PROJEKT

BUDOWA DRÓG I AUTOSTRAD

Justyna Czapiewska

Gr.3

Budownictwo, sem. V

SPIS TREŚCI:

1. Opis techniczny str.3

1. Wstęp str. 3

2. Charakterystyka stanu istniejącego str. 3

3. Opis przyjęcia założeń projektowych str. 4

4. Obliczenia dotyczące łuków poziomych str. 5

5. Obliczenia dotyczące krzywych przejściowych str. 7

6. Obliczenia dotyczące rampy przechyłkowej dla wybranej krzywej

Przejściowej str.11

1. Obliczenia dotyczące łuków pionowych str.13

1. Plan sytuacyjny

2. Profil podłużny

3. Przekroje poprzeczne

1. Opis techniczny

1. Wstęp:

Podstawę opracowania stanowią:

1.1. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie ( Dz. U. Nr 43 z 14 maja 1999r. ).

1.2. Mapa sytuacyjno – wysokościowa do celów projektowych w skali 1:2000

Celem opracowania jest wykonanie wstępnego projektu odcinka drogi jednojezdniowej, dwupasmowej o klasie L na podkładzie mapowym nr.2 z punktu A4 do B1, i obejmuje zaprojektowanie dla tej trasy łuków poziomych i pionowych, krzywych przejściowych, oraz obliczenia dotyczące rampy przechyłkowej wybranek krzywej przejściowej.

1. Charakterystyka stanu istniejącego:

Teren na którym ma powstać droga jest niezabudowany. Na projektowanej trasie drogi nie występuje zadrzewienie. Droga przechodzi przez dla cieki wodne, co oznacza, że trzeba zaprojektować przepusty, na trasie droga krzyżuje się też z dwiema innymi drogami, więc trzeba zaprojektować skrzyżowania. W obrębie projektowanego odcinka nie ma żadnego uzbrojenia podziemnego ani naziemnego. Teren jest pagórkowaty.

1. Opis przyjęcia założeń projektowych:

DROGA KLASY L

Jednojezdniowa, dwupasmowa

- prędkość projektowa: V_p=40$\frac{\text{km}}{h}$

- szerokość pasa ruchu: 2,5 m

- szerokość poboczy: 0,75 m

- spadek poprzeczny jezdni na odcinku prostym: 2%

- spadek poprzeczny jezdni na łuku: 3%

- spadek poprzeczny poboczy na odcinku prostym: 8%

- spadek poprzeczny poboczy na zewnątrz łuku: 3%

- spadek poprzeczny poboczy wewnątrz łuku: 5%

- promień łuku poziomego: 150 m

- graniczne pochylenie podłużne: i_max=10 %

- promień łuku pionowego: 600 m

4. Obliczenia dotyczące łuków poziomych:

Współrzędne punktów:

A (X_a ; Y_a)= A (0;0)

W₁(X_w1 ; Y_w1)= W₁ (144,37;-325,63)

W₂(X_w2 ; Y_w2),= W₂ (890,14;-293,59)

B (X_b ; Y_b)= B(1476,89; -594,01)

Długości odcinków:

|AW₁|=((X_W1-X_a)²+(Y_W1-Y_a)²)^1/2=356,2 m

|W₁W₂ |=((X_W2-X_W1)²+(Y_W2-Y_W1)²)^1/2=746,45 m

|W₃B|=((X_b-X_W3)²+(Y_b -Y_W3)²)^1/2=659,18 m

Kąty zwrotu trasy-odczytane w programie AutoCad

α₁=68,55°

α₂=29,57°

Promienie łuków dla pochylenia poprzecznego równego 3%

R₁=150 m

R₂=150 m

Parametry geometryczne planu sytuacyjnego:

cosα₁=cos 68,55°=0,3657

cosα₂=cos29,57°=0,8698

T₁=R₁*tg$\frac{\alpha_{1}}{2}$=150*tg34,275°=102,227 m

T₂=R₂*tg$\frac{\alpha_{2}}{2}$=150*tg14,785°=39,59 m

B₁=R₁*[$\frac{1}{\cos\frac{\alpha_{1}}{2}}$-1]= 150*[$\frac{1}{\cos(34,275)}$-1]=31,52 m

B₂=R₂*[$\frac{1}{\cos\frac{\alpha_{2}}{2}}$-1]= 150*[$\frac{1}{\cos(14,785)}$-1]=5,14 m

