Plitechnika Białstcka Zakład Inżynierii Drgwej Jan Kwalski 1/11 Ćwiczenie prjektwe z przedmitu Prjektwanie dróg i ulic strna - 1 -.3. Przepusty Na prjektwanym dcinku A-B-C-D trasy zaprjektwan 4 przepusty drgwe następujących lkalizacjach: PD1: KM 5+7, PD: KM 6+15, PD3: KM 6+4, PD4: KM 6+65,.3.1. Wymiarwanie przepustu kłweg PD1 Załżenie przypadku 1: ruch spkjny (laminarny) wdy w przepuście: h < a = µ f 1 przepływ bliczeniwy [m 3 /s] = Z1 + Z = 1,394 + 1,85 = 3,44 m 3 /s f 1 ple pwierzchni czynnej przeju przepustu kłweg [m ] µ współczynnik kntrakcji wg tab. 1.6 Odwdnienie dróg R. Edel a µ =,75 dla przepustu głwicy kłnierzwej prędkść wdy w przepuście [m/s] głębkść cieku przed zabudwą [m] h głębkść ytyczna [m] Ple przeju pprzeczneg Pzim wdy w niezatpinym przepuście przeju kłwym nie pwinien przeaczać 8% wyskści przepustu. W myśl tej reguły raz zakładając maksymalną dpuszczalną prędkść przepływu i p przekształceniu wzru = µ f1, ple przeju pprzeczneg mżna eślić ze wzru: f 1 = max µ max maksymalna prędkść wdy w przepuście wg tab. 1. Odwdnienie dróg R. Edel max = 4,5 [m/s] dla kryta wykładaneg kamieniem Wyznaczenie minimalnej średnicy przepustu kłweg D 1 P przekształceniu wzru: D 1 = 3,44 =,6736 µ,6736 4,5,75 = 1,19 m max Przyjęt rzeczywistą średnicę przepustu kłweg: D = 1,5 m
Plitechnika Białstcka Zakład Inżynierii Drgwej Jan Kwalski 1/11 Ćwiczenie prjektwe z przedmitu Prjektwanie dróg i ulic strna - 13 - Obliczenie głębkści wdy w przepuście h h 3,44 = 1,14 m 3µ D 3,75 1,5 Sprawdzenie warunków pczątkwych h > a a głębkść cieku przed zabudwą (głębkść miardajnej wdy w miejscu prjektwaneg przepustu), przyjmujemy 8% głębkści rwu [m] a =,8,9 m =,7 m h = 1,14 m > a =,7 m warunek spełniny, D h,8 D, D =,5 h = 1,14,8D = 1, warunek nie zstał spełniny Pzim wdy w przepuście przeacza 8% wyskści przepustu, więc h > a, zatem należy wyknać bliczenia dla przypadku drugieg kiedy h > a. Załżenie przypadku : ruch turbulentny (burzliwy) wdy w przepuście: h > a = µ f przepływ bliczeniwy [m 3 /s] = Z1 + Z = 1,394 + 1,85 = 3,44 m 3 /s f ple pwierzchni przepływu w przepuście kłwym przy głębkści ytycznej [m ] µ współczynnik kntrakcji wg tab. 1.6 Odwdnienie dróg R. Edel µ =,75 dla przepustu głwicy kłnierzwej prędkść ytyczna wdy w przepuście [m/s] a głębkść cieku przed zabudwą [m] h głębkść ytyczna [m] Wartść spiętrzenia przed przepustem H sp = h + g η g przyspieszenie ziemskie [m/s ] k η współczynnik Crilisa; przyjmuje się wartść η = 1, prędkść ytyczna wdy w przepuście [m/s] 1,6 k =,134 g 9,81 średnia prędkść wdy w cieku niezabudwanym [m/s],z1 +,Z 1,6 + 1,64 = 1,6 m/s Dla ułatwienia bliczeń mżna skrzystać z wyesów przedstawinych na rys. 1.8 i 1.9 Odwdnienie dróg R. Edel. Wyznaczając stsunek /µ mżna dczytać z wyesów, która z pdanych na diagramie średnic jest najbardziej dpwiednia dla eślneg przepływu raz jaka będzie głębkść ytyczna dla wybranej średnicy przepustu. /µ = 3,44 /,75 = 4,35
