Geodezyjne osnowy realizacyjne.

Pomiary geodezyjne związane z tyczeniem projektów w terenie oraz robotami budowlanymi i montażowymi należy opierać na geodezyjnej osnowie realizacyjnej. Jest to osnowa geodezyjna przeznaczona do wykonywania pomiarów realizacyjnych, za pomocą których są wyznaczane w terenie zaprojektowane obiekty.

Osnowy realizacyjne dzielą się na sytuacyjne (poziome), z których jest wykonywane tyczenie sytuacyjne obiektów, i wysokościowe, do których nawiązuje się realizacyjne pomiary wysokościowe.

Osnowę realizacyjną poziomą i wysokościową dzieli się na podstawową i szczegółową. Realizacyjna osnowa podstawowa służy do powiązania tyczonego obiektu z otaczającym go terenem i jego uzbrojeniem, wyznaczeniem szczegółowej osnowy realizacyjnej oraz – w miarę możliwości – bezpośredniego wykonywania pomiarów realizacyjnych. Szczegółowa osnowa realizacyjna służy do bezpośredniego oparcia pomiarów realizacyjnych.

Pozioma osnowa realizacyjna ze względu na geometrię sieci dzieli się na następujące typy:

1. sieć dowolnego kształtu – punkty położone w większości poza terenem obiektu
(rys.2.1.)

2. sieć regularna – punkty rozmieszczone regularnie (siatka prostokątów lub kwadratów) mają nominalne współrzędne, stabilizacja głównie słupami z płytkami metalowymi (rys.2.2.)

2. szczególne rodzaje osnów – czworoboki geodezyjne, układy linii pomiarowych, itd.

ZAKRES POMIARÓW REALIZACYJNYCH:

 Geodezyjne opracowanie planu realizacyjnego oraz projektów obiektów budowlanych

 Tyczenie lokalizujące obiektów budowlanych

 Tyczenie szczegółów

 Pomiary przemieszczeń i odkształceń podczas budowy

 Pomiary kontrolne i powykonawcze.

Wybór odpowiedniego rodzaju osnowy należy uzależnić od: rodzaju obiektu, posiadanego sprzętu, harmonogramu robót budowlano-montażowych.

Wysokościowa osnowa realizacyjna służy do następujących celów:

- wyznaczenia wysokości charakterystycznych punktów realizowanych obiektów,

- wyznaczenia wysokości reperów roboczych,

- pomiarów kontrolnych,

- pomiarów inwentaryzacyjnych

- pomiarów przemieszczeń i odkształceń budowli i jej elementów konstrukcyjnych oraz podłoża.

Podstawową wysokościową osnową realizacyjną stanowią punkty wysokościowej osnowy geodezyjnej, podstawowej lub szczegółowej w zależności od rodzaju obiektu i wymaganej dokładności jego realizacji. Szczegółową wysokościową osnowę realizacyjną stanowią punkty sieci niwelacyjnej nawiązane do osnowy podstawowej.

Robocze punkty wysokościowe należą do osnowy budowlano-montażowej i mogą być wyznaczane z osnowy realizacyjnej.

Projektując osnowy realizacyjne, dąży się przede wszystkim do zapewnienia odpowiedniej dokładności wyznaczania punktów. Jako główne kryterium oceny dokładności osnowy poziomej przyjmuje się średni błąd po wyrównaniu długości najsłabiej wyznaczonego boku sieci. Kryteriami pomocniczymi mogą być:

- średnie błędy boków po wyrównaniu (m_d),

- średnie błędy kątów lub kierunków po wyrównaniu (m_α)

- średnie błędy podłużne i poprzeczne punktów ( m_∆x i m_∆y)

- parametry geometryczne elips błędów średnich położeń punktów (a, b, φ )

Projektując osnowę realizacyjną ustala się:

- sposoby stabilizacji punktów,

- sposoby pomiaru oraz dowiązania do osnowy państwowej,

- dokładność wykonania pomiarów,

- sposoby wyrównania sieci wraz z oceną dokładności.

ZASADY OBLICZANIA WSPÓŁRZĘDNYCH PKTÓW OSNOWY REALIZACYJNEJ W PAŃSTWOWYM UK WSPÓŁRZ:

-Osnowa podstawowa powinna pokrywać obszar większy od przewidzianego do zainwestowania.

-Gęstość pktów osnowy podstawowej powinna być w przybliżeniu jednakowa na całym obszarze

-Pkty osnowy podstawowej powinny być zlokalizowane w miejscach zapewniających trwałość w okresie realizacji inwestycji, a część z nich powinna być poza granicami projektowanego obiektu.

-Pkty szczegółowej osnowy lub linie łączące te pkty powinny znajdować się bezpośrednio blisko tyczonych obiektów

-Usytuowanie osnowy podstawowej powinno być takie aby nic nie zostało zatracone po wybudowaniu obiektu oraz w czasie pomiaru osnowy.

Poziomą osnowę realizacyjną mierzy się typowymi w geodezji metodami. Obecnie powszechnie stosuje się tachimetry elektroniczne i coraz częściej technikę GPS. Dzięki wspomnianym wyżej metodom możemy z większą swobodą dobierać kształt sieci. W sieciach liniowo-kątowych mierzone są boki i kąty nie tylko między sąsiednimi stanowiskami, ale również między innymi punktami osnowy widocznymi z danego stanowiska. Natomiast sieci modularne zawierają powiązane ze sobą różne konstrukcje geodezyjne – ciągi, wcięcia, itp.

Jak było już wspomniane kształty osnów mogą być bardzo różne, nieraz bardzo nieregularne. Jednakże dla obiektów, których urządzenia i budowle są projektowane w układzie prostokątnym, zazwyczaj stosuje się osnowę regularną w formie sieci prostokątów. Szczególnym typem (rodzajem) takiej osnowy realizacyjnej jest rama geodezyjna. Rama geodezyjna jest osnową realizacyjną w postaci prostokąta związanego geometrycznie z układem osi konstrukcyjnych obiektu budowlanego.

Wymiary i kształt ramy geodezyjnej zależą od:

- wymiarów, kształtu i wysokości obiektu budowlanego,

- przeznaczenia metody tyczenia, zakresu i metod pomiarów powykonawczych,

- warunków terenowych na placu budowy.

Linie ramy geodezyjnej powinny być odsunięte na zewnątrz od skrajnych osi realizowanego obiektu od kilkudziesięciu centymetrów, przy realizacji obiektu metodą tyczenia od stałej prostej, do kilkunastu metrów przy realizacji obiektu metodą rzutowania lub biegunową. Punkty główne powinno się stabilizować słupami betonowymi z metalowymi płytkami na głowicach.

Tyczenie ramy geodezyjnej realizuje się w dwóch etapach . Etap pierwszy polega na przybliżonym wytyczeniu punktów ramy. Etap drugi polega na precyzyjnym pomiarze boków i kątów, obliczeniu poprawek i po ich odłożeniu, na wyznaczeniu ostatecznego położenia wierzchołków ramy.

W większości przypadków stosowany jest uproszczony sposób wyznaczania poprawek do położenia wstępnie wytyczonych punktów głównych ramy. Obliczone poprawki (trasowania) odkłada się na płytkach i stabilizuje nacięciami jako ostateczne punkty główne ramy .

