articol - impact trafic greu-libre

7/23/2019 Articol - Impact Trafic Greu-libre

http://slidepdf.com/reader/full/articol-impact-trafic-greu-libre 1/10

IMPACTUL TRAFICULUI GREU ASUPRA DETERIORRII

INFRASTRUCTURII RUTIERE

Adrian SACHELARIE

(1)

, Lidia GAIGINSCHI

(1)

, Iulian AGAPE

(1)

, Ionu DUMBRAV

(2)

Universitatea Tehnic ”Gh.Asachi” Iai(1), IGPR, Secia de Poliie Autostrzi(2)

Abstract: Efectul distructiv al traficului greu asupra drumurilor este semnificativ în contextul stabilirii celormai eficiente structuri rutiere pentru toate categoriile de drumuri. Agresivitatea traficului greu asuprastructurilor rutiere se determin prin conversia traficului în osii echivalente, prin intermediul coeficien ilorde echivalare. Sarcinile maxime admise pentru diversele grupe de vehicule grele i tendin a, relativ

frecvent, de supraîncrcare a acestora, în scopul reducerii costurilor transportului rutier, scot în eviden importan a reprezentat de parametrul trafic la dimensionarea structurilor rutiere.

Cuvinte cheie: agresivitatea traficului rutier, structuri rutiere,vehicule grele, supraîncrcare

1. Introducere

Efectul distructiv al traficului greu asupra drumurilor este semnificativ în contextul stabilirii celor mai

eficiente structuri rutiere pe toate categoriile de drumuri. Agresivitatea traficului greu asupra structurilorrutiere se determin prin convertirea traficului în osii standard echivalente.

2. Agresivitatea traficului rutier

Agresivitatea traficului [2, 6], depinde de urmtorii factori: spectrul de sarcini pe osii a traficului real;configuraia osiilor (simple, duble, triple); tipul structurii rutiere (flexibil, semirigid, rigid).

Convertirea traficului real în osii standard echivalente se face cu ajutorul coeficienilor de echivalare avehiculelor fizice [4, 5]. Exist trei abordri pentru luarea în calcul a efectelor traficului la proiectareastructurilor rutiere: trafic definit, vehicul etalon, i trafic/vehicul variabil.

Traficul definit: în cazul traficului fix, grosimea structurii rutiere este determinat de ctre o sarcin peo roat simpl iar numrul de repetri ale sarcinii nu este considerat o variabil. Dac structura rutier estesupus la aciunea unor roi multiple, acestea trebuie convertite într-o sarcin echivalent pe o singur osie(ESWL-Equivalent single-wheel load)

Vehiculul etalon: În cazul abordrii cu vehicul etalon, grosimea structurii rutiere este determinat denumrul de repetri ale unui vehicul standard sau ale unei sarcini pe osie, care este deobicei sarcina pe osiasimpl (osia standard). Dac sarcina pe osie nu este cea standard sau const în osii tandem sau tridem, eatrebuie convertit într-o sarcin pe o osie standard cu ajutorul unui factor de sarcin echivalent pe osie(EALF-Equivalent axle load factor). Numrul de repetri sub aciunea fiecrei sarcini pe osie, simpl saumultipl trebuie s fie multiplicat cu EALF aferent pentru a obine efectul echivalent generat de o osiestandard. O însumare a efectelor echivalente pe osie pe durata perioadei de proiectare are ca rezultat osarcin rezultant pe o singur osie (ESAL- Equvalent single-axle load) care este unicul parametru de traficluat în calcul la proiectare.

Sarcina echivalent pe osie simpl (ESWL) ESWL depinde de criteriul ales pentru a compara sarcinape o osie cu sarcinile pe osii multiple. Un studiu teoretic asupra efectului diverilor factori asupra ESWL,presupunând c roile simple i duble au aceeai presiune de contact. ESWL poate fi determinat pornind de



la starea de tensiuni/deformaii i deflexiunea calculate teoretic sau msurate experimental. De asemenea, eapoate fi determinat pornind de la deflexiunea structurii rutiere i de la calitatea în exploatare

Criteriul tensiunii verticale egale. Pe baza analizei teoretice a tensiunii verticale într-un semi-spaiuelastic, se prezent o metod semiraional de determinare a ESWL, care a poate fi folosit pentru a obinecriterii de proiectare pentru roi duble pornind de la criteriile pentru roi simple. Metoda presupune c ESWLvariaz în funcie de grosimea structurii rutiere. Pentru grosimi mai mici de jumtate din distana dintre roileduble, ESWL este egal cu jumtate din sarcina total