Ł₁=π∙$\frac{R1*\alpha_{1}}{180}$= π∙$\frac{150*68,55}{180}$=179,46 m

Ł₂=π∙$\frac{R2*\alpha_{2}}{180}$= π∙$\frac{150*29,57}{180}$=77,41 m

Obliczenia długości drogi i punktów charakterystycznych:

P.P.O.D. KM 0+000,00

PŁK₁=|AW₁|-T₁=356,2-102,23= 253,97m KM 0+253,97

KŁK₁=PŁK₁+Ł₁=253,97+179,46=433,43 m KM 0+456,19

PŁK₂=KŁK₁+|W₁W₂|-T₁-T₂=433,43+746,45-102,23-39,59=1038,06 m KM 1+038,06

KŁK₂=PŁK₂+Ł₂= 1038,06+77,41=1115,47 m KM 1+115,47

K.P.O.D KM 1+735,06

4. Obliczenia dotyczące krzywych przejściowych

Dla prędkości projektowej równej 40 $\frac{\text{km}}{h}$ dopuszczalny przyrost przyspieszenia dośrodkowego k wynosi 0,9 $\frac{m}{s^{3}}$

Dopuszczalne dodatkowe podłużne pochylenie krawędzi jezdni dla prędkości projektowej równej 40 $\frac{\text{km}}{h}\ $wynosi Δi=2%

Krzywa przejściowa 1:

-Warunek dynamiczny:

A⁽¹⁾_min= $\sqrt{\frac{\text{Vp}^{3}}{{k*3,6}^{3}}}$= $\sqrt{\frac{40^{3}}{{0,9*3,6}^{3}}} = 39,04\ $ m

-Warunek geometryczny:

A⁽²⁾_max= R$\sqrt{\frac{2\pi*\alpha}{360}}$= 150$\sqrt{\frac{2\pi*68,55}{360}}$=164,07 m

-Warunki estetyki:

A⁽³⁾_min= $\frac{R}{3}$= $\frac{150}{3}$=50 m

A⁽⁴⁾_max= R=150 m

A⁽⁵⁾_min=1.86*$R^{\frac{3}{4}}$=79,72 m

A⁽⁶⁾_max=2,78*$R^{\frac{3}{4}}$= 119,16 m

A⁽⁷⁾_min=1,48*$R^{\frac{3}{4}}$= 63,44 m

-Warunek konstrukcyjny (łuki z poszerzeniem):

Poszerzenie jezdni na łuku

p=$\frac{30}{R}$=$\frac{30}{150} =$0.2 m=0,2 m → poszerzenia należy zastosować

A⁽⁸⁾_min=1,86*$\sqrt[4]{R^{3}*p} =$1,86*$\sqrt[4]{150^{3}*0,2} =$53,31 m

-Warunek konstrukcyjny (komfortu jazdy):

A⁽⁹⁾_min=$\sqrt{\ (\frac{R*B}{\Delta i*2}*(i0 + |\text{ip}|)}$=$\sqrt{\ \frac{150*2*2,5}{0,02*2}*(0,03 + 0,02)}$=30,62 m

- Dobranie parametru koloidy:

max A_min=max:{A⁽¹⁾_min, A⁽³⁾_min, A⁽⁵⁾_min, A⁽⁷⁾_min, A⁽⁸⁾_min,A⁽⁹⁾_min}=79,72 m

min A_max=min:{A⁽²⁾_max, A⁽⁴⁾_max,A⁽⁶⁾_max}= 119,16 m

Przyjęto A=90 m

A² = R * L

L=$\frac{A^{2}}{R} = \frac{90^{2}}{150} = 54\ m$

Krzywa przejściowa 2:

-Warunek dynamiczny:

A⁽¹⁾_min= $\sqrt{\frac{\text{Vp}^{3}}{{k*3,6}^{3}}}$= $\sqrt{\frac{40^{3}}{{0,9*3,6}^{3}}} = 39,04\ $ m

-Warunek geometryczny:

A⁽²⁾_max= R$\sqrt{\frac{2\pi*\alpha}{360}}$= 150$\sqrt{\frac{2\pi*29,57}{360}}$=107,76 m

-Warunki estetyki:

A⁽³⁾_min= $\frac{R}{3}$= $\frac{150}{3}$=50 m

A⁽⁴⁾_max= R=150 m

A⁽⁵⁾_min=1.86*$R^{\frac{3}{4}}$=79,72 m

A⁽⁶⁾_max=2,78*$R^{\frac{3}{4}}$= 119,16 m

A⁽⁷⁾_min=1,48*$R^{\frac{3}{4}}$= 63,44 m

-Warunek konstrukcyjny (łuki z poszerzeniem):

