DOPRAVNÍ STAVBY I. Pozemní komunikace. Návody na cvičení

DOPRAVNÍ STAVBY I Pozemní komunikace Návody na cvičení

DOPRAVNÍ STAVBY I Pozemní komunikace Návody na cvičení Doc.Ing. Marián Krajčovič, CSc., Doc.Ing. Petr Jůza, CSc.

2

0

0

PŘEDMLUVA

PŘEDMLUVA

Skripta „Dopravní stavby I - Pozemní komunikace, návody na cvičení“ jsou určena pro studenty studijních oborů S, E, V, M a G denního studia a pro některé ročníky distančního studia. Účelem předkládaného učebního textu (skripta) je seznámit studenty výše uvedených studijních oborů se zásadami projektování silničních komunikací. Dále jim usnadnit práci při řešení zadání cvičení a zpracování ročníkových projektů. Učební text je sestaven většinou podle náplně výuky na cvičeních. Řeší formou příkladů, výpočtů a pracovních postupů základní úlohy při projektování silničních komunikací. Omezený rozsah skript nemůže obsáhnout vyčerpávajícím způsobem všechnu problematiku o projektování silničních komunikací. Vzhledem k daným podmínkám (rozsahu textu) se jevilo jako účelné, podat ve skriptu alespoň stručný přehled návrhových prvků a zásad projektování. Pro podrobnější studium je doporučená základní literatura [3], [11] a [22], jejíž seznam je uveden na konci učebního textu. Autoři touto cestou děkují spolupracovníkům na Ústavu pozemních komunikací za pomoc při zpracování textů, obrázků a tabulek a Ing. Ottovi Pláškovi z Ústavu železničních konstrukcí a staveb za zpracování části kapitoly 8. Dále pracovníkům DOPRAVOPROJEKT, a.s. Brno a HBH projektu, spol. s r.o. za poskytnutí podkladů k textům a obrázkům. Uživatelům předem děkují za upozornění na případné nedostatky a náměty ke zlepšení textu těchto skript.

Brno, listopad 1998 Autoři

1 1

3

KATEGORIZACE POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ


Podle § 2 zákona č.13/1997 Sb. „O POZEMNÍCH KOMUNIKACÍCH“ se pozemní komunikace dělí na tyto kategorie: a) dálnice b) silnice c) místní komunikace d) účelové komunikace. Zákonem jsou pozemní komunikace (PK) charakterizovány jako dopravní cesta, která je určená k užití chodců, silničními a jinými vozidly. Označení jednotlivých druhů pozemních komunikací jako „kategorie“ zavádí tento zákon nově, což je v „určitém rozporu“ s ČSN 73 6101 (Projektování silnic a dálnic) a s ČSN 73 6110 (Projektování místních komunikací). Tam je „kategoriemi“ označováno šířkové uspořádání PK. Proto je žádoucí, aby označení kategorií podle výše zmíněných norem bylo chápáno jako „technické kategorie“. Pozemní komunikace jako dopravní cestu, tvoří nejrozsáhlejší a jednu z nejdůležitějších součástí infrastruktury České republiky.

1.1

Základní technické kategorie silnic a dálnic

Kategorie (technické kategorie) silničních komunikací představují určitou dopravně-technickou úroveň komunikace (funkční úroveň). Technická kategorie silniční komunikace je charakterizována zlomkem obsahující v čitateli příslušný znak D (dálnice), S (silnice) nebo R (rychlostní komunikace) a kategorijní šířku silniční komunikace v metrech. Ve jmenovateli je návrhová rychlost, která je udávána v km/h. Základní technické kategorie silnic a dálnic podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tabulkách 1.1 a 1.2 a na obrázcích 1.1 a 1.2. Tab.1.1 Šířkové uspořádání dvoupruhových obousměrných silnic Kategorie písmenný znak

S

Šířka v m

b m

návrhová rychlost km/h

a ∗)

v

c

e

7,5 ∗∗)

70; 60; 50

3,00

0,25

0,25

0,25

9,5 10,5

0,50 80; 70; 60;

3,50

0,25

11,5 R ∗) ∗∗)

11,5

1,00

0,50

1,50 100; 80; 70;

3,50

0,25

1,50

0,50

Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku Při intenzitě silničního provozu do 1 500 voz./24h se kat. typ S 7,5 provádí v tomto uspořádání : S

7,5

70; 60; 50

Obr.1.1 Dvoupruhová silniční komunikace a její šířkové prvky

3,00

0,00

0,00

0,75

U dvoupruhových směrově nerozdělených silničních komunikací se koruna šířkově člení na: − obousměrný jízdní pás, který se skládá ze dvou protisměrných jízdních pruhů šířky a, − vodicí proužky jednotné šířky v, − zpevněné části krajnice šířky c, − nezpevněné části krajnic šířky e, − šířky pro osazení bezpečnostního zařízení, které je při osazení směrových sloupků 0,25 m a při osazení svodidel 1,00 m, kategorijní (volnou) šířku b.

4

1


Tab.1.2 Šířkové uspořádání dálnic a směrově rozdělených silnic Kategorie písmenný znak

b m

návrhová rychlost km/h

S

22,5

100; 80; 70

R S

120; 100; 80 24,5

R R ∗)

Šířka v m

100; 80 120; 100; 80

26,5

120; 100; 80

a ∗)

v1

v2

c

d

e

b1 , b2

3,50

0,25

0,50

1,50

3,00

0,50

10,25

3,75

0,25

0,50

2,00

3,00

0,50

11,25

3,75

0,25

0,50

2,50

4,00

0,50

11,75

0,25

0,50

2,50

4,00

0,50

11,75

Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku D ∗∗)

∗∗)

26,5

140; 120; 100; 80

3,75

Pro dálnice se jedná o informativní hodnoty (podle dohody AGR)

Obr.1.2 Čtyřpruhová směrově rozdělená silniční komunikace U čtyřpruhových směrově rozdělených silnic se koruna silniční komunikace šířkově člení na : dva jednosměrné jízdní pásy, které se skládají ze dvou stejnosměrných jízdních pruhů šířky a, vodící proužky šířky v1 a v2, zpevněné části krajnic c, střední dělící pás d, nezpevněné části krajnic e, šířky pro osazení bezpečnostního zařízení, která je stejná jako u dvoupruhových silnic, kategorijní šířku b a na dílčí kategorijní (volné) šířky b1 a b2. Základní čtyřpruhové kategorie lze v případě potřeby souměrně rozšířit. Vzniknou tak šesti nebo osmipruhové silniční komunikace.

− − − − − − −

1.2

Návrh technické kategorie silniční komunikace

Rozdělení pozemních komunikací, resp. silnic a dálnic a charakter provozu na nich, vymezuje možnost volby určitého prostorového uspořádání neboli návrh odpovídající technické kategorie. Třídění silničních komunikací podle ČSN 73 6101 vymezuje volbu prostorového uspořádání a stanovuje rámcovou „kategorizaci“ silničních komunikací podle výhledového zatřídění silničních komunikací, stanovenou ústředním orgánem státní správy ve věcech dopravy (Ministerstvem dopravy a spojů). U dálnic a mezinárodních silnic jsou kategorizace dány na základě mezinárodních dohod o tzv. silničních koridorech, trasách kamionové dopravy (Evropská dohoda o hlavních silnicích s mezinárodním provozem - AGR - Ženeva 1975) a přestavby evropských dopravních sítí v rámci EU (TEN). Rámcové kategorizace silničních komunikací podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tabulce 1.3.

1

5


Tab.1.3 Rámcová kategorizace silničních komunikací Roztřídění silničních komunikací

Odpovídající technická kategorie silničních komunikací

dálnice včetně mezinárodních

D 26,5/140, 120, 100 a 80

silnice I.třídy a mezinárodní silnice

R 26,5/120, 100 a 80; R 24,5/120, 100 a 80; R 22,5/120, 100 a 80; R 11,5/100, 80, 70;S 24,5/100 a 80; S 22,5/100, 80 a 70;S 11,5/80, 70 a 60; výjimečně S 10,5/80, 70 a 60 a S 9,5∗) 80, 70 a 60

silnice II.třídy a mezinárodní silnice

S 22,5/100, 80 a 70; S 11,5/80, 70 a 60; výjimečně S 10,5/80, 70 a 60; S 9,5/80, 70 a 60; výjimečně S 7,5∗) 70, 60 a 50

silnice III.třídy

S 11,5/80, 70 a 60; výjimečně S 10,5/80, 70 a 60; S 9,5/80, 70 a 60; S 7,5/70, 60 a 50

∗)

Nelze použít na mezinárodních silnicích

Technické kategorie pro dálnice, silnice I. a II.třídy jsou určeny výhledovými záměry výstavby a rekonstrukce silničních sítí. U silnic III.třídy se určí na základě posouzení výhledové intenzity dopravních proudů a charakteristiky území. Při volbě technické kategorie se přihlíží k požadavku plynulosti jízdy v ucelených tazích bez větších a náhlých změn prostorového uspořádání, která by ovlivnila jízdní rychlost. Proto z hlediska homogenity ucelených úseků silniční komunikace lze měnit technickou kategorii pouze v nejnutnějších případech, např. v blízkosti velkých měst, průmyslových center, v horských oblastech apod. Podle ČSN 73 6101 jednotlivým technickým kategoriím silničních komunikací odpovídají návrhové hodnoty intenzit silničního provozu uvedené v tabulkách 1.4 a 1.5. Tab.1.4 Orientační návrhové hodnoty k předběžnému stanovení technické kategorie silnic s neomezeným přístupem Technická kategorie kategorijní typ S 7,5

S 9,5

S 10,5

S 11,5

S 22,5

S 24,5

návrhová rychlost [km/h]

Roční průměry intenzit (RPDI) silničního provozu v 1000 voz./24 h podle stupně stoupání 1 2 3 a podle požadované jízdní rychlosti v km/h 70 60 50 40 70 60 50 40 70 60 50 40 -

70 60 50 80 70 60 80 70 60 80 70 60 100 80 70

4,6 6,6 6,1 7,5 6,8 8,3 7,6 28,9 34,4 23,3 31,4 18,3 28,4

100 80

32,3 36,3 41,5 26,0 33,1 39,0

7,1 6,2 9,9 9,3 8,2 11,0 10,4 9,1 11,6 10,9 9,6 39,4 37,1 35,5

9,3 3,8 5,7 8,0 3,3 5,2 7,0 3,9 12,7 5,6 8,5 12,0 5,0 7,5 10,3 4,4 6,8 14,1 6,3 9,5 13,3 5,7 8,4 11,4 5,0 7,6 14,1 7,0 10,0 13,3 6,3 8,8 11,4 5,5 8,0 24,7 29,9 34,7 19,7 27,6 32,3 39,8 15,5 24,7 31,5 -

27,6 31,5 36,5 22,1 29,2 34,0

7,6 6,8 5,7 11,4 9,8 8,7 12,7 10,9 9,7 12,7 10,9 9,7 34,9 -

-

-

4,2 3,4 2,5 6,0 5,4 4,4 6,7 6,1 4,9 7,1 6,4 5,2 25,2 24,4 23,7

5,8 5,2 4,2 8,3 7,5 6,7 9,2 8,3 7,4 9,2 8,3 7,4 26, 6 26,6 25,7 -

6

1


Tab.1.5 Orientační návrhové hodnoty k předběžnému stanovení technické kategorie rychlostních silnic a dálnic Technická kategorie kategorijní typ R 11,5

R 22,5

R 24,5 D 26,5 R 26,5

Roční průměry intenzit (RPDI) silničního provozu v 1000 voz./24 h při požadované jízdní rychlosti v km/h

návrhová rychlost [km/h]