Do tyczenia ramy przystępujemy, gdy znamy (rys. 2.3.):

• położenie w terenie jednego z punktów prostokąta; punkt ten będzie określany dalej jako punkt wyjściowy A,

• kierunek z punktu A, przeważnie wzdłuż dłuższego boku prostokąta, przechodzący, np. przez punkt K, nazywamy dalej kierunkiem wyjściowym,

• długości boków prostokąta a i b zgodnie z projektem osnowy.

Wstępne (przybliżone) wyznaczenia położenia wierzchołków ramy geodezyjnej (rys. 2.3.) przeprowadza się w następujący sposób (Przewłocki 2002):

- z przyjętego (wyznaczonego) początkowego wierzchołka tyczonej ramy geodezyjnej (punktu A) należy odłożyć projektowaną długość wzdłuż przyjętego (zadanego) kierunku głównego AK; w ten sposób wyznaczamy wstępne położenie drugiego wierzchołka ramy (punkt B′).

Wartość poprawki tyczenia (trasowania) dla punktu B wyznaczamy (obliczamy) na podstawie miar polowych, które uzyskuje się z pomiaru precyzyjnego odłożonej wielkości AB′. Zgodnie z rys. 2.3. poprawka trasowania dla punktu B wynosi

Następnie z wierzchołków ramy, tj. punktów A i B, odkładamy kąty proste. W ten sposób otrzymujemy przybliżone położenie punktów C i D, tj. C′ i D′. Teraz starannie mierzymy odłożone kąty i wyznaczamy różnice

Poprawki liniowe i położenia przybliżonego punktu C′ i D′, tj. C″ i D″ wyznaczamy ze wzorów:

,

.

Następnie mierzymy odległość BC″ i AD″. Poprawki do przybliżonego położenia punktów C″ i D″ wynoszą

Po odłożeniu w terenie poprawek i otrzymujemy właściwe położenie wierzchołków ramy C i D. Kontrola poprawności tyczenia (trasowania) polega na porównaniu wielkości CD i przekątnych AC oraz BD.

W przypadku, gdy jest wymagana duża dokładność, wyrównanie obserwacji realizuje się metodą ścisłą. W wyrównaniu sieci metodą parametryczną za współrzędne przybliżone przyjmuje się współrzędne projektowane punktów, a uzyskane z wyrównania poprawki są poprawkami (trasowania) do tychże współrzędnych projektowanych. Poprawki tyczenia (trasowania) mają jednak korygować współrzędne punktu tymczasowego tak, aby otrzymać współrzędne projektowane, zmienia się więc znaki poprawek uzyskane z tak przeprowadzonego wyrównania. Po wprowadzeniu tych poprawek do punktu wstępnie wytyczonego na płytce znaku, uzyskuje się punkt o współrzędnych projektowanych.

2.2. Geodezyjne opracowanie planu zagospodarowania terenu.

Geodezyjne opracowanie planu zagospodarowania (realizacyjnego) terenu polega na:

• ustaleniu układu współrzędnych osnowy realizacyjnej,

• ustaleniu danych geodezyjnych do lokalizacji punktów osnowy realizacyjnej,

• przeniesieniu z planu realizacyjnego i projektów technicznych na szkice dokumentacyjne miar i współrzędnych elementów obiektów budowlanych podlegających wytyczeniu,

• sprawdzeniu wewnętrznej zgodności miar i współrzędnych,

• obliczeniu współrzędnych głównych punktów budowli (punkty granic, naroża budynków, punkty załamania osi i inne),

• obliczeniu elementów pomiarowych, tzw. miar realizacyjnych (długości, kąty, wysokości, spadki), służących do wytyczenia punktów w terenie,

• obliczeniu miar kontrolnych niezbędnych do kontroli usytuowania, kształtu i wymiarów obiektów.

W trakcie geodezyjnego opracowania projektu realizacyjnego należy:

• sprawdzić, czy projekt nie koliduje z obiektami istniejącymi, szczególnie z urządzeniami podziemnymi, naniesionymi na mapę do celów projektowych,

• sprawdzić jednoznaczność wymiarową i geometryczną projektu.

W trakcie opracowania projektu oblicza się:

• współrzędne charakterystycznych punktów obiektu w układzie osnowy realizacyjnej,

• elementy tyczenia (miary) dla przyjętej metody tyczenia, - miary kontrolne.

Dokumentem powstałym w wyniku geodezyjnego opracowania obiektu i będącym podstawą do wykonania tyczenia lokalizującego jest szkic dokumentacyjny (rys. 2.4.).

Szkic dokumentacyjny jest szkicem zawierającym dane z geodezyjnego opracowania planu realizacyjnego lub projektu technicznego, określające lokalizację obiektu lub wzajemne rozmieszczenie osi konstrukcyjnych i charakterystycznych elementów obiektu budowlanego oraz ich położenia względem geodezyjnej osnowy budowlano-montażowej.

Szkic dokumentacyjny dokumentuje geodezyjne opracowanie projektu. Wykonuje się go bez obowiązku zachowania jakichkolwiek skali i proporcji, w dwóch kolorach, czarnym i czerwonym.

Zawiera on:

a) rysunek istniejących w terenie obiektów powierzchniowych (czarny),

b) rysunek istniejących w terenie obiektów podziemnego uzbrojenia (czarny),

c) dane dotyczące położenia osnów i innych punktów oparcia (czarny),

d) rysunek obiektów projektowanych (czerwony),

e) obliczone miary konieczne do wytyczenia projektu w terenie (czerwony),

f) obliczone miary kontrolne (czerwony).

Szkic dokumentacyjny musi zawierać obliczone miary kontrolne dwóch rodzajów:

a) pozwalające dodatkowo (niezależnie od miar do wytyczenia) wytyczyć główne punkty obiektu,

b) pozwalające sprawdzić położenie wytyczonego punktu przez pomiar wielkości nie użytej do tyczenia.

Dane do tyczenia i szkice dokumentacyjne można sporządzić techniką cyfrową.

W przypadku kiedy osnowa realizacyjna jest zakładana w postaci sieci odniesienia, a stanowiska instrumentu, z których będzie wykonywane tyczenie nie są stabilizowane, elementy tyczenia oblicza się bezpośrednio w terenie po wykonaniu pomiarów (wcięcie wstecz) na tych stanowiskach i wyliczeniu ich współrzędnych.

METODY OKREŚLANIA OBJĘTOŚCI ROBÓT ZIEMNYCH.

5.1 Charakterystyka robót ziemnych

Robotami ziemnymi nazywa się roboty budowlane związane z wznoszeniem budowli ziemnych do których zalicza się m.in.

• nasypy i wykopy ziemne dla budowy dróg kołowych i kolei,

• kanały żeglowne i kanały nawadniające,

• koryta rzek poddawane regulacji,

• ziemne zapory wodne i obwałowania rzek,

• ukształtowanie powierzchni terenu zakładów przemysłowych, osiedli, obiektów sportowych itp.

• ukształtowanie dna sztucznych zbiorników wodnych,

• wykopy pod różnego rodzaju budowle,

• rowy dla instalacji przewodów sieci uzbrojenia terenu.

