Przekroje poprzeczne. Drogi i ulice. dr inż. Tadeusz Zieliński doc. WIL r. ak. 2016/17

Transkrypt

1 Drogi i ulice Przekroje poprzeczne źródło: Ekspertyza dotycząca trasy tramwajowej do Wilanowa, Suchorzewski Konsulting, 2003 dr inż. Tadeusz Zieliński doc. WIL r. ak. 2016/17

2 Układ wykładu podstawowe elementy przekroju zasady kształtowania elementów przekroju skrajnia jak projektować przekrój? formy przedstawiania literatura

3 Podstawowe elementy przekroju drogi zamiejskie: jednojezdniowe dwujezdniowe ulice: jednojezdniowe dwujezdniowe

4 Podstawowe elementy przekroju Droga zamiejska jednojezdniowa

5 Podstawowe elementy przekroju Droga zamiejska dwujezdniowa źródło: Analizy funkcjonalno-ruchowe wariantów systemu transportowego Warszawy, Warszawa 1991

6 Podstawowe elementy przekroju Ulica jednojezdniowa źródło:

7 Podstawowe elementy przekroju Ulica dwujezdniowa (1) źródło:

8 Podstawowe elementy przekroju Ulica dwujezdniowa (2) źródło: Ekspertyza dotycząca trasy tramwajowej do Wilanowa, Suchorzewski Konsulting, 2003

9 Podstawowe elementy przekroju Ulica dwujezdniowa (3) źródło:

10 Zasady kształtowania elementów przekroju korona drogi: odcinek prosty łuk w planie skarpy elementy dodatkowe

11 Korona drogi, odcinek prosty jezdnia: szerokość pasa ruchu pochylenie porzeczne nawierzchnia pobocze: cel typy

12 Korona drogi, odcinek prosty, jezdnia Szerokość pasa ruchu wynika z szerokości typowych pojazdów i odstępu bezpieczeństwa = f(v) m; najczęściej 3.50 m dla niższych klas większa swoboda wyboru szczegóły

13 Korona drogi, odcinek prosty, jezdnia Szerokość pasa ruchu A S GP i G Z L D typowa dopuszczalna (tylko droga 2-jezdniowa) (ze względu na strukturę lub wielkość ruchu) źródło: Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, 15.1

14 Korona drogi, odcinek prosty, jezdnia musi zapewniać: Pochylenie poprzeczne odwodnienie zależne od rodzaju nawierzchni stateczność pojazdu (nie może się zsunąć) wartości: 2 % nawierzchnia twarda ulepszona (beton asfaltowy lub cementowy, kostka, klinkier) 3 % nawierzchnia twarda nieulepszona (bruk, tłuczeń, elementy prefabrykowane) 4 % nawierzchnia gruntowa ulepszona (stabilizacja chemiczna lub mechaniczna) typowy kształt jezdni: jezdnia dwukierunkowa daszkowy (wyjątki ), jezdnia jednokierunkowa jednospadowy (wyjątek przebudowa GP)

15 Korona drogi, odcinek prosty, jezdnia musi zapewniać: równość szorstkość nośność trwałość wielowarstwowa Nawierzchnia obliczana w zależności od liczby pojazdów ciężkich (pomija się s.o.) przyjmuje się wg katalogów lub oblicza indywidualnie

16 Korona drogi, odcinek prosty, pobocza Cel pas bezpieczeństwa dla kierowców możliwość zatrzymania poza jezdnią ruch innych uczestników ruchu

17 Korona drogi, odcinek prosty, pobocza pasy awaryjne gruntowe utwardzone opaski zewnętrzne Typy

18 cel: Zasady kształtowania elementów przekroju Korona drogi, odcinek prosty, pobocza Typy, pasy awaryjne awaryjny postój pojazdów ruch służb ratowniczych stosowanie tylko drogi klasy A i S (DSR) szerokość: 2.50 m 3.00 m tylko A z V p 120 km/h pochylenie porzeczne jak jezdni nawierzchnia jak jezdni

