Data: 06.02.2009

ĆWICZENIE PROJEKTOWE

KATEDRA DRÓG, MOSTÓW I MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

ZAKŁAD DRÓG I MOSTÓW

Semestr V, Kierunek Budownictwo

Studia dzienne

Student:

Michał Kapłan gr. I

ZAWARTOŚĆ PROJEKTU:

1. Opis techniczny

   1. Podstawa opracowania

   2. Cel i zakres opracowania

   3. Warunki przyjęte do projektowania

   4. Opis koncepcji drogi w planie

      1. Wariant I

      2. Wariant II

   5. Opis koncepcji drogi w profilu

      1. Wariant I

      2. Wariant II

   6. Przekrój poprzeczny drogi

   7. Porównanie wariantów

2. Obliczenia

   1. Obliczenie krzywych poziomych.

   2. Pikietaż trasy.

   3. Obliczenie łuków pionowych.

   4. Długość wirtualna.

   5. Obliczenie robót ziemnych.

   6. Obliczenie konstrukcji jezdni.

   7. Zestawienie załomów

3. Rysunki

   1. Plan sytuacyjno-wysokościowy SKALA 1:5000

   2. Profil podłużny drogi

      1. Wariant I

      2. Wariant II

   3. Profil normalny drogi

      1. na prostej SKALA 1:50

      2. na łuku SKALA 1:50

1. Opis techniczny

   1. Podstawa opracowania:

Podstawą opracowania jest temat ćwiczeń projektowych z przedmiotu „Budownictwo komunikacyjne” Semestr V, wydany przez Zakład Dróg i Mostów PS.

1. Cel i zakres opracowania:

Celem opracowania jest wykonać projekt odcinka drogi w dwóch wariantach pomiędzy zadanymi punktami A i B wg załączonego planu sytuacyjno-wysokościowego.

1. Warunki przyjęte do projektowania:

• Projektowana klasa techniczna drogi: G

• Prędkość projektowa: 70km/h

• Maksymalne pochylenie niwelety drogi: 8%

• Najmniejszy zalecany promień łuku poziomego 250m

• Szerokość jezdni 6,0m

• Najmniejszy zalecany promień łuku pionowego wklęsłego 1500m

• Najmniejszy zalecany promień łuku pionowego wypukłego 2000m

  4. Opis koncepcji drogi w planie:

     1. Wariant I

Całkowita długość drogi w planie wynosi 3500,00m.

W wariancie I przewidziano dwa łuki poziome o wierzchołkach W₁ na 971,66m trasy o długości krzywizny kolistej 241,58 i promieniu 500m i W₂ na 2727,40m trasy o długości krzywizny kolistej 184,20m i promieniu 400m.

Szczegółowe parametry łuków zestawiono w punkcie 2.3.1. Obliczanie klotoidy oraz obliczanie parametrów klotoidy dla wariantu I.

Trasa w planie składa się z trzech odcinków prostych o łącznej długości 3500m.

Pierwsza prosta ma 971,66m, druga 1755,74m, a trzecia 772,60m.

Droga przecina się z:

1. Wariant II

Całkowita długość drogi w planie wynosi 3429,00.

W wariancie II przewidziano jeden łuk poziomy o wierzchołku W₃ na 2025,23m trasy o długości krzywizny 192,27m i promieniu 350,00m.

Szczegółowe parametry łuków zestawiono w punkcie 2.3.1. Obliczanie klotoidy oraz Obliczanie parametrów klotoidy dla wariantu II.

Trasa w planie składa się z dwóch odcinków prostych o łącznej długości 3429 m.

Pierwsza prosta ma 2025,23m, druga 1 613,49m a trzecia 1403,77

Droga przecina się z:

4. Opis koncepcji drogi w profilu:

   1. Wariant I

W wariancie I przewidziano 9 załomów, na których zaprojektowano 4 łuki pionowe, z czego 1 jest wklęsłe, a 3 wypukłe. Szczegółowe parametry łuków zestawiono w punktach: 2.5. Rzędne załomów w profilu i 2.6. Łuki pionowe.

Bilans robót ziemnych wynosi 10620,86m³ na rzecz wykopów (nadmiar ziemi, którą trzeba wywieźć z miejsca budowy projektowanej drogi).

