curs 4 drumuri iii

Se aplică la:

Drumuri noi, drumuri expres, autostrăzi, străzi

Modernizări de drumuri pietruite existente

Lucrări de reabilitare a drumurilor (lărgirea părţii carosabile, benzi

suplimentare de circulaţie, variante), la drumuri de clasa tehnică I, II, III

DIMENSIONAREA STRUCTURILOR RUTIERE FLEXIBILE SI MIXTE PENTRU DRUMURINORMATIV PD 177-2001

DRUMURI III conf.dr.ing. Carmen RACANEL

Principii de dimensionare:

1. Se vor îndeplini concomitent criteriile:

Pt. S.R.F.:

- deformaţia specifică de întindere admisibilă la baza straturilor bituminoase

- deformaţia specifică de compresiune admisibilă la nivelul patului drumului

Pt. S.R.M.:


- tensiunea de întindere admisibilă la baza stratului / straturilor din agregate

naturale stabilizate cu lianţi hidraulici sau puzzolanici

- deformaţia specifică de compresiune admisibilă la nivelul patului drumului




2. Se stabilişte o alcătuire de structură rutieră

3. Se verifică starea de solicitare sub acţiunea traficului de calcul

Trafic de calcul = nr. osii standard cu sarcina de 115 kN pe banda de circulaţie cea mai solicitată, echivalent vehiculelor care vor circula pe drum pe perioada de perspectivă

4. Se efectuează studii, în prealabil, pt.:

- compoziţia şi intensitatea traficului şi evoluţia în perspectivă a acestuia

- caracteristici geotehnice ale pământului de fundare

- regimul hidrologic al complexului rutier – tipul profilului transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor, posibilităţi de drenare, nivelul apei freatice



5. Etape de lucru:

- stabilirea traficului de calcul

- stabilirea capacităţii portante la nivelul patului drumului

- alegerea unei alcătuiri a structurii rutiere

- analiza structurii rutiere la solicitarea osiei standard

- stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere



Stabilirea traficului de calcul

Caracteristicile osiei standard de 115 kN – “o.s. 115”:- sarcina pe roţile duble: 57.5 kN- presiunea de contact: 0.625 MPa- raza suprafeţei circulare echivalente suprafeţei de

contact pneu-drum: 0.171 m

Perioada de perspectivă: - min. 15 ani ( 10 ani pt. drumuri de clasa

tehnica III, IV, V) – lucrări noi- egala cu cea pt. ranforsări – lărgirea părţii

carosabile

Compoziţia şi intensitatea traficului: recensăminte de circulaţie

Evoluţia în perspectivă a traficului rutier: coeficienţi minimali de evoluţie – studiu de trafic



Stabilirea traficului de calcul Echivalarea traficului: coeficienţi de echivalare în o.s. 115KN Traficul de calcul, (m.o.s.):

Nc – trafic de calcul365 – nr. zile anpp – perioada de perspectivacrt – coef. de repartiţie transversală = 0.5 / 0.45 ( 2, 3 benzi / 4 benzi)nki – intensitatea medie zilnica anuala a vehiculelor din grupa kpkR– coef. de evoluţie al vehiculelor din grupa k corespunzatoare anului de dare în exploatare a drumului – R – stabilit prin interpolarepkF – coef. de evoluţie al vehiculelor din grupa k corespunzatoare sfarsitului perioadei de perspectiva – F – stabilit prin interpolarefek – coeficient de echivalare al vehiculelor din grupa k în osii standard de 115 kN

5

1

6

210365

kek

kFkRkirtpc f

ppncpN



Stabilirea traficului de calcul

No.s.115R – nr. osii standard 115 kN corespunzator anului de dare în exploatare a drumului – R, stabilit prin interpolareNo.s.115F – nr. osii standard 115 kN corespunzator sfârşitului perioadei de perspectivă – F, stabilit prin interpolarecrt = 1 când recensământul s-a efectuat pe fiecare bandă de circulaţie

