Consideratii Generale Privind Reteaua de Transport Forestier

Capitolul 1

Considerații generale privid rețeaua de transport forestier

Situația actuală a rețelei de transport forestier

În țara noastră rețeaua de transport forestier a început să se dezvolte în jurul anului 1889 prin construirea unei căi ferate în lungime de 19 km între Mălini și Obcina (Pădurile Domeniilor Coroanei) ( Olteanu 2008). În anul 1892 s-a construit primul drum forestier de la noi din țară având o lungime de 15 km. (Olteanu 2008).

În perioada 1890-1944 rețeaua de transport forestier a avut o dezvoltare foarte slabă, exploatarea biomasei lemnoase realizându-se pe apă, pe marile râuri ( Bistrița, Siret, Olt etc.) prin plutărit liber, dirijat sau prin remorchere. Plutăritul se realiza pe râurile flotabile sau pe canale.

Pâna în anul 1959 o pondere mare a avut-o construcția de căi ferate forestiere, având ponderea de 55,4%, adică din 7856 km rețea de transport forestier, 4349 km erau reprezentați de cîi ferate forestiere, 3447 km erau drumuri forestiere iar 60 km erau funiculare permanente. Rețeaua de transport forestier avea o lungime de 7856 km, respectiv o desime de 1,21 m/ha (Olteanu 2008). În aceasta perioadă până în 1959 ritmul mediu de dezvoltare a rețelei de transport a fost de 157 km/an.

Din datele Regiei Naționale a Pădurilor în perioada 1960-2005, s-au realizat 26704,3 km drumuri forestiere, ritmul de dezvoltare fiind de 580,5 km/an. Datele sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul 1 Dezvoltarea rețelei de drumuri forestiere în perioada 1960-2005

Din datele prezentate rezultă că în perioada 1960-1988 fondul forestier al tării noastre a fost dotat cu o rețea de căi permanente de transport forestier în lungime de 25000 km ceea ce reprezintă o medie de realizare de 960 km/an. Cu toate că ritmul de dezvoltare a rețelei de drumuri forstiere a fost cuprins între 800 -1100 km pe an înainte de 1986, acest lucru tot nu a permis exploatarea întregului volum de biomasă lemnoasă prevazut la exploatare din cauza lipsei de accesibilitate. Distanțele medii de colectare în acea perioada erau cuprinse între 1,2-1,4 km.

Conform datelor Regiei Naționale a Pădurilor la data de 31.12.2005 în fondul forestier existau 32632,6 km căi de transport din care 58 km reprezentați de calea ferată aflată în bazinul Waser Direcția Silvică Baia Mare. În functie de natura proprietății drumurile forestiere se împart astfel: 32082,6 km drumuri forestiere proprietate publică a statului, 68,8 km drumuri forestiere proprietate publică a unităților administrativ teritoriale și 423,1 km drumuri forestiere proprietate privată. Astfel indicele de densitate a drumurilor forestiere este de 5,10 m/ha. Ținând cont de faptul că 9088,9 km de drumuri forestiere sunt necurculabili rezultă ca indicele real de densitate al rețelei de transport este de 3,68 m/ha. Dacă la rețeaua de drumuri foretiere existentă se i-a în considerare și cei 7624,7 km de drumuri publice din pădure unde este permisă colectarea lemnului și cei 1453 km drumuri de exploatare aparținând altor sectoare, indicele de densitate al rețelei de căi de transport se mărește la 6,5 m/ha. Această densitate a rețelei de drumuri forestiere este mult mai mică față de densitatea drumurilor forestiere din alte țări ale Uniunii Europene care prezintă un relief asemănător.

Infrastructura drumurilor forestiere

Infrastructura reprezintă totalitatea lucrărilor de pământ necesare pentru pregătirea terasamentelor, lucrări de consolidare, protejare, asanare (drenuri, ziduri de sprijin, lucrări de protejare și consolidare a taluzurilor) precum si lucrări de artă realizate pentru depășirea unor obstacole naturale cum ar fi râurile și zonele dificile , acestea din urmă fiind reprezentate de poduri și podețe.

În funcție de modul în care va fi exploatat un drum forestier și a cantității de biomasă forestieră ce va fi transpotrartă pe drum, la execuția terasamentelor se va ține seama ca acestea să fie stabile, durabile, ușor de întreținut și să prezinte costuri de întreținere relativ reduse (Normativ privind proiectarea drumurilor forestiere Indicativ PD 003-11). Terasamentele se vor construi cu un an înainte de a așterne straturile suprastructurii, și se va compacta în anul în care se realizează suprastructura pentru a nu cheltui banii pe transportul utilajelor pe șantier de două ori. Prin execuția terasamentelor unui drum se înțelege efectuarea lucrărilor de realizare a platformei drumului, taluzurilor, șanțurilor și a bombamentului astfel încât apa provenită din precipitații și din topirea zăpezii să se scurgă întrun interval de timp cât mai redus pentru a se evita stagnarea apei în zona drumului. Aceste lucrări se pot executa în mod curent cu buldozerele și cu excavatoarele. Conform normativului de proiectare a drumurilor forestiere utilizarea excavatorului, la execuția terasamentelor în pamânt, prezintă,

comparativ cu buldozerul, următoarele avantaje:

– impactul ecologic este minim;

-mișcarea pamântului se realizeaza mult mai controlat, diminuându-se riscul rostogolirii pe versant a blocurilor de stânca dislocate sau chiar a pamântului;

– treptele de înfrățire se realizează mecanizat, fără manoperă suplimentară, pe măsură ce frontul săpăturii înaintează;

– taluzurile sunt aduse, de la început, la înclinarea proiectată;

– anrocamentele sunt asezate îngrijit.

