rpd – calcul structuri rutiere flexibile și semirigide...structuri rutiere flexibile și...

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigide

Abordarea practică șiutilizarea softului RPD

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideRPD “Road Pavement Design” – Software de calcul pentrustructuri rutiere flexibile și semirigideRPD este un software ce implementează proceduri automate pentrucalculul și verificarea stratelor sistemelor rutiere flexbile și semirigide.Cu RPD pot fi efectuate proceduri de verificare conform metodelorempirice (precum cea propusă de AASHTO în documentul GUIDE FORDESIGN OF PAVEMENT STRUCTURES) și a celor raționale. Dintremetodele raționale sunt implementate cea a deformării maxime (saua lui Ivanov) sau cea a lui Westergaard, finalizată cu calcululdeformărilor în structura multistrat.

AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENT STRUCTURESMetoda se bazează pe considerațiile ce rezultă din testeleexperimentale. Principiul general al metodei este acela de a măsuracât de adecvată este structura rutieră în ceea ce privește numărul devehicule (axe standard de 82 kN) la care sistemul rutier poate rezista,menținându-și funcționalitatea dorită, pentru un anumit număr de ani(stabilit ca date de proiectare egale, în cele mai multe cazuri, cu viațautilă a străzii).

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideMETODA AASHTO

Este o metodă empirico-statistică care ne permite să obținem numărul cumulat (W18) al axelor standard de 8.16 t(18 kip) pe care o structură rutieră îl poate suporta înainte de a ajunge la sfârșitul duratei de viață utilă.Valoarea W18 obținută trebuie deci comparată cu estimarea traficului real pe drumul proiectat.Metoda de dimensionare se bazează pe contribuția a 4 factori care iau în considerare următoarele aspecte:

1. Caracteristicile structurale ale îmbrăcăminții carosabile2. Caracteristicile substratului3. Gradul de fiabilitate a procesului de dimensionare4. Degradarea limită admisă a suprastructurii (PSI)


𝐿𝑜𝑔𝑊18 = 𝑍𝑅 ∙ 𝑆0 + 9.36 ∙ 𝑙𝑜𝑔𝑆𝑁

2.54+ 1 − 0.20 +

𝑙𝑜𝑔𝑃𝑆𝐼𝑖 − 𝑃𝑆𝐼𝑓4.2 − 1.5

0.40 +1094

𝑆𝑁2.54

+ 15.19

+ 2.32 ∙ 𝐿𝑜𝑔𝑀𝑟 − 3.056

Gradul deîncredere Caracteristici

structuraleDescompunerea

limită admisăCaracteristicile

substratului

Mr [Psi] = modulul elastic al substratuluiModulul elastic este calculat folosind procedura de testare AASHTO T274 sau cu un test triaxial conformprocedurii AASHTO T292.

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideMETODA AASHTOMăsura în care este adecvat sistemul rutier este dată de următoarea expresie:

Unde N8.2, Lim este numărul de axe standard (de 82 kN) pe care drumul le poate suporta în perioada de viațăutilă a străzii, în timp ce N8.2, Calc este numărul de axe standard (de la 82 kN) care trec de fapt pe stradaproiectată. Calculul lui N8.2, lim are loc conform următoarei formule:

Unde:

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideMetoda AASHTO

Semnificația diferitelor simboluri :- Zr: valoarea variabilei standardizate legată de fiabilitatea R [%];

- S0 : este un termen statistic care măsoară abaterea standard care ia în considerare eroarea care se face înpreviziunile privind volumele de trafic și performanța pavajului. S0 ia valori între 0,4 și 0,5. Valorile mai mari indicăo probabilitate mai mare de erori în estimarea volumelor de trafic și a performanțelor pavajului;

- SN: este numărul structural (indicele grosimii) în inch (inci);

- PSIfin și PSIin = gradul de eficiență a structurii rutiere, de asemenea, cunoscut sub numeleIndicele PSI (Present Serviceability Index), care exprimă gradul de adecvare a acestuia pentru asigurarea siguranțeitraficului și a condițiilor de confort pentru utilizatori, are valori numerice între 0 (drumul în stare proastă) și 5(drumul în stare excelentă) .


SN (Structural Number)

Expresia analitică a numărului structural este:

𝑆𝑁 =

𝑖

𝑎𝑖 ∙ 𝑚𝑖 ∙ 𝑠𝑖

si = grosimea stratului i al structurii rutiere;ai = coeficientul de structură, reprezintă contribuția stratului la performanța generală a structurii rutiere;mi = factor care ia în considerare efectele drenajului.

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideAxele standard echivalente (N18)

Se exploatează criteriul definit de AASHTO:

𝑁18 = 𝑇𝑁 ∙CSN

Unde:CSN = coeficient de echivalență între axa reală generică, caracterizată printr-o greutate Pi și de tip Ti și singuraaxă standard de 8,2 t:

𝐶𝑆𝑁𝑖 = CSN(Pi, Ti, PSIf)=10-A

𝐴 = 6.12523 − 4.79 ∙ 𝑙𝑜𝑔 0.225 ∙ 𝑃𝑖 + 𝑇𝑖 + 4.33 ∙ 𝑙𝑜𝑔 𝑇𝑖 +𝐺

𝐵𝑖−

𝐺

𝐵∗

𝐺 = 𝑙𝑜𝑔𝑃𝑆𝐼𝑖 − 𝑃𝑆𝐼𝑓

2.7; 𝐵𝑖 = 0.40 +

0.081 ∙ 0.225 ∙ 𝑃𝑖 + 𝑇𝑖3.23

𝑆𝑁2.54

+ 15.29

∙ 𝑇𝑖3.23


Condiția de verificare este exprimată prin următoarea expresie:

𝑊18 > N18

Unde:N18 = numărul de axe standard, echivalente tranzitate în timpul perioadei de viață utilă;W18 = numărul axelor standard echivalente (structura rutieră flexibilă), trafic suportabil.


