STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE...(STAS 1709/2-90, 1990) 10 Tabelul IV.13 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura rutieră

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași

Facultatea de Construcții și Instalații

Domeniul Inginerie Civilă

TEZĂ DE DOCTORAT

STRATEGII PENTRU

STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

Conducător Științific:

Prof. Univ. Dr. Ing. Radu ANDREI

Doctorand:

ing. Diana - Nicoleta DRAGOSLAV (căs. DIMA)

IAȘI - 2017

3

STRATEGII PENTRU

STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE

4

C U P R I N S

INTRODUCERE. Motivația cercetării. Obiectivele tezei.

Structurarea tezei

12

CAPITOLUL I - STADIUL ACTUAL PRIVIND

SUSTENABILITATEA SISTEMULUI DE TRANSPORT

RUTIER. DEFINIREA SUSTENABILITĂȚII

STRUCTURILOR RUTIERE

15

I.1. Noțiuni generale cu privire la conceptul sustenabilității 16

I.2. Aspectele și componentele sustenabilității în domeniul

sistemului de transport rutier

17

I.2.1. Aspectele sustenabilității aferente sistemului de management 19

I.2.2. Aspectele sustenabilității aferente infrastructurii de transport rutier 21

I.2.3. Aspectele sustenabilității aferente parcului de vehicule 21

I.3. Definirea sustenabilității structurilor rutiere 21

CAPITOLUL II - CRITERII ȘI INDICATORI DE

SUSTENABILITATE PENTRU DRUMURI. NIVELURI

DE SUSTENABILITATE

23

II.1. Principiul de durabilitate asociat structurilor rutiere 24

II.2. Impactul infrastructurii rutiere asupra mediului înconjurător.

Indicatori de sustenabilitate a infrastructurii de transport rutier

26

II.3. Metode moderne pentru efectuarea analizelor economice și 28

5

evaluarea impactului ecologic aferente structurilor rutiere

II.3.1. Metoda de evaluare a impactului ecologic pe durata ciclului de viață - Life

Cycle Assessment - LCA

28

II.3.2. Metoda de analiză a costurilor pe durata ciclului de viață - Life Cycle Cost

Analysis - LCCA

29

II.4. Tehnologii și materiale noi pentru îmbunătățirea

sustenabilității structurilor rutiere existente

31

II.4.1. Tehnologia mixturilor asfaltice cu modul ridicat tip MAS16, MAS8 utilizate

pentru structuri clasice și structuri rutiere flexibile durabile sustenabile 31

II.4.2. Îmbrăcăminți asfaltice care se autorepară - Self Healing Asphalt 32

II.4.3. Betonul de ciment armat cu fibre de oțel recuperate din anvelopele uzate -

Steel Fiber Reinforced Concrete - SFRC 33

II.4.4. Tehnologia betonului de ciment compactat Roller Compacted Concrete -

RCC 34

II.4.5. Reciclarea structurilor rutiere flexibile și rigide 35

II.4.6. Structuri rutiere variabile 36

II.5. Indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport 36

CAPITOLUL III – ANALIZA, PRIN PRISMA

SUSTENABILITĂȚII, A METODELOR ACTUALE DE

PROIECTARE, EXECUȚIE ȘI ÎNTREȚINERE A


40

III.1. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere flexibile 42

III.1.1. Metoda Normativ pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și

semirigide (metoda analitică) PD 177-2001

42

III.1.2. Structuri Rutiere Flexibile Durabile – Long Lasting Flexible Pavements 43

III.1.3. Metoda de dimensionare Asphalt Institute 44

III.1.4. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile 45

III.2. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere rigide 51

III.2.1. Metoda de dimensionare a structurilor rutiere rigide conform Normativului

NP 081-2002

52

III.2.2. Metoda de proiectare Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide ME-

PDG

52

III.2.3. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților rigide sustenabile 53

6

CAPITOLUL IV – STUDII DE CAZ: EVALUAREA

SUSTENABILITĂȚII STRUCTURILOR RUTIERE

PENTRU PROIECTUL „VARIANTA DE OCOLIRE A

MUNICIPIULUI IAȘI”

59

IV.1. Studiu de caz A 60

IV.1.1. Proiectarea structurilor rutiere flexibile clasice conform Normativului PD

177-2001 65

IV.1.2. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile Long Lasting Flexible

Pavement - LLFP conform Normativului PD 177-2001 72

IV.1.3. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile conform metodei Asphalt

Institute 82

IV.1.4. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele

sustenabilității 93

IV.2. Studiu de caz B 102

IV.2.1. Proiectarea structurilor rutiere rigide conform metodei normativului de

dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002 105

IV.2..2. Proiectarea structurilor rutiere rigide durabile Long Lasting Rigid Pavement

- LLRP conform metodei NP 081-2002 111

IV.2.3. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele

sustenabilității 113

CAPITOLUL V – RECOMANDĂRI ȘI STRATEGII

PRIVIND EVALUAREA SUSTENABILITĂȚII


116

CAPITOLUL VI – CONTRIBUȚII PERSONALE.

RECOMANDĂRI PRIVIND IMPLEMENTAREA ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETĂRII.

CERCETĂRI VIITOARE

125

7

LISTA FIGURILOR

Figura I.1 – Domeniile sustenabilității (WAG, 2009)

Figura I.2 - Componenta de mediu a sistemului de transport sustenabil

Figura I.3 – Funcțiile managementului rutier

Figura I.4 – Ciclul managerial rutier

Figura II.1 – Principalele activități implicate în realizarea și exploatarea structurilor

rutiere sustenabile (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete

Pavements: A Manual of Practice, 2012)

Figura II.2 - Interfața programului informatic Real Cost (Dam, Tayor, Fick, Gress,

VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012)

Figura II.3 - Pista circulară de încercări accelerate ALT-LIRA cu sectoare

experimentale (Andrei, Țăranu, Bârsănescu, Tănăsele, & Ioniță, 2011)

Figura II.4 - Tehnologia asfaltului care se autorepară (Dr. Tabaković & Prof.

Schlangen, 2015)

Figura II.5 - Procedura de reciclare in situ (Andrei, și alții, 2016)

Figura II.6 - Niveluri de sustenabilitate stabilite în funcție de valoarea indicatorului 𝐼𝐷

Figura III.1 – Identificarea și măsurarea pilonilor sustenabilității

Figura III.2 - Schema propusă pentru analiza logică și evaluarea sustenabilității unei

îmbrăcăminți rutiere flexibile sustenabile

Figura III.3 - Obiectivele proiectării structurilor rutiere sustenabile

Figura III.4 - Secțiune transversală structură rutieră flexibilă (Pușlău, 2011)


îmbrăcăminți rutiere rigide sustenabile (* - Metoda LLRP constituie o adaptare a

metodei ME-PDG la condițiile specifice rețelei de drumuri din România )

Figura III.6 - Secțiune transversală structură rutieră rigidă (Pușlău, 2011)

Figura IV.1 - Varianta de ocolire a municipiului Iași (iasicastiga.ro, 2011)

Figura IV.2 - Harta cu repartiția tipurilor climaterice pe teritoriul României

(Administrația Națională a Drumurilor)

Figura IV.3 - Profil transversal tip (IPTANA S.A., 2009)

Figura IV.4 - Structură rutieră clasică (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

8

Figura IV.5 - Rezultatele obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000

pentru structura rutieră flexibilă clasică

Figura IV.6 - Diagrama pentru stabilirea adâncimii de îngheț (STAS 1709/1-1990)

Figura IV.7 - Structură rutieră LLFP (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

Figura IV.8 - Rezultate obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000

pentru structura rutieră flexibilă LLFP

Figura IV.9 - Rezultate obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000

pentru structura rutieră flexibilă LLFP cu strat de formă

Figura IV.10 - Diagrama de corespondență între clasele de pământ AASHTO și valorile

indicelui de capacitate portantă californian (Andrei, Ghid practic pentru dimensionarea

structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute, unpublished)

Figura IV.11 - Diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei de tip Full-

Depth Asphalt - grosimea pentru o durată de viață proiectată de 15 ani (Garber & Hoel,

1996)

Figura IV.12 - Structură rutieră de tip Asphalt Institute pentru o durată de viață

proiectată de 15 ani

Figura IV.13- Diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei de tip Full-


1996)

Figura IV.14- Structură rutieră de tip Asphalt Institute pentru o durată de viață

proiectată de 30 de ani (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

Figura IV.15 - Interfața programului informatic asPECT - Materiale

Figura IV.16 - Interfața programului informatic asPECT - Stația de mixturi asfaltice

Figura IV.17 - Interfața programului informatic asPECT - Proiectul propriu-zis

Figura IV.18 - Centralizatorul rezultatelor pentru structura rutieră analizată

Figura IV.19 - Modulul de reacție la suprafața stratului de fundație (NP 081-2002)

Figura IV.20 - Diagrama de dimensionare corespunzătoare ipotezei 2 (NP 081-2002)


9

LISTA TABELELELOR

Tabelul I.1 - Componentele sistemului de transport sustenabil

Tabelul II.1 - Sinteza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport rutier

Tabelului II.2 - Clasificarea sustenabilității structurilor rutiere din punctul de vedere al

durabilității

Tabelul III.1 - Strategii care influențează semnificativ realizarea obiectivelor de sustenabilitate

pentru structuri rutiere flexibile


pentru structuri rutiere rigide

Tabel IV.1 - Intensitatea medie zilnică anuală (MZA) a traficului pe categorii de vehicule pentru

anul 2010 (IPTANA S.A., 2009)



Tabel IV.3 - Valoarea medie a intensităților medii zilnice anuale pentru începutul și sfârșitul

perioadei de perspectivă (2010 - 2025)

Tabel IV.4 - Clasa de trafic determinată pe baza traficului de calcul (CD155-2001)

Tabelul IV.5 - Caracteristicile de deformabilitate ale pământului de fundare (Administrația

Națională a Drumurilor)

Tabelul IV.6 - Eșalonarea studiilor de caz în funcție de metoda de dimensionare structurală și

durata de viață

Tabelul IV.7 - Alcătuirea structurii rutiere flexibile clasice (IPTANA S.A., 2009)

Tabelul IV.8 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura

rutieră flexibilă (Administrația Națională a Drumurilor)

Tabelul IV.9 - Variantele pentru care se face verificarea la îngheț - dezgheț (STAS 1709/2-90)

Tabelul IV.10 - Valorile coeficientului de echivalare a capacității de transmitere pentru căldura

specifică fiecărui material din structura rutieră (STAS 1709/1-90)

Tabelul IV.11 - Stabilirea indicelui de îngheț (STAS 1709/1-90)

Tabelul IV.12 - Stabilirea gradului de asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier

(STAS 1709/2-90, 1990)

10


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei LLFP

Tabelul IV.14 - Eșalonarea soluțiilor pentru obținerea gradului de asigurare la pătrunderea

înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 15 ani


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei LLFP cu strat de formă

Tabel IV.16 - Intensitatea medie zilnică anuală (MZA) a traficului pe categorii de vehicule

pentru anul 2040 (IPTANA S.A., 2009)




înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 30 de ani

Tabelul IV.19 - Valorile factorilor de echivalare / conversie pentru încărcări pe osie realizate

cu diverse tipuri de vehicule (Garber & Hoel, 1996)

Tabelul IV.20 - Clasificarea pământurilor conform sistemului AASHTO (Andrei, Ghid practic

pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute,

unpublished)


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei Asphalt Institute pentru o durată de viață de 15

ani


înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei Asphalt Institute cu strat de formă



de ani


înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute pentru o perioadă de perspectivă de

30 ani



Tabelul IV.27 - Calculul cantităților de materiale aferente fiecărui strat din alcătuirea structurii

rutiere flexibile dimensionată cu metoda PD 177-2001


rutiere flexibile dimensionată cu metoda LLFP


rutiere flexibile dimensionată cu metoda Asphalt Institute

Tabelul IV.30 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră flexibilă

clasică

11

Tabelul IV.31 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră LLFP

Tabelul IV.32 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră durabilă

Asphalt Institute

Tabelul IV.33 - Analiza comparativă a alternativelor studiate



Tabel IV.35 - Valoarea totală intensităților medii zilnice anuale, a coeficienților de evoluție și a

coeficienților de echivalare


durata de viață

Tabelul IV.37 - Valoarea modulul de reacție 𝐾𝑜

Tabelul IV.38 - Alcătuirea structurii rutiere rigide clasice






(STAS 1709/2-90, 1990)

Tabelul IV.43 - Alcătuirea structurii rutiere rigide durabile (Dumitrescu, Maxineasa, Simion,

Țăranu, Andrei, & Gavrilescu, 2014)




rutiere rigide dimensionată cu metoda NP 081-2002


rutiere rigide dimensionată cu metoda LLRP

Tabelul IV.47 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră rigidă

clasică


LLRP


12

INTRODUCERE

13

Motivația cercetării

Deși în ultimii douăzeci de ani s-au întreprins eforturi semnificative pentru modernizare

și reabilitare, în prezent, conform evaluărilor oficiale (CNAIR, 2016), o parte importantă a rețelei

de drumuri publice din România, se află încă într-o stare mediocră sau chiar rea. Din aceste

considerente, Guvernul României, Ministerul Transporturilor, Compania Națională de

Administrare a Infrastructurii Rutiere și Administrațiile Locale, în calitatea lor de factori

decizionali, au sesizat importanța adoptării unor noi strategii în domeniul rutier care să

asigure niveluri calitative și tehnice ridicate, în vederea integrării rețelei de drumuri din România

în infrastructura de transport Europeană. Una dintre aceste strategii o constituie adoptarea și

implementarea unor structuri rutiere sustenabile, astfel încât rețeaua rutieră să devină mai

sigură și mai eficientă, minimizând impactul social, economic și de mediu. În acest context, se

consideră că o structură rutieră este sustenabilă dacă, pe lângă realizarea scopurilor tehnice

inginerești aferente drumului, este capabilă să păstreze și să refacă ecosistemele aferente

traseului, să utilizeze cât mai eficient resursele naturale, financiare și umane și, în același timp,

să satisfacă nevoile umane esențiale cum ar fi: sănătatea, siguranța, asigurarea locurilor de

muncă, satisfacția și confortul.

Obiectivele tezei

Teza de doctorat intitulată „Strategii pentru structuri rutiere sustenabile”, are ca

obiectiv principal studierea și evidențierea principalelor caracteristici de sustenabilitate, prin

abordarea unor studii de caz specifice și elaborarea unor Recomandări Tehnice privind

conceperea, proiectarea, execuția, întreținerea și reabilitarea structurilor rutiere sustenabile. În

acest scop, au fost urmărite concomitent și o serie de obiective specifice care constau în:

definirea sustenabilității structurilor rutiere;

evaluarea stadiului actual al metodelor utilizate pentru dimensionarea structurilor rutiere

clasice, durabile și robuste;

elaborarea unor metode de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere și aplicarea

acestora în cadrul studiilor de caz;

selectarea și propunerea metodelor de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere

adaptate la condițiile climatice, geografice și de trafic specifice rețelei de drumuri de

interes public din România.

14

Structurarea tezei

Pentru atingerea acestor obiective, teza de doctorat a fost structurată pe șase capitole,

după cum urmează:

Capitolul I - Stadiul actual privind sustenabilitatea sistemului de transport rutier.

Definirea sustenabilității structurilor rutiere.

Capitolul II - Criterii și indicatori de sustenabilitate pentru drumuri. Niveluri de

sustenabilitate.

Capitolul III – Analiza, prin prisma sustenabilității, a metodelor actuale de proiectare,

execuție și întreținere a structurilor rutiere

Capitolul IV – Studii de caz: Evaluarea sustenabilității structurilor rutiere pentru

proiectul „Varianta de ocolire a municipiului Iași”

Capitolul V – Recomandări și strategii privind evaluarea sustenabilității structurilor

rutiere

Capitolul VI – Contribuții personale. Recomandări privind implementarea și

valorificarea rezultatelor cercetării. Cercetări viitoare

15

CAPITOLUL I

STADIUL ACTUAL PRIVIND SUSTENABILITATEA

SISTEMULUI DE TRANSPORT RUTIER. DEFINIREA


16

I.1. Noțiuni generale cu privire la conceptul sustenabilității

Conform literaturii, termenul de sustenabilitate este definit drept o „calitate a unei

activități antropice de a se desfășura fără a epuiza resursele disponibile și fără a distruge

mediul, deci fără a compromite posibilitățile de satisfacere a nevoilor generațiilor

următoare” (Academia Română, 2012).

În anul 1982, Adunarea Generală a O.N.U. a inițiat Comisia Mondială pentru Mediu și

Dezvoltare (WCED) care, la întrunirea sa din 20 Martie 1987, de la Oslo, a finalizat raportul

„Our common future”, numit și „Raportul Brundtland”, prin care este lansat conceptul de

dezvoltare sustenabilă, cu precizarea că acesta „implică limite impuse de stadiul actual al

tehnologiei și organizării sociale asupra resurselor de mediu și de capacitatea biosferei de a

absorbi efectele activităților umane”, recomandând că atât tehnologia, cât și organizarea socială

pot fi gestionate și îmbunătățite în permanență pentru a face loc unei noi etape de creștere

economică (WCED, 1987).

Pentru ca aspectele sustenabilității să se poată manifesta în mod benefic și la generațiile

următoare, trebuie avut în vedere faptul că dezvoltarea poate deveni sustenabilă numai dacă

implică o medie non-descrescătoare a calității vieții. Întrucât nevoile omenirii stau la baza

dezvoltării, iar creșterea economică este necesară pentru a le susține, sustenabilitatea poate fi

considerată ca fiind „o cerință a generației noastre de a gestiona baza de resurse, astfel

încât calitatea medie a vieții pe care ne-o asigurăm să poată fi potențial împărtășită de

toate generațiile viitoare” (Asheim, 1994).

„Raportul Brundtland” a fost urmat de numeroase întâlniri la nivel internațional, prin care

au fost semnate agremente și au fost specificate direcțiile de acțiune dorite.

În perioada 3-14 iunie 1992, la Rio de Janeiro, O.N.U. a organizat Conferința Națiunilor

Unite pentru Mediu și Dezvoltare (UNCED), cunoscută și sub denumirea de Summitul de la Rio,

Conferința de la Rio sau Summit-ul Pământului. La această Conferință, s-a acordat o atenție

deosebită conceptului de sustenabilitate, care implică stabilirea echilibrului între creșterea

economică, protecția mediului și utilizarea de resurse alternative. La acest Summit de la Rio s-a

realizat unul dintre cele mai semnificative procese internaționale de negociere care ar putea

direcționa omenirea pe un traseu nou spre o dezvoltare sustenabilă la nivel mondial (UNCED,

1992).

Ulterior, în septembrie 2000, la Adunarea Generală a Națiunilor Unite de la New York, s-

a adoptat Declarația Mileniului prin care au fost identificate principiile și acordurile

dezvoltării sustenabile care includ dezvoltarea economică, dezvoltarea socială și protecția

mediului, aceste aspecte fiind cunoscute sub denumirea de piloni ai sustenabilității (United

Nations General Assembly, 2000).

La întrunirile internaționale care au urmat (United Nations, 2002), țările participante,

inclusiv România, și-au asumat responsabilitatea colectivă pentru dezvoltarea și consolidarea

reciprocă și interdependentă a pilonilor sustenabilității la nivel global, regional și național.

17

Sunt recunoscuți trei piloni ai sustenabilității: economic, social, de mediu, iar când se

vorbește despre sustenabilitate nu trebuie neglijat nici unul, ci se impune găsirea unui echilibru

durabil între aceștia (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, 2012).

Sustenabilitatea este conectată cu diferite domenii, după cum este schițat în Figura I.1,

dar în teza de doctorat, având în vedere obiectivele specifice urmărite, s-au abordat doar

aspectele sustenabilității sistemului de transport rutier și implicit a structurilor rutiere.

Figura I.1 – Domeniile sustenabilității (WAG, 2009)

I.2. Aspectele și componentele sustenabilității în domeniul sistemului de

transport rutier

Ținând cont de accelerarea progresivă a schimbărilor climatice coroborată cu diminuarea

resurselor litografice, precum și cu instabilitatea lanțurilor de producție și aprovizionare, a apărut

necesitatea promovării modurilor de transport sustenabil la nivel mondial și pe continentul

european în vederea creării unui mediu propice dezvoltării economice și sociale.

În cadrul sistemului de transport rutier, consumul cel mai mare de energie rezultă din

exploatarea drumurilor ca urmare a vehiculelor care folosesc îmbrăcămintea rutieră. Totuși,

având în vedere faptul că o parte din emisii nu este datorată numai exploatării drumurilor, în mod

deliberat au fost abordate și tratate în detaliu aspectele energetice și ecologice legate de

construcția infrastructurii de transport, și implicit a îmbrăcămintei rutiere (PIARC, 2015).

Mediu

Reducere degradare

mediu și creștere

economică

Deșeuri Management

biodiversitate Management zone

marine și de coastă

Management

terenuri, ape și

atmosferă

Management

pescuit

Domenii

sustenabilitate

Economie

Eficiența resurselor naturale

Utilizarea resurselor naturale

Industria alimentară

Deșeuri

Reducerea degradării mediului

și creștere economică

Locuri de muncă

Economie și afaceri sustenabile

Clădiri/Construcții civile

Infrastructura

Societate

Locuințe/Clădiri civile

Eradicarea sărăciei

Sistem de sănătate

Educație

Prosperitate

Echitate

18

Pentru ca o țară să se dezvolte armonios și echilibrat din punct de vedere social și

economic, este necesar să se promoveze un sistem de transport sustenabil ale cărui

componente se regăsesc în Tabelul I.1.

Tabelul I.1 - Componentele sistemului de transport sustenabil

Com

pon

enta

econ

om

ică

Costuri inițiale reduse

Costuri reduse evaluate pentru întreaga durată de viață conform analizelor

economice LCCA, cu identificarea strategiilor care conduc la cele mai eficiente

soluții pentru diversele alternative

Costuri reduse de operare a vehiculelor

Întreținere facilă și reabilitare necostisitoare

Com

pon

enta

de

med

iu

Durată de viață sporită / Durabilitate

Consum redus de energie (evaluate conform metodei LCA pe toată durata de

viață a îmbrăcămintei)

Utilizarea resurselor regenerabile

Reciclarea periodică a structurilor existente la sfârșitul duratei de viață și

utilizarea responsabilă a resurselor litografice

Impact redus asupra mediului evaluat în termeni de:

- emisii de gaze cu efect de seră diminuate (evaluate conform metodei LCA pe toată

durata de viață a îmbrăcămintei) și, implicit, reducerea potențialului de încălzire

globală GWP

- Fragmentarea redusă a habitatelor

- Calitatea aerului și a apei îmbunătățite

- Zgomot atenuat

Com

pon

enta

soci

ală

Creșterea siguranței circulației

Reducerea numărului de accidente

Acces facil, mobilitate ridicată și costuri reduse pentru transport

Confort și estetică îmbunătățite

Creșterea calității vieții

În cadrul sistemului de transport sustenabil, așa cum rezultă din Figura I.2, componenta

de mediu este susținută de trei mari linii directoare: durabilitatea sporită, consumul redus de

energie și impactul ecologic diminuat (fragmentarea habitatelor redusă, nivel de zgomot atenuat,

emisii de gaze cu efect de seră reduse).

19

Figura I.2 - Componenta de mediu a sistemului de transport sustenabil

Sistemul de transport rutier este alcătuit din următoarele componente principale: sistemul

de management, infrastructura rutieră de transport și parcul de vehicule. În cele ce urmează se

prezintă pe scurt aspectele sustenabilității aferente acestor componente.

I.2.1. Aspectele sustenabilității aferente sistemului de management

Cunoscând starea tehnică a drumurilor existente, se poate realiza o analiză obiectivă a

sustenabilității, luând în considerare și funcțiile primare ale managementului rutier, ilustrate în

Figura I.3 (Andrei, 2003) fiecărei funcții fiindu-i asociat un proces repetitiv numit „ciclu

managerial rutier” (Figura I.4).

Figura I.3 – Funcțiile managementului rutier

Componentele sustenabilității

Durabilitate

Impact ecologic diminuat

Consum redus de energie

1. Planificarea operațiunilor

2. Programarea operațiunilor

3. Pregătirea operațiunilor

4. Realizarea operațiunilor

20

Figura I.4 – Ciclul managerial rutier

Astfel, procesul de management sustenabil se poate realiza etapizat printr-o serie de

activități decizionale, și anume: definirea activităților de bază, planificarea lucrărilor de

intervenție, alocarea fondurilor necesare și organizarea execuției lucrărilor, controlul calității,

supravegherea execuției, evaluarea performanțelor, monitorizarea întreținerii și exploatării

drumurilor, procesarea datelor pentru îmbunătățirea activităților și reluarea ciclului (Andrei,

2003).

Sistemul de management sustenabil se diferențiază de cel clasic prin faptul că accentul se

pune pe accelerarea dezvoltării economice și sociale, inclusiv într-o manieră ecologică. Acest

sistem de management reprezintă modalitatea prin care factorii de decizie transpun principiile

sustenabilității în realitate, iar implementarea acestora se realizează prin măsuri specifice:

promovarea de standarde pentru produse sustenabile, sprijinirea tehnologiilor sustenabile,

inițierea unor programe de instruire specifice, acordarea unor stimulente privind utilizarea unor

alternative de transport sustenabil (biciclete, vehicule nepoluante, electrice etc.).

Astfel, activitățile aferente managementului sustenabil includ promovarea utilizării

transportului în comun, a ciclismului și a mersului pe jos, fiind incluse și opțiunile strategice de

genul îmbunătățirii normelor pentru emisiile poluante, creșterea taxelor de mediu, finanțarea

programelor de cercetare.

La nivel de rețea rutieră, prin aplicarea sistemului de management sustenabil, se

îmbunătățește continuu starea tehnică a rețelei într-o manieră care înglobează utilizarea

responsabilă a resurselor litografice și a surselor alternative de energie. Pentru fiecare strategie

de intervenție adoptată, se iau în considerare problemele de mediu pe care aceasta ar putea să le

creeze, stabilindu-se, în același timp, metodele de atenuare și compensare a impactului produs.

Definire /

Redefinire obiective

Evaluare necesități

Stabilire acțiuni

Evaluare costuri

Implementare

Monitorizare și auditare

Ciclul

managerial

rutier

21

I.2.2. Aspectele sustenabilității aferente infrastructurii de transport rutier

În domeniul drumurilor, structurile rutiere care îndeplinesc cel mai bine principiile

sustenabilității sunt reprezentate de către structurile rutiere durabile și robuste, acestea putând fi

utilizate de mai multe generații. Generația următoare nu va trebui să reconstruiască drumurile, ci

va beneficia de aceste structuri rutiere proiectate pentru durate de serviciu de minim 40 – 50 de

ani, în comparație cu structurile rutiere clasice. De asemenea, reciclarea structurilor rutiere

vine în sprijinul realizării unor infrastructuri sustenabile.

I.2.3. Aspectele sustenabilității aferente parcului de vehicule

Parcul de vehicule rutiere tinde să fie din ce în ce mai aglomerat, fapt ce conduce la o

solicitare mai intensă a structurilor rutiere și la o durată de viață mai scăzută a acestora.

Se poate vorbi de vehicule sustenabile atunci când sunt eficientizați combustibilii, prin

îmbunătățirea structurii vehiculelor și a caracteristicilor termodinamice ale motoarelor, respectiv,

prin utilizarea combustibililor alternativi.

I.3. Definirea sustenabilității structurilor rutiere

Există o multitudine de definiții privind sustenabilitatea în general, și în particular pentru

structuri rutiere sustenabile. Majoritatea definițiilor fac referire la componentele social,

economic și de mediu, cu recomandarea armonizărilor în scopul asigurării sustenabilității. În

conformitate cu „Raportul 708: Un ghid pentru măsurarea performanței sustenabilității pentru

agențiile de transport”, pentru a fi considerată sustenabilă, o îmbrăcăminte trebuie să

îndeplinească următoarele condiții (NCHRP, 2011):

1. să realizeze scopurile tehnice inginerești aferente drumului;

2. să păstreze și să refacă ecosistemele aferente traseului;

3. să utilizeze cât mai eficient resursele naturale, financiare și umane;

4. să satisfacă nevoile umane esențiale: sănătatea, siguranța, echitatea, asigurarea locurilor de

muncă, satisfacția și confortul.

Rolul structurilor rutiere în procesul general al sustenabilității

Este recunoscut faptul că, prin natura lor, drumurile au impacturi, atât pozitive, cât și

negative asupra sustenabilității, și anume:

Consumul de eneregie necesar pentru construcție, întreținere, reabilitare și reciclare. De

asemenea, prin aspectele sale privind proiectarea geometrică, planeitatea și rezistența la

rulare, drumurile influențează energia consumată de vehicule pe parcursul rulării lor;

Drumurile cauzează o fragmentare și o schimbare a habitatelor, împiedicând și creând

bariere în calea mișcării libere a viețuitoarelor;

22

Calitatea apei. Apele rezultate din precipitații antrenează poluanții colectați pe suprafața

îmbrăcămintei de la vehicule, contaminând zonele adiacente atunci când nu sunt

evacuate și tratate în mod corespunzător;

Calitatea aerului. Atât vehiculele utilizate la construcția drumului, cât și vehiculele care

utilizează ulterior drumul în trafic, emit gaze și particule poluante;

Epuizarea resurselor naturale neregenerabile (agregate, piatră brută, petrol).

