DROGI I ULICE – PODSTAWY

Ćwiczenie projektowe.

Wykonał:

Sprawdził:

dr inż. Jarosław Kuźniewski

1. Modelowanie i prognozowanie ruchu (podział ruchu na drogę na obszarze zabudowanym – klasa L i niezabudowanym – klasa G, prognoza uproszczona jak dla drogi wojewódzkiej na horyzont 15 lat), dobór prędkości projektowej i podstawowych parametrów geometrycznych przekroju poprzecznego;

   1. Prognoza ruchu

1. Pomierzony średni ruch dobowy (SDR) w roku bazowym 2011:

Kategoria pojazdów	SDR (poj./dobę)
O – osobowe	8449
LC – dostawcze	1888
C – ciężarowe bez przyczep	557
CP – ciężarowe z przyczepami	137
A – autobusy	127
Suma	11158

1. Uproszczona prognoza ruchu na podstawie wskaźników opartych na metodzie PKB:

SDR_A = SDR_B ∙ W_PKB

gdzie:

SDR_A – SDR w roku obliczeniowym

SDR_B – SDR w roku poprzedzającym

W_PKB – wskaźnik przeliczeniowy oparty na metodzie PKB

Prognoza ruchu dla pojazdów osobowych w roku 2017

SDR₂₀₁₃ = SDR₂₀₁₂ ∙ W₂₀₁₃

SDR₂₀₁₃ = 8449 ∙ 1,042 = 8804 poj./dobę

SDR₂₀₁₄ = 8804 ∙ 1,041 = 9165 poj./dobę

SDR₂₀₁₅ = 9165 ∙ 1,041 = 9541 poj./dobę

SDR₂₀₁₆ = 9541 ∙ 1,036 = 9884 poj./dobę

SDR₂₀₁₇ = 9884 ∙ 1,036 = 10240 poj./dobę

Tab. 1. Zestawienie prognozowanego ruchu w poszczególnych latach dla poszczególnych kategorii pojazdów [poj./dobę]:

2. Modelowanie ruchu

Założono, że po wybudowaniu obwodnicy z nowej drogi skorzysta % pojazdów:

Kategoria pojazdów	%
O – osobowe	85
LC – dostawcze	85
C – ciężarowe bez przyczep	85
CP – ciężarowe z przyczepami	98
A – autobusy	30

Rozkład ruchu w roku 2012:

Kategoria pojazdów	Droga kategorii L	Droga kategorii G
O – osobowe	1267	7182
LC – dostawcze	283	1605
C – ciężarowe bez przyczep	84	473
CP – ciężarowe z przyczepami	3	134
A – autobusy	89	38
Suma	1726	9432

Rozkład ruchu w roku 2027:

Kategoria pojazdów	Droga kategorii L	Droga kategorii G
O – osobowe	2088	111834
LC – dostawcze	347	1969
C – ciężarowe bez przyczep	104	587
CP – ciężarowe z przyczepami	5	249
A – autobusy	96	41
Suma	2640	14680

1. Dobór prędkości projektowej oraz podstawowych parametrów geometrycznych przekroju poprzecznego:

Klasa drogi: G

Prędkość projektowa (wg DZ. U. nr 43 poz. 430 § 12. dla drogi klasy G):

Vp = 70 km/h

Prędkość miarodajna (wg DZ. U. nr 43 poz. 430 § 13. dla Vp≤80 km/h):

Vm = Vp + 20km/h = 70 + 20 = 90km/h

Szerokość pasa ruchu (wg DZ. U. nr 43 poz. 430 § 15. dla drogi klasy G) przyjęto:

b = 3,00m

Pochylenie poprzeczne min. (wg DZ. U. nr 43 poz. 430 § 17. dla nawierzchni twardej ulepszonej):

i = 2,00%

Szerokość pobocza (wg DZ. U. nr 43 poz. 430 § 37. dla drogi klasy G) przyjęto:

Pobocze gruntowe o szer. 1,25m

1. Trasowanie drogi o charakterze zamiejskim (pomiędzy punktami A, B jako obejście miejscowości z uwzględnieniem korekt istniejącej sieci drogowej), rysunek w skali 1:5000;

Przedstawiono na Rysunku nr 1.