Alte utilaje care se pot folosi în această etapă de realizare a infrastrusturii sunt:

Draglina este un tip de excavator care are alt fel de cupă cu ajutorul căreia poate sapa gropi sub nivelul de baza al mașinii, pote săpa șanturi și canale și poate extrage pietrișul și nisipul dincariere și balastiere. Acest utilaj nu poate lucra în pământurile tari deoarece pătrunderea cupei în pământ se realizează prin acționatea propriei greutăți. Poate lucra la distanțe relativ mari față de corpul mașinii datorită faptului că legărura dintre cupă și braț se realizează cu ajutorul unor lanțuri și a cablurilor ( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988). Capacitatea cupei pentru draglina pe două șenile poate fi de 0,5-4,5 m3, iar pentru cele pășitoare capaciatatea poate ajunge la 168 m3 ( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988).

Graiferul este de asemenea un tip de excavator care prezintă diferite tipuri de cupe și care este folosit la săparea gropilor pe pereți verticali sau la încărcarea unor materiale prcum și la extragerea balastrului din râuri ( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988). Acest utilaj prezintă mai multe tipuri de cupe cum ar fi cupa pentru săpare, cupa pentru încărcare ti bub și cupa pentru încarcat tip gheară.

Grederul este mașinărie care poate fi remorcată sau autopropulsată și care prezintă ca organ de lucru o lamă aproximativ asemănatoare cu cea de la buldozere, iar această lamă poate fi manevrată in plan orizontal, vertical și lateral. Această mașinărie poate fi folosită la nivelarea agregatelor minerale precum și la săparea pământurilor ușoare si mijloci. Nu prezintă randament la utilizarea pe pământuri necoezive și lipicioase cum ar fi argilele umede. Principalele operații la cere sunt folosite autogrederele sunt la realizarea umpluturilor până la 1,00 m, a săpăturilor pâna la 0,70 m adâncime, la curățirea șanturilor și canalelor dar cel mai mult la nivelarea patului drumului prin realizarea pantelor de scurgere a apelor sau a bombamentului și la amestecarea diverșilor lianți cu pământul existent( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988). Poate prezenta echipament special pentru realizarea taluzurilor și profilelor șanturilor.

Screperul la fel ca și grederul poate fi tractară sau auto propulsată. Este folosit la lucrările terasamentelor și poate realiza săpături în pământuri cu straturi subțiri 10-30 cm, precum și încărcarea , transportul și descărcarea pământurilor sapate dar și nivelarea și compactarea parțială ( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988). Aceste utilaje prezintă randament ridicat lucrând în pământuri argiloase, prăfoase sau loessoide și ar trebui evitate zonele cu pământuri umede sau mocirloase, pământurile friabile sau nisipoase ( Ciobanu V., Antonoaie N., 1988).

În unele zone pentru reducerea costurilor cu transportul utilajelor în pădure se recurge la utilizarea unui singur excavator cu doua șenile cu o cupa normală tip lingură interschimbabilă cu un ciocan perforator. Acesta realizează extragerea arborilor doborâți din zona amprizei drumului, apoi sapă și transportă pământul din debleu către rambleu și mișcă agregatele din fundația drumului după care o compactează și dacă este nevoie mai adaugă piatră spartă cu ajutorul ciocanului perforator. Tot cu ajutorul acestui excavator se realizează taluzurile și șanțurile.

Lucrări de consolidare, apărare și protectie a apelor

Lucrările de consolidare, apărare și protecția apelor se construiesc pentru a menține în perfectă stare de siguranță și funcționare terasamentele în zonele în care aceste sunt supuse acțiunii distructive a factorilor naturali ca : ploi, zăpezi, vînt, îngheț, dezgheț. Scopurile principale ale acestor construcții de aparare, consolidare și protecția apelor sunt:

– colectarea și evacuarea apelor de suprafață (meteorice) și subterane;

– consolidarea și protejarea taluzurilor precum și spijinirea terasamentelor;

– protejarea drumului împotriva avalanșelor de zăpadă

Aceste lucrări sunt foarte costisitoare și trebuie bine justificate din punct de verede tehnic și economic. Aceste lucrări de aparare, cosolidare și protecție a apelor se execută concomitent cu construcția terasamentelor sau imediat după ce acestea au fost construite sau reabilitate. Aceste lucrîri trebuie să fie realizate astfel încât să nu fie afectat echilibrul ecologic al zonei și chiar să contribuie la regenerarea plantelor din vecinătatea drumului.

Pentru colectarea și evacuarea apelor provenite din precipitații sau din topirea zăpezii se realizează unele lucrări cum ar fi șanțuri sau rigole la marginea acostamentului, șanțuri de gardă, șanțuri de evacuare și casiuri. Aceste construcții se realizează pentru ca apa să nu pătrundă în corpul drumului și să producă eroziuni locale sau să micșoreze capacitatea portantă a acestuia. Pentru colectarea și evacuarea apelor subterane de gravitație se execută lucrări speciale numite drenuri pentru coborârea nivelului apei. Pentru consolidarea și protejarea taluzurilor se folosesc diferite metode de instalare a vegetației. Rădăcinile plantelor fie arbori, arbuști sau pătura erbacee contribuie foarte bine la stabilizarea taluzurilor iar în zonele unde este posibil ca drumul să fie viscolit iarna, pe taluzuri se poate instala o perdea forestieră de protecție formată din arbuști. În afară de instalarea vegetației pe taluzuri sau dacă taluzurile au pante foarte mari care nu permite instalarea vegetației se recurge la alte lucrari cum ar fi protejarea taluzurilor cu nuiele și fascine, protejarea taluzurilor prin acoperirea cu pereuri, protejarea cu plase libere sau torcretate, protejarea taluzurilor prin amplasarea de căsoaie, gabioane, stabilopozi sau protejarea cu anrocamente. Zidurile de sprijin se realizează pentru stabilirea terasamentelor în zonele cu risc crescut de alunecări de teren sau în zonele cu teren foarte accidentat și pante transversale mari. Zidurile de sprijin se construiesc din piatră uscată ori cu mortar de ciment, din beton sau beton armat, iar după funcția pe care o îndeplinesc pot fi ziduri de căptușire sau de rezistență (Bereziuc, R. 1989, Normativ proiectare drumuri forestiere 2012).

