UNIVERSITATEA DIN ORADEA FACULTATEA DE ARHITECTURĂ ŞI CONSTRUCŢII CATEDRA DE CONSTRUCŢII Anul III, CCIA.
PROIECT LA CAI DE COMUNICATII
Student: Andrei Cosmin Îndrumător: Ş.l.ing. TOADERE MIHAELA
-2012/2013-
BORDEROU DE PIESE A. PIESE SCRISE: I. Tema de proiectare II. Trasarea aliniamentelor şi axei zero III. Racordarea aliniamentelor Racordarea aliniamentelor prin arce de cerc Introducerea razelor progresive Calculul elementelor geometrice ale curbelor din planul orizontal
IV. Profilul longitudinal Elementele profilului longitudinal Pichetarea. Desenarea picheţilor longitudinal Trasarea liniei roşie Calculul declivitaţilor Racordarea declivităţilor
V. Profilul transversal Elementele profilului transversal Proiectarea profilului transversal
B. PIESE DESENATE: I. Plan de situatie II. Profil transversal III.Detaliu clotoida
în
profilul
I. TEMA DE PROIECTARE Să se proiecteze un drum de clasă tehnică V. care să unească punctul A cu punctul B. Clasei tehnice V. aparţin următoarele categorii funcţionale şi administrative: drumuri naţionale secundare, drumuri judeţene, drumuri comunale, drumuri vicinale. Drumurile din clasa tehnică V. au două benzi de circulaţie, numărul de vehicule etalon este <750, numărul de vehicule efectiv este <500. Punctele date A şi B se află la cotele 109,00 m respectiv la 122,00 m faţă de cota zero a Mării Negre. Din punct de vedere a reliefului zonei geografice în care este situat drumul se deosebesc: - drumuri de seş - situate în zone cu altitudni până la 150 m - drumuri de deal - cu altitidini între 150...300 m - drumuri de munte - cu altitudini peste 300 m Conform planului de situaţie se va proiecta un drum de munte. Se va lucra conform prevederilor din STAS 863-85.
II. TRASAREA ALINIAMENTELOR ŞI AXEI ZERO Se întocmeşte planul de situaţie cuprinzând curbele de nivel şi punctele A şi B. Scara planului de situaţie este 1:1000. Se marchează curbele de nivel din 5 în 5 metri. Viteza de bază se defineşte ca fiind viteza care trebuie asigurată vehiculelor la parcurgerea sectoarelor cele mai dificile ale traseului, în condiţii de siguranţă şi confort. Viteza de bază se foloseşte pentru stabilirea elementelor geometrice ale căilor rutiere. Conform normelor tehnice româneşti viteza de proicetare are valori între 120 şi 25 km/h, în funcţie de clasa tehnică (I…V), şi de relieful regiunii străbătute de calea rutieră (şes, deal, munte). Pentru drumuri de munte de clasa V viteza de bază este v=25 km/h. Declivitatea maximă se defineşte ca înclinarea maxim admisă de STAS a drumului. Este funcţie de viteza de bază. Am extras din STAS declivitatea maximă admisă , pentru v=60 km/h, 6.5%. Axa zero a drumului se defineşte ca o linie poligonală având aceeaşi declivitate pe întregul traseu al drumului respectiv (de la A la B). Pentru trasarea axei zero am parcurs etapele: - se alege o declivitate mai mică decât cea maximă, am ales 6.25% - se calculează D (distanţa dintre curbele de nivel corespunzătoare declivităţii alese ): La scara 1:1000 reprezintă 1,429 cm. - am luat în deschizătura compasului 1,5 cm, trasând arce de cerc am ajuns din A în B de pe o curbă de nivel pe celălalt - trebe respectate următoarele reguli: - nu se poate sării peste o curbă de nivel - trebe evitat dreapta de cea mai mare pantă, perpendiculara dintre două curbe succesive - trebe evitate aglomerările de curbe de nivel - prin unirea punctelor de intersecţie dintre curbe de nivel şi arcele de cerc am obţinut axa zero a drumului - se trasează două axe zero şi se alege cea mai avantajoasă dintre cele două Drumul este alcătuit dintr-o succesiune de porţiuni rectilinii, numite aliniamente şi porţiuni curbilinii, numite curbe. În prima etapă se trasează aliniamentele, iar la intersecţia acestora se proiectează curbele. La trasarea aliniamentelor trebuie respectate următoarele reguli: - lungimea aliniamentelor se alege să fie cât mai lungă - aliniamentele trebe să fie cât mai aproape de axul zero, se alege o variantă medie (aliniamentul median) - lungimea aliniamentului dintre două curbe succesive trebe să fie obligatoriu ≥ 1,4v = 35m
