Profil podłużny

UWAGA: SEKCJA "PROFIL PODŁUŻNY" W EDYCJI

„Zrzucenie terenu”

Pierwszą czynnością, którą musimy wykonać jeśli chcemy projektować drogę w przekroju podłużnym to „zrzucenie terenu”. Aby rozpocząć prace musimy mieć zasadniczo ukończone wszystkie poprzednie czynności.

Na początku należy zrozumieć, że będziemy pracowali z użyciem skali skażonej (1:5000/250) tzn. że na osi X wszystkie wymiary będą zgodne z tym co mieliśmy na planie. W przypadku wymiarów na osi Y wszystkie wymiary będą przeskalowane 20 razy. To znaczy, że 1 m różnicy wysokości będzie w AutoCadzie mieć 20 pkt natomiast 1,25 m to będzie 25 pkt. Wymiar 1,25 m jest o tyle istotny, że jest to podstawowa różnica wysokości (pomiędzy warstwicami) użytymi na mapach.

Na początku warto przygotować sobie „pusty” profil przygotowany do wypełniania kolejnych wartości:

Na początku warto przyjrzeć się dokładnie warstwicom na naszym rysunku, ewentualnie jeśli jest ich dużo możemy je sobie opisać.

Musimy znać kolejne pikiety, w których droga przecina nam warstwice, możemy użyć do tego różne funkcje takie jak: zmierz, wymiar, linia. Istotne jest aby kolejne domiary zawsze zaczynały się od pełnych hektometrów, dzięki temu zwiększamy dokładność naszego rysunku. Odległości czytamy z dokładnością do 5-10 m.

W powyższym przykładzie otrzymuje kolejne odczyty

0 – 46,25 (dla punktu 0+000 można przyjąć wartość z najbliżej leżącej warstwicy

25 – 47,50

35 – 48,75

45 – 50,00

55 – 51,25

65 – 52,50

100 – 52,50

110 - 51,25

130 – 51,25

Oczywiście powyższy fragment to tylko przykład, w projekcie należy przejść w ten sposób cały odcinek od początku do końca. Teraz jesteśmy wstanie przerysować to co wyznaczyliśmy, możemy to zrobić na wiele sposób, jednym z nich jest utworzenie linii pomocniczych (na nowej warstwie) co 1,25 m (25 pkt), oraz linii odsunięć zgodnych z kolejnymi pikietami warstwic. Przykład poniżej.

Teraz nie pozostaje nam nic innego jak łączenie kolejnych punktów, na przecięciu pikiet i odpowiednich wysokości. Możemy użyć funkcji pollinia. Na końcu kasujemy linie pomocnicze

Na końcu wyłączamy warstwę z liniami pomocniczymi, może się jeszcze do czegoś przydadzą. Ostatecznie otrzymujemy zamodelowany teren (na rysunku poniżej zaznaczony na zielono).

Przygotowania do profilu podłużnego

W celu poprawnego zaprojektowania niwelety należy uwzględnić kilka elementów znajdujących się na planie są to w szczególności

• łuki poziome
• istniejące drogi i cieki wodne

W tym celu powinniśmy na początku projektowania uzupełnić wiersz w naszym profilu o nazwie „elementy planu”:

W elementach planu zaznaczamy: proste, krzywe przejściowe i łuki kołowe. Jest to o tyle istotne ponieważ na długości krzywej przejściowej nie można lokalizować załomów niwelety (punktów zmiany pochylenia podłużnego

Na naszym rysunku nanosimy istniejące drogi oraz cieki wodne:

Projektowanie profilu podłużnego

Podstawowe zasady projektowania profilu podłużnego

• Profil podłużny składa się z odcinków o różnych pochyleniach
• Zmiana pochylenia podłużnego nazywa się załomem, załom może być wklęsły i wypukły
• Załomy o różnicy pochyleń 1% powinny być wyokrąglone promieniem (łuk pionowy), o wartości zgodni z wymaganiami

Vdp [km/h]	140	130	120	110	100	90	80	70	60	50	40	30
Promień krzywej wypukłej [m]	18500	1350	10000	7000	5000	3500	2000	1500	1100	500	250	125
Promień krzywej wklęsłej	6000	5200	4400	3700	3100	2500	2000	1500	1100	400	200	100

• Maksymalne pochylenie podłużne powinno być zgodne z wymaganiami z tabeli poniżej:

Vdp [km/h]	140	130	120	110	100	90	80	70	60	50	40	30
Dopuszczalne pochylenie podłużne [%]	4		5		6		7		8	9

• Minimalne pochylenie podłużne powinno być nie mniejsze niż 0,3% (zalecane jest 0,5%)
• Niweleta powinna wpisywać się w istniejący teren z uwzględnieniem pozostałych zasad
• Proponuje projektować niweletę w taki sposób aby poszczególne spadki miały „sensowną” długość i pochylenie np. pochylenie 1,1% o długości 100 m, zamiast pochylenie 1,112% o długości 101,235 m

Pozostałe zasady:

• Nie dopuszcza się projektowania załomów na długości krzywej przejściowej
• Nie dopuszcza się projektowania załom wklęsłych w wykopie bez możliwości zapewnienia odpływu wody

Powyższe rozwiązanie jest niepoprawne (zielona linia - teren, czerwona linia – niweleta)

• Przy projektowaniu niwelety należy dowiązać się w sposób odpowiedni do istniejący dróg, oraz przeprowadzić niweletę drogi ponad ciekami wodnymi
• W projekcie zakładamy, że rzędna początku i końca jest równa rzędnej terenu w tych miejscach

UWAGA: Nie ma jednoznacznych zasad w jaki sposób należy się dowiązać, należy to zrobić w sposób możliwie najbardziej ekonomiczny, na zajęciach przyjmujemy zasadę: - drogi utwardzone ±0,5 m - drogi gruntowe ±0,7 m - cieki wodne + 1,0 m Powyższe wymagania należy traktować jako warunki projektowe narzucone przez Inwestora.