Lucrări de artă

Lucrările de artă sunt reprezentate de poduri, podețe, viaducte, pasaje denivelate și tunele. Aceste lucrări se realizează pentru continuitatea părții carosabile a drumului în cazul traversării unor obstacole naturale sau artificiale. În cazul drumurilor forestiere cel mai mult interesează podurile și podețele care se realizează pentru traversarea unor cursuri de apă sau a unor văi adânci. Podețele sunt construcții care se realizează pentru traversarea unui curs de apă iar deschiderea acestora nu depășește 5 m, iar podurile sunt lucrări de artă a căror deschidere este mai mare de 5 m. Aceste lucrări de artă se execută în general din beton, beton armat dar în ultimii ani pentru economie dar și datorită rezistenței marite se folosesc materiale lemnoase de cele mai multe ori tratate sau stratificate dar și tablă și tablă ondulată.

Pe drumurile forestiere se utilizează podețe de diferite tipuri cum ar fi tubular, dalat pe grinzi, boltite și mai rar ovoidal. Pentru stabilirea tipului de podeț necesar se va ține seama de natura terenului si conditiile geomorfologice din zona amplasamentului, marimea debitului de apa al pârâului traversat, înaltimea de constructie disponibila, categoria drumului, sursele de materiale locale, eficienta tehnico-economica, protectia mediului înconjurator, încadrarea în peisaj si scurtarea duratei de punere în functiune a drumului. Dacă existe mai multe soluții care se adaptează condițiilor din teren atunci cea mai optimă soluție va fi bazată pe baza unei analize tehnico-economice.

Podurile mari sunt rar întâlnite pe drumurile forestiere la traversarea unor cursuri ale unor râuri de mari dimensiuni, iar aceste poduri formează obiectul unor proiecte aparte. Studiile de amplasare a acestor poduri se realizează odată cu proiectul drumului și se va tine seama la amplasare de unele conditii cum ar fi : podul sa fie pe cât posibil în aliniament; podul sa fie cât mai normal pe firul apei (90o); albia să fie stabilă; atunci când este cazul se va interveni cu lucrări de corecție a albiei și de consolidare a malurilor; terenul de fundare, conform studiilor geotehnice, trebuie sa posede portanța necesara stabilității construcției; accesul la pod sa fie lesnicios, cu vizibilitate buna, de preferință în aliniament sau prin curbe de racordare cu raze mai mari ca cele folosite la restul drumului. Dimensionarea hidraulică se întocmește conform Normativ PD 95-77 și PD 161-85 cu respectarea O.M. nr.148/27.02.1997 emis de Ministerul Apelor Pădurilor și Protectiei Mediului.

De obicei podurile se construiesc din grinzi prefabricate din beton armat iar materialele se aleg în așa fel ăncât podul să poată fi exploatat în condiții de siguranță atât cât va funcționa și drumul respectiv. Atunci când amplasarea podului se studiază concomitent cu traseul drumului, se stabilește pe baza unei analize tehnico-economice soluția finală de amplasare a podului și integrarea acestuia în traseu.

Suprastuctura drumurilor forestiere

Suprastructura drumurilor reprezintă totalitatea lucrărilor pentru asigurarea unei suprafețe de rulare cât mai bune și în condiții optime de siguranță și confort. Suprastructura este reprezentată de totalitatea straturilor formate din agregate minerale și întinse pe patul drumului în diferite grosimi și diferite grade de compactare în vederea asigurării unei capacități portante care să permită circulația autovehiculelor grele pe drum în condiții de siguranță. Astfel pentru reducerea costurilor cu transportul materialelor,acestea trebuie procurate din apropierea locului unde are loc construcția sau reabilitarea unui drum. Astfel se găsește soluția optimă de execuție a lucrărilor la costuri minime pe baza unei cercetări sistematice și prin folosirea unor tehnologii adecvate cerințelor de trafic din zona respectivă. Pentru realizarea lucrărilor de contrucție sau reabilitare a unui drum existent se vor folosi materiale precum pământuri, agregate naturale și lianți realizându-se în același timp calcule de dimensionare specifice în funcție de traficul prevăzut și de condițiile meteorologice.

Pentru a rezista în bune condiții la acțiunea traficului rutier, în anumite zone climatice, structura rutieră a drumurilor este alcătuită dintrun sistem complex de straturi. La alcătuirea acestui sistem complex de straturi se va ține seama de o serie de caracteristici de exploatare a drumurilor precum:

Intensitatea și caracterul circulației

Capacitatea de transport (tone între două reparații)

Valoarea investiției inițiale

Termenele și costurile reparației

Costul de revenire al transporturilor

Termenele de recuperare a investiției inițiale

Corpul drumului este considerat a fi un mediu stratificat, omogen și izotrop, iar o sarcină care acționează la suprafață este repartizată uniform pe suprafața de contact. În orice punct al structurii rutiere apar eforturi și deformații a căror intensitate scade cu adîncimea. Cu cît grosimea structurii rutiere este mai groasă cu atât încărcarea la nivelul patului drumului este repartizată pe o suprafațămai mare, prin urmare valoarea forțelor rezultante care acționează asupra patului drumului este mai mică.

În funcție de caracteristicile straturilor care alcătuiesc structura rutieră dar și de rigiditatea acestora se realizează distribuția eforturilor.

