Politechnika Opolska Opole, 29.11.2011r.

Wydział Budownictwa

Rok Akademicki

2011/2012

POLITECHNIKA OPOLSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA

KATEDRA DRÓG I MOSTÓW

Ćwiczenie projektowe z przedmiotu

BUDOWNICTWO KOMUNIKACYJNE 2

Sprawdził: Wykonał:

dr inż. Wiesław Kielanowski MATEUSZ STOPIŃSKI

gr. 10

rok IV sem.7

rok akademicki:

2011/2012

1.Przygotowanie schematu zlewni (na podstawie założeń).

Na całkowity obszar zlewni składa się 16 ha terenu.

Część A zlewni 48% 7,2[ha] 72000 : 200 = 360 [m]

Część B zlewni 52% 7,8 [ha] 78000 : 220 = 354,55 [m]

2.Obliczenie spływu z powierzchni zlewni.

Najogólniejszy wzór do obliczeń spływów ma postać:

Q = φ * Ψ * q * F wzór 3.1[1]

Gdzie:

Q- ilość spływu [dm³/s]

φ- współczynnik opóźnienia odpływu (<1,0)

Ψ- współczynnik spływu (<1,0)

q- natężenie deszczu [dm³/s*ha]

F- powierzchnia zlewni[ha]

2.1 Obliczenie współczynnika spływu zlewni Ψ.

Część „A” zlewni składa się z powierzchni:

F₁-połowa szerokości jezdni na długości L_2-1=200,0[m]

4. Projektowanie przepustu

   1. Wybór rodzaju przepustu

Wybrano przepust prostokątny ramowy o wlocie rozchylonym bez stożków (α = 30).
Ze względu na bezpieczeństwo, wygodę użytkowania i obsługi przepustu należy stosować następujące minimalne wymiary przekroju przepustu

- dla drogi klasy S:

szerokość przekroju prostokątnego = 1,0 [m]

wysokość przekroju prostokątnego = 1,0 [m] gdy L_p  ≤ 20, 0 [m]

1. Ustalenie profilu podłużnego przepustu

Długość przepustu L_p oblicza się z zależności:

L_p = [B−2n(h_n−h_p)]/sinβ

gdzie:
B szerokośc drogi [m]
n nachylenie skarpy nasypu (1:n)
h_n −  wysokość nasypu liczona od dna przepustu do korony drogi [m]
h_p− wysokość przepustu [m]
β− kąt ostry zawarty między osią drogi i przepustu (90)

Obliczenie szerokości drogi:

B = 2 * (3,75+3,0+1,25) = 16, 0[m]

n=1

h_n = 2, 5m

h_p = 1, 2m

$$L_{p} = \frac{\left\lbrack B + 2*n*\left( h_{n} - h_{p} \right) \right\rbrack}{\text{sinβ}} = \frac{\left\lbrack 16,0 + 2*1,0*\left( 2,5 - 1,2 \right) \right\rbrack}{\sin 90} = 18,6\ \lbrack m\rbrack$$

4.3. Wybór schematu obliczeniowego i obliczenie przepustu

II. „Przepust o zatopionym wlocie, niezatopionym wylocie, częściowo wypełniony”

Który spełnia następujące warunki:

1. zatopienie wlotu H > 1,2 h_p

2. niezatopienie wylotu h_p≤ 1,25 h_kr

1. przekrój prostokątny

Z warunku II (niezatopienie wylotu)

h_kr = 0, 8h_p

h_kr = 0, 8h_p = 0, 81, 2 = 0, 96

Przyjęto : h_kr = 0, 95 [m]

h_p = 1, 2[m]= 1,2 h_kr = 1, 250, 95 = 1, 2 [m]

Warunek został spełniony – wylot niezatopiony

• - zdolność przepustowa

$$Q = \mu F_{p} \sqrt{2g (H_{0} - \varepsilon h_{p})}$$

F_p = h_krb_kr=0,95·1,4=1,33 [m³]