În același timp, drumurile au și un impact pozitiv asupra sustenabilității generale a

societății, prin aceea că, prin infrastructura rutieră se asigură accesul și mobilitatea membrilor

comunității în viața de zi cu zi a acestora. Drumurile asigură transportul mărfurilor și

pasagerilor, fără de care economia nu s-ar putea dezvolta.

În plus, activitățile de construcție și întreținere a drumurilor creează oportunități pentru

angajarea populației locale și facilitează dezvoltarea afacerilor.

Din punct de vedere al îmbrăcăminților, studiile actuale au ajuns la concluzia că emisiile

de gaze cu efect de seră asociate cu execuția îmbrăcăminților sunt cu mult mai mici decât cele

asociate cu operarea vehiculelor (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, Sustainable

Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012).

23

CAPITOLUL II

CRITERII ȘI INDICATORI DE SUSTENABILITATE PENTRU

DRUMURI. NIVELURI DE SUSTENABILITATE

24

II.1. Principiul de durabilitate asociat structurilor rutiere

Structurile rutiere clasice au în general o durată de viață proiectată cuprinsă între 15-25

de ani pentru îmbrăcămințile flexibile și între 25-40 de ani pentru îmbrăcămințile rigide.

Durata de viață a structurilor rutiere începe de la data execuției și dării în exploatare

până la luarea deciziei de reabilitare sau reconstruire. Aceasta este diferită în funcție de tipul

structurii rutiere: rigidă sau flexibilă (Andrei, Nicuță, & Condurat, Study concerning the life-

cycle optimization of overlays for road pavements and quantitative evaluation of CO2e

emissions, 2015).

Convențional, se consideră că durata de viață a unei structuri rutiere este liniară începând

cu producerea materialelor, proiectarea, execuția, exploatarea, întreținerea și terminând cu

înlocuirea, reconstruirea, reciclarea sau reabilitarea. Pentru a fi în acord cu principiile

sustenabilității, noua abordare presupune că sfârșitul duratei de viață a structurii rutiere constă

într-un nou început (Figura II.1).

Pentru a efectua o analiză economică eficientă și corectă pentru diverse variante de

proiectare sau reabilitare a structurilor rutiere, este necesar să luăm în considerare pe lângă

durata de viață deja menționată, și durata de serviciu, durata de viață economică și durata de

analiză.

Figura II.1 – Principalele activități implicate în realizarea și exploatarea structurilor rutiere

sustenabile (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete Pavements: A

Manual of Practice, 2012)

Durata de serviciu este reprezentată de acea perioadă de timp în care structura rutieră

este efectiv utilizată. Aceasta poate fi mai scurtă decât durata de viață dacă drumul nu este corect

întreținut, respectiv mai lungă în cazul în care drumul este bine executat și întreținut în mod

eficient. Dacă structura rutieră are în compoziție materiale care pot fi reciclate, atunci, după

terminarea duratei de serviciu, poate fi extinsă durata de viață.

Producerea materialelor

Proiectare

ExecuțieExploatare

și întreținere

Înlocuire, reconstruire,

reciclare, reabilitare

25

Durata de viață economică constituie perioada de timp pentru care o structură rutieră

aduce beneficii din punct de vedere economic, sau până ce este executată o altă variantă la

costuri mai reduse. Lipsa de capital duce la situația în care durata de viață economică este mai

mică decât durata de serviciu. Durata de viață economică se termină atunci când gradul de

deteriorare a unei structuri rutiere o face impracticabilă, iar costurile ridicate pentru întreținere

justifică înlocuirea cu o alternativă ce are costurile duratei de viață mai reduse (Andrei, Nicuță,

& Condurat, Study concerning the life-cycle optimization of overlays for road pavements and

quantitative evaluation of CO2e emissions, 2015).

Durata de analiză reprezintă durata pentru care se face o estimare realistă ce poate fi

utilizată într-o analiză economică și trebuie să fie suficient de lungă pentru a cuprinde perioada

de timp dintre acțiunile majore de reabilitare pentru diferitele alternative studiate, dar nu atât de

lungă încât analiza să devină nesigură (Andrei, Nicuță, & Condurat, Study concerning the life-

cycle optimization of overlays for road pavements and quantitative evaluation of CO2e

emissions, 2015).

Ideea majoră spre care se tinde este de a realiza îmbrăcăminți rutiere sustenabile pentru

care atât durata de viață proiectată, cât și durata de serviciu, durata de viață economică și durata

de analiză să poată fi extinse.

În legătură cu Figura II.1, care descrie principalele activități implicate în realizarea și

exploatarea structurilor rutiere sustenabile, se pot face următoarele observații:

Producerea materialelor necesare pentru aceste tipuri de structuri rutiere presupune

extragerea și prelucrarea acestora, fapt ce influențează sustenabilitatea prin nivelul calității

aerului și a apei, sănătatea și siguranța oamenilor și a ecosistemului, utilizarea resurselor

neregenerabile și costul pe durata de viață.

Proiectarea structurilor rutiere, atât pentru drumurile noi, cât și pentru cele reabilitate,

pornește de la cerințele de ordin structural și funcțional pentru fiecare locație în parte: tipul

climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard. Astfel se determină

grosimea și materialele aferente fiecărui strat component în parte. Proiectarea structurilor rutiere

influențează sustenabilitatea prin durabilitate, performanță, costul aferent duratei de viață,

materialele utilizate.

Execuția structurilor rutiere implică tehnologii, utilaje, materiale, manoperă, transport.

Execuția structurilor rutiere influențează sustenabilitatea prin nivelul calității aerului,

durabilitate, sănătatea și siguranța oamenilor, întârzierile datorate traficului din zona de lucru,

costurile și timpul aferente proceselor de construcție.

Exploatarea presupune interacțiunea structurilor rutiere cu parcul de vehicule și cu

mediul înconjurător. Rugozitatea suprafeței, planeitatea, capacitatea portantă a complexului

rutier influențează sustenabilitatea prin rezistența la rulare, consumul economic de combustibil,

costurile reduse aferente utilizării vehiculelor, emisiile de gaze cu efect de seră diminuate.

Interacțiunea cu mediul înconjurător are impact asupra sustenabilității prin acțiunea asupra

sănătății și siguranței oamenilor, nivel redus de zgomot, tratarea apelor puviale.

26

Întreținerea corespunzătoare a structurilor rutiere încetinește ritmul de degradare prin

intervenția promptă și corectarea deficiențelor atunci când acestea survin. Întreținerea

influențează sustenabilitatea prin durabilitate, performanță, costurile implicate, materialele

utilizate.

Înlocuirea, reconstruirea, reciclarea sau reabilitarea sunt realizate în momentul în

care structurile rutiere au atins punctul final al duratei de viață. Acestea influențează

sustenabilitatea prin generarea de deșeuri calitatea aerului și a apei, utilizarea diferitelor

materiale. Durata de viață poate fi extinsă prin efectuarea reabilitării în momentul oportun.

II.2. Impactul infrastructurii rutiere asupra mediului înconjurător. Indicatori

de sustenabilitate a infrastructurii de transport rutier

Datorită necesității promovării modurilor de transport sustenabil în vederea creării unui

mediu propice dezvoltării economice și sociale este necesară definirea și evaluarea

sustenabilității transportului rutier. Indicatorii de mediu sunt instrumente sau metode folosite

pentru a reflecta, a măsura și a evalua sustenabilitatea transportului, dar și pentru luarea

deciziilor.

Indicatorul de sustenabilitate a mediului în domeniul transportului rutier reprezintă

impactul potențial sau real asupra mediului (sau factorii care pot determina astfel de efecte) ca

urmare a activității de transport (Joumard & Gudmundsson, 2010).

Indicatorii au funcții diferite depinzând de domeniile de utilizare, și anume: măsurarea

științifică, planificarea lucrărilor, evaluarea programelor și proiectelor, luându-se în considerare

distincțiile următoare:

funcția de măsurare (de tipul descrierii, distincției, simplificării, agregării, precizării,

evaluării etc.) versus modalitatea de luare a deciziilor (care se referă la sarcini sau aspecte ale

elaborării strategiilor și a deciziilor: planuri, programe sau proiecte);

funcțiile directe, instrumentale sau destinate (servicii informative specifice pe care le

poate furniza un indicator) față de cele mai multe non-instrumentale sau neintenționate (rolul

indicatorilor în furnizarea cadrului de referință comun sau în suprimarea atenției asupra

aspectelor care nu sunt măsurate).

Indicatorii de mediu au ca scop: identificarea problemelor, stabilirea obiectivelor,

alegerea între opțiuni alternative, evaluarea anticipativă a efectelor viitoare posibile a unor

acțiuni.

Evoluția sistemului de transport a condus la diverse impacturi asupra mediului, datorate

realizării și utilizării infrastructurilor de transport rutier. În continuare se vor detalia unii dintre

cei mai semnificativi indicatori de mediu aferenți fragmentării habitatelor, nivelului de zgomot

produs de execuția infrastructurii de transport și de circulația vehiculelor și a emisiilor de gaze cu

efect de seră.

27

Execuția infrastructurilor de transport conduce la perturbări în zona aferentă construirii:

peisajul de ansamblu se modifică, habitatele sunt fragmentate, iar funcțiile ecosistemului sunt

perturbate. Fragmentarea habitatelor reprezintă fenomenul cuantificat prin intermediul

(Rutledge, 2003):

- indicatorilor de compoziție - utilizați pentru calculul suprafeței minime a habitatelor

individuale; sunt reprezentați de numărul și aria zonelor populate;

- indicatorilor de formă - utilizați pentru evaluarea formei zonei habitatelor;

- indicatorilor de conectivitate a zonei locuite - utilizați în scopul măsurării gradului de

conectivitate / izolare dintre zone. Dacă există obstacole între zone, deplasarea speciilor este

îngreunată, limitată sau imposibilă.

O caracteristică esențială pentru a evalua sustenabilitatea sistemului de transport este

nivelul de zgomot. În special în orașele mari, execuția și utilizarea infrastructurii de transport

reprezintă cea mai importantă sursă de zgomot, iar populația din aria aferentă drumurilor resimte

disconfortul. Pot fi enumerați trei indicatori de mediu care sunt specifici zgomotelor din

circulația vehiculelor:

- indicatori ai nivelului de zgomot - redau zgomotul din trafic în funcție de caracteristicile

energetice și fizice;

- indicatorii de expunere la zgomot - iau în considerare magnitudinea și extinderea teritorială

pentru a exprima efectul zgomotului asupra persoanelor expuse;

- indicatorii poluării fonice - subliniază disconfortul pe care îl percep persoanele expuse la

zgomot.

La execuția lucrărilor pentru infrastructura drumurilor sunt utilizate utilaje care poluează

atmosfera. Pentru a evita sau diminua poluarea aferentă circulației zilnice a vehiculelor, traficul

poate fi deviat sau decongestionat prin asigurarea unei capacități de circulație mai mare. Sunt

realizate perdele de vegetație, iar intersecțiile importante pot fi amplasate la o distanță

semnificativă față de zonele populate. Emisiile de gaze cu efect de seră sunt cuantificate prin

intermediul următorilor indicatori specifici:

- potențialul de încălzire globală (GWP);

- potențialul de schimbare a temperaturii globale (GTP);

- valoarea emisiilor antropice în dioxid de carbon echivalent (CEWN);

- indicatorul impactului efectului de seră asupra sănătății.

Indicatorii de sustenabilitate a mediului sunt utilizați pentru cuantificarea sustenabilității

în domeniul transportului rutier și reprezintă un instrument tehnic de măsurare util în procesele

decizionale. Pentru a evalua situații mai complexe se pot utiliza mai mulți indicatori care acoperă

toate dimensiunile problemei în cauză.

28

II.3. Metode moderne pentru efectuarea analizelor economice și evaluarea

impactului ecologic aferente structurilor rutiere

Atât în cadrul sistemului de transport rutier, cât și în cel al infrastructurilor, metodele de

măsurare a sustenabilității sunt în plină evoluție, acestea având un rol important în cuantificarea

gazelor cu efect de seră, constituie un suport în luarea deciziilor și ajută la îmbunătățirea

metodelor de evaluare. În scopul dezvoltării instrumentelor utilizate pentru evaluarea ciclului de

viață se fac cercetări în privința consumului de energie, emisiilor de gaze cu efect de seră și a

materialelor din structurile rutiere.

Cele mai cunoscute și utilizate sisteme de evaluare a sustenbilității, relevante pentru

structurile rutiere sunt reprezentate de Metoda Evaluării Duratei de Viață - Life Cycle

Assessment - LCA și Metoda Analizei costurilor pe durata de viață - Life Cycle Cost Analysis -

LCCA.

II.3.1. Metoda de evaluare a impactului ecologic pe durata ciclului de viață - Life Cycle

Assessment - LCA

Organizația Internațională de Standardizare consideră că metoda de evaluare Life Cycle

Assessment - LCA este un instrument care „abordează aspectele legate de mediu și impactul

potențial asupra mediului pe parcursul duratei de viață a unui produs, de la achiziția materiilor

prime, producere, utilizare, până la reciclare și eliminare (cradle to grave)" (ISO, 2006).

LCA este o metodă de evaluare ce vizează analizarea și cuantificarea impactului produs

de structurile rutiere asupra mediului pe toată durata de viață a acestora.

Cele mai relevante standarde internaționale pentru Metoda Evaluării Duratei de Viață

sunt ISO 14040 - Managementul mediului - Evaluarea duratei de viață - Principii și cadru de

aplicare și ISO 14044 - Managementul mediului - Evaluarea duratei de viață - Cerințe și direcții

de aplicare.

Pentru LCA, Athena, GaBi, SimaPro sunt câteva din programele informatice cunoscute.

Metoda LCA poate fi utilizată pentru a identifica oportunitățile care duc la îmbunătățirea

performanțelor de mediu ale structurilor rutiere pe parcursul duratei de viață; a informa factorii

decizionali pentru stabilirea priorităților și planificarea strategică; a selecta indicatorii și a

cuantifica informațiile privind performanța asupra mediului. Factorii decizionali vor alege

varianta cu impact mai redus asupra mediului.

Analiza prin metoda evaluării pe durata ciclului de viață presupune următoarele etape:

Definirea scopului și a domeniului de aplicare presupune formularea explicită a fazelor

din durata de viață supuse analizei;

Etapa analizei de inventar - pentru sistemul studiat, sunt cuantificate intrările

(materiale, energie, resurse) și ieșirile (deșeuri, poluare) fluxului de mediu;

29

Evaluarea impactului pe durata de viață presupune evaluarea cantitativă a impactului

ecologic preconizat. Intrările și ieșirile din sistem au valori diferite pentru fiecare tip de emisie

poluantă și vor fi tranformate în emisi de CO2 echivalent.

Interpretarea rezultatelor se realizează în scopul utilizării acestora de către factorii de

decizie.

Prin urmare, metoda LCA este utilizată pentru analizarea și cuantificarea impactului pe

care îl are structura rutieră asupra mediului, pe întreaga durată de viață, pentru selectarea

indicatorilor de performanță și a tehnicilor de măsurare. Aceasta reprezintă un instrument util în

procesele decizionale pe termen lung atât pentru infrastructură, cât și pentru planificarea

traficului. Rezultatul este exprimat în funcție de factori cheie de mediu (consum de energie și

emisii de gaze cu efect de seră).

Programul informatic asPECT (Asphalt Pavement Embodied Carbon Tool) elaborat

de specialiştii din cadrul Laboratorului de Cercetări în Transporturi – TRL din Marea Britanie,

oferă o metodă practică pentru calcularea emisiilor de gaze cu efect de seră pe durata ciclului de

viață produse prin utilizarea mixturilor asfaltice la drumuri. Programul informatic asPECT

permite evaluarea emisiilor de CO2e pe baza informațiilor colectate privind: materialele utilizate,

transportul, precum și caracteristicile instalațiilor de preparare a mixturilor asfaltice.

Metoda LCA și programul informatic asPECT au fost selectate pentru a fi utilizate în

cadrul Studiului de caz A pentru evaluarea consumurilor de CO2e aferente structurilor rutiere

flexibile investigate (capitolul IV.1).

II.3.2. Metoda de analiză a costurilor pe durata ciclului de viață - Life Cycle Cost Analysis -

LCCA

Analiza costurilor pe durata de viață - Life Cycle Cost Analysis - LCCA este o metodă ce

vizează numai componenta economică a sustenabilității și evaluează costul inițial și costurile

preconizate ale diferitelor variante de investiție pe întreaga durată de viață. Beneficiile

alternativelor sunt aceleași, doar costul este diferit.

„LCCA este un instrument analitic pentru a oferi o comparație a costurilor între două sau

mai multe alternative care produc aceleași beneficii pentru proiectul analizat” (Dam, Tayor, Fick,

Gress, VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012).

Pentru a pune în aplicare un proiect sunt realizate mai multe activități generatoare de

costuri. Toate costurile anticipate sunt actualizate și totalizate rezultând valoarea netă actuală

(NPV) sau costul net prezent (CNP). Dacă există mai multe variante cu aceleași beneficii și

perioade de analiză identice, valoarea netă actuală sau costul net prezent sunt comparate pentru a

evidenția cea mai rentabilă variantă și a asigura același nivel de performanță. LCCA este un

instrument util în cuantificarea sustenabilității prin faptul că ține cont de impactul economic al

proiectării, execuției, materialelor, întreținerii.

Dacă sunt aceleași beneficii, dar perioadele de analiză sunt diferite, atunci analiza

costului este utilă pentru a identifica alternativa preferată.

30

O altă alternativă este de a utiliza aceeași perioadă de analiză pentru toate variantele, iar

valoarea rămasă a fiecărei variante o includem la sfârșitul perioadei de analiză ca (+) beneficiu

sau (-) pierdere.

Dacă beneficiile pot fi exprimate în bani, atunci vor fi luate în considerare alături de

costuri. Dacă există alți factori de decizie care nu pot fi transformați în bani, atunci LCCA nu

este suficientă pentru a selecta dintre variante. LCCA oferă informații în procesul de luare a

deciziilor.

Pentru LCCA, programul informatic cel mai răspândit este Real Cost (FHWA, 2011). Cu

ajutorul acestuia se pot calcula costurile pe durata de viață pentru o construcție nouă, întreținere,

reabilitare. Interfața cu utilizatorul a programului informatic prezintă meniul cu opțiunile

disponibile, ca în Figura II.2.

Figura II.2 - Interfața programului informatic Real Cost (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern,

& Lorenz, Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012)

Cu ajutorul programului informatic sunt realizate comparații între duratele de viață ale

diferitelor variante, dar aceste valori nu sunt suficiente. Pentru a ajunge la o concluzie, trebuie

luați în considerare și factorii de mediu și cei sociali, deoarece RealCost oferă doar valori

economice utile care ajută în procesul general de luare a deciziilor.

Prin urmare, metoda LCCA este întâlnită în evaluarea impactului economic al structurilor

rutiere. Este cuantificată valoarea totală a unui proiect prin analiza costurilor inițiale și a

costurilor viitoare (de întreținere, reconstruire, reabilitare) pentru întreaga durată de viață a

proiectului.

Metodele LCA, LCCA, precum și programul informatic Transport Research Laboratory -

TRL (UK) asPECT și GaBi pot fi utilizate și la evaluara sustenabilității structurilor rutiere.

Programul informatic GaBi, creat de Institutul pentru Testarea Polimerilor și Ştiința

Polimerilor (IKP) de la Universitatea din Stuttgart, în colaborare cu PE Europe GmbH,

realizează o analiză a costurilor: LCCA – Life Cycle Cost Analysis şi o comparaţie a produselor,

proceselor şi serviciilor care acoperă întreaga durată de viaţă de la producţia de materii prime

până la reconstrucţie: LCA – Life Cycle Assessment. Evaluarea LCA se realizează prin

31

intermediul a unor opţiuni principale (Cradle to Grave, Cradle to Gate, Gate to Gate şi Gate to

Grave) utilizate pentru definirea limitelor sistemului.

Metoda LCCA împreună cu programul informatic GaBi au fost selectate pentru a fi

utilizate la evaluarea impactului ecologic aferent structurilor rutiere rigide investigate în cadrul

Studiului de caz B (capitolul IV.2).

II.4. Tehnologii și materiale noi pentru îmbunătățirea sustenabilității

structurilor rutiere existente

Aplicarea principiilor sustenabilității utilizând tehnologiile actuale, presupune găsirea

oportunităților pentru a diminua impactul asupra mediului, îmbunătățirea beneficiilor aduse

societății și reducerea costurilor pe durata de viață.

Specialiștii din domeniul structurilor rutiere au apelat la diverse tehnologii pentru

îmbunătățirea sustenabilității: utilizarea materialelor reciclate, introducerea lianților modificați

care duc la creșterea performanțelor structurii rutiere, utilizarea sistemelor pentru evaluarea

sustenabilității..

II.4.1. Tehnologia mixturilor asfaltice cu modul ridicat tip MAS16, MAS8 utilizate pentru

structuri clasice și structuri rutiere flexibile durabile sustenabile

Reabilitarea, modernizarea şi dezvoltarea reţelei de drumuri în România, utilizând

metode noi de proiectare şi tehnologii eficiente de execuție, este o prioritate pentru integrarea

infrastructurii de transport în reţeaua rutieră Europeană. Cercetările recente au fost avut scopul

de a asimila şi dezvolta noile concepte de structuri rutiere flexibile durabile, în condiţiile de

trafic şi climă specifice României (ierni aspre și veri călduroase).

Normele de proiectare actuale (PD 177-2001) conduc la supradimensionarea structurilor

rutiere flexibile din cauza valorilor mici ale modulului de elasticitate dinamic al mixturilor

asfaltice. Structurile rutiere flexibile durabile (LLFP), concepute pe principii noi şi cu materiale

de înaltă calitate, au grosimi mai reduse şi sunt mai durabile.

În cadrul cercetărilor întreprinse în cadrul Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi” din

Iaşi s-a propus efectuarea unui experiment pe pista circulară de încercări accelerate ALT – LIRA

care constă în încercarea accelerată a 6 sectoare rutiere distincte: 3 sectoare (nr. 1, 3 și 5) cu

structură rutieră clasică şi 3 sectoare (nr. 2, 4 și 6) construite după principiile LLFP (Figura II.3)

(Andrei, Țăranu, Bârsănescu, Tănăsele, & Ioniță, 2011).

32

Figura II.3 - Pista circulară de încercări accelerate ALT-LIRA cu sectoare experimentale

(Andrei, Țăranu, Bârsănescu, Tănăsele, & Ioniță, 2011)

Programul de experimentare propus implică utilizarea mixturilor stabilizate cu fibre de

celuloză de tip MAS16 / MAS8 în scopul implementării acestora în cadrul proiectelor de

reabilitare a infrastructurii rutiere din România. Aceste mixturi sunt aplicate datorită

proprietăților superioare pe care le dețin și modulului de elasticitate dinamic ridicat.

Structurile rutiere flexibile durabile care incorporează mixturi asfaltice cu modul de

elasticitate dinamic ridicat au grosime mai mică în raport cu cele clasice, sunt capabile să suporte

un trafic de calcul mai mare și sunt verificate la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț,

conform prevederilor din standardele românești.

II.4.2. Îmbrăcăminți asfaltice care se autorepară - Self Healing Asphalt

Betonul asfaltic reprezintă una dintre cele mai utilizate tipuri de îmbrăcăminți rutiere,

obținut dintr-un amestec de agregate cu bitum și aditivi. Acesta rezistă o perioadă lungă de timp

la solicitările din trafic și în diferite condiții climatice. Pentru a menține aceste caracteristici pe

toată durata de viață a structurii rutiere, betonul asfaltic trebuie întreținut corespunzător și reparat

la momentul optim.

Asfaltul care se repară singur sau betonul asflatic conductiv este realizat din agregate,

bitum și fibre conductoare electric. Acest amestec are o conductivitate electrică ridicată.

Încălzirea mixturii prin inducție duce la închiderea fisurilor, repararea defecțiunilor din

îmbrăcăminte, adică la o durată de viață mai îndelungată.

În amestec se utilizează un volum optim de fibre conductoare care reprezintă volumul

necesar pentru o conductivitate maximă în asfalt. Mai sus de această valoare rezistivitatea

electrică este constantă sau se reduce, apar grupuri de fibre în amestec și o încălzire neuniformă.

33

Mai jos de această valoare, rezistivitatea electrică a mixturii scade, dar poate fi încălzită datorită

conductivității locale (vezi Figura II.4).

Figura II.4 - Tehnologia asfaltului care se autorepară (Dr. Tabaković & Prof. Schlangen, 2015)

În concluzie, bitumul nu îmbătrânește datorită încălzirii prin inducție; numărul de

autoreparări ale îmbrăcămintei asfaltice depinde de temperatura maximă atinsă; soluția poate fi

aplicată pentru reducerea fisurilor din betoanele asfaltice sau înainte de venirea iernii, pentru

închiderea fisurilor și evitarea pătrunderii apei în interiorul structurii rutiere.

II.4.3. Betonul de ciment armat cu fibre de oțel recuperate din anvelopele uzate - Steel

Fiber Reinforced Concrete - SFRC

Anvelopele uzate au un impact negativ asupra mediului înconjurător, conform Agenției

Europene de Mediu (2003). Pentru a crește procentul de reciclare a anvelopelor uzate, respectând

directivele date de Uniunea Europeană, este necesară utilizarea materialelor reciclate (inclusiv

materialul metalic din pneuri) și dezvoltarea unor produse noi.

Proiectul de cercetare European EcoLanes „Economical and Sustainable Pavement

Infrastructure for Surface Transport” a fost coordonat de Universitatea din Sheffield United

Kingdom, cu implicarea Univesității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași. Prin acest proiect s-a

avut în vedere proiectarea și executarea structurilor rutiere rigide durabile utilizând betonul de

ciment armat cu fibre de oțel provenite din reciclarea anvelopelor uzate (EcoLanes, 2009),

(Pușlău, 2011).

Pentru a afla care este alcătuirea optimă a betonului de ciment au fost supuse încercărilor

accelerate mai multe structuri rutiere:

dală din beton de ciment armat cu fibre într-un singur strat, strat de bază din balast

stabilizat cu ciment, strat de fundație din balast;

dală din beton de ciment armat cu fibre în două straturi (cu dozaj diferit de fibre), strat de

bază din balast stabilizat cu ciment, strat de fundație din balast;

strat din asfalt, beton de ciment care a fost compactat prin cilindrare (Roller Compacted

Concrete - RCC), strat de bază granular, strat de fundație.

34

Prin înregistrarea deformațiilor survenite în dalele din beton de ciment și a eforturilor

care rezultă din trafic, au fost comparate performanțele betonului simplu și a celui armat cu fibre,

luând în considerare și influența dozajului de fibre, precum și a lungimii dalelor.

În urma studiilor efectuate au fost emise câteva concluzii (Pușlău, 2011):

dalele nu prezintă fisuri sau alte degradări la suprafață,

rosturile de contact dintre dale s-a decalat;

anvelopele vehiculelor vor fi foarte intens și rapid uzate de suprafața de rulare abrazivă a

betoanelor de ciment rutier armate cu fibre metalice procurate din anvelopele uzate, prin

urmare este necesară acoperirea dalei cu un strat asfaltic,

dalele alcătuite din beton de ciment rutier, independent de prezența armăturii și de

lungimea dalei, au capacitatea portantă cea mai sporită, urmate de dalele din beton de

ciment care a fost compactat prin cilindrare (RCC) și de dalele din beton RCC cu

armătură din fibre acoperite de un strat asfaltic.

II.4.4. Tehnologia betonului de ciment compactat Roller Compacted Concrete - RCC

În acest subcapitol este descrisă tehnologia de punere în operă a betonului compactat din

structurile rutiere rigide durabile aferente sectoarelor experimentale din cadrul proiectului

european EcoLanes.

Betonul compactat cu ajutorul cilindrului compresor (Rolling Compacting Concrete –

RCC) este alcătuit din agregate cu granulozitate mare și fină, liant (10-14% din masa volumică),

aditiv și apă, care se omogenizează într-o instalație pentru prepararea betonului. Aceste materiale

componente trebuie să respecte cerințele de durabilitate și de rezistență pentru structura rutieră.

Punerea în operă este realizată cu tehnici de compactare prin cilindrare, asemănătoare celor de la

execuția drumurilor.

Betonul care a fost realizat prin utilizarea tehnologiei RCC prezintă caracteristici de

rezistență și durabilitate sporite, cu economii însemnate și viteză mărită de execuție. Dacă acest

beton este armat cu fibre (care sunt mai dificil de încorporat în amestec), proprietățile mecanice

sunt îmbunătățite, grosimea stratului este redusă, iar distanța dintre rosturi este diminuată.