Repartiția presiunilor în corpul drumului

Stratul superior al sistemului rutier este cel mai solicitat suportând direct circulația și actiunea factorilor climatici și de aceea ar trebui să fie cel mai rezistent și foarte bine compactat. Pe măsură ce straturile sunt mai la adâncime straturile rutiere se construiesc mai puțin rezistente deoarece sunt mai puțin solicitate. Îmbracămintea trebuie să fie netedă și impermeabilă. Îmbrăcămintea preia direct sarcinile orizontale și verticale datorate contactului dintre suprafața drumului și roțile autovehiculelor și este supusă și acțiunii factorilor climatici. Stratul de bază este situat sub îmbrăcăminte și preia sarcinile verticale ale traficului cu aceeași intensitate ca la suprafața imbrăcăminții și le repartizează astfel încât să nu depășească portanța straturilor inferioare.

Stratul de fundație preia presiunile de la stratul de bază le repartizează și le transmite patului drumului în așa fel încât ele să poată să fie suportate. Substratul poate să fie ralizat din nisip sau balast având o grosime de 10-15 cm sau geotextil, rolul lui fiind:

Drenant, colectează apele meteorice care se infiltrează în corpul drumului și asigură îndepărtarea lor în așa fel încât să nu fie inmuiat pământul din patul drumului;

Anticapilar, taie ascensiunea capilară a apelorsubterane și împiedică ridicarea acestora în patul drumului;

Anticontaminant , împiedică ridicarea noroiului care s-ar forma pe patul drumului și care sub acțiunea circulației are tendința de a se ridica în corpul drumului;

Antigel;

Contribuie la repartizarea uniformă a presiunilor pe patul drumului;

Amortizează șocurile;

Reduce presiunea unitară la nivelul patului drumului.

Straturile de fundație sunt foarte sensibile la acțiunea apei și de aceea apar frecvente cazuri de nereușită în exploatare. Astfel straturile superioare pot fi contaminate cu materiale necoezive cu argilă prezente în patul drumului. Dacă apa nu pătrunde până în patul drumului atunci condițiile de rezistență sunt satisfăcătoare, întrucât în straturile inferioare eforturile unitare ce apar sunt reduse. Straturile de protecție se realizează în momentul când straturile de fundație nu îndeplinescunul din rolurile: antigel, drenant, anticapilar și anticontaminant. Scopul straturilor de protecție este de a feri structura rutieră de unele efecte dăunătoare. Substraturile de protecție se amplasează diresc pe pamântul din patul drumului. În funcție de condițiile naturale din zona unde va fi amplasat drumul, straturile de protecție trebuie să indeplinească toate rolurile: drenat, antigel, anticontaminant și anti capilar. Pentru colectarea și evacuarea apelor din precipitații care pătrund până în patul drumului prin acostamente, fisuri, crăpături și rosturi, se realizează un strat drenant din balast. Acest strat va avea grosimea de 10 cm după compactare. Grosimea acestuia se va lua în considerare la dimensionarea structurii drumului precum și la grosimea întregului sistem rutier pentru verificarea actiunii de îngheț – dezgheț. Grosimea stratului anticapilar trebuie să fie mai mare decât înalțimea capilară maximă. Acest strat se realizează tot din balast și va avea grosimea de min. 15 cm după compactare. Și grosimea acestui strat este luată în considerare la dimensionarea structurii rutiere precum și la verificarea acțiunii de îngheț-dezgheț. Stratul anticontaminant se realizează din geotextil sau nisip. Acest strat se realizează doar dacă celelalte straturi nu pot îndeplini și rolul de anticontaminant (izolator). Acest strat poate avea grosimi de 7 cm dupa compactare și nu se ia in considerare la dimensionarea structurii rutiere și nici la acțiunea de îngheț-dezgheț. Stratul cu rol antigel se execută din zgură expandată clasa 900…1 200, sort 0–7, sau din zgură granulată de furnal clasa A, cu grosimea de min. 12 cm după compactare. Grosimea acestui strat de protecție nu se ia în considerare la dimensionarea structurii rutiere, dar se include în grosimea totală a structurii rutiere pentru efectuarea verificării acesteia la acțiunea înghețdezghețului.

Evacuarea apelor din precipitații sau topirea zăpezii care pătrund până in stratul de protecție sau stratul inferior de fundație diferă în funcție de situația existentă, și anume:

Evacuarea apelor care pătrund în structura rurieră este posibilă cu ajutorul șanțurilor (rigolelor) sau prin construirea unui strat drenant între taluzul rambleurilor și taluzul drumului. Acest strat se va realiza cu o pantă transversală de 10-12% pe ultimii 80 cm, până la taluzul drumului. La reabilitarea drumurilor dacă se va lărgi platforma drumului se pot realiza drenuri transversale de acostament amplasate la o distanță de 10-20 m în funcție de declivitatea terenului și având lățimea de 25-30 cm și grosimea de 30-50 cm. Panta drenurilor de acostament este de 4-5 % și se realizează normal pe axa drumului atunci când declivitatea este mai mică de 2 % ;

Dacă evacuarea apelor nu este posibilă prin realizarea șanțurilor ( rigolelor) se prevăd drenuri longitudinale sub acostamente. Panta minimă a acestor drenuri este de 0,3 %. Nu se prevăd măsuri de evacuare a apelor din straturile de fundație atunci când se realizează rambleuri din pământ necoeziv sau permeabil.

Caracteristicile fizico-mecanice și de portanță reprezentative straturilor din structura rutieră diferă în funcție de materialele utilizate și tehnologiile de execuție adoptate. Calitatea straturilor rutiere crește de la cele inferioare spre cele superioare, îmbrăcămintea fiind de cea mai inaltă calitate și performanță.