Projektowanie łuków pionowych

Rozpoczynamy od określenia pochyleń, w naszym przykładzie jest to 2% i 3% w tym układzie Δi=5%. W poniższym przykładzie projektujemy drogę o prędkości projektowej Vp=50 km/h. Pochylenia podłużne wyznaczane są z podstawowej zależności inżynierskiej:

$i={\frac {\Delta _{i}}{\Delta _{L}}}$

Promień (minimalny) łuku wypukłego wynosi zatem 500 m, jest to wartość minimalna my przyjmiemy 1500 m

Vdp [km/h]	140	130	120	110	100	90	80	70	60	50	40	30
Promień krzywej wypukłej [m]	18500	1350	10000	7000	5000	3500	2000	1500	1100	500	250	125
Promień krzywej wklęsłej	6000	5200	4400	3700	3100	2500	2000	1500	1100	400	200	100

Możemy zatem przejść do obliczenia parametrów łuku pionowego, strzałkę łuku wyznaczamy z poniższej zależności:

$t=R{\frac {\Delta _{i}}{2}}$

W naszym przykładzie będzie to:

$t=1500{\frac {0,05}{2}}=37,50\ m$

Strzałka łuku określona jest zależnością:

$f={\frac {t^{2}}{2R}}$

Zatem:

$f={\frac {37,50^{2}}{2\cdot 1500}}=0,47\ m$

Możemy zatem odłożyć te wielkości już na rysunku (pamiętając, że strzałka łuku musi zostać narysowana z zachowaniem skali skażonej)

Teraz możemy za pomocą funkcji splajn wrysować odpowiednio łuk

Może istnieć potrzeba wyznaczenia wartości łuku w pikietach pośrednich, spróbujmy zatem wyznaczyć wartości naszego łuku 20 m od początku łuku i 10 m od końca łuku. Jak na przykładzie poniżej:

Wzory na y1 (20 m od początku łuku) i y2 (10 m od końca łuku) będą wyglądały następująco

W powyższych obliczeniach można zauważyć, że wzór na strzałkę łuku (f) jest szczególnym przypadkiem zależności opisanej poniżej:

$y_{1}={\frac {20,00^{2}}{2\cdot 1500}}=0,13\ m$ $y_{2}={\frac {10,00^{2}}{2\cdot 1500}}=0,033\ m$

Po wrysowaniu f, y₁ i y₂ otrzymujemy rysunek, przy rysowaniu nadal pamiętamy o skali skażonej.

v

Możemy wrysować dokładniej naszą krzywą

Linie czerwone należy traktować jako pomocnicze i na ostatecznym rysunku nie powinny się pojawić. Odpowiednie informacje na temat łuków powinny znaleźć się w wierszu (elementy profilu podłużnego) podobnie jak we wzorze na końcu instrukcji. Tymi parametrami są: Δi, R, t, f

Opisywanie rzędnych

Opisywanie rzędnych może być bardzo żmudną czynnością a zarazem niezbędną

Dlatego warto proces ten zautomatyzować, poniżej przykład jak to zrobić. W przykładzie opisano w ten sposób rzędne terenu. Można analogicznie postępować wobec rzędnych niwelety poza załomami, które powinny być obliczone.

Zaczynamy od wprowadzenia linii pomocniczych

Następnie tworzymy nowy styl wymiarowania

Styl powinien być pozbawiony wszelkich linii pomocniczych

Ustalamy teraz skale wymiaru na 0.05, ponieważ nasza skala skażona przeskalowana jest 20 razy

Zmieniamy kolejne ustawienia

Na razie zatwierdzamy wszystko i wracamy do naszego rysunku. Teraz znajdujemy na rysunku linię odniesienia, która będzie miała rzędna 0 m lub wielokrotność 100 (100, 200, 300 itd.), jednocześnie wydłużając linie pomocnicze narysowane wcześniej.

Warto jeszcze dorysować linię pomocniczą przebiegają przez środek wiersza, w którym będziemy wpisywali wartości.

Teraz możemy wpisywać nasze rzędne w taki sposób, że pierwszy punkt to jest teren, a drugi punktu stanowi linia odniesienia 0. Wymiar wstawiamy na linii pomocniczej w odpowiednim wierszu.

Możemy teraz edytować wygląd wizualny naszych rzędnych

W przypadku linii pomocniczej 100, 200, 300 m itd. w ustawieniach wymiarowania należy dodać przedrostek o odpowiedniej wartości

Rzędne należy zrzucić w każdym możliwym punkcie a w szczególności:

- hektometr,

- zmiany niwelety (załomy),

- elementy planu (łuki poziome),

- elementy profilu (łuki pionowe),

- przecięcia z drogami, ciekami wodnymi itp.,

- punkty zerowe (miejsca przecięcia się terenu i niwelety).

Poniżej przykładowy fragment studenckiego projektu