Metodele raționale se bazează pe stabilirea problemei elastice în soluri. Criteriul se bazează pe limitarea deviațieimaxime care are loc la sfârșitul duratei de viață utilă a suprafeței drumului. În general, măsurarea adecvării uneisuprafețe a drumului este exprimată prin următoarea măsură de siguranță:

În cazul în care fadm este deviația admisibilă pe care strada este capabilă să o suporte pe durata de viață utilă astrăzii, în timp ce fd este deflecția calculată pentru strada proiectată. Software-ul RPD implementează două tipuride verificări cu o metodă rațională: metoda Ivanov sau Westgaard.

WestergaardSe bazează pe soluția ecuației Lagrange pentru plăcile subțiri. Din punct de vedere general metoda este uninstrument pentru calcularea deformării maxime supuse unei plăci subțiri (la care este aproximată structurarutieră). Criteriul de testare (sau de proiectare) este similar cu cel pe care se bazează metoda de deformaremaximă.

IvanovMetoda de deformare maximă (sau Ivanov) se bazează pe stabilirea problemei elastice în terenuri dată deBoussinesq. Criteriul se bazează pe limitarea deformării maxime care are loc la sfarșitul duratei de viață utilă asistemului rutier.

Metode raționale


Metoda Ivanov

Această metodă se bazează pe criteriul de limitare a deviației maxime care are loc la sfârșitul duratei de viață utilăa structurii carosabile. Se dezvoltă prin simplificarea expresiilor propuse de Boussinesqu.

𝑓 =2𝑝𝑎

𝐸=𝑝𝑑

𝐸

Considerând un strat dublu:

𝑓 = 𝑓1 + 𝑓0 = න0

𝑠1 𝜎1𝐸1

dz + න𝑠1

∞ 𝜎0𝐸0

dz

𝜎𝑧 =𝑝

1+8

3

𝑛𝑧

2𝑎

2

Se introduce un parametru de echivalență n.


Metoda Ivanov

Se introduce un parametru de echivalență n între modulul E0 al grupului și modulul E1 al stratului 1 de grosime s1.Cu alte cuvinte, problema ar fi urmărită în cazul unui grup semi-infinit dacă ar fi posibil să se înlocuiască stratul 1 almodulului E1 cu o grosime a stratului ns1 a modulului E0, cu aceleași tasări totale.

𝑛 =2.5 𝐸1

𝐸0

Bazat pe teoria elasticității Modulul echivalent: modulul unui strat semi-infinit Ee cuaceeași tasare a unui strat (s1, E1) care se sprijină pe o jumătatesemi-infinită E0.

f(E0,a)strat seminfinit= f(E0, E1, s1,a,n) strat dublu

𝐸𝑒′ =

𝐸0

1 −2𝜋 1 −

1𝑛3.5

𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑛𝑠12𝑎

83

; 𝐸𝑒′ =

𝐸0

1 −2𝜋 1 −

1𝑛3.5

𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑛𝑠12𝑎

;

Ivanov sugerează această expresie:

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideEntitate a traficului

Volumul de trafic, al vehiculelor comerciale, care se preconizează că va tranzita în primul an de viață util alsuprastructurii, se poate calcula cu următoarea expresie:

𝑛𝑣𝑒𝑖𝑐 = 𝑇𝐺𝑀𝑡𝑜𝑡 ∙ 𝑝0 ∙ 𝑝𝑒𝑚 ∙ 𝑝𝑐𝑜𝑟 ∙ 365

TGMtot = traficul zilnic mediu (în funcție de tipul de drum)p0 = [%] vehicule comercialepem = [%] de trafic în direcția de deplasarepcor = [%] de vehicule comerciale care tranzitează banda de calcul

Unde:

RPD – Calcul structuri rutiere flexibile și semirigideEntitate a traficului

Unde:

Numărul de vehicule comerciale care vor circula pe toată durata de viață utilă a structurii rutiere:

𝑇𝑁 = 𝑛𝑣𝑒𝑖𝑐 ∙1 + 𝑅 𝑁 − 1

𝑅

N = durata de viață utilă a structurii carosabileR = rata anuală de creștere a traficului comercial


RPD Caracteristici: Calcul parametric – Vizualizare imediată a rezultatelor – Calculul automat al: Traficului deproiectare, Traficului maxim suportat, Numărul structural al sistemului rutier, Coeficienților de structură aistratelor, Coeficienților de drenare ai stradelor.

RPD utilizează cele mai moderne standarde de dezvoltare. Programul permite efectuarea unei ANALIZEPARAMETRICE față de orice parametru ce intervine în calcul permițând, de asemenea, generarea unui detaliatraport de calcul.

RPD vine cu o interfață intuitivă care simplifică utilizarea, fiecare parametru fiind detaliat și verificat. RPD oferă unraport de calcul detaliat complet incluzând și referințele teoretice.

RPD este util pentru calcularea, verificarea și optimizarea structurilor rutiere.

rpd – calcul structuri rutiere flexibile și semirigide...structuri rutiere flexibile și...

Documents