Curs 3 Profilul Longitudinal

CAP. III. DRUMUL IN PROFIL LONGITUDINAL

3.1. Criterii de proiectare ale liniei roşii Proiectarea liniei roşii se face pe baza unor criterii generale care trebuie avute în vedere şi a unor norme de proiectare a elementelor geometrice, după cum urmează: 1. Declivităţi. Acestea reprezintă una din principalele caracteristici ale liniei roşii. În principiu, se recomandă să se folosească declivităţi mici pe lungimi cât mai mari, ceea ce conduce la îmbunătăţirea indicilor de exploatare ai autovehiculelor şi la reducerea preţului de cost al transporturilor. Declivităţile maxime se stabilesc în funcţie de viteza de proiectare (implicit şi de relieful terenului). Normele actuale din ţara noastră prevăd următoarele valori limită admise pentru declivităţi în aliniamente, tabelul 3.1 Tabelul.3.1. Declivităţi maxime (STAS 863-85)

Viteza de proiectare (km/h) Declivităţi longitudinale (d) admise în

120

100

80

60

50

40

30

25

5

5

6

6,5

7

7

7,5

8

aliniamente, în %

În mod excepţional, valorile din tabelul 3.1 pot fi majorate cu până la 1% numai după modernizările drumurilor din clasele IV şi V şi numai pentru vitezele de proiectare de 40, 30 şi 25 km/h. La stabilirea declivităţilor trebuie ţinut seama şi de natura îmbrăcăminţii. Astfel, în cazul îmbrăcăminţilor bituminoase, declivităţile maxime admise sunt:

9%

- la betonul asfaltic cu agregat mărunt, rugos;

6%

- la betoane asfaltice cu agregat mare sau bogate în criblură;

5,5% - la betoane asfaltice cu agregat mărunte; Declivităţile maxime pot fi adoptate pe sectoarele în aliniament şi eventual în curbele de rază mare. În curbele de rază mică, folosirea declivităţilor maxime nu este permisă, deoarece, în acest caz declivitatea la marginea interioară a părţii carosabile depăşeşte declivitatea în axa căii (aceeaşi diferenţă de nivel este învinsă pe o lungime mai mică).

Într-adevăr, notând cu h diferenţa de cote dintre începutul şi sfârşitul

curbei

de

racordare,

rezultă:

b h    R  d   (R  )d m 2

unde d reprezintă declivitatea în axa drumului, iar dm declivitatea în marginea interioară a părţii carosabile. Se obţine: dm =

2R  d 2R  b

(3.1.)

b b d  d , 2R  b 2R

(3.2.)

şi respectiv

dm  d 

adică diferenţa dintre declivitatea la marginea interioară a părţii carosabile şi cea din ax este direct proporţională cu lăţimea părţii carosabile (b) şi cu declivitatea din ax (d) şi invers proporţională cu raza curbei (R). Pe de altă parte, declivitatea maximă a părţii carosabile nu este dirijată după axa longitudinală a drumului ci după direcţia rezultantei declivităţii longitudinale (d) şi pantei transversale (i), respectiv după panta oblică:

po  d 2  i 2 ,

(3.3)

depăşind astfel valoarea admisibilă atunci când declivitatea longitudinală se află la limită. Din aceste motive, declivitatea axei drumului în curbă trebuie să fie mai mică decât declivitatea maximă admisă pentru viteza de proiectare respectivă. În acest sens, normele de proiectare prevăd ca la curbele cu raze mai mici decât 70 m declivităţile maxime să fie reduse conform indicaţiilor din tabelul 3.2: Tabelul 3.2. Reducerea declivităţilor în curbe

Raza curbei (m)

70

50

45-40

35-30

25-20

Reducerea declivităţii maxime %

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Se cere ca distanţa între două puncte consecutive de schimbare de declivitate, respectiv pasul de proiectare, să nu scadă sub o anumită limită.

În funcţie de viteza de proiectare se

prevăd următoarele valori minime pentru pasul de proiectare tabelul 3.3: Tabelul.3.3. Valorile minime ale pasului de proiectare

Viteza de proiectare (km/h)

120

100

80

60

50

40

30

25

Pasul de proiectare minim

250

150

100

80

60

50

50

50

În cazul introducerii curbelor de racordare în plan vertical, lungimea minimă a pasului de proiectare mai este determinată şi de condiţia de a asigura posibilitatea de racordare fără suprapunere a două curbe care se succed:

l p  T1  T2 .

(3.4)

Fig.3.2. Coincidenţe care trebuie evitate.

In tabelul 3.4 ( extras din STAS 863-85) sunt prezentate elemente necesare trasării liniei roşii pentru un profil longitudinal, iar in fig. 3.3 este prezentat un profil longitudinal pentru un tronson

de

drum.

