traficul echivalent.
După intensitatea traficului de perspectivă, conform Legii 43/75, drumurile
se împart în 5 clase tehnice pentru care traficul poate fi:
- foarte intens: 15 000 autovehicule/24 ore – autostrăzi;
- intens: max. 11 000 autovehicule/24 ore – DE, DN cu 4 benzi;
- mijlociu: max. 4 500 autovehicule/24 ore - DN cu două benzi;
- redus: max. 750 autovehicule/24 ore – DN, DJ cu două benzi;
- foarte redus: sub 750 autovehicule/24 ore – DJ, DC.
Din punct de vedere al compoziţiei, traficul rutier poate fi omogen şi
eterogen.
Din punct de vedere al greutăţii vehiculelor se deosebesc: trafic foarte greu,
greu, mijlociu sau uşor.
După punctele pe care le deserveşte şi poziţia faţă de zona în care se circulă
se deosebesc: trafic local, de tranzit, de penetraţie, de origine, de destinaţie,
pendular.
Traficul local reprezintă traficul care are punctul de origine şi punctul de
destinaţie în interiorul localităţii.
Traficul de penetraţie vizează traficul care intră într-o localitate, având
punctul de origine în afara localităţii şi cel de destinaţie în localitate.
Traficul pendular este reprezentat de traficul care atinge destinaţia şi se
întoarce pe acelaşi traseu la punctul de origine.
După viteza de circulaţie se deosebesc traficul rapid, generat de vehicule
din categoria autoturismelor, autocarelor, motocicletelor şi traficul lent generat
de vehiculele grele – transport marfă / utilaje.
60
Viteza de proiectare reprezintă viteza care trebuie asigurată vehiculelor
rapide în sectoarele cele mai dificile ale drumului, în deplină siguranţă a
circulaţiei, în ipoteza că starea îmbrăcăminţii este bună, iar condiţiile
atmosferice sunt favorabile.
Viteza depinde de clasa tehnică a drumului, condiţiile de relief ale terenului
determinând elementele geometrice ale drumului care se proiectează (tabel 3.1).
Exemple: Tabel 3.1
Viteza [km/h] Clasa tehnică şes deal munte
I 120 100 80 V 60 40 25
Pentru categoriile de drum din România, razele curbelor circulare sunt date
în STAS 863-85 în funcţie de viteza de proiectare se dau în tabelul 3.2. Tabel 3.2
3.4 Curbe şi măsuri de reducere ale dezavantajelor acestora
Curbele generează o reducere a siguranţei în circulaţie datorită efectului
forţei centrifuge (derapaj, răsturnare) şi reducerea vizibilităţii. Dezavantajele se
amplifică cu creşterea vitezei de circulaţie şi micşorarea razei curbei.
Condiţiile de circulaţie, confort şi siguranţă ale unui drum sunt îmbunătăţite
prin introducerea unor curbe de tranziţie între curbe şi aliniamente (clotoidă,
lemniscată), supraînălţarea căii în curbe, supralărgirea căii în curbe şi altele.
Astfel, la lucrările de reabilitare a drumurilor precum şi la construcţia
autostrăzilor se realizează succesiuni de curbe cu raze foarte mari racordate cu
arce progresive. Curbele de tranziţie (progresive) folosite la drumuri sunt
lemniscata şi clotoida prezentate în Cap. I.
Declivităţile succesive se racordează în plan vertical cu arce de cerc de raze
mari, amplasate simetric pe cele două declivităţi care se racordează.
După formă, se deosebesc racordări convexe, cu centrul de curbură sub
linia roşie şi racordări concave, cu centrul de curbură deasupra linei roşii. Se
procedează similar cazului prezentat în Cap.2, pentru căile ferate.
Convertirea profilului transversal în curbe constă în transformarea treptată
a profilului cu două pante din aliniament, în profil transversal, cu pantă unică. P,
înclinată spre interiorul curbei, având declivitatea transversală egală cu cea din
aliniament.
