Infrastructura Rutiera - alcatuirea structurilor rutiere - clasificarea structurilor rutiere

1. Clasificarea structurilor rutiere

Structura rutiera este elementul de rezistenta al drumului, prevazuta si realizata pe partea carosabila si pe benzile de incadrare, alcatuita dintr-un ansamblu de straturi executate din materiale pietroase, stabilizate sau nu cu lianti, dupa tehnologii adecvate, si dimensionate conform anumitor norme, avand in ansamblu o capacitate portanta stabilita in principal in functie de intensitatea traficului greu.

Structura rutiera se construieste pe o fundatie formata din:

terasamente, in care se include, dupa caz, stratul de forma;

terenul natural.

Tinand seama de modul de alcatuire si de comportare in exploatare, s-a ajuns la urmatoarea clasificare a structurilor rutiere:

- structura rutiera supla este alcatuita dintr-un ansamblu de straturi realizate
din materiale necoezive, stabilizate mecanic sau/si cu lianti hidrocarbonati, imbracamintea stratului de baza fiind realizata din mixturi asfaltice sau, in mod exceptional, din macadam bituminos sau din macadam (pietruire);

- structura rutiera rigida este alcatuita dintr-un ansamblu de straturi stabilizate cu lianti, peste care se realizeaza o imbracaminte din beton de ciment;

- structura rutiera mixta este constituita din straturi din agregate naturale
stabilizate mecanic si cu lianti hidraulici sau puzzolanici, in care apar in timp fisuri din
contractie, iar imbracamintea si eventual stratul de baza sunt straturi bituminoase. Stratul
rutier din agregate naturale stabilizate cu ciment sau cu lianti puzzolanici poate fi strat de
fundatie sau/si strat de baza.

S-a propus ca straturile rutiere care alcatuiesc structurile rutiere sa aiba urmatoarele denumiri:

- imbracamintea rutiera (strat de uzura si strat de legatura, pentru structurile
rutiere suple si mixte, respectiv strat de uzura si strat de rezistenta, pentru structurile rutiere rigide);

- stratul de baza (pentru structurile rutiere suple si mixte);

- stratul (sau straturile) de fundatie, care s-ar putea denumi strat de rezistenta pentru structurile rutiere suple si mixte;

- stratul (sau straturile) de fundatie, care s-ar putea denumi strat portant (pentru
structurile rutiere rigide;

- stratul (sau straturile) de protectie.

Din alcatuirea structurilor rutiere poate sa lipseasca unul sau mai multe straturi.

Complexul rutier poate fi definit ca o constructie alcatuita din fundatie (terasamente si teren natural) si structura rutiera, cu scopul de a servi, in bune conditii si in siguranta, circulatia rutiera.

2.1. Structuri rutiere suple

Structurile rutiere suple clasice au, in general, o imbracaminte bituminoasa cu grosime redusa. Cateva din concluziile materializate in urma observatiilor efectuate asupra unor astfel de structuri rutiere sunt urmatoarele (experienta franceza):

- in peste 40 % din cazuri grosimea totala a straturilor rutiere este de 40 60 cm;

- suprafata imbracamintii rutiere prezinta deformatii permanente (65 % din cazuri) si este fisurata (60 % din cazuri), cu toate ca in peste 50 % din cazuri, ultimul strat bituminos nu este mai vechi de 3 5 ani

2.2. Structuri rutiere mixte

In cazul structurilor rutiere mixte, se pot distinge doua cazuri:

- structuri rutiere mixte cu imbracaminte subtire;

Lucrare: Studiul atitudinii consumatorilor faȚa de produsele care conȚin paracetamol Referat: Modificarea societatii comerciale pe actiuni - majorarea capitalului social

- structuri rutiere mixte cu straturi bituminoase a caror grosime este mare H_MA/H_SR  > 1/3, unde H_MA este grosimea straturilor bituminoase si H_SR este grosimea totala structurii rutiere).

3. Rolurile straturilor rutiere

Principalele tipuri de straturi rutiere care pot alcatui o structura rutiera se pot  caracteriza prin anumite parti­cularitati care trebuie sa le permita indeplinirea rolurilor specifice.

Imbracamintea rutiera este situata la partea superioara a structurii rutiere si poate fi alcatuita din unul sau doua straturi care suporta direct actiunea traficului rutier si a factorilor climaterici. Tipurile de imbracaminti rutiere moderne sunt: imbracaminti rutiere bituminoase, imbracaminti rutiere din beton de ciment si imbracaminti rutiere din piatra fasonata.

Imbracamintea rutiera bituminoasa in doua straturi este alcatuita din stratul de uzura si din stratul de legatura; imbracamintea rutiera din beton de ciment in doua straturi are in alcatuire stratul de uzura si stratul de rezistenta; in ambele cazuri, daca imbracamintea este executata intr-un singur strat, acesta va avea caracteristicile stratului superior si se va numi strat de uzura, in general, imbracamintea din beton de ciment se executa intr-un singur strat.