Straturile rutiere se alcătuiesc pe baza a două principii: principiul macadamului sau a împănării și principiul betonului sau a amestecurilor compacte.

Principiul macadamului sau a împănării se realizează în structură deschisă, din sorturi de piatră monogranulară așternută în reprize și cilindrată puternic ( macadamuri simple și tratate, anrobate deschise, tratamente bituminoase de suprafață). Sub acțiunea circulației autovehiculelor de mare tonaj, datorită fenomenului de sfărâmare a granulelor, aceste straturi se închid iar curba granulometrică a materialului devine continuă.

Principiul betonului sau a amestecurilor compacte se realizează din materiale cu granulozitate întinsă ceea ce face ca structura lor să fie compactă, închisă cu volum minim de goluri. Coeziunea joacă un rol important iar frecarea internă asigură preluarea eforturilor interne (pământuri stabilizate, anrobate compacte, betoanele și mortarele). Agregatele minerale care intră în alcătuirea straturilor rutiere sunt legate cu un liant ( argilă, var, ciment, bitum) și în funcție de natura liantului, pot prepara betoane argiloase, betoane de ciment și betoane asfaltice.

Componența traficului

La proiectarea și construirea drumurilor forestiere se ține seama de componența traficului și de circulația autovehiculelor care trebuie să se desfășoare în condiții optime de siguranță și confort și la costuri minime. Traficul reprezintă totalitatea autovehiculelor care circulă pe un drum oarecare și este caracterizat de componență, intensitate, viteză de circulație și caracteristicile constructive ale vehiculelor. Toate aceste insușiri sunt foarte importante pentru stabilirea elementelor goemetrice și constructive ale drumului. Astfel viteza de circulație și caracteristicile constructive ale vehiculelor determină tipul racordărilor, mărimea razelor de racordare, lungimea aliniamentelor de redresare, mărimea declivităților, lătimea platformei și a părții carosabile. Modul de alcatuire a sistemului rutier precum și dimenionarea straturilor rutiere este condiționat de greutatea vehiculelor și distribuirea acesteia pe axe dar și de contactul intre roată și drum. Componența traficului și intensitatea contribuie la determinarea numărului de benzi de circulație ce se vor construi.

Diversitatea produselor oferite de pădure, atâtproduse lemnoase cât și nelemnoase precum și lucrările efectuate pentru gospodărirea durabilă a pădurilor ne aratăcomponența traficului. Mijloacele de transport sunt în concordanță cu dimensiunile produselor de transportat. Cea mai mare podere a transportului este reprezentată de biomasa lemnoasă de aceea parcul de autovehicule este alcătuit în principal din vehicule care transportă lemnul în diferite sortimente (rotund, despicat, tocătură). Autovehiculele forestiere sunt echipate cu motoare diesel de putere marepeste 100kw. Aceste vehicule se pot clasifica în trei mari categorii:

Autovehicule obișnuite – autocamioane cu sau fără remorcă, având capacități de încărcare de 8-18 t . Se folosesc pentru transportul lemnului despicat, tocătură de lemn, mangal, fructe de pădure, diverse mărfuri destinate aprovizionării;

Autotrenurile forestiere (ATF) – se folosesc pentru transportul lemnului rotund, sub formă de trundchiuri și catarge sau bușteni, și sunt alcătuite dintr-un autotractor echipat cu motor de peste 100 kw și o semiremorcă. Semiremorca poate avea osie simplă având greutatea maximă încărcată 10-12 t, sau poate avea osie dublă și greutatea maximă admisă de 18-20 t sau 25-30 t. Dimensiunile semiremorcii se pot modifica în funcție de sortimentele de lemn transportate.

Autoplatformele forestiere (ATF) – pot fi folosite atât pentru transportul lemnului rotund cât și sub formă de sortimente definitive sau lemn despicat. Ca și autotrenurile sunt formate dintr-un autotractor dar au o remorcă biaxială. Utilizarea acestor autoplatforme este avantajoasă deoarece se realizează o repartiție mai bină a sarcinii (pe patru osii) și se înscriu mai ușor în porțiunile curbe ale drumului. Aceste autovehicule specializate pentru transportul lemnului sunt echipate cu instalații proprii de încărcare reprezentate de trolii și macarale hidraulice.

Pentru transportul produselor de carieră și balastieră necesare întrținerii drumurilor existente și construirii de noi drumuri , se folosesc cu precădere autobasculante cu capacitate de încărcare de 10,5t și respectiv 16 t, cele de 6,5 t și 8 t au o pondere redusă, dar există și autobasculante de 25-30 t pentru reducerea costurilor. Traficul mai are în alcătuire și autovehicule mici pentru transportul personalului silvic și a uneltelor necesare lucrărilor silvotehnice.

În ultimul timp folosirea vehiculelor străine s-a extins, în traficul rutier forestier, datorită, în special, firmelor private de transport.

Dintr-o statistică realizată de Autovehicule Rutiere Romane rezulta ca firmele cu cel mai multe vehicule vândute pe piața internă românească sunt IVECO, VOLVO si MAN. Pe langa acestea au mai fost achiziționate produse ale firmelor MERCEDES, SCANIA, LOKOMO, KOCUMUS, CATERPILAR.

Intensitatea traficului este un factor foarte important în cercetarea de față, fiind un factor hotărâtor în dimensionarea sistemelor rutiere, constituind totodată și un sistem de clasificare al drumurilor forestiere. Intensitatea traficului reprezintă numărul de tone sau de vehicule unitate ce trec printr-o porțiune de drum în ambele sensuri în 24 de ore. Pentru a compara acțiunea diferitelor tipuri de vehicule asupra drumului și pentru ușurința calculelor de dimendionare a sistemelor rutiere se folosește vehiculul etalon sau vehiculul unitate. De exemplu pentru vehiculul etalon A-13 caracteristicile sunt: 91 kN sarcina totală pe osia din spate, 0,5 MP presiunea specifică și 34 cm diametrul cercului de contact.