ESWL poate fi determinat printr-o relaie logaritmic liniar între grosimea structurii rutiere i încrcarea pe osie, astfel:

dS

dzPESWL

dd / 4log

/ 2log301.0loglog (1)

Criteriul deflexiunii verticale egale. Structura rutier este considerat un semi-spaiu omogen iardeflexiunile verticale la o adâncime egal cu grosimea structurii rutiere. O sarcin pe osie simpl, care areaceeai raz de contact ca i una dintre roile duble i are ca rezultat o deflexiune maxim egal cu cea

cauzat de roile duble este ESWL.Deflexiunile se obin cu relaiile:

-pentru roata simpl ss

s FE

aqw

, (3)

-pentru roata dubl dd

d FE

aqw

(4)

Pentru a obine aceeai deflexiune este necesar

ds ww sau ddss FqFq , (5)

unde:ws- deflexiunea sub aciunea roii simple;wd- deflexiunea sub aciunea roii duble;qs - presiunea de contact sub aciunea roii simple;qd - presiunea de contact sub aciunea roii duble;E - modulul de elasticitate;Fs - factorul deflexiunii verticale pentru roata simpl;Fd - factorul deflexiunii verticale pentru roata dubl..

Pentru aceeai raz de contact, presiunea de contact este proporional cu încrcarea pe roat:

ds

ds P

F

FPESWL (6)

Criteriul deformaiei la întindere din încovoiere. Având o structur rutier caracterizat printr-unmodul de elasticitate E1, grosimea h1, aezat pe un suport infinit caracterizat de un modul de elasticitate E2,deformaia la baza stratului 1, sub aciunea încrcrii pe roata simpl este obinut cu relaia:

es F

E

q

1

, (7)

unde:qs- presiunea de contact a roii simple.



în cazul încrcrii date de roata dubl

ed F

E

qC

1

(8)

unde:

C – factor de conversieqd - presiunea de contact a roii dubleSe poate deduce astfel c ds qCq

Pentru aceeai valoare a razei de contact (se face ipoteza egalitii razelor de contact ale roii simple iduble):

ds PCPESWL (9)

Criteriul bazat pe egalitatea presiunilor de contact. În cazul în care valorile razelor de contact difer,dar presiunile de contact sunt egale, deflexiunea la interfa este dat de relaiile:

-pentru roata simpl: ss

s FE

aqw

2

, (10)

-pentru roata dubl: dd

d FE

aqw

2

, (11)

Din egalitatea deflexiunilor rezult:

dd

ss

F

E

aqF

E

aq

22

, (12)

Deoarece:

q

Pasi

q

Pa d

ds

s

, rezult: (13)

ds

ds P

F

FPESWL

2

(14)

Criteriul bazat pe raza de contact echivalenta. O relaie obinut pentru dale de beton, prin metode deregresie, propune calculul încrcrii pe roata simpl cu o raz echivalent, care produce acelai rspuns cu al

unei încrcri pe roata dubl (ESAR –Eqivalent simple – axle radius)Raza echivalent de contact este dat de relaia:

a

S241683.01aa eq , (15)

unde:a – raza de contact a fiecrei din cele dou roi;S – distana dintre roi;

Coeficien ii de echivalare a osiilor. Factorul de echivalare a încrcrii este definit de o relaie detipul:



x

s

N

NF , (16)

unde:Ns – numrul osiilor standard care produc degradarea structurii rutiere;Nx – numrul osiilor cu încrcarea „x” , care produc aceeai degradare a structurii rutiere în ambele cazuri,

pentu perioada de serviciu;

Pentru o abordare unitar la nivelul EU, a coeficienilor de echivalare i a traficului de calcul, COST333, [8] a propus conceptul c, traficul poate fi caracterizat de: AADT (Annual Average Daily Traffic) –Media zilnic anual, vehicule/24 ore; AADTcv (Annual Average Daily Commercial Traffic) - Media zilnic

anual a traficului greu, vehicule grele/24 ore (vehicul comercial a fost definit cel cu încrcarea de minim35kN – autocamioanele, autobuzele, vehiculele articulate etc.).

