ALCATUIREA STRUCTURILOR RUTIERE

ALCATUIREA STRUCTURILOR RUTIERE; STRATURI DE FORMA; SUBSTRATURI CONSTRUCTIVE

ALCATUIREA STRUCTURILOR RUTIERE; STRATURI DE FORMA;

SUBSTRATURI CONSTRUCTIVE

GENERALITĂŢI; TERMENI; DEFINIŢII

DRUM (grec. DROMOS) = o faşie de teren destinată circulaţieiŞOSEA (fr. CHAUSSEE, din lat. VIA CALCIATA; la romani, drumuri lucrate din piatră cu mortar de var <chau>) = drum amenajat în vederea circulaţieiSTRADA = şosea ce traversează o localitate;din lat. VIA STRATA (şosea executată în straturi)

Infrastructura - ansamblul lucrărilor care se găsesc sub nivelul patului drumului (platforma SR)Suprastructura - ansamblul lucrărilor care se găsesc deasupra acestui nivel

STRUCTURA RUTIERĂ = mai multe straturi rutiere suprapuse, alcătuite din materiale cu caracteristici diferite, astfel încat ansamblul să corespundă unor condiţii de circulaţie şi hidro-climatice date. MODERNIZAREA unui drum = lucrările necesare aducerii unui drum într-un stadiu superior,corespunzător unei clase superioare de trafic; implică modernizarea elementelor geometrice şi redimensionarea structurii rutiere. REABILITAREA unui drum = = lucrările necesare aducerii unui drum la starea normală de capacitate portantă corespunzătoare clasei de trafic pentru care a fost proiectat.


Clasificarea drumurilor după gradul de perfecţionare tehnică

> naturale - neamenajate (cel mult în punctele dificile pentru circulaţie);

> de pămant - infrastructura şi lucrările de artă sunt executate pe baza unui proiect, iar platforma este sumar amenajată, ca să suporte o circulaţie uşoară;

Pot fi drumuri de pămant profilate, îmbunătăţite, stabilizate;

> pietruite

Din pietriş natural

Din piatră spartă cilindrată sau macadam

> moderne - satisfac cerinţele circulaţiei moderne

Sunt cele executate cu materiale aglomerate şi pavajele din piatră fasonată.


Clasificarea tehnică a drumurilor publice

Clasa tehnică a drumului

public

Caracteristicile traficului

Tipul drumului recomandatDenumirea

intensităţii traficului

Intensitatea medie zilnică anuală Intensitatea orară de calcul

Exprimată în număr de vehicule

Etalon(Autoturisme)

Efective(Fizice)

Etalon(Autoturisme)

Efective(Fizice)

0 1 2 3 4 5 6

I Foarte intens > 21.000 > 16.000 > 3.000 > 2.200 Autostrăzi

II Intens 11.001-21.000 8.001-16.000 1.401-3.000 1.000-2.200Drumuri cu

patru benzi de circulaţie

III Mediu 4.501-11.000 3.501-8.000 550-1.400 400-1.000Drumuri cu

două benzi de circulaţie

IV Redus 1.000-4.500 750-3.500 100-550 75-400

V Foarte redus < 1.000 < 750 < 100 < 75


ALCĂTUIREA STRUCTURILOR RUTIERE; ROLUL STRATURILOR COMPONENTE

Incărcările transmise de roţile vehiculelor se repartizează prin structura rutieră în funcţie de tipul şi alcătuirea acesteia pana la nivelul patului (platforma SR); de aceea, alcătuirea (dimensionarea) structurii rutiere trebuie să ţină seama şi de caracteristicile materialului de sub platformă.

TERMINOLOGIE

A – Platforma suport a structurii rutiere (platforma SR)B – Platforma PST (platforma partii superioare a terasamentelor)

1. Straturile structurii rutiere;2. Acostamentele;


3. Stratul de formă

- o structură mai mult sau mai puţin complexă ce permite adoptarea caracteristicilor aleatoare şi dispersate ale materialului din rambleu (sau terenul natural) la caracteristicile (mecanice, geometrice, hidraulice, termice) cerute pentru proiectarea structurii rutiere.

- poate fi :

- inexistent, chiar inutil, dacă materialul din rambleu sau terenul natural are calităţile cerute;

- limitat la aportul unui singur strat (caz general);

- constituit din suprapunerea unor straturi din material diferite, cu funcţii distinct (exemplu: un geotextil, materiale grosiere, un strat de egalizare, etc.);

4. PST – partea superioară a terasamentelor = grosimea de max. 1.00 m din terenul natural (în cazul debleelor) sau din umplutură ( în cazul rambleelor) situată sub stratul de formă.