Maksymalna wysokość nasypu wynosi 16,91m (na 1+300,00 km drogi), a maksymalna głębokość wykopu wynosi 12,69m (na 100km drogi).

Droga przecina się z:

1. Wariant II

W wariancie II przewidziano 9 załomów, na których zaprojektowano 4 łuki pionowe, z czego 2 są wklęsłe i 2 wypukłe. Szczegółowe parametry łuków zestawiono w punktach: 2.5. Rzędne załomów w profilu i 2.6. Łuki pionowe.

Bilans robót ziemnych wynosi 429318,42m³ na rzecz wykopów (nadmiar ziemi, którą trzeba wywieźć z miejsca budowy projektowanej drogi).

Maksymalna wysokość nasypu wynosi 29,26m (na 1+679,00 km drogi), a maksymalna głębokość wykopu wynosi 20,29m (na 1+337,00 km drogi).

4. Przekrój poprzeczny drogi:

Drogę w przekroju poprzecznym zaprojektowano w oparciu o przyjęte warunki do projektowania:

• Szerokość jezdni jest równa 6m, z podziałem symetrycznym na dwa pasy ruchu po 3m każdy,

• Pobocze nieutwardzone o szerokości 1m z każdej strony,

• Grunt pod drogą: piasek pylasty

• Rowy wykonane o pochyleniu 1:1,5; szerokości w podstawie 0,4m, głębokości 0,5m

• Całkowita szerokość korony drogi wraz z rowami jest równa 9,8m

• Reszta parametrów zestawiona w punkcie 2.8. Konstrukcja nawierzchni

  4. Porównanie wariantów:

l.p.	Parametr	Wariant I	Wariant II
1	Długość projektowanej drogi [km]	3500
2	Ilość krzywych poziomych [-]	2
3	Udział krzywych poziomych [%]	12,17
4	Udział odcinków prostych [%]	87,83
5	Najmniejszy promień łuku poziomego [m]	400
6	Średni promień łuku poziomego [m]	450
7	Ilość łuków pionowych [-]	4	0
8	Liczba skrzyżowań:
	- z drogami o nawierzchni utwardzonej [-]	2
	- z drogami gruntowymi [-]	4
9	Charakterystyka przecięć z drogami:
	- liczba dróg dowiązanych [-]	6
	- liczba dróg niedowiązanych [-]	0	0
	- liczba dróg zamkniętych [-]	0	0
10	Liczba obiektów inżynierskich:
	- przepustów [-]	1	0
	- mostów [-]	0	0
11	Charakterystyka robót ziemnych:
	- łączna objętość robót ziemnych [m^3]	10620,86
	- wykopy [m^3]	152853,34
	- nasypy [m^3]	142232,49
	- ilość robót ziemnych na 1km [m^3/km]	3034,5
	- największa wysokość nasypu [m]	16,91
	- największa głębokość wykopu [m]	12,69
12	Krętość drogi [^○/km]	0
13	Długość wirtualna drogi [m]	0
		6/22	12/22

Na podstawie dokonanego porównania obu wariantów drogi można stwierdzić, że do dalszej realizacji należy wybrać wariant II, z uwagi na względy techniczno-ekonomiczne.

Za wyborem tego wariantu przemawia mniejsza długość projektowanego odcinka drogi, mniejsza krętość drogi, większy udział odcinków prostych, które mają wpływ na komfort jazdy.