Roboty ziemne wykonywane są na podstawie projektu technicznego będącego częścią składową projektu budowlanego lub na podstawie oddzielnego projektu technicznego.

Projekt robót ziemnych można podzielić na trzy podstawowe części:

• obliczenie objętości mas ziemnych,

• wytyczne do realizacji projektu,

• kosztorys robót.

Obliczenia objętości mas ziemnych wykonuje się wielokrotnie w różnych fazach realizacji projektu, poszukując rozwiązań optymalnych m.in. pod względem minimalizacji kosztów robót ziemnych, mających bardzo poważny udział w całości kosztów inwestycji. Projekty robót ziemnych opracowywane są przez specjalistów z zakresu budownictwa lądowego na podstawie materiałów powstałych z badań geologicznych i pomiarów geodezyjnych (Geodezja Inżynieryjna 1994)

5.2. Materiały geodezyjne i wymagania dokładnościowe

Podstawowym materiałem geodezyjnym wykorzystywanym przy opracowaniu projektu technicznego robót ziemnych jest mapa sytuacyjno-wysokościowa w skali 1:1000 lub 1:500 oraz wyniki bezpośrednich pomiarów terenowych wykonanych zgodnie z założeniami projektowymi np. przekroje istniejących form terenowych.

Dokładność obliczenia objętości jest ściśle związana z kosztami wykonania robót ziemnych, rozliczanymi zazwyczaj za ilość jednostek objętości gruntu / np. m³/.

Obliczona i podana w projekcie objętość robót ziemnych jest parametrem służącym przede wszystkim do rozliczenia kosztów ewentualnie do geometrycznej optymalizacji robót, natomiast wielkościami, które wykonawca budowli jest zobowiązany zrealizować, są rzędne projektowanej niwelety, projektowane spadki i wymiary określające kształt budowli oraz odpowiednie zagęszczenie gruntu w nasypie, jego wilgotność, skład fizykomechaniczny itp. Wymienione wielkości realizowane z właściwą sobie dokładnością weryfikują jednocześnie dokładność obliczenia objętości, która jest zależna nie tylko od wspomnianych wielkości, ale również od dokładności materiałów wyjściowych, a także od przyjętych metod obliczania objętości (Geodezja Inżynieryjna 1994).

5.3. Metody obliczania objętości gruntów

5.3.1. Metoda siatki kwadratów

Metoda siatki kwadratów stosowana jest w sytuacji obliczania objętości robót ziemnych przy wyrównywaniu terenu lub przy wykonywaniu wykopów w terenie o mocno urozmaiconej rzeźbie /rys. 5-1/.

Na powierzchni przewidzianej do opracowania projektuje się siatkę kwadratów o boku a /rys. 5-1/ a następnie w oparciu o rzędne warstwic na mapie lub na podstawie niwelacji terenowej, określa się wysokości terenowe wszystkich narożników siatki. Objętość V robót ziemnych jest sumą objętości pojedynczych graniastosłupów ograniczonych od góry powierzchnią topograficzną terenu, z boku powierzchniami pionowymi i od dołu powierzchnią o projektowanej rzędnej. Objętość pojedynczego graniastosłupa oblicza się z wzoru:

gdzie: h_1,2.....- różnice wysokości wierzchołków kwadratu h_i= Hⁱ –H₀ ; a² = powierzchnia

kwadratu.

Suma objętości poszczególnych graniastosłupów stanowi objętość całej bryły.

Zamiast liczyć oddzielnie pojedyncze graniastosłupy, można zastosować wzór sumaryczny:

.

W przypadku projektowania wyrównania terenu /niwelacji/ na określonej powierzchni, często zachodzi konieczność określenia rzędnej projektowej płaszczyzny bilansowej tzn. takiej, która dzieli obszar inwestycji na część wykopów i nasypów przy założeniu ich jednakowej objętości /rys.5-2/.

Korzystając z metody siatki kwadratów / rys.5-1/, rzędną tę można obliczyć z wzoru:

gdzie: n - liczba kwadratów, na które podzielono obszar opracowania,

H₁ - rzędna terenowa punktu będącego wierzchołkiem jednego kwadratu,

H₂ - rzędna terenowa punktu będącego jednocześnie wierzchołkiem dwóch

kwadratów,

H₃ - rzędna terenowa punktu będącego jednocześnie wierzchołkiem trzech

kwadratów,

H₄ - rzędna terenowa punktu będącego jednocześnie wierzchołkiem czterech

kwadratów.

Linia przecięcia się powierzchni topograficznej z płaszczyzną projektową stanowi tzw. linię robót zerowych, a na mapie oznaczona jest warstwicą o wysokości H₀.

Gdy podstawę graniastosłupa przecina lina robót zerowych, wówczas oddzielnie oblicza się objętość części wykopowej i nasypowej.

W sytuacji przedstawionej na rys.5-3a objętości oblicza się z wzorów:

; ,

gdzie: S_W - powierzchnia wykopu, S_N - powierzchnia nasypu,

h_A, h_B,... - wysokości narożników liczone od powierzchni projektowanej.

W sytuacji przedstawionej na rys.5-3b objętość oblicza się z wzorów:

; .

Powierzchnie wykopu i nasypu określa się analitycznie, graficznie lub mechanicznie.

Błąd wynikający z rozpatrywanego sposobu obliczania objętości zależy przede wszystkim od długości a boku siatki, czyli od liczby n kwadratów składających się na całą powierzchnię działki będącej przedmiotem opracowania.

5.3.2. Metoda przekrojów poprzecznych

Mając do obliczenia objętość robót ziemnych dla obiektów o kształcie zbliżonym do regularnych brył geometrycznych /rys.5-4/ najczęściej stosuje się metodę przekrojów poprzecznych.

Obliczenie objętości wykonuje się według wzorów:

lub

lub

,

gdzie: P₁ i P₂ - pola powierzchni przekrojów utworzonych z przecięcia terenu płaszczyznami pionowymi,

P_śr - pole powierzchni przekroju wykonanego w połowie odległości pomiędzy przekrojami pierwszym i drugim,

l - odległość przekrojów.

Jeżeli podstawy górna i dolna obliczanej bryły nie są do siebie równoległe i jeżeli dolna podstawa nie jest pozioma /rys.5-4/, to wtedy wzór na objętość przyjmie postać:

,

gdzie: h₁ i h₂ - wysokości odpowiednich przekrojów,

i - spadek podstawy bryły.

Pola powierzchni przekrojów wyznacza się graficznie lub mechanicznie.

5.3.3. Metoda przekrojów poziomych z mapy warstwicowej

Do obliczenia objętości naturalnej formy terenowej wypukłej /np. pagórek/ lub wklęsłej / np. zbiornik wodny/ stosuje się metodę przekrojów poziomych z wykorzystaniem mapy warstwicowej /rys.5-5/.

Objętość tym sposobem oblicza się z wzoru przybliżonego

lub z wzoru ścisłego:

gdzie: h - cięcie warstwicowe,

P_i - pole powierzchni ograniczonej warstwicą,

Δh - największa odległość powierzchni topograficznej od najwyższej lub najniższej

( n-tej) płaszczyzny warstwicowej.

Do wykonania obliczeń objętości tą metodą niezbędne jest posiadanie mapy warstwicowej terenu, którą pozyskuje się z zasobów Ośrodka Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej lub wykonuje się na podstawie specjalnie dokonanych pomiarów terenowych.