19 Korona drogi, odcinek prosty, pobocza Typy, gruntowe stosowanie wszystkie klasy, zawsze szerokość: min. typowa: zalecana (dla GP) 1.25 m (bezpieczny ruch pieszy) zwiększa się ze względu na umieszczenie barier ( 1.25 m), ekranów akustycznych itp. pochylenie porzeczne: 6 8 % - dla szer m 8 % - dla szer. < 1.00 m nawierzchnia gruntowa ulepszona (stabilizacja gruntu chemiczna lub mechaniczna)

20 Korona drogi, odcinek prosty, pobocza stosowanie: klasy GP, G, Z Typy, utwardzone niezalecane (obniża bezpieczeństwo) szerokość: utwardzone 1.50 m część nieutwardzona 0.75 (0.50) m pochylenie porzeczne jak jezdnia nawierzchnia inna niż jezdni (np. inny kolor); w praktyce rzadko (najczęściej jak na jezdni)

21 Korona drogi, odcinek prosty, pobocza Typy, opaski cel optyczne prowadzenie ruchu stosowanie: drogi jednojezdniowe międzynarodowe szerokość 0.70 m, dwujezdniowe GP, G, Z bez utwardzonych poboczy szerokość 0.50 m pochylenie porzeczne jak jezdni nawierzchnia jak jezdni

22 Korona drogi, łuk w planie szerokość pasa ruchu teoria zasady stosowania pochylenie poprzeczne: jezdnia teoria zasady stosowania pobocza: teoria zasady stosowania

23 Korona drogi, łuk w planie Szerokość pasa, teoria pojazd na łuku jedzie bokiem zajmuje więcej miejsca poszerzenie pasa p (R - p) 2 + D 2 = R 2 gdzie: R zewnętrzny promień łuku p poszerzenie pasa D rozstaw osi + zwis przedni R 2-2Rp + p 2 + D 2 = R 2 źródło: Komentarz do warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, 16 p 2 0 2Rp = D 2 p = D 2 2R

24 Korona drogi, łuk w planie Szerokość pasa, zasady stosowania wzór ogólny: p = D 2 / 2R wzór stosowany: ( 16) zasady: zaokrągla się do 5 cm w górę całkowite (dla obu pasów) odkłada się do środka łuku nie stosuje się, gdy: D < 20 cm nie stosuje się dla R 200 m (150 m) 2 pasy w jednym kierunku poszerzenie wprowadza się na krzywej lub prostej przejściowej proporcjonalnie do jej długości

25 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, teoria musi zapewnić stateczność pojazdowi: jadącemu z V m (przy mokrej nawierzchni) q min stojącemu (przy oblodzonej nawierzchni) q max możliwe zagrożenia: przesunięcie się pojazdu: na zewnątrz łuku do środka łuku przesunięcie pasażerów pojazdu (wygoda jazdy) przewrócenie na zewnątrz łuku (obrót wokół zewnętrznych kół)

26 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, teoria Przesunięcie na zewnątrz siła utrzymująca siła przesuwająca: φ (G cos α + F sin α) F cos α G sin α F = m V2 = R φ + q φ + q q V 2 g R GV 2 g R V 2 (1 φ q ) g R V 2 g R φ R tg α = q φ q 0 V 2 g (φ + q) φ współczynnik przyczepności poprzecznej G ciężar pojazdu F siła odśrodkowa m masa pojazdu V prędkość R promień łuku g przyspieszenie ziemskie q pochylenie poprzeczne

27 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, teoria Przesunięcie do środka możliwe dla pojazdu stojącego: V = 0 F = 0 φ G cos α G sin α q φ w Polsce najgorsze warunki oblodzenie φ 0.10 q 0.07 (7 %) obniżone ze względu na bezpieczeństwo φ współczynnik przyczepności poprzecznej F siła odśrodkowa V prędkość q pochylenie poprzeczne

28 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, teoria Siła poprzeczna siła poprzeczna przesuwająca: Z = F cos α G sin α F = m V2 = R Z = G V2 G q g R μ = q V 2 g R V 2 g R q μ GV 2 g R R tg α = q cos α 1 (b. mały kąt) μ = V 2 Z G g (μ + q) μ współczynnik siły poprzecznej G ciężar pojazdu F siła odśrodkowa m masa pojazdu V prędkość R promień łuku g przyspieszanie ziemskie μ wykorzystywany współczynnik przyczepności φ im mniejsze μ tym wygodniejsze warunki ruchu