• wysokość linii energii spiętrzonego strumienia przed wlotem

$$H_{0} = \frac{Q_{m}^{2}}{\mu^{2} F_{p}^{2} 2g} + \varepsilon h_{p}$$

gdzie:

- wartość natężenia przepływu miarodajnego Q_m = 4, 4 m³/s

- μ=0,68 (tab.3.10[2]) - przekrój prostokątny ze skrzydłami ukośnymi pod kątem 30̊-45̊)

- ε=0,81 (tab.3.10[2]) - przekrój prostokątny ze skrzydłami ukośnymi pod kątem 30̊-45̊)

$$H_{0} = \frac{{4,4}^{2}}{{0,68}^{2} {1,33}^{2} 2 9,81} + 0,81 1,2 = 2,17\lbrack m\rbrack$$

• poziom spiętrzonej wody przed przepustem

$${H = H}_{0} - \frac{V_{s}^{2}}{2g} = 2,17 - \frac{{1,84}^{2}}{2 9,81} = 1,8\ \lbrack m\rbrack$$

• sprawdzenie warunku

H > 1, 2h_p = 1, 21, 2 = 1, 44[m]

H = 1, 8m > 1, 44m

Warunek spełniony – wlot zatopiony

• sprędkość przepływu w przepuście

$$V_{p} = \frac{Q_{m}}{F_{p}} = \frac{4,4}{1,33} = 3,31\lbrack\frac{m}{s}\rbrack < \ V_{d} = 3,5\ \lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

V_p=3,31 [m/s] < V_d=3,5 [m/s]

Warunek spełniony

1. przekrój kołowy

przyjęto D₀ = 1, 5[m]

h_kr = 0, 8D₀ = 0, 81, 5 = 1, 2 [m]

Warunki:

1. zatopienie wlotu H > 1,2 D

2. niezatopienie wylotu h_p≤ 1,2h_kr

• zdolność przepustowa

$$Q = \mu F_{p} \sqrt{2g (H_{0} - \varepsilon D_{0})}$$

• powierzchnia czynna przekroju

F_p = 0, 6738D₀² = 0, 67381, 5² = 1, 536 [m²]

• wysokość linii energii spiętrzonego strumienia przed wlotem

$$H_{0} = \frac{Q_{m}^{2}}{\mu^{2} F_{p}^{2} 2g} + \varepsilon D_{0}$$

gdzie:

- wartość natężenia przepływu miarodajnego $Q_{m} = 4,4\ \lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$

- μ=0,70 (tab.3.10[2]) - przekrój prostokątny ze skrzydłami ukośnymi pod kątem 30̊-45̊)

- ε=0,79 (tab.3.10[2]) - przekrój prostokątny ze skrzydłami ukośnymi pod kątem 30̊-45̊)

$$H_{0} = \frac{{4,4}^{2}}{{0,7}^{2} {1,536}^{2} 2 9,81} + 0,79 1,5 = 2,04\ \lbrack m\rbrack$$

• głębokość wody przed przepustem

$${H = H}_{0} - \frac{V_{s}^{2}}{2g} = 2,04 - \frac{{1,84}^{2}}{2 9,81} = 1,88\ \lbrack m\rbrack$$

• sprawdzenie warunku na zatopienie wlotu

H > 1, 2 D₀ = 1, 21, 5 = 1, 8 [m]

H = 1, 88 [m] > 1, 8 [m]

Warunek spełniony – wlot zatopiony

• prędkość przepływu wody w przepuście

$V_{p} = \frac{Q_{m}}{F_{p}} = \frac{4,4}{1,536} = 3,86\ \lbrack m/s$]

$$V_{p} = 2,86\ \left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack < V_{d} = 3,5\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

Warunek spełniony

4. Zestawienie materiałowe

Nazwa elementu	Ilość [szt]	Ilość [m^3]	Ilość [m^2]
Przepust skrzynkowy 140x120x15 [cm]	19
Skrzydło przepustu 230x210x20 [cm]	4
Ścianka oporowa 250x280x35 [cm]	2
Beton na fundament pod przepustem		4,35
Tłuczeń		14,72
Izolacja			90,6

Opis techniczny

1. Założenia ogólne:

Projekt odwodnienia zlewni i drogi klasy S przebiegającej przez tę zlewnię.