Geodezyjne opracowanie projektu trasy drogowej

8.1.Ogólne informacje o podziale i klasyfikacji dróg kołowych

Na podstawie ustawy o drogach publicznych z 21.03.1985 r /Dz.U. z 1985r, Nr 14,poz.60 i Dz.U. z 2000r.Nr71,poz.838 – tekst jednolity/ wprowadzono obowiązujący w Polsce podział dróg publicznych.

Drogi publiczne ze względu na funkcje w sieci drogowej dzielą się na następujące kategorie:

1. drogi krajowe,

2. drogi wojewódzkie,

3. drogi powiatowe,

4. drogi gminne.

Ulice leżące w ciągu dróg wyżej wymienionych należą do tej samej kategorii co te drogi.

Drogi publiczne ze względów funkcjonalno-technicznych dzielą się na klasy określone w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi i ich usytuowanie /Dz.U. z 1999r. Nr 43,poz.430/.

Drogi krajowe stanowią własność Skarbu Państwa. Pozostałe drogi stanowią własność właściwego samorządu.

Drogi publiczne ze względu na stopień dostępności i obsługi przyległego terenu dzielą się na:

1. drogi ogólnodostępne,

2. drogi ekspresowe,

3. autostrady.

Do dróg krajowych zalicza się:

1. autostrady i drogi ekspresowe oraz drogi leżące w ich ciągach do czasu wybudowania autostrad i dróg ekspresowych,

2. drogi międzynarodowe,

3. drogi stanowiące inne połączenia zapewniające spójność dróg krajowych,

4. drogi dojazdowe do ogólnodostępnych przejść granicznych obsługujących ruch osobowy i towarowy bez ograniczeń ciężaru całkowitego pojazdów,

5. drogi alternatywne do autostrad płatnych,

6. drogi stanowiące ciągi obwodnicowe dużych aglomeracji miejskich,

7. drogi o znaczeniu obronnym.

Do dróg wojewódzkich zalicza się drogi stanowiące połączenia między miastami, mające znaczenie dla województwa, i drogi o znaczeniu obronnym nie zaliczone do dróg krajowych.

Do dróg powiatowych zalicza się drogi stanowiące połączenie miast będących siedzibami powiatów z siedzibami gmin i siedzib gmin między sobą.

Do dróg gminnych zalicza się drogi o znaczeniu lokalnym nie zaliczone do innych kategorii, stanowiące uzupełniającą sieć dróg służących miejscowym potrzebom, z wyłączeniem dróg wewnętrznych.

Drogi nie zaliczone do żadnej kategorii dróg publicznych, w szczególności drogi w osiedlach mieszkaniowych, dojazdowe do gruntów rolnych i leśnych, dojazdowe do obiektów użytkowanych przez podmioty prowadzące działalność gospodarczą, place przed dworcami kolejowymi, autobusowymi i portami są drogami wewnętrznymi.

Organ administracji rządowej lub jednostki samorządu terytorialnego, do właściwości którego należą sprawy z zakresu planowania, budowy, modernizacji, utrzymania i ochrony dróg, jest zarządcą drogi.

Zarządcami dróg są:

- dla dróg krajowych – Generalny Dyrektor Dróg Krajowych i Autostrad,

- dla dróg wojewódzkich – zarząd województwa,

- dla dróg powiatowych – zarząd powiatu,

- dla dróg gminnych – wójt /burmistrz, prezydent miasta/.

- dla dróg w granicach miasta na prawach powiatu zarządcą wszystkich dróg publicznych,
z wyjątkiem autostrad i dróg ekspresowych jest prezydent miasta.

- w granicach miasta stołecznego Warszawy zarządcą dróg publicznych /z wyjątkiem

autostrad i dróg ekspresowych/ jest prezydent m.st.Warszawy.

Podstawowe pojęcia i określenia stosowane w trasach drogowych

1. droga lub pas drogowy – wydzielony pas terenu, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów oraz do ruchu pieszych, wraz z leżącymi w jego ciągu obiektami inżynierskimi, placami, zatokami postojowymi oraz znajdującymi się w wydzielonym pasie terenu chodnikami, ścieżkami rowerowymi, drogami zbiorczymi, drzewami i krzewami oraz urządzeniami technicznymi związanymi z prowadzeniem i zabezpieczeniem ruchu,

2. ulica – jest to droga na terenach zabudowy miast i wsi, łącznie z torowiskiem pojazdów szynowych komunikacji miejskiej, wydzieloną liniami rozgraniczającymi, która jest przeznaczona do obsługi bezpośredniego otoczenia oraz umieszczania urządzeń technicznych nie związanych z ruchem pojazdów i pieszych,

3. jezdnia- to część drogi przeznaczona do ruchu pojazdów,

4. korona drogi - oznacza jezdnię z poboczami, zatokami autobusowymi, a przy drogach dwujezdniowych – również z pasami awaryjnego postoju i pasem dzielącym jezdnie,

5. droga ekspresowa – to droga przeznaczona wyłącznie do ruchu pojazdów samochodowych i nie obsługująca przyległego terenu:

   1. wyposażona w jedną lub dwie jezdnie,

   2. posiadająca wielopoziomowe skrzyżowania z przecinającymi ją innymi drogami komunikacji, z dopuszczeniem wyjątkowo jednopoziomowych skrzyżowań z drogami publicznymi,

   3. wyposażona w urządzenia obsługi podróżnych, pojazdów i przesyłek, przeznaczone wyłącznie dla użytkowników drogi,

6. autostrada - droga wyłącznie dla ruch pojazdów samochodowych i nie

obsługująca przyległego terenu:

a) wyposażona przynajmniej w dwie trwale rozdzielone jednokierunkowe
jezdnie,

b) posiadająca wielopoziomowe skrzyżowania ze wszystkimi przecinającymi
ją drogami komunikacji,

1. wyposażona w urządzenia obsługi podróżnych, pojazdów i przesyłek

przeznaczone wyłącznie dla użytkowników autostrady,

7. obiekt mostowy – to most, wiadukt, estakada, tunel, kładka dla pieszych,
przejście podziemne i przepust,

8. budowa drogi – wykonanie nowego połączenia drogowego między
określonymi miejscami lub miejscowościami,

9. modernizacja drogi – to wykonywanie robót, w których wyniku na
stępuje podwyższenie parametrów technicznych i eksploatacyjnych
istniejącej drogi,

10. utrzymanie drogi – to wykonywanie robót remontowych, przywracających jej pierwotny stan, oraz robót konserwacyjnych, porządkowych i innych zmierzających do zwiększenia bezpieczeństwa i wygody ruch, w tym także odśnieżanie i zwalczanie śliskości zimowej,

11. ochrona drogi – to działanie mające na celu niedopuszczenie do przedwczesnego zniszczenia drogi oraz niewłaściwego jej użytkowania.