Tab. 3.4. Elemente de racordare verticale

Nr.

Elemente geometrlce

crt. 1

Declivităţi longitudinale în % in aliniamente. maxime

100

80

5

6

60

6,5

Viteza de bază, km/h 50 40

7

excepţionale

2

3 4

Declivităţile longitudinale minime în %, în intervalele dintre curbele succesive de sensuri contrare având razele mai mici decât cele recomandabile (unde apare profilul cu dever nul). Declivităţi longitudinale maxime, în %, în zone cu teren neaccidentat la rampele podurilor şi pasajelor. Razele minime în m, ale curbelor verticale pentru racordarea declivităţilor dt şi da succesive la : — racordări concave.

0,5...1

— racordări convexe la drumurile cu două sau mai multe benzi de circulaţie alăturate. racordări convexe, la drumurile cu benzile circulaţie separate prin insule de dirijare.

0,5..1

0,5...1

30

25

7

7,5

8

8

8,5

9

0,5. ..1

0,5...1

0,5...1

0,5..1

3

4

4

4,5

4,5

3000

2200

l500

1000

1000

10000

4500

600

1300

6000

3000

1500

1000

5

5,5

500

300

1000

800

500

800

500

300

2. Lucrări minime la terasament. Aceasta înseamnă o linie roşie cât mai apropiată de linia terenului şi paralelă cu ea, ceea ce, de regulă nu este posibil, datorită neregularităţilor terenului natural. Doar în regiuni de şes, unde variaţiile de relief sunt rare şi declivităţile mici, linia roşie poate fi aşezată paralel cu suprafaţa terenului natural. În aceste regiuni este indicată proiectarea liniei roşii la 0,50 ... 1,00 m deasupra liniei terenului.

3. Compensarea terasamentelor.

Se pot întâlni următoarele cazuri: - volumul de săpătură este mai mare decât cel de umplutură şi atunci rezultă o cantitate de pământ care trebuie transportată în afara zonei drumului; - volumul de săpătură este mai mic decât cel de umplutură şi atunci este nevoie de o cantitate suplimentară de pământ care se aduce din afara zonei drumului; -

volumul de săpătură este egal cu cel de umplutură (cazul ideal), caz în care tot

pământul din săpătură este utilizat la realizarea umpluturilor. Pentru realizarea compensării volumelor de terasament în acelaşi profil, se recomandă ca, în terenurile cu pantă transversală cuprinsă între 10 şi 30%, linia roşie să se aşeze cu 15 ... 20 cm deasupra liniei terenului (fig. 3.5.) ; un asemenea profil mixt prezintă şi avantajul că se realizează uşor pe cale mecanizată.

La drumurile de coastă, unde înclinarea transversală a terenului depăşeşte 30%, linia roşie se aşează astfel încât platforma drumului să rezulte circa 2/3 în debleu, sau în cazul versanţilor mai abrupţi, în întregime în debleu. 4. Scurgerea apelor. Pe sectoarele de drum în debleu, evacuarea apei superficiale se face prin şanţuri, la care linia fundului este paralelă cu linia roşie. Pentru a se asigura scurgerea longitudinală a apei din şanţuri, linia roşie trebuie să aibă o declivitate de cel puţin 0,5% şi să nu creeze depresiuni ale şanţurilor din care apele nu pot fi evacuate . În cazul debleelor foarte lungi, care ar necesita sporirea apreciabilă a dimensiunilor şanţurilor pentru a putea colecta apele pe toată lungimea debleului, se recomandă proiectarea liniei roşii cu pante de sens contrar înspre capetele debleului, respectiv fragmentarea în două a bazinului de colectare.

5. Puncte de cotă obligată. La stabilirea liniei roşii trebuie avute în vedere anumite puncte fixe, de cotă obligată, cum ar fi pasajele de cale ferată, încrucişările de drumuri, podurile, podeţele, etc. La pasajele de nivel cu cale ferată, cota liniei roşii în dreptul pasajului este cota şinei, la pasajele superioare, înălţimea liberă faţă de cota şinelor se stabileşte în funcţie de gabaritul de cale ferată (5,50...6,40 m); la pasajele inferioare înălţimea liberă este dată de gabaritul de liberă trecere al drumului (4,50 m).