Stratul de uzura este stratul superior al structurii rutiere, menit sa reziste acti­unilor tangentiale date de trafic si la actiunea factorilor climaterici. Stratul de uzura trebuie sa aiba in plus o rugozitate corespunzatoare, sa asigure o buna drenare a apelor din precipitatii si sa impiedice patrunderea acestora in corpul drumului.

Stratul de legatura este stratul inferior al imbracamintei bituminoase in doua straturi, care face legatura dintre stratul de uzura si stratul de baza sau stratul superior de fundatie al structurii rutiere. Principalele roluri ale stratului de legatura sunt de a prelua o parte din eforturile unitare tangentiale si de a repartiza pe suprafete mai mari eforturile unitare verticale datorate traficului.

Stratul de baza este situat intre imbracamintea bituminoasa si stratul (straturile) de fundatie. Acesta are rolul de a prelua incarcarile date de trafic, in special eforturile unitare tangentiale si de intindere, si de a repartiza eforturile unitare verticale pe suprafete mai mari, predandu-le apoi stratului inferior in limita capacitatii portante a acestuia. Tipul clasic de strat de baza, preferat, care indeplineste aceste conditii, este cel realizat din anrobate bituminoase.

Stratul (straturile) de fundatie este situat intre stratul de baza sau imbracamintea rutiera si terenul de fundare, avand urmatoarele roluri:

- rol de rezistenta: preia eforturile unitare verticale de la stratul rutier superior, le repartizeaza pe suprafete mai mari si le transmite stratului imediat inferior sau terenului de fundare, in limita capacitatii portante a acestora, in acest scop, straturile de fundatie trebuie sa fie alcatuite astfel incat sarcinile statice sau dinamice din trafic sa fie preluate in asa masura incat terenul de fundare sa nu fie solicitat peste limitele admisibile.

Straturile de fundatie trebuie sa aiba o rezistenta stabila si o grosime suficienta pentru a repartiza cat mai uniform eforturile unitare verticale, pe terenul de fundare.

Deformabilitatea acestor straturi trebuie sa fie cat mai mica, cu atat mai mult cu cat straturile superioare sunt mai subtiri si cu capacitate portanta mai redusa, in general, din acest punct de vedere, o compactare ridicata a stratului de fundatie este garantia unei bune comportari in exploatare a structurii rutiere.

In cazul in care stratul superior de fundatie indeplineste si rolul stratului de baza, proiectarea si executia acestuia trebuie sa se faca din materiale mai rezistente, deoarece primeste si solicitarile transmise prin imbracamintea rutiera (socuri, vibratii, o parte din eforturile unitare tangentiale etc.). De aceea, se evita sa se foloseasca in stratul superior de fundatie materiale pietroase din roca slaba (calcare moi, sisturi si roci alterabile etc:);

- rol drenant: asigura drenarea si evacuarea apelor infiltrate in structura rutiera, impiedicand stagnarea acestora la nivelul patului drumului. Acest rol este esential pentru mentinerea constanta a capacitatii portante a structurii rutiere. Prezenta apei este deosebit de daunatoare, ea provocand o reactie in lant, ce conduce in final la distrugerea structurii rutiere;

- rol anticapilar: rupe ascensiunea capilara a apelor subterane. Acest rol este
indeplinit de straturi rutiere alcatuite din materiale granulare, avand o grosime mai mare
decat inaltimea ascensiunii capilare a apelor subterane, amplasate pe terenul de fundare;

- rol antigel: impiedica patrunderea inghetului pana la nivelul pamantului din
patul drumului, recomandandu-se, in acest caz, folosirea in straturile de fundatie a unor
materiale negelive, cu o conductibilitate termica redusa;

- rol anticontaminant (izolator): opreste patrunderea argilei din terenul de fundare spre straturile rutiere superioare, de rezistenta, ale structurii rutiere.

Cele mai frecvente cazuri de nereusita in exploatarea straturilor de fundatie se datoresc sensibilitatii la actiunea apei a materialelor din care acestea sunt realizate si contaminarii straturilor rutiere din materiale necoezive cu argila din patul drumului.

Daca se exclude contactul cu apa al materialelor din patul drumului si din straturile rutiere de fundatie, conditiile de rezistenta sunt satisfacatoare si se mentin corespunzatoare in majoritatea cazurilor, intrucat eforturile unitare ce apar in straturile inferioare sunt relativ mici.

Daca straturile de fundatie nu pot realiza unul sau mai multe din rolurile: drenant, anticapilar, antigel si anticontaminant, se impune realizarea, intre patul drumului si primul strat de fundatie, a unui strat de protectie.

Straturile de protectie sunt asezate pe pamantul din patul drumului, cu scopul de a feri structura rutiera de unele efecte daunatoare. Straturile de protectie pot avea rol drenant, anticapilar, antigel si anticontaminant, in functie de conditiile locale si de nece­sitati.