8.2. Zasady opracowania trasy drogowej

Projekt trasy drogowej jest wykonywany przez specjalistów z zakresu budownictwa drogowego z uwzględnieniem wszystkich czynników, które mają wpływ na kształt i rodzaj drogi. Projektanci, wykonując opracowanie układu geometrycznego trasy drogowej, wykorzystują aktualne mapy sytuacyjno-wysokościowe, na które wrysowują podstawowe elementy trasy: odcinki prostoliniowe i krzywoliniowe. Odcinki krzywoliniowe stanowią najczęściej fragmenty pojedynczych łuków kołowych, łuki koszowe, klotoidy, biklotoidy, krzywe esowe, serpentyny i inne krzywe stosowane w zależności od sytuacji terenowej i parametrów dynamicznych ruchu pojazdów mających w przyszłości poruszać się po drodze.

Opracowanie projektu wykonuje się zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej, nadając projektowanej trasie optymalny kształt ułożenia osi drogi. Czynność ta nosi nazwę projektowania niwelety drogi i jest wykonywana na podstawie aktualnego profilu podłużnego terenu, przewidzianego pod budowę drogi. Prawidłowo zaprojektowana niweleta drogi winna mieć zachowane wszystkie parametry techniczne przewidziane odpowiednimi normami branżowymi, aby zapewnić bezpieczeństwo ruchu przyszłych użytkowników i prawidłową eksploatację wybudowanej drogi.

Po opracowaniu wszystkich niezbędnych założeń projektowych i ustaleniu koncepcji przebiegu trasy na mapie sytuacyjno-wysokościowej można przystąpić do geodezyjnego opracowania projektu trasy drogowej. Prace z tym związane dzieli się na kilka etapów, których efekty końcowe stanowią podstawę wykonywania dalszych czynności inwestycyjnych.

Pierwszą czynnością geodezyjną jest wyznaczenie w terenie położenia punktu początkowego i końcowego projektowanego odcinka trasy oraz położenie wszystkich punktów załamań głównych kierunków trasy, tzw. punktów wierzchołkowych. Następnie wykonuje się pomiar terenowy długości poszczególnych odcinków kierunków głównych trasy oraz pomiar kątów na punktach załamań trasy, tzw. kątów zwrotu stycznych.

Dysponując tymi wielkościami oraz parametrami poszczególnych krzywych takimi jak: promień krzywizny, parametr klotoidy itp., można przystąpić do szczegółowego opracowania geodezyjnego poszczególnych krzywych bądź ich zespołów. Opracowanie to polega na obliczeniu niezbędnych miar kątowych i linowych pozwalających na wyznaczenie w terenie charakterystycznych punktów projektowanej trasy oraz na sporządzeniu odpowiednich szkiców dokumentacyjnych.

Kolejnym etapem opracowania projektu trasy jest wyznaczenie kilometrażu wszystkich punktów trasy oraz określenie niezbędnych miar do realizacji obiektów towarzyszących takich jak: przepusty, wiadukty, przejazdy kolejowe i inne.

Po wykonaniu opracowania w płaszczyźnie poziomej przystępuje się do opracowania wysokościowego trasy, polegającego na wykonaniu projektu niwelety wraz z obliczeniem łuków pionowych oraz wykonaniu przekrojów poprzecznych projektowanej trasy będących między innymi podstawą do późniejszego obliczenia objętości robót ziemnych.

Tak opracowany projekt trasy drogowej zostaje zrealizowany w terenie etapami w trakcie budowy kolejnych odcinków drogi.

8.3 Opracowanie projektu w płaszczyźnie poziomej

8.3.1 Łuk kołowy

Punktami głównymi łuku kołowego nazywa się punkty styczności łuku z prostymi głównymi trasy – P i K , oraz punkt środkowy łuku – S /rys. 8 -1/. Wyznaczenie terenowe tych punktów może być wykonane poprzez odłożenie odpowiednich miar kątowych i linowych od punktu wierzchołkowego i kierunków głównych trasy. Punkt początkowy P i końcowy K zostanie wyznaczony w wyniku odłożenia stycznej głównej t od punktu wierzchołkowego wzdłuż kierunków głównych trasy. Punkt środkowy S można wyznaczyć kilkoma sposobami, jednakże w celu kontroli prawidłowości wyznaczenia, należy stosować zasadę wyznaczenia tego punktu co najmniej dwoma sposobami. Wartości wielkości niezbędnych do wyznaczenia punktów głównych określa się za pomocą wzorów:

Na podstawie danych wyjściowych oraz podanych wzorów obliczone zostają wartości wielkości realizacyjne, które wpisane na szkic dokumentacyjny stanowią podstawę do terenowego wytyczenia punktów głównych łuku kołowego.

8.3.2. Łuk koszowy

W niektórych sytuacjach terenowych zachodzi konieczność zastosowania bardziej skomplikowanych krzywych niż łuk kołowy, np. łuku koszowego.

Łuk koszowy jest to zespół krzywych składający się z dwóch, trzech lub więcej łuków kołowych o różnych promieniach mających jeden, dwa lub odpowiednio więcej punktów wspólnych i wspólne styczne w tych punktach /rys. 8-2/.

Punktami głównymi łuku koszowego nazywa się punkty styczności z kierunkami głównymi trasy oraz punkty wspólne dla poszczególnych łuków / punkty P, T i K

na rys. 8-2/. Wyznaczenie terenowe tych punktów wykonuje się podobnie jak pojedynczego łuku kołowego w stosunku do punktu wierzchołkowego W i kierunków głównych trasy.

W łuku koszowym podwójnym /rys. 8-2/ występuje siedem elementów, których znajomość jest konieczna do wytyczenia łuku w terenie. Są to: promienie R₁ i R₂, styczne t₁ i t₂ oraz kąty α α₁ i α_2.

Na podstawie znanych twierdzeń geometrycznych można napisać tylko trzy równania pozwalające określić trzy elementy. Pozostałe cztery elementy musza być znane z założeń projektowych. Zgodnie z rysunkiem 8.2 można napisać np.:

Z równania trzeciego można wyznaczyć wartość kąta

.

Podstawiając do równania drugiego α₂ wyznacza się wartość stycznej t₂ , natomiast wartość kąta α₁ należy obliczyć z równania pierwszego:

α₁=α- α₂

Dysponując obliczonymi wielkościami, wyznaczenie pozostałych elementów liniowych do wytyczenia łuku koszowego wykonuje się tak jak w przypadku pojedynczego łuku kołowego.

8.3.3. Klotoida jako krzywa przejściowa

Pojazd poruszający się po prostej podlega działaniu dwóch sił: siły ciężkości, skierowanej pionowo i sile pociągowej, skierowanej wzdłuż kierunku jazdy. Podczas jazdy na łuku na pojazd działa jeszcze siła odśrodkowa, której wielkość wyraża wzór:

lub

gdzie: m – masa pojazdu,

v – prędkość pojazdu,

R – promień łuku po którym porusza się pojazd,

K – krzywizna łuku przy czym .

Przyjmując, że krzywizna prostej K= 0 , to siła odśrodkowa na prostej też ma wartość równą S = 0. Przy wjeździe pojazdu na łuk pojawia się nagle siła odśrodkowa, której wartość zależy od promienia łuku i prędkości pojazdu. Przy małych promieniach łuków lub dużych prędkościach, wielkość siły odśrodkowej może być tak duża, że pojazd zostanie „wypchnięty” z obranej trasy ruchu, co zawsze stwarza zagrożenie wypadku.