1. Dobór konstrukcji jezdni drogowej na podstawie prognozy ruchu, liczby osi obliczeniowych oraz typowych konstrukcji z katalogu;

Nawierzchnie drogowe występują w postaci konstrukcji sztywnych, podatnych lub półsztywnych (sztywno-podatnych). W opracowywanym projekcie założono, że konstrukcja jezdni będzie typu podatnego. W tym celu wymiarowanie konstrukcji jezdni zostało opracowane na podstawie Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych. Wymiarowanie konstrukcji należy rozpocząć od określenia obciążenia ruchem naszej jezdni. Okres eksploatacji konstrukcji podatnych zgodnie z Dz.U. nr 43 wynosi 20 lat, do projektowania konstrukcji wykorzystujemy średni dobowy ruch prognozowany dla połowy okresu eksploatacji, czyli w naszym przypadku wynosi on 10 lat po oddaniu drogi do ruchu. Przyjęto, że będzie to rok 2022 na który mamy obliczoną prognozę ruchu.

Obciążenie ruchem wyznaczamy ze wzoru:

L=(N₁∙r₁+N₂∙r₂+N₃∙r₃)∙f₁

gdzie:

N₁-SDR samochodów ciężarowych bez przyczep

N₂-SDR samochodów ciężarowych z przyczepami

N₃-SDR autobusów

r₁,r₂,r₃-współczynniki przeliczeniowe samochodów ciężarowych i autobusów na osie obliczeniowe

f₁-współczynnik obliczeniowego pasa ruchu

Konstrukcję jezdni projektuje się na osie obliczeniowe równe 100kN. Przyjęto, że udział pojazdów ciężkich o obciążeniu osi 115kN nie przekracza 8%.

Tab.2. Określenie współczynnika f₁

Liczba pasów ruchu w obu kierunkach	Współczynnik obliczeniowego pasa ruchu f
droga jednojezdniowa	droga dwujezdniowa
1	2
2	-
3	-
4	4
-	6
-	8

Tab.3. Dobór współczynników r_i

Rodzaj pojazdu	Współczynnik przeliczeniowy na osie obliczeniowe
1	2
Samochód ciężarowy bez przyczepy	r1 = 0,109
Pojazd członowy (samochód ciężarowy z przyczepami, ciągnik siodłowy z naczepą)	r2 = 1,245^1), r2 = 1,950^2)
Autobus	r3 = 0,594

L = (649∙0,109+213∙1,245+133∙0,594)∙0,5 = 207 osi/pas/dobę

Tab.4. Kategorie ruchu w zależności od liczby osi obliczeniowych

KR	L100kN
KR 1	<12
KR 2	13-70
KR 3	71-335
KR 4	336-1000
KR 5	1001-2000
KR 6	>2001

Zgodnie z powyższą tabelą w obrębie skrzyżowania występuje kategoria ruchu KR 3.

Grubość konstrukcji uzależniona jest od strefy przemarzania oraz nośności podłoża gruntowego. Założono, że miejscowość znajduje się na terenie województwa dolnośląskiego w związku z czym leży w strefie gdzie przemarzanie gruntu zimą wynosi Hz=0,8m. Założono, że grunt w obszarze skrzyżowania ma kategorię nośności G1.

Tab.5. Wymagane grubości konstrukcji

Kategoria ruch	Grupa nośności podłoża
	G1, G2
KR 1	0,40hz
KR 2	0,45 hz
KR 3	0,50 hz
KR 4	0,55 hz
KR 5	0,60 hz
KR 6	0,65 hz

Grubość konstrukcji jezdni powinna wynosić H=0,5Hz = 0,5 ∙ 0,8m = 0,4m

Dla kategorii ruchu KR 3 oraz kategorii gruntu G1 na podstawie Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych wybrano następującą konstrukcję jezdni:

Rys.1. Konstrukcja jezdni.