Cel mai adesea este utilizat echivalarea AADT în AADTCV iar AADTCV este convertit în ESAL

(Equivalent Standard Axle Loads - Încrcarea pe osia echivalent), în condiiile în care, la nivelul riloreuropene sunt utilizate mai multe osii standard.

Traficul de calcul în osii standard este calculat cu o relaie de tipul:

GFDPUf f f f CFAADTESALTotal cv 365_ 4321 (17)

unde:AADTCV - media zilnic anual a vehiculelor comerciale într-o seciune a drumului;CF - coeficient de conversie pentru AADTCV;f 1 - coeficient de distribuie pe sensuri de mers;f 2 - coeficient de distribuie pe benzi;f 3 - coeficient de distribuie lateral pe o band;U - coeficient în funcie de declivitate (coeficient folosit doar în dou ri din Europa);DP - perioada de proiectare (10... 40 ani; în general 20 ani); GF - coeficient de evoluie.

3. Deteriorarea oselelorDeteriorarea oselelor [1], produs de ctre traficul normal, poate fi apreciata empiric prin numrul

ESAL (Equivalent Single Axle Load). Numrul ESAL [7] reprezint de fapt o statistic cumulativ a încrcrilor provenite din trafic, care are o structura complexa.

Numrul ESAL cumulat se obine prin adunarea celor pariale. Pentru osele asfaltate, el poate fiexprimat astfel:

YLDGTTESAL f i 365 (18)

unde:

iESAL este numrul ESAL stabilit pentru puntea de categoria i (echivalentul pentru puntea standard);

T este procentajul de camioane din traficul mediu zilnic;

D este factorul care ine cont de distribuia traficului funcie de direcie;Y este perioada de timp (ani);

f T este un factor care tine cont de tipul camionului (truck factor):

m

iiif FpAT

1

(19)

unde:

ip = procentajul repetrii totale pentru puntea încrcat sau grupul i;

iF = factorul de încrcare echivalent a puni sau grupului i;

A = numrul mediu de puni pentru un camion.G = este factorul de cretere a traficului:



g

gG

n 11 (20)

undeg = viteza de cretere anuala a traficului;n = perioada de timp analizata (ani).L este un factor de distribuie a traficului pe banda, care ine cont de numrul de benzi al oselei (tab. 1).

Tabelul 1Numrul de benzi Factorul L

2 13 0,7

4 sau mai multe 0,6

S-a constatat experimental c deteriorarea oselelor este propor ional cu puterea a patra a for ei care încarc puntea. În figura 1 se prezint factorul de deteriorare a oselei funcie de fora care încarc puntea(simpl sau dubl), pentru cazul în care se consider o punte standard de 80 kN. Deteriorarea oselelor

funcie de încrcarea pe punte poate fi aproximata prin relaia empirica:

4

stdF

FD (21)

unde F este fora care încarc puntea [kN], iar Fstd kN reprezint încrcarea punii standard.

Fig.1. Deteriorarea oselei este proporional cu fora care încarc puntea la puterea a 4-a (osea de beton de229 mm grosime)

Din figura 1 se remarc urmtoarele:- Deteriorarea produs de ctre o punte simpl, încrcat cu 136 kN este echivalent cu deteriorarea

produs de ctre 8 puni standard, fiecare încrcat cu 80 kN), care ruleaz pe aceeai suprafa;- O punte simpl, încrcat cu 133,3 kN, deterioreaz oseaua de 67 de ori mai mult decât în cazul în

care ar fi încrcata cu 44,4 kN, deoarece 7,9/0,118 67;- O punte simpl, încrcat cu 136 kN, deterioreaz oseaua de peste 11 ori mai mult fata de o punte

tandem, încrcat cu aceeai for (7,9/0,703 11,24).

Practic, deteriorarea oselelor este produsa exclusiv de ctre autovehicule medii i grele, cum ar fiautobuze i camioane, figura 2 i 3. Contribuia autovehiculelor uoare la deteriorarea oselei este practicnesemnificativ.