29 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, teoria Obrót moment utrzymujący moment wywracający: s (G cos α + F sin α) h (F cos α G sin α) 2 q 2 h V 2 s g R R V2 (2 h s q) 2 g h R + s V 2 g (s + 2 h q) z reguły mniej istotne od warunku na przesunięcie może decydować: dla pojazdów o wysoko położonym środku ciężkości na łukach o bardzo małym R (małe ronda) A punkt obrotu G ciężar pojazdu F siła odśrodkowa s rozstaw kół h wzniesienie środka ciężkości V prędkość R promień łuku g przyspieszanie ziemskie q pochylenie poprzeczne

30 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, zasady stosowania wzór: q φ g R dla większych R lepsze warunki ruchu mniejszy stopień wykorzystania φ we wzorze φ = f (R) zapas bezpieczeństwa dla kierowców jadących szybciej po łukach o większych R przyjmuje się wg Warunków technicznych, 21.3 w zależności od: klasy drogi (odrębnie G i Z) położenia drogi (zamiejska, ulica) V m (V p dla Z) R zalecane stosownie q 5 % (dla ulic 4 % ) odpowiednio dużych R dopuszczalne przedziały: przykład tabeli V 2

31 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, jezdnia, zasady stosowania przykład tabeli z Warunków technicznych, 21.3 drogi klasy G, bez krawężników

32 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, pobocze, teoria pobocze wewnętrzne: odwodnienie nie gorsze niż na prostej pobocze ma gorszą nawierzchnię pochylenie większe niż jezdni pobocze zewnętrzne: zapewnienie bezpieczeństwa pochylenie jak na jezdni zapewnienie odwodnienia pochylenie na zewnątrz konieczny kompromis

33 Korona drogi, łuk w planie Pochylenie poprzeczne, pobocze, zasady stosowania więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 37.3

34 teoria zastosowanie Skarpy

35 cel powiązanie z terenem: Skarpy, teoria łagodne bezpieczeństwo, stateczność budowli, miejsce na tworzenie zasp strome mała zajętość terenu najczęstszy kompromis pochylenie 1:1.5 szczególne przypadki (niepewne grunty, duże pochylenie terenu, działanie wód) rozpatrywane indywidualnie pochylenie zależy od: wysokości klasy drogi rodzaju robót: nasyp czy wykop usytuowania (ulica wpisanie w teren możliwie minimalne) przy wysokich skarpach ew.: zmienne pochylenie ławki ściany podporowe

36 Skarpy, zastosowanie Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 42

37 Elementy dodatkowe pasy dzielące dodatkowe pasy ruchu chodniki drogi rowerowe pasy postojowe torowiska tramwajowe zieleń

38 Elementy dodatkowe, pasy dzielące środkowe boczne

39 Elementy dodatkowe Pasy dzielące, środkowe cel rozdzielenie jezdni o przeciwnych kierunkach ruchu najczęściej stosowane drogi szybkiego ruchu (DSR) drogi zamiejskie ulice więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 31 35

40 Elementy dodatkowe Pasy dzielące, środkowe, dsr zawsze z opaskami o szerokości 0.5 m (nawierzchnia jak jezdni, ale nie wliczane w jej szerokość) szerokość miejsce na podpory, bariery, osłony przeciw olśnieniowe min. 4 5 m krawężniki wyjątkowo, na płask odwodnienie: z reguły do środka, q = 6-10%, q 1:2 dopuszczalny równomierny spływ z pasa utwardzonego

41 Elementy dodatkowe Pasy dzielące, środkowe, drogi zamiejskie w obrębie skrzyżowań miejsce na wycięcie zatoki dla lewoskrętów min m krawężniki wyjątkowo (skrzyżowania, poprawa odwodnienia); z reguły na płask, h min = 6 cm