210365 115..115..6 FsoRso

rtpc

nncpN



Stabilirea capacităţii portante la nivelul patului drumului:

Terasamente din pământuri de fundare – STAS 2914 si eventual strat de formă – STAS 12253

Caracteristici de deformabilitate: - modul de elasticitate dinamic si coeficientul lui

Poisson- funcţie de tipul pământului (STAS 1243), tipul

climateric al zonei, regimul hidrologic al complexului rutier (STAS 1709/2)

Regim hidologic 1 – condiţii hidrologice FAVORABILERegim hidrologic 2 – condiţii hidrologice MEDIOCRE si DEFAVORABILE2a – sectoare de drum situate în rambleu, cu înălţimea min. 1.00 m2b – sectoare de drum situate în rambleu cu înălţimea sub 1.00 m; la nivelul terenului; în profil mixt; debleu




Strat de formă: pt. îmbunătăţirea capacităţii portante:

1. din materiale necoezive: pământuri necoezive, materiale granulare din pietruiri existente, deşeuri de carieră, zgură brută de furnal înalt

(MPa)

2. materiale coezive: pământuri coezive tratate cu var, pământuri stabilizate cu zgură granulată şi var, pământuri stabilizate cu ciment, agregate naturale stabilizate cu lianţi puzzolanici

vezi tabel

Emin. = 80 MPa

pfsfs EhE 45.0.... 20.0



Alegerea alcăturii structurii rutiere:

Flexibile – variante de alcătuire STAS 6400 - vezi tabel (S.R.F.) si NP081-02 Mixte - variante de alcătuire STAS 6400 - vezi tabel (S.R.M.) siNP081-02Se ţine cont de materialele preponderente în regiune:

- agregate naturale de carieră – S.R.F.- agregate naturale de balastieră – S.R.M.

Alcătuirea structurii si a straturilor rutiere:- grosimi minime constructive- grosimi maxime ale straturilor ţinând cont de tehnologia de execuţie- reducerea nr. de straturi / interfeţe în scopul micşorării risculuiapariţiei unor defecţiuni privind aderenţa între straturi- grosimea stratului de forma, funcţie de alcătuire să poată fi luatăîn calculul verificării la îngheţ- protecţie împotriva fenomenului de fisurare reflectivă



Alegerea alcăturii structurii rutiere:S.R.F.



Alegerea alcăturii structurii rutiere:S.R.M.



Analiza structurii rutiere la solicitarea osiei standard:

Structura rutieră se caracterizează prin:- grosimea fiecărui strat, h- caracteristicile de deformabilitate ale materialelor din

straturile rutiere şi ale pământului de fundare: E (MPa) şi

Suportul structurii rutiere: - “E” pt. materiale din terasamente sau- “E” echivalent sistemului bistrat (strat de formă –

materiale din terasamente)- pt. materiale din terasamente sau strat de formă

Balast sau pietruire existentă: - “E” este

- = 0.27 Restul materialelor: vezi tabele

pfsechivbb EhE /...45.020.0




Două sau trei straturi rutiere alcătuite din acelaşi tip de materiale se caracterizează prin:

- grosimea totală, cm- modul de elasticitate mediu ponderat, MPa:

33/1 / iiim hhEE




Metoda deflexiunii admisibile

se stabileşte deformaţia elastică admisibilă la suprafaţa îmbrăcăminţii în funcţie de intensitatea traficului, exprimat în o.s. 115:

condiţia de dimensionare:

Nc, o.s.115 x 104 Deflexiunea admisibilă, adm, 10-2 mm

< 50 80

51 … 100 65

101 … 120 55

121 … 150 52

necefech EE ,




Metoda deflexiunii admisibile

modulul de elasticitate necesar, Enec:

modulul de elasticitate echivalent efectiv, Eech,ef: sistemul bistrat

modulul de elasticitate mediu, Em:

admnec

DpE

i

iim h

hEE




Comportă calculul deformaţiilor specifice şi a tensiunilor în punctele critice ale complexului rutier, caracterizate printr-o stare de solicitare maximă:

pt. S.R.F.: Se calculează r la baza straturilor bituminoase, în microdef. Se calculează z la nivelul patului drumului, în microdef.

pt. S.R.M.: Se calculează r la baza straturilor bituminoase, în microdef. Se calculează r la baz straturilor din agregate naturale stabilizate cu lianţi hidraulici sau puzzolanici Se calculează z la nivelul patului drumului, în microdef.