III. RACORDAREA ALINIAMENTELOR Racordarea aliniamentelor prin arce de cerc La proiectarea traseelor de drumuri se recomandă adoptarea curbelor cu raze cât mai mari, care să permită racordarea aliniamentelor numai cu arce de cerc. Etapele pe care le-am parcurs la trasarea unei curbe: - am ales un punct de unde ar putea începe curba ( Ti ) - am dus o perpendiculară pe aliniament care să treacă prin acest punct - am măsurat distanţa T şi pe partea cealaltă lui V (intersecţia dintre aliniamente, vârful curbei), se obţine tangenta de ieşire, Te Raza R astfel obţinută trebe să satisfacă următoarele condiţii: - R ≥ Rmin , Rmin este valorea minimă a razei impusă de normele româneşti, în funcţie de viteza de bază. Am extras din STAS Rmin = 125m - valoarea ei să fie număr întreg, multiplu de 5m Dacă una dintre cele două condiţii nu este satisfacută se mută perpediculara, micşorând (spre interiorul curbei) sau mărind (spre exterior) raza. Elementele geometrice ale racordării sunt prezentate în fig.1.
Fig.1. Elementele geometrice ale racordării cu arc de cerc Lungimea aliniamentului dintre două curbe succesive trebuie să fie mai mare decât 1,4 × v = 1,4 × 60 = 84m Introducerea razelor progressive Racordarea în plan constă în introducerea curbelor progressive între aliniamente şi arcul de cerc, în scopul asigurării unei variaţii uniforme a curburii. Introducerea curbei progressive între aliniament şi arcul de cerc impune deplasarea cercului spre centrul de curbură cu mărimea ∆R, denumită deplasarea cercului. Curba matematică folosită de noi pentru racordarea în plan este clotoida.
Clotoida este radioida a cărei curbură 1/ρ este proporţională cu lungimea s a arcului până în punctual oarecare P şi se defineşte prin relaţia: ρ × s = C3 2 în care C3 este a constantă: C 3 = A = R × L unde A – modulul clotoidei R – raza de curbură a clotoidei în punctual în care începe arcul de cerc L – lungimea arcului de clotoidă până în acelaşi punct
Fig.2. Clotoida Clotoida reprezintă traiectoria autovehiculului la trecerea de pe aliniament pe arcul de cerc, când deplasarea se face cu viteză constantă şi volanul se roteşte în mod uniform, motiv pentru care este denumită curbă mecanică prin excelenţă. Lungimea curbei progressive, pe care o notăm cu L, trebuie să fie stabilită astfel încât să asigure deplasarea autovehiculului de pe aliniament pe arcul de cerc(şi invers) cât mai continuu şi fără şocuri.
Fig.3.Exemplu de racordare cu clotoide şi arc de cerc intermediar Conform STASului dacă raza R ≤ 70m este necesar racordare cu clotoidă. Se extrage din STAS în funcţie de viteza de bază, şi raza de curbă R valorile: x, x', y, y', ΔR şi L (lungimea arcului de clotoidă). Punctele care definesc clotoida le-am obţinut prin parcugerea etapelor: - originile clotoidei de, intrare Oi şi de ieşire Oe , se iau la distanţa x' de Ti respectiv de Te