În scopul obținerii rezistenței la lunecare, dacă betonul RCC nu îndeplinește cerințele de

rugozitate, atunci suprafața poate fi prelucrată mecanic sau prin așternerea unui strat subțire de

asfalt.

Deoarece betonul RCC conține un procent redus de apă, aerarea acestui amestec nu este

posibilă întotdeauna. Pentru a atinge o rezistență bună la îngheț, durabilitatea structurilor de tip

RCC necesită o atenție sporită.

Pentru a obține planeitatea și o densitate adecvată, o importanță aparte o au rosturile

longitudinale și transversale ale structurilor RCC.

35

II.4.5. Reciclarea structurilor rutiere flexibile și rigide

Când integritatea structurală a drumului și caracteristicile suprafeței de rulare sunt

afectate de degradări, se poate apela la reciclarea structurilor rutiere, adică o tehnologie

modernă pentru execuția infrastructurilor sustenabile care nu afectează generațiile următoare.

Aceasta are avantajele impactului redus asupra mediului datorită consumului diminuat de

combustibili pe parcursul procesului tehnologic; linia roșie rămâne aproape neschimbată; iar

economiile sunt semnificative la consumul de materiale noi, transport și energie (în cazul

reciclării in situ) (Florescu, 2010).

Reciclarea poate fi utilizată pentru îmbrăcămintea rutieră a autostrăzilor, la drumuri de

clasa tehnică II, III și IV, drumuri împietruite, structuri rutiere din beton de ciment.

În scopul realizării reciclării la rece in situ a structurilor rutiere, îmbrăcămintea

existentă degradată este frezată (utilizându-se întregul material rezultat), amestecată cu lianți și,

uneori, cu agregate naturale. Pentru execuție se utilizează un „tren de reciclare” (vezi Figura

II.5) alcătuit din reciclator, cisterna de bitum / emulsie bituminoasa și cisterna de apa. Traficul

este închis pe parcursul desfășurării lucrărilor (Florescu, 2010).

Figura II.5 - Procedura de reciclare in situ (Andrei, și alții, 2016)

Reciclarea la cald in situ a structurilor rutiere este utilizată pentru întreținerea,

ranforsarea sau consolidarea structurilor rutiere degradate și este aplicată pe drumuri (clasa

tehnică II, III, IV și V) și străzi (categoria tehnică II, III și IV) cu îmbrăcăminte asfaltică

(Florescu, 2010).

Tot materialul rezultat din încălzirea și scarificarea îmbracaminților bituminoase

existente este amestecat cu lianți și agregate naturale. Pentru execuție se utilizează un „tren de

termoregenerare” (utilaj care poate afecta capacitatea portantă a drumului datorită greutății sale

foarte mari). Stratul de mixtură se încălzește la 1300 - 140oC, prin urmare reciclarea la cald in

situ presupune un consum de energie foarte mare.

Reciclarea la cald in situ a îmbrăcăminților asfaltice este economic eficientă, nu necesită

protecție, materialele din straturile existente sunt total reciclate, rețeta optimă de mixtură rezultă

prin testarea și corectarea facilă a componentelor, iar traficul este deschis.

1. Șnecuri repartizatoare, 2. Prima grindă de

așternere, 3. Șnecuri, 4. Camera de amestecare, 5.

Tamburi de frezare, 6. Injector de bitum, 7.

Sistem de încălzire, 8. Rezervor de bitum, 9.

Cupa de dozare, 10. Rezervor de combustibil, 11.

Camera de preadăugare, 12. Dozare mixtură

asfaltică, 13. Rezervor de gaz (propan), 14.

Material reciclat, 15. A doua grindă de așternere,

16. Îmbrăcăminte reciclată, 17. Mixtură asfaltică.

36

Exploatarea dificilă a carierelor pentru agregate, creșterea prețului liantului hidrocarbonat

și constrângerile legate de protecția mediului au condus la reciclarea mixturilor asfaltice in

statii fixe (recycled asphalt pavement) care presupune frezarea îmbrăcaminții asfaltice

existente, transportul și depozitarea la stație, fabricarea mixturii. Pentru execuție și compactare

se utilizează mijloacele clasice (Florescu, 2010).

Această tehnologie este ecologică datorită reducerii procentului de agregate noi din

amestec, este economică deoarece liantul de aport și agregatele noi sunt utilizate în procent

redus, nu sunt utilizate echipamente speciale pentru fabricate.

În cazul structurilor rutiere din beton de ciment, când îmbrăcămintea este distrusă,

degradată, se recurge la reciclarea in situ a acesteia prin spargerea dalelor și utilizarea

materialului existent ca strat de bază pentru o nouă structură rutieră. De asemenea, dalele vechi

pot fi înlăturate și introduse într-un concasor pentru a le transforma în agregate. Indiferent de

categoria drumului, materialul frezat poate fi utilizat ca strat de bază sau ca îmbrăcăminte pentru

o altă structură rutieră.

II.4.6. Structuri rutiere variabile

Structurile rutiere variabile reprezintă un concept avansat, nou apărut în domeniul

îmbrăcăminților rutiere. În comparație cu structurile rutiere clasice, acestea sunt mai eficiente, au

o durată de viață mai mare și costuri mai reduse datorită diminuării cu până la 30% a

materialelor asfaltice utilizate (Dorobanțu & Andrei, 2015).

Această soluție este recomandată pentru drumurile care au un volum de trafic mai redus

(drumuri agricole, industriale sau forestiere, drumuri noi sau reabilitate cu două benzi de

circulație). În cazul țărilor aflate în curs de dezvoltare care nu au fonduri suficiente pentru

extinderea rețelei de drumuri, această soluție este adecvată, având un impact economic mult mai

mare.

Proiectarea structurilor rutiere variabile pornește de la cele două elemente principale:

roata și îmbrăcămintea rutieră. În funție de traficul de calcul și de caracteristicile terenului de

fundare este determinată acea variantă de alcătuire a structurii rutiere care să aibă materialul (de

preferință din surse locale) și grosimea cât mai economice. În secțiune transversală grosimea

straturilor este variabilă, în funcție de solicitările din trafic date de repartiția transversală a

urmelor roților. De asemenea, pentru benzile de circulație ale autostrăzilor (cu patru benzi de

circulație) sunt propuse soluții pentru diferențierea capacității portante. Pe viitor, conceptul poate

fi extins și în cazul pistelor aeroportuare (Dorobanțu & Andrei, 2015).

II.5. Indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport

În cele ce urmează se prezintă o sinteză a indicatorilor de sustenabilitate ai sistemului de

transport rutier, cu luarea în considerare a activităților de management integrat (management

tehnic și ecologic); a activităților de concepție și proiectare a infrastructurii de transport și,

37

implicit, a structurii rutiere; a activităților de producere a materialelor rutiere și aplicării

tehnologiilor de execuție, întreținere și reabilitare, precum și indicatorii de impact asupra

mediului.

Tabelul II.1 - Sinteza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport rutier

1. Indicatori aferenți activităților de

management integrat (management tehnic și

ecologic)

- indicatori de trafic și de siguranță a circulației

- indicatori de performanță a îmbrăcăminților

(durabilitate, costuri)

2. Indicatori ai activităților de concepție și

proiectare a infrastructurii de transport și

implicit a structurilor rutiere

- indicatori de trafic pentru dimensionare

structurală

- indicatori de stare tehnică (pentru drumurile

existente)

- clasa tehnică a drumului

- metoda de proiectare utilizată funcție de tipul

structurii rutiere (clasică, durabilă, variabilă)

- indicatori climatici (tip climateric, verificarea

la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț)

3. Indicatori aferenți activităților de

producere a materialelor rutiere și aplicării

tehnologiilor de execuție, întreținere și

reabilitare

- caracteristicile tehnice ale materialelor rutiere

- tehnologii de execuție, întreținere și

reabilitare (tehnologia de preparare și punere în

operă a mixturilor asfaltice cu modul ridicat,

tehnologia îmbrăcăminților asfaltice care se

autorepară, tehnologia de proiectare și execuție

a structurilor rutiere flexibile variabile,

tehnologia betonului de ciment armat cu fibre

de oțel recuperate din anvelope uzate,

tehnologia betonului de ciment compactat și

tehnologia de reciclare a îmbrăcăminților

rutiere)

4. Indicatori de impact aferenți activităților

rutiere

Impact negativ: - indicatori de zgomot

- indicator al emisiilor de CO2e

- fragmentarea habitatelor

Impact pozitiv: - mobilitate

- indicator social

Managementul integrat vizează atât aspectele tehnico – inginerești, cât și cele economice,

sociale și de mediu, în scopul utilizării acestora la evaluarea sustenabilității proiectelor și,

implicit, a structurilor rutiere.

38

Activitățile de concepție și proiectare sunt esențiale în obținerea unei infrastructuri de

transport și implicit a unor structuri rutiere eficiente și durabile, prin luarea în considerare a

factorilor de trafic, climă, clasă tehnică și a metodelor de proiectare.

Materialele utilizate în industria drumurilor sunt în continuă schimbare, adapatându-se la

noile cerințe apărute. De asemenea, materialele reciclate sunt mai economice și au un impact

pozitiv asupra mediului înconjurător. Tehnologiile utilizate pentru execuția, întreținerea și

reabilitarea drumurilor sunt aplicate în scopul obținerii unor structuri rutiere sigure, economice și

performante.

Efectele activităților rutiere sunt cuantificate prin intermediul indicatorilor de impact.

Aceștia desemnează consecințele zgomotului, emisiilor de CO2e, fragmentării habitatelor, și,

respectiv, efectele mobilității și impactul asupra societății pe termen lung, nu doar evaluarea

schimbărilor survenite imediat.

Plecând de la analiza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport,

în scopul evaluării sustenabilității diverselor structuri rutiere, se propune utilizarea unor

indicatori specifici de sustenabilitate pentru structurile rutiere, definiți și calculați conform

relațiilor II.1, II.2 și II.3:

𝐼𝐷 = 100 ∙ 𝑤𝐷 (II.1)

unde:

𝐼𝐷 − indicatorul de sustenabilitate aferent duratei de viață / durabilității structurilor rutiere;

𝑤𝐷 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐷.

𝐼𝐿𝐶𝐴 = 100 ∙ 𝑤𝐿𝐶𝐴 (II.2)

𝐼𝐿𝐶𝐴 − indicatorul de sustenabilitate aferent impactului structurilor rutiere asupra mediului;

𝑤𝐿𝐶𝐴 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐿𝐶𝐴;

𝐼𝐶 = 100 ∙ 𝑤𝑐 (II.3)

𝐼𝐶 − indicatorul de sustenabilitate aferent costurilor implicate;

𝑤𝑐 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐶;

În mod convențional, s-a stabilit că valoarea fiecărui indicator variază de la 0 la 100,

valoarea maximă sau minimă fiind atribuită unei structuri rutiere ideale, corespunzătoare unor

sisteme existente în natură, perfect sustenabile care se autoregenerează periodic fără intervenția

omului, urmând un traseu neliniar, ciclic (McDonough, 2017). Așa cum rezultă din această

definiție, o structură rutieră sustenabilă ar trebui să urmeze, pe parcursul exploatării sale, un ciclu

similar sistemelor naturale, dar implicând, în mod obligatoriu, și intervenția omului prin

următoarele activități:

conceperea și proiectarea unor structuri rutiere durabile (cu durate de viață de cel puțin

două ori mai mari decât cea a structurilor rutiere clasice);

utilizarea unor materiale noi, precum și a unor tehnologii de execuție și întreținere cu un

consum energetic redus;

39

aplicarea, pe parcursul exploatării drumului, a tehnologiilor de reciclare specifice

concomitent cu utilizarea unor resurse regenerabile și cu reducerea drastică a emisiilor

nocive.

Coeficienții de pondere aferenți acestor indicatori se pot stabili ca procent din valorile

maxime / praguri pe care le poate atinge în mod normal un astfel de indicator. Astfel, dacă în

cazul îmbrăcăminților flexibile durabile durata de viață maximă este stabilită la 50 de ani, pentru

o îmbrăcăminte clasică având durata de viață proiectată de 15 ani, coeficientul de pondere luat în

calcul va fi de 15/50 = 0,3, comparativ cu coeficientul de pondere 𝑤𝐷 = 1 luat în considerare

pentru îmbrăcămintea durabilă. În continuare, acest indicator poate fi folosit la o clasificare a

sustenabilității din punctul de vedere al durabilității, conform Tabelului II.2.


durabilității

Nr.

crt. Valoare 𝑰𝑫

Niveluri de

sustenabilitate

1. 0-20 Nesatisfăcător

2. 20-40 Satisfăcător

3. 40-60 Bun

4. 60-80 Foarte bun

5. 80-100 Excelent

𝑰𝑫

0-20

20-40

40-60

60-80

80-100


În mod similar se pot stabili niveluri specifice de sustenabilitate pentru ceilalți doi

indicatori investigați.

40

CAPITOLUL III

ANALIZA, PRIN PRISMA SUSTENABILITĂȚII, A

METODELOR ACTUALE DE PROIECTARE, EXECUȚIE ȘI

ÎNTREȚINERE A STRUCTURILOR RUTIERE

41

Activitățile antropice au afectat planeta Pământ sub aspec ecologic, social și economic,

punând în pericol generațiile viitoare și speciile de viețuitoare. Acest aspect, a condus factorii

decizionali din domeniul structurilor rutiere la concluzia că trebuie să adopte principii și

tehnologii noi care să asigure un echilibru între realitatea economică și exigențele de mediu și

sociale.

Structurile rutiere sunt îmbătrânite și se deteriorează. În plus, ele sunt afectate de

creșterea explozivă a traficului și a încărcărilor date de vehicule. S-a ajuns la probleme grave de

congestie a traficului și la insuficiența fondurilor necesare pentru a îmbunătăți condițiile de trafic

actuale.

Factorii implicați în proiectarea, execuția, întreținerea și reabilitarea rețelei de structuri

rutiere au observat că în momentul de față nu sunt utilizate soluții sustenabile pentru rezolvarea

problemelor legate de infrastructura rutieră. Este necesară o nouă abordare care să implementeze

soluții sustenabile prin menținerea structurilor rutiere în bună stare pentru o perioadă mai

îndelungată. Acestea includ costuri reduse pe întreaga durată a ciclului de viață, impact redus

asupra mediului și beneficii asupra societății (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz,

2012).

În cadrul unui proiect aferent unei structuri rutiere există un echilibru între cei trei piloni

ai sustenabilității: economic, de mediu și social. Identificarea și măsurarea fiecărui factor se

realizează în fiecare etapă de viață a unei structuri rutiere începând cu proiectarea și alegerea

materialelor și continuând cu execuția, întreținerea și reabilitarea. Pentru fiecare caz, este

necesară identificarea factorilor care pot fi aplicați, colectarea datelor pentru factorii ce trebuie

evaluați, aplicarea instrumentelor utile estimării impactului pe care îl produc, precum și

evaluarea impactului cumulat al acestora (Figura III.1). Prin urmare, este necesară o analiză

amănunțită pentru evaluarea sustenabilității unui proiect al unei structuri rutiere.

Figura III.1 – Identificarea și măsurarea pilonilor sustenabilității

Prin utilizarea unor metode moderne de proiectare structurală și a unor tehnologii

eficiente de execuție pentru reabilitare, modernizare și dezvoltare, infrastructura de transport a

României se poate integra în rețeaua Europeană de drumuri.

• Identificarea factorilor implicați

Etapa 1

•Colectarea datelor necesare

Etapa 2

•Aplicarea instrumentelor utile estimării impactului

Etapa 3

•Evaluarea impactului cumulat

Etapa 4

42

III.1. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere flexibile

În acest subcapitol vor fi tratate diferite metode de proiectare (atât pentru proiecte noi, cât

și pentru proiecte de reabilitare) pentru îmbunătățirea sustenabilității structurilor rutiere flexibile.

Proiectarea structurilor rutiere presupune identificarea condițiilor de amplasament:

zestrea existentă, tipul climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard,

alegerea tipului de structură rutieră și dimensionarea acesteia cu materialele ce o alcătuiesc

pentru a ajunge la performanța dorită (planeitate, durată de viață, siguranță, rugozitate, fiabilitate,

estetică). Proiectarea influențează factorii sustenabilității: durabilitatea, costurile pe întreaga

durată de viață, performanța, materialele utilizate. Structurile rutiere din beton asfaltic (Asphalt

concrete - AC) pot conține sau nu straturi suport de materiale granulare stabilizate sau

nestabilizate, așezate pe un strat de fundație. Acestea sunt considerate flexibile deoarece preiau

deformațiile din trafic.

Structura rutieră flexibilă este constituită din materiale necoezive stabilizate mecanic

și/sau cu lianți hidrocarbonați: îmbrăcămintea (strat de uzură și strat de legătură) din straturi

bituminoase, macadam sau pietruire; stratul de bază din anrobate bituminoase și stratul/straturile

de fundație (numit și strat de rezistență) din structuri rutiere suple, vechi, balast stabilizat

mecanic, macadam, macadam bituminos, pietruiri existente sau blocaj din piatră brută sau din

bolovani de râu.

Structura rutieră mixtă este alcătuită din agregate naturale stabilizate mecanic și cu lianți

hidraulici sau puzzolanici, în care apar fisurile din contracție: îmbrăcămintea (strat de uzură și

strat de legătură) din straturi bituminoase; stratul de bază din anrobate bituminoase sau agregate

naturale stabilizate cu ciment și stratul/straturile de fundație (numit și strat de rezistență) din

agregate naturale stabilizate cu ciment sau cu lianți puzzolanici, straturi din beton de ciment,

macadam cimentat, pavaje, structuri rutiere suple, vechi, balast stabilizat mecanic, macadam,

macadam bituminos, pietruiri existente sau blocaj din piatră brută sau din bolovani de râu. Pentru

a stabili stadiul actual de evoluție al metodelor de dimensionare aferent structurilor rutiere

flexibileși pentru a implementa noi metode în țara noastră (cu luarea în considerare a condițiilor

specifice de relief, trafic și climă), în cele ce urmează, se vor analiza principalele metode de

dimensionare structurală utilizate, în prezent, în țară și în lume.

III.1.1. Metoda Normativ pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide

(metoda analitică) PD 177-2001

În România, la dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide pentru drumuri noi,

drumuri expres, autostrăzi, străzi, pentru modernizarea drumurilor pietruite existente și pentru

reabilitarea drumurilor de clasă tehnică I, II și III (opțional pentru cele de clasă tehnică IV și V)

se utilizează Normativul pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide (metoda

analitică) PD 177-2001.

43

Pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide se stabilește alcătuirea

structurii rutiere și se verifică starea de solicitare a acestuia sub acțiunea traficului de calcul,

astfel încât să fie îndeplinite următoarele criterii:

pentru structuri rutiere suple: deformația specifică de întindere admisibilă la baza

straturilor bituminoase; deformația specifică de compresiune admisibilă la nivelul patului

drumului;

pentru structuri rutiere semirigide: deformația specifică de întindere admisibilă la baza

straturilor bituminoase; tensiunea de întindere admisibilă la baza stratului/straturilor din

agregate naturale stabilizate cu lianți hidraulici sau puzzolanici; deformația specifică de

compresiune admisibilă la nivelul patului drumului.

Cunoscând datele despre trafic (compoziție, intensitate, evoluție), caracteristicile

geotehnice ale pământului de fundare și regimul hidrologic al complexului rutier (tipul profilului

transversal, modul de asigurare a scurgerii apelor de suprafață, posibilitățile de drenare, nivelul

apei freatice) se poate realiza dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide urmărind

etape: stabilirea traficului de calcul, stabilirea capacității portante la nivelul patului drumului,

alegerea alcătuirii structurii rutiere, analiza la solicitarea osiei standard și stabilirea comportării

sub trafic a acesteia.

Din dimensionarea structurilor rutiere flexibile conform normativului românesc PD 177-

2001 au rezultat structuri supradimensionate datorită valorilor reduse aferente modulelor de

elasticitate ale mixturilor asfaltice. Grosimea structurii rutiere variază între 75 și 95 cm, iar

durata de viață de 15 ani.Prin urmare, pe baza unor principii noi de proiectare, au fost propuse

structurile rutiere flexibile durabile (LongLastingFlexiblePavement – LLFP). Acestea conțin

materiale de calitate superioară (de exemplu, Stone MatrixAsphalt – SMA) (Andrei, 2002), au

grosimea mai redusă și sunt mai rezistente (durabile).

III.1.2. Structuri Rutiere Flexibile Durabile – Long Lasting Flexible Pavements

Pentru integrarea infrastructurii sale de transporturi în rețeaua de drumuri a Comunității

Europene, România a recurs la reabilitarea și modernizarea rețelei de drumuri existente, utilizând

metode moderne și eficiente de proiectare structurală, precum și tehnologii noi de execuție.

Structurile rutiere flexibile din tara noastră sunt dimensionate conform normativului

românesc (Administrația Națională a Drumurilor). Acestea sunt supradimensionate din cauza

valorilor scăzute ale modulului de elasticitate dinamic al mixturilor asfaltice. Grosimile

structurilor rutiere clasice de autostrăzi variază între 75 și 95 cm.

Comparativ cu structurile rutiere tradiționale, s-au făcut cercetări și pentru dezvoltarea

conceptului de structură rutieră flexibilă durabilă. Acestea sunt concepute pe principii noi,

implică utilizarea unor materiale de înaltă calitate (Stone Matrix Asphalt – SMA) (Andrei, 2002),

conduc la structuri rutiere cu grosimi reduse și mai durabile. Scopul este executarea drumurilor

noi, în condițiile de trafic și climă specifice României.

44

O structură rutieră durabilă este viabilă, aceasta trebuie să îndeplinească anumite condiţii

(Asphalt Pavement Alliance, 2011):

- proiectare împotriva apariției defectelor structurale;

- selecția unor materiale de calitate;

- execuție corectă;

- identificarea degradărilor de suprafață

- resuprafaţare (pentru eliminarea fisurilor din oboseală, fisurilor din variații de

temperatură, făgașelor longitudinale și deteriorărilor suprafeței apărute în stratul de

uzură) și monitorizare periodică pentru menținerea funcționalității.

S-a demonstrat, pe baza unor cazuri reale, că structurile rutiere cu grosime mai mare,

executate corect, au doar degradări de suprafață (Asphalt Pavement Alliance, 2011).

De asemenea, utilizarea materialelor asfaltice cu modul de elasticitate ridicat (E = 6,000-

7000 MPa), în concordanță cu conceptele structurilor rutiere durabile conduce la executarea unor

structuri flexibile cu grosime mai mică decât a celor clasice, dar capabile să suporte un trafic de

calcul mai mare. Structurile rutiere flexibile durabile sunt rezistente la acțiuneaînghețului, în

acord cu standardele românești (STAS 1709/1-90; STAS 1709/2-90; STAS 1709/3-90).

III.1.3. Metoda de dimensionare Asphalt Institute

O paralelă între Metoda Românească (CALDEROM 2000) şi Metoda Americană

(Asphalt Institute), pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile durabile, s-a realizat în

acțiunea unor categorii variate de trafic, în diverse ipoteze de calcul, pe baza unor studii de caz.

Rezultatele obținute conduc la recomandarea de a implementa structurile rutiere flexibile

durabile în România.

Metoda de proiectare Asphalt Institute consideră îmbrăcămintea ca un sistem elastic

alcătuit din mai multe straturi. Pentru a dimensiona o structură rutieră flexibilă au fost elaborate

diagrame de proiectare (pentru o gamă largă de încărcări din trafic, exprimate în osii standard de

80 KN), bazate pe două criterii (http://www.asphaltinstitute.org): criteriul efortului de întindere

maxim de la baza straturilor de asfalt și efortul de compresiune vertical maxim de la suprafața

patului drumului.

Pentru a proiecta o structură rutieră flexibilă, trebuie determinată grosimea minimă de

asfalt care poate prelua eforturile dezvoltate conform celor două criterii de mai sus, parcurgând

următoarele etape:

1. introducerea datelor de intrare:

modulul resilient: Mr= 1500 CBR: relația duce la cele mai bune rezultate, pentru

CBR<20 (pentru pământuri coezive: argile, praf și materiale necoezive: nisip fin);

relația nu este suficient de precisă pentru CBR>20 (materiale granulare);

traficul de calcul ESAL (m.o.s de 80 KN);

temperatura medie anuală MAAT (º F).

2. alegerea materialelor ce vor fi utilizate în straturile de suprafață și în straturile de bază;

3. identificarea grosimii minime a straturilor utilizând diagramele de calcul specifice.

http://www.asphaltinstitute.org/

45

III.1.4. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile

Evaluarea sustenabilității îmbrăcăminților rutiere

Deși, așa cum s-a arătat prin definiție, sustenabilitatea îmbrăcăminților implică aspecte

tehnice, ecologice, sociale și economice, s-a pus, în prezent, problema evaluării acesteia atât sub

aspect calitativ, cât și cantitativ.

Pentru stabilirea unei metode de evaluare a sustenabilității unei îmbrăcăminți trebuie să

se ia în considerare scopurile și prioritățile proiectului și, funcție de acestea, să se stabilească:

1. Care componente și obiective ale sustenabilității au o valoare și o importanță deosebită;

2. Stabilirea ordinii de importanță a acestora;

3. Adoptarea strategiilor necesare realizării acestor obiective.

Conform acestor abordări, în studiile de sustenabilitate ale diverselor proiecte se

recomandă să se stabilească minim două - trei alternative, urmând a alege în final alternativa cu

cel mai scăzut cost al ciclului de viață.

Având în vedere aceste considerente, procesul global de analiză a sustenabilității la

proiectarea îmbrăcăminților, poate fi condus după următoarea schemă (Figura III.2):



Date de intrare: - obiective de performanță - date de trafic

- obiective privind costurile - date privind regimul climatic

- obiective privind sustenabilitatea - caracteristicile materialelor disponibile

- tehnologiile de execuție

Stabilirea tipului de îmbrăcăminte

Alcătuirea structurală Materiale utilizate

Selectarea metodelor de proiectare

Alternativa 1

Metoda clasică

PD 177-2001

+ LCA + Aspect

Alternativa 2

LLFP

+ LCA + Aspect

Selectarea alternativei cu LCA cel mai redus

Alternativa 3

Asphalt Institute

+ LCA + Aspect

Specificații tehnice și tehnologii de execuție

46

Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților flexibile sustenabile

În conformitate cu schema logică din Figura III.2 și Figura III.3, la proiectarea

structurilor rutiere flexibile, se iau în considerare următoarele obiective: de performanță

(siguranța, durata de viață extinsă), de costuri (costul total pe întreaga durată de viață a structurii

rutiere este minimizat) și de sustenabilitate (impact redus asupra mediului, satisfacerea nevoilor

societății, utilizarea materialelor reciclate, reducerea transportului de materiale).

Pentru realizarea acestor obiective, conform experienței acumulate până în prezent și

recomandărilor din literatura de specialitate (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz,

Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012), pot fi luate în considerare o serie

de strategii care privesc atât procesul de proiectare, cât și selectarea materialelor, tehnologiilor de

execuție și de întreținere specifice.

Figura III.3 - Obiectivele proiectării structurilor rutiere sustenabile

În cele ce urmează, se prezintă un set de strategii pe care proiectantul le poate selecta și

aplica în cadrul proiectului, în vederea analizei și evaluării sustenabilității acestuia (Tabelul

III.1).

Menționăm că acest set nu este exhaustiv și că acest set de strategii va putea fi completat

pe parcursul aplicării și implementării metodei în funcție de specificul proiectelor investigate.



Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descriere strategie

Impact asupra sustenabilității

Impact social Impact de

mediu

Impact

economic

1 SPF-A

Realizarea structurilor rutiere

cu durată de viață extinsă

LLFP. Utilizarea

materialelor de calitate

impact

diminuat

inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

OBIECTIVE

Obiective de performanț

ă

Obiective de sustenabilita

te

Obiective de costuri

47

superioară

2 SPF-B

Utilizarea unor materiale

locale cu impact de transport

redus

populația este

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

impact redus

pentru

transportul

materialelor

Costuri

inițiale

diminuate

Costuri pe

durata de

viață crescute

dacă nu este

realizată

performanța

3 SMF-C

Reducerea impactului

extracției, procesării și

transportului agregatului

Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus,

reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului pe

distanțe mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

4 SMF-D

Utilizarea materialelor

reciclate și a deșeurilor

industriale (zguri de furnal)

Necesitate

redusă de

depozitare

Impact

redus

datorat

cantității

diminuate

de

materiale

necesare

în timp

Cost redus

dacă

materialele

sunt

disponibile

5 SMF-E

Extinderea duratei de viață a

betonului asfaltic utilizând

aditivi de tipul polimerilor și

fibrelor de celuloză (MASF

16, MASF 8), precum și

Populația este

ferită de

pericole, dar

muncitorii

sunt expuși

Impact redus

pe durata de

viață prin

proiectare

eficientă și

cost inițial

crescut ce

poate fi

compensat

prin

48

aditivi pentru sporirea

adezivității bitumului la

suprafața agregatelor

minerale

emisiilor compactare

corectă

reducerea

grosimii

structurii

rutiere

6 SEF-F

Reducerea zgomotului

(restricții în timpul execuției,

întreținerea corectă a

utilajelor)

Impact redus restricții pe

parcursul

execuției care

cresc emisiile

și este afectată

calitatea

aerului

Cost ridicat

7 SEF-G

Execuția rapidă combinată

cu strategii de control al

traficului în timpul execuției

Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SEF-H

Utilizarea pe scară largă a

reciclării in situ sau în

instalații, pentru reabilitarea

îmbrăcăminților existente

Siguranță

îmbunătățită

Impact redus

Transport

limitat

Impact redus

asupra

costurilor

În cele ce urmează se prezintă în detaliu fiecare din aceste strategii:

1. SPF-A - Realizarea structurilor rutiere cu durată de viață extinsă (LLFP - Long Lasting

Flexible Pavements). Utilizarea materialelor de calitate superioară

Structura rutieră flexibilă proiectată cu durată de viață extinsă este considerată durabilă

dacă este proiectată astfel încât tensiunea de întindere la baza straturilor asfaltice este inferioară

limitei la care începe fisurarea (Figura III.4).