80

70

60

50

100 80 70 120 100 80 120 100 80 120 100 80

5,0 4,4 32,9 29,9 24,7 34,7 31,5 26,0 36,5 33,2 27,4

6,8 6,3 5,6 36,6 34,4 31,4 38,7 36,3 33,1 40,7 38,2 34,9

8,9 8,4 7,8 41,0 39,4 37,8 43,2 41,5 39,8 43,2 41,5 39,8

12,2 11,6 11,0 44,0 43,2 42,3 44,0 43,2 42,3 44,0 43,2 42,3

Poznámka: Hodnoty uvedené v těchto tabulkách jsou pro oba dopravní směry a jsou stanoveny pro mezikřižovatkové úseky při použití zjednodušených předpokladů, zejména směrové vyváženosti intenzit dopravních proudů v 50.hodině, konstantní hodnoty podílu pomalých vozidel (30 %), bez velmi pomalých vozidel. Hodnoty intenzit jsou uvedeny pro silnice bez přídatného pruhu pro pomalá vozidla a při úplném zajištění rozhledu pro předjíždění u dvoupruhových silnic a u silnice typu R 11,5. Hodnoty odvozených šesti a osmipruhových technických kategorií se stanoví vynásobením hodnot pro základní čtyřpruhové technické kategorie přepočtovými součiniteli podle ČSN 73 6101. U dálničního typu D 26,5 se neuvažují hodnoty pro požadovanou jízdní rychlost 50 a 60 km/h. Případná změna technické kategorie se vyřeší v oblasti nejbližší křižovatky před a nebo za hranicí sídelního útvaru vzhledem k zastavěnému území nebo území určenému k zastavění. Z hlediska ochrany životního prostředí musí být prokázáno, že na průjezdních úsecích sídelní útvary nebudou vlivem provozu ve výhledu u obytné a občanské zástavby, zdravotnictví a školství a dalších chráněných oblastí překračovány nejvýše přípustné hodnoty hluku a vibrací a nejvýše přípustné koncentrace nejzávažnějších škodlivin v ovzduší. Předběžný návrh technické kategorie silniční komunikace se při respektování rámcové technické kategorie (viz tab.1.3) provádí orientačně podle výše uvedených tabulek 1.4 a 1.5 a na základě těchto návrhových podkladových údajů: − − − −

výhledový roční průměr denních intenzit (RPDI), návrhová rychlost (Vn), požadovaná jízdní rychlost (Vp), stupeň vlivu stoupání. Silniční komunikace se navrhují, popř. posuzují na výhledovou padesátirázovou intenzitu v jízdním směru (Ivýhl.), uvažovanou pro 20.rok po uvedení do provozu. Za výhledovou intenzitu dopravního proudu vozidel (voz./h) se považuje výhledová padesátirázová intenzita dopravního proudu. 50 ) se stanoví z výchozí intenzity zjištěné dopravním sčítáním Výhledová padesátirázová intenzita ( I výhl.

(RPDI), analýzou dopravních vztahů apod. Výchozí, výhledové i návrhové intenzity se vyjadřují pro každý dopravní směr zvlášť ve skutečných vozidlech, rozdělených podle druhů, aby byl umožněn výpočet podílu pomalých vozidel. Z hlediska hospodářského a dopravního významu silniční komunikace musí být dosaženo potřebné kvality pohybu dopravního proudu vyjádřené odpovídajícími hodnotami požadované jízdní rychlosti podle ČSN 73 6101. V horských oblastech a v průmyslových aglomeracích a příměstských

1

7


oblastech v období rekreačních výjezdových a návratových špiček se připouští ve zdůvodněných případech tyto nejnižší hodnoty požadované jízdní rychlosti: a) na rychlostních silnicích − směrově rozdělených 60 km/h, s výjimkou krátkých horských úseků, kde lze snížit hodnotu až na 50 km/h, b) na silnicích s neomezeným přístupem − směrově rozdělených 50 km/h, − dvoupruhových typu S 11,5; S 10,5 a S 9,5 40 km/h a typu S 7,5 30 km/h. Přitom rozdíl mezi návrhovou a požadovanou jízdní rychlostí nemá být větší než 30 km/h a ve výjimečných případech nejvýše 40 km/h. Podrobný způsob výpočtu je uveden v ČSN 73 6101 a to v příloze I. V tab. 1.6 a 1.7 jsou uvedeny nejnižší hodnoty požadovaných rychlostí podle výše uvedené normy. Tab.1.6 Nejnižší hodnoty požadované jízdní rychlosti Vp na dálnicích a rychlostních komunikacích 120 Vn [km/h] 80 Vp [km/h] *) Platí jen pro mezinárodní dálnice **) Na mezinárodních dálnicích se neuvažuje ***) Na dálnicích se neuvažuje

100 70

70 ***) 50 ***)

80 70 *)

60 **)

Tab.1.7 Nejnižší hodnoty požadované jízdní rychlosti Vp na silnicích s neomezeným přístupem Vp [km/h] na silnici

Třída silnice směrově rozdělené

dvoupruhové

I.

60

50

II.

55

45

III.

-

40

Při výpočtu a posouzení přípustných a návrhových intenzit má být brán na zřetel vliv základních stavebních a dopravních podmínek zejména na: − − − − − −

šířkové uspořádání silniční komunikace, návrhové rychlosti, možnosti předjíždění, velikost a délku stoupání, podíl pomalých vozidel v dopravním proudu, podíl velmi pomalých vozidel.

1.3

Posouzení technické kategorie silniční komunikace

Vzhledem k různému uplatnění vlivu základních stavebních a dopravních podmínek provádí se výpočet návrhových a přípustných intenzit základních technických kategorií podle druhu silniční komunikace odlišným způsobem pro: a) silnice s neomezeným přístupem: − dvoupruhové, − čtyřpruhové; b) rychlostní silnice: − dvoupruhové, − čtyřpruhové směrově rozdělené; c) čtyřpruhové dálnice.

8

1


Při výpočtu je třeba posoudit schopnost silniční komunikace převést dopravní zatížení, tedy prověřit, zda stanovená technická kategorie vyhovuje požadavkům výhledových intenzit silničního provozu. Posouzení se provádí porovnáním hodnoty výhledové intenzity (Ivýhl.) s její navrhovanou hodnotou, která je rovna přípustné intenzitě (Ip) pro danou technickou kategorii v konkrétních stavebních a dopravních podmínkách při pojištění nejnižší požadované jízdní rychlosti (viz tab.1.6 a 1.7). Posouzení se provádí pro každý jízdní směr zvlášť po charakteristických úsecích silniční komunikace, na nichž se vyskytují homogenní stavební a dopravní podmínky. Vždy musí platit: Ip ≥ Ivýhl Při výpočtu přípustných intenzit dopravních proudů (Ip) v závislosti na požadované jízdní rychlosti (Vp) se vychází ze šířkového uspořádání (ks) silniční komunikace. Dále na návrhové rychlosti (Vn), možnosti předjíždění (kp), velikosti a délky stoupání, podílu pomalých vozidel v dopravním proudu, podílu velmi pomalých vozidel (kn) a ze základních hodnot přípustné intenzity při úplné možnosti předjíždění (Iu) a bez možnosti předjíždění. Podrobnější údaje a postup výpočtů jsou uvedeny v lit. [12; 21]. Podle ČSN 73 6101 je pro dimenzování příčného uspořádání silniční komunikace rozhodující 50-ti rázová intenzita 50 ), tj. intenzita dosahovaná nebo překračovaná v 50 hodinách v roce. Její hodnota se stanoví z ( I výhl. výchozí intenzity přenásobením výhledovými koeficienty růstu pro jednotlivé druhy vozidel. Pro výpočet výhledové denní intenzity (Ivýhl.) silničního provozu je nutno znát hodnotu přepočítávacího koeficientu (k50), tj. koeficientu, který určuje jaký je podíl 50-ti rázové intenzity z intenzity denní a závisí na charakteru dopravy. Podle poměru letních špičkových intenzit za 24 hodin v pracovních dnech a v nedělích k celoročnímu průměru rozlišujeme charakter dopravy hospodářský - k50 = 0,121; smíšený - k50 = 0,143 a rekreační - k50 = 0,160. Postup, resp. výpočet přípustných a návrhových intenzit dopravních proudů vozidel je dán metodikou uvedenou v ČSN 73 6101 v příloze I a počítá se zvlášť pro silnice s neomezeným přístupem a zvlášť pro rychlostní silnice. Dále pro silnice dvoupruhové a čtyřpruhové směrově rozdělené a to podle těchto vzorců: a) silnice s neomezeným přístupem − dvoupruhové

[

]

I p = ks . kn I u - k p ( I u - I o ) ;

− čtyřpruhové směrově rozdělené

I p = ks . kn . I z ; b) rychlostní silnice (silnice s omezeným přístupem) − dvoupruhové

I p = I u - k p (I u - I o ) ;

− čtyřpruhové směrově rozdělené

I p = ks . I z ; kde ČSN,

Iu

je základní hodnota přípustné intenzity při úplné možnosti předjíždění podle

Io základní hodnota přípustné intenzity bez možnosti předjíždění podle ČSN, Iz základní hodnota přípustné intenzity podle ČSN, kp hodnota součinitele obtížnosti předjíždění, ks hodnota šířkového součinitele, kn součinitel vlivu pomalých vozidel. Vypočítané hodnoty přípustných intenzit Ip se zaokrouhlí na celé desítky vozidel/hodinu. Hodnoty Iu a Io se vyhledávají v ČSN 73 6101 v příloze I, tab.I.1 a I.8 a hodnoty Iz v tabulkách I.5 a I.9. Také hodnoty součinitelů kp; ks a kn jsou uvedeny v tabulkách přílohy normy. Pro potřeby cvičení bude dále uveden postup výpočtu přípustné (návrhové) intenzity pro dvoupruhové silnice s neomezeným přístupem, který se v praxi používá nejvíce. Postup výpočtu přípustné intenzity dopravního proudu dvoupruhové silnice podle vzorce:

1


[

9

]

I p = ks . kn I u - k p ( I u - I o ) ; Základní hodnoty přípustných intenzit při úplné možnosti předjíždění Iu a bez možnosti předjíždění jsou uvedeny ve voz./h v tab.1.8 a vyhledávají se v řádku pro návrhovou rychlost (Vn), na kterou je posuzovaný úsek silnice navrhován a ve sloupci pro nejnižší dovolenou hodnotu požadované jízdní rychlosti (tab.1.7) tak, že se uvnitř příslušných řádků a sloupců použije hodnota intenzity odpovídající stupni ohodnocení stoupání a procentuálnímu podílu pomalých vozidel. Mezi intenzitami pro krajní hodnoty uvedených podílů pomalých vozidel (5 a 30 %) lze lineárně interpolovat; extrapolovat lze nejvýše do hodnoty 40 %. Při podílu pomalých vozidel nižším než 5 % se počítá s hodnotami intenzit uvedenými pro 5 %, při podílu pomalých vozidel vyšším než 40 % se počítá s extrapolovanými hodnotami pro 40 %. Pro rozčlenění trasy na úseky pro ohodnocení stupněm stoupání, který je uveden v tab.1.8 a který ovlivňuje kapacitu jednotlivých technických kategorií silničních komunikací, se odvozuje z dosahované rychlosti návrhového pomalého vozidla ve stoupání. Její hodnota se zjistí z grafu znázorněném na obr.1.3. Podle této hodnoty rychlosti se trasa silniční komunikace rozdělí na úseky ohodnocené: − při rychlostech 50 km/h a vyšších, stupněm 1, − při rychlostech v rozmezí 30 - 50 km/h, stupněm 2, − při rychlostech 30 km/h a nižších, stupněm 3. Pro práci s grafem je třeba nejdříve zjistit hodnotu výchozí rychlosti návrhového vozidla, tj. rychlosti, kterou má vozidlo na začátku posuzovaného úseku. Výchozím místem v grafu je průsečík hodnoty výchozí rychlosti s křivkou příslušného podélného sklonu. Od průmětu tohoto bodu se na ose délek vynese délka posuzovaného podélného sklonu v hodnotě rovné celému svislému průmětu tohoto sklonu. Koncový bod se z osy délek promítne na křivku posuzovaného podélného sklonu a pro tento průsečík se na druhé ose nalezne odpovídající hodnota rychlosti, která se stává výchozí hodnotou pro následující podélný sklon. Postup se opakuje až do vyhodnocení celého posuzovaného úseku trasy. Přitom je nutné současně sledovat, nevyskytují-li se na vyhodnocovaných podélných sklonech místa, v nichž by mohlo dojít k většímu snížení rychlosti z jiných důvodů, než vlivem podélného sklonu (např. dopravní značkou apod.). Stane-li se tak, pak je nutné se sníženou rychlostí počítat jako s další výchozí hodnotou rychlosti od místa jejího omezení. Mezi hodnotami na svislé i vodorovné ose grafu i mezi křivkami podélných sklonů je možné lineárně interpolovat.