Aby temu zjawisku fizycznemu zapobiec, między prostą a łukiem kołowym projektuje się odcinek tzw. krzywej przejściowej. Krzywa ta ma zmienny promień, od

R= ∞ przy styku z prostą /K = 0/ do wartości R równej wielkości promienia łuku kołowego //. W związku z powyższym i siła odśrodkowa będzie narastać stopniowo wraz ze wzrostem krzywizny, od zera na końcu prostej do wielkości S na łuku kołowym.

Z wielu różnych krzywych matematycznych zapewniających warunek ciągłości zmiany krzywizny, jako krzywa przejściowa najczęściej jest stosowana klotoida /rys.8-3/. Klotoida charakteryzuje się m.in. własnością, że przyrost jej krzywizny jest proporcjonalny do przyrostu długości. Zależność powyższą można zapisać równaniem naturalnym klotoidy:

L= a²⋅K lub L⋅R = a² = const.

gdzie: L – długość łuku mierzona od punktu stałego do rozpatrywanego punktu na

krzywej,

K - krzywizna w rozpatrywanym punkcie,

R – promień łuku ,

a² – współczynnik proporcjonalności.

Dla każdego dowolnego punktu P na klotoidzie zachodzą zależności matematyczne wiążące podstawowe elementy klotoidy: L, R, a i τ - kąt zwrotu stycznej klotoidy według wzorów:

,

,

,

.

W praktyce geodezyjnej często stosuje się określanie kłotoidy poprzez podanie współrzędnych prostokątnych punktu P /rys.8.3/:

W praktyce w większości przypadków wystarczy uwzględnić tylko 1 lub 2 pierwsze wyrazy z szeregu.

W projektowaniu tras najczęściej stosuje się klotoidę jako krzywą przejściową między prostą a łukiem kołowym, przy czym jeżeli w takim zespole krzywych parametry obu klotoid są takie same to jest to układ symetryczny lub jeżeli parametry są różne, układ niesymetryczny.

8.3.4. Łuk kołowy z krzywymi przejściowymi

Zaprojektowanie zespołu krzywych złożonego z dwóch odcinków klotoid i łuku kołowego /rys. 8.4/ jest możliwe tylko wtedy, gdy kąt zwrotu stycznych γ > 2τ.

Z rysunku widać, że rozpatrując kąty w punkcie S otrzymuje się zależność

γ=2τ+α

gdzie: α- jest kątem środkowym łuku kołowego.

Punkty główne klotoidy są to punkty styczności z prostą z jednej strony i z łukiem kołowym z drugiej. Wyznaczenie ich w terenie jest wykonywane, podobnie jak dla łuku kołowego, na podstawie znajomości położenia punktu wierzchołkowego oraz kierunków głównych trasy. Odpowiednie wielkości liniowe i kątowe konieczne do ich wyznaczenia określa się na podstawie następujących wzorów /rys. 8.4/:

Należy nadmienić, że podane wzory znajdują zastosowanie tylko do zespołu krzywych w którym klotoidy mają taki sam parametr, czyli do klotoid symetrycznych.

Z wzorów ogólnych wynika, że dla określonej dopuszczalnej prędkości na danej trasie ν siła odśrodkowa jest tym większa, im mniejszy jest promień R łuku, na który pojazd wjeżdża z odcinka prostego. Z tego względu przy wjeździe na łuk o promieniu mniejszym, potrzebny jest dłuższy odcinek L krzywej przejściowej, aby siła odśrodkowa S wprowadzana była wolniej. Dla każdego promienia R można określić minimalną długość L krzywej przejściowej zależnie od dopuszczalnej prędkości v, i następnie z równania L ⋅ R = a², znając w nim dwie wartości, określić trzecią, czyli parametr a klotoidy. Uogólniając można stwierdzić, że im większy promień R, tym mniejsza siła odśrodkowa i tym krótszą krzywą przejściową można stosować, a dla bardzo dużych promieni nawet zupełnie ją pominąć.

Stosowanie krzywej przejściowej nie jest wymagane przy następujących promieniach łuków poziomych:

1. dla dróg I i II klasy – gdy R > 4 500 m,

2. dla dróg III, IV i V klasy – gdy R > 1 500 m dla v ≤ 60 km/h,

R > 3 000 m dla v > 60 km/h.

W projektowaniu tras drogowych najczęściej stosuje się klotoidę jako krzywą przejściową między prostą a łukiem kołowym, przy czym z obu stron łuku kołowego można zastosować równe odcinki klotoidy, otrzymując układ symetryczny trasy lub nierówne klotoidy dające układ niesymetryczny. Znajdują również zastosowanie dwa symetryczne lub niesymetryczne łuki klotoidy, bez wstawki łuku kołowego między nimi. Taki zespół krzywych nazywa się biklotoidą symetryczną bądź niesymetryczną. Klotoidę można stosować również jako połączenie dwóch łuków kołowych o równych lub różnych promieniach otrzymując tzw. krzywą owalną /rys. 8.5/ lub krzywą esową / rys.8.6/ .

W trasach o dużych dozwolonych prędkościach konieczne są również krzywe przejściowe w łukach koszowych /rys.8.7/. Oprócz klotoid a₁ i a₂ łączących łuki o promieniach R₁ i R₂ z przyległymi odcinkami prostymi trasy, stosuje się jeszcze odcinek klotoidy a₃ stanowiący przejście od łuku o promieniu R₁ do łuku o promieniu R₂.

8.3.5. Wyznaczenie kilometrażu trasy

Dla celów projektowych, realizacyjnych i eksploatacyjnych, każda trasa drogowa ma określone położenie charakterystycznych punktów poprzez podanie ich odległości od punktu umownie przyjętego za początkowy czyli poprzez wyznaczenie tzw. kilometrażu trasy. Na podstawie podstawowych elementów liniowych trasy, wyznacza się jej długość a następnie dzieli się ją na odcinki o długości 1 kilometra, uzyskując punkty kilometrowe. Punkty te zaznaczane są na projekcie trasy a po jej zrealizowaniu, zastabilizowane w terenie na poboczu drogi co 1 km, za pomocą specjalnych znaków tzw. słupków kilometrowych. Punkty te mają istotne znaczenie w budowie trasy i jej przyszłej eksploatacji, dając możliwość jednoznaczego lokalizowania sytuacyjnego elementów trasy i jej obiektów towarzyszących jak mosty, wiadukty, przepusty, skrzyżowania itp.

Poszczególne odcinki kilometrowe podzielone są dodatkowo na 10 równych części dając odcinki o długości 100 m, czyli odcinki hektometrowe. Punkty hektometrowe, podobnie jak kilometrowe zaznaczane są na projekcie oraz stabilizowane w terenie znakiem z odpowiednim opisem danego kilometra i hektometra. Dla celów projektowych stosuje się zagęszczenie hektometrażu, poprzez podzielenie danego odcinka 100 m na krótsze części równe 10m, 20m lub 25m w zależności od wielkości promienia, uzyskując tzw. pikietaż trasy.