Calculele se efectuează cu programul CALDEROM 2000 sau ALIZE V.



Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere:

Se compară valorile deformaţiilor specifice şi tensiunilorcalculate cu cele admisibile, stabilite pe baza proprietăţilor de comportare ale materialelor

Criteriul deformaţiei specifice de întindere admisibilă la bazastraturilor bituminoase:

- Rata de degradare prin oboseală (RDO) are o valoare maimică sau egală cu RDO admisibil:

(m.o.s.) – autostrăzi, drumuri expres, drumurieuropene, străzi cu Nc > 1 m.o.s.

(m.o.s.) – drumuri şi străzi cu Nc ≤ 1 m.o.s.

admRDORDO adm

c

NN

RDO

97.381027.4 radmN

97.38105.24 radmN




Diagrama pentru stabilirea numarului de solicitari adimisibile ale osii standard de 115kN:




- RDO adm = max. 0.8 pt. autostrăzi şi drumuri expresmax. 0.85 pt. drumuri europenemax. 0.90 pt. drumuri nationale principale si strazimax. 0.95 pt. drumuri nationale secundaremax. 1.00 pt. drumuri judetene si comunale




Criteriul tensiunii de întindere admisibilă la baza stratului / straturilor din agregate naturale stabilizate cu lianţi hidraulici sau puzzolanici:

Rt – rezistenta la intindere a agregatelor naturale stabilizate cu lianti hidraulici sau puzzolanici, MPa vezi tabel

radmr

)log056.060.0( ctradm NR




Criteriul deformaţiei specifice de compresiune admisibilă la nivelul pământului de fundare:

– autostrăzi, drumuri expres, drumuri europene, străzi cu Nc > 1 m.o.s.:

(micodef)

– drumuri şi străzi cu Nc ≤ 1 m.o.s.: (micodef)

zadmz

27.0329 czadm N28.0600 czadm N


DIMENSIONAREA STRATURILOR BITUMINOASE DE RANFORSARE A STRUCTURILOR RUTIERE FLEXIBILE SI MIXTE - NORMATIV AND 550-99

Se aplică la: Drumuri publice, străzi

Necesitatea ranforsării structurii rutiere este determinată de starea tehnică a acestuia (expertiză tehnică)

Principii de dimensionare: Se vor îndeplini concomitent criteriile:


- deformaţia specifică de compresiune admisibilă la nivelul pământului de fundare

Se impune cunoaşterea unor date privind tronsonul de drum ce urmează a fi ranforsat :

anul modernizării drumului şi alcătuirea structurii rutiereanii de execuţie a unor covoare bituminoase şi a unor eventuale ranforsări ulterioare şi grosimile acestor straturi



Principii de dimensionare:

Se efectuează studii de teren, în prealabil, pt.:- starea de degradare a îmbrăcăminţii bituminoase- modul de alcătuire a straturilor rutiere şi grosimile

acestora- caracteristici geotehnice ale pământului de fundare- regimul hidrologic al complexului rutier – tipul

profilului transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor, posibilităţi de drenare, nivelul apei freatice

Etape de lucru:- stabilirea traficului de calcul- analiza structurii rutiere ranforsate la solicitarea osiei

standard- stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere

existente ranforsate



Stabilirea traficului de calcul: Caracteristicile osiei standard de 115 kN – “o.s. 115”