10

1


Tab.1.8 Základní hodnoty přípustných intenzit Iu a Io dopravního proudu na dvoupruhové silnici s neomezeným přístupem [voz./h]

Poznámka: Údaje přípustných intenzit v závorkách jsou uvedeny jen pro lineární interpolace a to v mezích rozsahu hodnot součinitele obtížnosti předjíždění 0,0 - 0,6 a podílu pomalých vozidel 5-20 %.

1


11

Obr.1.3 Vztah podélného sklonu silniční komunikace a rychlosti idealizovaného návrhového vozidla

12

1


Zřídí-li se však přídatný pruh pro pomalá vozidla, hodnotí se z hlediska stoupání směr, pro který byl přídatný pruh zřízen, v délce přídatného pruhu vždy stupněm 1 a do výpočtového vzorce se tedy dosazují tabelární hodnoty Iu, Io a součinitele vlivu velmi pomalých vozidel kn, odpovídající tomuto stupni ohodnocení stoupání. Hodnoty součinitele vlivu pomalých vozidel kn jsou uvedeny v tab.1.9. Tab.1.9 Hodnoty součinitele vlivu pomalých vozidel kn pro dvoupruhové silnice s neomezeným přístupem Stupeň ohodnocení stoupání 1 2 3

kn při počtu velmi pomalých vozidel v dopravním proudu za hodinu 0 5 10 15 ≥ 20 1,0 1,0 1,0

0,91 0,88 0,83

0,84 0,79 0,70

0,79 0,72 0,60

0,76 0,67 0,53

Součinitel obtížnosti předjíždění kp je uveden v tab.1.10. Vyjadřuje vliv snížené možnosti předjíždění v závislosti na intenzitě dopravního proudu v protisměru a na procentuálním podílu zjištěných délek rozhledu pro předjíždění na daném úseku. Zřídí-li se však přídatný pruh pro pomalá vozidla, klasifikuje se v jeho délce, vždy hodnotou pro úplnou možnost předjíždění, tj. 0,00. Hodnoty šířkového součinitele ks jsou uvedeny v tab.1.11. Pomocí tohoto součinitele se ve výpočtech stanovuje přípustná intenzita dopravního proudu vozidel pro jednotlivé technické kategorijní typy (např. S 11,5) v závislosti na kategorijní šířce a požadované jízdní rychlosti. při posuzování přípustných intenzit dvoupruhových silnic odlišných šířek (např. starších silnic, výjimečných šířkových uspořádání apod.) lze mezi hodnotami v řádcích a sloupcích lineárně interpolovat. Tab.1.10 Hodnoty součinitele obtížnosti předjíždění kp pro dvoupruhové silnice Intenzita dopravního proudu protisměru ve voz./h

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 0,22 0,37 0,50 0,62 0,73 0,83 0,92 1,00

kp při zajištěném rozhledu pro předjíždění v % délky úseků silnice 80 60 40 20 0,20 0,38 0,52 0,64 0,73 0,82 0,90 0,96 1,00

0,40 0,55 0,66 0,75 0,83 0,89 0,95 1,00 1,00

0,60 0,71 0,80 0,86 0,92 0,96 1,00 1,00 1,00

0,80 0,86 0,91 0,96 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Tab.1.11 Hodnoty šířkového součinitele ks pro dvoupruhové silnice s neomezeným přístupem Kategorijní šířka m

80

11,5 10,5 9,5 7,5

1,00 0,80 0,60 -

ks při požadované jízdní rychlosti v km/h 70 60 50 40 1,00 0,85 0,70 0,50

1,00 0,90 0,80 0,60

1,00 0,95 0,85 0,65

1,00 1,00 0,90 0,70

30 1,00 1,00 0,95 0,75

1 1.4


13

Příklady návrhu a posouzení technických kategorií silničních komunikací

PŘÍKLAD 1.1 Máme určit orientačně technickou kategorii silnice III.třídy, na které se předpokládá výhledově roční průměr denních intenzit 8.000 voz./24 h (RPDI) v obou směrech. V žádném úseku trasy silniční komunikace neklesne rychlost návrhového (idealizovaného) nákladního vozidla pod 40 km/h. V celém úseku je třeba zachovat jeden typ technické kategorie. POSTUP ŘEŠENÍ: Podle tab.1.3 je možné obecně navrhnout pro silniční komunikaci III.třídy technické kategorie typu: S 7,5/70, 60, 50; S 9,5/80, 70, 60; S 10,5/80, 70, 60 a S 11,5/80, 70, 60. Abychom mohli předběžně vyhledat v tab.1.4 příslušnou technickou kategorii podle orientačních návrhových intenzit denního provozu, musíme stanovit stupeň stoupání na základě minimální rychlosti, která neklesne u návrhového idealizovaněnákladního automobilu pod 40 km/h (v projektech se zjišťuje podle grafu na obr.1.3). Podle přílohy I. ČSN 73 6101 se trasa silniční komunikace ohodnocuje na základě rychlosti pomalého vozidla v rozmezí 30 - 50 km/h, stupněm 2 (viz postup výpočtu přípustné intenzity dopravního proudu dvoupruhové silnice). V tab.1.4 pro stupeň stoupání 2 vyhledáme možné typy kategorií pro zadanou intenzitu (RPDI - 8.800 voz./24 h). Možno navrhnout technické kategorie typu S 9,5; 10,5 a 11,5, které mají orientační návrhovou intenzitu při minimální požadované jízdní rychlosti 40 km/h, větší než 8.000 voz./h. Nejoptimálnější z hlediska intenzity navrhneme technickou kategorii typu S 9,5 pro návrhovou rychlost 60 km/h, protože její orientační intenzita RPDI je 8.700 voz./24 h a současně rozdíl mezi návrhovou a požadovanou jízdní rychlostí není větší než 30 km/h. Závěrem můžeme shrnout, že orientační návrh technické kategorie S 9,5/60 podle podmínek ČSN vyhovuje, protože

I RPDI = 8.700 voz./h 〉 I výhl. = 8.000 voz./24 h . PŘÍKLAD 1.2 V souladu se záměrem Ředitelství silnic a dálnic o rekonstrukci některých silničních komunikací, které byly v roce 1997 při povodních poškozeny, připravuje se projekt rekonstrukce silnice II.třídy č.369, v úseku Ruda nad Moravou - Hanušovice. K vypracování projektové dokumentace (PD) je třeba navrhnout a posoudit technickou kategorii této silniční komunikace. K dispozici jsou údaje z celostátního sčítání dopravy na dálnicích a silnicích z roku 1995. Předběžný návrh směrového a výškového vedení rekonstruované silniční komunikace umožňuje rozhled v 80 % délky trasy, rozhled pro předjíždění a sklon nivelety nepřekročí v žádném místě 3 %. Charakter dopravy na komunikaci je smíšený, rekonstrukce má být ukončena do konce roku 2002, návrhové období pro danou komunikaci je 20 let, tj. do roku 2022. POSTUP ŘEŠENÍ: − základní vstupní údaje: Z výsledků celostátního sčítání dopravy na dálniční a silniční síti v roce 1995 jsou zjištěny tyto údaje: silnice II/369 - sčítací úsek 7-057, RPDI je 1461 voz./24 h na profilu (v obou směrech), • skladba dopravního proudu: těžká vozidla .............. .400 voz./24 h, osobní automobily................1018 voz./24 h, motocykly................................43 voz./24 h, • poměr směrů dopravy: 58 % ku 42 % ve směru na Hanušovice, • charakter dopravy smíšený: k50 = 0,143, • vzhledem k charakteru území a sklonitosti trasy můžeme předběžně stanovit stupeň stoupání 1.

14

1


− výpočet výhledové intenzity dopravního proudu: Pro předběžné stanovení technické kategorie podle ČSN 73 6101 musíme zjistit výhledovou 50-ti rázovou intenzitu pro rok 2022. K tomu použijeme výhledové koeficienty růstu dopravy pro: těžká vozidla (T): kT = 1,72, osobní vozidla (O) kO= 2,96, motocykly (M) kM = 0,65. Potom výhledový roční růst průměrných denních intenzit (RPDI) v roce 2022 bude:

T2022 = T1995 . kT2022 = 400 . 1,72

= 688 voz./24 h

O2022 = O1995 . k O2022 = 1018 . 2,96 = 3013 voz./24 h 2022 M 2022 = M 1995 . k M = 43 . 0,65 =

CELKEM RPDI2022

=

28 voz./24 h 3729 voz./24 h

− předběžný návrh technické kategorie silniční komunikace: Pro posouzení je rozhodující výhledová padesátirázová intenzita (I50), kterou získáme vynásobením výhledového ročního průměru denních intenzit (RPDI2022) koeficientem charakteru dopravy k50. 2022 I 50 = RPDI 2022 . k 50 = 3729 . 0,143 = 533 voz./h ,

z toho podíl jednotlivých vozidel bude: těžkých (T) = 688 . 0,143 = 98 voz./h, osobních (O) = 3013 . 0,143 = 431 voz./h, motocyklů (M) = 28 . 0,143 = 4 voz./h. Dále provedeme rozdělení intenzit dopravy do směrů v poměru 58 ku 42 procentům: Výhledová padesátirázová intenzita I50 pro rok 2022 vozidla 58 % 42 % 100 % těžké 57 41 98 osobní 250 181 431 motocykly 2 2 4 celkem 309 224 533

Pro další výpočet musíme znát podíl pomalých vozidel v dopravním proudu v % a počet velmi pomalých vozidel. V našem příkladě je procento podílu pomalých vozidel 5 % a počet velmi pomalých vozidel 5.

Přípustnou intenzitu (Ip) dopravního proudu posuzovaného směru na dvoupruhové silniční komunikaci s neomezeným přístupem vypočítáme podle vzorce:

[

]

I p = ks . kn I u − k p (I u − I o ) , • v tab.1.8 zjistíme pro návrhovou rychlost 60 km/h základní hodnoty přípustné intenzity při úplné možnosti předjíždění (Iu) a bez možnosti předjíždění (Io), pro stupeň ohodnocení stoupání 1 a pro 5%ní podíl pomalých vozidel a pro požadovanou rychlost 50 km/h:

I u = 1150 voz./ h;

I o = 800 voz ./ h;

• dále v tab.1.10 zjistíme hodnoty součinitele obtížnosti předjíždění (kp) pro intenzitu v dopravním proudu v protisměru, tj. 224 voz./h a pro 80%-ní zajištěném předjíždění:

k p = 0 ,549 ; • v tab.1.11 vyhledáme hodnotu šířkového součinitele (ks) pro dvoupruhové silnice s neomezeným přístupem pro požadovanou jízdní rychlost vj = 50 km/h a kategorijní šířku pro S 7,5:

k s = 0 ,65 ; • poslední koeficient, tj. součinitel vlivu pomalých vozidel (kn) zjistíme v tab.1.9, kde vyhledáme odpovídající hodnotu pro stupeň ohodnocení stoupání 1 a počet velmi pomalých vozidel -5:

1


15

k n = 0 ,91; Potom přípustná intenzita bude:

[

]

I p = ks . kn I u − k p (I u − I o ) =

[

]

= 0,65 . 0,91 1150 - 0,549 (1150 - 800 ) = = 0,5915 (1150 - 0,549 . 350 ) =

= 0,5915 (1150 - 192,15 ) = 0 ,5915 .957 ,85 = 566 ,57 = 567 voz ./ h 2022 Posouzení vykonáme porovnáním 50-ti rázové výhledové intenzity v nejvíce zatíženém směru ( I 50 ) s vypočítanou přípustnou intenzitou: 2022 = 309 voz./h 〈 I p = 567 voz ./ h I 50

Návrh technické kategorie silniční komunikace typu S 7,5 pro návrhovou rychlost 60 km/h vyhovuje pro výhledovou padesátirázovou intenzitu pro rok 2022!