2.1 Obliczanie krzywych poziomych

Dobór parametru klotoidy (wariant 1 łuk 1)		α12
Parametry wyjściowe:
kąt zwrotu trasy		,	37,6595	º
prędkość projektowa		vp=	60	km/h
promień łuku kołowego		R=	500	m
pochylenie poprzeczne łuku na prostej	io=	2	%
pochylenie poprzeczne na łuku	ip=	3	%
1. Warunek dynamiczny (zapewnienie właściwego reżimu jazdy i komfortu ruchu)
Amin(1)=	87,84
2. Warunek geometryczny zespołu krzywa przejściowa-łuk kołowy-krzywa przejściowa
Amax(2)=	405,26
3. Warunek konstrukcyjny
Nie dotyczy dla R<250m dla dróg
4. Warunek estetyki (warunek kąta T)
Amin(3)=	166,67
Amax(4)=	500
Warunek proporcjonalności estetycznej łuku
Parametr klotoidy A przyjmuje się tak, aby długość łuku K była równa podwójnej długości klotoidy L
czyli K=2L.
A=	210,0	m
Długość klotoidy L oblicza się z podstawowego projektowania krzywej przejściowej
L=	88,20	m
Obliczenie parametrów klotoidy niezbędnej do jej wytyczenia
* odcięta X końca krzywej przejściowej (odległość od początku krzywej przejściowej do
końca krzywej przejściowej
X=	88,13	m
* rzędna Y końca krzywej przejściowej (odległość od prostego kierunku trasy do końca
krzywej przejściowej
Y=	2,59	m
* kąt T (jaki tworzy styczna w końcowym punkcie krzywej przejściowej z kierunkiem prostym trasy)
τ=	5,06	m
* odcięta Xs środka krzywizny klotoidy od początku krzywej przejściowej
Xs=	44,09	m
* odsunięcie H łuku koła od prostego kierunku trasy
H=	0,65	m
* długość stycznej T środka klotoidy do punktu przecięcia się stycznych
T=	170,63	m
* długość stycznej T0 od początku krzywej przejściowej do punktu przecięcia się stycznych
To=	214,72	m
* odległość środka łuku Zo od punktu przecięcia się stycznych
Zo=	28,93	m
K=	240,27	m
5. Warunek estetyki II
Amin(5)=	196,99
Amax(6)=	294,37
6. warunek wygody jazdy
Amin(7)=	144,34
	max	196,99
	min	294,37
	Parametr A=	210,0	m	spełnia	wszystkie warunki

x1	22,05	y1	0,038896
x2	44,1	y2	0,324135
x3	66,15	y3	1,096313
x4	88,13	y4	2,59

Dobór parametru klotoidy (wariant 1 łuk 2)		α12
Parametry wyjściowe:
kąt zwrotu trasy		,	54,8558	º
prędkość projektowa		vp=	60	km/h
promień łuku kołowego		R=	400	m
pochylenie poprzeczne łuku na prostej	io=	2	%
pochylenie poprzeczne na łuku	ip=	3	%
1. Warunek dynamiczny (zapewnienie właściwego reżimu jazdy i komfortu ruchu)
Amin(1)=	87,84
2. Warunek geometryczny zespołu krzywa przejściowa-łuk kołowy-krzywa przejściowa
Amax(2)=	391,29
3. Warunek konstrukcyjny
Nie dotyczy dla R<250m dla dróg
4. Warunek estetyki (warunek kąta T)
Amin(3)=	133,33
Amax(4)=	400
Warunek proporcjonalności estetycznej łuku
Parametr klotoidy A przyjmuje się tak, aby długość łuku K była równa podwójnej długości klotoidy L
czyli K=2L.
A=	280,0	m
Długość klotoidy L oblicza się z podstawowego projektowania krzywej przejściowej
L=	196,00	m
Obliczenie parametrów klotoidy niezbędnej do jej wytyczenia
* odcięta X końca krzywej przejściowej (odległość od początku krzywej przejściowej do
końca krzywej przejściowej
X=	194,83	m
* rzędna Y końca krzywej przejściowej (odległość od prostego kierunku trasy do końca
krzywej przejściowej
Y=	15,94	m
* kąt T (jaki tworzy styczna w końcowym punkcie krzywej przejściowej z kierunkiem prostym trasy)
τ=	14,04	m
* odcięta Xs środka krzywizny klotoidy od początku krzywej przejściowej
Xs=	97,80	m
* odsunięcie H łuku koła od prostego kierunku trasy
H=	4,00	m
* długość stycznej T środka klotoidy do punktu przecięcia się stycznych
T=	209,54	m
* długość stycznej T0 od początku krzywej przejściowej do punktu przecięcia się stycznych
To=	307,34	m
* odległość środka łuku Zo od punktu przecięcia się stycznych
Zo=	55,11	m
K=	186,77	m
5. Warunek estetyki II
Amin(5)=	166,63
Amax(6)=	249,01
6. warunek wygody jazdy
Amin(7)=	129,10
	max	166,63
	min	249,01
	Parametr A=	280,0	m