Intensitatea traficului nu este uniform distribuită pe întreaga rețea de drumuri forestiere și de multe ori nici pe întreaga lungime a unui drum forestier. Astfel pe un drum magistral se pot înregistra 60-70 treceri de autovehicule dus- întors, iar pe drumurile secundare se pot înregistra 2-4 treceri pe zi. Intensitatea traficului se realizează cu ajutorul recensământului de circulație, care se efectuează periodic, în diferite puncte ale rețelei și constă în înregistratea tuturor vehiculelor, pe tipuri, care trec printr-o anumită secțiune. Cu ajutorul recensământului se stabilește caracterul, intensitatea și componența traficului. Intensitatea traficului se poate stabilii și în concordanță cu cantitatea de biomasă lemnoasă care se exploatează de pe suprafața de pădure deschisă prin construcția drumului și capacitatea medie de încărcare a vehiculelor folosite la transport.

1.4.1 Caracteristicile constructive ale autovehiculelor

Cele mai importante caracteristici ale vehiculelor forestiere sunt masa vehiculelor și modul ei de distribuire pe osii, dimensiunile de gabarit și caracteristicile rezultate din contactul dintre roată și drum ( Bereziuc R. Et al 1989). Pentru a reduce costurile cu transportul a biomasei forestiere se folosesc autovehicule care dispun de capatitate volumică mare de încărcare, pentru a se asigura deplasarea unui volum cât mai mare de material lemnos la o singură cursă. Cursa în plin prezintă și declivități mari și uneori cu aderență scăzută sau porțiuni de drum dificile pe care autovehiculele trebuie să le depașească. Pentru a spori capacitatea de încărcare a vehiculelor se folosesc remorci sau semiremorci pentru a spori lungimea autoplatformelor și răcoanțe în vederea măririi înălțimii încărcăturii.

Dimensiunile maxime de gabarit pentru autovehiculele care circulă pe drumuri pietruite și pot circula și pe drumuri publice : lungime 12 m pentru camioane cu remorca, 16.5 m pentru autocamin cu semiremorca, 18,75 m pentru tren rutier; lățimea 2,55 m, înălțimea 4 m. Toate mașinile trebuie să se poată întoarce într-o coroană circulară cu rază exterioară de 12,5 m și rază interioară de 5,3 m.

Masa maximă admisă pe osii  este: 7,50 tone pe osia simplă nemotoare a autovehiculului;  12,0 tone pe osia dublă a autovehiculului;  11,0 tone pe osia dublă tandem a remorcilor și semiremorcilor [daca distanța dintre ele (d) este mai mică de 1m]; 14,0 tone pe osia dublă dacă 1,3<d<1,8; 15,0 tone pe osia dublă dacă 1,0<d<1,8; 16,5 tone pe osia triplă (tridem) a remorcilor și semiremorcilor, dacă  d≤1,3; 18,0 tone pe osia tripla, dacă 1,3<d ≤1,4;  8,0 tone pe osia simpla motoare;  10,0 tone  pe osia dublă motoare dacă d<1; 13,0 tone pe osia dubla motoare dacă  1,0<d<1,3;  15,0 tone pe osia dubla motoare daca 1,3≤d<1,8

Masa maximă totală admisă este de 3840 tone pentru autocamioanele cu remorci.  În ceea ce privește contactul dintre roată și drum,acesta, în cazul rotilor pneumatice, este limitat la o presiune admisă, pe urma de contact, de 0,6 0,7 MPa.

Alcătuirea traficului rutier forestier este în mare parte din mașini folosite la transportul lemnului, la care se adaugă mașini ușoare folosite la aministrare și gospodărire a pădurii care nu sunt definitorii pentru a caracteriza traficul. Elaborarea unui normativ pentru proiectarea drumurilor forestiere presupune optarea pentru un autovehicul director în fucție de drum. Acesta trebuie a fie reprezetativ pentru componența traficului rutier forestier deci un autotren sau o platformă de mare tonaj.

Se menționează că pentru autovehiculele de proveniență străină care nu sunt subordonate legislației rutiere pot exista discrepanțe față de prescripțiile existente atât ca gabarit cât și ca tonaj și repartizare pe osii.

Studiul geologic

Studiul geologic reprezintă o documentație tehnică necesară pentru construirea, consolidarea sau extinderii unui obiectiv. Această documentație este necesară în stadiul de proiectare a lucrărilor. Studiul geotehnic se întocmește pe baza unor probe. prelevate din teren, cu ajutorul unor foraje și analizarea acestora intr-un laborator autorizat. Studiul geotehnic este necesar autorizării execuției lucrărilor de construcție, conform cu Legea nr. 50 din 29 iulie 1991, republicată cu modificările și completările ulterioare.

Fizicianul Coulomb a fost cel care în secolul XVIII-lea a realizat primele demersuri care au conturat geotehnica fiind o știință de sine stătătoare. Lucrarea de bază a geotehnicii este cea din 1925 de la Viena, a profesorului Karl Terzaghi, denumită "Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage" (Mecanica construcțiilor la pământuri, bazată pe fizica solurilor). Astfel pământurile unde urmează a fi construit un nou drum sau o nouă construcție pot fi: pământuri necoezive cum sunt blocurile, pietrișurile, nisipurile și combinații ale acestora și pământuri coezive reprezentate de prafuri, argile și combinații dintre ele. Pământurile sunt plastice, iar în prezența sau în lipsa apei acestea se umflă sau se contractă. Prezența apei subterane diminuează rezistența. Cu cât raportul SiO2 /Al2O3 este mai mic cu atât pământul este mai bun pentru lucrări inginerești.