Stratul drenant se executa din balast, in scopul colectarii si evacuarii apelor din precipitatii, care patrund in straturile de fundatie, in timpul executiei sau ulterior, prin acostamente, fisuri, crapaturi, rosturi etc. In acest scop, se vor lua masuri in vederea evacuarii apelor din acest strat rutier in afara corpului drumului. Grosimea stratului drenant este de min 10 cm dupa compactare. Acest strat rutier se ia in considerare la calculul de dimensionare a structurilor rutiere si grosimea lui se include in grosimea totala a structurii rutiere, pentru verificarea acesteia la inghet-dezghet.

Stratul anticapilar se executa din balast cu o grosime de min 15 cm dupa compactare, fiind mai mare decat inaltimea capilara maxima. Si acest strat de protectie se ia in considerare in calculele de dimensionare si de verificare la inghet-dezghet a structurii rutiere.

Stratul anticontaminant (izolator) se executa din nisip sau din geotextile, atunci cand nu se realizeaza strat de forma sau atunci cand straturile de fundatie, respectiv celelate straturi de protectie nu indeplinesc si acest rol. Grosimea stratului anticontaminant din nisip este de 7 cm dupa compactare si nu se ia in considerare la dimensionarea structurii rutiere si la verificarea acesteia la inghet-dezghet. Stratul izolator din geotextile poate indeplini si rol drenant, cu conditia executarii sale pana la talazurile santurilor, caz in care cota sa va fi cu min 15 cm mai mare decat cota fundului dispozitivului de scurgere a apelor de suprafata.

Stratul antigel se executa din zgura expandata, clasa 900 1200, sort 0-7, sau din zgura granulata de furnal, clasa A, cu grosimea de min 12 cm dupa compactare. Acest strat de protectie nu se ia in considerare la dimensionarea structurii rutiere, dar se include in grosimea totala a structurii rutiere pentru efectuarea verificarii acesteia la inghet-dezghet.

Modul de evacuare a apelor din stratul de protectie sau din stratul inferior de fundatie difera in functie de situatia existenta, si anume:

- daca exista posibilitatea evacuarii apelor prin santuri (rigole) sau pe taluzurile
rambleurilor, se prevede un strat drenant continuu pana la taluzurile drumului. Suprafata pe care se executa acest strat va avea panta transversala de 10 12 % pe ultimii 80 cm, pana la taluzurile drumului.

In cazul largirii platformei existente, se pot prevedea drenuri transversale de acos­tament cu latimea de 25 35 cm si grosimea de 30 50 cm, situate la distante de 10 20 m, in functie de declivitatea drumului. Drenurile transversale de acostament au panta de 4 5 % si se realizeaza normal pe axa drumului cand declivitatea este mai mica de 2 % sau, in caz contrar, cu o inclinare de circa 60 ° in directia declivitatii;

- daca drumul este situat in debleu sau Ia nivelul terenului natural si nu exista posibilitati de evacuare a apelor prin santuri (rigole), se prevad drenuri longitudinale sub acostamente sau sub santuri (rigole), cu panta de min 0,3 %.

In cazul rambleurilor realizate din pamanturi necoezive sau permeabile, nu se prevad masuri de evacuare a apelor din straturile de fundatie.

Patul drumului este suprafata amenajata a terasamentelor pe care se asaza structura rutiera. Straturile structurii rutiere prezinta caracteristici fizico-mecanice si de portanta diferite, in functie de materialele din care sunt realizate, tehnologia de executie folosita si de rolul pe care il indeplinesc in alcatuirea ansamblului. Aceste proprietati ale straturilor rutiere trebuie sa sporeasca de la straturile inferioare spre cele superioare, cele ale imbracamintei fiind cele mai performante.

Referitor la modul de alcatuire si de executie a straturilor rutiere, se retin urma­toarele principii structurale:

- principiul structural al compactarii presupune ca materialul din care este alcatuit stratul rutier are o granulozitate care sa permita realizarea, printr-o compactare adecvata, a unei densitati maxime, obtinandu-se astfel o capacitate portanta cat mai ridicata;

- principiul structural al macadamului se refera la realizarea stratului rutier prin
asternerea in reprize a unor sorturi monogranulare din piatra sparta, de dimensiuni din ce in ce mai mici, fiecare repriza de asternere fiind urmata de o compactare corespunzatoare,
pana in momentul in care granulele sortului asternut nu mai patrund in stratul format, ci se
sfarama sub rulourile compactorului;

- principiul structural al betonului se refera la realizarea stratului rutier din
agregate naturale legate intre ele cu un liant care prin intarire permite obtinerea unui
material cu rezistente mecanice mari;

- principiul structural al pavajelor se refera la realizarea stratului rutier din materiale pietroase fasonate, de diverse forme si dimensiuni, asezate pe un strat suport corespunzator, astfel incat acestea sa formeze un ansamblu uniform si stabil.

Grosimile straturilor rutiere se determina prin calcule care au la baza metode de dimensionare specifice fiecarei categorii de structura rutiera.