- sarcina pe roţile duble: 57.5 kN- presiunea de contact: 0.625 MPa- raza suprafeţei circulare echivalente suprafeţei de

contact pneu-drum: 0.171 m Perioada de perspectivă:

- 15 ani – ranforsare autostrazi, drumuri expres, drumuri nationale

- 10 ani – alte categorii de drumuri Compoziţia şi intensitatea traficului: recensăminte de circulaţie Evoluţia în perspectivă a traficului rutier: coeficienţi minimali de evoluţie – studiu de trafic Echivalarea traficului: coeficienţi de echivalare în o.s. 115



Stabilirea traficului de calcul:Traficul de calcul:

(m.o.s.)Nc – trafic de calcul365 – nr. zile anpp – perioada de perspectivacrt – coef. de repartiţie transversală = 0.5 / 0.45 ( 2, 3 benzi / 4 benzi)nki – intensitatea medie zilnica anuala a vehiculelor din grupa kpkR – coef. de evoluţie al vehiculelor din grupa k corespunzatoare anului de dare în exploatare a drumului – R – stabilit prin interpolarepkF – coef. de evoluţie al vehiculelor din grupa k corespunzatoare sfarsitului perioadei de perspectiva – F – stabilit prin interpolarefek – coeficient de echivalare al vehiculelor din grupa k în osii standard de 115 kN

5

1

6

210365

kek

kFkRkirtpc f

ppncpN



Stabilirea traficului de calcul:

Traficul de calcul:

(m.o.s.)

No.s.115R – nr. osii standard 115 kN corespunzator anului de dare în exploatare a drumului – R, stabilit prin interpolareNo.s.115F – nr. osii standard 115 kN corespunzator sfârşitului perioadei de perspectivă – F, stabilit prin interpolare

crt = 1 când recensământul s-a efectuat pe fiecare bandă de circulaţie

210365 115..115..6 FsoRso

rtpc

nncpN



Analiza structurii rutiere ranforsate la solicitarea osiei standard:

Structura rutieră existenta se caracterizează prin- grosimea fiecărui strat, h- caracteristicile de deformabilitate ale materialelor din

straturile rutiere şi ale pământului de fundare: E (MPa) şi

Modul de alcatuire al structurii rutiere existente se stabilestepe baza documentatiei existente si a istoriei lucrarilor de intretinere si pe bază de sondaje




Suportul structurii rutiere: - “E” pt. materiale din terasamente - funcţie de tipul

pământului (STAS 1243), tipul climateric al zonei, regimul hidrologic al complexului rutier (STAS 1709/2), vezi tabele

Regim hidologic 1 – condiţii hidrologice FAVORABILERegim hidrologic 2 – condiţii hidrologice MEDIOCRE si DEFAVORABILE2a – sectoare de drum situate în rambleu, cu înălţimea min. 1.00 m2b – sectoare de drum situate în rambleu cu înălţimea sub 1.00 m; la nivelul terenului; în profil mixt; debleu

Balast sau pietruire existentă: - “E” este

- = 0.27 Restul materialelor: vezi tabele

pfsechivbb EhE /...45.020.0




Două sau trei straturi rutiere alcătuite din acelaşi tip de materialese caracterizează prin:

- grosimea totală, cm- modul de elasticitate mediu ponderat: (MPa)

Straturile bituminoase de ranforsare se caracterizează prin- grosimea fiecărui strat, h- caracteristicile de deformabilitate ale materialelor

din straturile rutiere: E (MPa) şi se foloseste modulul de elasticitate mediu ponderat:

(MPa)grosimea minimă a straturilor de ranforsare : 8 cm

33/1 / iiim hhEE

33/1 / iiim hhEE




Comportă calculul deformaţiilor specifice şi a tensiunilor înpunctele critice ale complexului rutier, caracterizate printr-o stare de solicitare maximă:

- Se calculează r (deformatia specifica orizontala de intindere) la baza straturilor bituminoase, în microdef.

- Se calculează z (deformatia specifica verticala de compresiune) la nivelul patului drumului, în microdef.