Figura III.4 - Secțiune transversală structură rutieră flexibilă (Pușlău, 2011)

Structura rutieră flexibilă durabilă este alcătuită din: strat de fundație compactat, strat de

bază (materiale granulare), strat asfaltic rezistent la întindere (51-76mm), strat asfaltic cu modul

de elasticitate ridicat, strat asfaltic stabilizat sau cu polimeri (38-102mm) și strat de uzură cu

polimeri, fibre recuperate din pneuri de cauciuc, mixturi poroase sau mixturi asfaltice stabilizate

49

(25-51 mm) (Dam, Tayor, Fick, Gress, VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete Pavements:

A Manual of Practice, 2012).

Proiectarea structurilor rutiere cu o durată de viață extinsă se realizează în vederea

obținerii următoarelor beneficii din punct de vedere al sustenabilității:

cantitate redusă de mixtură asfaltică datorată utilizării materialelor de calitate superioară

și compactării corespunzătoare, care asigură o rezistență bună la întindere și o secțiune

transversală mai redusă decât a mixturilor asfaltice clasice;

strat de legătură realizat prin încorporarea unor cantități mai mari de materiale asfaltice

reciclate amestecate cu lianți bituminoși;

mixturi asfaltice poroase (drenante) realizate cu bitum modificat ce permit reducerea

zgomotului, scurgerea apelor pluviale captarea poluanților;

strat de bază granular realizat din materiale reciclate din beton de ciment sau din deșeuri.

2. SPF-B - Utilizarea unor materiale locale cu impact de transport redus

Încorporarea materialelor locale în proiectarea structurilor rutiere flexibile conduce la

reducerea costurilor de transport și a impactului asupra mediului.

Utilizarea reciclării in situ (parțială sau totală) conduce la costuri inițiale reduse datorate

diminuării transportului de materiale noi și executării straturilor mai subțiri. Au durată de viață

extinsă dacă sunt proiectate și executate corespunzător.

3. SMF-C - Reducerea impactului extracției, procesării și transportului agregatului

Pentru a reduce impactul extracției de agregate noi asupra mediului, trebuie obținute

autorizații pentru transportul de la cariere din zona aferentă lucrării, astfel încât distanțele să fie

diminuate. Pentru a asigura performanța structurii rutiere, agregatele trebuie să întrunească

anumite dimensiuni și proprietăți. Procesarea acestora presupune consum de energie, apă și

emisii de gaze, eventual pot rezulta deșeuri din operațiunile de concasare. Zgomotul și praful

rezultat au impact social și ecologic.

Uneori, agregatele care întrunesc calitatea cerută, trebuie transportate cu ajutorul

camioanelor de la distanțe foarte mari, având impact economic, ecologic și social (trebuie

protejate comunitățile existente în zona carierelor) semnificativ. În acest caz, pentru reducerea

impactului creat de transport, se recomandă utilizarea materialelor locale noi sau reciclate, a

transportului maritim sau feroviar care sunt mai puțin poluante și autorizarea zonelor de

extragere și procesare mai apropiate de zona de lucru.

4. SMF-D - Utilizarea materialelor reciclate și a deșeurilor industriale (zguri de furnal)

Este recomandată utilizarea materialelor reciclate disponibile pentru a obține un cost

diminuat, o durată de viață extinsă și eliminarea necesității de depozitare a deșeurilor. Dacă se

folosește asfaltul cauciucat în componența betonului asfaltic, costul inițial este crescut, dar

obținem o durată de viață extinsă și investiția poate fi recuperată mai ușor în cazul turnării în

straturi subțiri. Prin utilizarea asfaltului reciclat în loc de liant se obține un cost redus.

50

Storcurile de materiale și deșeurile necesită gestionarea prin tratarea solurilor

contaminate, eliminarea deșeurilor care afectează calitatea apelor pluviale din șanțuri, rigole și

canale de scurgere.

5. SMF-E - Extinderea duratei de viață a betonului asfaltic utilizând aditivi de tipul

polimerilor și fibrelor de celuloză (MASF 16, MASF 8), precum și aditivi pentru sporirea

adezivității bitumului la suprafața agregatelor minerale

Extinderea duratei de viață a betonului asfaltic prin proiectare eficientă și compactare

corectă, reduce impactul asupra mediului pe durata de viață a structrurii rutiere.

Cauciucul recuperat din pneurile uzate și polimerii utilizați în amestecuri conduc la

creșterea duratei de viață, au cost inițial crescut ce poate fi compensat prin reducerea grosimii

structurii rutiere, dar pot avea și impact diminuat asupra mediului prin scăderea cantității de

materiale utilizate în timp.

Utilizarea materialelor asfaltice cu polimeri modificați conduce la o durată de viață

extinsă a structurilor rutiere, prin creșterea rezistenței la formarea făgașelor, sensibilitate scăzută

la fisurare și reducerea fisurilor transmise prin reflexie sau a fisurilor cauzate de

reflexia/transmisia rosturilor (reflection cracking). Creșterea duratei de viață poate implica și

scăderea frecvenței întreținerii și reabilitării, precum și reducerea impactului asupra mediului.

Extinderea duratei de viață a betonului asfaltic este realizată și prin utilizarea aditivilor

care sporesc adezivitatea bitumului la suprafața agregatelor minerale. Aceștia reduc riscul

deteriorării premature datorate umezelii, impactul de mediu este ridicat datorită procesului de

fabricație, muncitorii sunt expuși emisiilor, iar costul inițial este ușor ridicat.

6. SEF-F - Reducerea zgomotului (restricții în timpul execuției, întreținerea corectă a

utilajelor)

Executarea mixturilor asfaltice poroase (drenante) presupun un cost ridicat, înlocuirea

frecventă a stratului de suprafață, dar au avantajul reducerii nivelului de zgomot.

Reducerea zgomotului poate fi controlată prin depozitarea materialelor la distanță de

zonele locuite, diverse restricții pe parcursul execuției (care au efect asupra productivității, cresc

emisiile și este afectată calitatea aerului) și modificarea și/sau întreținerea corectă a utilajelor

pentru reducerea nivelului de zgomot.

7. SEF-G - Execuția rapidă combinată cu strategii de control al traficului în timpul

execuției

Execuția rapidă este utilizată pentru minimizarea duratei de construcție și a timpului de

închidere a benzilor de circulație, a întârzierii utilizatorilor, reducerea emisiilor și reducerea

riscului de accidente prin îmbunătățirea siguranței.

Controlul eficient al traficului presupune decongestionarea acestuia, siguranța

utilizatorilor, diminuarea consumului de combustibil, calitatea îmbunătățită a aerului și timp

câștigat. Prin implementarea sistemelor inteligente de avertizare, utilizatorii au posibilitatea de a

51

alege varianta ocolitoare înainte de a ajunge în zona de lucru, fapt ce reduce întârzierile și crește

siguranța.

8. SEF-H - Utilizarea pe scară largă a reciclării in situ sau în instalații, pentru reabilitarea


Prin utilizarea tehnologiei de reciclare în instalații a betonului asfaltic este diminuată

utilizarea liantului și agregatelor noi. Un impact ecologic major este reprezentat de extragerea și

prelucrarea liantului din resursele limitate de petrol. Amestecul materialelor reciclate cu lianți

modificați din anvelope uzate este îmbunătățit treptat și nu afectează performanța structurii

rutiere.

La fel, prin utilizarea tehnologiei de reciclare in situ (parțială sau totală) a betonului

asfaltic este diminuată utilizarea liantului și agregatelor noi, prin urmare există un impact redus

asupra mediului și a costurilor, iar transportul este limitat. Reciclarea la cald in situ contribuie

la corectarea părții superioare a suprafeței existente deteriorate, prin încălzirea suprafeței,

amestecarea cu un agent de reciclare, agregate și bitum. Reciclarea la rece in situ este realizată

prin frezarea asfaltului recuperat, amestecarea cu aditiv reciclat și agregate, așterenere și

compactare. Siguranța utilizatorilor este astfel îmbunătățită prin creșterea rugozității, drenare

optimă și aspect estetic.

III.2. Stadiul actual al proiectării structurilor rutiere rigide

În acest subcapitol vor fi tratate diferite metode de proiectare (atât pentru proiecte noi, cât

și pentru proiecte de reabilitare) pentru îmbunătățirea sustenabilității structurilor rutiere rigide.

Proiectarea structurilor rutiere presupune identificarea condițiilor de amplasament:

zestrea existentă, tipul climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard,

alegerea tipului de structură rutieră și dimensionarea acesteia cu materialele ce o alcătuiesc

pentru a ajunge la performanța dorită. Proiectarea influențează factorii sustenabilității:

durabilitatea, costurile pe întreaga durată de viață, performanța, materialele utilizate. Structurile

rutiere din beton de ciment hidraulic (Hydraulic cement concrete - HCC) pot conține sau nu

straturi suport de materiale granulare stabilizate sau nestabilizate.

Structura rutieră rigidă clasică este alcătuită din îmbrăcăminte (dală) din beton de ciment,

cu unul sau două straturi (strat de uzură – stratul superior și strat de rezistență – stratul inferior)

sau macadam cimentat, din unul sau mai multe straturi de fundație (numit și strat portant)

stabilizat sau nu cu lianți și, eventual, din strat de formă.

Materialele utilizate în componența îmbrăcăminților rutiere rigide sunt: agregate naturale

(nisip, pietriș), piatră spartă, cribluri, ciment, apă, aditivi, materiale pentru rosturi, oțel-beton,

fibre de oțel. În prezent, îmbrăcămințile din beton de ciment sunt realizate pe toată lățimea părții

carosabile, sub forma dalelor din beton de ciment 18…25 cm grosime, cu rosturi longitudinale

între benzile de circulație și rosturi transversale de contracție și dilatație. La îmbrăcămințile

rutiere din beton de ciment, repartizarea solicitărilor se realizează pe o suprafață mult mai mare

52

decât în cazul îmbrăcăminților din mixturi asfaltice, prin urmare deformațiile sub solicitări sunt

mai reduse, iar durata de exploatare este de 20… 30 ani (Lucaci, Costescu, & Belc, 2000).

Pentru a stabili care este stadiul de evoluție actual al metodelor de dimensionare aferent

structurilor rutiere rigide și pentru a implementa noi metode în țara noastră cu luarea în

considerare a condițiilor specifice de relief, trafic și climă, în cele ce urmează, se vor analiza

principalele metode de dimensionare structurală utilizate, în prezent, în țară și în lume.

III.2.1. Metoda de dimensionare a structurilor rutiere rigide conform Normativului NP

081-2002

În România, la dimensionarea structurilor rutiere rigide pentru drumuri noi de interes

național, județean și local, pentru modernizarea drumurilor existente și pentru drumuri de

exploatare se utilizează Normativul de dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002.

Cunoscând datele despre trafic (compoziție, intensitate, coeficienți de evoluție și de

echivalare a vehiculelor fizice în osii standard), caracteristicile geotehnice ale pământului de

fundare și regimul hidrologic al complexului rutier (tipul profilului transversal, modul de

asigurare a scurgerii apelor de suprafață, posibilitățile de drenare, nivelul apei freatice) se poate

realiza dimensionarea structurilor rutiere rigide. Această dimensionare se bazează pe criteriul

tensiunii admisibile la întindere din încovoiere a betonului de ciment. Dimensionarea structurii

rutiere rigide se efectuează pe baza diagramelor de dimensionare sau a corelațiilor de

dimensionare și comportă următoarele etape: stabilirea traficului de calcul, stabilirea capacității

portante a pământului de fundare, alcătuirea structurii rutiere, stabilirea capacității portante la

nivelul stratului de fundație, calculul grosimii dalei din beton de ciment, precum și verificarea

structurii rutiere rigide la acțiunea îngheț – dezghețului.

III.2.2. Metoda de proiectare Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide ME-PDG

Procedeele de proiectare empirice/convenționale au anumite limitări. În industria

structurilor rutiere sunt promovate permanent materiale și metode noi. Performanța structurilor

rutiere existente nu oferă orientări suficiente cu privire la modul cum se vor efectua structurile

rutiere construite cu aceste materiale și metode noi.

De asemenea, solicitările din trafic sunt în schimbare prin încărcările mai mari și prin

prezența autovehiculelor cu configurații diferite. Luând în considerare aceste modificări, este de

așteptat ca procedurile de dimensionare convenționale/empirice să nu fie la fel de utile în viitor,

cum au fost în trecut. Adică, este dificil să se proiecteze structuri rutiere pentru viitor, folosind

practici din trecut.

Avantajele metodei ME-PDG față de procedurile tradiționale empirice sau semi-

empirice sunt următoarele:

considerarea diversele tipuri de vehicule fizice la evaluarea traficului;

utilizarea eficientă și caracterizarea materialelor de construcție;

53

definirea optimă a tehnologiei de construcție, prin identificarea parametrilor ce

influențează performanța îmbrăcămintei;

evaluarea relațiilor dintre proprietățile materialelor și performanțele îmbrăcămintei;

definirea proprietăților fizico-mecanice ale materialelor din straturile existente ale

structurii;

luarea în considerare a condițiilor de mediu și a efectelor îmbătrânirii materialelor.

O soluție pentru revizuirea procedurilor de proiectare în vigoare, o poate constitui

asimilarea și implementarea metodei ME-PDG în România. Metoda LongLasting Rigid

Pavements – LLRP pentru structurile rutiere rigide durabile constituie o adaptare a metodei ME-

PDG la condițiile specifice de trafic și climă din România.

III.2.3. Obiective și strategii pentru realizarea îmbrăcăminților rigide sustenabile

Obiectivele realizării structurilor rutiere rigide sustenabile sunt similare celor stabilite

pentru îmbrăcăminți flexibile sustenabile.

De asemenea, schema logică de evaluare a sustenabilității folosește principii similare și

se prezintă după cum urmează (Figura III.5):


Date de intrare:

- obiective de performanță - date de trafic








Alternativa 1Metoda clasică

NP081-2002

+LCA+GaBi

Alternativa 2LLRP*

+LCA+GaBi


54

îmbrăcăminți rutiere rigide sustenabile (* - Metoda LLRP constituie o adaptare a metodei ME-

PDG la condițiile specifice rețelei de drumuri din România )

În Tabelul III.2 sunt prezentate sintetic strategiile care influențează semnificativ

realizarea obiectivelor de sustenabilitate pentru structurile rutiere rigide.


pentru structuri rutiere rigide

Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descrierea strategiei



mediu

Impact

economic

1 SPR-A



LLRP. Utilizarea materialelor

de calitate superioară

impact

diminuat

Inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

2 SPR-B



redus

populația este

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

impact redus

pentru

transportul

materialelor

Costuri

inițiale reduse

Costurile pe

durata de

viață pot fi

crescute dacă

nu este

realizată

performanța

3 SMR-C




Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus

prin reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului

pe distanțe

mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

55

4 SMR-D



industriale (fibre de oțel

recuperate din anvelope uzate

- EcoLanes)

Impact

pozitiv prin

utilizarea

diminuată a

transportului

Costuri

diminuate

5 SMR-E


betoanelor de ciment folosind

fibrele de oțel recuperate din

anvelope uzate

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

6 SER-F




utilajelor)


parcursul

execuției care

cresc emisiile

și este afectată

calitatea

aerului

Cost ridicat

7 SER-G

Execuția rapidă combinată cu

strategii de control al


Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de

gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SER-H





Impact pozitiv Consum

redus de

combustibil,

emisii și

resurse

Cost diminuat

pentru

materiale și

transport

9 SER-I

Tehnologia de punere în

operă EcoLanes (beton

compactat)

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

În cele ce urmează se prezintă în detaliu fiecare din aceste strategii:

56

1. SPR-A - Realizarea structurilor rutiere cu durată de viață extinsă (LLRP - Long Lasting

Rigid Pavements). Utilizarea materialelor de calitate superioară

Structura rutieră rigidă proiectată cu durată de viață extinsă rezistă la oboseală și are

cerințe de întreținere reduse (Figura III.6):

Figura III.6 - Secțiune transversală structură rutieră rigidă (Pușlău, 2011)

Structura rutieră rigidă durabilă este alcătuită din: strat de fundație compactat, strat din

agregate (305 mm), strat de bază din beton asfaltic (102-152 mm) și 0,7-0,8% oțel cu înveliș

epoxidic, înglobat în mixtura de beton de ciment (305-330 mm) (Dam, Tayor, Fick, Gress,

VanGeern, & Lorenz, Sustainable Concrete Pavements: A Manual of Practice, 2012).

Structurile rutiere rigide din beton de ciment simplu sau armat (cu durata de viață între

35-60 ani), își mențin integritatea structurală și necesită doar întreținerea periodică a suprafeței

pentru a îmbunătățirea caracteristicilor de planeitate, rugozitate și pentru scăderea nivelul de

zgomot produs. Obiectivele de proiectare sunt realizate prin utilizarea materialelor de calitate

superioară, a mixturilor de beton sustenabile și a plăcilor de beton de ciment mai groase, armate.

Betonul de ciment reciclat pot fi utilizat în toate straturile structurii rutiere pentru a

reduce tensiunea din stratul de fundație, protejarea la acțiunea înghețului și sporirea drenajului

subteran.

2. SPR-B - Utilizarea unor materiale locale cu impact de transport redus

Încorporarea materialelor locale în proiectarea structurilor rutiere rigide conduce la

reducerea costurilor de transport și a impactului asupra mediului.

Utilizarea reciclării in situ (parțială sau totală) conduce la costuri inițiale reduse datorate

diminuării transportului de materiale noi și executării straturilor mai subțiri. Au durată de viață

extinsă dacă sunt proiectate și executate corespunzător.

3. SMR-C - Reducerea impactului extracției, procesării și transportului agregatului

Pentru a reduce impactul extracției de agregate noi asupra mediului, trebuie obținute

autorizații pentru transportul de la cariere din zona aferentă lucrării, astfel încât distanțele să fie

diminuate. Pentru a asigura performanța structurii rutiere, agregatele trebuie să întrunească

57

anumite dimensiuni și proprietăți. Procesarea acestora presupune consum de energie, apă și

emisii de gaze, eventual pot rezulta deșeuri din operațiunile de concasare. Zgomotul și praful

rezultat au impact social și ecologic.

Uneori, agregatele care întrunesc calitatea cerută, trebuie transportate cu ajutorul

camioanelor de la distanțe foarte mari, având impact economic, ecologic și social (trebuie

protejate comunitățile existente în zona carierelor) semnificativ. În acest caz, pentru reducerea

impactului creat de transport, se recomandă utilizarea materialelor locale noi sau reciclate, a

transportului maritim sau feroviar care sunt mai puțin poluante și autorizarea zonelor de

extragere și procesare mai apropiate de zona de lucru.

4. SMR-D - Utilizarea materialelor reciclate și a deșeurilor industriale (fibre de oțel

recuperate din anvelope uzate - EcoLanes)

În cazul utilizării materialelor reciclate în componența structurilor rutiere din beton de

ciment din unul sau două straturi se obțin costuri diminuate pe durata de viață și transport redus.

Storcurile de materiale și deșeurile necesită gestionarea prin tratarea solurilor

contaminate, eliminarea deșeurilor care afectează calitatea apelor pluviale din șanțuri, rigole și

canale de scurgere.

5. SMR-E - Extinderea duratei de viață a betoanelor de ciment folosind fibrele de oțel


Utilizarea fibrelor de oțel recuperate din anvelope uzate în compoziția betoanelor de

ciment presupune costuri suplimentare pentru testările implicate, dar costuri de exploatare

diminuate, durata de viață este extinsă, iar activitățile de întreținere sunt necesare mult mai rar.

6. SER-F - Reducerea zgomotului (restricții în timpul execuției, întreținerea corectă a

utilajelor)

Executarea suprafețelor de beton de ciment moderne presupun un cost ridicat, dar au

avantajul reducerii nivelului de zgomot.

Reducerea zgomotului poate fi controlată prin depozitarea materialelor la distanță de

zonele locuite, diverse restricții pe parcursul execuției (care au efect asupra productivității, cresc

emisiile și este afectată calitatea aerului) și modificarea și/sau întreținerea corectă a utilajelor

pentru reducerea nivelului de zgomot.

7. SER-G - Execuția rapidă combinată cu strategii de control al traficului în timpul

execuției

Execuția rapidă este utilizată pentru minimizarea duratei de construcție și a timpului de

închidere a benzilor de circulație, a întârzierii utilizatorilor, reducerea emisiilor și reducerea

riscului de accidente prin îmbunătățirea siguranței.

Controlul eficient al traficului presupune decongestionarea acestuia, siguranța

utilizatorilor, diminuarea consumului de combustibil, calitatea îmbunătățită a aerului și timp

58

câștigat. Prin implementarea sistemelor inteligente de avertizare, utilizatorii au posibilitatea de a

alege varianta ocolitoare înainte de a ajunge în zona de lucru, fapt ce reduce întârzierile și crește

siguranța.

8. SER-H - Utilizarea pe scară largă a reciclării in situ sau în instalații, pentru reabilitarea


Prin intermediul tehnologiei de reciclare in situ este redus consumul de materiale noi,

costul acestora și al transportului aferent. Este îmbunătățit impactul asupra mediului prin

diminuarea consumului de combustibil și a emisiilor de gaze cu efect de seră, iar resursele sunt

conservate.

9. SER-I - Tehnologia de punere în operă EcoLanes (beton compactat)

Tehnologia de de punere în operă EcoLanes presupune conceperea și executarea

structurilor rutiere rigide durabile, utilizând betonul de ciment armat cu fibre de oțel preluate de

la reciclarea anvelopelor uzate. Acest tip de beton are un conținut de apă mai mic decât raportul

apă ciment (A/C) clasic, care este determinat prin încercarea Proctor. Acest beton are rezistențe

foarte mari, iar prin adăugarea fibrelor de oțel preluate de la reciclarea anvelopelor uzate este

realizat un modul de rigiditate ridicat și durabilitatea crescută.

59

CAPITOLUL IV

STUDII DE CAZ: EVALUAREA SUSTENABILITĂȚII

STRUCTURILOR RUTIERE PENTRU PROIECTUL

„VARIANTA DE OCOLIRE A MUNICIPIULUI IAȘI”

60

IV.1. Studiu de caz A

Creşterea volumului de trafic în municipiul Iași a scos în evidență necesitatea realizării

unei variante ocolitoare pentru traficul greu, care să facă legătura între DN 24 (Iași - Târgu

Frumos) și DJ 248A (Iași - Țibănești) (Figura IV.1).

Figura IV.1 - Varianta de ocolire a municipiului Iași (iasicastiga.ro, 2011)

Proiectarea structurilor rutiere presupune identificarea condițiilor de amplasament: tipul

climateric, tipul de pământ, regimiul hidrologic, numărul de osii standard, alegerea tipului de

structură rutieră și dimensionarea acesteia cu materialele ce o alcătuiesc pentru a ajunge la

performanța dorită (planeitate, durată de viață, siguranță, rugozitate, fiabilitate, estetică).

În scopul evaluării comparative a sustenabilității structurilor rutiere flexibile s-a avut în

vedere structura rutieră clasică proiectată și realizată conform normativului pentru dimensionarea

structurilor rutiere suple și semirigide PD 177-2001, pe sectorul km 0+785 - 3+110, precum și

două alternative proiectate utilizând aceleași date de intrare (trafic, climă, teren de fundare etc.),

și anume: metoda Asphalt Institute și, respectiv, metoda Long Lasting Flexible Pavement -

LLFP.

În cele ce urmează se prezintă aspectele sustenabilității alternativei clasice realizată deja

pe această variantă de ocolire a municipiului Iași, precum și aspectele sustenabilității celorlalte

două alternative luate în studiu.

Pentru realizarea unei analize logice conform schemei propuse în capitolul III (Figura

III.2), s-au stabilit obiectivele tehnico - economice și datele de intrare referitoare la trafic,

regimul climatic, caracteristicile materialelor disponibile și tehnologiile de execuție.

La proiectarea structurilor rutiere flexibile, s-au avut în vedere următoarele obiective:

obiectivele de performanță: Realizarea unei variante de ocolire a orașului Iași, destinată

traficului de tranzit, menită să satisfacă cerinţele desfăşurării circulației rutiere în condiţii

de siguranţă şi confort. Executarea unei structuri rutiere durabile care să întrunească pe

termen lung cerințele utilizatorilor, având o durată de viață extinsă.

61

obiectivele privind costurile: Alegerea soluției de traseu care să conducă la un cost total

minim pe durata de viață a structurii rutiere.

obiectivele privind sustenabilitatea: În conformitate cu politica de transport aplicată de

Uniunea Europeană, realizarea acestui proiect trebuie să conducă la reducerea

impactului negativ asupra mediului, prin diminuarea emisiilor de poluanți. De

asemenea, proiectul prevede satisfacerea nevoilor sociale pentru toți utilizatorii

drumului, pentru o perioadă îndelungată, precum și reducerea costurilor aferente

transportului.

DATE DE INTRARE

datele de trafic

Autoritățile locale au solicitat propunerea unei varinte de ocolire a municipiului Iași

pentru traficul greu (de tranzit). Prezentul studiu incorporează datele de trafic comunicate de

Centrul de Studii Tehnice Rutiere şi Informatică, din cadrul Companiei Naționale de Autostrăzi

și Drumuri Naționale din România și prognozele pentru traficul atras aferente anilor 2010, 2025

și 2040 elaborate de IPTANA S.A. (Tabel IV.1, IV.2 și IV.14).

Conform reglementărilor tehnice în vigoare traficul de calcul a fost evaluat cu ajutorul

relației (IV.1) (AND 584-2002):

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ 0,5 ∙ (𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐼 + 𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐹) (IV.1)

unde:

𝑁𝑐 − traficul de calcul;

365 − numărul de zile calendaristice dintr-un an;

𝑝𝑝 − perioada de perspectivă, în ani;

𝑐𝑟𝑡 − coeficientul de repartiție transversală, pe benzi de circulație;

𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐼 + 𝑀𝑍𝐴𝑆,𝐹 − intensitatea medie zilnică anuală a traficului, exprimată în osii standard de

115 kN, la începutul și la sfârșitul perioadei de perspectivă.

În Tabelele IV.1 și IV.2 sunt prezentate valorile intensității medii zilnice anuale a

traficului pentru începutul (anul 2010) și, respectiv, sfârșitul perioadei de perspectivă (anul

2025).

62



Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 132 47 99 149 29

DJ248A-

DJ248 128 37 87 123 29

DJ248-DN24 124 42 90 105 20

DN24-DN28 109 34 77 99 15

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 158 0

Penetrație

cartier Dacia 0 0 0 124 0

Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 45 0

Valoare

medie 70 22 50 114 13



Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 353 86 172 344 43

DJ248A-

DJ248 343 67 152 283 43

DJ248-DN24 332 76 157 242 29

DN24-DN28 292 62 134 228 22

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 363 0

Penetrație


Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 104 0

Valoare

medie 188 41 87 264 19

63

Pentru proiectarea structurilor rutiere flexibile normativul românesc prevede o perioadă

de perspectivă 𝑝𝑝 = 15 𝑎𝑛𝑖, coeficientul de repartiție transversală pentru drumuri cu două benzi

de circulație având valoarea 𝑐𝑟𝑡 = 0,50. Pentru studiul de dimensionare s-a luat în considerare

valoarea medie a intensităților MZA specificate în Tabelul IV.3.



Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟐𝟓 𝟎, 𝟓 ∙ (𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑰 + 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑭)

Autocamioane și derivate cu 2 osii 70 188 129


Autocamioane și derivate cu peste 3 osii 50 87 68

Autobuze 114 264 189

Remorci 13 19 16

TOTAL 269 599 433

Introducând această valoare în relația (IV.1), rezultă un trafic de calcul de 1,18 m.o.s.

115 kN.

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 15 ∙ 0,5 ∙ 433 = 𝟏, 𝟏𝟖 𝒎. 𝒐. 𝒔. 𝟏𝟏𝟓𝒌𝑵

Conform Tabelului IV.4, acest trafic de calcul se încadrează în clasa de trafic „foarte

greu”.

Tabel IV.4 - Clasa de trafic determinată pe baza traficului de calcul (CD155-2001)

regimul climatic

Municipiul Iaşi constituie un nod rutier major al reţelei rutiere naţionale și este amplasat

în partea de nord - est a României. Pentru ca traficul rutier să se desfășoare în condiţii de

siguranţă şi confort, este necesar ca traficul de tranzit să fie deviat pe direcția vest - sud - est.