16

2

2 NÁVRH TRASY SILNIČNÍ KOMUNIKACE NÁVRH TRASY SILNIČNÍ KOMUNIKACE

Trasa silnice je prostorová čára spojující střed povrchu silničního tělesa v jednotlivých příčných řezech, a která určuje směrový a výškový průběh silniční komunikace v terénu. Tvar a průběh trasy projektované silniční komunikace (viz obr.2.1) vždy závisí od návrhových prvků, které mají zaručit plynulost, bezpečnost, hospodárnost silničního provozu a v neposlední řadě i od jejího přizpůsobení ke krajině, kterou přechází. Cílem každého projektanta musí být, aby trasa nejen vyhovovala výše uvedeným požadavkům, ale aby odpovídala i svému účelu, třídě i technické kategorii. Sladění průběhu trasy v půdoryse, tj. ve směrovém vedení a v podélném profilu, čili niveletě, je velmi obtížné a dodnes však není celkem vyřešenou otázkou. Vždyť směrové a výškové prvky trasy jsou ortogonální projekcí prostorové čáry. Tuto skutečnost musíme mít na paměti při každém navrhování trasy silniční komunikace. Ani dokonalý směrový průběh trasy a její plynulý podélný profil nebudou ještě zárukou, že silniční trasa bude v prostoru Obr.2.1 Trasa silniční komunikace esteticky a dopravně bez závad. Můžeme být velmi nepříjemně překvapeni deformacemi trasy v prostoru, a to nejen v ose silnice, ale i v ostatních částech koruny silniční komunikace, jestliže se některé prvky silniční trasy použijí nevhodně. Vzájemná vazba jednotlivých prvků, zejména směrových a výškových, je na obr.2.2.

Obr.2.2 Vzájemná poloha výškových a směrových oblouků Homogennost trasy spočívá v tom, že trasa nesmí z hlediska změn návrhové rychlosti vykazovat náhlé změny, které jsou pro řidiče neočekávané a proto nebezpečné.

2.1

Návrh trasy v mapovém podkladě

Aby definitivní trasa byla co nejvýhodněji navržená, musí se spojnice začátku a konce trasy přezkoumat v několika alternativách. Tyto se vypracují v různých mapových podkladech. Návrh trasy, tj. určení nejvhodnějšího směrového a výškového řešení silniční komunikace, se ve většině případů provádí na základě mapových podkladů s výškopisem. Pro zpracování předběžných studií o celkovém vedení trasy používají se mapy v měřítku 1:25 000, 1:10 000 a výjimečně 1:5 000. Protože trasa, kterou tvoří prostorová křivka, se zde navrhuje pouze jejím půdorysným průmětem (osou), vznikají nároky na projektanta (traséra) představit si vrstevnicový plán plasticky. Při návrhu jednotlivých variant musíme brát v úvahu jednak podmínky dopravněekonomické, ale i geologické, hydrogeologické a klimatické poměry zkoumaného území. Vyhledávání trasy je jednou z prvních a nejzodpovědnějších prací na projektu silniční komunikace. Snadnější volba trasy je v rovinatém terénu, kde směrové vedení bývá jednodušší, v pahorkatině a hlavně pak v horském terénu je trasování obtížnější. Než projektant přistoupí k návrhu trasy, provede tzv. rekognoskaci terénu za účelem seznámení se s územím, ve kterém má být trasa komunikace vedena a nebo podrobné prostudování mapového podkladu, které může rekognoskaci nahradit. Při trasování se musíme snažit dosáhnout co nejvíce možného přímého spojení určeného začátku

2 NÁVRH TRASY SILNIČNÍ KOMUNIKACE

17

a konce trasy nejmenšími podrobné prostudování mapového podkladu, které může rekognoskaci nahradit. Při trasování se musíme snažit dosáhnout co nejvíce možného přímého spojení určeného začátku a konce trasy nejmenšími podélnými sklony a dosáhnout plynulosti trasy. V rovinatém terénu je hledání trasy podstatně jednodušší,, než v územích členitých. Kromě umělých překážek se přírodní překážky vyskytují řidčeji, obvykle jen vodní toky, inundační nebo zamokřené území (viz obr.2.3).

Obr.2.3 Předběžný návrh trasy v rovinatém terénu V územích horských a pahorkovitých je vyhledání vhodné trasy silniční komunikace vázané podmínkou zachování největšího dovoleného podélného sklonu. Aby však rozsah zemních prací nebyl velký, snažíme se navrhovat niveletu tak, aby co nejvíce sledovala daný terén. Když není možné překročit dovolený maximální podélný sklon nivelety a ani rozsah zemních prací nemůže být velký, musíme trasu rozvinout (viz obr.2.5). Rozvinutí trasy nám umožňuje řídící, tzv. stupová čára. Ta je vytvořená mnohoúhelníkem s velkým počtem vrcholů a má stálý sklon na určité délce. Slouží jako podklad pro návrh tečnového směrového polygonu a konstruuje se v mapě nebo přímo v terénu. Výpočet protínacího úseku řídící čáry je na obr.2.4. Délka řídící čáry (d) se musí vypočítat z dovoleného nebo zvoleného stoupání nivelety (s %)

d = ∆h = 100 : s , d=

z čeho

∆h . 100 s

d je délka protínacího úseku řídící čáry [m], ∆h s

vzdálenost, resp. výškový rozdíl vrstevnic v mapovém podkladu(interval vrstevnic) [m], výškový rozdíl v navrženém podélném sklonu s % na délku 100 m [m].

a nazývá se protínací úsek, který vypočítáme z podobnosti trojúhelníků: Obr.2.4 Protínací úsek Jak bylo výše uvedeno, řídící čára je čára stejného sklonu (zvolené hodnoty podélného sklonu), která jde po povrchu území. Vypočítanou délku protínacího úseku řídící čáry d v příslušném měřítku mapy protínáme pomocí kružítka všechny vrstevnice v žádaném směru, např. z bodu A do bodu B. Pokud by dvě sousední vrstevnice byly od sebe vzdáleny tak, že by nebylo možno je protínacím úsekem spojit, znamená to, že je mezi nimi menší podélný sklon než s % a je tedy možné v návrhu řídící čáry pokračovat v nejpravděpodobnějším směru osy silniční komunikace až za tímto bezproblémovým úsekem. Při řešení (návrhu) řídící čáry ve zvlněném území a nebo v údolí, může nastat případ, že z některého bodu se protne sousední vrstevnice tak, že spojnice bodů protíná vrstevnici vícekrát. Takové řešení není správné a je

18


nutné interpolovat vrstevnice na poloviční nebo čtvrtinovou hodnotu, samozřejmě také s poloviční a nebo čtvrtinovou délkou řídící čáry d, což je vidět na obr.2.6.

Obr.2.5 Návrh trasy v horském terénu


19

Obr.2.6 Rozvinutí řídící čáry na svahu Na obr.2.7 je zobrazen návrh trasy silniční komunikace v mapovém podkladě různého typu konfigurace terénu.

Obr.2.7 Trasování v mapě a) řídící čára - protínání vrstevnic b) trasa ve zvlněném území c) trasa na svahu d) trasa přes sedlo

20


pokračování obr 2.7

Takto vytvořená trasa by sice měla minimální objem zemních prací, avšak pro velký počet vrcholů není prakticky použitelná. Použití řídící čáry se doporučuje pro traséry začátečníky nebo při překonání obtížného terénu, příp. jen některých úseků. Trasa silnice se však nebude shodovat s řídící čarou z důvodů výše uvedených. Řídící čáru vyrovnáme na tečnový směrový polygon a do jeho vrcholů vkládáme směrové oblouky s poloměry vyhovujícími dané návrhové rychlosti (viz obr.2.8).

Obr.2.8 Vyhledání trasy a její vyrovnání a) řídící čára, směrový polygon a trasa (osa silnice), b) vyrovnání řídící čáry a trasy (osy silnice)


21

Protože se délka osy při vyrovnání zkrátí, musíme volit stoupání řídící čáry o něco menší, zpravidla o 10 až 20 % hodnoty dovoleného podélného sklonu nivelety.

2.2

Návrh směrového vedení trasy

Návrh směrového vedení trasy silniční komunikace pozůstává z návrhu směrového polygonu a z návrhu osy. Pro estetický účinek a z důvodů bezpečnosti a tzv. homogenity trasy je třeba při návrhu směrového mnohoúhelníku (osového polygonu) dbát na to, aby délky stran byly vyvážené, tj. nemají být některé strany příliš krátké a jiné příliš dlouhé a úhly stran mají být v určitém vzájemném poměru i k délkám stran (obr.2.9). Délky stran tečnového polygonu, tj. vzdálenosti mezi vrcholy, musí být minimálně tak dlouhé, aby součet tečen oblouků i s přechodnicemi byl jim minimálně roven. Protože přechodnice vložená mezi tečnu a kružnicový oblouk bude umístěna přibližně polovinou délky od dotykového bodu kružnicového oblouku (KT)k tečně a polovinou ke kružnicovému oblouku. Je tedy potřebná část strany mezi dotykovými body kružnic (KT a TK) rovna nejméně 2 x L/2 = L = délka přechodnice. Potom minimální délka strany směrového polygonu mezi dvěma vrcholy u oblouků s přechodnicemi je:

VB1 − VB2 = T1 + L 1 / 2 + L 2 / 2 + T2 , a u prostých kružnicových oblouků je:

VB1 − VB2 = T1 + m + T2 , kde m je mezipřímá, podle ČSN 73 6101 minimální délky dvojnásobku návrhové rychlosti Vn (viz obr.2.10).

Obr.2. 9 Návrh směrového polygonu a) vyváženost stran směrového mnohoúhelníku b) vztah délky strany a úhlu směrového mnohoúhelníku

Při návrhu trasy a jejich návrhových prvků je třeba pamatovat na podmínky ČSN 73 6101 o návrzích směrových oblouků a přímek. Jejich vzájemný poměr je třeba volit tak, aby: − trasa silniční komunikace stejnoměrně vyhovovala jízdě danou návrhovou rychlostí, − délka přímých úseků nepůsobila na řidiče únavně svou jednotvárností a na směrově rozdělených silničních komunikacích byla co nejkratší a úseky v prostorové přímce byly pokud možno vyloučeny, − po celé délce trasy byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení, − na dvoupruhových silnicích byla zajištěna minimální délka pro předjíždění ve smyslu ČSN. Dále je třeba vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků volit tak, aby hodnoty poloměrů směrových oblouků postupně vzrůstaly nebo klesaly a vyjadřovaly tak pozvolný přechod do podmínek příznivějších nebo obtížnějších a byla dodržena homogenita trasy a celkové bezpečnosti provozu na navrhované silniční komunikaci. Přitom ČSN při navrhování protisměrných kružnicových oblouků s přechodnicí ve tvaru zvratného oblouku stanovuje zachovat vzájemný poměr parametrů stykových přechodnic A2/A1 menší nebo rovný 1,5 a doporučuje použití poměru poloměru R2/R1 menšího nebo rovného 2. kde R2 a A2 jsou větší z obou srovnávaných hodnot (viz podrobněji v kap.3).