Poszerzenie jezdni na łuku:

p=$\frac{30}{R}$=$\frac{30}{150} =$0.2 m=0,2 m → poszerzenia należy zastosować

A⁽⁸⁾_min=1,86*$\sqrt[4]{R^{3}*p} =$1,86*$\sqrt[4]{150^{3}*0,2} =$53,31 m

-Warunek konstrukcyjny (komfortu jazdy):

A⁽⁹⁾_min=$\sqrt{\ (\frac{R*B}{\Delta i*2}*(i0 + |ip|)}$=$\sqrt{\ \frac{150*2*2,5}{0,02*2}*(0,03 + 0,02)}$=30,62 m

- Dobranie parametru koloidy:

max A_min=max:{A⁽¹⁾_min, A⁽³⁾_min, A⁽⁵⁾_min, A⁽⁷⁾_min, A⁽⁸⁾_min,A⁽⁹⁾_min}=79,72 m

min A_max=min:{A⁽²⁾_max, A⁽⁴⁾_max,A⁽⁶⁾_max}= 107,76 m

Przyjęto A=80 m

A² = R * L

L=$\frac{A^{2}}{R} = \frac{80^{2}}{150} = 42,67\ m$

Tyczenie koloidy:

Łuk 1:

τ= $\frac{L}{2R}$=$\frac{54}{2*150}$ 0.18 rad=10,31°

X=$L - \frac{L^{5}}{40*A^{4}}$=$\ 54 - \frac{54^{5}}{40*90^{4}}$=53,83 m

Y= $\frac{L^{3}}{6*A^{2}} - \frac{L^{7}}{336*A^{6}}$=$\frac{54^{3}}{6*90^{2}} - \frac{54^{7}}{336*90^{6}}$=3,23 m

X_s=X-R*sinτ=53,83-150*sin10,31°=26,98 m

H=Y-R*(1- cosτ)=3,23-150*(1-cos10,31°)=0,81 m

T₀=Xs+(R+H)*tg($\frac{\alpha}{2}$)= 26,98+(150+0,81)*tg(34,275°)=129,76 m

T_D=X-Y*ctgτ=53,83-3,23*ctg10,31°=36,18 m

Z₀=H+(R+H)*($\frac{1}{\cos\frac{\alpha}{2}} - 1$)= 0,81+(150+0,81)*($\frac{1}{cos34,275} - 1$)=32,50 m

Łuk 2:

τ= $\frac{L}{2R}$=$\frac{42,67}{2*150}$ 0.14 rad=8,15°

X=$L - \frac{L^{5}}{40*A^{4}}$=$\ 42,67 - \frac{{42,67}^{5}}{40*80^{4}}$=42,58 m

Y= $\frac{L^{3}}{6*A^{2}} - \frac{L^{7}}{336*A^{6}}$=$\frac{{42,67}^{3}}{6*80^{2}} - \frac{{42,67}^{7}}{336*80^{6}}$=2,02 m

X_s=X-R*sinτ=42,58-150*sin8,15°=21,32 m

H=Y-R*(1- cosτ)=2,02-150*(1-cos8,15°)=0,51 m

T₀=Xs+(R+H)*tg($\frac{\alpha}{2}$)= 21,32+(150+0,51)*tg(14,785°)=61,04 m

T_D=X-Y*ctgτ=42,58-2,02*ctg8,15°=28,47 m

Z₀=H+(R+H)*($\frac{1}{\cos\frac{\alpha}{2}} - 1$)= 0,51+(150+0,51)*($\frac{1}{cos14,785} - 1$)=5,66 m

Skorygowany kilometraż:

Łuk 1:

Ł₁=π∙$\frac{R1*(\alpha_{1} - 2*\tau_{1})}{180}$= π∙$\frac{150*(68,55 - 2*10,31)}{180}$=125,48 m

PKP₁=AW₁- T₀₁=356,2-129,76=226,44 m KM 0+226,44 KKP₁=PŁK=PKP₁+L₁=226,44 +54= 280,44 m KM 0+280,44

KŁK=PKP₂=PŁK+ Ł₁=280,44 +125,48=405.92 m KM 0+405.92

KKP₂=PKP₂+ L₁ =405.92+54=459,92 m KM 0+459,92

Łuk 2:

Ł₂=π∙$\frac{R2*(\alpha_{1} - 2*\tau_{1})}{180}$= π∙$\frac{150*(29,57 - 2*8,15)}{180}$=34,74 m