x1	49	y1	0,2401
x2	98	y2	2,000833
x3	147	y3	6,744225
x4	194,83	y4	15,94

Dobór parametru klotoidy (warian2 łuk 1)		α12
Parametry wyjściowe:
kąt zwrotu trasy		,	61,5225	º
prędkość projektowa		vp=	60	km/h
promień łuku kołowego		R=	350	m
pochylenie poprzeczne łuku na prostej	io=	2	%
pochylenie poprzeczne na łuku	ip=	3	%
1. Warunek dynamiczny (zapewnienie właściwego reżimu jazdy i komfortu ruchu)
Amin(1)=	87,84
2. Warunek geometryczny zespołu krzywa przejściowa-łuk kołowy-krzywa przejściowa
Amax(2)=	362,59
3. Warunek konstrukcyjny
Nie dotyczy dla R<250m dla dróg
4. Warunek estetyki (warunek kąta T)
Amin(3)=	116,67
Amax(4)=	350
Warunek proporcjonalności estetycznej łuku
Parametr klotoidy A przyjmuje się tak, aby długość łuku K była równa podwójnej długości klotoidy L
czyli K=2L.
A=	250,0	m
Długość klotoidy L oblicza się z podstawowego projektowania krzywej przejściowej
L=	178,57	m
Obliczenie parametrów klotoidy niezbędnej do jej wytyczenia
* odcięta X końca krzywej przejściowej (odległość od początku krzywej przejściowej do
końca krzywej przejściowej
X=	177,41	m
* rzędna Y końca krzywej przejściowej (odległość od prostego kierunku trasy do końca
krzywej przejściowej
Y=	15,12	m
* kąt T (jaki tworzy styczna w końcowym punkcie krzywej przejściowej z kierunkiem prostym trasy)
τ=	14,62	m
* odcięta Xs środka krzywizny klotoidy od początku krzywej przejściowej
Xs=	89,09	m
* odsunięcie H łuku koła od prostego kierunku trasy
H=	3,80	m
* długość stycznej T środka klotoidy do punktu przecięcia się stycznych
T=	210,45	m
* długość stycznej T0 od początku krzywej przejściowej do punktu przecięcia się stycznych
To=	299,54	m
* odległość środka łuku Zo od punktu przecięcia się stycznych
Zo=	61,66	m
K=	197,06	m
5. Warunek estetyki II
Amin(5)=	150,75
Amax(6)=	225,28
6. warunek wygody jazdy
Amin(7)=	120,76
	max	150,75
	min	225,28
	Parametr A=	250,0	m

x1	44,64286	y1	0,22777
x2	89,28571	y2	1,898081
x3	133,9286	y3	6,395757
x4	177,41	y4	15,12

2.2. Pikietaż trasy

a) WARIANT I

A= 0,00m

PKP¹¹=AW1-To₁= 971,66-214,72=756,94m

KKP¹¹/PŁ¹=PKP¹¹+L₁=756,94+88,20=845,14m

KKP¹²/KŁ¹=KKP¹¹/PŁ¹+K₁=845,14+240,27=1085,41m

PKP¹²= KKP¹²/KŁ¹+L₁=1085,41+88,20=1173,61m

PKP²¹=PKP¹²+(W₁W₂-To₂-To₁)=1173,61+1234,1=2407,71m

KKP²¹/PŁ²=PKP²¹+L₂=2407,71+196=2603,71m

KKP²²/KŁ²= KKP²¹/PŁ²+K₂=2603,71+186,77=2790,48m

PKP²²= KKP²²/KŁ²+L₂=2790,48+196=2986,48m

B= PKP²²+(W₂B-To₂)=2986,48+(823,41-307,34)=3502,55m

b) WARIANT II

A=0,00m

PKP¹=2025,23299,59=1725,64m

KŁP¹=1725,64+178,57=1904,21m

KKP²/KŁ¹= KKP¹/PŁ¹+K₃=1036,25+145,00= 1181,25m

KŁP²= 1904,21+197,06=2101,27m

PŁP²=2101,27+178,57=2279,84m

B=2279,84+1449,08-299,54=3429,38m

2.3. Obliczenie łuków pionowych

-wzory główne

f=$\frac{t^{2}}{2R}$ , t=$\frac{R}{2}$∆i ,

a) WARIANT I

łuk 1 (↑) łuk 2 (↑) łuk 3 (↓) łuk 4 (↑)