22


Obr.2.10 Minimální vzdálenost vrcholů směrového polygonu a) při návrhu kružnicových oblouků s přechodnicemi b) při návrhu prostých kružnicových oblouků Silniční trasu se snažíme navrhnout tak, aby směrové oblouky na sebe plynule navazovaly a nevznikaly mezi nimi příliš dlouhé přímé úseky. Ideální by byla tzv. „stále zakřivená trasa“, kterou se snažíme dosáhnout především u dálnic a kdy protisměrné oblouky velkých poloměrů na sebe plynule navazují. Při trasování se však musíme přizpůsobit mnoha aspektům, především konfiguraci terénu (území), místním podmínkám (ochranná pásma, rekreační území atp.), dopravním a ekonomickým hlediskům a dalším požadavkům na vedení trasy silniční komunikace. Vždy se ale musíme snažit, aby změna křivosti po délce byla plynulá a dosáhla se tak homogenita trasy. Z nulové křivosti (1:∞) v přímém úseku se snažíme postupným zmenšováním poloměrů směrových oblouků dospět plynule až k oblouku s přípustným minimálním poloměrem a tedy maximální křivosti (1:R). Při návrhu přímého úseku trasy je třeba vzít v úvahu jeho kladné i záporné stránky. Protože přímka je nejkratší spojnicí dvou bodů, plyne z toho, že i stavební a provozní náklady by byly nejmenší. Jízda po přímé je klidná a bezpečná do určité délky a času, nepůsobí odstředivé zrychlení, většinou je zajištěna také i délka rozhledu jak pro zastavení, tak pro předjíždění. Na druhé straně klesá s prodlužující se dobou jízdy pozornost řidiče, v noci dochází ke vzájemnému oslňování protijedoucích řidičů, což snižuje bezpečnost silničního provozu. Přestože v ČSN 73 6101 nejsou stanoveny maximální délky přímých úseků, dosavadní praxe, na základě dlouhodobé zkušenosti, nedoporučuje větší délku přímé než 4 000 m a nebo, aby délka úseku v přímé nepřesáhla hodnotu odpovídající dvěma minutám jízdy návrhovou rychlostí (l = 2 Vn). Tyto hodnoty jsou spíše orientační a je účelné ji snižovat a delší přímé úseky trasy navrhovat pouze tehdy, pokud trasa sleduje jinou přímku v terénu, např. vodoteč nebo železniční trať. Dlouhé přímé úseky mají být vystřídány směrovými oblouky o velkém poloměru, aby nedocházelo k náhlému velkému nárůstu odstředivého zrychlení a tím k nepříznivému ovlivnění bezpečnosti a plynulosti jízdy. Návrhové prvky silnic a dálnic, uváděné v ČSN 73 6101, mají být při návrhu silniční komunikace účelně (ekonomicky) přiměřeně zvyšovány (např. poloměry oblouků, délky rozhledu aj.) nebo snižovány (např. podélné sklony aj.) tak, aby zajišťovaly co nejlepší provozní a bezpečnostní podmínky na silničních komunikacích. Volba návrhových prvků, zejména návrhové rychlosti, má vycházet ze skutečných místních podmínek, především z podmínek územních.

2 NÁVRH TRASY SILNIČNÍ KOMUNIKACE 2.3

23

Návrh výškového vedení trasy

Výškové řešení trasy silniční komunikace je dáno niveletou. Tvoří ji výškový polygon, do jehož lomů vkládáme výškové zakružovací oblouky (viz obr.2.11).

Obr.2.11 Niveleta trasy - podélný profil niveletou Pokud by bylo možné provést spojení dvou koncových bodů trasy silniční komunikace výškovou přímou, bylo by to ideální řešení, neboť bychom dostali trasu s tzv. konstantním podélným sklonem a nulovým ztraceným spádem. Toto řešení však v praxi nastává pouze zřídka, a to v rovinatém území, kde může niveleta prakticky kopírovat terén. Podélný řez (niveleta) musí být s ohledem na bezpečnost, pohodlnost a hospodárnost provozu čarou plynulou, tj. s niveletou bez lomů a v přiměřeném sklonu. Prakticky je podélný řez silniční komunikace vždy vytvářen úseky přímými, které jsou vzájemně propojeny zaobleními, jež tvoří výškové oblouky. Délky polygonových stran musí být navrženy v takové hodnotě, aby bylo možno provést zaoblení lomů tečnového výškového polygonu pomocí parabolických oblouků a aby byla zabezpečena bezpečnost a plynulost provozu. Velikost parametrů těchto oblouků se volí v závislosti na významu komunikace, konfigurace terénu a dalších faktorech ovlivňujících plynulost provozu. Minimální hodnoty poloměrů oskulačních kružnic výškových oblouků stanovuje ČSN 73 6101 s ohledem na požadavek zabezpečení délky rozhledu pro zastavení, resp. pro předjíždění zvlášť pro vyduté a vypuklé oblouky (podrobněji viz kap.4 a lit. [11]). Výškové oblouky, které vkládáme do lomů výškového polygonu, se snažíme navrhnout tak, aby trasa byla plynulá a nepůsobila esteticky odpudivě. Proto, pokud za sebou vychází dva výškové oblouky se shodným smyslem zakřivení, doporučuje se ji nahradit jedním obloukem s velkým poloměrem oskulační kružnice. Pokud následují bezprostředně za sebou výškové oblouky opačného smyslu zakřivení (protisměrné), pak je mezipřímá z estetických důvodů nutná. Inflexe výškových protisměrných oblouků vede k pohledové deformaci trasy, ale také ovlivňuje plynulost a bezpečnost provozu. Jak už bylo výše uvedeno, podélný sklon nivelety se řídí členitostí území a návrhovou rychlostí. Největší dovolené hodnoty podélného sklonu stanovuje ČSN 73 7101 a jsou uvedeny v kap.4. Maximální podélný sklon (smax) je omezen v závislosti na technické kategorii silniční komunikace, druhu a konfiguraci území. Je třeba si uvědomit, že maximální hodnoty podélných sklonů výrazně zvyšují provozní náklady, jejich využívání není proto žádoucí. Dalším nepříznivým vlivem velkých (maximálních) podélných sklonů, hlavně dvoupruhových obousměrných silničních komunikací, je výrazné snížení dopravní (provozní) kapacity v důsledku toho, že rychlá vozidla jsou v pohybu omezována pomalými vozidly. Proto na takových silnicích, s těžkou nákladní dopravou, se značným a dlouhým stoupáním, přidává se tzv. přídatný pruh pro pomalá vozidla (podrobněji viz lit. [21]).

24


Výchozím podkladem pro návrh nivelety je podélný profil terénu v ose silniční komunikace. V dobře provedeném návrhu jsou vyloučeny tzv. ztracené spády, hlavně škodlivé ztracené spády, zejména vhodnějším návrhem odstranitelné střídání stoupajících a klesajících úseků (viz obr.2.12). Práce, resp. výkon motoru vozidla je ve ztracených spádech z hlediska provozu dopravy zcela neefektivní. Z hlediska využití výkonu motoru však není vhodný ani nulový, tj. vodorovný sklon, také z důvodu odvodnění povrchu vozovky, hlavně v kritických místech (vzestupnice, zářezy). Minimální podélný sklon nivelety silniční komunikace není ČSN přímo omezen, je třeba mít však na zřeteli, že v zářezech vzniká vážný problém s podélným odvedením vody. Návrh nivelety ovlivňují i další faktory, ale při řešení nivelety v podélném profilu je třeba dodržovat tyto zásady: Obr.2.12 Ztracený spád − Výškové vedení trasy silniční komunikace volíme podle důležitosti komunikace, charakteru dopravy a území, − musíme respektovat extrémní hodnoty návrhových prvků, které jsou závislé na návrhové rychlosti (smax), Rv, ... atp.) a místních podmínkách, − snažíme se vyloučit škodlivé ztracené spády, − návrhem polohy nivelety se musíme snažit o minimalizaci objemu zemních prací, resp. vyrovnat objemy násypů a výkopů, − návrhem podélných a příčných sklonů zajistit dokonalé odvodnění povrchu vozovky a vytvořit tak vhodné předpoklady pro následné odvodnění celého tělesa silniční komunikace, − úrovňové křižovatky s jinými komunikacemi umístit tak, aby byla zaručena přehlednost a bezpečnost provozu. Při návrhu trasy silniční komunikace je třeba věnovat pozornost plynulosti a bezpečnosti silničního provozu, dané vhodným dopravně technickým řešením a dále estetickému a prostorovému účinku trasy. Plynulost a prostorový vzhled jsou dány vzájemným souladem směrových a výškových složek návrhu trasy.

2.4

Sladění směrového a výškového vedení trasy

Ještě i dnes bývá zvykem projektantů navrhovat směrové a výškové vedení trasy silniční komunikace (silnice nebo dálnice) odděleně. I když směrové a výškové návrhové prvky vyhovují podmínkám ČSN a všem pravidlům a zásadám návrhu, nemusí být výsledný efekt prostorového pojímání dostačující a někdy může být i nevyhovující. Nesprávnou kombinací směrového a výškového vedení vznikají nejčastěji chyby v prostorovém vedení trasy silniční komunikace. Zjednodušené zobrazení trasy silniční komunikace jako prostorové čáry ve dvou průmětech nedává ještě záruku správného perspektivního působení trasy. Jednou z nejčastějších chyb je nesprávná poloha směrového oblouku ve výškovém zaoblení nivelety. Nevhodným situováním se směrový oblouk v perspektivním pohledu deformuje a při malém poloměru výškového zaoblení se zhorší dojem směrového vedení trasy. Aby směrové zakřivení bylo včas a jasně pozorovatelné, je třeba, aby se celý pás vozovky, resp. celé koruny silnice jevil v perspektivním pohledu zřetelně zakřivený. Proto musíme zabezpečit, aby směrové otáčení trasy, viditelné před vrcholem výškového zaoblení, bylo v rozmezí od 2° do 3°. Na obr.2.13 je uveden příklad nesprávné kombinace směrové a výškové změny trasy, když směrový oblouk bez přechodnice je výškovým zaoblením úplně zakrytý.


25

Obr.2.13 Perspektivní obraz vstupu do směrového oblouku bez přechodnic, zakrytého vypuklým zaoblením nivelety

Obr.2.14 Perspektivní obraz vstupu do směrového oblouku s použitím přechodnice, zlepšuje se vnímání celého oblouku

26


Obr.2.15 Zaoblení nivelety za směrovým obloukem

Obr.2.16 Krátké zaoblení nivelety před začátkem směrového oblouku


27

Na obr.2.14 je perspektivní obraz ze stejného pozorovacího stanoviště jako na obr.2.13. Je tu vidět zlepšení vnímání (signalizace) směrového oblouku, před který byla vložená dlouhá přechodnice. Mnoho závad v perspektivním pohledu vzniká nevhodnou kombinací směrového oblouku s výškovým údolním zaoblením. Na obr.2.15 je vidět deformaci silnice, když je směrový oblouk těsně předsazený výškovému údolnímu zaoblení. Tak stejně nepříznivou deformací působí, když směrový oblouk přesahuje délku výškového zaoblení - viz. obr.2.16. Na obr.2.17 je znázorněna kombinace, když směrový oblouk a výškové údolní zaoblení, resp. jejich začátek a konec, jsou totožné, čili se kryjí. Zde je vidět, že takovouto kombinací vznikla celkem plynulá nedeformovaná trasa bez protisměrných deformací osy a hran vozovky a koruny silnice. Z uvedených příkladů je zřejmé, že celkem plynulá trasa bez jakýchkoliv deformací vzniká, když se začátky a konce směrových oblouků kryjí s vydutým výškovým zaoblením. Při vypuklém výškovém zaoblení samozřejmě platí zásada popsaná u obr.2.4. Někdy se stává, že při trase v podélném profilu lehce zvlněném, silnice se stáčí za vrcholem zaoblení a znovu se objevuje několikrát podle délky přímky. Takovýto úsek trasy nazýváme „vlající“ trasou a je po stránce estetické nevhodná. Trasu, která je směrově členitá, nesmíme ještě více výškovými zaobleními rozdrobit. V perspektivním pohledu se takováto trasa jeví jako „odskakující“, která působí zvlášť nepříznivě, když jsou směrové oblouky umístěné v údolních výškových zaobleních „vlající“ trasy. Takováto kombinace je nevhodná i z hlediska bezpečnosti provozu vozidel.

Obr.2.17 Zaoblení nivelety se kryje se směrovým obloukem Ze všech dosud uvedených příkladů je zřejmé, že při návrhu trasy je velmi důležité najít správný poměr mezi přímkami, směrovými oblouky a výškovým zaoblením nivelety. Jen tak se vyhneme nepříznivé „ztrnulosti“ a „tvrdosti“ trasy v prostoru. Když posuzujeme trasu v krajině, může být ta stejná trasa buď „tvrdší“ nebo plynulejší, podle toho, jakým terénem (územím) přechází. Nejčastěji najdeme „tvrdou“ trasu tam, kde se projektant - trasér - snažil umístit silniční komunikaci vysoké technické kategorie (např.