- cu distanţa y' se găsesc poziţiile adevărate ale punctelor Ti , Te , măsurate de poziţiile iniţiale spre centrul arcului de cerc - punctele M i , M e se măsoară faţă de Oi şi Oe prin perechea de distanţe x şi y (x are direcţia paralelă cu aliniament, y are direcţia perpendiculară pe aliniament) - punctele O cu M se unesc cu florarul → clotoidă - punctele M i şi M e se unesc cu compasul Arcul de cerc poate lipsi, astfel se obţine racordare cap la cap ( punctele M i şi M e coincid ). Elementele geometrice ale arcului de cerc, aflat între cele două clotoide se calculeză cu următoarele relaţii: π × R'×α ' - lungimea arcului de cerc cuprinsă între punctele M i şi M e : C ' = 180° α' - tangenta racordării: T ' = R '×tg 2 1 − 1 - bisectoarea racordării: B ' = R '× cos α ' 2 Pentru verificare se măsoară pe desen distanţa R', şi trebuie să se satisfacă relaţia: R = R '+ ∆R Pe planşa a doua este reprezentată un detaliu de racordare cu clotoidă la scara 1:500. Raza R = 70 m, iar în funcţie de acesta şi de viteza de bază am scos din STAS următoarele valori: x'=14,98 m y'=0,27 m x=29,86 m y=2,14 m ΔR=0,53 m L=30 m
Calculul elementelor geometrice ale curbelor din planul orizontal Curba 1:
u = 120° R = 70m α = 180° − u = 180° − 120° = 60° α 60° T = R × tg = 70 × tg = 40.4m 2 2 1 1 B = R× − 1 = 70 × − 1 = 10.81m cos α cos 60° 2 2 π × R × α π × 70 × 60 C= = = 73.3m 180 180
IV. PROFILUL LONGITUDINAL Elementele profilului longitudinal Profilul longitudinal al unui drum reprezintă proiecţia desfăşurată pe un plan, a intersecţiei dintre suprafaţa generată de verticalele ce trec prin axa drumului, cu suprafaţa terenului şi cu suprafaţa drumului ( a căii ). Proiecţia intersecţiei cu terenul se reprezintă pintr-o linie poligonală, de formă neregulată şi se numeşte linia terenului sau linia neagră, iar proiecţia intersecţiei cu suprafaţa drumului, având forma unei linii continue, obţinută după anumite reguli, se numeşte linia proiectului sau linia roşie. În profil longitudinal, fiecărui punct al traseului ( fiecărui pichet ) îi corespunde o pereche de cote, raportate faţă de un plan de referinţă şi anume: cota terenului ( cota neagră ), notată CT şi cota proiectului ( cota roşie ), notată CR. Diferenţa între aceste două cote se numeşte cotă de execuţie ( diferenţă în axă ), se notează CE şi poate fi pozitivă sau negativă: - dacă CE = CR + CT > 0 (+), drumul este în umplutură (rambleu) - dacă CE = CR + CT < 0 (-), drumul este în săpătură (debleu) - dacă CE = CR + CT ≈ 0, drumul se consideră la nivelul terenului Porţiunile orizontale ale liniei proiectului se numesc paliere, iar cele înclinate faţă re orizontală se numesc declivităţi. Declivităţile pot fi: - rampe, dacă în sensul kilometrajului, cotele liniei roşii cresc, drumul urcă - pante, dacă în sensul kilometrajului cotele liniei roşii scad, drumul coboară Distanţa (pe orizontală) între două puncte succesive de schimbare a declivităţilor se numeşte pas de proiectare (lp).
Fig.4. Elementele profilului longitudinal Scara profilului longitudinal este diferenţiată: - pe orizontală scara e 1:1000 - pe verticală e 1:100
Pichetarea. Desenarea picheţilor în profilul longitudinal În mod normal se pichetează la distanţa de 50 m, dar pentru că traseul nostru e scurt vom picheta la distanţa de 15 m. La pichetare am parcurs următoarele etape şi reguli: - Pe planul de situaţie începând din punctul A până în punctul B se pun picheţii notate cu cifre arabe la dinstanţe de 1,5 cm (distanţa la scară). - Dacă avem două curbe succesive obligatoriu punem un pichet între cele două curbe chiar dacă distanţa e mai mică decât 15m, ca să se vadă că există între ele aliniament. - Dacă suntem într-o curbă, picheţii se iau punctele caracteristice ale curbelor, cu distanţele dintre luate astfel: racordare cu arc de cerc: C Ti B = Te B = 2 racordare cu clotoide şi arc de cerc intermediar: Oi M i = Oe M e = L Oi Ti = OeTe = x' Ti M i = Te M e = L − x' M i M e = C' MiB = MeB =