Straturile rutiere au rolul, în general, de a prelua şi repartiza tensiunile create de solicitările din trafic şi să le reducă la un nivel compatibil cu caracteristicile terenului de fundare, fără ca în complexul rutier să se producă fisuri sau deformaţii cu caracter permanent. Partea superioară a terasamentelor, până la adâncimea la care se resimt solicitările din trafic, formează zona activă a terasamentelor. Sistemul rutier împreună cu zona activă a terasamentelor care conlucrează la preluarea solicitărilor din trafic formează complexul rutier.


Numărul, natura şi grosimea straturilor din sistemul rutier, alcătuite din materiale cu caracteristici diferite, se stabilesc luând în consideraţie caracteristicile traficului, condiţiile climatice, materialele disponibile din zonă, natura terenului din patul căii etc. Starea de tensiuni şi deformaţii din solicitările traficului este influenţată în mod sensibil de rigiditatea straturilor, de modul de conlucrare între ele şi de adâncimea la care se găsesc faţă de suprafaţa de rulare.

Este evident necesar ca în oricare punct al structurii rutiere, calităţile mecanice ale diferitelor straturi să aibă asemenea valori astfel încat tensiunile şi deformaţiile să rămână inferioare limitelor pe care materialele pot să le admită, pentru ca să nu apară nici deformaţii permanente, nici fisuri.

Cel mai important rol în preluarea solicitărilor îl are stratul de bază. Acest strat, situat aproape de suprafaţa şoselei, este supus unor tensiuni şi deformaţii importante şi, prin urmare, trebuie să fie realizat din materiale cu caracteristici mecanice ridicate,recomandabil aglomerate cu un liant. Stratul de bază trebuie să fie apt de a prelua tensiunile de întindere şi forfecare din încărcarea dată de vehicule.

Stratul de fundaţie preia încărcările normale de la stratul de bază şi le repartizează astfel încât să fie suportate de terenul din patul căii. Având de suportat tensiuni şi deformaţii relativ mai reduse, stratul de fundaţie poate fi executat din materiale cu caracteristici mecanice mai mici; poate fi realizat din agregate locale granulare.


Stratul de bază este acoperit cu un strat de suprafaţă, neted, impermeabil şi rezistent, apt să preia direct solicitările din trafic şi acţiunile factorilor climatici, denumit îmbrăcăminte. În cazul îmbrăcăminţilor asfaltice, după necesităţile traficului, execuţia se poate face într-un singur strat, când traficul este redus şi în două straturi, când este necesară o îmbrăcăminte mai groasă (stratul de rulare şi un strat inferior, de legătură sau binder). Binderul nu este solicitat direct de factorii climatici; de aceea poate să aibă caracteristici de rezistenţă diferite de stratul de rulare şi nu este nevoie să fie impermeabil.

Între pat şi fundaţie se interpune în majoritatea cazurilor un substrat de nisip sau balast, având rolul de a drena apele care se infiltrează în corpul drumului, de a forma un ecran care să împiedece ascensiunea capilară a apelor subterane, de a forma un ecran contra pătrunderii particulelor argiloase şi prăfoase în stratul de fundaţie şi de a împiedeca, prin mărirea grosimii sistemului rutier, pătrunderea îngheţului până la patul căii.

Stratul de rulare trebuie să îndeplinească următoarele roluri:

• - asigură siguranţa circulaţiei; stratul de rulare trebuie să posede o bună

proprietate antiderapantă, adică să posede o bună rugozitate, rugozitate mai

bună cu cât viteza este mai mare.

• - să asigure confortul utilizatorilor; care constă în a nu resimţi în vehiculul său zdruncinături brutale sau vibraţii excesive. Doi factori principali condiţionează acest confort: suspensia vehiculelor pe de o parte şi uniformitatea căii pe de altă parte; o uniformitate a căii nesatisfăcătoare poate de altfel să antreneze o pierdere a aderenţei sau şoseaua să devină prea zgomotoasă.

• - Să asigure protecţia structurii rutiere; el trebuie să împiedice infiltrarea apei în sistemul rutier, care poate poate cauza mari neajunsuri (poate să antreneze distrugerea legăturilor la interfaţa între straturi şi chiar să provoace dezordini în stratul de bază şi fundaţie.