28


D 26,5; S 24,5; R 26,5) do údolí nebo naopak u horských silnic, které se šplhají po nezvlněném svahu dlouhými přímkami s ostrými točkami. Těchto několik příkladů má demonstrovat některá základní pravidla trasování a umístění silniční komunikace v prostoru. Pro podrobnější studium doporučuji literaturu [2; 3; 11; 15]. Volba správných „normových“ návrhových směrových a výškových prvků nám ještě nezaručuje plynulý prostorový vzhled. Při složitějších trasách silničních komunikací je třeba doplnit projekt krajinnou perspektivou, což v současné době používání výpočetní techniky není velký technický problém. Přesto se při návrhu směrových a výškových návrhových prvků mají volit takové parametry, aby: − trasa stejnoměrně vyhovovala jízdě danou návrhovou rychlostí, − po celé délce trasy byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení a u dvoupruhových silnic také délka rozhledu pro předjíždění, − délka úseku ve směrové přímce na směrově rozdělených silničních komunikacích byla co nejkratší a na směrově nerozdělených nepřesáhla doporučenou hodnotu podle ČSN, − úseky v prostorové přímé, tedy úseky trasy s osou v přímé a niveletou bez výškových oblouků nebo lomů , byly vzhledem k možnosti oslněni protijedoucích řidičů pokud možno zcela vyloučeny, − za přímým stoupáním nenásledoval ve vrcholovém zaoblení směrový oblouk - změnu směru je třeba signalizovat již dříve použitím dlouhé přechodnice, − směrový oblouk byl pokud možno delší než výškové zaoblení, nacházející se v něm, − poloměry směrových oblouků na začátku stoupání většího než 3 % byly navrženy co největší s ohledem na vozidla jedoucí z klesání, − umístění úrovňových křižovatek, mostů a ostatních objektů bylo zvoleno tak, aby byla zajištěna přehlednost, bezpečnost a plynulost trasy; na mostech se doporučuje volit co největší směrové oblouky a je nutno na nich dodržet maximální a minimální podélné sklony nivelety. Uvážíme-li, že k výše uvedeným hlediskům a zásadám přistupují dnes často diskutované protesty postižených obyvatel a vliv různých zájmových ekologických skupin, bude výsledný návrh trasy silniční komunikace kompromisem s různou váhou příslušných hledisek.

2.5

Příklad vyhledávací studie trasy

Zpracováním přípravné dokumentace (výběr trasy) se začínají práce na přípravě a zajištění stavby pozemní komunikace. Na základě vyhledávací studie (ST) v mapovém podkladě přiměřeného měřítka (1:10000) se vymezí zájmový pruh území pro vedení trasy silniční komunikace. Zjednodušený postup a způsob vypracování vyhledávací studie je podrobněji popsán v následujícím příkladě. PŘÍKLAD 2.1 Na úrovni vyhledávací studie máme navrhnout ve dvou alternativách spojení mezi body A a B v mapovém podkladu v měřítku 1:10 000. Návrh má vyhovět podmínkám ČSN 73 6101 pro technickou kategorii typu S 9,5 a pro návrhovou rychlost 60 km/h. Pro zjednodušení práce v rámci cvičení máme vypracovat jako přílohy dokumentace situaci a podélné profily variant v měřítku 1:10 000/1 000. POSTUP ŘEŠENÍ: − po prostudování mapového podkladu se vytypují charakteristická místa (tzv. positivní a negativní body) a po přibližném nasměrování variantního vedení trasy přistoupíme k vlastnímu trasování; předtím ještě zjistíme výškový rozdíl vrstevnic v mapě, − vypočítáme velikost protínacího úseku řídící čáry d pro různé podélné sklony, nejvíce však 0,8-0,9 smax, který je pro kategorii S 9,5/60, smax = 7,50 %, samozřejmě hodnotu d musíme ještě přetransformovat (přepočítat) do měřítka mapového podkladu, − vlastní trasování nejlépe provedeme na průsvitný papír pomocí kružítka z počátečního do koncového bodu; při trasování je žádoucí dbát na positivní a negativní místa, z vyřešených řídících čar vybereme dvě, − do vybraných řídících čar navrhujeme směrový polygon tak, aby se plochy nad a pod polygonovou čárou přibližně vyrovnaly (pozor na oblouky), což je předpokladem docílení průměrného podélného sklonu řídících čar a samozřejmě taky přibližného vyrovnání kubatury násypů a výkopů,


29

− potom pro danou technickou kategorii, hlavně její návrhovou rychlost, zjistíme minimální poloměry směrových oblouků podle podmínek ČSN 73 6101, dále posoudíme délky stran polygonu z hlediska mezipřímých úseků po navržení prostých kružnicových oblouků tak, aby bylo možné navrhnout v podrobném řešení oblouky s přechodnicemi, při ručním (manuálním) výpočtu délky trasy jednotlivé varianty, musíme zjistit délky polygonových stran a velikost jednotlivých vrcholových úhlů, což můžeme převést v tab.2.1 pro každou trasu zvlášť (samozřejmě při využití některého softwaru pro projektování silničních komunikací, postačí nám znát souřadnice vrcholových bodů a ostatní je už snadnou záležitostí výpočetní techniky),výsledkem návrhu směrového řešení trasy je vykreslení osy do mapového podkladu, podle podmínek ČSN 01 3466, které jsou uvedeny v kapitole 9,v dalším řešení daného úkolu bude třeba navrhnout niveletu pro každou variantu trasy, předem vykreslíme podélný profil terénem podle už výše zmiňované normy „Výkresy inženýrských staveb - výkresy pozemních komunikací“, − do podélných profilů terénu provedeme návrh výškového řešení trasy - niveletu, nejprve výškový polygon a do lomů pak navrhneme zakružovací oblouky podle podmínek ČSN 73 6101 pro kategorii S 9,5 a návrhovou rychlost 60 km/h, − při využití výpočetní techniky jsou oba tyto návrhy velmi jednoduchou záležitostí, dokonce u některých software i s vykreslením podle tzv. výkresové normy (ČSN 01 3466) - viz obr.2.19. Touto přílohou je naše úloha prakticky splněna (viz obr.2.18 a 2.19), v praxi se k takovému návrhu ještě vypracuje průvodní nebo technická zpráva (podrobněji je o této otázce pojednáno v kapitole 9).

30 Tab.2.1



Obr.2.18 Příklad vykreslení variantních tras silniční komunikace v měřítku 1:10 000

31

32


Obr.2.19 Příklad podélného profilu ve vyhledávací studii trasy silniční komunikace v měřítku 1:10 000/1 000 návrh trasy silniční komunikace

OBSAH KAPITOLY 0-2

0 1

2

OBSAH PŘEDMLUVA.....................................................................................................................................2 KATEGORIZACE POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ .......................................................................3 1.1 Základní technické kategorie silnic a dálnic ...............................................................................3 1.2 Návrh technické kategorie silniční komunikace .........................................................................4 1.3 Posouzení technické kategorie silniční komunikace...................................................................7 1.4 Příklady návrhu a posouzení technických kategorií silničních komunikací .............................13 NÁVRH TRASY SILNIČNÍ KOMUNIKACE...............................................................................16 2.1 Návrh trasy v mapovém podkladě ............................................................................................16 2.2 Návrh směrového vedení trasy..................................................................................................21 2.3 Návrh výškového vedení trasy..................................................................................................23 2.4 Sladění směrového a výškového vedení trasy ..........................................................................24 2.5 Příklad vyhledávací studie trasy ...............................................................................................28

3

SMĚROVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY

33

3 SMĚROVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY Trasa silnice, kterou jsme v základních pojmech definovali jako spojnici středů povrchu silniční komunikace, je čára prostorová, jejíž průmět do vodorovné roviny znázorňuje směrové vedení a nazývá se osa. Osa silniční komunikace se skládá z přímek a oblouků. Při navrhování nebo vytyčování silničních komunikací většinou vycházíme z přímých úseků trasy, mezi lomy těchto přímých úseků se vkládají směrové oblouky. Tyto prvky nazýváme základními směrovými prvky osy silniční komunikace.

3.1 Základní prvky směrového řešení Jak už bylo výše uvedeno, osa silniční komunikace se skládá z přímek, oblouků a přechodnic, tj. křivek, které mění svůj poloměr od 0° do konkrétního poloměru oblouku. Osa silniční komunikace je tedy obecnou čarou vyrovnanou v plynulou křivku různé křivosti. Přímka je jistě výhodný prvek směrového řešení, ale nevyhovuje jak z hlediska estetiky, ale zejména z hlediska bezpečnosti provozu. Proto se přímé úseky snažíme navrhovat co nejméně a dokonce na rychlostních silnicích a dálnicích vůbec ne. Podle ČSN 73 6101 není stanovena délka přímých úseků osy silničních komunikací, ale praktické zkušenosti doporučují, aby délka úseku v přímé nepřesáhla hodnotu odpovídající dvěma minutám jízdy návrhovou rychlostí (viz tab.3.1). Podrobněji je o tom pojednáno v kap.2 a v lit. [11]. Tab.3.1 Doporučené maximální délky přímek Návrhová rychlost Vn [km/h]

50

60

70

80

100

120

Maximální délka 1 600 2 000 2 300 2 600 3 200 4 000 přímého úseku [m]

Do lomů přímek osového polygonu vkládáme směrové oblouky prvky, které potom spolu s mezipřímými úseky znázorňují vlastní směrové vedení silniční komunikace.

Směrové oblouky, které se vkládají do lomů osového polygonu, mohou být z hlediska orientace levostranné a pravostranné (odbočující ve směru staničení silniční komunikace). V trase silniční komunikace se tedy střídají pravostranné a levostranné oblouky podle toho, jaké jsou podmínky dopravní, územní, inženýrskogeologické, technickoekonomické aj. Když následují oblouky za sebou se středem křivosti na různé straně od osy, mluvíme o obloucích protisměrných a když jsou středy křivosti za sebou následujících oblouků jde o oblouky rovnosměrné. Směrové oblouky jsou dále charakterizovány velikostí křivosti a poloměrem R. Velikosti poloměrů směrových oblouků stanovíme z hlediska bezpečnosti proti smyku a převržení vozidla a její minimální hodnoty stanovuje ČSN 73 6101 ve vztahu návrhové rychlosti a dostředného sklonu. Směrové oblouky z hlediska geometrického tvaru mohou být: − prosté kružnicové, − přechodnicové, − kružnicové s přechodnicemi, − složené. Prosté kružnicové oblouky můžeme používat tehdy, jestliže návrh vyhovuje podmínkám ČSN, tj., že odsun kružnicového oblouku ∆R ≤ 0,25 m. Následují-li po sobě dva protisměrné oblouky bez přechodnic, musí být mezi nimi navržena mezipřímá, délky rovné dvojnásobné velikosti návrhové rychlosti (2 . Vn). Přechodnicové oblouky se používají jen tehdy, jestliže je z trasovacích nebo estetických důvodů potřebné vynechat část kružnicového oblouku. Používají se při návrzích s vyšší návrhovou rychlostí (např. na rychlostních silnicích nebo dálnicích), avšak jejich délky jsou podstatně větší jak při obloucích s přechodnicemi. Kružnicové oblouky s přechodnicemi jsou nejčastějším řešením ve směrových návrzích silničních komunikací. Před a za kružnicový oblouk se vkládají přechodnice buď souměrné, nebo nesouměrné délky, které umožňují postupnou změnu úhlu natáčení kol automobilu pro plynulou a

34

3


bezpečnou jízdu. Navrhnou-li se dva protisměrné oblouky, je žádoucí stykovat přechodnice v jediném tzv. inflexním bodě. Složené oblouky se používají zejména tam, kde jsou stísněné podmínky, ke vhodnějšímu umístění osy silniční komunikace k tvaru území, případně k vyloučení krátkých mezipřímých při jednosměrných obloucích. Složené oblouky lze sestavit nejvhodněji ze vzájemně vystřídaných úseků kružnicových a krajních a mezilehlých přechodnicových nebo výjimečně z kružnicových částí o různém poloměru. Vždy je však lepší složené oblouky nahradit jedním o větším poloměru. V dalších částech této kapitoly budou probrány nejčastěji používané kombinace těchto výše uvedených základních prvků směrového řešení osy silniční komunikace. Podrobněji jsou popsány směrové návrhové prvky v základních skriptech [11] a v dalších doporučených učebnicích [např. 3; 7; 17].