C' 2
Distanţele obţinute se trec pe planşă în rubrica distanţe dintre picheţi, semnalând pintr-o linie verticală poziţia pichetului, respectând distanţele dintre ele puse la scara 1:1000. Cota picheţilor situate între două curbe de nivel se află prin procedeul de interpolare: cotă pichet = cota curbei de nivel cu cota mai mică + distanţa( pichet-curba cu cota mai mică) / distanţa dintre curbele de nivel Dacă pichetul se află pe o curbă de nivel, pichetul va avea cota curbei. Valorile obţinute se trec pe planşă în rubrica cote teren. Am ales ca nivel de referinţă cota cea mai mică de pe traseu. Se pun picheţii în prelungirea liniilor verticali din rândul distanţe dintre picheţi respectând scara 1:100. Se unesc punctele cu mâna liberă. Linia obţinută este nivelul terenului. Trasarea liniei roşie La trasarea liniei roşie trebuie îndeplinite următoarele condiţii: - Declivitatea trebe să fie mai mică decât declivitatea maximă prevăzută de STAS. Pentru viteza de bază v=25 km/h declivitatea maximă este 8% - Linia roşie trebuie să fie cât mai apropiată de linia terenului - Compensarea terasamentelor: pământul din săpătură să compenseze pământul necesar pentru umplutură. Se alege linia mediană. - Urmărirea compensării terasamentelor în profil transversal: profilul de debleu necesită şanţuri şi/sau rigole, astfel volumul pământului săpat este mai mare decât volumul pământului necesar umpluturii, din acest motiv linia roşie în debleu se alege sub linia mediană cu aproximativ 50 cm. - Pasul de proiectare ( distanţa pe orizontală între două puncte succesive de schimbare a declivităţilor, notată lp), trebuie să fie mai mare decât o valore minimă prevăzută de normative. Pentru viteza de bază v=25 km/h lpmin=50 m. - Schimbarea de declivitate se-ncearcă să se realizeze în porţiunile de aliniament ale drumului în plan orizontal (pe zonele cu cifre). Dacă nu e posibil se-ncearcă ca cele două curbe (din plan orizontal şi din plan vertical) să se suprapună, din acest motiv scimbarea de declivitate se alege cât mai aproape de pichetul B. Schimbarea de declivitate se semnalizează cu a linie verticală având un cerc la capăt. Calculul declivitaţilor
Fig.5.Calculul declivităţilor d1 = (125 – 124)· 100/96 = 1.04 % d2 = (126 – 125)· 100/97 = 1.03 % d3 = (128 – 126)· 100/129 = 1.55 %
Racordarea declivităţilor Se parcurg etapele: - se impune raza R a curbei, mai mare decât cea minimă Rmin=1000 m - calculul tangentei: R × m R × d1 ± d 2 T= = 200 200 Pentru calul modulului m se ia "+" când declivităţile sunt de sensuri opuse (una e pantă cealaltă e rampă) "-" când declivităţile sunt de acelaşi sens (ambele sunt ori pante ori rampe) T se măsoară în stânga şi în dreapta curbei. T2 - bisectoarea racordării verticale: B = 2R L ≅ 2 T - lungimea curbei: v Dacă se obţine o valoare mare pentru T se micşorează R. Valorile calculate se trec pe planşă. Punctele pe declivităţi se unesc cu florarul. Racordarea a două declivităţi succesive prin curbe verticale se face atunci când diferenţa algebrică dintre ele m = d1 − d 2 este mai mare decât 0,5%.
Curba 1. a = 2 cm b = 2 cm α = 45o U1 = 180 – α = 145o R1 = 60 m = 6 cm T1 = 24.8 B1 = 0.49 C1 = (π· R1· α1)/180 = 47.12 Curba 2. a = 2 cm b = 4.5 cm α = 66.03o U2 = 180 – α = 113.97o R2 = 60 m = 6 cm T2 = 38.9 B2 = 1.16 C2 = (π· R2· α2)/180 = 69.15 Se completeză rubrica indicatorului cote proiect cu cotele liniei roşie în picheţi, dacă avem curbă cota pichetului pe curbă.