La încrucişările cu alte drumuri se ţine seama de cota marginii părţii carosabile. În dreptul

podurilor linia roşie se va proiecta, pe cât posibil, în palier, respectându-se cota apelor extraordinare (NAE), înălţimea liberă sub pod necesară trecerii corpurilor plutitoare (hp = 0,50 ... 2,00 m) şi înălţimea de construcţie a suprastructurii podului (hc).Cota liniei roşii pe pod (fig.3.6.) va fi deci: H = NAE + hp + hc

Schimbarea de declivitate cea mai apropiată de pod se va afla la o asemenea distanţă încât între începutul (sau sfârşitul) racordării verticale şi pod să rămână un sector de minimum 10 m lungime. In cazul podeţelor tubulare , trebuie să se ţină seama de înălţimea umpluturii pe tub, care trebuie să fie cuprinsă între 0,5…2,5 m. In cazul în care rezultă înălţimi mai mari de 2,5 m se vor utiliza podeţe dalate sau alte tipuri de podeţe . 3.2. Racordarea declivităţilor Racordarea a două declivităţi poate fi convexă (când centrul curbei de racordare se găseşte sub nivelul racordării) sau concavă (centrul curbei de racordare este situat deasupra curbei de racordare), corespunzător formei de frângere a liniei roşii.

TR

d1  d 2 sau notând d 1  d 2  m , rezulta 2

T  R

m 200

(3.8.)

în care semnul (+) se referă la declivităţi de sens contrar, iar semnul (-) la declivităţi de acelaşi sens. În conformitate cu normele de proiectare în vigoare (STAS 863/1-95), racordările verticale sunt obligatorii când d 1  d 2  m rezultă mai mare sau egal cu 0,5%. Fiind calculată lungimea tangentei T, bisectoarea B se obţine din relaţia: T + R = (R + B) , sau neglijând termenul B , rezulta: 2

2

2

2

T2 B 2R

Ordonatele punctelor intermediare rezultă din triunghiul dreptunghic OAP, în care se poate scrie: x2 + (R-y)2 = R2 , de unde prin neglijarea termenului y2, rezultă:

y

x2 2R

Valorile y precum şi bisectoarea B se măsoară întotdeauna pe verticală, iar valorile x, respectiv T, pe orizontală; această aproximaţie este posibilă datorită înclinărilor foarte mici ale liniei roşii. În ce priveşte lungimea curbei de racordare verticală, aceasta nu se calculează, ci se consideră egală cu lungimea traseului stabilită în plan orizontal sau în profil longitudinal între punctele Ti şi Te , respectiv egală cu dublul tangentei T. Stabilirea razelor de racordare se face luându-se în considerare diferite criterii: vizibilitate, confort, condiţii de formă, etc. Astfel, pentru racordările convexe, condiţiile de vizibilitate impun asigurarea unei anumite distanţe de vizibilitate, de la care conducătorul autovehiculului să poată vedea (fig.3.8) un obstacol care s-ar putea găsi întâmplător pe drum sau un alt vehicul care circulă în sens opus pe aceeaşi bandă de ciculaţie (în vederea unei depăşiri sau neregulamentar, tăind curba), pentru a putea evita ciocnirea, prin oprire în faţa obstacolului sau prin ocolirea acestuia. Câmpul de vizibilitate în acest caz este determinat de razele vizuale, tangente la suprafaţa drumului.

Benzi suplimentare pentru vehiculele lente

Pentru evitarea micşorării nivelului de serviciu prin reducerea vitezei sub 30 km/h, pe drumurile de clasă tehnică III şi excepţional IV se proiectează benzi suplimentare pentru traficul lent, în cazul parcurgerii unor:  curbe cu R < 40 m situate la începutul rampelor cu declivitatea > 4%;  rampe având media ponderată a declivităţilor peste 4 % pentru tronsoane cu lungimi > 150 m cu declivităţi < 4%. Benzile suplimentare pentru vehiculele lente se proiectează numai pentru sensul care urcă şi vor avea lăţimea de 3,00 m sau 3,50 m, funcţie de clasa tehnică a drumului. Ele încep astfel:  din tangenta de ieşire a unei curbe cu R < 40 m situată la începutul rampei cu declivitatea > 4%;  după parcurgerea lungimii critice "Lc" a cărei valoare rezultă din punctul în care tangenta la racordarea verticală concavă are înclinarea de 4%. Benzile suplimentare pentru vehiculele lente se termină în punctul în care tangenta la racordarea verticală convexă de la sfârşitul rampei are înclinarea de 4% după care urmează o bandă de accelerare cu aceeaşi lăţime şi lungimea de 150 m. Racordarea benzilor suplimentare destinate vehiculelor lente şi ale benzilor de accelerare, care le urmează, se realizează prin pene de racordare, în formă de triunghi dreptunghic cu cateta mare de 30 m lungime alăturată benzilor de circulaţie şi cu cateta mică de 3,00 m sau 3,50 m (lăţimea benzilor suplimentare) perpendiculară pe axa drumului. Penele de racordare de la început se includ în lungimea critică "Lc", iar cele de la sfârşit urmează după benzile de accelerare "La". Pentru lungimi mai mici de 100 m nu se prevăd benzi suplimentare pentru vehiculele lente.