Prin urmare, drumul studiat se află în zona cu tipul climateric I, conform hărții din Figura IV.2.

Clasa de trafic Trafic de calcul

(m.o.s.)

Foarte ușor sub 0,03

Ușor 0,03 ... 0,10

Mediu 0,10 ... 0,30

Greu 0,30 ... 1,00

Foarte greu 1,00 ... 3,00

Excepțional 3,00 ... 10,00

64

Figura IV.2 - Harta cu repartiția tipurilor climaterice pe teritoriul României (PD 177-2001)

tehnologiile de execuție

Tehnologiile de execuție presupun realizarea în etape succesive a terasamentelor, a

straturilor de fundație, de bază și a straturilor de uzură și legătură din îmbrăcăminte bituminoasă

conform informațiilor date în caietele de sarcini aferente proiectului.

caracteristicile materialelor disponibile

Conform studiului geotehnic, pământul este de tip P5, adică pământ sensibil și foarte

sensibil la îngheț, care are o capacitate portantă redusă.

Structura rutieră este executată pe suprafața amenajată a terasamentelor rutiere, adică,

pentru studiul de caz, pe pământul de fundare (STAS 2914-84). Pe baza tipului de pământ, a

tipului climateric aferent zonei în care este amplasat drumul și a regimului hidrologic al

complexului rutier (STAS 1709/2-90) s-au stabilit caracteristicile de deformabilitate ale

pământului de fundare (modulul de elasticitate dinamic, E, în MPa și coeficientul lui Poisson, 𝜇)

conform Tabelului IV.5.

Tabelul IV.5 - Caracteristicile de deformabilitate ale pământului de fundare (PD 177-2001)

Tipul

climateric

Regimul

hidrologic

Tipul

pământului

Modulul de

elasticitate dinamic

𝑬 (𝑴𝑷𝒂)

Coeficientul lui

Poisson

𝝁

I 2b P5 70 0,42

65

În cadrul studiului privind aspectele sustenabilității, pentru sectorul de drum km

0+785 - 3+110 au fost luate în considerare următoarele structuri rutiere:

ALTERNATIVA A: Structură rutieră flexibilă clasică dimensionată conform

normativului pentru dimensionarea structurilor rutiere suple și semirigide PD 177-

2001 și utilizând programul informatic CALDEROM 2000.

ALTERNATIVELE B1 și B2: Structuri rutiere flexibile dimensionate conform

metodei Asphalt Institute.

ALTERNATIVELE C1 și C2: Structuri rutiere flexibile durabile proiectate

conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP.

Conform acestor alternative au fost concepute și proiectate o serie de structuri rutiere cu

durate de viață de 15 și, respectiv, 30 de ani, așa cum rezultă din Tabelul IV.6.


durata de viață

Tip

structură Alternativa

Metoda de dimensionare

Durata de viață (ani)

PD177-2001 LLFP Asphalt

Institute

Clasică A 15 ani - -

Durabilă B1 - 15 ani -

Durabilă B2 - 30 ani -

Durabilă C1 - - 15 ani

Durabilă C2 - - 30 ani

IV.1.1. Proiectarea structurilor rutiere flexibile clasice conform Normativului PD 177-2001

ALTERNATIVA A

Profilul transversal aferent structurii rutiere clasice este cel prezentat în Figura IV.3.

Figura IV.3 - Profil transversal tip (IPTANA S.A., 2009)

66

a. Alegerea alcătuirii structurii rutiere

Conform proiectului (IPTANA S.A., 2009) luat în considerare ca referință pentru analiza

sustenabilității (vezi Figura IV.3), pentru un drum național cu două benzi de circulație, de clasă

tehnică III (Ordin M.T. 46 / 27.01.1998), un trafic de calcul de 1,18 m.o.s. 115 kN și o perioadă

de perspectivă de 15 ani, pe sectorul de drum km 0+785 - 3+110, a rezultat o structură rutieră

clasică confom Tabelului IV.7 și Figurii IV.4.

Figura IV.4 - Structură rutieră clasică (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

Tabelul IV.7 - Alcătuirea structurii rutiere flexibile clasice (IPTANA S.A., 2009)

Nr.

crt. Denumirea stratului

Grosimea,

cm

1. strat de uzură MAS 16 (AND 605/2014) 4

2. strat de legătură BADPC 20 (AND 605/2014) 6

3. strat de bază din mixtură asfaltică AB 31,5 (AND

605/2014) 8

4. strat superior de fundaţie din agregate de zgură de

oţelărie sort 25-63 împănat cu 3 cm sort 0-31 30

5. strat inferior de fundaţie din agregate de zgură de

oţelărie sort 0-63 35

6. patul drumului P5

Structura rutieră luată înconsiderare este caracterizată prin grosimile straturilor rutiere,

valorile de calcul ale modulului de elasticitate dinamic și ale coeficentului lui Poisson așa cum

reiese din Tabelul IV.8.

(2) 6 cm (3) 8 cm

(5) 35 cm

(6) P5

(1) 4 cm

(4) 30 cm

67


rutieră flexibilă (PD 177-2001)

Denumirea stratului 𝒉 (𝒄𝒎) 𝑬 (𝑴𝑷𝒂) 𝝁

strat de uzură MAS 16 4 3300 0,35

strat de legătură BADPC 20 6 3000 0,35

strat de bază din mixtură asfaltică

AB 31,5 8 5000 0,35

strat superior de fundaţie din

agregate de zgură de oţelărie sort 25-

63 împănat cu 3 cm sort 0-31

30 350*) 0,27

strat inferior de fundaţie din agregate

de zgură de oţelărie sort 0-63 35 195 0,27

patul drumului P5 70 0,42

*) valoare preluată din proiect (IPTANA S.A., 2009)

Modulul de elasticitate dinamic al stratului inferior de fundație s-a determinat cu ajutorul

relației (IV.2):

𝐸𝑆𝐼𝐹 = 0,20 ∙ ℎ𝑆𝐼𝐹0,45 ∙ 𝐸𝑝 = 0,20 ∙ 3500,45 ∙ 70 = 195 𝑀𝑃𝑎 (IV.2)

în care:

ℎ𝑆𝐼𝐹 − grosimea stratului inferior de fundație, în mm;

𝐸𝑝 − modulul de elasticitate dinamic al pământului de fundare, în MPa.

b. Analiza structurii rutiere flexibile la solicitările osiei standard presupune calcularea

deformațiilor specifice, cu ajutorul programului CALDEROM 2000, în acele puncte ale

complexului rutier considerate critice, adică în stare de solicitare maximă (PD 177-2001):

pentru deformația specifică orizontală de întindere 𝜺𝒓 (microdeformații) la baza

straturilor bituminoase

𝑧1 = ∑ ℎ𝑖

𝑛

𝑖=1

= 4 + 6 + 8 = 𝟏𝟖 𝒄𝒎

𝑧1 − adâncimea de la suprafața îmbrăcămintei unde se determină deformația, în cm;

ℎ𝑖 − grosimea fiecărui strat bituminos, în cm

pentru deformația specifică verticală de compresiune 𝜺𝒛 (microdeformații) la nivelul

patului drumului

𝑧3 = 𝐻 = 𝟖𝟑 𝒄𝒎

𝐻 − grosimea totală a structurii rutiere, în cm.

Structura rutieră flexibilă considerată și pământul de fundare sunt reprezentate prin 6

straturi. În scopul rulării programului CALDEROM 2000, considerăm că primul strat este

68

reprezentat de îmbrăcămintea bituminoasă în grosime de 4+6 = 10 cm, cu valoarea modulului de

elasticitate dinamic mediu ponderat calculat cu ajutorul relației (IV.3):

𝐸𝑚 = [∑(𝐸𝑖1 3⁄

∙ ℎ𝑖) ∑ ℎ𝑖⁄ ]3

(𝑀𝑃𝑎) (IV.3)

în care:

𝐸𝑖 − modulul de elasticitate dinamic al materialului din stratul i, în MPa;

ℎ𝑖 − grosimea stratului i, în cm

𝐸𝑚 = [(33001/3 ∙ 4 + 30001/3 ∙ 6) (4 + 6)⁄ ]3

= 𝟑𝟏𝟏𝟖 𝑴𝑷𝒂

Figura IV.5 - Rezultatele obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000 pentru

structura rutieră flexibilă clasică

c. Stabilirea comportării sub trafic a structurii rutiere

Structura rutieră flexibilă poate prelua solicitările date de trafic, pe parcursul

perioadei de perspectivă de 15 ani, dacă sunt îndeplinite simultan următoarele criterii (PD 177-

2001):

Criteriul deformației specifice de întindere admisibile la baza straturilor bituminoase

este respectat dacă este verificată relația (IV.4):

𝑅𝐷𝑂 =𝑁𝑐

𝑁𝑎𝑑𝑚≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 (IV.4)

unde:

𝑁𝐶 − traficul de calcul în m.o.s. de 115 kN

𝑁𝐶 = 1,18 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁

69

𝑁𝑎𝑑𝑚 = 4,27 ∙ 108 ∙ 𝜀𝑟−3,97(𝑚. 𝑜. 𝑠. ) (IV.5)

𝑁𝑎𝑑𝑚 = 4,27 ∙ 108 ∙ 121−3,97 = 2,3 𝑚. 𝑜. 𝑠.

𝑁𝑎𝑑𝑚 − numărul de solicitări admisibil, în m.o.s., care poate fi preluat de straturile bituminoase,

corespunzător stării de deformație la baza acestora, calculat cu relația (IV.5).

𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 = 0,90 − pentru drumuri naționale principale

𝑅𝐷𝑂 =1,18

2,30= 𝟎, 𝟓𝟏 ≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 = 𝟎, 𝟗𝟎

Criteriul deformației specifice verticale admisibile la nivelul pământului de fundare

este verificat dacă este respectată relația (IV.6):

𝜀𝑧 ≤ 𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 (IV.6)

𝜀𝑧 − deformația specifică verticală de compresiune la nivelul pământului de fundare (în

microdeformații);

𝜀𝑧 = 220 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎ț𝑖𝑖

𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 − deformația specifică verticală admisibilă la nivelul pământului de fundare (în

microdeformații), calculată cu relația (IV.7) - pentru drumuri cu traficul de calcul peste 1 m.o.s.

115 kN

𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 = 329 ∙ 𝑁𝑐−0,27

(IV.7)

𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 = 329 ∙ 1,18−0,27 = 315 microdeformații

220 < 315 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎ț𝑖𝑖

Valorile deformațiilor 𝜀𝑟 și 𝜀𝑧 au fost preluate din rezultatele oferite de programul

informatic CALDEROM 2000, conform Figurii IV.5.

d. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

Calculul pentru verificarea rezistenței structurii rutiere flexibile la acțiunea fenomenului

de îngheț - dezgheț, se efectuează pentru situațiile prezentate în Tabelul IV.9, luând în

considerare gradul de sensibilitate al pământului P5, condițiile hidrologice mediocre și

defavorabile, precum și pozița adâncimii de îngheț în complexul rutier față de grosimea structurii

rutiere și nivelul apei freatice (STAS 1709/2-90).


Gradul de

sensibilitate la

îngheț al

pământurilor

Condiții hidrologice ale complexului rutier:

mediocre și defavorabile

𝑍𝑐𝑟 < 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝐻𝑠𝑟

𝑍𝑐𝑟 > 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝑍𝑐𝑟


𝑁𝑎𝑓 < 𝑍𝑐𝑟



𝑁𝑎𝑓 < 𝐻𝑠𝑟

Pământuri sensibile

și foarte sensibile Nu Da Da Da

70

Se calculează adâncimea de îngheţ în structura rutieră 𝑍𝑐𝑟 (cm) (STAS 1709/1-90) cu

relația IV.8):

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 (IV.8)

𝑍 − adâncimea de îngheţ în pământul din terasament (cm);

Δ𝑍 − sporul adâncimii de îngheț (determinat de capacitatea straturilor structurii rutiere de a

transmite căldura) calculat cu relația (IV.9)

Δ𝑍 = 𝐻𝑠𝑟 − 𝐻𝑒 (IV.9)

𝐻𝑠𝑟 − grosimea structurii rutiere alcătuită din straturi de materiale rezistente la îngheț (cm);

𝐻𝑒 − grosimea echivalentă de calcul la îngheț pentru structura rutieră (cm), aflată cu ajutorul

relației (IV.10)

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝑐𝑡𝑖𝑛𝑖=1 (IV.10)

ℎ𝑖 − grosimea fiecărui strat din structura rutieră (cm);

𝑐𝑡𝑖 − coeficientul de echivalare a capacității de transmitere pentru căldura specifică fiecărui

material din structura rutieră conform Tabelului IV.10;

𝑛 − numărul de strturi din materiale rezistente la îngheț - dezgheț.



Nr.

crt.

Denumirea materialului din stratul

structurii rutiere

Grosimea

stratului

(cm)

Coeficientul

de echivalare

𝒄𝒕𝒊

1. Beton asfaltic pentru strat de uzură 4 0,50

2. Beton asfaltic pentru strat de legătură 6 0,60

3. Mixtură asfaltică pentru strat de bază 8 0,50

4.

strat superior de fundaţie din agregate

de zgură de oţelărie sort 25-63

împănat cu 3 cm sort 0-31

30 0,90*

5. strat inferior de fundaţie din agregate

de zgură de oţelărie sort 0-63 35 0,90*

* Pentru cele două straturi de fundație am considerat valoarea coeficientului de echivalare identică cu cea pentru

zgură brută de furnal

𝐻𝑒 = 4 ∗ 0,50 + 6 ∗ 0,60 + 8 ∗ 0,50 + 30 ∗ 0,90 + 35 ∗ 0,90 = 68,10 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 4 + 6 + 8 + 30 + 35 = 83 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 83 − 68,10 = 14,90 𝑐𝑚

Indicele de îngheț se stabilește pe baza tipului climatic, a regimului hidrologic din

complexul rutier și a tipului de pământ, conform Tabelului IV.11.

71


Tipul climatic Condiții hidrologice Tipul de pământ Numărul curbei

(conform Figurii IV.6)

I mediocre și defavorabile P5 8


Pentru structurile rutiere flexibile și clasa de trafic „foarte greu” valoarea indicelui de

îngheț se determină pe baza izoliniilor din hărțile de zonare a teritoriului României 𝐼𝑚𝑒𝑑3/30

= 650

(STAS 1709/1-1990). Argila, în condițiile mediocre și defavorabile, corespunde curbei cu

numărul 8. Conform diagramei din Figura IV.6, adâncimea de îngheț este 𝑍 = 90 𝑐𝑚.

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 = 90 + 14,90 = 104,90

Gradul de asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier este determinat cu

ajutorul relației (IV.11) (STAS 1709/2-90):

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

68,10

104,90= 0,65 (IV.11)

Structura rutieră flexibilă aleasă este rezistentă la îngheț - dezgheț dacă gradul de

asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier 𝐾 are valoarea minimă de 0,50, conform

Tabelului IV.12.

72


(STAS 1709/2-1990)

Grad de sensibilitate

la îngheț a

pământului

Tipul

pământului

Tipul

climatic

Structura rutieră cu straturi

bituminoase cu grosime totală ≥ 15 cm

fără strat stabilizat cu lianți hidraulici

sau puzzolanici

Foarte sensibile P5 I 0,50

Conform calculelor efectuate 0,5 < 𝐾 = 0.65, rezultă că structura rutieră flexibilă aleasă

rezistă la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț.

Se constată că pentru structura rutieră clasică concepută și proiectată conform

Alternativei A sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 15 ani,

inclusiv verificarea la îngheț - dezgheț.

Această alternativă este luată în considerare ca element de referință la evaluarea

aspectelor de sustenabilitate a acesteia în comparație cu celelalte alternative luate în studiu.

IV.1.2. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile Long Lasting Flexible Pavement -

LLFP conform Normativului PD 177-2001

ALTERNATIVA B1

În ipoteza că durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere flexibile durabile

dimensionată conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP este de 15 ani, valoarea

traficului de calcul și metoda de dimensionare sunt similare celor clasice din normativul PD 177-

2001.

Traficul de calcul este 1,18 m.o.s. de 115 kN.


Structura rutieră aleasă este evidențiată în Figura IV.7 și Tabelul IV.13 și este

caracterizată prin grosimile straturilor rutiere, valorile modulului de elasticitate dinamic și

coeficientul lui Poisson

Figura IV.7 - Structură rutieră LLFP (Dragoslav & Scânteianu, 2017)

(1) 5 cm

(3) 5 cm

(2) 25 cm

(4) 25 cm

(5) P5

73


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei LLFP


Strat asfaltic superior SMA / MAS 5 7000*) 0,35

Strat asfaltic intermediar Macadam asfaltic MA 25 6000*) 0,35

Strat asfaltic inferior SMA / MAS 5 7000*) 0,35

Strat de fundație din balast 25 300 0,27

Pământ de fundare P5 70 0,42

*) (Tănăsele, 2012)

b. Analiza structurii rutiere flexibile LLFP la solicitările osiei standard

În scopul analizării structurii rutiere flexibile LLFP la solicitările osiei standard se

calculează deformațiile specifice, cu ajutorul programului CALDEROM 2000, în punctele de

solicitare maximă ale complexului rutier:

pentru deformația specifică orizontală de întindere 𝜺𝒓 (microdeformații) la baza

straturilor bituminoase

𝑧1 = ∑ ℎ𝑖

𝑛

𝑖=1

= 5 + 25 + 5 = 35 𝑐𝑚

𝑧1 − adâncimea de la suprafața îmbrăcămintei unde se determină deformația, în cm;

ℎ𝑖 − grosimea fiecărui strat bituminos, în cm

pentru deformația specifică verticală de compresiune 𝜺𝒛 (microdeformații) la nivelul

patului drumului

𝑧3 = 𝐻 = 5 + 25 + 5 + 25 = 60 𝑐𝑚

𝐻 − grosimea totală a structurii rutiere, în cm.

74

Figura IV.8 - Rezultate obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000 pentru

structura rutieră flexibilă LLFP


Pentru ca structura rutieră durabilă să poată prelua solicitările traficului, trebuie să fie

îndeplinite simultan următoarele criterii (PD 177-2001):


este respectat dacă relația (IV.4) este verificată: 𝑅𝐷𝑂 =𝑁𝑐

𝑁𝑎𝑑𝑚≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚,

unde:

𝑁𝐶 = 1,18 𝑚. 𝑜. 𝑠. 80 𝑘𝑁

𝑁𝑎𝑑𝑚 = 4,27 ∙ 108 ∙ 𝜀𝑟−3,97 = 4,27 ∙ 108 ∙ 53,9−3,97 = 5,70 𝑚. 𝑜. 𝑠. (IV.5)

𝑅𝐷𝑂 =1,18

5,70= 𝟎, 𝟐𝟏 ≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 = 𝟎, 𝟗𝟎


este verificat dacă 𝜀𝑧 ≤ 𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 (IV.6)


𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 = 329 ∙ 𝑁𝑐−0,27 = 329 ∙ 1,18−0,27 = 315 microdeformații


Valorile deformațiilor 𝜀𝑟 și 𝜀𝑧 au fost preluate din rezultatele oferite de programul


75


Comportamentul structuri rutiere flexibile durabile la acţiunea fenomenului de îngheţ-

dezgheţ este considerat satisfăcător dacă se verifică următoarele condiţii (STAS 1709/1-1990),

(STAS 1709/2-1990):

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,5 (IV.11)

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 5 ∗ 0,50 + 25 ∗ 0,50 + 5 ∗ 0,50 + 25 ∗ 0,80 = 37,50 𝑐𝑚 (IV.10)

𝐻𝑠𝑟 = 5 + 25 + 5 + 25 = 60 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 60 − 37,50 = 22,50 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 22,50 = 112,50 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

37,50

112,50= 0,33 ≤ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50 (IV.11)

Structura rutieră flexibilă LLFP nu se verifică la acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț.

În scopul realizării gradului de asigurare la pătrunderea înghețului 𝐾 pentru metoda

LLFP, se recurge la îmbunătățirea terenului de fundare, la prevederea unui strat de fundație

anticapilar, drenant (STAS 6400-84) sau a unui strat de formă din materiale care rezistă la

acțiunea îngheț - dezghețului, conform eșalonării din Tabelul IV.14. Grosimea acestor straturi

este calculată cu ajutorul relației (IV.12) (STAS 1709/2-1990):

ℎ =𝐾∙(𝑍𝑐𝑟−𝐻𝑒)

𝐶𝑡−(1−𝐶𝑡)∙𝐾 (IV.12)


înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 15 ani

SOLUȚII LLFP - ALTERNATIVA B1

Strat de fundație B1a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată

B1b - agregate de zgură de oțelărie

Îmbunătățirea terenului de fundare B1c - liant hidraulic (2%)

Strat de formă B1d - liant hidraulic (4%)

ALTERNATIVA B1a cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

ℎ =𝐾 ∙ (𝑍𝑐𝑟 − 𝐻𝑒)

𝐶𝑡 − (1 − 𝐶𝑡) ∙ 𝐾=

0,32 ∙ (117,5 − 37,5)

1,10 − (1 − 1,10) ∙ 0,32=

25,6

1,132= 22,61 𝑐𝑚

𝐶𝑡 = 1,10 − coeficientul de echivalare a capacității de transmitere pentru căldura specifică,

pentru agregate naturale stabilizate cu zgură granulată

Se consideră grosimea stratului din agregate naturale stabilizate cu zgură granulată

de 20 cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț - dezgheț.

76

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 37,5 + 20 ∗ 1,1 = 59,50 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 60 + 20 = 80 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 80 − 59,5 = 20,50 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 20,5 = 110,5 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

59,5

110,5= 0,54 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA B1b cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

ℎ =𝐾 ∙ (𝑍𝑐𝑟 − 𝐻𝑒)

𝐶𝑡 − (1 − 𝐶𝑡) ∙ 𝐾=

0,32 ∙ (117,5 − 37,5)

0,9 − (1 − 0,9) ∙ 0,32=

25,6

0,868= 29,5 𝑐𝑚


pentru agregate de zgură de oțelărie

Se consideră grosimea stratului din agregate de zgură de oțelărie de 25 cm și se

reface calculul pentru verificarea la îngheț - dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 37,5 + 25 ∗ 0,9 = 60 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 60 + 25 = 85 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 85 − 60 = 25 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 25 = 115 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

60

115= 0,52 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA B1c cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)


pentru teren de fundare îmbunătățit cu liant hidraulic (2%)

Se consideră grosimea terenului de fundare îmbunătățit cu liant hidraulic (2%) de 25

cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț - dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 37,5 + 25 ∗ 0,9 = 60 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 60 + 25 = 85 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 85 − 60 = 25 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 25 = 115 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

60

115= 0,52 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA B1d cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)


În vederea obținerii unei structuri rutiere care să poată fi verificată la acțiunea

fenomenului de îngheț - dezgheț, se consideră grosimea stratului de formă stabilizat cu liant

hidraulic (4%) de 10 cm și se reface calculul considerând stratul de formă inclus în structura

dimensionată conform metodei LLFP. Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale

straturilor, sunt cele precizate în Tabelul IV.15.

77


rutieră flexibilă dimensionată conform metodei LLFP cu strat de formă



Strat asfaltic intermediar Macadam asfaltic MA 25 6000*) 0,35

Strat asfaltic inferior SMA / MAS 5 7000*) 0,35

Strat de fundație din balast 25 300 0,27

Strat de formă stabilizat cu liant hidraulic (4%) 10 112 0,35



Modulul de elasticitate dinamic al stratului de formă se determină cu ajutorul relației

(IV.2):

𝐸𝑆𝐹 = 0,20 ∙ ℎ𝑆𝐹0,45 ∙ 𝐸𝑝 = 0,20 ∙ 1000,45 ∙ 70 = 112 𝑀𝑃𝑎 (IV.2)


În scopul analizării structurii rutiere flexibile LLFP la solicitările osiei standard se

calculează cu ajutorul programului CALDEROM 2000, deformațiile specifice la baza straturilor

bituminoase și la nivelul patului drumului și tensiunea de întindere admisibilă la baza stratului

din pământ stabilizat cu lianți hidraulici

𝑧1 = ∑ ℎ𝑖

𝑛

𝑖=1

= 5 + 25 + 5 = 35 𝑐𝑚

𝑧2 = 𝑧1 + ∑ ℎ𝑖𝑙ℎ

𝑛

𝑖=1

= 35 + 25 + 10 = 70 𝑐𝑚

unde:

ℎ𝑖𝑙ℎ − grosimea straturilor din pământ stabilizat cu lianți hidraulici

𝑧3 = 𝐻 = 5 + 25 + 5 + 25 + 10 = 70 𝑐𝑚

Structura rutieră flexibilă considerată și pământul de fundare sunt reprezentate prin 6

straturi. În scopul rulării programului CALDEROM 2000, considerăm că primul strat este

reprezentat de îmbrăcămintea bituminoasă în grosime de 5+25 = 30 cm, cu valoarea modulului

de elasticitate dinamic mediu ponderat calculat cu ajutorul relației (IV.3):

𝐸𝑚 = [∑(𝐸𝑖1 3⁄

∙ ℎ𝑖) ∑ ℎ𝑖⁄ ]3

(𝑀𝑃𝑎) (IV.3)

în care:

𝐸𝑖 − modulul de elasticitate dinamic al materialului din stratul i, în MPa;

ℎ𝑖 − grosimea stratului i, în cm

𝐸𝑚 = [(70001/3 ∙ 5 + 60001/3 ∙ 25) (5 + 25)⁄ ]3

= 6159,6 ≅ 𝟔𝟏𝟔𝟎 𝑴𝑷𝒂

78

Figura IV.9 - Rezultate obținute cu ajutorul programului informatic CALDEROM 2000 pentru

structura rutieră flexibilă LLFP cu strat de formă


Pentru ca structura rutieră durabilă să poată prelua solicitările traficului, trebuie să fie

îndeplinite simultan următoarele criterii (PD 177-2001):


este respectat dacă relația (IV.4) este verificată: 𝑅𝐷𝑂 =𝑁𝑐

𝑁𝑎𝑑𝑚≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚,

unde:

𝑁𝐶 = 1,18 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁

𝑁𝑎𝑑𝑚 = 4,27 ∙ 108 ∙ 𝜀𝑟−3,97 = 4,27 ∙ 108 ∙ 53,5−3,97 = 5.87 𝑚. 𝑜. 𝑠. (IV.5)

𝑅𝐷𝑂 =1,18

5.87= 𝟎, 𝟐 ≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 = 𝟎, 𝟗𝟎

Criteriul tensiunii de întindere adimisibilă la baza stratului din pământ stabilizat cu

lianți hidraulici este verificat cu relația (IV.13) (PD 177-2001):

𝜎𝑟 = 𝜎𝑟 𝑎𝑑𝑚 (IV.13)

𝜎𝑟 − tensiunea orizontală de întindere la baza stratului din pământ stabilizat cu liant hidraulic, în

MPa;

𝜎𝑟 𝑎𝑑𝑚 − tensiunea de întindere admisibilă, în MPa, calculată cu relația (IV.14):

𝜎𝑟 𝑎𝑑𝑚 = 𝑅𝑡 ∙ (0,60 − 0,056 ∙ log 𝑁𝑐) (IV.14)

𝑅𝑡 = 0,35 𝑀𝑃𝑎 − rezistența la întindere a pământului stabilizat cu liant hidraulic, în MPa.

79

𝜎𝑟 = 0,0119 𝑀𝑃𝑎

𝜎𝑟 𝑎𝑑𝑚 = 0,35 ∙ (0,60 − 0,056 ∙ log 1,18 ∙ 106) = 0,0909


este respectat dacă 𝜀𝑧 ≤ 𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 (IV.6)


𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 = 329 ∙ 𝑁𝑐−0,27 = 329 ∙ 1,18−0,27 = 315 microdeformații


Valorile deformațiilor specifice și a tensiunii de întindere au fost preluate din rezultatele

oferite de programul informatic CALDEROM 2000, conform Figurii IV.9.


Comportamentul structuri rutiere flexibile durabile la acţiunea fenomenului de îngheţ-

dezgheţ este considerat satisfăcător dacă se verifică următoarele condiţii (STAS 1709/1-1990),

(STAS 1709/2-1990):

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 37,5 + 10 ∗ 0,9 = 46,5 𝑐𝑚


aferentă stratului de formă stabilizat cu liant hidraulic (4%)

𝐻𝑠𝑟 = 60 + 10 = 70 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 70 − 46,5 = 23,5 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 23,5 = 113,55 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

46,5

113,5= 0,41 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,40

Structura rutieră flexibilă LLFP cu stratul de formă este verificată la acțiunea

fenomenului de îngheț-dezgheț pentru o perioadă de perspectivă de 15 ani.

ALTERNATIVA B2

În cele ce urmează este durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere flexibile

durabile dimensionată conform metodei Long Lasting Flexible Pavement - LLFP este de 30 de

ani. Valoarea traficului de calcul este aflată cu ajutorul relației (IV.1) în care se înlocuiesc

valorile intensităților medii zilnice anuale a traficului pentru începutul (anul 2010) și, respectiv,

sfârșitul perioadei de perspectivă (anul 2040) conform datelor din Tabelele IV.1 și IV.16.