3.2 Prostý kružnicový oblouk Prostý kružnicový oblouk se používá buď jako samostatné řešení změny směru osy nebo nám slouží jako součást směrové změny v kombinaci s přechodnicemi nebo složenými oblouky. Nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků jsou v ČSN 73 6101 stanoveny v závislosti na návrhové rychlosti a na příčném dostředném sklonu, viz tab.3.2. Tab.3.2 Nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a k dostřednému sklonu Návrhová rychlost v km/h

Poloměr kružnicového oblouku v m při dostředném sklonu vozovky v % 2

2,5

3

3,5

4

bez

4,5

5

5,5

6

6,5

7

120

2 200 1 750 1 450 1 250 1 100

975

875

800

725

-

-

100

1500 1200 1000

675

600

550

500

-

-

875

750

dostřed. sklonu 3500 (3 800) 3 500*) 2 500 (2 700)

80

1 000

775

650

550

500

450

400

350

325

-

-

70

750

600

500

425

375

330

300

270

250

-

-

3 500*) 1 500 (1 700) 1500

60

550

450

375

325

270

240

220

200

180

170

-

1500

50

375

300

250

220

190

170

150

140

125

120

110

1500

)

* Platí jen na dálnicích a rychlostních silnicích ( ) Platí pro základní sklon 2,5 % Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN 73 6102. Poznámka: Hodnoty poloměrů, uvedených v tabulce vpravo od silné čáry, je třeba přezkoušet z hlediska výsledného sklonu; hodnoty uvedené vpravo od čárkované čáry pak i z hlediska rozhledu pro zastavení. Prosté kružnicové oblouky, jejich minimální poloměry, se mají navrhovat jen tehdy, když se nedá do směrového tečnového polygonu vložit oblouk o větším poloměru bez neúměrného zvýšení stavebních nákladů nebo zhoršení návrhových prvků trasy silniční komunikace. Řešení prostého kružnicového oblouku spočívá ve výpočtu tzv. hlavních vytyčovacích prvků, tj. hodnot, které určují umístění kružnice do tečnového polygonu a z výpočtu podrobných bodů. Výpočet hlavních vytyčovacích prvků lze rozdělit podle obr.3.1 na: − výpočet délky tečny - T, − výpočet vzdálenosti středu oblouku (KK) od průsečíku tečen (VB), tzv. bisektrisy - z, − výpočet pravoúhlé pořadnice středu oblouku (KK) po tečně (T) - xKK, − výpočet pravoúhlé pořadnice středu oblouku (KK) na kolmici od tečny (T) - yKK,

3


35

− výpočet celkové délky oblouku - O.

Obr.3.1 Vytyčovací prvky kružnicového oblouku

3.2.1 Výpočet vytyčovacích prvků kružnicového oblouku Hlavní vytyčovací prvky můžeme vypočítat dvojím způsobem: − pomocí vytyčovacích tabulek, − výpočtem pomocí kalkulátoru s goniometrickými funkcemi. Tabulky pro kružnicové oblouky jsou zpracovány pro základní poloměr r = 1 m, nebo r = 100 m. Lze tedy skutečné vytyčovací prvky hlavních bodů oblouku získat z tabulkové hodnoty přenásobené poměrem skutečného poloměru oblouku k základnímu tabulkovému poloměru. Pro jednotnost značení budeme používat pro vyjádření tabulkových hodnot malá písmena s pruhem ( r , t , z , x , y , o ) a pro skutečné vypočítané hodnoty daného konkrétního poloměru velká písmena bez označení. Výpočet pomocí kalkulátorů do odvozených matematických vzorců je jednodušší a hlavně rychlejší. PŘÍKLAD 3.1 Vypočítejte hodnoty hlavních vytyčovacích prvků prostého kružnicového oblouku, je-li dán poloměr g R = 1 600,00 m a středový úhel αs = 5,85 . Podrobné body vypočítejte průběžně po 20,00 m a to pro první polovinu oblouku pomocí pravoúhlých souřadnic, pro druhou polovinu oblouku pomocí polárních

36

3


souřadnic. Staničení začátku oblouku TK je totožné s podrobným bodem 1 a je 1,250 00 km. Ve vhodném měřítku (např. 1:1 000, 1:2 000 apod.) nakreslete vytyčovací výkres oblouku. POSTUP VÝPOČTU: − nejdřív provedeme výpočet pomocí vzorců a kalkulátoru s goniometrickými funkcemi: Podle obr.3.1 je možno z trojúhelníku TK, VB, KT vypočítat hlavní tečnu T:

T = R . tg

α

= 1 600,00 . tg

2 73,565 = 73,56 m

5,85 = 1 600,00 . tg 2,925 = 1 600,00 . 0,045978 = 2

Dále vypočítáme vzdálenost středu (vrcholu) oblouku (KK) od průsečíku tečen (VB - vrcholu osového polygonu) z:

z =

R cos

α

α α     - 1 = 1 600,00 .  sec - 1 = − R = R  sec     2 2

2

5 ,85   = 1 600,00 .  sec - 1 = 1 600,00 . (1,001 056 - 1) = 1600 ,00 . 0 ,001 056 =   2 = 1,689 = 1,69 m Délka kružnicového oblouku od začátku (TK) do konce (KT) O :

O=

π . R .α g

200 = 147 ,03 m

= R . arc α = 1 600,00 . arc 5,85 g = 1 600 ,00 . 0 ,091 892 = 147 ,027 =

Dále lze vypočítat pravoúhlé souřadnice středu oblouku (KK) xKK a yKK :

x KK = R . sin

α

= 1 600 ,00 . sin

2 = 73,488 = 73,49 m

y KK = R - R . cos

5,85 = 1 600 ,00 . sin 2,925 = 1 600,00 . 0,045 930 = 2

α

5,85  α   = R  1 − cos  = 1 600 ,00  1 - cos  = 1 600,00 ( 1 - cos2,925) =   2  2 2

= 1 600,00. ( 1 - 0,998 945) = 1 600,00 . 0,001 055 = 1,688 = 1,69 m Tímto způsobem můžeme také vypočítat podrobné body v oblouku, pravoúhlé souřadnice, jak při zvolené úsečce xn, též při zvolené délce oblouku sn, což je vidět na obr.3.2a. Výpočet podrobných bodů oblouku metodou polární je zřejmý z obr.3.2b. Podle zadání nám ještě zbývá určit staničení podrobných bodů po 20,00 m, které vypočítáme ve druhém způsobu výpočtu a to podle tabulek. Podrobné body v kružnicovém oblouku zpravidla vytyčujeme od bodu TK nebo PK směrem k vrcholu (středu) oblouku KK a druhou půlku oblouku od bodu KT nebo KP směrem k vrcholu (středu) KK. Bod KK se ve skutečnosti vytyčuje dvakrát, což je pro přesnost a kontrolu příznivější. Při zvláště dlouhých obloucích se někdy střední část oblouku vytyčuje na obě strany od bodu KK, pak je vhodné opět nejvzdálenější bod pro kontrolu vytyčit z obou stran.

3


a)

37

b)

x n = R .sin α n

t n = 2. R .sinδ n

y n = R .( 1 − cos α n )

δn =

y n = R − R 2 − x n2

arcα n =

αn 2

sn ⇒αn R

Obr.3.2 Vytýčení podrobných bodů v kružnicovém oblouku a) pravoúhlé souřadnice, b) polární souřadnice − výpočet vytyčovacích prvků kružnicového oblouku pomocí tabulek:: Pro výpočet se mohou používat různé vytyčovací tabulky, také staršího vydání, např. Chlumeckého, Petrlíka, Sarazina, Anikina aj. Nejznámější jsou u nás používané: Vytyčovací tabulky od Klimeše, Loskota nebo na VUT FAST Brno vydané tabulky Procházka,J., Puchrík,J.:Projektování pozemních komunikací - Oblouk kružnice - tabulky, VUT Brno, 1979 a které jsou pro studenty k dispozici ve fakultní knihovně FAST. Náš zadaný příklad budeme počítat podle těchto naposledy jmenovaných tabulek. Pro zadaný středový úhel α = 5,85g zjistíme z „Tabulek I“ tabulkové hodnoty a tyto vynásobíme poměrem

R r

, kde R je skutečný poloměr kružnicového oblouku, v našem příkladu 1

600,00 m, r je tabulková hodnota. Dostaneme tak skutečné hodnoty základních vytyčovacích bodů. Výpočet lze sestavit do přehledné tabulky, samozřejmě, že vypočítané hodnoty pomocí tabulek a kalkulátoru musí být shodné, lišit se mohou v mm, které vždy zaokrouhlujeme na cm. Hodnoty pro úhly 0,001g a další prvky ( t , z , x , y , o ) lze interpolovat. Stejným způsobem lze postupovat při výpočtu, máme-li zadáno místo poloměru R délku tečny T, délku oblouku O nebo vzdálenost vrcholu (středu) oblouku o vrcholu polygonu (průsečíku tečen) z. Je však třeba z výchozího vztahu nejdříve vypočítat velikost poloměru R, který nám určuje spolu s velikostí tabulkové hodnoty poloměru r konstantu, kterou všechny ostatní hodnoty násobíme pro určení skutečných hodnot vytyčovacích prvků. Např.:

R=

T .r t

; R=

z. r z

; R=

O. r o

; R=

x x

. r;

38

3

R r


r = 100

t

z

x

y

o

5,8400 0,0100 α = 5,8500

4,5899 0,0079 4,5978

0,10530 0,00035 0,10565

4,58510 0,00785 4,59295

0,10520 0,00035 0,10555

9,1735 0,0157 9,1892

73,565

1,690

73,487

1,688

147,027

T

z

xKK

yKK

O

=

1600 = 16 100

R = 1600

Poznámka: Všechny vypočítané hodnoty jsou v metrech! Zbývá určit staničení a vykreslení vytyčovacího výkresu. Při výpočtu staničení vycházíme od známého posledního bodu, který máme určen v našem příkladu jako začátek úseku (oblouku) TK, který má staničení 1,250 00 km. Výpočet staničení hlavních vytyčovacích prvků kružnicového oblouku získáme připočítáním celé a poloviční délky oblouku O k počátečnímu staničení ZÚ ≡ TK ≡ 1,250 00. Potom budou jednotlivá staničení taková: ⇒ staničení začátku oblouku = ZÚ ≡ TK = 1,250 00 ⇒ staničení vrcholu (středu) oblouku KK ≡ TK + O/2 = 1,250 00 + 0,07351 = 1,323 51 ⇒ staničení konce oblouku KT ≡ TK + O = 1,250 00 + 0,14703 = 1,397 03

Na obr.3.3 je zobrazen vytyčovací výkres kružnicového oblouku ze zadaného příkladu. Obr.3.3 Příklad vytyčovacího výkresu prostého kružnicového oblouku Celý výklad o výpočtu vytyčovacích prvků prostého kružnicového oblouku je třeba uzavřít výpočtem podrobných bodů. Máme-li určeny vytyčovací prvky hlavních bodů, musíme znát staničení podrobných bodů a způsoby jejich vytyčení. Zásadně můžeme podrobné body vytyčit buď vytyčením od tečny (pravoúhlé souřadnice) nebo polárně (polární souřadnice). Staničení podrobných bodů: TK ≡ 1 = 1,250 00 - délka po oblouku 2 = 1,270 00 - délka po oblouku 3 = 1,290 00 - délka po oblouku 4 = 1,310 00 - délka po oblouku

s1 = 0,00 m s2 = 1 270,00 - 1 250,00 = 20,00 m s3 = 1 290,00 - 1 250,00 = 40,00 m s4 = 1 310,00 - 1 250,00 = 60,00 m

5 = 1,330 00 > jako staničení KK = 1 323 51, což znamená, že bod leží v druhé polovině oblouku. Pro druhou polovinu oblouku, kterou budeme vytyčovat „polárně“, potřebujeme znát vzdálenosti těchto bodů od konce oblouku KT.