PKP₁=PKP₂ +W₁W₂- T₀₁-T₀₂=459,92+746,45-129,76-61,04=1015,57 m

KM 1+015,57

KKP₁=PŁK=PKP₁+L₂=1015,57 +42,67=1058,24 m KM 1+058,24

KŁK=KKP₂=PŁK+ Ł₂=1058,24+34,74=1092,98 m KM 1+092,98

PKP₂=KKP₂+ L₂ =1092,98+42,67=1135,65 m KM 1+135,65

4. Obliczenia dotyczące rampy przechyłowej dla wybranej krzywej przejściowej

Obliczenia zostały wykonane dla krzywej przejściowej na łuku pierwszym.

q₀=2%

q=3%

B=5 m

KP₁ – Łuk 1:

L=54 m

podniesienie krawędzi jezdni zewnętrznej KZ

i_d=$\frac{B}{2*L}*($q0+q)*100%= $\frac{5}{2*54}*(2$%+3%)*100%=0.231%

i_{d max}=2% > 0,231% → warunek spełniony

i_{d min}= 0,1*a=0,1*2,5=0,25% < 0,231% → warunek spełniony

H=$\frac{B}{2}$*q₀+$\frac{B}{2}$*q=$\frac{5}{2}$*0,02+$\frac{5}{2}$*0,03=0,125 m

H₁₂ (KZ) = $\frac{B}{2}$*q₀=$\frac{5}{2}$*2%=0,05 m

H₂₃ (KZ) = H₁₂=0,05 m

H₃₄ (KZ) = H–H₁₂–H₂₃=0,125-0,05-0,05=0,025 m

H₃₄ (KW) =$\frac{B}{2}$*(q-q0)=$\ \frac{5}{2}$*(0,03-0,02)=0,025m

L₁₂ =$\frac{H_{12}}{i_{d}}$=$\frac{0,05}{0,231\%}$=21,65 m

L₂₃ = L₁₂= 21,65 m

L₃₄ = $\frac{H_{34}}{i_{d}}$ =$\frac{0,025}{0,231\%}$ =10,82 m

L₁₂+L₂₃+L₃₄=L

L=2*21,65+10,82=54,12 m

P₁KP₁=PKP₁=226,44 m KM 0+226,44

P₂KP₁=P₁KP₁+L₁₂=226,44+21,65=248,09 m KM 0+248,09

P₃KP₁=P₂KP₁+ L₂₃=248,09 +21,65 =269,74 m KM 0+269,74

P₄KP₁=KKP₁=280,44 m KM 0+280,44

P₄KP₂=KKP₂=405,92 m KM 0+405,92 P₃KP2=P₄KP₂+ L₃₄=405,92 +10,82=416,74 m KM 0+416,74 P₂KP₂=P₃KP₂+L₂₃=416,74 +21,65=438,39 m KM 0+438,39

P₁KP₂=PKP₂=459,92 m KM 0+459,92

4. Obliczenia dotyczące łuków pionowych

Promień krzywej wypukłej i krzywej wklęsłej jest taki sam i wynosi R=600 m

Łuk pionowy 1:

R=600 m

i_ab =$\frac{\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}}$ =$\frac{3.65}{343,18} =$0,011=1,1%

i_bc =$\frac{\text{Δh}_{\text{bc}}}{L_{2}}$ =$\frac{5,65}{177,29} =$0,032=3,2%

ω =[i_ab+i_bc] =0,011+0,032=0,043

styczna T = $\frac{R*\omega}{2}$=$\frac{600*0,043}{2}$ =12,9 m

Strzałka β = $\frac{R*\omega^{2}}{8}$= $\frac{600*{0.043}^{2}}{8} =$0,14 m

H=Δh_ab-β=3,65-0,14 = 3,51 m

i_ab = 0.011 = 1.1%

ω’ = 0.011

T’ = $\frac{R*\omega'}{2} = \frac{600*0,011}{2}$ =3,3 m

X = L1 – T + 2T’=343,18-12,9+2*3,3=336,88 m

Y=$\frac{{(2T')}^{2}}{2*R}$= $\frac{{(2*3,3)}^{2}}{2*600}$=0.036 m

H_x = $\frac{X*\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}} -$Y=$\frac{336,88*3,65}{343,18} -$0,036=3,55 m

Łuk pionowy 2:

R=600 m

i_ab =$\frac{\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}}$ =$\frac{5,65}{177,29} =$0,032=3,2%

i_bc =$\frac{\text{Δh}_{\text{bc}}}{L_{2}}$ =$\frac{10,12}{233,66} =$0,043=4,3%

ω =[i_ab+i_bc] =0,032+0,043=0,075

styczna T = $\frac{R*\omega}{2}$=$\frac{600*0,075}{2}$ =22,5 m

Strzałka β = $\frac{R*\omega^{2}}{8}$= $\frac{600*{0.075}^{2}}{8} =$0,42 m

H=Δh_ab-β=5,65-0,42 = 5,23 m

i_ab = 0,032 = 3,2%

ω’ = 0,032

T’ = $\frac{R*\omega'}{2} = \frac{600*0,032}{2}$ =9,6 m

X = L1 – T + 2T’=177,29-22,5+2*9,6=173,99 m

Y=$\frac{{(2T')}^{2}}{2*R}$= $\frac{{(2*9,6)}^{2}}{2*600}$=0.307 m

H_x = $\frac{X*\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}} -$Y=$\frac{173,99*5,65}{177,29} -$0,307=5,24 m

Łuk pionowy 3:

R=600 m

i_ab =$\frac{\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}}$ =$\frac{10,12}{233,66} =$0,043=4,3%

i_bc =$\frac{\text{Δh}_{\text{bc}}}{L_{2}}$ =$\frac{0,49}{409,45} =$0,001=0.1%

ω =[i_ab+i_bc] =0,043-0,001=0,042

styczna T = $\frac{R*\omega}{2}$=$\frac{600*0,042}{2}$ =12.6 m

Strzałka β = $\frac{R*\omega^{2}}{8}$= $\frac{600*{0.042}^{2}}{8} =$0,13 m

H=Δh_ab-β=10,12-0,13 = 9,99 m

i_ab = 0,043 = 4,3%

ω’ = 0,043

T’ = $\frac{R*\omega'}{2} = \frac{600*0,043}{2}$ =12,9 m

X = L₁ – T + 2T’=233,66-13,2+2*12,9=246,26 m

Y=$\frac{{(2T')}^{2}}{2*R}$= $\frac{{(2*12,9)}^{2}}{2*600}$=0.555 m

H_x = $\frac{X*\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}} -$Y=$\frac{246,26*10,12}{233,66} -$0,555=10,11 m

łuk pionowy 4:

R=600 m

i_ab =$\frac{\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}}$ =$\frac{0,49}{409,45} =$0,001=0.1%

i_bc =$\frac{\text{Δh}_{\text{bc}}}{L_{2}}$ =$\frac{6,71}{195,48} =$0,034=3,4 %

ω =[i_ab+i_bc] =0,034+0,001=0,035

styczna T = $\frac{R*\omega}{2}$=$\frac{600*0,033}{2}$ =10,5 m

Strzałka β = $\frac{R*\omega^{2}}{8}$= $\frac{600*{0.035}^{2}}{8} =$0,09 m

H=Δh_ab-β=0,49-0,09 = 0,4 m

i_ab = 0,001 = 0,1%

ω’ = 0,001

T’ = $\frac{R*\omega'}{2} = \frac{600*0,001}{2}$ =0,3 m

X = L₁ – T + 2T’=409,45-9,9+2*0,3=400,15 m

Y=$\frac{{(2T')}^{2}}{2*R}$= $\frac{{(2*0,3)}^{2}}{2*600}$=0.0003 m

H_x = $\frac{X*\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}} -$Y=$\frac{400,15*0,49}{409,45} -$0,0003=0,48 m

Łuk pionowy 5:

R=600 m

i_ab =$\frac{\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}}$ =$\frac{6,71}{195,48} =$0,034=3,4 %

i_bc =$\frac{\text{Δh}_{\text{bc}}}{L_{2}}$ =$\frac{4}{374,41} =$0,011=1,1 %

ω =[i_ab+i_bc] =0,034-0,011=0,045%

styczna T = $\frac{R*\omega}{2}$=$\frac{600*0,045}{2}$ =13,5 m

Strzałka β = $\frac{R*\omega^{2}}{8}$= $\frac{600*{0.045}^{2}}{8} =$0,15 m

H=Δh_ab-β=4 -0,15 = 3,85 m

i_ab = 0,034 = 3,4%

ω’ = 0,034

T’ = $\frac{R*\omega'}{2} = \frac{600*0,034}{2}$ =10,2 m

X = L₁ – T + 2T’=195,48-13,5+2*10,2=202,38 m

Y=$\frac{{(2T')}^{2}}{2*R}$= $\frac{{(2*10,2)}^{2}}{2*600}$=0.35 m

H_x = $\frac{X*\text{Δh}_{\text{ab}}}{L_{1}} -$Y=$\frac{202,38*6,71}{195,48} -$0,35=6,6 m