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ 0,5 ∙ (𝑀𝑍𝐴2010 + 𝑀𝑍𝐴2040) (IV.1)

80



Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 505 103 246 410 42

DJ248A-

DJ248 490 81 217 337 43

DJ248-DN24 475 92 225 288 29

DN24-DN28 418 75 192 271 22

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 433 0

Penetrație


Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 123 0

Valoare

medie 270 50 126 315 19

Pentru studiul de dimensionare s-a luat în considerare valoarea medie a intensităților

MZA specificate în Tabelul IV.17.



Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟒𝟎 𝟎, 𝟓 ∙ (𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑰 + 𝑴𝒁𝑨𝑺,𝑭)



Autocamioane și derivate cu peste 3 osii 50 126 88

Autobuze 114 315 215

Remorci 13 19 16

TOTAL 269 780 525

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 30 ∙ 0,5 ∙ 525 = 𝟐, 𝟖𝟕 𝒎. 𝒐. 𝒔. 𝟏𝟏𝟓𝒌𝑵

81


Structura rutieră flexibilă durabilă dimensionată conform metodei Long Lasting Flexible

Pavement - LLFP pentru o durată de viață proiectată de 30 de ani are aceeași alcătuire ca în

cazul Alternativei B1.


În punctele de solicitare maximă ale complexului rutier, la baza straturilor bituminoase și,

respectiv, la nivelul patului drumului, deformațiile specifice sunt cele calculate cu ajutorul

programului CALDEROM 2000 în cazul Alternativei B1.


Structura rutieră flexibilă dimensionată pentru 30 de ani cu ajutorul metodei LLFP poate

prelua solicitările din trafic dacă îndeplinește concomitent cele două criterii pentru deformațiile

specifice. Valorile deformațiilor 𝜀𝑟 și 𝜀𝑧 au fost preluate din rezultatele oferite de programul



este respectat dacă 𝑅𝐷𝑂 =𝑁𝑐

𝑁𝑎𝑑𝑚≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 (IV.4)

Traficul de calcul este 𝑁𝐶 = 2,87 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁

𝑁𝑎𝑑𝑚 = 4,27 ∙ 108 ∙ 𝜀𝑟−3,97 = 4,27 ∙ 108 ∙ 53,9−3,97 = 5,70 𝑚. 𝑜. 𝑠. (IV.5)

𝑅𝐷𝑂 =2,87

5,70= 𝟎, 𝟓 ≤ 𝑅𝐷𝑂𝑎𝑑𝑚 = 𝟎, 𝟗𝟎


este verificat dacă 𝜀𝑧 ≤ 𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 (IV.6)


𝜀𝑧𝑎𝑑𝑚 = 329 ∙ 𝑁𝑐−0,27 = 329 ∙ 2,87−0,27 = 248 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎ț𝑖𝑖 (IV.7)


Prin urmare, structura rutieră durabilă poate prelua solicitările traficului deoarece

îndeplinește ambele criterii.

În cazul structurii rutiere flexibile dimensionată pentru o perioadă de perspectivă de 30 de

ani, conform metodei LLFP se aplică alternativele din Tabelul IV.18 care sunt similare celor

proiectate pentru o durată de 15 ani.

82


înghețului pentru structurile rutiere de tip LLFP pentru o perioadă de perspectivă de 30 de ani

SOLUȚII LLFP - ALTERNATIVA B2

Grosimea

stratului

(cm)

Strat de fundație B2a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată 20

B2b - agregate de zgură de oțelărie 25

Îmbunătățirea terenului

de fundare B2c - liant hidraulic (2%) 25

Strat de formă B2d - liant hidraulic (4%) 10

IV.1.3. Proiectarea structurilor rutiere flexibile durabile conform metodei Asphalt Institute

Metoda de proiectare Asphalt Institute consideră îmbrăcămintea ca un sistem elastic și

constă în determinarea grosimii minime a stratului de asfalt care poate prelua solicitările

dezvoltate conform celor două criterii: criteriul efortului de întindere orizontal de la baza

straturilor bituminoase și efortul de compresiune vertical maxim de la suprafața patului drumului

(Garber & Hoel, 1996). Pentru a dimensiona o structură rutieră flexibilă au fost elaborate

diagrame de proiectare pentru o gamă largă de încărcări din trafic, exprimate în osii standard de

80 KN.

Pentru a proiecta o structură rutieră flexibilă trebuie parcurse următoarele etape (Andrei,

Ghid practic pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute,

unpublished):

1. introducerea datelor de intrare:

- perioada de perspectivă (ani);

- traficul de calcul Equivalent Single - Axle Load - ESAL (m.o.s de 80 KN);

2. selectarea materialelor utilizate în straturile de suprafață și în straturile de bază și

caracteristicile acestora:

- tipul pământului din patul drumului;

- 𝐶𝐵𝑅 − California Bearing Ratio - indicele de capacitate portantă californian a pământului

din patul drumului;

- 𝑀𝑟 − modulul rezilient al pământului care se calculează cu relația (IV.15):

𝑀𝑟 = 1500 ∙ 𝐶𝐵𝑅 (IV.15)

Relația duce la cele mai bune rezultate, pentru 𝐶𝐵𝑅 < 20 (pentru pământuri coezive: argile,

praf și materiale necoezive: nisip fin) și nu este suficient de precisă pentru 𝐶𝐵𝑅 > 20

(materiale granulare);

- valoarea medie a temperaturilor anuale (Mean Annual Average Temperature MAAT = 60ºF

= 15,5oC).

3. identificarea grosimii minime a straturilor utilizând diagramele de calcul specifice.

83

Dimensionarea structurii rutiere flexibile conform metodei Asphalt Institute este realizată

în două alternative pentru perioade de perspectivă de 15, respectiv 30 de ani.

ALTERNATIVA C1

Pentru sectorul de drum selectat, este realizată dimensionarea structurii rutiere flexibile

durabile conform metodei Asphalt Institute pentru o durata de viață proiectată de 15 ani.

a. Stabilirea traficului de calcul ESAL

Valoarea traficului de calcul rezultat prin aplicarea metodei clasice este considerat 1,18

m.o.s. 115 kN. Pentru a putea aplica metoda de proiectare Asphalt Institute această valoare a

traficului trebuie transformată în osii standard de 80 kN, cu ajutorul valorilor factorilor de

echivalare / conversie din Tabelul IV.19.

Tabelul IV.19 - Valorile factorilor de echivalare / conversie pentru încărcări pe osie realizate

cu diverse tipuri de vehicule (Garber & Hoel, 1996)

Valoarea sarcinii brute pe osie

(kN)

Valoarea factorilor de echivalare / conversie

pentru o singură osie

106,80 3,03

115,60 4,09

Factorul de echivalare / conversie stabilit prin interpolare are valoarea 4,06, prin urmare

traficul de calcul are valoarea

1,18 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁 𝑥 4,06 = 4,79 𝑚. 𝑜. 𝑠. 80 𝑘𝑁 = 𝟒, 𝟕𝟗 𝒙 𝟏𝟎𝟔 𝒐. 𝒔. 𝟖𝟎 𝒌𝑵

b. Stabilirea valorii indicelui de capacitate portantă californian

În scopul evauării și clasificării pământului conform sistemului AASHTO utilizăm datele

reprezentate în Tabelul IV.20.

Tabelul IV.20 - Clasificarea pământurilor conform sistemului AASHTO (Andrei, Ghid practic

pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute,

unpublished)

Clasificarea

HRB

Denumire

material

Gama maximă

uscat - greutate

lb per ft

Umiditatea

optimă, %

Performanța așteptată în

terasament

A-6a*

A-6b* Mâl - Argilă 95-120 10-30 Slabă până la bună

84

Conform normelor românești, pământul din patul drumului este de tip P5, adică argilă,

care corespunde clasei AASHTO - A6, conform Figurii IV.10, cu valoarea indicelui 𝐶𝐵𝑅 = 3.

Figura IV.10 - Diagrama de corespondență între clasele de pământ AASHTO și valorile

indicelui de capacitate portantă californian (Andrei, Ghid practic pentru dimensionarea

structurilor rutiere flexibile folosind metoda Asphalt Institute, unpublished)

Modulul rezilient este calculat cu ajutorul relației (IV.12):

𝑀𝑟 = 1500 ∙ 3 = 4500 = 4,5 x 103 𝑙𝑏 𝑖𝑛2⁄

c. Alegerea grosimii pentru îmbrăcămintea de tip Full Depth Asphalt

Conform diagramei Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei Full-Depth

Asphalt din Figura IV.11, în care pe ordonată introducem valoarea modului rezilient, iar pe

abscisă valoarea traficului de calcul în milioane osii standard de 80 kN, rezultă grosimea totală a

stratului de Full Depth Asphalt:

13 𝑖𝑛𝑐ℎ 𝑥 2,54𝑐𝑚

𝑖𝑛𝑐ℎ= 33,02 𝑐𝑚 ≅ 𝟑𝟑 𝒄𝒎

85

Figura IV.11 - Diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei de tip Full-


1996)

Structura rutieră proiectată conform metodei Asphalt Institute este alcătuită dintr-un strat

de 33 de cm de îmbrăcăminte de tip Full Depth Asphalt, conform Figurii IV.12 și Tabelului

IV.21

Figura IV.12 - Structură rutieră de tip Asphalt Institute pentru o durată de viață proiectată

de 15 ani



ani


(2) P5

(1) 33 cm

86





Comportamentul structuri rutiere flexibile durabile proiectată conform metodei Asphalt

Institute la acţiunea fenomenului de îngheţ-dezgheţ este considerat satisfăcător dacă se verifică

următoarea condiţie (STAS 1709/1-1990), (STAS 1709/2-1990):

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,5 (IV.11)

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 33 ∗ 0,50 = 16,50 𝑐𝑚 (IV.10)

𝐻𝑠𝑟 = 33 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 33 − 16,50 = 16,50 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 16,50 = 106,50 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

16,50

106,50= 0,16 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50 (IV.11)

Structura rutieră flexibilă durabilă nu se verifică la acțiunea fenomenului de îngheț-

dezgheț.

Structurile rutiere flexibile Asphalt Institute, așa cum rezultă din dimensionare, sunt

valabile pentru regiuni cu climat cald, iar pentru România (caracterizată prin ierni foarte

friguroase și veri călduroase) este necesară verificarea la îngheț - dezgheț.

Gradul de asigurare la pătrunderea înghețului 𝐾 pentru metoda Asphalt Institute este

realizat prin următoarele soluții: îmbunătățirea terenului de fundare, prevederea unui strat de

fundație anticapilar, drenant (STAS 6400-84) sau a unui strat de formă din materiale care rezistă

la acțiunea îngheț - dezghețului, conform eșalonării din Tabelul IV.22. Grosimea acestor straturi

este calculată cu ajutorul relației (IV.12)) (STAS 1709/2-1990):

ℎ =𝐾∙(𝑍𝑐𝑟−𝐻𝑒)

𝐶𝑡−(1−𝐶𝑡)∙𝐾 (IV.12)


înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute

SOLUȚII Asphalt Institute - ALTERNATIVA C1

Strat de fundație C1a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată

C1b - agregate de zgură de oțelărie

87

Îmbunătățirea terenului de fundare C1c - liant hidraulic (2%)

Strat de formă C1d - liant hidraulic (4%)

ALTERNATIVA C1a - strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată


fenomenului de îngheț - dezgheț, se consideră grosimea stratului din agregate naturale

stabilizate cu zgură granulată de 35 cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț -

dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 16,5 + 35 ∗ 1,1 = 55 𝑐𝑚



𝐻𝑠𝑟 = 33 + 35 = 68 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 68 − 55 = 13 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 13 = 103 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

55

103= 0,53 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C1b - strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie


fenomenului de îngheț - dezgheț, se consideră grosimea stratului din agregate de zgură de

oțelărie de 45 cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț - dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 16,5 + 45 ∗ 0,9 = 57 𝑐𝑚



𝐻𝑠𝑟 = 33 + 45 = 78 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 78 − 57 = 21 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 21 = 111 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

57

111= 0,51 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C1c - îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)





𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 16,5 + 45 ∗ 0,9 = 57 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 33 + 45 = 78 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 78 − 57 = 21 𝑐𝑚

88

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 21 = 111 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

57

111= 0,51 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C1d - strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)





dimensionată conform metodei Asphalt Institute. Grosimile și caracteristicile de deformabilitate

ale straturilor, sunt cele precizate în Tabelul IV.23.









(IV.2):

𝐸𝑆𝐹 = 0,20 ∙ ℎ𝑆𝐹0,45 ∙ 𝐸𝑝 = 0,20 ∙ 3500,45 ∙ 70 = 196 𝑀𝑃𝑎 (IV.2)

b. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 16,5 + 35 ∗ 0,9 = 48 𝑐𝑚



𝐻𝑠𝑟 = 33 + 35 = 68 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 68 − 48 = 20 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 20 = 110 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

48

110= 0,44 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,40

Structura rutieră flexibilă durabilă cu stratul de formă inclus este verificată la acțiunea

fenomenului de îngheț-dezgheț.

ALTERNATIVA C2

89

În cele ce urmează se prezintă etapele de dimensionare a structurii rutiere flexibile prin

metoda Asphalt Institute, în ipoteza că durata de viață proiectată este de 30 de ani.

Figura IV.13- Diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei de tip Full-


1996)

a. Stabilirea traficului de calcul ESAL

Volumul de trafic de calcul ESAL rezultă prin transformarea traficului de calcul pentru o

perioadă de perspectivă de 30 de ani aferent metodei LLFP din osii standard de 115 kN în osii

standard de 80 kN.

2,87 𝑚. 𝑜. 𝑠. 115 𝑘𝑁 𝑥 4,06 = 11,65 𝑚. 𝑜. 𝑠. 80 𝑘𝑁 = 𝟏, 𝟏𝟕 𝒙 𝟏𝟎𝟕 𝒐. 𝒔. 𝟖𝟎 𝒌𝑵

b. Stabilirea valorii indicelui de capacitate portantă californian

Iindicele de capacitate portantă californian stabilita pe baza diagramei din Figura IV.10

are valoarea 𝐶𝐵𝑅 = 3, iar modulul rezilient este calculat cu relația (IV.15):

𝑀𝑟 = 1500 ∙ 3 = 4500 = 4,5 x 103 𝑙𝑏 𝑖𝑛2⁄ (IV.15)

c. Alegerea grosimii pentru îmbrăcămintea de tip Full Depth Asphalt

Din diagrama Asphalt Institute pentru proiectarea îmbrăcămintei Full-Depth Asphalt,

rezultă grosimea totală a stratului de Full Depth Asphalt, conform Figurii IV.13.

15 𝑖𝑛𝑐ℎ 𝑥 2,54 𝑐𝑚/𝑖𝑛𝑐ℎ = 38,1 𝑐𝑚 ≅ 𝟑𝟖 𝒄𝒎

90

Structura rutieră proiectată conform metodei Asphalt Institute este alcătuită dintr-un strat

de 38 de cm de îmbrăcăminte de tip Full Depth Asphalt, conform Figurii IV.14 și Tabelului

IV.24.

Figura IV.14- Structură rutieră de tip Asphalt Institute pentru o durată de viață proiectată de

30 de ani (Dragoslav & Scânteianu, 2017)



de ani






Structura rutieră flexibilă durabilă dimensionată conform metodei Asphalt Institute

pentru o durată de viață proiectată de 30 de ani, rezistă la acţiunea fenomenului de îngheţ-

dezgheţ dacă se verifică următoarea condiţie (STAS 1709/1-1990), (STAS 1709/2-1990):

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,5

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖

𝑛

𝑖=1

= 38 ∗ 0,50 = 19 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 38 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 38 − 19 = 19 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 19 = 109 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

19

109= 0,17 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

(2) P5

(1) 38 cm

91

În cazul structurii rutiere flexibile dimensionată pentru o perioadă de perspectivă de 30 de

ani, conform metodei Asphalt Institute, alternativele studiate sunt cele menționate în Tabelul

IV.25.


înghețului pentru structurile rutiere de tip Asphalt Institute pentru o perioadă de perspectivă de

30 ani

SOLUȚII Asphalt Institute - ALTERNATIVA C2

Strat de fundație C2a - agregate naturale stabilizate cu zgură granulată

C2b - agregate de zgură de oțelărie

Îmbunătățirea terenului de fundare C2c - liant hidraulic (2%)

Strat de formă C2d - liant hidraulic (4%)

ALTERNATIVA C2a - strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată


fenomenului de îngheț - dezgheț, se consideră grosimea stratului din agregate naturale

stabilizate cu zgură granulată de 35 cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț -

dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 19 + 35 ∗ 1,1 = 57,5 𝑐𝑚



𝐻𝑠𝑟 = 38 + 35 = 73 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 73 − 57,5 = 15,5 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 15,5 = 110,5 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

57,5

110,5= 0,52 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C2b - strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie


fenomenului de îngheț - dezgheț, se consideră grosimea stratului din agregate de zgură de

oțelărie de 45 cm și se reface calculul pentru verificarea la îngheț - dezgheț.

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 19 + 45 ∗ 0,9 = 59,5 𝑐𝑚



𝐻𝑠𝑟 = 38 + 45 = 83 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 83 − 59,5 = 23,5 𝑐𝑚

92

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 23,5 = 113,5 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

59,5

113,5= 0,52 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C2c - îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)





𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 19 + 45 ∗ 0,9 = 59,5 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 38 + 45 = 83 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 83 − 59,5 = 23,5 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 23,5 = 113,5 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

59,5

113,5= 0,52 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,50

ALTERNATIVA C2d - strat de formă stabilizat cu liant hidraulic (4%)





dimensionată conform metodei Asphalt Institute. Grosimile și caracteristicile de deformabilitate

ale straturilor, sunt cele precizate în Tabelul IV.26.









(IV.2):

𝐸𝑆𝐹 = 0,20 ∙ ℎ𝑆𝐹0,45 ∙ 𝐸𝑝 = 0,20 ∙ 3000,45 ∙ 70 = 183 𝑀𝑃𝑎 (IV.2)

b. Verificarea rezistenței la îngheț - dezgheț

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝐶𝑡𝑖𝑛𝑖=1 = 19 + 30 ∗ 0,9 = 46 𝑐𝑚

93



𝐻𝑠𝑟 = 38 + 30 = 68 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 68 − 46 = 22 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 90 + 22 = 112 𝑐𝑚

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

46

112= 0,41 ≥ 𝐾𝑚𝑖𝑛 = 0,40

Structura rutieră flexibilă durabilă cu stratul de formă inclus este verificată la acțiunea

fenomenului de îngheț-dezgheț.

IV.1.4. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele sustenabilității

Pentru a putea utiliza programul informatic asPECT, se efectuează următoarele calcule

aferente structurii rutiere flexibile propuse în cadrul metodei analitice, pentru 1 km de

drum, conform Tabelului IV.27. Numerotarea starturilor este realizează prin intermediul

indicativelor, în ordinea straturilor, de sus în jos.


rutiere flexibile dimensionată cu metoda PD 177-2001

Indicativ

strat

Grosime

g (m)

Lungime

L (m)

Lățime

l (m)

Volum pt 1 km

V (m3)

Densitate

aparentă

𝜹 (kg/m3)

Masa pt 1 km

M (tone)

PD 1 0,04 1000 8,50 340 23001) 782

PD 2 0,06 1000 8,50 510 22502) 1148

PD 3 0,08 1000 8,50 680 21503) 1462

PD 4 0,30 1000 8,50 2550 16504) 4208

PD 5 0,35 1000 8,50 2975 16504) 4909

1) densitatea aparentă pentru stratului de uzură aMAS16 = 2300 kg/m3 Invalid source specified.

2) densitatea aparentă pentru stratului de legătură aBADPC 20 = 2250 kg/m3 Invalid source

specified.

3) densitatea aparentă pentru stratului de bază aAB 31,5 = 2150 kg/m3 Invalid source specified.

4) densitatea aparentă agregate de zgură de oţelărie = 1650 kg/m3 (DSU România)

Calculul masei fiecărui strat aferent unui kilometru de drum pentru metoda LLFP este

evidențiat în Tabelul IV.28.

94


rutiere flexibile dimensionată cu metoda LLFP

Indicativ

strat

Grosime

g (m)

Lungime

L (m)

Lățime

l (m)

Volum pt 1 km

V (m3)

Densitate

aparentă

𝜹 (kg/m3)

Masa pt 1 km

M (tone)

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

LLFP 1 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 2 0,25 1000 8,50 2125 23003) 4888

LLFP 3 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 4 0,25 1000 8,50 2125 17005) 3613

LLFP

anszg 0,20 1000 8,50 1700 11006) 1870

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

LLFP 1 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 2 0,25 1000 8,50 2125 23003) 4888

LLFP 3 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 4 0,25 1000 8,50 2125 17005) 3613

LLFP

azo 0,25 1000 8,50 2125 16504) 3506

ALTERNATIVA B1 și B2 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)

LLFP 1 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 2 0,25 1000 8,50 2125 23003) 4888

LLFP 3 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 4 0,25 1000 8,50 2125 17005) 3613

LLFP

LH2% 0,25 1000 8,50 2125 17507) 3719

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)

LLFP 1 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 2 0,25 1000 8,50 2125 23003) 4888

LLFP 3 0,05 1000 8,50 425 23001) 978

LLFP 4 0,25 1000 8,50 2125 17005) 3613

LLFP

LH4% 0,10 1000 8,50 850 17507) 1488


95

3) densitatea aparentă pentru macadam asfaltic am considerat-o aceeași ca pentru MAS16 =

2300 kg/m3


5) densitatea aparentă balast = 1700 kg/m3

6) densitatea aparentă pentru agregate naturale stabilizate cu zgură granulată = 1100 kg/m3

(Zarojanu & Tăutu, 2007)

7) densitatea aparentă pentru pământ stabilizat cu liant hidrulic: = 1750 kg/m3

Calculul masei fiecărui strat aferent unui kilometru de drum pentru metoda Asphalt

Institute este evidențiat în Tabelul IV.29.


rutiere flexibile dimensionată cu metoda Asphalt Institute

Indicativ

strat

Grosime

g (m)

Lungime

L (m)

Lățime

l (m)

Volum pt 1 km

V (m3)

Densitate

aparentă

𝜹 (kg/m3)

Masa pt 1 km

M (tone)

ALTERNATIVA C1 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

AI 1 0,33 1000 8,50 2805 23001) 6452

AI anszg 0,35 1000 8,50 2975 11006) 3273

ALTERNATIVA C1 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie

AI 1 0,33 1000 8,50 2805 23001) 6452

AI azo 0,45 1000 8,50 3825 16504) 6311

ALTERNATIVA C1 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)

AI 1 0,33 1000 8,50 2805 23001) 6452

AI

LH2% 0,45 1000 8,50 3825 17507) 6694

ALTERNATIVA C1 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)

AI 1 0,33 1000 8,50 2805 23001) 6452

AI

LH4% 0,35 1000 8,50 2975 17507) 5206


granulată

AI 1 0,38 1000 8,50 3230 23001) 7429

AI anszg 0,35 1000 8,50 2975 11006) 3273


AI 1 0,38 1000 8,50 3230 23001) 7429

AI azo 0,45 1000 8,50 3825 16504) 6311

96


AI 1 0,38 1000 8,50 3230 23001) 7429

AI

LH2% 0,45 1000 8,50 3825 17507) 6694


AI 1 0,38 1000 8,50 3230 23001) 7429

AI

LH4% 0,30 1000 8,50 2550 17507) 4463



6) densitatea aparentă pentru agregate naturale stabilizate cu zgură granulată = 1100 kg/m3

(Zarojanu & Tăutu, 2007)

7) densitatea aparentă pentru pământ stabilizat cu liant hidrulic: = 1750 kg/m3

În Tabelele IV.30, IV.31 și IV.32 se calculează costul total pentru un kilometru de

structură rutieră flexibilă dimensionată prin cele trei metode cunoscute. Acesta este alcătuit din

suma costurilor aferente transportului, materialelor și punerii în operă. Costul fiecărui strat este

aflat utilizând o medie a prețurilor existente pe piața materialelor de construcții, a transporturilor

feroviare și rutiere, precum și a manoperei.

Tabelul IV.30 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră flexibilă

clasică

Indicativ

strat Denumirea stratului

Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

PD 1 stratul de uzură MAS 16 782 385 300.875

PD 2 stratul de legătură BADPC 20 1148 279 320.153

PD 3 stratul de bază AB 31,5 1462 270 394.740

PD 4

strat superior de fundaţie din agregate de

zgură de oţelărie sort 25-63 împănat cu 3

cm sort 0-31

4208 106 446.100

PD 5 strat inferior de fundaţie din agregate de

zgură de oţelărie sort 0-63 4909 106 520.450

TOTAL: 1.982.317 RON

97

Tabelul IV.31 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră LLFP

Indicativ


Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate naturale stabilizate cu zgură

granulată

LLFP 1 strat asfaltic superior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 2 strat asfaltic intermediar macadam asfaltic 4888 270 1.319.625

LLFP 3 strat asfaltic inferior de MAS 16 978 385 376.093

LLFP 4 strat de fundație din balast 3613 51 184.093

LLFP

anszg

strat din agregate naturale stabilizate cu

zgură granulată 1870 106 198.267

TOTAL: 2.454.171

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de fundație din agregate de zgură de oțelărie





LLFP

azo

strat din agregate din zgură de oțelărie 3506 106 371.750

TOTAL: 2.627.654

ALTERNATIVA B1 și B2 cu îmbunătățirea terenului de fundare cu liant hidraulic (2%)





LLFP

LH2%

strat din pământ stabilizat cu liant hidrulic

2% 3719 51 191.255

TOTAL: 2.447.160

ALTERNATIVA B1 și B2 cu strat de formă din pământ stabilizat cu liant hidraulic (4%)





LLFP

LH4%


4% 1488 51 76.502

98

TOTAL: 2.332.406


Asphalt Institute

Indicativ


Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)


granulată

AI 1 Full Depth Asphalt MAS 16 6452 385 2.482.215

AI anszg strat din agregate naturale stabilizate cu


TOTAL: 2.829.181



AI azo strat din agregate din zgură de oțelărie 6311 106 669.150

TOTAL: 3.151.365



AI

LH2%


2% 6694 51 344.260

TOTAL: 2.826.474



AI

LH4%


4% 5206 51 267.757

TOTAL: 2.749.972


granulată


AI anszg strat din agregate naturale stabilizate cu


TOTAL: 3.205.275



AI azo strat din agregate din zgură de oțelărie 6311 106 669.150

TOTAL: 3.527.458

99



AI

LH2%


2% 6694 51 344.260

TOTAL: 3.202.567



AI

LH4%


4% 4463 51 229.506

TOTAL: 3.087.814

Programul informatic asPECT conține datele necesare pentru calculul emisiilor de CO2e

ale straturilor asfaltice din structura rutieră, parcurgând toate etapele duratei de viață începând cu

procurarea, transportul și procesarea materialelor prime, fabricarea mixturilor în stațiile de asfalt,

transportul acestora la locul de punere în operă, execuție, întreținere și reciclare.

Prima etapă constă în introducerea denumirii materialului, a sursei de proveniență, a

categoriei, precum și date referitoare la cantitatea totală de material vândută anual în cadrul

balastierei / carierei, consumul de electricitate, apă, explozibili și combustibili (Figura IV.15).

Figura IV.15 - Interfața programului informatic asPECT - Materiale

A doua etapă presupune indroducerea datelor privitoare la stația de mixturi asfaltice:

materialele componente, distanțele și mijloacele de transport, energia necesară pentru procesare,

încălzire și uscare, procentele materialelor din alcătuirea fiecărei mixturi. O dată introduse aceste

informații, în program pot fi vizualizate emisiile pentru fiecare mixtură produsă (Figura IV.16).

100

Figura IV.16 - Interfața programului informatic asPECT - Stația de mixturi asfaltice

În a treia etapă a programului informatic este posibilă realizarea unui proiect care să

conțină aspecte de pe tot parcursul duratei de viață a drumului considerat (Figura IV.17). Sunt

specificate materialele și amestecurile din diverse surse de proveniență, date despre transport,

energia consumată pentru așternere și compactare, strategiile de intervenție pentru întreținere și

energia utilizată pentru excavarea și eliminarea materialelor la sfârșitul duratei de viață a

drumului.

Figura IV.17 - Interfața programului informatic asPECT - Proiectul propriu-zis

Pentru fiecare dintre alternativele studiate se va întocmi un proiect separat, ale cărui

rezultate vor fi centralizate, după cum se arată în Figura IV.18, indicându-se cantitatea de emisii

în kg de CO2e/t.

101

Figura IV.18 - Centralizatorul rezultatelor pentru structura rutieră analizată

În finalul acestui capitol, se efectuează o evaluare comparativă a alternativelor investigate

sub aspectele sustenabilității exprimate prin indicatorii privind durata de viață, costurile specifice

pe kilometru și, respectiv, cantitățile de emisii de CO2e, rezultatele fiind cumulate în Tabelul

IV.33.