Calculele se efectuează cu programul CALDEROM 2000 sau ALIZE V.



Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere ranforsate:

Se compară valorile deformaţiilor specifice şi tensiunilor calculate cu cele admisibile, stabilite pe baza proprietăţilor de comportare ale materialelor

Criteriul deformaţiei specifice de întindere admisibilă la baza straturilor bituminoase:

Rata de degradare prin oboseală (RDO) are o valoare mai mică sau egală cu RDO admisibil:

admRDORDO

adm

c

NN

RDO




(m.o.s.)

– autostrăzi, drumuri expres, drumuri europene, străzi cu Nc > 1 m.o.s.

(m.o.s.)

– drumuri şi străzi cu Nc ≤ 1 m.o.s.

RDO adm = max. 0.8 pt. autostrăzi şi drumuri expresmax. 0.85 pt. drumuri europenemax. 0.90 pt. drumuri nationale principale si strazimax. 0.95 pt. drumuri nationale secundaremax. 1.00 pt. drumuri judetene si comunale

97.381027.4 radmN

97.38105.24 radmN




Criteriul deformaţiei specifice de compresiune admisibilă la nivelul pământului de fundare:

(micodef) – autostrăzi, drumuri expres, drumuri europene, străzi cu Nc > 1 m.o.s.

(micodef) – drumuri şi străzi cu Nc ≤ 1 m.o.s.

zadmz

27.0329 czadm N

28.0600 czadm N


PROGRAMUL DE CALCUL ALIZE

Programul de calcul ALIZE 5 se bazează pe metoda BURMISTER care permite calculul stării de tensiuni şi deformaţii, sub o încărcare circulară, statică (verticală - ce simulează încărcarea dată de trafic sau orizontală - ce simulează forţele de contact pneu-carosabil), în diferite puncte ale unei structuri rutiere, considerată multistrat, semiinfinit.

Straturile structurii rutiere sunt considerate prin modulul de elasticitate, E şi coeficientul lui Poisson, şi nu prezintă greutate.

Modelul BURMISTER:



Ipotezele de calcul ale programului ALIZE 5 sunt următoarele:- straturile se consideră solide elastice, liniare, omogene, izotrope, caracterizate de modulul de elasticitate E şi de coeficientul lui Poisson ;- interfaţa între straturi se poate considera cu aderenţă sau fără aderenţă;

- se pot considera mai multe încărcări concomitent :* două încarcari sunt impuse* o încarcare este oarecare – definita de utilizator



Sistemul de axe

Problema BURMISTER se referă la rezolvarea următoarelor două ecuaţii în coordonate cilindrice:

Impunerea echilibrului într-un mediu elastic, liniar şi izotrop, sub încărcări exterioare, conduce la relaţiile între tensiuni şi deformaţii în toate punctele solidului elastic, liniar şi izotrop, care se scriu în coordonate cilindrice, astfel:

0),(2 zr }1{ 2

2

2

2

2

22

zrrr

zw

ru

ruE

r

1

)21)(1(

ru

ru

zwE

z

1

)21)(1(

zw

ru

ruE

1

)21)(1(

rw

zuE

rz

)1(2



Calculul eforturilor si deformatiilor precum si afisarea rezultatelor corespunzatoare se efectueaza intr-un numar limitat de puncte ale structurii : PUNCTE DE OBSERVATIE – sunt definite de program si corespund punctelor de efort si de deformatie MAXIME

Exista posibilitatea de a a realiza calculul pentru noua variantesuccesive ce cuprind : modificarea modulilor de elasticitate, a grosimii straturilor, conditiilor de interfata etc.

Introducerea datelor : DALIZE.EXE

Fisierul de date se ruleaza cu ALIZE.EXE fisier de rezultate



Modelul fisierului de intoducere a datelor, DALIZE.EXE



Modelul fisierului de rezultate,ALIZE.EXE


curs 4 drumuri iii

Documents