Plitechnika Białstcka Zakład Inżynierii Drgwej Jan Kwalski 1/11 Ćwiczenie prjektwe z przedmitu Prjektwanie dróg i ulic strna - 14 - Pnieważ bliczna wartść stsunku /µ = 4,35 pzwala jedynie na dczytanie z diagramu 1.9 wartści h raz ( /g) w przybliżnych ich wielkściach skrzystan w celu uzyskania dkładnych wyników z tablic Elementy hydrauliczne przepływu z pracy mgr inż. W. Rudzińskieg O metdach bliczania światła mstów i przepustów w parciu bwiązujące przepisy. Dla przyjętej wcześniej średnicy przepustu D = 1,5 m raz /µ = 4,35 = f interplując dczytan z tablicy nr 9 w/w pracy następujące wartści parametrów: = 3,77 m/s ; h = 1,13 m 3,77 = h + η k = 1,13 + 1,, 134 = 1,84 m g 9,81 Sprawdzenie warunku H sp <,8 D H sp = 1,84 m >,8 D = 1, m warunek nie zstał spełniny Pza tym: H sp = 1,84 m > 1, D = 1,5 m przepływ wlcie zatpinym Zwiększn średnicę przepustu D = 1,5 m. Dla tej wartści i /µ = 4,35 = f interplując dczytan z tablicy nr 1 następujące wartści parametrów: = 3,153 m/s ; h = 1,85 m 3,153 = h + η k = 1,85 + 1,, 134 = 1,56 m g 9,81 Sprawdzenie warunku H sp <,8 D H sp = 1,56 m >,8 D = 1, m warunek nie zstał spełniny Pza tym: H sp = 1,56 m < 1, D = 1,8 m przepływ wlcie niezatpinym Uwagi i wniski: Wydajnść przepustu zatpineg jest zależna d wymiarów raz różnicy pzimów wdy p bu strnach przepustu. Przy większych dpływach wda ulega przed przepustem spiętrzeniu aż d mmentu wytwrzenia się dstatecznie dużeg spadku hydrauliczneg. P siągnięciu teg pzimu wydajnść przepustu zrównuje się z dpływem i wytwarzają się ustalne warunki przepływu. Zaleca się również aby minimalna różnica pmiędzy rzędną awędzi krny drgi a rzędną spiętrzenia nie była mniejsza niż,5 m. Przepust wlcie zatpinym mżna stswać w przypadkach gdy istnieje pewnść, że przepuszczany ciek prwadzi czystą wdę, a więc na większści ptków nizinnych, na rwach i kanałach sztucznych. W praktyce dąży się d prjektwania przepustów wlcie niezatpinym ze względu na bezpieczeństw nasypu drgweg. Pnieważ w dalszych bliczeniach, nie dnalezin parametrów dla przepustów średnicy większej niż 1,5 m stąd w celu rzwiązania prblemu wdy spiętrznej raz spełnienia warunku H sp <,8 D zastswan rzwiązanie przepustu z wykrzystaniem dwóch rur kłwych. Obliczenia prwadzi się dla jednej z rur: Przepływ bliczeniwy dla jednej rury: =,5 ( Z1 + Z ) =,5 3,44 = 1,6 m 3 /s /µ = 1,6 /,75 =,163 = 1,6 m/s ; k =,134 Przyjęt średnicę przepustu D = 1,5 m. Dla tej wartści raz /µ =,163 = f interplując dczytan z tablicy nr 9 następujące wartści parametrów: =,6 m/s ; h =,81 m,6 = h + η k =,81 + 1,, 134 = 1,8 m g 9,81 Sprawdzenie warunku H sp <,8 D H sp = 1,8 m >,8 D = 1, m warunek nie zstał spełniny (ale wlt niezatpiny)