Alternativa

Indicatori de sustenabilitate

Grosimea totală

a structurii

rutiere

(cm)

Costuri

(RON / km)

Durata

de

viață

(ani)

Indicator de

sustenabilitate

cost

(RON/kmxan)

Total kg CO2e

asPECT

A 83 1.982.317 15 132.154 166.325

B1 anszg 80 2.454.171 15 163.611 336.577

B1 azo 85 2.627.654 15 175.177 336.577

B1 LH2% 85 2.447.160 15 163.144 336.577

B1 LH4% 70 2.332.406 15 155.494 336.577

B2 anszg 80 2.454.171 30 81.806 336.577

B2 azo 85 2.627.654 30 87.588 336.577

B2 LH2% 85 2.447.160 30 81.572 336.577

B2 LH4% 70 2.332.406 30 77.747 336.577

C1 anszg 68 2.829.181 15 188.612 323.667

C1 azo 78 3.151.365 15 210.091 323.667

C1 LH2% 78 2.826.474 15 188.432 323.667

C1 LH4% 68 2.749.972 15 183.331 323.667

102

C2 anszg 73 3.205.275 30 106.842 372.707

C2 azo 83 3.527.458 30 117.582 372.707

C2 LH2% 83 3.202.567 30 106.752 372.707

C2 LH4% 68 3.087.814 30 102.927 372.707

Concluziile studiului de caz A sunt următoarele:

Alternativa A conduce la structuri rutiere supradimensionate, deoarece modulele de

elasticitate ale mixturilor asfaltice au valori mici;

Alterantiva B - prin utilizarea materialelor asfaltice cu modul de elasticitate ridicat,

rezultă o structură rutieră flexibilă cu grosime mai mică decât prin metoda clasică, dar

capabilă să suporte un trafic de calcul mai mare. Prin această metodă, costurile pe

kilometru de drum şi indicatorul de sustenabilitate cost sunt minime;

Alternativele C conduc la structuri rutiere cu cea mai mică grosime, dar oferă un

indicator de sustenabilitate cost RON/(km x an) mediu;

Este reliefat gradul ridicat de sustenabilitate exprimat prin indicatorii de sustenabilitate

specifici aferenți fiecărei alternative;

Concluzia generală din analiza comparativă a alternativelor investigate arată

superioritatea şi avantajele tehnice, economice şi ecologice ale structurilor rutiere

durabile, concepute ca Full Depth (conform metodologiei Asphalt Institute) şi ca Long

Lasting Flexible Pavement - LLFP.

IV.2. Studiu de caz B

Pentru investigarea structurilor rutiere rigide conform celor două metode de dimensionare

recomandate în capitolul III.2.3, s-a propus spre analiză același sector de drum ca la studiul de

caz A - varianta de ocolire a municipiului Iași, km 0+785 - 3+110.

În scopul evaluării comparative a sustenabilității structurilor rutiere rigide s-a avut în

vedere structura rutieră clasică proiectată și realizată conform normativului de dimensionare a

structurilor rutiere rigide NP 081-2002, precum și o altă alternativă proiectată prin utilizarea

acelorași date de intrare (trafic, climă, teren de fundare etc.), și anume: metoda Long Lasting

Rigid Pavement - LLRP.

În cele ce urmează se prezintă aspectele sustenabilității alternativei clasice, precum și

aspectele sustenabilității celeilalte alternative luate în studiu.

Pentru realizarea unei analize logice conform schemei propuse în capitolul III (Figura

III.5), s-au stabilit aceleași obiective tehnico - economice ca și în studiul de caz A.

103

DATE DE INTRARE

datele de trafic

Prezentul studiu incorporează datele de trafic comunicate de Centrul de Studii Tehnice

Rutiere şi Informatică, din cadrul Companiei Naționale de Autostrăzi și Drumuri Naționale din

România și prognozele pentru traficul atras aferente anului 2010 elaborate de IPTANA S.A.

(Tabel IV.34).

Conform reglementărilor tehnice în vigoare traficul de calcul a fost evaluat cu ajutorul

relației (V.1) (NP 081-2002):

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 𝑝𝑝 ∙ 𝑐𝑟𝑡 ∙ ∑ 𝑀𝑍𝐴𝑘 ∙ 𝑝𝑘 ∙ 𝑓𝑒𝑘5𝑘=1 (𝑚. 𝑜. 𝑠) (V.1)

unde:

𝑁𝑐 − traficul de calcul;

365 − numărul de zile calendaristice dintr-un an;

𝑝𝑝 − perioada de perspectivă de 30 de ani;

𝑐𝑟𝑡 − coeficientul de repartiție transversală a traficului pe benzi de circulație;

𝑀𝑍𝐴𝑘 − traficul mediu zilnic anual al vehiculelor fizice din grupa 𝑘, conform rezultatelor

recensământului general de circulație sau studiului de trafic;

𝑝𝑘 − coeficientul de evoluție al vehiculelor fizice din grupa 𝑘, în anul de la mijlocul perioadei de

perspectivă;

𝑓𝑒𝑘 − coeficientul de echivalare a vehiculelor fizice din grupa 𝑘 în osii standard.

În TabelulI IV.34 sunt prezentate valorile intensității medii zilnice anuale a traficului

pentru anul 2010.



Sectoare

Autocamioane

și derivate cu

2 osii

Autocamioane

și derivate cu

3 osii

Autocamioane

și derivate cu

peste 3 osii

Autobuze Remorci

DN28-

DJ248A 132 47 99 149 29

DJ248A-

DJ248 128 37 87 123 29

DJ248-DN24 124 42 90 105 20

DN24-DN28 109 34 77 99 15

Sector trafic

ușor km0-5 0 0 0 158 0

Penetrație


Sector trafic

ușor km5-8 0 0 0 45 0

104

Valoare

medie 70 22 50 114 13

Pentru proiectarea structurilor rutiere rigide normativul românesc prevede o perioadă de

perspectivă 𝑝𝑝 = 30 𝑎𝑛𝑖, coeficientul de repartiție transversală pentru drumuri cu două benzi de

circulație având valoarea 𝑐𝑟𝑡 = 0,50. Pentru studiul de dimensionare s-a luat în considerare

valoarea intensităților MZA, coeficienții de evoluție și cei de echivalare specificați în Tabelul

IV.35.

Tabel IV.35 - Valoarea totală intensităților medii zilnice anuale, a coeficienților de evoluție și a

coeficienților de echivalare

Grupa de vehicule 𝑴𝒁𝑨𝟐𝟎𝟏𝟎 𝒑𝒌𝟐𝟎𝟐𝟓 𝒇𝒆𝒌 𝑴𝒁𝑨𝒌 ∙ 𝒑𝒌 ∙ 𝒇𝒆𝒌

Autocamioane și derivate cu 2

osii 70 0,91

0,30 19,1

Autocamioane și derivate cu 3

osii 22 0,74

2,30 37,4

Autocamioane și derivate cu

peste 3 osii 50 1,33

1,80 119,7

Autobuze 114 1,95 0,80 177,8

Remorci 13 0,82 0,02 0,2

TOTAL 354

Introducând această valoare în relația (V.1), rezultă un trafic de calcul de 1,94 m.o.s. 115

kN.

𝑁𝑐 = 365 ∙ 10−6 ∙ 30 ∙ 0,5 ∙ 354 = 𝟏, 𝟗𝟒 𝒎. 𝒐. 𝒔. 𝟏𝟏𝟓𝒌𝑵

Conform Tabelului IV.4, acest trafic de calcul se încadrează în clasa de trafic „foarte

greu”.

regimul climatic

Sectorul de drum analizat se află în zona cu tipul climateric I, conform hărții prezentate în

Figura IV.2.

caracteristicile materialelor disponibile

Conform studiului geotehnic, pământul este de tip P5, adică pământ sensibil și foarte

sensibil la îngheț, care are o capacitate portantă redusă. Pe baza tipului de pământ, a tipului

climateric aferent zonei în care este amplasat drumul și a regimului hidrologic al complexului

rutier (STAS 1709/2-90) s-au stabilit caracteristicile de deformabilitate ale pământului de

fundare (modulul de elasticitate dinamic, E, în MPa și coeficientul lui Poisson, 𝜇) conform

Tabelului IV.5.

105

tehnologiile de execuție

Tehnologiile de execuție presupun realizarea în etape succesive a terasamentelor, a

stratului de formă, a stratului de fundație și a dalei din beton de ciment conform informațiilor

date în caietele de sarcini.

În cadrul studiului privind aspectele sustenabilității, pentru sectorul de drum km

0+785 - 3+110 au fost luate în considerare următoarele structuri rutiere:

ALTERNATIVA D: Structură rutieră rigidă clasică dimensionată conform

normativului de dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002.

ALTERNATIVA E: Structură rutieră rigidă durabilă proiectată conform metodei

Long Lasting Rigid Pavement - LLRP.

Conform acestor alternative au fost concepute și proiectate o serie de structuri rutiere cu

durata de viață de 30 de ani, așa cum rezultă din Tabelul IV.36.


durata de viață

Tip

structură Alternativa

Metoda de dimensionare

Durata de viață (ani)

NP 081-2002 LLRP

Clasică D 30 ani -

Durabilă E - 30 ani

IV.2.1. Proiectarea structurilor rutiere rigide conform metodei normativului de

dimensionare a structurilor rutiere rigide NP 081-2002

ALTERNATIVA D

a. Stabilirea capacității portante a terenului de fundare

Valoarea modulul de reacție 𝐾𝑜 (MN/m3) al pământului de fundare se stabilește în

funcție de datele din Tabelul IV.37.

Tabelul IV.37 - Valoarea modulul de reacție 𝐾𝑜

Valoarea modulul de reacție

𝑲𝒐 (MN/m3)

tipul climateric I

46 regimul hidrologic 2b

tipul pământului P5

106

b. Stabilirea alcătuirii straturilor din structura rutieră subadiacente dalei din beton

Pentru un drum național cu două benzi de circulație, de clasă tehnică III (Ordin M.T. 46 /

27.01.1998), un trafic de calcul de 1,94 m.o.s. 115 kN și o perioadă de perspectivă de 30 ani, pe

sectorul de drum km 0+785 - 3+110, a rezultat o structură rutieră clasică confom Tabelului

IV.38.

Tabelul IV.38 - Alcătuirea structurii rutiere rigide clasice

Nr.


Grosimea,

cm

1. Dală din beton de ciment rutier

2. Strat de fundaţie din piatră spartă 20

3. Strat de formă din balast 15


c. Stabilirea capacității portante la nivelul stratului de fundație

Se determină valoarea modulului de reacţie la suprafaţa stratului de fundaţie, 𝐾, în funcţie

de:

- valoarea modulului de reacţie al pământului de fundare, 𝐾𝑜 = 46𝑀𝑁

𝑚3

- grosimea echivalentă a stratului de fundaţie, aflată cu ajutorul relației (V.2):

𝐻𝑒𝑐ℎ = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝑎𝑖𝑛𝑖=1 (V.2)

𝑛 − numărul de straturi;

ℎ𝑖 − grosimea stratului 𝑖, (cm);

𝑎𝑖 − coeficientul de echivalare a stratului 𝑖.

𝐻𝑒𝑐ℎ = 20𝑥1,0 + 15𝑥0,75 = 31,25 𝑐𝑚

Pentru că modulul de reacţie al pământului de fundare 𝐾𝑜 = 46𝑀𝑁

𝑚3 are valoarea cuprinsă

între 20 și 100 MN/m3, valoarea modulului de reacție la suprafața stratului de fundație 𝐾 este

obținut cu ajutorul diagramei din Figura IV.19.

107

Figura IV.19 - Modulul de reacție la suprafața stratului de fundație (NP 081-2002)

→ 𝐾 = 72 𝑀𝑁/𝑚3

d. Adoptarea clasei betonului de ciment rutier (SR 183-1:1995)

Pentru dala din beton de ciment rutier se adoptă clasa BcR 4,5 pe baza căreia se stabileşte

rezistenţa caracteristică la încovoiere, 𝑅𝑖𝑛𝑐𝑘 = 4,50 Mpa (SR 183-1:1995).

e. Determinarea tensiunii admisibile, la întindere din încovoiere, a betonului de ciment

rutier 𝝈𝒂𝒅𝒎 cu ajutorul relației (V.3)

𝜎𝑎𝑑𝑚 = 𝑅𝑖𝑛𝑐𝑘 ∙ 𝛼 ∙ (0,70 − 𝛾 ∙ 𝑙𝑜𝑔𝑁𝑐) 𝑀𝑃𝑎 (V.3)

𝑅𝑖𝑛𝑐𝑘 − rezistența caracteristică la încovoiere a betonului la 28 de zile;

𝛼 − coeficientul de creștere a rezistenței betonului în intervalul 28 ... 90 zile, 𝛼 = 1,1

𝑁𝑐 − traficul de calcul pe perioada de perspectivă, în m.o.s.;

𝛾 − coeficient, 𝛾 = 0,05;

0,70 − 𝛾 ∙ 𝑙𝑜𝑔𝑁𝑐 - legea de oboseală

𝜎𝑎𝑑𝑚 = 4,5 ∙ 1,1 ∙ (0,70 − 0,05 ∙ 𝑙𝑜𝑔1,94) = 3,45 𝑀𝑃𝑎

f. Adoptarea ipotezei de dimensionare în funcţie de clasa tehnică a drumului

108

În funcţie de clasa tehnică a drumului care, pentru prezentul studiu de caz este III, se

adoptă ipoteza de calcul 2, vezi relația (V.4):

𝜎 = 𝜎𝑡 + 0,8 ∙ 0,65 ∙ 𝜎𝑡Δ𝑡 ≤ 𝜎𝑎𝑑𝑚 (V.4)

unde:

𝜎𝑡 − tensiunea la întindere datorată încărcării de calcul din trafic;

𝜎𝑡Δ𝑡 − tensiunea de întindere din încovoiere datorată gradientului de temperatură zilnic.

g. Determinarea grosimii dalei de beton de ciment

Grosimea dalei de beton de ciment, H se determină din diagrama de dimensionare din

Figura IV.20, corespunzătoare ipotezei 2, pe baza valorilor:

- modulului de reacţie la suprafaţa stratului de fundaţie 𝐾 = 72 𝑀𝑁/𝑚3;

- tensiunii la întindere din încovoiere admisibilă a betonului de ciment rutier,

𝜎𝑎𝑑𝑚 = 3,45 𝑀𝑃𝑎

Figura IV.20 - Diagrama de dimensionare corespunzătoare ipotezei 2 (NP 081-2002)

109

Grosimea dalei din beton rezultată este ℎ𝑑𝑎𝑙ă = 22,00 𝑐𝑚.

h. Verificarea structurii rutiere rigide la acţiunea îngheţ – dezgheţului

Calculul pentru verificarea rezistenței structurii rutiere rigide la acțiunea fenomenului de

îngheț - dezgheț, se efectuează pentru situațiile prezentate în Tabelul IV.39, luând în considerare

gradul de sensibilitate al pământului P5, condițiile hidrologice mediocre și defavorabile, precum

și pozița adâncimii de îngheț în complexul rutier față de grosimea structurii rutiere și nivelul apei

freatice (STAS 1709/2-90).


Gradul de

sensibilitate la

îngheț al

pământurilor

Condiții hidrologice ale complexului rutier:

mediocre și defavorabile

𝑍𝑐𝑟 < 𝐻𝑠𝑟

𝑁𝑎𝑓 > 𝐻𝑠𝑟




𝑁𝑎𝑓 < 𝑍𝑐𝑟



𝑁𝑎𝑓 < 𝐻𝑠𝑟

Pământuri sensibile

și foarte sensibile Nu Da Da Da


relația V.5):

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 (V.5)

𝑍 − adâncimea de îngheţ în pământul din terasament (cm);

Δ𝑍 − sporul adâncimii de îngheț (determinat de capacitatea straturilor structurii rutiere de a

transmite căldura) calculat cu relația (V.6)

Δ𝑍 = 𝐻𝑠𝑟 − 𝐻𝑒 (V.6)

𝐻𝑠𝑟 − grosimea structurii rutiere alcătuită din straturi de materiale rezistente la îngheț (cm);

𝐻𝑒 − grosimea echivalentă de calcul la îngheț pentru structura rutieră (cm), aflată cu ajutorul

relației (V.7)

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝑐𝑡𝑖𝑛𝑖=1 (V.7)







Nr.

crt.


structurii rutiere

Grosimea

stratului

Coeficientul

de echivalare

𝒄𝒕𝒊

110

(cm)

1. Dală din beton de ciment rutier BcR4,5 22 0,45

2. Strat de fundaţie din piatră spartă 20 0,75

3. Strat de formă din balast 15 0,70

𝐻𝑒 = 22 ∗ 0,45 + 20 ∗ 0,75 + 15 ∗ 0,70 = 35,40 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 22 + 20 + 15 = 57 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 57 − 35,40 = 21,60 𝑐𝑚

Indicele de îngheț se stabilește pe baza tipului climatic, a regimului hidrologic din

complexul rutier și a tipului de pământ, conform Tabelului IV.41.


Tipul climatic Condiții hidrologice Tipul de pământ Numărul curbei

(conform Figurii V.3)

I mediocre și defavorabile P5 7


Pentru structurile rutiere rigide și clasa de trafic „foarte greu” valoarea indicelui de îngheț

se determină pe baza izoliniilor din hărțile de zonare a teritoriului României 𝐼𝑚𝑎𝑥30 = 669𝑜𝐶 ∙ 𝑧𝑖𝑙𝑒

(STAS 1709/1-1990). Argila, în condițiile mediocre și defavorabile, corespunde curbei cu

numărul 7. Conform diagramei din Figura IV.21, adâncimea de îngheț este 𝑍 = 95 𝑐𝑚.

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 = 95 + 21,60 = 116,60 𝑐𝑚


ajutorul relației (V.8) (STAS 1709/2-90):

111

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

35,40

116,60= 0,304 (V.8)

Structura rutieră rigidă aleasă este rezistentă la îngheț - dezgheț dacă gradul de asigurare

la pătrunderea înghețului în complexul rutier 𝐾 are valoarea minimă de 0,30, conform Tabelului

IV.42.


(STAS 1709/2-90, 1990)

Grad de sensibilitate

la îngheț a

pământului

Tipul

pământului

Tipul

climatic Structura rutieră rigidă

Foarte sensibile P5 I 0,30

Conform calculelor efectuate 0,3 < 𝐾 = 0.304, rezultă că structura rutieră rigidă aleasă

rezistă la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț.

Se constată că pentru structura rutieră clasică concepută și proiectată conform

Alternativei D sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 30 ani,


Această alternativă este luată în considerare ca element de referință la evaluarea

aspectelor de sustenabilitate a acesteia în comparație cu cealaltă alternativă luată în studiu.

IV.2..2. Proiectarea structurilor rutiere rigide durabile Long Lasting Rigid Pavement -

LLRP conform metodei NP 081-2002

ALTERNATIVA E

În ipoteza că durata de viață proiectată în cazul structurii rutiere rigide durabile

dimensionată conform metodei Long Lasting Rigid Pavement - LLRP este de 30 ani, valoarea

traficului de calcul și metoda de dimensionare sunt similare celor clasice din normativul PD 177-

2001.

Traficul de calcul este 1,94 m.o.s. de 115 kN.

a. Alcătuirea straturilor din structura rutieră

Structura rutieră aleasă este evidențiată în Tabelul IV.43 și este caracterizată prin

grosimile straturilor rutiere.

Tabelul IV.43 - Alcătuirea structurii rutiere rigide durabile (Dumitrescu, Maxineasa, Simion,

Țăranu, Andrei, & Gavrilescu, 2014)

112

Nr.


Grosimea,

cm

1. Beton asfaltic BA16 5

2. Steel fibrereinforced roller-compacted concrete

SFR-RCC 23

3. Strat de fundație din balast 30


b. Verificarea structurii rutiere rigide la acţiunea îngheţ – dezgheţului


relația V.5):

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 (V.5)

sporul adâncimii de îngheț: Δ𝑍 = 𝐻𝑠𝑟 − 𝐻𝑒 (V.6)

𝐻𝑒 = ∑ ℎ𝑖 ∙ 𝑐𝑡𝑖𝑛𝑖=1 (V.7)







Nr.

crt.


structurii rutiere

Grosimea

stratului

(cm)

Coeficientul

de echivalare

𝒄𝒕𝒊

1. Beton asfaltic BA16 5 0,50

2.

Steel fibre reinforced roller-compacted

concrete

SFR-RCC

23 0,45

3. Strat de fundație din balast 30 0,80

𝐻𝑒 = 5 ∗ 0,50 + 23 ∗ 0,45 + 30 ∗ 0,80 = 36,85 𝑐𝑚

𝐻𝑠𝑟 = 5 + 23 + 30 = 58 𝑐𝑚

Δ𝑍 = 58 − 36,85 = 21,15 𝑐𝑚

𝑍 = 95 𝑐𝑚

𝑍𝑐𝑟 = 𝑍 + Δ𝑍 = 95 + 21,15 = 113,15 𝑐𝑚


ajutorul relației (V.8) (STAS 1709/2-90):

113

𝐾 =𝐻𝑒

𝑍𝑐𝑟=

36,85

113,15= 0,33 (V.8)

Structura rutieră rigidă aleasă este rezistentă la acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț

dacă gradul de asigurare la pătrunderea înghețului în complexul rutier 𝐾 are valoarea minimă de

0,30.

0,3 < 𝐾 = 0.33

Se constată că pentru structura rutieră durabilă concepută și proiectată conform

Alternativei E sunt verificate condițiile de proiectare pentru perioada de perspectivă de 30 ani,


IV.2.3. Evaluarea comparativă a alternativelor investigate sub aspectele sustenabilității

Pentru a putea utiliza programul informatic GaBi, se efectuează următoarele calcule

aferente structurii rutiere rigide clasice, pentru 1 km de drum, conform Tabelului IV.45.

Numerotarea starturilor este realizează prin intermediul indicativelor, în ordinea straturilor, de

sus în jos.


rutiere rigide dimensionată cu metoda NP 081-2002

Indicativ

strat

Grosime

g (m)

Lungime

L (m)

Lățime

l (m)

Volum pt 1 km

V (m3)

Densitate

aparentă

𝜹 (kg/m3)

Masa pt 1 km

M (tone)

NP 1 0,22 1000 8,50 1870 2410 4507

NP 2 0,20 1000 8,50 1700 1450 2465

NP 3 0,15 1000 8,50 1275 1700 2168

Calculul masei fiecărui strat aferent unui kilometru de drum pentru metoda LLRP este

evidențiat în Tabelul IV.46.


rutiere rigide dimensionată cu metoda LLRP

Indicativ

strat

Grosime

g (m)

Lungime

L (m)

Lățime

l (m)

Volum pt 1 km

V (m3)

Densitate

aparentă

𝜹 (kg/m3)

Masa pt 1 km

M (tone)

LLRP 1 0,05 1000 8,50 425 2250 956

LLRP 2 0,23 1000 8,50 1955 2410 4712

LLRP 3 0,30 1000 8,50 2550 1700 4335

În Tabelele IV.47 și IV.48 se calculează costul total pentru un kilometru de structură

rutieră rigidă dimensionată prin cele două metode cunoscute. Acesta este alcătuit din suma

114

costurilor aferente transportului, materialelor și punerii în operă. Costul fiecărui strat este aflat

utilizând o medie a prețurilor existente pe piața materialelor de construcții, a transporturilor

feroviare și rutiere, precum și a manoperei.

Tabelul IV.47 - Calculul costului aferent unui km de drum echipat cu structură rutieră rigidă

clasică

Indicativ


Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

NP 1 Dală din beton de ciment rutier BcR4,5 4507 680 3.064.556

NP 2 Strat de fundaţie din piatră spartă 2465 89 219.385

NP 3 Strat de formă din balast 2168 51 110.543



LLRP

Indicativ


Masa

(tone)

Cost

(RON /

tonă)

Cost total

(RON)

LLRP 1 Beton asfaltic BA16 956 190 181.688

LLRP 2 Steel fibrereinforced roller-compacted

concrete - SFR-RCC 4712 714 3.364.047

LLRP 3 Strat de fundație din balast 4335 51 221.085


Programul informatic GaBi conține datele necesare pentru calculul emisiilor de CO2e ale

straturilor din structurile rutiere rigide, parcurgând toate etapele duratei de viață începând cu

procurarea, transportul și procesarea materialelor prime, până la punerea în operă, execuție,

întreținere și reciclare.

Pentru fiecare dintre alternativele studiate se vor centraliza rezultatele indicându-se

cantitatea de emisii în kg de CO2e/t.

În finalul acestui capitol, se efectuează o evaluare comparativă a alternativelor investigate

sub aspectele sustenabilității exprimate prin indicatorii privind durata de viață, costurile specifice

pe kilometru și, respectiv, cantitățile de emisii de CO2e, rezultatele fiind cumulate în Tabelul

IV.49.


115

Alternativa

Indicatori de sustenabilitate

Grosimea totală

a structurii

rutiere

(cm)

Costuri

(RON / km)

Durata

de

viață

(ani)

Indicator de

sustenabilitate

cost

(RON/kmxan)

Total kg CO2e

GaBi

D 57 3.394.484 30 113.149 693.872

E 58 3.766.819 30 125.561 133.696

Concluziile Studiului de caz B sunt următoarele:

Cele două Alternative au grosimea totală a structurii rutiere aproximativ egală;

Este reliefat gradul ridicat de sustenabilitate exprimat prin indicatorii specifici de

sustenabilitate aferenți fiecărei alternative. Astfel, din punctul de vedere al durabilității,

ambele alternative se încadrează în clasa de sustenabilitate „bună”, conform Tablului

II.2, deși conform rezultatelor cercetărilor EcoLanes se estimează că durabilitatea

structurilor LLRP este sporită cu circa 20-30% (EcoLanes, 2009);

Concluzia generală din analiza comparativă a alternativelor investigate arată avantajul

ecologic al structurilor rutiere durabile, concepute ca Long Lasting Rigid Pavement -

LLRP.

116

CAPITOLUL V

RECOMANDĂRI ȘI STRATEGII PRIVIND EVALUAREA


117

În cadrul tezei de doctorat intitulată „Strategii pentru structuri rutiere sustenabile”, pe

lângă obiectivul principal care vizează elaborarea unor Recomandări privind evaluarea

sustenabilității structurilor rutiere s-a urmărit și o serie de obiective specifice și anume:

elaborarea unor metode de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere și aplicarea

acestora în cadrul studiilor de caz;

selectarea și propunerea metodelor de evaluare a sustenabilității structurilor rutiere

adaptate la condițiile climatice, geografice și de trafic specifice rețelei de drumuri de

interes public din România.

Întrucât metodele de măsurare a sustenabilității structurilor rutiere sunt în plină evoluție

oferind o evaluare din ce în ce mai completă și complexă, se recomandă în mod deosebit

utilizarea în practică a următoarelor metode moderne de analiză și evaluare:

Metoda LCA pentru evaluarea impactului ecologic a consumurilor energetice și a

modurilor de utilizare a materialelor pe durata ciclului de viață a structurilor rutiere.

Se recomandă ca această evaluare privind fluxul de materiale și energie aferente

îmbrăcăminților rutiere să cuprindă așa-numita perioadă „from cradele to grave”

incluzând extragerea materialelor brute și procesarea acestora, procesul de fabricare a

mixturilor și betoanelor, transportul și punerea în operă a acestora, exploatarea, repararea

și întreținerea îmbrăcăminților, inclusiv excavarea și reciclarea.

Din multitudinea impacturilor care influențează sustenabilitatea structurilor rutiere se

recomandă evaluarea potențialului de încălzire globală GWP și, în mod deosebit, a

amprentei de carbon (carbon footprint).

Atunci când se folosește metodologia LCA pentru evaluarea sustenabilității unei

îmbrăcăminți este foare important să se aibă în vedere așa numita fază de exploatare „use

phase” care este responsabilă pentru circa 80% din impactul aferent rețelei rutiere, acest

impact fiind influențat de modul de interacțiune îmbrăcăminte - vehicul.

De asemenea, se recomandă utilizarea analizei LCCA, aceasta constituind un instrument

cert de cuantificare a costurilor diferitelor alternative ale structurilor proiectate pentru un

anumit proiect pe durata de analiză stabilită. Atunci când sunt conduse corect, analizele

LCCA identifică strategiile care conduc la cele mai eficiente soluții (cost effective)

avându-se în vedere performanțele urmărite precum și costurile aferente fiecărei

alternative. În acest sens, factorul de decizie poate stabili, pe baza rezultatelor analizei

LCCA, soluția cea mai valoroasă care prezintă, pe de o parte, un cost inițial redus și

impacturi de mediu rezonabil, dar și un cost redus pe toată durata ciclului de viață în

condițiile obținerii performanțelor scontate.

Plecând de la analiza principalilor indicatori de sustenabilitate ai sistemului de transport,

în scopul evaluării sustenabilității diverselor structuri rutiere, se recomandă utilizarea

unor indicatori specifici de sustenabilitate pentru structurile rutiere, definiți și calculați

conform relațiilor II.1, II.2 și II.3:

𝐼𝐷 = 100 ∙ 𝑤𝐷 (II.1)

118

unde:

𝐼𝐷 − indicatorul de sustenabilitate aferent duratei de viață / durabilității structurilor rutiere;

𝑤𝐷 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐷.