Supralărgirea se execută spre interiorul curbelor, fără a afecta lăţimea
acostamentelor. Pentru zone cu relief accidentat, din motive economice,
supralărgirea se execută ½ în interior şi ½ în exteriorul curbelor, putând afecta
lăţimile acostamentelor, cu reducerea lor până la o dimensiune minimă de
acostament de 1,0 m.
Supraînălţarea profilului în curbă se realizează prin rotirea profilului
convertit în jurul axei căii până când ajunge la panta supraînălţată i, mai mare
decât panta p din aliniament.
66
Rampa de racordare a supraînălţării este sectorul de drum care face
trecerea de la profilul cu două pante din aliniament la profilul cu pantă unică
supraînălţată din curbă şi se împarte în două sectoare:
- sectorul de convertire ( csl ) corespunde zonei în care profilul ajunge în
final cu pantă unică spre interiorul curbei (în plan, acest sector este situat
înaintea curbei;
- sector de supraînălţare ( sl ) pe care se face trecerea de la profilul convertit
cu pantă unică p la profilul supraînălţat cu panta i (corespunde în plan cu
lungimea curbei de racordare progresivă L.
În practică se întâlnesc frecvent situaţiile:
Fig.3.4 Rampa de racordare a supraînălţării
- racordare cu arc de cerc rămas şi două arce de clotoidă cu profil
supraînălţat (fig.3.4.a);
- racordarea numai cu două arce de clotoidă care se întâlnesc pe bisectoarea
unghiului dintre aliniamente (fără arc de cerc rămas), cu profil supraînălţat
(fig.3.4b);
- racordarea cu arc de cerc (pentru R > Rcurent), cu profil convertit
67
(fig.3.4.c).
3.5. Alcătuirea căii la drumuri
Infrastructura drumurilor este asemănătoare cu cea a căilor ferate,
suprastructura este însă diferită. La drumuri, suprastructura cuprinde ansamblul
lucrărilor de amenajare şi consolidare a platformei (sistemul rutier) şi benzile de
încadrare consolidate (fig.3.1).
Importantă pentru construcţia drumului este zona de contact infrastructură
suprastructură denumită patul drumului (fig.3.5).
Fig.3.5 Patul drumului
Greutatea vehiculelor se transmite suprastructurii drumului prin intermediul
roţilor, deci, prin suprafaţa de contact dintre acestea şi drum.
Corpul drumului are în principal rolul de a repartiza presiunile transmise de
roţi, astfel încât, la nivelul patului, presiunile să nu depăşească capacitatea
portantă a pământului din care este alcătuit terasamentul.
Presupunând corpul drumului şi o încărcare uniform distribuită p pe o
suprafaţă de contact roată-drum, valoarea presiunilor scade cu creşterea
adâncimii, de la valoarea p4 la o valoare p0 (fig.3.6).
3210 pppp <<< pp =< 4 .
Din punct de vedere economic, apare raţională construirea corpului
drumului ca un sistem de straturi succesive alcătuite din materiale cu
caracteristici fizico-mecanice corespunzătoare valorii presiunilor cu care sunt
68
solicitate. Se ajunge la un sistem rutier stratificat.
Fig.3.6 Transmiterea încărcărilor
3.5.1. Pregătirea patului drumului
Pentru execuţia corpului drumului, în platforma terasamentelor se
amenajează o casetă mărginită lateral de cele două acostamente. Fundul casetei
constituie patul drumului pe care urmează să se execute sistemul rutier.
Se prezintă în continuare modalităţile de realizare a casetei:
a. Realizarea platformei la nivelul patului, cu pantele transversale prescrise
de proiect şi executarea ulterioară a acostamentului cu pământ luat din zonă
(fig.3..7a). Patul drumului trebuie să aibă aceeaşi pantă în secţiunea transversală
cu îmbrăcămintea pentru ca sistemul rutier să aibă grosime constantă.
b. Realizarea platformei terasamentului la nivelul muchiei platformei şi
tăierea ulterioară a casetei prin executarea unor săpături pe toată lăţimea părţii
carosabile, pământul rezultat fiind utilizat la completarea acostamentelor
(fig.3.7b).