În rândul diferenţe în ax se trec diferenţele dintre cote proiect şi cote teren. Dacă se obţine valoare "+" se trece în dreptul semnului "+" ( pentru umplutură ), dacă se obţine valoare "-" se trece în dreptul semnului "-" ( pentru săpătură ). La declivităţi se semnalizează cu o linie înclinată dacă porţiunea de drum e în pantă sau în rampă, se trec declivităţile şi lungimea porţiunii de drum (pasul de proiectare). În rubrica aliniamente şi curbe se semnalizează schematic porţiunile de aliniamente şi porţiunile de curbe din planul orizontal. Se trec şi valorile elementelor geometrice ale acestora. Rubrica km, hm şi reperi: se trece km-ul reper de unde începe drumul, se marchează drumul la fiecare hm. V. PROFILUL TRANSVERSAL Elementele profilului transversal Profilul transversal este proiecţia ortogonală a intersecţiei unui plan vertical perpendicular pe axa drumul, cu corpul drumul şi cu suprafaţa terenului. Ea cuprinde linia terenului şi linia proiectului. Verticala OO' este axa profilului trasnversal. Aceasta este una dintre verticalele ce generează planul vertical ce trece prin axa drumului (în plan şi în profil longitudinal) şi reprezintă axa de simetrie a platformei în aliniament. Linia proiectului cuprinde: - Platforma, a cărei lăţimea se scoate din STAS în funcţie de clasa tehnică şi categoria funcţional-administrativă a drumului. Platforma cuprinde: - partea carosabilă, aşezată simetric faţă de axa drumului, având lăţimea în funcţie de clasa tehnică, de categoria funcţional-administrativă şi de numărul benzilor de circulaţie, panta transversală este de 2%...3,5%, în funcţie de natura îmbrăcămintei - acostamentele, deasemenea aşezate simetric faţă de axa drumului, având panta de 4% - Taluzurile sunt porţiunile înclinate care delimitează lateral terasamentele şi racordează platforma cu terenul înconjurător, sunt de două tipuri: - taluzuri de rambleu - taluzuri de debleu - Dispozitive de scurgere a apelor: când drumul este în debleu, pentru colectarea apelor se prevăd şanţuri şi rigole la margine platformei. - şanţurile au secţiune trapezoidală şi adâncime de 0,30...0,50 m şi se folosesc atunci când trebuie evacuate debite mari de apă sau când panta longitudinală este redusă, debitul scurs fiind diminuat. - rigolele au în mod obişnuit secţiune triunghiulară, cu adâncime de maxim 0,30 m şi se adoptă atunci când trebuie evacuate debite mici de apă, sau când panta longitudinală este mare, sporind debitul de scurgere. - Banchetele sunt porţiuni practic orizontale. - Ampriza drumului reprezintă distanţa între punctele extreme de intersecţie a liniei proiectului cu linia terenului.
Fig.6.Elementele profilului transversal După poziţia platformei faţă de terenul natural se deosebesc trei tipuri de profiluri transversale, caracterizate prin forma diferită a infrasrtucturii şi anume: - profil transversal în rambleu (în umplutură) - profil transversal în debleu (în săpătură) - profil transversal mixt (se execută atât în săpătură cât şi în umplutură) Distanta intre picheti Pozitia in km Cota teren ( m ) (m) A 0.00 0.00 124 1 11.2 11.2 124 2 24.2 35.4 124 3 20.2 55.6 123 4 23.2 78.8 123 Ti1 4.2 83 123.5 5 5.33 88.33 124 B1 7.33 95.66 125 Te1 12.33 107.99 125.5 6 30.6 138.59 126 7 10.6 149.19 127 A2 8.6 8 157.79 128 9 10.6 168.39 128 Ti2 3.6 171.99 128 10 16.33 188.32 127 B2 3.33 191.65 127 Te2 18.33 209.98 126.5 11 5.2 215.18 127 12 8.2 223.38 128 13 5.2 228.58 129 14 6.2 234.78 130 15 13.2 247.98 130 16 9.2 257.18 129 17 8.2 265.38 128 A3 18 12.2 277.58 127 19 14.2 291.78 127
Pichet
B
28.2
319.98
128
Traseu
A1
Proiectarea profilului transversal Profilul transversal se execută la scara 1:100 atât pe verticală cât şi pe orizontală. Pe planul se situaţie se duce o perpendiculară pe aliniament în pichetul respectiv. Perpendiculara se prelungeşte aprox. 1 cm (lungime la scară) de o parte şi cealaltă a aliniamentului, până se intersectează cu o curbă de nivel. Punctele de intersecţie se notează cu 2I, 2II, 2III... . Înclinarea elementelor profilului transversal s-au ales următoarele: - pentru partea carosabilă 2,5% - pentru acostamente 4% - pentru taluzuri de rambleu 2:3 - pentru taluzuri de debleu 1:1 - pentru banchetă 1% , executată de 1m lăţime - pentru şanţ: 1:1 după acostament pe lungime de 50cm, după care urmează a porţiune dreaptă de 50 de cm, apoi una înclinată cu o pantă de 2:3
Fig.7.Lăţimile elementelor platformei pentru drumurile de clasa tehnică V.
În rubrica cote teren se trece cota pichetului luat din profilul longitudinal, celelalte puncte find aflate pe curbe de nivel cotele lor se iau de pe planul de situaţie. La distanţe se trec valorile măsurate dintre picheţi pe planul de situaţie. Se ia o cotă de referinţă ca şi în cazul profilului longitudinal şi se marchează punctele.