8.3.7.Wyznaczenie punktów pośrednich trasy

Wyznaczenie w terenie punktów głównych łuku kołowego bądź innej krzywej najczęściej nie wystarcza do prawidłowego wykonania budowy nawierzchni drogi. W celu dokładniejszego zrealizowania w terenie zaprojektowanego kształtu łuku należy dodatkowo wyznaczyć tzw. punkty pośrednie pomiędzy początkiem i końcem łuku. Punkty pośrednie wyznacza się w punktach pikietażu trasy, stosując różne metody znane w geodezji z których kilka zostanie przedstawionych poniżej.

1.Tyczenie łuku metodą rzędnych od stycznej

Metoda ta polega na wytyczeniu punktów pośrednich łuku kołowego w równych odstępach Δl, poczynając od punktu początkowego /rys. 8.8/.

Dla założonej wartości odcinka łuku Δl, należy wyznaczyć wartości kąta środkowego Δα, a następnie wartości rzędnych i odciętych x i y odniesione do stycznej głównej t. Zgodnie z rysunkiem 8.8 rzędne i odcięte „i”- tego punktu oblicza się z wzorów:

gdzie: R – promień łuku, .

Druga wersja tej metody sprowadza się do wyznaczenia położenia punktów pośrednich na łuku kołowym, przy założeniu tyczenia równych odcinków na stycznej, czyli znajomości wielkości x dla poszczególnych punktów.

Wartości y oblicza się z wzoru

lub z wzoru przybliżonego

gdzie: x – założona wartość odcinka na stycznej,

R – promień łuku.

2. Tyczenie punktów pośrednich metodą rzędnych od cięciwy.

Sposób ten, często stosowany w praktyce, polega na wytyczeniu punktów pośrednich łuku kołowego w równych odstępach, metodą rzędnych od cięciwy /rys. 8.9/.

W celu wytyczenia punktu „i”, na cięciwie TK odkłada się wartość x_i a na prostopadłej wartość y_i . Wielkości te wyznacza się pośrednio na podstawie uprzednio obliczonych wartości a i s oraz x’ i y’. Te ostatnie wyznacza się identycznie jak przy tyczeniu punktów pośrednich metodą rzędnych od stycznej dla równych odcinków na łuku. Szukane wartości wyznacza się z wzorów:

3.Tyczenie punktów pośrednich metodą biegunową.

Metoda ta jest często stosowana, ponieważ można nią łatwo tyczyć punkty w dowolnie obranych odstępach a powszechność stosowania tachimetrów elektronicznych pozwala na zachowanie dużej dokładności, zwłaszcza odkładania wielkości liniowych.

Wytyczenie punktów pośrednich sprowadza się do obliczenia wartości kąta φ i odległości d /rys.8.10/, które oblicza się z wzorów:

Miarą kontrolną jest wielkość cięciwy c.

W metodzie tej stanowisko instrumentu /biegun/ może być obrane na punktach głównych łuku P, S, K lub na punkcie wierzchołkowym W.

Jeżeli warunki terenowe uniemożliwiają pomiary liniowe, bądź nie dysponuje się tachimetrem, to poszczególne punkty łuku można wyznaczyć jako przecięcia pary kierunków zrealizowanych dwoma teodolitami ustawionymi na punktach P i K /rys.8.11/. Kąty wcinające φ_i mogą być odkładane od kierunku stycznej głównej np. PW i od cięciwy KP lub tylko od stycznych głównych czy też tylko od cięciwy poprzez realizację kąta ε_i którego wartość obliczona zostaje z zależności

gdzie: .

4. Tyczenie punktów pośrednich od przedłużonej cięciwy.

Metoda ta znajduje zastosowanie w szczególnie trudnych warunkach terenowych, np. przy trasowaniu przez las lub w głębokim wykopie itp. Prace terenowe można prowadzić różnymi sposobami, w zależności od posiadanego sprzętu. Punkty pośrednie można tyczyć używając:

1. teodolitu, węgielnicy i ruletki,

2. węgielnicy i ruletki,

3. dwóch ruletek.

Postępowanie przy użyciu różnego sprzętu jest w zasadzie podobne, niemniej jednak, dla odpowiedniego sposobu tyczenia, należy wyznaczyć odpowiednie wartości.

Istotę metody tyczenia od przedłużonej cięciwy przedstawiono na rys. 8.12.

Tyczenie rozpoczyna się od punktu początkowego łuku P / lub innego uprzednio wytyczonego/, przez odłożenie na stycznej głównej wartości x₁ oraz na prostopadłej y_1, co daje położenie punktu 1. Następnie, po przedłużeniu cięciwy P-1, postępowanie powtarza się – na przedłużeniu cięciwy odkłada się wartość x₂ i na prostopadłej y₂, co daje położenie punktu 2. Pozostałe punkty wyznacza się tak samo, jak punkt 2 – przez odłożenie każdorazowo wartości x₂ i y₂ . Tyczenie można wykonać metodą biegunową z wykorzystaniem teodolitu do odkładania kątów φ i 2φ oraz przez odmierzanie na wyznaczonych kierunkach /cięciwach/ wartości c.

Wartości elementów liniowych i kątowych potrzebnych do tyczenia, oblicza się z wzorów:

, x₁= c cos φ x₂= c cos 2φ

c=2R sin φ y₁= c sin φ y₂= c sin 2φ

gdzie:Δl – długość części łuku otrzymana w wyniku podzielenia całej długości łuku na odpowiednią /założoną/ liczbę odcinków.

Stosując omówioną metodę należy mieć na uwadze możliwość wystąpienia znacznych niedokładności wytyczenia dalszych punktów, ze względu na przenoszenie się błędów wytyczenia punktu poprzedniego na punkty następne. Błędne wytyczenie np. punktu drugiego powoduje błędne wytyczenie wszystkich punktów następnych.

5. Tyczenie punktów pośrednich klotoidy.

Punkty pośrednie klotoidy można tyczyć takimi samymi metodami jak punkty łuku kołowego. Do najczęściej stosowanych należą metody: rzędnych od stycznej i biegunowa.

Istotę metody rzędnych od stycznej ilustruje rys. 8.13. Dla danego parametru a i załżonej długości łuku klotoidy Δl wyznacza się wartości x i y do tyczonych punktów według wzorów:

gdzie: x_i i y_i - wartości odniesione do klotoidy jednostkowej o parametrze a=1,

X_i i Y_i - wartości realizacyjne klotoidy o parametrze a.

Chcąc wytyczyć punkty pośrednie metodą biegunową, należy obliczyć miary realizacyjne do poszczególnych punktów /rys. 8.13/ na podstawie wzorów:

8.4. Opracowanie projektu trasy drogowej w płaszczyźnie pionowej

Wykonując opracowanie projektu trasy drogowej w płaszczyźnie pionowej należy dążyć do nadania przyszłej trasie prawidłowego ukształtowania pionowego, mającego bardzo duży wpływ na bezpieczeństwo ruchu przyszłych użytkowników. Geodezyjne opracowanie projektu trasy drogowej w płaszczyźnie pionowej sprowadza się do wykonania: profilu podłużnego terenu w miejscu lokalizacji przyszłej drogi, obliczeń związanych z projektem niwelety oraz wykonania przekrojów poprzecznych projektowanej trasy.

8.4.1. Opracowanie przekroju podłużnego trasy drogowej.

Przekrój podłużny wykonuje się na podstawie wyników niwelacji podłużnej trasy bądź na podstawie aktualnej mapy sytuacyjno-wysokościowej. Przekrój podłużny wykonuje się w odpowiednio dobranych skalach poziomej i pionowej, w zależności od rodzaju i ukształtowania terenu /najczęściej skala pozioma 1:2000 lub 1:1000/.