Fig.3.7.a. Realizarea casetei
h
b/2
p
Pat drum
n = 1:2
69
Fig. 3.7.b Realizarea casetei
Patul trebuie să fie bine drenat şi compactat astfel încât, sub acţiunea
solicitărilor să lucreze în stadiul elastic, eliminându-se prin aceste mijloace
cedarea plastică.
3.5.2. Alcătuirea şi clasificarea sistemelor rutiere
Pentru ca suprastructura drumurilor să îndeplinească condiţiile de confort şi
siguranţă, partea carosabilă se amenajează cu un sistem de straturi numit sistem
rutier, din materiale cu grosimi şi rezistenţe mecanice diferite şi care, preia
încărcările din trafic.
Numărul, grosimea şi natura materialelor din straturile sistemului rutier se
stabilesc prin calcul tehnico-economic numit şi dimensionare a sistemului rutier.
Straturile care alcătuiesc sistemul rutier (fig.3.8) se grupează după rolul pe
care îl îndeplinesc, purtând denumirile:
1. Îmbrăcămintea este stratul superior, uniform şi impermeabil.
Rol:
- asigură rulajul vehiculelor în condiţii optime;
- protejează sistemul rutier la acţiunea agenţilor atmosferici;
- transmite încărcările verticale şi preia direct acţiunile tangenţiale produse
de roţile vehiculelor.
Pentru reducerea consumului de material şi pentru a rezista la uzura
produsă de traficul rutier, îmbrăcămintea se execută în două straturi:
- strat de suprafaţă (strat de uzură);
- strat inferior, de legătură, numit în cazul îmbrăcăminţilor asfaltice, binder.
1:n
70
Fig. 3.8 Alcătuirea sistemului rutier
2. Stratul de bază se realizează din materiale rezistente deoarece în interul
său presiunile verticale mari, transmise de roţi, trebuie repartizate şi reduse
astfel încât să poată fi preluate de stratul inferior.
3. Stratul de fundaţie poate fi realizat din materiale locale. Are rol de
preluare a presiunilor transmise de stratul de bază, reducându-le în continuare
prin repartiţie.
Se calculează din condiţia ca presiunile transmise să fie mai mici decât
capacitatea portantă a materialului patului.
4. Substratul (nisip sau balast) are o grosime de 7...10 cm după compactare
şi îndeplineşte rolurile:
- drenant – drenează apele pluviale care se infiltrează în corpul drumului;
- anticapilar – taie ascensiunea capilară a apelor subterane;
- anticontaminant – împiedică amestecarea materialului din stratul de
fundaţie cu pământul din patul drumului;
- antigel – măreşte grosimea totală a sistemului rutier reducând pericolul de
îngheţ-dezgheţ al pământului din patul drumului.
3.5.3. Dimensionarea şi alcătuirea straturilor rutiere se face în funcţie
de intensitatea şi compoziţia traficului pe care trebuie să îl suporte sistemul
rutier.
Astfel, sistemele rutiere se pot clasifica în 3 categorii:
12
3
4
Sistem rutier
71
- sisteme rutiere uşoare – trafic de 100...1500 t/zi;
- sisteme rutiere mijlocii – trafic de 1500...2500 t/zi;
- sisteme rutiere grele – trafic mai mare de 2500 t/zi.
După modul de comportare sub acţiunilor încărcărilor din trafic, se
deosebesc:
- sisteme rutiere nerigide sau suple, alcătuite din materiale granulare cu sau
fără lianţi plastici (fig.3.9.a) şi îmbrăcăminţi asfaltice;
- sisteme rutiere rigide, care cuprind unul sau mai multe straturi din beton
de ciment, pe fundaţii din material granular (fig.3.9.b);
a
b
Fig. 3.9. Sisteme rutiere (a) suple; (b) rigide
- sisteme rutiere semirigide, formate din pavaje de piatră fasonată (pavele,
calupuri) sau sisteme rutiere care conţin straturi stabilizate cu ciment sau cenuşă
de termocentrală, zgură granulată de furnal.