Fig. 2. Automacarale având greutatea proprie/ nr. de puni: 1100 kN/10 puni (a);1110 kN/9 puni (b); 1450kN/11 puni (c); 1650kN/12 puni (d)

Fig. 3. Determinarea cu senzori WIM [10] (cântarire în micare) a încrcrii pe punile unei automacarale:deteriorarea oselei este D=(451,78/82)4=921,41, conform ecuaiei (21)

3. Prelucrri date trafic, utilizând senzori pentru cântrirea în micare

inând cont de faptul c deteriorarea drumurilor este provocat în principal de traficul greu de marf (efectul distructiv al autoturismelor i autoutilitarelor uoare-max. 3,5 T este neglijabil) se poate spune c,DIRECTIVA 96/53/CE de stabilire, pentru anumite vehicule rutiere care circul în interiorul Comunitii, adimensiunilor maxime autorizate în traficul naional i internaional i a greutii maxime autorizate întraficul internaional, este principalul document care reglementeaz cotele de gabarit i încrcarea pe puni avehiculelor comerciale grele. Fiecare stat membru, poate avea reglementari individuale, în funcie decategorii drumurilor (deobicei drumuri naionale i judeene) dar, valorile înscrise în acestea nu pot s ledepeasc pe cele din directiv.

Posibiliti de depire a greutilor admisibile la vehiculele comerciale, datorate unui proces de încrcare deficitar: Depirea greutii maxime autorizate; Depirea greutii maxime autorizate pe una dinpunile vehiculului (f a se depi greutatea maxim autorizat a vehiculului); Depirea greutii maxime



autorizate, pentru categoria de drum pe care circul vehiculul, pe cel puin una din puni; Combinaii alevariantelor antemenionate.

Categoriile de vehicule luate în calcul sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2Clasificare Descriere

A2 (A) cu 2 osii

A3 (A) cu 3 osii

A4 (A) cu 4 osii

A2R1 (A) cu 2 osii i (R) cu o osie

A2R2 (A) cu 2 osii i (R) cu 2 osii-

configuraii diferiteA2R3 (A) cu 2 osii i (R) cu 3 osii-

configuraii diferite

A3R2 (A) cu 3 osii i (R) cu 2 osii-configuraii diferite

A3R3 (A) cu 3 osii i (R) cu 3 osii-configuraii diferite

A2 S1 (At) cu 2 osii i (S) cu o osie

A2S2 (At) cu 2 osii i (S) cu 2 osii


A3S1 (At) cu 3 osii i (S) cu o osie



B2 Autobuz cu 2 osii

B3 Autobuz cu 3 osii



Unde s-a notat: (A)-camion i autoutilitare; (R)-remorc; (S)-semiremorca; (At)-autotractor, (B)-autobuz

În tabelele 3 i 4 sunt sintetizate rezultatele msurtorilor efectuate pe un drum naional într-optmân cu trafic mediu, unde G1 este greutatea total (t); GAi- greutate pe osia i(t); m-; M-;PD%-procentdepiri sarcina maxim autorizat pe ax. Trebuie de menionat, c pe întreaga perioad a msurtorilor

automate a greutii vehiculelor, operatorii care au secondat înregistrrile automate au înregistrat tipurile devehicule, nr. de axe, structura vehiculelor i specificul încrcturii.

Tabelul 3Parametru A2 A3 A4 A2R1 A2R2 A2R3 A3R2 A3R3

G1 media 4,62 15,74 21,47 9,41 23,21 25,62 28,50 29,96maxima 30 50 50 55 60 60 60 60

%PD 8,16 11 23,2 7,92 15,94 10,79 14,82 23,47GA1 media 2,03 4,73 4,72 2,87 5,27 5,6 5,49 5,25

maxima 15 15 15 15 15 15 15 14,2%PD 0,81 1,39 2,78 5,2 4,03 2,18 2,18 2,78

GA2 media 2,59 5,91 4,64 3,87 8,12 7,16 7,25 6,24maxima 20 20 20 20 20 20 20 17,8

%PD 1,15 17 1,82 7,69 26,74 12,16 25,01 18,35GA3 media 5,1 6,02 2,75 4,93 4,68 4,94 5,52

maxima 20 20 20 20 18 19,4 16,6%PD 10,8 24,4 7,81 12,07 3,25 4,77 14,4

GA4 media 6,09 4,89 4,07 5,54 4,72maxima 20 20 20 20 20

%PD 25,3 0,46 1,94 7,57 6,77GA5 media 4,11 5,28 4,13

maxima 20 20 14,6%PD 2,21 6,57 3,96

Tabelul 4Parametru A2S1 A2S2 A2S3 A3S1 A3S2 A3S3 B1 B2

G1 media 9,13 17,8 25,84 19,77 23,87 29,46 12,32 17,50maxima 49,9 55 60 59,9 60 60 35 40