42 Elementy dodatkowe Pasy dzielące, środkowe, ulice szerokość ustalana indywidualnie, zależy od b. wielu czynników: azyl dla pieszych min. 2 m, zalecany 2.5 m miejsce na wycięcie zatoki dla lewoskrętów na skrzyżowaniach min m ew. miejsce na tory tramwajowe (torowisko, przystanki), pasy autobusowo-tramwajowe miejsce na poprowadzenie infrastruktury technicznej w krawężnikach

43 Elementy dodatkowe Pasy dzielące, boczne cel izolacja różnych rodzajów ruchu szerokości wynikają ze: skrajni wykorzystania (np. azyle dla pieszych) czasami szczegółowych przepisów typowe zastosowania: ulica ruchu lokalnego torowisko tramwajowe zatoka autobusowa lub postojowa (min. 1.50, 118.2) ciąg pieszo-rowerowy przy drogach G ( m)

44 Elementy dodatkowe, dodatkowe pasy ruchu pasy wyprzedzania cel poprawa płynności ruchu stosuje się dla G i V p > 60 km/h na wzniesieniach na odcinkach, gdzie są problemy z wyprzedzaniem więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) Instrukcja projektowania dodatkowych pasów ruchu na dwupasowych drogach dwukierunkowych, GDDKiA 2005

45 Elementy dodatkowe, chodniki usytuowanie szerokość pochylenie poprzeczne 1 3 % wyciąg z Warunków technicznych więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 43 45, Komentarz do warunków technicznych

46 Elementy dodatkowe, chodniki, usytuowanie ulica: najlepiej oddzielone od jezdni: klasa S G ( m) klasa Z D może być przy jezdni klasa L, D może być ciąg pieszo-jezdny oddzielony krawężnikiem o h= 6 16 cm droga zamiejska: poza koroną oddzielone bocznym pasem dzielącym 1. 0 m

47 Elementy dodatkowe, chodniki, szerokość zależy od: prognozowanego ruchu funkcji ulicy infrastruktury technicznej n*0.75, min 1.5 m przy jezdni 2 m (skrajnia wchodzi na chodnik)

48 Elementy dodatkowe, chodniki, szerokość

49 Elementy dodatkowe, ścieżki rowerowe usytuowanie: jak dla chodnika możliwy wydzielony pas z jezdni 1.5 m szerokość: 1.5 m jednokierunkowa, 2.0 m dwukierunkowa, 2.5 m jednokierunkowa + piesi pochylenie poprzeczne 1 3 % więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 46 48, Komentarz do warunków technicznych

50 Elementy dodatkowe, pasy postojowe tylko na ulicach klasa G (wyj. GP) przykłady więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 30

51 Elementy dodatkowe, pasy postojowe Przykłady źródło: Komentarz do warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, 30

52 Elementy dodatkowe, torowiska tramwajowe szerokość zależy od usytuowania słupów trakcyjnych, ogrodzenia wydzielone z jezdni (wyj. G, centra miast) krawężnik h 10 cm (chyba, że ma stanowić przejazd awaryjny) może być połączone z pasem autobusowym (wspólne przystanki) i pasem ruchu dla pojazdów uprzywilejowanych więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 49 50

53 Elementy dodatkowe, torowiska tramwajowe a na szlaku zewnętrzny pas bezpieczeństwa 0.75 m (0.50 m); na przystanku peron m źródło: Komentarz do warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, 50

54 Elementy dodatkowe, zieleń min. szerokość m utrzymanie mechaniczne odległość pnia drzewa od krawędzi jezdni 3 m odległość od infrastruktury technicznej uważać na ograniczenie widoczności

55 Skrajnia przestrzeń wokół drogi pozbawiona przeszkód rysunki przykładowych skrajni więcej: Warunki techniczne: (Dz. U. nr 43/1999) 54 i zał. nr 1

56 Skrajnia, przykłady droga klasy A lub S jednojezdniowa droga klasy GP wysokość wg 54 chodnik ścieżka rowerowa jednojezdniowa ulica klasy GP