Plitechnika Białstcka Zakład Inżynierii Drgwej Jan Kwalski 1/11 Ćwiczenie prjektwe z przedmitu Prjektwanie dróg i ulic strna - 15 - Przyjęt średnicę przepustu D = 1,5 m. Dla tej wartści raz /µ =,163 = f interplując dczytan z tablicy nr 1 następujące wartści parametrów: =,417 m/s ; h =,759 m ; c R = 34,87 ; f =,163 / =,895 m,417 = h + η k =,759 + 1,, 134 =,98 m g 9,81 Sprawdzenie warunku H sp <,8 D H sp =,98 m <,8 D = 1, m warunek zstał spełniny (wlt niezatpiny) Sprawdzenie kńcwe: = µ f =,75,895, 417 = 1,6 m 3 /s Pdsumwanie bliczeń: Na pdstawie pwyższych bliczeń w KM 5+7, przyjęt przepust drgwy PD1 pdwójny, składający się z dwóch rur kłwych, każda średnicy D = 1,5 m Obliczenie pchylenia dna pdwójneg przepustu u p,417 = = =,48 =,48% c R 1 34,87 R 3 n Celem nadania równmierneg biegu wdy w krycie dn przepustu pwinn trzymać należyty spadek u p,48%. Przyjęt pchylenie dna przepustu u p =,5 %. Obliczenie prędkści wdy tuż za wyltem z przepustu ( h a) + = 9,81 (,759,8,9 ), 417 w = g + = 1,784 m/s Prędkść wdy tuż za wyltem z przepustu wynsić będzie w = 1,874 m/s..3.. Wymiarwanie przepustu kłweg PD przepływ bliczeniwy [m 3 /s]; = Z3 + Z4 = 1,9 + 1,751 =,78 m 3 /s średnia prędkść wdy w cieku niezabudwanym [m/s],z3 +,Z4 1,9 +,38 = 1,74 m/s Wartść spiętrzenia przed przepustem H sp = h + g η k W celu sócenia bliczeń analgicznie d pkt..3.1. zastswan rzwiązanie przepustu z wykrzystaniem dwóch rur kłwych. Obliczenia prwadzi się dla jednej z rur: Przepływ bliczeniwy dla jednej rury: =,5 ( Z3 + Z4 ) =,5,78 = 1,39 m 3 /s /µ = 1,39 /,75 = 1,853 1,74 = 1,74 m/s ; k =,154 g 9,81 Przyjęt średnicę przepustu D = 1,5 m. Dla tej wartści raz /µ = 1,853 = f interplując dczytan z tablicy nr 9 następujące wartści parametrów: =,45 m/s ; h =,741 m ; c R = 3,71 ; f = 1,853 / =,756 m,45 = h + η k =,741 + 1,, 154 =,955 m g 9,81
Plitechnika Białstcka Zakład Inżynierii Drgwej Jan Kwalski 1/11 Ćwiczenie prjektwe z przedmitu Prjektwanie dróg i ulic strna - 16 - Sprawdzenie warunku H sp <,8 D H sp =,955 m <,8 D = 1, m warunek zstał spełniny (wlt niezatpiny) Sprawdzenie kńcwe: = µ f =,75,756, 45 = 1,39 m 3 /s Pdsumwanie bliczeń: Na pdstawie pwyższych bliczeń w KM 6+15, przyjęt przepust drgwy PD pdwójny, składający się z dwóch rur kłwych, każda średnicy D = 1,5 m Obliczenie pchylenia dna pdwójneg przepustu u p,45 = = =,56 =,56% c R 1 3,71 R 3 n Celem nadania równmierneg biegu wdy w krycie dn przepustu pwinn trzymać należyty spadek u p,56%. Przyjęt pchylenie dna przepustu u p =,6 %. Obliczenie prędkści wdy tuż za wyltem z przepustu ( h a) + = 9,81 (,741,8 1, ), 45 w = g + = 1,138 m/s Prędkść wdy tuż za wyltem z przepustu wynsić będzie w = 1,138 m/s..3.3. Wymiarwanie przepustu kłweg PD3 przepływ bliczeniwy [m 3 /s]; = Z5 + Z6 =,888 +,83 =,49 m 3 /s średnia prędkść wdy w cieku niezabudwanym [m/s],z5 +,Z6 1,11 +,66 = 1,89 m/s Pprzez analgię d rzwiązań i parametrów przepływów z punktów.3.1. i.3.. w KM 6+4, przyjęt przepust drgwy PD3 pdwójny, składający się z dwóch rur kłwych, każda średnicy D = 1,5 m..3.4. Wymiarwanie przepustu kłweg PD4 przepływ bliczeniwy [m 3 /s]; = Z7 + Z8 = 1,497 + 1,35 =,85 m 3 /s średnia prędkść wdy w cieku niezabudwanym [m/s],z7 +,Z8 1,11 +,16 = 1,64 m/s Pprzez analgię d rzwiązań i parametrów przepływów z punktów.3.1. i.3.. w KM 6+65, przyjęt przepust drgwy PD4 pdwójny, składający się z dwóch rur kłwych, każda średnicy D = 1,5 m.