PRINCIPII DE ALCĂTUIRE A STRATURILOR RUTIERE

In general, straturile rutiere sunt alcătuite şi executate după două principii de bază: Principiul macadamului, sau al încleştării/împănării

Principiul betonului, sau al volumului minim de goluri >Principiul macadamului: mai multe sorturi de piatră spartă de formă poliedrică, aşternute şi cilindrate în

reprize pană la încleştare perfectă; rezistenţa stratului este dată de gradul de încleştare a pietrelor; rezultă o structură deschisă care produce mult praf sub circulaţie. >Principiul betonului: agregate minerale cu granulozitate continuă legate cu un liant astfel încat să rezulte o structură cu vol. minim de goluri (structură închisă); rezistenţa stratului depinde de coeziunea dintre granule (de calitatea liantului şi de îndesarea materialului).Straturile rutiere alcătuite pe principiul betonului sunt mai rezistente şi mai economice decat cele pe principiul macadamului, deoarece se poate folosi o gamă largă de materiale locale şi se pretează la o exwcuţie mecanizată. De regulă, straturile superioare sunt alcătuite pe principiul betonului iar cele inferioare, pe principiul macadamului. Uneori drumul este consolidat treptat, în etape succesive, pe măsura creşterii traficului; de ex.se execută fundaţia, care se protejează cu un covor bituminos sau cu un tratament superficial şi, pe măsură ce creşte traficul, se adaugă stratul de bază şi apoi îmbrăcămintea.


TIPURI DE STRUCTURI RUTIERE



- După modul de comportare sub trafic, mai precis după modul cum repartizează şi reduc tensiunile şi deformaţiile produse de trafic structurile rutiere sunt considerate în mod convenţional flexibile (nerigide), semirigide şi rigide.

Structurile rutiere rigide au în alcătuirea lor cel puţin un strat aglomerat cu ciment;

− pot prelua solicitări de încovoiere;

− repartizează sarcinile foarte bine solicitând foarte puţin stratul de fundaţie;

− sunt sensibile la tasări inegale şi la variaţii sezoniere de temperatură.

− Îmbrăcămintea din beton de ciment cumulează şi rolul stratului de bază şi se aşează direct pe stratul de fundaţie.

− Structurile rutiere care au în alcătuirea lor straturi din materiale stabilizate cu ciment şi lianţi puzzolanici sunt considerate semirigide.

− Structurile rutiere flexibile (nerigide) au în alcătuire straturi asfaltice şi granulare;

− prezintă limite largi de deformabilitate;

− se pot adapta mai uşor tasărilor neuniforme ale patului fără să fisureze;

− necesită fundaţii rezistente;

− se comportă mai bine la solicitări dinamice.


Structura rutiera flexibila Structura rutiera rigida


Platforma suport a structurii rutiere (platforma SR); (patul drumului)

Structurile rutiere sunt construite pe o suprafaţă de teren numită <platforma suport a structurii rutiere> (platforma SR) sau, mai uzual, <patul drumului>, suprafaţă care defineşte limita faţă de:

- pămantul natural sau <platforma PST>, din care stratul de cca 1,00 m, numit <partea superioară a terasamentelor (PST)> are cea mai mare importanţă;

- un aşa-numit <strat de formă>, strat cu caracteristici superioare pămantului pe care se aşează, calculat în funcţie de necesităţile structurii rutiere.

Această platformă (de fapt straturile pe care le defineşte) trebuie să prezinte nişte caracteristici corespunzătoare celor două roluri importante pe care le poate avea:

- să protejeze pămantul suport de intemperii şi să suporte traficul de şantier;

- să constituie, prin caracteristicile sale, suportul necesar pentru structura rutieră, aşa cum este cerut de condiţiile de dimensionare.

Exigenţele la care trebuie să răspundă Platforma SR sunt:

• pe termen scurt (perioada de construcţie a drumului);

• pe termen lung, pentru dimensionarea şi verificarea comportării în exploatare a structurii rutiere.


Fucţiile pe termen scurt ale stratului de formă

Asigură circulaţia autovehiculelor

grele în timpul construcţiei drumului

Permite compactarea eficace a stratului de fundaţie

Satisface exigenţele de uniformitate ale suportului drumului

Asigură protecţia împotriva agenţilor climatici în timpul realizării drumului


Cerinţe pe termen scurt

• să fie aptă să preia trafic, pentru a asigura circulaţia utilajelor pe timpul execuţiei;

• să aibă o suprafaţă uniformă, pentru a asigura o verificare a grosimii straturilor ulterioare; (toleranţă de +/- 3 cm);

• caracteristici minime de deformabilitate, pentru a permite o bună compactare a straturilor structurii rutiere; (modul de deformaţie EV2 determinat cu placa circulară: min. 50-80 Mpa sau deflexiunea sub osia de 13 kN max.1,5-2 mm);

• pe cat posibil, o bună rezistenţă la îngheţ-dezgheţ

Valorile sunt orientative, ele urmand a fi recomandate prin Caietele de sarcini de către proiectant conform importanţei lucrării.