În vederea întocmirii studiului geotehnic se va ține seama de următoarele elemente:

lungimea și lățimea construcției proiectate

locația geografica

suprafața terenului – orizontală, ȋnclinată, dacă se află ȋn apropierea unor râuri, clădiri industriale sau de interes public

regimul de înălțime

clădiri învecinate

sursa fondurilor de construire 

Etapele realizării unui document tehnic:

Obținerea principalelor informații legate de natura terenului cum ar fi în poprietatea cui se află, planul de situație cu cote topografice sau curbe de nivel, construcții existente, certificat de urbanism sau sursa fondurilor de construire.

Stabilirea numărului de robe necesare analizăriiprecum și numărul de foraje geotehnice, adâncimea, echipamentele folosite și termenul de execuție.

Se observă nivelul la care se află pânza freatică, precum și calitatea probelor extrase dacă sunt tulburate sau netulburate. Dacă este nevoie se vor efectua cercetări "in situ" prin penetrometrie sau lucrări geofizice funcție de caz;

Analizarea probelor într-un laborator atestat după următoarele stasuri: granulozitate (STAS 1913/5-85), umiditate naturala (STAS 1913/1-82), plasticitate (STAS 1913/4-86), limita de curgere, limita de framantare, indice de plasticitate, indice de consistență, indici de structură (STAS 1913/3-76), greutate volumetrică, porozitate, indice de porozitate, gradul de umiditate, caracteristici contractile (STAS 1913/12-88), compresibilitate (STAS 8942/1-89).

Realizarea documentației tehnice prin interpretarea tuturor observațiilor din teren și din laborator.

Se va verifica natura terenului de fundație înainte de turnarea betonului în săpături.

Indicatorii geotehnici

1.5.1.1Compoziția granulometrică (granulozitatea)

Prin acest indicator se stabilește proporția granulelor de diferite dimensiuni, exprimate în procente de greutate. Astfel după granulozitate se stabilește clasificarea pământurilor necoezive (Zarojanu, D. 2010, Bereziuc, R. 1989). Granulometria se stabilește pe baza unei probe de pământ care se cerne prin site având ochiurile din ce în ce mai mici. Astfel la fiecare sită se oprește o cantitate de fracțiuni granulometrice care se cântăresc și se exprimă în procente față de întreaga masă a probei analizate. Reprezentarea grafică a compoziției granulometrice se face prin:

Diagrama ternară este reprezentată de un triunghi echilateral, pe fiecare latură fiind reprezentate fracțiunile principale ( nisip, praf, argilă), iar fiecare fracțiune reprezintă un procent din greutatea fracțiunii respective.

Astfel se poate determină procentul din fiecare fracțiune granulometrică componentă a uni tip de pământ, iar insumarea procentelor obținute pe cele trei laturi ale triunghiului trebuie sa fie întotdeauna egală cu 100.

Histograma este tot o reprezentare grafică a compoziției granulometrice doar că de această dată se folosesc dreptunghiuri lipite având forma unor trepte. Interpretarea lățimii dreptunghiului este reprezentată de limita unei fracțiuni granulometrice, iar înălțimea triunghiului reprezintă proporșia procentuală în care particulele din fracțiunea respectivă intră în alcătuirea pământului. Prin insumarea inălțimii triunghiurilor va rezulta procentul total se 100%. Pentru ușurarea interpretării rezultatelor dimensiunile particulelor pe direcția orizontală se trec la scară logaritmică, iar prin unirea mijloacelor treptelor unei histograme, printr-o linie curbă se obține curba de frecvență a probei analizate.

Curba granulometrică reprezentată în figura anterioară reprezintă integrala curbei de frecvență. La trasarea curbei granulometrice ordonata reprezintă greutatea exprimată în procente din greutatea totală, iar abscisa este reprezentată de diametrele granulelor la scară logaritmică. Pe baza curbei granulometrice se poate determina dacă un tip de pământ este uniform sau nu. Astfel se determină raportul dintre diametrele corespunzătoare la 60%, respectiv la 10%, din greutatea totală a materialului (U=d60/d10) U reprezintă coeficientul de neuniformicitate (Zarojanu, D. 2010, Bereziuc, R. 1989). În funcție de acest coeficient pămâturile pot fi uniforme (U≤5), pământuri cu uniformicitate mijlocie (5<U≤10), pământuri neuniforme (U>10). Cu cât curba granulometrică este mai verticală cu atât pământul este mai uniform.

1.5.1.2 Indicele porilor (indicele golurilor)

Acest indice se defineste (Zarojanu, D. 2010, Bereziuc, R. 1989) ca fiin raportul dintre volumul porilor (golurilor) Vp, și volumul particulelor solide Vs.

e= Vp/ Vs e – indicele porilor

1.5.1.3 Indicele porilor (compactitatea sau volumul golurilor)

Porozitatea (Zarojanu, D. 2010) este reprezentată de raportul dintre volumul porilor și volumul total al pământului Vt. Se folosesc următoarele relații:

n= Vp/ Vt n%= *100 n= e=

Porozitatea este mai mare la pământurile argiloase (până 90%) ceea ce explică capacitatea mare de adsorbție și este mică la pământurile cu granule mari (nisipuri și pietrișuri). Porozitatea variază în funcție de mărimea granulelor și de încărcarea suportată de teren.

1.5.1.4 Gradul de îndesare, capacitatea de îndesare

Acești indicatori sunt importanți pentru a ne arăta dacă pământurile sunt ăndesate sau afânate și se folosesc cu precădere la caracterizarea pământurilor necoezive.

D = (emax-e)/(emax-emin) D – gradul de îndesare

CD= (emax-emin)/emin CD – capacitatea de îndesare

emax – indece porilor corespunzător volumului maxim de goluri

Acest indice este important pentru că ne arată că tasările din exploatare vor fi mai reduse cu cât capacitatea de îndesare este mai mică.