57 Jak projektować? czynniki wpływające na ukształtowanie przekroju klasa drogi natężenie miarodajne (dla klasy Z) duża zmienność ruchu w czasie elementy wynikające z zagospodarowania terenu dodatkowe pasy ruchu zapewnienie możliwości wyprzedzania (drogi zamiejskie) przekrój 2+1

58 Jak projektować? Wpływ klasy drogi wstępna liczba pasów ruchu i jezdni: drogi zamiejskie: klasa A 2*2, drogi ogólnodostępne 1*2 klasa L wyjątkowo może być 1 pas ulice klasa S 2*2 minimalna szerokość w liniach rozgraniczających minimalne wymiary podstawowych elementów

59 Jak projektować? Wpływ natężenia miarodajnego drogi zamiejskie: obliczenie przepustowości odcinka międzywęzłowego liczba pasów liczba pasów 4 2 jezdnie ulice: obliczenie przepustowości skrzyżowań liczba pasów na wlocie (n) ustalenie liczby pasów nie mniej niż (n-2) liczba pasów > 6 > 2 jezdnie (rozwiązanie nietypowe)

60 Jak projektować? Duża zmienność ruchu w czasie zastosowanie: pasów o zmiennych kierunkach ruchu np. 3 pasy; środkowy zmienny jezdni o zmiennych kierunkach ruchu 3 jezdnie, środkowa o zmiennym kierunku ruchu (w zależności od struktury kierunkowej ruch) rozwiązania nietypowe, b. rzadko stosowane (np. dojazdy do obiektów sportowych, giełd rolniczych) przykład

61 Jak projektować? Duża zmienność ruchu w czasie, przykład źródło: oznakowanie poziome oznakowanie pionowe

62 Jak projektować? Elementy wynikające z zagospodarowania terenu chodniki dla ulicy standard; dostosowanie do: prognozowanego ruchu charakteru ulicy drogi rowerowe dbać o płynność, brak przeszkód, równą nawierzchnię zieleń: droga raczej nierównolegle do osi (rozproszone kępy drzew) ulica możliwie szerokie pasy, po nasłonecznionej stronie torowiska tramwajowe rozważyć: połączenie z pasami autobusowymi wykorzystanie przez pojazdy uprzywilejowane pasy postojowe unikać boczne pasy dzielące jeśli są jezdnie ruchu lokalnego infrastruktura techniczna na ulicy może decydować o szerokości w liniach rozgraniczających

63 Formy przedstawiania przekrój normalny przekrój poprzeczny

64 Formy przedstawiania Przekrój normalny normalny tzn. typowy dla odcinka drogi cechy charakterystyczne: rzędne opisane w układzie lokalnym 0.00 w miejscu prowadzenia niwelety wiele wymiarów opisanych ogólnie (np. od do, rzędna wg niwelety rowów) na ogół połowa przekroju opisuje nasyp, połowa wykop zawiera informację na jakim odcinku drogi obowiązuje w projekcie zestaw przekrojów normalnych powinien opisywać wszystkie możliwe układy przekroju z wyjątkiem odcinków ramp przykład

65 Formy przedstawiania Przekrój normalny, przykład

66 Formy przedstawiania Przekrój poprzeczny zrobiony w konkretnym pikietażu drogi cechy charakterystyczne: rzędne opisane w układzie globalnym rzeczywiste konkretne, rzeczywiste wymiary zawiera informację, w jakim pikietażu zrobiony w projekcie pełen zestaw przekrojów poprzecznych w miejscach charakterystycznych (co m) podstawa do obliczenia robót ziemnych przykład

67 Formy przedstawiania Przekrój poprzeczny, przykład

68 Literatura Podstawowa: Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999, w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, Dz. U. Nr 43/1999 poz. 430 Komentarz do warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, cz I i II, GDDP i GDDKiA Warszawa 2000 i 2002 Instrukcja projektowania dodatkowych pasów ruchu na dwupasowych drogach dwukierunkowych, GDDKiA 2005 Wykorzystana: Cielecki A., Furtak S., Więckowski M., Zieliński T., Materiały pomocnicze do ćwiczeń z dróg, ulic i węzłów dla studentów VI semestru, Warszawa, 1979