2. Charakterystyka drogi:

-klasa drogi: S

-szerokość pasa ruchu 3,75 [m]

-szerokość pasa ruchu 3,00 [m]

-szerokość pobocza utwardzonego 1,25 [m]

-nawierzchnia drogi bitumiczna

3. Charakterystyka zlewni:

-średnia roczna wysokość opadu: do 1500 [mm]

-powierzchnia całkowita zlewni: 15 [ha]

-zabudowa i pokrycie terenu: parki i ogrody 48[%]

grunty rolne 52[%]

-spadek terenu: 1,6 [%]

-długość rowów: L_2-1=200m

L_3-1=220m

4. Rowy:

Wzdłuż drogi zaprojektowano rów trójkątny o wysokości h=0,4 [m], nachyleniu skarp 1:3 i Q=0,49m³/s. Natomiast rów doprowadzający wodę do przepustu zaprojektowano jako rów trapezowy o szerokości dna b=0,9[m], wysokości h=1,1[m] i nachyleniu skarp n=1,25

5. Przepust:

Projekt obejmuje obliczenia przepustu o zatopionym wlocie częściowo wypełnionym niezatopionym wylocie o przekroju prostokątnym 1,4[m]x1,2[m] wykonany w technologii monolitycznej z żelbetu
o wlocie rozchylonym oraz przepustu o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie częściowo wypełniony o przekroju kołowym o średnicy D=1,5[m]. Długość przepustu to 18,6[m] wykonany
z 19 elementów rur betonowych ze stopką z betonu C45/55 o spadku 2%. Wlot przepustu oparty jest na fundamencie żelbetowym o wymiarach 0,6 x 0,8 m. Nasyp drogowy ma 2,86 m wysokości, nachylenie skarp 1:1 a odległość przepustu od warstw nawierzchni wynosi 73 cm. W środku rozpiętości przepust oparty jest na tłuczniu gr. 36 [cm]. Długość całkowitą przepustu dostosowano
do parametrów geometrycznych drogi odpowiadających klasie technicznej S (droga ekspresowa).

Konstrukcja posadowiona zostanie na ławie o grubości 60 cm. Dolna warstwa tłucznia o grubości
36 cm wykonana zostanie z materiału o granulacji 0/31,5 zagęszczonego do odpowiedniego stopnia zagęszczenia. Izolacja przepustu wykonana będzie przez trzykrotne smarowanie rur po ich ułożeniu bitumem . Styki rur przykryć paskami papy o szerokości 15 cm na lepiku. Po ułożeniu rur szczeliny uszczelnić od wewnątrz masą bitumiczną konsystencji plastycznej. Zasypka przepustu musi być wykonana bardzo starannie. Grunt zasypki powinien być jednorodny, piaszczysty.

Wlot i wylot przepustu stanowią głowice z ukośnymi skrzydełkami bocznymi o szer. 35 cm, odchylonymi o 35 . Głowice i skrzydełka posadowione są na fundamencie o szer.60 cm i wysokości 30 cm z betonu nieuzbrojonego C25/30 (B30) i na 10 cm warstwie tłucznia. Skarpy nasypu drogowego przy wlocie i wylocie przepustu, o pochyleniu 1:1.25, należy umocnić przez obrukowanie kamieniem łamanym na podsypce cementowo-piaskowej na pełną wysokość (do

krawędzi pobocza), co zabezpieczy je przed rozmywaniem.

6. Literatura:

[1] Edel R. „Odwodnienie dróg” , WKŁ, Warszawa 2000

[2] Madaj A., Wołowicki W. „Podstawy projektowania budowli mostowych”, WKŁ, Warszawa 2003

.