1. Sprawdzenie okresu użyteczności przekroju poprzecznego i określenie PSR oraz przepustowości (droga zamiejska, odcinek międzywęzłowy – rok bazowy oraz horyzont +15 lat), rysunki dwóch przekrojów normalnych (prosta i łuk), skala 1:50;

Q₁₅ = Q_h / k₁₅

Q_h = Q / 24

Q₂₀₁₂ = 9432 P/dobę

Q₂₀₁₇ = 11155 P/dobę

Q₂₀₂₂ = 12933 P/dobę

Q₂₀₂₇ = 14680 P/dobę

Q_{h 2012} = 9432/24 = 393 P/h => k₁₅ = 0,91

Q_{h 2017} = 11155/24 = 465 P/h => k₁₅ = 0,92

Q_{h 2022} = 12933/24 = 539 P/h => k₁₅ = 0,92

Q_{h 2027} = 14680/24 = 612 P/h => k₁₅ = 0,93

Q_{15 2012} = 393/0,91 = 432 P/15min

Q_{15 2017} = 465/0,92 = 505 P/15min

Q_{15 2022} = 539/0,92 = 586 P/15min

Q_{15 2027} = 612/0,93 = 658 P/15min

Q_ki = 2800 ∙ f_q ∙ f_k ∙ f_p ∙ f_c

Współczynnik f_q przyjęto dla 40% odcinków bez możliwości wyprzedzania

Dla PSR A f_q = 0,09

Dla PSR B f_q = 0,21

Dla PSR C f_q = 0,36

Dla PSR D f_q = 0,60

Dla PSR E f_q = 1,00

Współczynnik f_k przyjęto dla rozkładu ruchu 50/50: f_k = 1,00

Współczynnik f_p przyjęto dla szerokości pasa ruchu 3,00m

Dla PSR A-D f_p = 0,84

Dla PSR E f_p = 0,87

f_c = [ 1 + p_c ( E_c – 1 ) + p_a ( E_a – 1 ) ] ^-1

Współczynnik E_c przyjęto:

Dla PSR A E_c = 2,0

Dla PSR B i C E_c = 2,2

Dla PSR D i E E_c = 2,0

Współczynnik E_a przyjęto:

Dla PSR A E_a = 1,8

Dla PSR B i C E_a = 2,0

Dla PSR D i E E_a = 1,6

p_c – procentowy udział pojazdów ciężarowych

p_{c 2012} = 23%

p_{c 2017} = 21%

p_{c 2022} = 20%

p_{c 2027} = 19%

p_a – procentowy udział autobusów

p_{a 2012} = 1%

p_{a 2017} = 1%

p_{a 2022} = 1%

p_{a 2027} = 1%

Dla PSR A:

f_{c 2012} = [1+0,23(2-1)+0,01(1,8-1)]^-1 = 0,806

f_{c 2017} = 0,819

f_{c 2022} = 0,829

f_{c 2027} = 0,837

Dla PSR B i C:

f_{c 2012} = 0,776

f_{c 2017} = 0,790

f_{c 2022} = 0,801

f_{c 2027} = 0,810

Dla PSR D i E:

f_{c 2012} = 0,808

f_{c 2017} = 0,820

f_{c 2022} = 0,830

f_{c 2027} = 0,838

Q_ki wynosi:

Dla PSR A:

Q_{ki 2012} = 2800 ∙ 0,09 ∙ 1,00 ∙ 0,84 ∙ 0,806 = 171

Q_{ki 2017} = 173

Q_{ki 2022} = 175

Q_{ki 2027} = 177

Dla PSR B:

Q_{ki 2012} = 383

Q_{ki 2017} = 390

Q_{ki 2022} = 396

Q_{ki 2027} = 400

Dla PSR C:

Q_{ki 2012} = 657

Q_{ki 2017} = 669

Q_{ki 2022} = 678

Q_{ki 2027} = 686

Dla PSR D:

Q_{ki 2012} = 1140

Q_{ki 2017} = 1157

Q_{ki 2022} = 1171

Q_{ki 2027} = 1183

Dla PSR E:

Q_{ki 2012} = 1967

Q_{ki 2017} = 1998

Q_{ki 2022} = 2022

Q_{ki 2027} = 2042

W momencie oddania drogi do ruchu pracuje ona na PSR C.

Około roku 2028 zacznie ona pracować na PSR D.

Przekroje normalne na prostej i na łuku przedstawiono na Rysunku nr 2.

1. Projektowanie drogi w przekroju podłużnym. Rysunek przekroju podłużnego, skala 1:500/5000;

Przedstawiono na Rysunku nr 3.

1. Koncepcja skrzyżowania skanalizowanego. Rysunek (tylko geometria) skrzyżowania skanalizowanego o charakterze zamiejskim, trzywlotowego, skala 1:500.

Przedstawiono na Rysunku nr 4.