𝐼𝐿𝐶𝐴 = 100 ∙ 𝑤𝐿𝐶𝐴 (II.2)

𝐼𝐿𝐶𝐴 − indicatorul de sustenabilitate aferent impactului structurilor rutiere asupra mediului;

𝑤𝐿𝐶𝐴 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐿𝐶𝐴;

𝐼𝐶 = 100 ∙ 𝑤𝑐 (II.3)

𝐼𝐶 − indicatorul de sustenabilitate aferent costurilor implicate;

𝑤𝑐 − coeficientul de pondere aferent indicelui 𝐼𝐶.

În mod convențional, s-a stabilit că valoarea fiecărui indicator variază de la 0 la 100,

valoarea maximă sau minimă fiind atribuită unei structuri rutiere ideale, corespunzătoare unor

sisteme existente în natură, perfect sustenabile care se autoregenerează periodic fără intervenția

omului, urmând un traseu neliniar, ciclic (McDonough, 2017). Așa cum rezultă din această

definiție, o structură rutieră sustenabilă ar trebui să urmeze, pe parcursul exploatării sale, un ciclu

similar sistemelor naturale, dar implicând în mod obligatoriu și intervenția omului prin

următoarele activități:

conceperea și proiectarea unor structuri rutiere durabile (cu durate de viață de cel puțin

două ori mai mari decât cea a structurilor rutiere clasice);

utilizarea unor materiale noi, precum și a unor tehnologii de execuție și întreținere cu un

consum energetic redus;

aplicarea pe parcursul exploatării drumului a tehnologiilor de reciclare specifice

concomitent cu utilizarea unor resurse regenerabile și cu reducerea drastică a emisiilor

nocive.

Coeficienții de pondere aferenți acestor indicatori se pot stabili ca procent din valorile

maxime / praguri pe care le poate atinge în mod normal un astfel de indicator. Astfel, dacă în

cazul îmbrăcăminților flexibile durabile durata de viață maximă este stabilită la 50 de ani, pentru

o îmbrăcăminte clasică având durata de viață proiectată de 15 ani, coeficientul de pondere luat în

calcul va fi de 15/50 = 0,3, comparativ cu coeficientul de pondere 𝑤𝐷 = 1 luat în considerare

pentru îmbrăcămintea durabilă. În continuare, acest indicator poate fi folosit la o clasificare a

sustenabilității din punctul de vedere al durabilității, conform Tabelului II.2.


durabilității

119

Nr.

crt. Valoare 𝑰𝑫

Niveluri de

sustenabilitate

1. 0-20 Nesatisfăcător

2. 20-40 Satisfăcător

3. 40-60 Bun

4. 60-80 Foarte bun

5. 80-100 Excelent

𝑰𝑫

0-20

20-40

40-60

60-80

80-100


În mod similar se recoamndă stabilirea unor niveluri specifice de sustenabilitate pentru

ceilalți doi indicatori investigați și anume 𝐼𝐶 și 𝐼𝐿𝐶𝐴.

La selectarea și proiectarea structurilor rutiere flexibile se recomandă folosirea schemei

logice pentru evaluarea sustenabilității unei îmbrăcăminți flexibile Figura III.2 și

adoptarea strategiilor specificce definite în Tabelul III.1.

120





Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descriere strategie



mediu

Impact

economic

1 SPF-A



LLFP. Utilizarea

materialelor de calitate

superioară

impact

diminuat

inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

2 SPF-B



redus

populația este

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

impact redus

pentru

transportul

materialelor

Costuri

inițiale

diminuate

Costuri pe

durata de

viață crescute

dacă nu este

Date de intrare: - obiective de performanță - date de trafic







Alternativa 1

Metoda clasică

PD 177-2001

+ LCA + Aspect

Alternativa 2

LLFP

+ LCA + Aspect


Alternativa 3

Asphalt Institute

+ LCA + Aspect


121

realizată

performanța

3 SMF-C




Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus,

reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului pe

distanțe mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

4 SMF-D



industriale (zguri de furnal)

Necesitate

redusă de

depozitare

Impact

redus

datorat

cantității

diminuate

de

materiale

necesare

în timp

Cost redus

dacă

materialele

sunt

disponibile

5 SMF-E


betonului asfaltic utilizând

aditivi de tipul polimerilor și

fibrelor de celuloză (MASF

16, MASF 8), precum și

aditivi pentru sporirea

adezivității bitumului la

suprafața agregatelor

minerale

Populația este

ferită de

pericole, dar

muncitorii

sunt expuși

emisiilor

Impact redus

pe durata de

viață prin

proiectare

eficientă și

compactare

corectă

cost inițial

crescut ce

poate fi

compensat

prin

reducerea

grosimii

structurii

rutiere

6 SEF-F




utilajelor)


parcursul

execuției care

cresc emisiile

Cost ridicat

122

și este afectată

calitatea

aerului

7 SEF-G

Execuția rapidă combinată

cu strategii de control al


Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SEF-H





Siguranță

îmbunătățită

Impact redus

Transport

limitat

Impact redus

asupra

costurilor

Pentru îmbrăcămințile rigide sustenabile se recomandă folosirea schemei logice pentru

evaluarea sustenabilității unei îmbrăcăminți rigide Figura III.5 și a strategiilor specifice

definite în Tabelul III.2.


îmbrăcăminți rutiere rigide sustenabile (* - Metoda LLRP constituie o adaptare a

metodei ME-PDG la condițiile specifice rețelei de drumuri din România )

Date de intrare:

- obiective de performanță - date de trafic








Alternativa 1Metoda clasică

NP081-2002

+LCA+GaBi

Alternativa 2LLRP*

+LCA+GaBi


123

Tabelul III.2 - Strategii care influențează semnificativ realizarea obiectivelor de

sustenabilitate pentru structuri rutiere rigide

Nr.

crt.

Indicativ

strategie Descrierea strategiei



mediu

Impact

economic

1 SPR-A



LLRP. Utilizarea materialelor

de calitate superioară

impact

diminuat

Inițial impact

ridicat, apoi

redus, trafic

eficientizat

costuri reduse

pe durata de

viață

2 SPR-B



redus

populația este

protejată de

emisiile de

gaze datorate

utilajelor de

transport

impact redus

pentru

transportul

materialelor

Costuri

inițiale reduse

Costurile pe

durata de

viață pot fi

crescute dacă

nu este

realizată

performanța

3 SMR-C




Impact

crescut în

apropierea

zonelor de

extragere și

prelucrare

Impact redus

prin reducerea

zgomotului și

creșterea

siguranței

dacă sunt

utilizate alte

tipuri de

transport

Poluare în

cazul

prelucrării și

tranportului

pe distanțe

mari

Cost ridicat

dacă este

necesar

transportul și

prelucrarea

Cost redus

dacă sunt

utilizate

resurse locale

4 SMR-D



industriale (fibre de oțel


- EcoLanes)

Impact

pozitiv prin

utilizarea

diminuată a

transportului

Costuri

diminuate

124

5 SMR-E


betoanelor de ciment folosind

fibrele de oțel recuperate din

anvelope uzate

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

6 SER-F




utilajelor)


parcursul

execuției care

cresc emisiile

și este afectată

calitatea

aerului

Cost ridicat

7 SER-G

Execuția rapidă combinată cu

strategii de control al


Timpul de

perturbare a

traficului

foarte redus

Emisii de

gaze

diminuate

Consum de

combustibil

diminuat

8 SER-H





Impact pozitiv Consum

redus de

combustibil,

emisii și

resurse

Cost diminuat

pentru

materiale și

transport

9 SER-I

Tehnologia de punere în

operă EcoLanes (beton

compactat)

Activitățile de

întreținere

necesare mult

mai rar

Impact

diminuat

prin

durata de

viață

extinsă

Costuri

suplimentare

pentru

testările

implicate

Costuri de

exploatare

diminuate

Se apreciază că aplicarea acestor recomandări și strategii în practica rutieră

constituie un prim pas în transpunerea în realitate a conceptului ecologic de drumuri verzi,

așa numitul GREEN ROADS definit ca fiind „acel proiect de drum care a fost proiectat și

construit la un nivel de sustenabilitate care este în mod semnificativ mai ridicat decât cel

utilizat în practica curentă” (Greenroads Manual, 2011).

125

CAPITOLUL VI

CONTRIBUȚII PERSONALE. RECOMANDĂRI PRIVIND

IMPLEMENTAREA ȘI VALORIFICAREA REZULTATELOR

CERCETĂRII. CERCETĂRI VIITOARE

126

CONTRIBUȚII PERSONALE

În acest capitol sunt prezentate contribuțiile personale pe care le aduce teza de doctorat în

domeniul abordat, dintre care remarcăm următoarele:

Aplicarea, în premieră în țara noastră, a conceptului de sustenabilitate și a indicatorilor de

sustenabilitate specifici acestora la definirea si cuantificarea sustenabilității infrastructurilor

de transport și implicit a structurilor rutiere;

Plecând de la necesitatea stabilirii unor criterii specifice pentru caracterizarea din punct de

vedere al sustenabilității unui anumit sector de drum, în teza de doctorat se propune și se

elaborează trei indicatori specifici de evaluare a sustenabilității pentru îmbrăcămințile

rutiere. Acești indicatori se pot folosi și în cazul îmbrăcăminților existente, dar corelat cu

starea tehnică a acestora. Acești indicatori pot constitui instrumente utile în procesele

decizionale, atât la conceperea și proiectarea structurilor rutiere cât și la anticiparea

efectelor ecologice corelate cu evoluția curbei de degradare a drumurilor în vederea

selectării unor strategii de intervenție adecvate care să asigure o extindere semnificativă a

duratei de viață, combinată cu costurile cele mai avantajoase și impactul de mediu cel mai

redus.

Elaborarea unor „Recomandări și strategii privind evaluarea sustenabilității structurilor

rutiere”. În practica rutieră, acestea constituie un prim pas în transpunerea în realitate a

conceptului ecologic de drumuri verzi, așa numitul GREEN ROADS.

RECOMANDĂRI PRIVIND IMPLEMENTAREA ȘI

VALORIFICAREA REZULTATELOR CERCETĂRII

Se recomandă experimentarea în vederea validării și aplicarea de către factorii de decizie

din țara noastră a „Recomandărilor și strategiilor” privind sistemul elaborat în cadrul tezei.

În cadrul programului de cercetare doctorală rezultatele obţinute au fost evidențiate prin

publicarea, în calitate de autor sau coautor, a unui număr de 9 lucrări ştiinţifice după cum

urmează:

Cărți și capitole de cărți publicate la edituri internaționale și naționale:

Andrei, R, Lucaci, Gh., Boboc, V., Nicuță, A. M., Condurat, M., Botezatu, I., &

Dragoslav (Dima), D. N. (2016). Supply chains for the construction of recycled

asphalt pavement for roads and streets in Iasi County of Romania. În J. R.

Calzada, I. Kaltenegger, J. Patterson, & F. Varriale (Ed.), COST Action TU1104 -

Smart Energy Regions - Skills, knowledge, training and suppy chains (pg. 219-

226). ISBN 978-1-899895-21-2. Cardiff: The Welsh School of Architecture,

Cardiff University, U.K.

127

Lucrări publicate în reviste B+ incluse în baze de date internaţionale:

D. N. Dragoslav (married Dima), I. Scânteianu (married Botezatu), Study for

sustainability assessement of flexible road pavements - 5th International Exergy,

Life Cycle Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium (ELCAS-5),

09 - 11 July, 2017, Nisyros Island - Greece

I. Scânteianu (Botezatu), D. N. Dragoslav (Dima), Study concerning the

conception and structural design of durable airport pavements, 5th International

Exergy, Life Cycle Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium

(ELCAS-5), 09 - 11 July, 2017, Nisyros Island - Greece

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor internaţionale:

Dima D. N. Aspects Regarding Global, European and Romanian Approach to

Climate Change Prevention and Mitigation Issues, Simpozionul Internațional

„Highway and Bridge Engineering 2014”, Editura Societății Academice „Matei -

Teiu Botez”, Colecția: Manifestări Științifice, ISSN 1842-628X, Iaşi, România,

12 Decembrie 2014, pg. 98 – 103

Dragoslav (Dima) Diana - Nicoleta, Objectifs et stratégies pour les structures

routières flexibles soustenable, Actes du Ière SÉMINAIRE DOCTORAL

International Francophone „PREMIERS PAS DANS LA RECHERCHE.

QUESTIONS ET REPONSES”, Éditeur Société Académique „Matei - Teiu

Botez”, ISSN 2247-4161, ISSN-L 2247-4161, Iasi, Romania, Juillet 11-13, 2016,

pg. 69-78

Lucrări publicate în volume ale conferinţelor naţionale:

Dragoslav (Dima) Diana Nicoleta (2016) Definirea și evaluarea sustenabilității

transportului rutier. Indicatori de sustenabilitate, Simpozionul „Creaţii

universitare 2015” – Tendințe actuale în inginerie civilă și instalații în construcții,

Al VIII-lea Simpozion Naţional, Iaşi, România, 5 iunie 2015

Lucrări publicate în reviste naționale indexate B+:

Andrei, R., Lucaci, G., Boboc, V., Nicuta, A.M, Condurat, M., Botezatu, I.,

Dragoslav (Dima), D. N. (2016). Considerații privind concepția unor lanțuri de

aprovizionare și producție pentru reciclarea eficientă a îmbrăcăminților asfaltice

aferente rețelei de drumuri din regiunea Nord - Est a României., Revista Drumuri

Poduri, nr. 157 (226), (pg. 34 - 38), ISSN 1222 – 4235, 2016

Diana - Nicoleta Dragoslav, Radu Andrei, Vasile Boboc and Ionela Botezatu,

Evaluation of the sustainability of flexible pavements, Buletinul Institutului

Politehnic Iași publicat de Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi,

Volumul 63 (67), Numărul 2, 2017, pg. 97-104, Secţia CONSTRUCŢII.

ARHITECTURĂ

128

Ionela Scânteianu (Botezatu), Radu Andrei, Vasile Boboc, Diana Dragoslav

(Dima), Actual trends in the conception and design of pavement for airport

runway, Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi publicat de Universitatea

Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi, Volumul 63 (67), Numărul 2, 2017, pg. 81-

95, Secţia CONSTRUCŢII. ARHITECTURĂ

CERCETĂRI VIITOARE

Una dintre tematicile principale ale celui de-al XV-lea Congres Național de Drumuri și

Poduri programat a avea loc la Iași, în zilele de 19-22 septembrie 2018, o constituie

„Infrastructura rutieră sustenabilă” cu referire directă la structurile rutiere sustenabile. În acest

sens rezultatele cercetărilor întreprinse în cadrul tezei de doctorat vor putea fi diseminate în

cadrul acestui congres si tototdată vor putea fi dezvoltate în continuare în cadrul unor programe

de master sau sau studii postdoctorale.

129

ANEXA 1 - Valorile factorilor de echivalare / conversie pentru încărcări pe

osii realizate cu diverse tipuri de vehicule (Garber & Hoel, 1996)

Gross Axle Load

Sarcina brută pe osie

Load Equivalency Factors

Factori de echivalare a Încărcării

kN lb Pe o axă Pe două axe Pe trei axe

4,45 1000 0,00002 - -

8,90 2000 0,00018 - -

17,80 4000 0,00209 0,0003 -

26,70 6000 0,01043 0,001 0,0003

35,60 8000 0,0343 0,003 0,001

44,50 10000 0,0877 0,007 0,002

53,40 12000 0,189 0,014 0,003

62,30 14000 0,360 0,027 0,006

71,20 16000 0,623 0,047 0,011

80,00 18000 1,000 0,077 0,017

89,00 20000 1,51 0,121 0,027

97,90 22000 2,18 0,180 0,040

106,80 24000 3,03 0,260 0,057

115,60 26000 4,09 0,364 0,080

124,50 28000 5,39 0,495 0,109

133,40 30000 6,97 0,658 0,145

142,30 32000 8,88 0,857 0,191

151,20 34000 11,18 1,095 0,246

160,10 36000 13,93 1,39 0,313

169,00 38000 17,20 1,70 0,393

178,00 40000 21,08 2,08 0,487

187,00 42000 25,64 2,51 0,597

195,70 44000 31,00 3,00 0,723

204,50 46000 37,24 3,55 0,868

213,50 48000 44,50 4,17 1,033

222,40 50000 52,88 4,86 1,22

231,30 52000 5,63 1,43

240,20 54000 6,47 1,66

249,00 56000 7,41 1,91

258,00 58000 8,45 2,20

267,00 60000 9,59 2,51

275,80 62000 10,84 2,85

130

284,50 64000 12,22 3,22

293,50 66000 13,73 3,62

302,5 68000 15,38 4,05

311,5 70000 17,19 4,52

320,0 72000 19,16 5,03

329,0 74000 21,32 5,57

338,0 76000 23,66 6,15

347,0 78000 26,22 6,78

356,0 80000 29,00 7,45

364,7 82000 32,00 8,20

373,6 84000 35,30 8,90

382,5 86000 38,80 9,80

391,4 88000 42,60 10,60

400,3 90000 46,80 11,60

131

ANEXA 2 - Tabel pentru evaluarea și clasificarea pământurilor conform

sistemului AASHO (Andrei, unpublished)

Clasificarea

AASHO Descriere vizuală

Densitatea în

stare uscată

lb per cubic ft

Umiditatea

optimă, %

Performanța anticipată

în terasament

A-1-a

A-1-b Materiale granulare 115-142 7-15 Bună până la excelentă

A-2-4

A-2-5

A-2-6

A-2-7

Materiale granulare

cu plasticitate

redusă

110-135 9-18 Satisfăcătoare până la

excelentă

A-3

A-3a*

Nisip grosier și

nisip fin 110-115 9-15

Satisfăcătoare până la

bună

A-4a*

A-4b* Prafuri și nisipuri 95-130 10-20 Slabă până la bună

A-5 Praf argilos 85-100 20-35 Nesatisfăcătoare

A-6a*

A-6b* Argilă prăfoasă 95-120 10-30 Slabă până la bună

A-7-5 Argilă prăfoasă

contractilă 85-100 20-35 Nesatisfăcătoare

A-7-6 Argilă contractilă 90-115 10-30 Slabă până la

satisfăcătoare

132

B I B L I O G R A F I E

(2011). Preluat de pe iasicastiga.ro: http://www2.iasicastiga.ro/wp-

content/uploads/2011/05/soseaua_de_centura_iasi.jpg

AASHTO Task Force 36 Report. (2001). The Use and State-of-the-Practice of Fibre.

Academia Română. (2012). Dicționarul Explicativ al Limbii Române. Univers Enciclopedic

Gold.

Acțiunea fenomenului de îngheț - dezgheț la lucrări de drumuri. Adâncimea de îngheț în

complexul rutier. Prescripții de calcul (Vol. G71). România: Institutul Român de Standardizare.

Acţiunea fenomenului de îngheţ - dezgheţ la lucrări de drumuri. Prevenirea şi remedierea

degradărilor din îngheţ-dezgheţ. Prescripţii tehnice (Vol. G71). România: Institutul Român de

Standardizare.

Administrația Națională a Drumurilor. Normativ pentru dimensionarea sistemelor rutiere suple

și semirigide (Metoda analitică). Search Corporation.

Andrei, R. (unpublished). Ghid practic pentru dimensionarea structurilor rutiere flexibile

folosind metoda Asphalt Institute.

Andrei, R. (2003). Metode moderne pentru gestionarea și administrarea rețelei rutiere. Iași:

Editura Societății Academice Matei-Teiu Botez.

Andrei, R. (2002). Technical Recommendation for the Asphalt Mixes Stabilized with Cellulose

Fibers. AND 539.

Andrei, R., Lucaci, G., Boboc, V., Nicuta, A. M., Condurat, M., Botezatu, I., și alții. (2016).

Considerații privind concepția unor lanțuri de aprovizionare și producție pentru reciclarea

eficientă a îmbrăcăminților asfaltice aferente rețelei de drumuri din regiunea Nord - Est a

României. Revista Drumuri Poduri.

Andrei, R., Lucaci, G., Boboc, V., Nicuță, A. -M., Condurat, M., Botezatu, I., și alții. (2016).

Supply chains for the construction of recycled asphalt pavement for roads and streets in Iasi

County of Romania. (I. K. J. R. Calzada, Ed.) Cardiff: The Welsh School of Architecture, Cardiff

University, U.K: COST Action TU1104 - Smart Energy Regions - Skills, knowledge, training

and suppy chains.

Andrei, R., Nicuță, A., & Condurat, M. (2015). Study concerning the life-cycle optimization of

overlays for road pavements and quantitative evaluation of CO2e emissions.

Andrei, R., Țăranu, N., Bârsănescu, P., Tănăsele, I., & Ioniță, O. (2011). General aspects

concerning the need for research, assimilation and implementation of long lasting flexible road

pavements in Romania (Vol. Tomul LVII (LXI), Fasc. 1). (B. I. Iași, Ed.) Iași: Universitatea

Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași.

Asheim, G. B. (1994). Sustainability. Ethical Foundations and Economic Properties. Policy

Research Working Paper, Norwegian School of Economics and Business Administration, Public

133

Economic Division, The World Bank Policy Research Department, N-5035 Bergen-Sandviken,

Norway.

Asphalt Pavement Alliance2011www.asphaltalliance.com

CESTRIN. (2017). Coeficienții de evoluție ai traficului rutier și ratele de evoluție a traficului

rutier pentru perioada 2015-2040. București: Compania Nationala de Administrare a

Ifrastructurii Rutiere.

CNAIR. (2016). Compania Nationala de Administrare a Ifrastructurii Rutiere. Atribuții.

România.

Consiliul Național pentru Știință și Tehnollogie. Institutul Român de Standardizare. Lucrări de

drumuri. Terasamente. Condiţii tehnice generale de calitate.

Dorobanţu, S., & Andrei, R. (2015). Evoluţia principiilor de alcătuire şi dimensionare a

structurilor rutiere. Iaşi: Editura Societăţii Academice Matei-Teiu Botez.

Dorobanțu, S., & Andrei, R. (2015). Evoluția principiilor de alcătuire și dimensionare a

structurilor rutiere. (E. S.-T. Botez”, Ed.) Iași.

Dr. Tabaković, A., & Prof. Schlangen, E. (2015). Self Healing Asphalt for Road Pavements.

Delft University of Technology.

Dragoslav, D. N., & Scânteianu, I. (2017). Study for sustainability assessment of flexible road

pavements. Nisyros Island, Greece: 5th International Exergy, Life Cycle Assessment, and

Sustainability Workshop & Symposium (ELCAS-5).

DSU România. LIDONIT o alternativă pentru lucrările hidrotehnice. Galați, România:

http://www.dsu.ro/docs/volanta_dsu_1.pdf.

Dumitrescu, L., Maxineasa, S. G., Simion, I. M., Țăranu, N., Andrei, R., & Gavrilescu, M.

(2014). Evaluation of the environmental impact of road pavements from life cycle perspective

(Vol. Vol.13). Environmental Engineering and Management Journal.

Economical and Sustainable Pavement Infrastructure for Surface Transport. (2009). Sheffield,

United Kingdom: Sheffield University.

FHWA. (2011). Life-Cycle Cost Analysis Software (Vol.

http://www.fhwa.dot.gov/infrastructure/asstmgmt/lcca.cfm). Washington, DC: Federal Highway

Administration - FHWA.

Florescu, E. C. (2010). Tehnologii speciale pentru reabilitarea drumurilor. Iași: Editura

Societății Academice „Matei-Teiu Botez”.

Garber, N. J., & Hoel, L. A. (1996). Traffic and highway engineering (ed. Second Edition

Revised Printing). (D. o. University of Virginia, Ed.) PWS Publishing - An imprint of Brooks /

Cole Publishing Company.

Holcim România.

http://www.asphaltinstitute.org.

Instrucțiuni tehnice privind determinarea stării tehnice a drumurilor moderne. (CD155-2001).

B-dul Dinicu Golescu. 38, 77113 Bucureşti, sector 1: Administrația Națională a Drumurilor.

IPTANA S.A. (2009). Varianta de ocolire a municipiului Iași Etapa I - Varianta sud.

134

ISO. (2006). 14040, Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and

Framework. Geneva: International Organization for Standardization.

Joumard, R., & Gudmundsson, H. (2010). Indicators of environmental sustainability in

transport. An interdisciplinary approach to methods. Institut national de recherche sur les

transports et leur sécurité – INRETS.

Lucaci, G., Costescu, I., & Belc, F. (2000). Construcția drumurilor. București: Editura Tehnică.

McDonough, W. (2017). How cities could save us. Scientific American.

Mixturi asfaltice executate la cald. Condiții tehnice privind proiectarea, prepararea și punerea

în operă. C.N.A.D.N.R. S.A.

NCHRP. (2011). Report 708: A Guidebook for Sustainability Performance Measurement for

Transport Agencies. National Cooperative Highway Research Program. Washington D.C.:

Transportation Research Board.

Normativ pentru determinarea traficului de calcul pentru proiectarea drumurilor din punct de

vedere al capacității portante și al capacității de circulație. Monitorul Oficial al României,

Partea I.

NP 081-2002. Normativului de dimensionare a structurilor rutiere rigide.

Ordin pentru aprobarea Normelor tehnice privind stabilirea clasei tehnice a drumurilor publice

(Vol. Anul X, nr. 138 bis). București: Monitorul Oficial al României, partea I, nr. 138

bis/6.IV.1998.

PD 177-2001. Recommendation for the Design of Flexible and Composite Pavements. Search

Corporation.

PIARC. (2015). Reducing the life cycle carbon footprint of pavement. PIARC TC 4.2.3 report.

Pușlău, E. L. (2011). Influența rezultatelor experimentale ALT asupra metodelor de proiectare a

structurilor rutiere rigide durabile. Iași, România: Editura Politehnium.

Ramakrishman, W., & Hosalli, G. (1989). Flexural fatigue strength endurance limit and impact

strength of fiber reinforced concrete. Transportation Research Record.

Rutledge, D. (2003). Landscape indices as measures of the effect on fragmentation: Can pettern

reflect process (Vol. Second Edition). New Zealand: New Zealand Intelligence a modern

approach. s.l.: Prentice Hall.

SHRP-C-345. (1993). Synthesis of Current and Projected Concrete Highway Technology,

Chapter 2: Current and Projected materials Technology – Admixtures. Highway Research

Program. Washington DC.

SR 183-1:1995. Lucrări de drumuri. Îmbrăcăminţi de beton de ciment executate în cofraje fixe.

Condiţii tehnice de calitate.

STAS 1709/1-1990. Frost Depth in Pavement Road. MTTc, INCERTRANS MEC-IPI.

STAS 1709/1-901990Frost Depth in Pavement RoadMTTc, INCERTRANS MEC-IPI

STAS 1709/2-1990. Prevention and Reparation of Frost-Thaw Damages. MTTc,

INCERTRANS, MEC-IPI.

STAS 1709/2-901990Prevention and Reparation of Frost-Thaw DamagesMTTc,

INCERTRANS, MEC-IPI

135

STAS 1709/3-901990Determination of Sensitivity to Frost of the Soil – Method of TestMTTc,

INCER-TRANS, MEC-IPI

STAS 6400-84. Lucrări de drumuri. Straturi de bază și de fundație. Condiții tehnice generale de

calitate. Consiliul Național pentru Știință și tehnologie. Institutul Român de Standardizare.

2012Sustainable Concrete Pavements: A Manual of PracticeNational Concrete Pavement

Technology CenterIowa State University. Institute for Transportation

2012Sustainable Concrete Pavements: A Manual of PracticeNational Concrete Pavement

Technology CenterIowa State University. Institute for Transportation

Tănăsele, I. (2012). Studiul privind concepția și execuția unor structuri rutiere flexibile durabile

(Vol. Teză de doctorat). Iași: Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, Facultatea de

Construcții și Instalații.

UNCED1992A Reporting Service for Environment and Development NegotiationsUnited

Nations Conference on Environment and DevelopmentRio de Janeiro, BrasilIsland Press and the

International Institute for Sustainable Development

United Nations General Assembly2000United Nations Millennium DeclarationNew York

United Nations. (2002). Report of the World Summit on Sustainable Development. Johannesburg.

University of Washington, CH2M HILL Inc. (2011). Greenroads Manual (Vol. v 1.5).

University of Washington.

WAG. (2009). One Wales: One Planet. The Sustainable Development Scheme on the Welsh

Assembly Government. Welsh Assembly Government.

WCED1987Our Common FutureOsloUnited Nations World Commission on Environment and

Development

Zarojanu, H. G., & Tăutu, N. ( 2007). Utilizarea subproduselor industriale la realizarea

straturilor de formă (ed. 31 May –June 2). (I. P. Seminar, Ed.) Iași, România: Adapting Road

Earthworks to the Local Environment.

Documents

STRATEGII PENTRU STRUCTURI RUTIERE SUSTENABILE...(STAS 1709/2-90, 1990) 10 Tabelul IV.13 - Grosimile și caracteristicile de deformabilitate ale straturilor din structura rutieră