Na przekrój podłużny wkreśla się niweletę trasy, czyli linię spadków osi trasy i łuków pionowych wyokrąglających załomy tych spadków, będącą obrazem projektowanej osi drogi w płaszczyźnie pionowej.

1.Projektowanie niwelety.

Nowo projektowana niweleta składa się z reguły, z kilku odcinków o różnych spadkach odpowiednio dostosowanych do ukształtowania terenu w danym miejscu i założonych wymagań projektowych. Prawidłowo zaprojektowana niweleta, wyrównująca załamania terenu, powinna odpowiadać szeregu szczegółowym warunkom które podane są w obowiązujących normach projektowych dla danej klasy drogi.

Najistotniejsze to:

1. niweleta musi przechodzić przez założoną wysokość punktu początkowego i końcowego trasy oraz przez podane wysokości obowiązkowych punktów pośrednich,

2. spadki niwelety nie mogą przekraczać spadków maksymalnych, ustalonych przez odpowiednie instrukcje dla danego rodzaju trasy,

3. roboty ziemne, wynikające z ustalenia danej niwelety, powinny być jak najmniejsze,

4. objętości nasypów i wykopów winny być zrównoważone.

Tak zaprojektowana niweleta będzie miała załomy, wynikające z zastosowania różnych spadków. Przy wystąpieniu znacznych różnic między spadkami dwóch kolejnych odcinków niwelety /ponad 1%/, załamania te winny być złagodzone poprzez zastosowanie wyokrąglających łuków pionowych. Jako łuki pionowe najczęściej stosowane są łuki kołowe lub symetryczne odcinki parabol.

2.Obliczenie łuku pionowego.

Łuki pionowe mogą być wklęsłe lub wypukłe, w zależności od kierunku zmiany spadków niwelety /rys. 8.14/.

Łuki wypukłe muszą mieć tak duże promienie, aby kierowca miał zapewnioną widoczność wystarczającą do odpowiedniej reakcji na przeszkodę wyłaniająca się spoza wzniesienia. Na łukach wklęsłych widoczność jest zawsze zapewniona, lecz i tu promień musi być dostatecznie duży, aby zapewnić płynne pokonanie przez pojazd najniższego punktu na drodze, co ma znaczenie zarówno dla komfortu jazdy jak i bezpieczeństwa ruchu. Wielkości promieni łuków pionowych określone są w odpowiednich instrukcjach i dla dane klasy drogi wynoszą od kilku do kilkunastu tysięcy metrów.

Wytyczenie łuku pionowego, podobnie jaki i łuku poziomego, polega na wyznaczeniu w terenie punktów głównych i pośrednich łuku, zarówno sytuacyjnym jak i wysokościowym.

Aby wyznaczyć początek i koniec łuku pionowego, należy obliczyć długość stycznej t, którą należy odłożyć w obie strony od wierzchołka W /rys. 8.14/. Jeżeli następujące po sobie pochylenia niwelety mają jednakowe znaki, to kąt zwrotu stycznych, zgodnie z rys.8.15, wynosi (α₁-α₂ )a jeżeli znaki pochyleń są różne, to kąt zwrotu stycznych wynosi (α₁+α₂) Wartość stycznej t oblicza się z wzoru:

lub z przybliżonej zależności:

gdzie: i₁ = tg α₁

i₂ = tg α₂

Znając wielkość stycznej t można obliczyć kilometraż punktu P i punktu K przez co zostanie wyznaczone sytuacyjne położenie punktów głównych łuku kołowego /kilometraż punktu S można przyjąć za jednakowy z kilometrażem wierzchołka W /.

Wyznaczenie rzędnych punktów głównych P i K, przy znajomości wartości spadków i₁ i i₂ oraz stycznej t jest realizowane z wzorów podstawowych. Rzędną punktu S określa się od wierzchołka W po obliczeniu wielkości WS na podstawie wzoru przybliżonego:

.

Obliczenie punktów pośrednich sprowadza się do wyznaczenia rzędnych punktów na stycznych w ustalonym interwale kilometrażu / rys. 8.14 – punkt i’ / a następnie odjęciu lub dodaniu – w zależności od rodzaju łuku, wielkości y obliczonej z wzoru:

.

Obliczone rzędne punktów głównych i pośrednich zostają wpisane na przekrój podłużny trasy stanowiąc dane realizacyjne do wyznaczenia łuku pionowego wyokrąglającego załom niwelety.

8.4.2. Opracowanie przekrojów poprzecznych.

Na podstawie wykonanego przekroju podłużnego trasy oraz parametrów technicznych drogi założonych w projekcie, wykonuje się przekroje poprzeczne trasy /rys. 8.16 /.

Przekroje poprzeczne wykonuje się zazwyczaj w jednej skali /najczęściej 1:100/, podając podstawowe dane dotyczące drogi, takie jak: rzędne niwelety i terenu, szerokość jezdni, korony drogi i pasa drogowego, głębokości rowów, pochylenia poprzeczne jezdni, pochylenia skarp i inne. Przekroje poprzeczne wykonuje się we wszystkich charakterystycznych miejscach trasy, takich jak: punkty styczności prostych i odcinków krzywoliniowych, punkty załamań niwelety, punkty hektometrowe, punkty zmiany szerokości korony drogi, na skrzyżowaniach z innymi drogami i kolejami, w rejonie wiaduktów i mostów itp.

Przekroje poprzeczne stanowią podstawę do wykonania obliczenia objętości robót ziemnych, a w czasie budowy drogi do prawidłowego ukształtowania jej nawierzchni.

W celu szybkiego odprowadzenia wody opadowej przekrój poprzeczny jezdni na prostej na pochylenie dwustronne, na zewnątrz drogi / rys. 8.17/. Na łuku jezdnia powinna być pochylona jednostronnie do środka łuku, aby przeciwdziałać sile odśrodkowej. Odcinek drogi na którym dokonuje się przejścia od pochylenia dwuspadowego na prostej do jednospadowego na łuku kołowym nazywa się rampą drogową / rys. 8.17 /.

Rampę drogową stosuje się zazwyczaj na długości krzywej przejściowej stopniowo podwyższając rzędną zewnętrznej krawędzi jezdni, aż do uzyskania jednospadowego pochylenia na początku łuku. Na trasach gdzie nie stosuje się krzywej przejściowej, rampa drogowa projektowana jest na odcinku prostej poprzedzającym łuk kołowy.

Należy zaznaczyć, że prawidłowo zaprojektowana rampa drogowa daje możliwość prawidłowego ułożenia nawierzchni drogi, co ma bardzo istotne znaczenie dla bezpieczeństwa ruch drogowego na krzywoliniowym odcinku trasy. Źle zaprojektowana rampa drogowa a tym samym źle ułożona nawierzchnia drogi, stwarza bezpośrednie zagrożenie wypadkiem, gdyż pojazd jadący ze znaczną prędkością nie zachowa swojego kierunku jazdy, lecz zjedzie na pas ruchu dla pojazdów jadących z przeciwka co prawie zawsze prowadzi do katastrofy.