În raport cu tipul sistemelor rutiere şi cu perfecţionarea tehnică a acestora
se deosebesc drumuri de tipurile: inferior (provizoriu), intermediar (tranzitorii)
şi superior (moderne / perfecţionate).
Îmbrăcăminte din beton de ciment
Strat de uzură Strat de rezistenţă Strat de fundaţie Substrat de nisip
Îmbrăcăminte Strat de uzură Strat de legătură Strat de bază Strat de fundaţie Substrat de nisip
72
3.5.4. Principii de alcătuire a straturilor rutiere
Straturile rutiere se alcătuiesc după următoarele principii structurale:
- principiul macadamului sau al împănării;
- principiul betonului sau al amestecurilor compacte.
a. Straturile alcătuite pe principiul macadamului (împănării) se execută din
mai multe sorturi de piatră spartă monogranulare, aşternute în reprize, cu sau
fără adaosuri de liant, cilindrate cu cilindri compresori, până la încleştarea
puternică a pietrelor.
Rezistenţa şi stabilitatea straturilor din care fac parte macadamurile
obişnuite (ordinare) sau tratate cu liant, este dată în special de frecarea internă a
materialului pietros, lianţii utilizaţi având doar rol de impermeabilizare a
stratului.
Agregatele trebuie să provină din roci dure, lipsite de fragilitate.
b. Straturile executate pe principiul betonului sunt alcătuite din materiale cu
granulozitate întinsă şi cuprind o gamă largă de fracţiuni ceea ce conduce la un
strat cu structură compactă şi închisă, cu volum mic de goluri având pe
ansamblu rezistenţe mecanice şi stabilitate superioare macadamului.
Materialele granulare sunt legate cu liant (ex. argilă, bitum, ciment)
rezultând betoane argiloase, betoane asfaltice sau betoane de ciment.
Rezistenţa straturilor este dată de coeziune.
Amestecarea materialelor se face după o anumită tehnologie, în malaxoare,
după care se aşterne în strat uniform şi se compactează cu dispozitive specifice.
Dintre avantaje se menţionează:
- posibilitatea utilizării materialelor locale;
- executarea mecanizată;
- reducerea volumului de transporturi;
- rezistenţele mecanice mari care conduc la durabilitate mare.
Notă: dacă din agregatul mineral lipsesc granulele mari, peste 7 mm, stratul
respectiv se numeşte mortar. Se regăsesc mortare de ciment şi mortare asfaltice.
73
Se precizează cu titlu informativ principalele materiale rutiere:
- agregate minerale (sorturi de piatră spartă sau materiale de balastieră;
- liant (bitum, ciment);
- filer (pulbere minerală cu diametru inferior valorii de 0,09 mm.
Tipurile de material pietros, de balastieră şi carieră folosite la alcătuirea
sistemelor rutiere sunt precizate în tabelul 3.5. Tabel 3.5
Denumire material Sort [mm] Domenii de utilizare MATERIALE DE BALASTIERĂ Nisip natural de râu 0...7,1 Substrat de nisip la pavaje din piatră, în mixturi asfaltice Nisip fin 0...1 Mixturi asfaltice Nisip grăunţos 3,15...7,1 Pavaje de piatră Pietriş 7,1...71 Împietruiri, în amestec cu split Pietriş mărgăritar 7,1...16 Mixturi asfaltice pentru straturi de bază şi de legătură Balast (nisip+pietriş) 0...71 Straturi de fundaţie MATERIALE DE CARIERĂ 1. Grupa piatră spartă Savură 0...8 Sort de împănare la macadam; în anrobate bituminoase Split 8...16
16...25 25...40
Împietruiri în amestec cu pietriş; în anrobate bituminoase; materiale de agregaţie la macadamuri asfaltice
Piatră spartă normală
40...63 Sort de rezistenţă pentru macadam; sort de acoperire pentru strat de bază din piatră spartă în două straturi
Piatră spartă mare 63...90 71...100 80...125
Fundaţie de piatră spartă; strat de rezistenţă pentru strat de bază