%PD 1,32 3,67 10,49 6,86 3,73 17,33 10,34 7,08GA1 media 3,01 4,91 5,27 4,83 4,9 4,9 4,52 5,38

maxima 15 15 15 15 15 15 15 15%PD 0,64 0,69 0,85 3,41 0,75 0,83 1,24 4,22

GA2 media 3,46 5,42 6,81 5,26 5,35 5,01 7,81 7,72maxima 20 20 20 20 20 17 20 20

%PD 2,42 5,81 9,56 12,31 7,3 6,28 14,99 12,48GA3 media 2,67 3,71 4,51 4,7 4,23 4,82 4,34maxima 20 20 18,2 18,8 20 19 20

%PD 2,46 3,68 10,58 8,32 2,37 4,36 3,27GA4 media 3,77 4,62 4,99 4,66 4,83

maxima 20 20 20 18,99 16,1%PD 2,45 12,03 10,65 4,81 18,83

GA5 media 4,63 4,73 4,91maxima 20 20 15,7

%PD 12,12 5,61 19,7GA6 media 4,99

maxima 20%PD 20,28



Rezultatele msurtorilor efectuate sunt sintetizate în graficele prezentate în figurile 4 i 5.

Figura 4 Încrcarea medie total i pe axe (tone)

Figura 5 Procent de iri la sarcina maxim autorizat



4. Concluzii

Raportat la numrul total de vehicule înregistrate i cântrite, media arat o distribuie relativ uniform avehiculelor f încrctur raportat la cele încrcate, media fiind de cca 19,63 t. Depiri semnificative alemasei maxime autorizate, atât cantitativ (20 % la sarcina maxim admis) cât i calitativ (23,47% dinvehiculele contorizate) le întâlnim în special la camioanele cu 3 puni cuplate cu remorci cu 3 puni(categoria A3R3), acest lucru este explicat de faptul c aceste vehicule sunt destinate transportului dematerial lemnos unele din ele fiind echipate i cu macara. O alt categorie aparte de vehicule la care s-au

înregistrat depiri importante o reprezint camioanele cu 4 puni (categoria A4), care chiar dac nu depescsarcina maxim autorizat decât cu 38% acestea reprezint cca. 23,2% din totalul vehiculelor contorizate.Acest lucru se explic prin faptul c aceste vehicule sunt în majoritate destinate transportului de produse decarier sau balastier, sau destinate transportului de material lemnos. Urmtoarea categorie de vehicule lacare s-au determinat depiri ale greutii maxime admisibile o reprezint autotrenurile indiferent decategorie, (supraîncrcare de 31...50%) cele mai numeroase fiind autotrenurile cu 6 puni (categoria A3S3),17,33%.

La categoria camioane (A2, A3) suprasarcina maxim msurat a fost cuprins între 92 i 66%. Statistic,s-a determinat c încrcarea maxim autorizat pe ax, a fost întâlnit pe axa motoare (axa 2) având depiri

de 47...73%, la cca. 6, 37% din totalul vehiculelor contorizate.

Bibliografie

1. Mannering, F, L, Kilareski, P, W, Washburn, S, S - Principles of Highway Engineering and TrafficAnalysis, Third Edition - John Wiley & Sons, Inc, 2005.2. Nicolau, M, Molan, I, Raducanu, J - Dinamica de evolu ie a transportului rutier i estimarea agresivitatiiacestuia asupra drumurilor publice interurbane. Al XH-lea Congres Naional de Drumuri si Poduri,Bucureti, 2006.4. Perret, J - Deformations des couches bitumineuses au passage d’une charge de tra fic. Thèse no.2786/2003. Ecole Polytechnique de Lausanne.

5. Porot, L, Achimastos, L - Pavements design methods. ERR, RGRA.2-2003.6. Stelea, L, Nicolau, M, Fodor, G - Agresivitatea traficului greu asupra structurilor rutiere - al-XI-leaCongres de drumuri si poduri, Timioara, 2002.7. Zarojanu, H - Echivalarea vehiculelor fizice în vehicule etalon (OS-115kN) pe baza criteriilor dedimensionare -Drumuri i poduri nr. 56, 2000.8. *** COST 333 - Development of New Bituminous Pavement Design Method.9. *** Richtlinien fur die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflachen RStO 01/2001.10.***Weight in Motion of Axles and Vehicles for Europe (Wave). General Report, LCPC, 2001.

articol - impact trafic greu-libre

Documents