1.5.1.5 Indicatorii de fază

Indicatorii de fază caracteristici pământurilor sunt greutatea specifică (ϒ) și greutatea volumetrică (ϒw). Greutatea specifică este greutatea unității de volum (Zarojanu, D. 2010) a fazei solide din pământul luat în considerare spre analizare.

ϒ = Gs/Vs

ϒ – reprezintă greutatea volumică a scheletului (greutatea specifică);

Gs – reprezintă greutatea prticulelor solide;

Vs – reprezintă volumul particulelor solide.

Greutatea volumetrică (ϒw) mai este denumită și greutatea specifică aparentă, reprezentând greutatea unui volum unitar de pământ (Zarojanu, D. 2010, Bereziuc, R. 1989), considerat fiind cu toate fazele sale gazoasă, solidă și lichidă. În calcule greutatea specifica a fazei gazoase nu se ia în considerare, iar greutatea specifică a fazei lichide este egală cu 1 g/cm3.

ϒw = Gw/V

Gw este reprezentată de greutatea probei, inclusiv apa din pori iar V reprezintă volumul probei.

1.6 Influența apei asupra pământurilor

Infiltrarea apei meteorice în substraturile drumului, duce la slăbirea legăturilor structurale prin interpunerea unui film de apă infiltrată la contactul de transfer la fisură sau la contactul direct între granulele anrobate cu liant bituminos. Prin acest fenomen de umezire a contactelor intergranularedin structura stratului asfaltic, apare o reducere a capacității portante la nivelul structurii rutiere. Efectul este reducerea caracteristicilor fizico-mecanice, care nu mai au posibilitatea de a prelua sarcini de la încărcarea cu autovehicule și de a le transmite stratului suport. Apa de infiltrație conduce la reduceri ale transferului la fisură și prin urmare la pirderi ale capacității portante (beton). În cazul pietrei sparte prezente în structura sistemului rutier, apa de infiltrație se acumulează la suprafațe pietrei în pelicule și astfel reduce frecarea de contact cu repercusiuni negative asupra capacității portante la nivelul structurii rutiere. Apa infiltrată la nivelul pământului din patul drumului conduce la tasări necontrolate. Sub efectul ciclic al traficului, deformațiile la nivelul patului drumului sunt practic necontrolabile, necesitatea de refacere a structurii rutiere fiind însoțită de costuri foarte mari.

Acțiunea îngheț-dezghețului

Degradările produse de actiunea îngheț-dezghețului reprezintă defecțiuni ale complexului rutier datorate următorilor factori:

Fenomenul de umflare neuniformă provocată de acumularea apei și transformarea acesteia în lentile sau fibre de gheață, în pământurile sensibile la îngheț, situate până la adâncimea de pătrundere a înghețului;

Diminuarea capacității portante a pământului de fundare în timpul dezghețului determinată de sporirea umudității prin topirea gheții.

Aceste degradări se produc când există simultan următoarele condiții:

Pământ de fundație sensibil la îngheț

Temperaturi negative o perioadă de timp îndelungată care permite migrarea și acumularea apei în pământ

Posibilitatea de alimentare cu apă a frontului de îngheț în pământ (condiții hidrologice mediocre și defavorabile)

Circulația autuvehiculelor grele pe drum în perioada de dezgheț accentuează producerea degradărilor.

Degradările provocate de acțiunea îngheț-dezghețului sunt:

1 – structuri rutiere nerigide în timpul înghețului ( umflături neregulate, fisuri, crăpături) iar în timpul dezghețului ( fisuri, crăpături, faianțări, făgașe și deformații)

2 – structuri rutiere rigide în timpul înghețului ( denivelări ale dalelor și între rosturi) și în timpul dezghețului ( fisuri, crăpături, distrugeri ale dalelor)

Fiabilitatea

Fiabilitatea reprezintă capacitatea unui sistem de a funcționa un timp determinat, menținându-și parametri stabiliți. Fiabilitatea reprezintă totalitatea calităților unui sistem (rutier) care determină capacitatea acestuia de a funcționa fără defecțiuni într-un interval de timp și în anumite condiții date. Fiabilitatea reprezintă însușirea de a fi fiabil, de a avea siguranță în exploatare.

Teoria fiabilității este o ramură a științei care studiază măsurile generale ce trebuie avute în vedere la proiectarea, construcția și exploatarea sistemelor (rutiere) pentru a se asigura o maximă eficiență în utilizarea lor. Fiabilitatea este capacitatea de funcționare a unui sistem fără defecțiuni o perioadă îndelungată de timp.

Fiabilitatea are ca scop:

Studiul defecțiunilor ( cauze, procese de apariție, metode de combatere)

Aprecierea cantitativă a comportării sistemelor în timp în funcție de factorii de influență interni și externi

Stabilirea metodelor constructive, tehnologice și de exploatare pentru menținerea și creșterea fiabilității sistemelor

Stabilirea metodelor de selectare și prelucrare a datelor privind fiabilitatea sistemelor

Determinarea valorilor optime pentru indicatorii de fiabilitate

De fiabilitatea unui sistem depinde productivitatea muncii, calitatea producției și în unele cazuri chiar viața oamenilor. Efectele economice ale lipsei de fiabilitate a sistemelor pot fi evidențiate după următoarele aspecte costul reparației în materiale și forță de muncă și nerealizarea producției. Fiabilitatea reprezintă probabilitatea ca părțile componente, produsele sau sistemele să-și îndeplinească funcțiile pentru care au fost proiectate fără a se defecta, în condiții specificate, pentru o anumită perioadă de timp și cu un anumit nivel de încredere dat.