Cerinţe pe termen lung

Aici este vorba despre calităţi ce vor fi utilizate pentru dimensionarea structurii rutiere; sunt cerinţe legate de capacitatea portantă, care este influenţată de tipul de pămant, de zona climatică, de regimul hidrologic.


STRATUL DE FORMĂ

Stratul de formă este un strat de trecere care permite adaptarea caracteristicilor materialului din rambleu sau terenul natural la cerinţele platformei suport a structurii rutiere.

două cerinţe: pe termen scurt (planeitate, portanţă, protecţia pămantului suport) şi pe termen lung (menţinerea în timp a unei portanţe minime, contribuţie parţială la drenarea apei).

• Stratul de formă se va prezenta sub forme diferite astfel:

♦ limitat la un singur strat din materiale având caracteristicile necesare, care reprezintă conceptul tradiţional al stratului de formă;

♦ constituit din suprapunerea unor straturi din materiale diferite îndeplinind funcţii dinstincte, incluzând, ca de exemplu un geosintetic, materiale granulare, materiale stabilizate cu lianţi etc. Această alcătuire permite formarea unei structuri a cărei suprafaţă prezintă caracteriticile tehnice cerute.

♦ stratul de formă poate să nu existe atunci când materialul care constituie rambleul sau terenul natural din debleu are caracteristicile cerute de condiţiile tehnice.


Straturile de formă pot fi alcătuite din:a) materiale necoezive- pământuri necoezive; pamanturi stabilizate mecanic;- pietruiri existente;- zgura brută de furnal;b) materiale coezive; -pământuri coezive stabilizate cu zgura granulată şi var;-pământuri coezive stabilizate cu ciment;

-agregate naturale stabilizate cu lianţi puzzolanici. Pietruirea existentă poate alcătui stratul de formă dacă este pe toată lăţimea patului, iar grosimea ei este de

min. 10 cm sau dacă prin scarificare pe toată lăţimea patului drumului se obţine o grosime de minimum 10 cm.

Materialul din stratul de formă trebuie să aibă caracteristici mecanice independente de starea sa hidrică fie în stare naturală, fie prin prelucrări (tratare cu var şi/sau cu lianţi hidraulici, eliminarea fracţiunii 0/d...) pentru a putea garanta circulaţia în tot timpul a traficului de şantier şi a menţine caracteristicile mecanice pe toată perioada de serviciu.

Materialul utilizat în stratul de formă trebuie să fie suficient de rezistent la fragmentare şi la atritie, pentru a nu da posibilitatea ca sub efectul compactării şi a traficului să se formeze elemente fine care sunt sensibile la apă.

Trebuie, de asemenea, ca rezistenţa la eforturi tangenţiale, transmise de pneuri la accelerări, frânări, viraje, să fie suficiente pentru a evita riscul împotmolirii.

Alcătuirea şi grosimea stratului de formă se stabilesc prin calcul. Grosimea minimă constructivă este de 10 cm.


SUBSTRATURI CONSTRUCTIVE

Între patul căii (Platforma SR) şi fundaţie se interpune aproape întotdeuna un substrat de nisip sau balast, de 10… 15 cm, care are rolul de a:

• drena apele meteorice care se infiltrează în corpul şoselei;

• tăia ascensiunea capilară a apelor subterane;

• împiedica contaminarea fundaţiei cu particule argiloase din patul căii;

• împiedica pătrunderea îngheţului la pământul geliv din patul drumului;

• repartiza mai uniform presiunile pe patul drumului. Rolul de strat drenant

este de a colecta şi elimina, în cel mai scurt timp posibil a apei libere ce pătrunde în corpul drumului, prin infiltrarea apelor meteorice fie prin straturile rutiere de deasupra, fie prin acostamente sau prin taluzurile şanţurilor.

Substratul anticapilar

se prevede pentru a tăia ascensiunea capilară, în cazul în care există pericolul umectării patului prin infiltraţii de la un strat acvifer de mică adâncime.

Grosimea stratului trebuie să fie mai mare decât înălţimea capilară propie materialului din care este executat. Se recomandă ca materialul din stratul anticapilar să aibă un echivalent de nisip: EN≥20%.

Substratul cu rol izolant

este utilizat când pământul din patul căii conţine elemente foarte fine şi apare pericolul de a pătrunde în fundaţie, alterându-i granulozitatea şi făcând-o sensibilă la apă.

Substratul are rol antigeliv

când pământul din patul drumului este sensibil la îngheţ şi prin interpunerea lui se măreşte grosimea sistemului rutier până la adâncimea de îngheţ (adâncimea izotermei de zero grade) astfel încât patul căii să fie în afara influenţei îngheţului. Substratul antigel joaca si rol drenant.



Documents

ALCATUIREA STRUCTURILOR RUTIERE