t=10,5m t=10,6m t=12,08m t=42,7m

f=0,03m f=0,03m f=0,05m f=0,46m

a) WARIANT II

łuk 1 (↓) łuk2 (↑) łuk 3 (↓) łuk 4 (↑)

t=7,9m t=11m t=8,85m t=13.1m

f=0,02m f=0,03m f=0,03m f=0,04m

2.4. Długość wirtualna.

L_sp=$\Sigma L + \sum_{f}^{\text{iw}}L$_w-$\sum_{f}^{\text{is}}L$_s

f= współczynnik oporu zasadniczego-przyjęto 0,018 (dla nawierzchni asfaltowych w stanie średnim) ΣL= suma długości spodków nieszkodliwych i wzniesień nieszkodliwych i≤f

$\sum_{f}^{\text{iw}}L$_w=wszystkie wzniesienia na trasie

$\sum_{f}^{\text{is}}L$_s=spadki nieszkodliwe

a) WARIANT I

A→B

L_sp1=(300+342+414,73+483,07+324+436+500+370)+$\frac{1}{2}$(0,44*300+0,30*483,07+0,85*436+0,5*500+1,01*370)-$\ \frac{1}{2}$ (0,61*342+0,3*414,93+0,76*324) =3169,80+635,61-289,67= 3515,74m

B→A

L_sp2=(300+342+414,73+483,07+324+436+500+370)+$\frac{1}{2}$(0,61*342+0,3*414,93+0,76*324)-$\ \frac{1}{2}$(0,44*300+0,30*483,07+0,85*436+0,5*500+1,01*370)=3169,80+289,67-635,61= 2813,86m

L_sp=$\frac{\mathbf{3515}\mathbf{,}\mathbf{74}\mathbf{+ 2813,86}}{\mathbf{2}}$= 3164,80m

b) WARIANT II

A→B

L_sp1=(462+329+434+321+379,51+283,49+282+298+440)+$\frac{1}{2}$(0,75*321+0,88*283,49+1,00*282)-$\ \frac{1}{2}$(0,45*462+0,31*329+0,30*434+0,30*379,51+0,31*498+1,02*440)=3429+386,11-513,46= 3301,65m

B→A

L_sp2=(462+329+434+321+379,51+283,49+282+298+440)+$\frac{1}{2}$(0,45*462+0,31*329+0,30*434+0,30*379,51+0,31*498+1,02*440)-$\ \frac{1}{2}$(0,75*321+0,88*283,49+1,00*282)=3429+513,46-386,11=3556,35m

L_sp=$\frac{\mathbf{3301}\mathbf{,}\mathbf{65}\mathbf{+}\mathbf{3556}\mathbf{,}\mathbf{35}}{\mathbf{2}}$=3429m

2.6. Konstrukcja nawierzchni:

Dane:

Struktura ruchu pojazdów ciężkich:

- samochody ciężarowe bez przyczep N₁ = 380

- samochody ciężarowe z przyczepami N₂ = 280

-autobusy N₃ = 66

Poziom swobodnego zwierciadła wody:

- nasypy poniżej 0,4m

- wykopy poniżej 0,4m

Rodzaj gruntu: piasek pylasty

Pobocze nieutwardzone

Wyznaczenie osi obliczeniowych do kategorii ruchu:

L = (N₁ ∙ r₁ + N₂ ∙ r₂ + N₃ ∙ r₃) ∙ f₁

f₁ = 0,50 – dwa pasy ruchu na drodze jednojezdniowej

r₁ = 0,109

r₂ = 1,950

r₃ = 0,594

L = (380 ∙ 0,109 + 280∙ 1,950 + 66 ∙ 0,594) ∙ 0,5 = 313,31 osi/pas/dobę

L = 313,31 osi/pas/dobę → KR3

Ustalenie warunków gruntowo-wodnych:

Wykopy → DOBRE

Nasypy → DOBRE

Grupa nośności podłoża: G3

Warstwy nawierzchni:

1. Warstwa ścieralna z SMA 5cm

2. Warstwa wiążąca z betonu asfaltowego 8 cm

3. Podbudowa z betonu asfaltowego 10 cm

4. Podbudowa z kruszywa stabilizowanego 20 cm

5. Warstwa gruntu ze spojonego cementem 15cm