3

39


Staničení podrobných bodů: 5 = 1,330 00 - délka oblouku 6 = 1,350 00 - délka oblouku 7 = 1,370 00 - délka oblouku 8 = 1,390 00 - délka oblouku

s5 = 1 397,03 - 1 330,00 = 67,03 m s6 = 1 397,03 - 1 350,00 = 47,03 m s7 = 1 397,03 - 1 370,00 = 27,03 m s8 = 1 397,03 - 1 390,00 = 7,03 m

9 = 1,410 00 > jako staničení KT = 1 397 03, což znamená, že bod leží již za obloukem. Pro určení vytyčovacích podrobných bodů použijeme již zmíněných tabulek, kde jsou pro některé poloměry kružnicových oblouků uvedeny hodnoty pravoúhlých nebo polárních souřadnic, které stačí jen opsat z tabulek. Výpočet pravoúhlých souřadnic podrobných bodů kružnicového oblouku z „Tabulek II“: Podrobný bod „n“

Délka oblouku sn [m]

Pořadnice xn [m]

Pořadnice yn [m]

1 2 3 4

0,00 20,00 40,00 60,00

0,00 20,00 40,00 59,99

0,00 0,13 0,50 1,12

Výpočet polárních souřadnic podrobných bodů kružnicového oblouku z „Tabulek III“: Podrobný bod „n“

Délka oblouku sn [m]

Obvodový úhel σn [g]

Délky sečen tn [m]

5 6 7 8

67,03 47,03 27,03 7,03

1,3336 0,9357 0,5378 0,1399

20,00 20,00 20,00 7,00

Poznámka: Úseky tn jsou dopočítávány k nejbližšímu vyššímu podrobnému bodu podle staničení, druhá polovina oblouku musí být vytyčována proti směru staničení, tj. z bodu KT nejdříve bod 8, z něj bod 7, potom 6 a 5 a samozřejmě pro kontrolu vytyčený bod KK. V poslední době, když se využívají stále více a více moderní geodetické přístroje, které mají zabudovány mikroprocesory, používá se tzv. bipolární vytyčení.

3.3 Přechodnicový oblouk Pro plynulý přechod z přímé do kružnicového oblouku nám ČSN 73 6101 předepisuje vkládat přechodnice ve tvaru klotoidy, jejíž základní vztah je dán rovnicí A2 = R . L. Vytvoříme-li směrový oblouk ze dvou větví klotoidy, vznikne tzv. čistý přechodnicový oblouk. Přechodnicovým klotoidickým obloukem nazývá norma ČSN 73 6101 oblouk, v němž délka přechodnic vzrostla natolik, že kružnicový oblouk zcela vymizí, takže se obě přechodnice stýkají v bodě PP (přechodnice-přechodnice), v němž mají shodný poloměr křivosti R a společnou tečnu. Přechodnice mohou být opět stejné nebo různě dlouhé. V prvém případě mluvíme o přechodnicovém oblouku souměrném, ve druhém případě o přechodnicovém oblouku nesouměrném. Schéma „čistého“ symetrického klotoidického přechodnicového oblouku (tzv. biklotoidu) je na obr.3.4 a schéma základních vytyčovacích prvků klotoidy na obr.3.5.

40

3


Obr.3.4 Symetrický přechodnicový oblouk

Obr.3.5 Základní vytyčovací prvky klotoidické přechodnice Jednotlivé prvky klotoidy a jejich vzájemnou závislost lze vypočítat nebo odečíst z tabulek od různých autorů. Výpočet základních vytyčovacích prvků klotoidické přechodnice podle obr.3.4 a 3.5 je následující:

3 A2 = R . L ⇒ A =


R. L L2 = ; 24 R

∆R = y PK - R (1 - cos τ )

1 τ 2 + τ 4  ; x s = x PK - R sin τ = L  2 60 2160  

xT′ = y PK . cotg τ ; x M = x PK - xT′ = x PK - y PK . cotgτ ; x PK = L -

L5

L9

+

40 A 4

L3

y PK =

- ... ;

3456 A8

L7

L11

+ - ... ; 6 A2 336 A6 42240 A 10 T = x PK + y PK . tgτ arc τ = st =

L ⇒ 2R

y PK ; sin τ

τ , přičemž 2τ y PK cosτ

z =

yn = tg δ n tn =

l n3

l n5

+

40 A 4 +

l n9 3456 A 8

l n7

336 A6 6 A4 y = n → δn xn x n2 + y n2 =

+

Hodnoty vytyčovacích prvků vypočítáme nebo odečítáme v tabulkách : ⇒ Prof.Ing.V.Veselý, Ing.J.Kašpárek : Klotoida. Vytyčovací tabulky přechodnicových oblouk. VUT Brno, 1983 ⇒ Ing.A.Kutnohorský: Vytyčovací tabulky pro klotoidické přechodnice ke kruhovým obloukům. SNTL Praha, 1974 ⇒ Ing.J.Puchrík : Silnice a dálnice. Klotoida. VUT Brno.

≤α

Výpočet souřadnic libovolného bodu „n“ klotoidy:

xn = ln -

41

; l n11

42240 A 10

;

xn yn = ; cos δ n sin δ n

V současné době, kdy většina studentů má k dispozici kapesní programovatelné kalkulátory nebo PC, je vlastní výpočet základních a podrobných vytyčovacích prvků klotoidy velmi snadnou záležitostí. Pro studijní účely a jako pomůcka pro začínající projektanty, mají vytyčovací tabulky svůj význam pro jednoduchost a potřebnou variabilnost. Čistý symetrický přechodnicový oblouk není v praxi příliš častý. Toto řešení po stránce dopravní bezpečnosti vyhovuje méně a mělo by se používat jen u malých středových úhlů (přesněji u malých vnějších úhlů tečnového polygonu, protože zde kružnicový oblouk vymizel).

Obvykle lze toto řešení nahradit kružnicovým obloukem se dvěma přechodnicemi, aniž je nutno podstatněji změnit délku tečen nebo vzepětí. Při takovém řešení lze často vložit kružnicový oblouk většího poloměru, než je poloměr zakřivení v bodě PP přechodnicového oblouku. Přesné řešení není pro zaokrouhlenou délku přechodnic možné. Vynutí si malé pootočení jedné z polygonových stran a nebo jen přiblížení se ke středovému úhlu α přechodnicového oblouku. Tím se vytvoří malá část kružnicového oblouku (např. 1 až 5 m).

3.3.1 Výpočet vytyčovacích prvků symetrického přechodnicového oblouku Pro přesný návrh a výpočet hlavních vytyčovacích prvků klotoidických přechodnicových oblouků použijeme tabulek Prof.Ing. V. Veselého a Ing. J. Kašpárka : Klotoida, které vydalo VUT v Brně v roce 1983, nebo tabulky Doc.Ing.J.Puchríka, CSc.: Silnice a dálnice - Klotoida a byly vydány na VUT v roce 1987 a lze je zapůjčit ve fakultní knihovně VUT FAST. V našem příkladu budeme používat prvně jmenované tabulky, které jsou rozděleny celkem na 4 části. V první části jsou základní tabulky pro

42

3


výpočet libovolné klotoidické přechodnice, část druhá je věnována pravoúhlému vytyčení podrobných bodů přechodnic o různých parametrech. Ve třetí části jsou hodnoty úhlů pro polární vytyčení podrobných bodů tzv. jednotkové přechodnice a ve čtvrté části jsou vypočteny délky přechodnic pro různé parametry ke kružnicovým obloukům o poloměru od 100 m do 950 m. Pro výpočet přechodnicového oblouku použijeme první části tabulek. Je třeba uvést, že jsou sestaveny podle úhlu a pro jednotkový parametr a = 100. Vzájemný vztah hodnot tabulkových ke skutečným je konstantní a platí, že

τ

x A T = = PKP a t x

=

y PKP y

R L ∆R ..... = = r ∆r l

=

Při výpočtu přechodnicového oblouku lze vycházet z jakéhokoliv vztahu, vypočítat parametr a ostatní hodnoty, pak získat vynásobením tabulkové hodnoty vztahem

A . a

Při výpočtu parametru je nutno zvážit, je-li nutné zachovat přesně výchozí hodnotu a počítat dále s nezaokrouhleným parametrem, či máme-li možnost menšího zkrácení nebo prodloužení výchozí hodnoty a použít zaokrouhleného parametru. Parametry zpravidla zaokrouhlujeme a to na takové hodnoty, které jsou uvedeny ve druhé části tabulek. Tím při stanovení vytyčovacích hodnot podrobných bodů si práci značně ulehčíme. PŘÍKLAD 3.2 Vypočítejte hlavní vytyčovací prvky čistého symetrického klotoidického přechodnicového oblouku, když je dán středový úhel α = 27,56g a poloměr oskulační kružnice R = 250,00 m. Podrobné body pro vytyčení počítejte po 20,00 m průběžně a to pro první polovinu oblouku pomocí pravoúhlých souřadnic, pro druhou polovinu pomocí polárních souřadnic. Staničení počátku klotoidického oblouku (TP) bodem 1 je 1,500 00 km. POSTUP VÝPOČTU: Ze zadaného středového úhlu

α , vypočítáme

τ

=

α 2

=

27,56 2

g

= 13,78

g

a pro tento úhel najdeme

v I.části tabulek [6] hodnoty jednotkové klotoidy. Skutečný parametr vypočítáme ze vztahu :

R A R , ⇒ A = a. = r a r po dosazení známých hodnot nám vychází : A = 100 .

250 = 167,489 151,9854

parametr zaokrouhlíme na hodnotu A = 165, a skutečné vytyčovací prvky hlavních bodů dostáváme násobením tabulkových hodnot vztahem

A 165 což v našem případě je = 1,65 . a 100

Pro přehlednost výpočet sestavíme do tabulky.

3

43


a =100

l

r

∆r

xs

xM

st

z

t

x

y

13,70

65,6047

152,4280

1,1746

32,7518

43,8431

21,9652

4,8012

66,3268

65,3016

4,6905

0,08

τ =13,78

0,1912

-0,4426

0,0103

0,0949

0,1613

0,0652

0,0433

0,2019

0,1868

0,0410

65,7959

151,9854

1,1849

32,8467

44,0044

22,0304

4,8445

66,5287

65,4884

4,7315

A = 1,65 a

108,563

250,776

1,955

54,197

72,607

36,350

7,993

109,772

108,055

7,807

A = 165

L

R

∆R

xs

xM

st

z

T

xPKP

yPKP

Poznámka: Všechny vypočítané hodnoty jsou v metrech. Zbývá nám ještě vypočítat celkovou délku klotoidického přechodnicového oblouku O, staničení základních vytyčovacích prvků a podrobných bodů a samozřejmě pravoúhlé a polární souřadnice. Délka klotoidického přechodnicového oblouku:

O = 2 . L = 2 . 108 ,56 = 217 ,12 m Výpočet staničení: známe ZÚ ≡ TP ≡ 1,500 00 a délku klotoidického přechodnicového oblouku O = 2 . L = 217,12 m, potom budou jednotlivá staničení taková: ⇒ staničení začátku přechodnice = ZÚ ≡ TK = 1,500 00 km ⇒ staničení vrcholu přechodnice = PKP ≡ TP + L = 1,500 00 + 0,108 56 = 1,608 56 km ⇒ staničení konce přechodnicového oblouku = KÚ ≡ PT + 2 . L = 1,500 00 + 0,217 12 = 1,717 12 km ⇒ staničení podrobných bodů: TP ≡ 1 = 1,500 00 - délka přechodnice l1 = 0,00 m 2 = 1,520 00 - délka přechodnice l 2 = 20,00 m 3 = 1,540 00 - délka přechodnice l 3 = 40,00 m 4 = 1,560 00 - délka přechodnice l 4 = 60,00 m 5 = 1,580 00 - délka přechodnice l 5 = 80,00 m 6 = 1,580 00 - délka přechodnice l 6 = 100,00 m 7 = 1,620 00 > jako staničení PKK = 1608 56, což znamená, že bod leží v druhé polovině klotoidického oblouku Pro druhou polovinu klotoidického přechodnicového oblouku, kterou budeme vytyčovat „polárně“, potřebujeme znát vzdálenosti podrobných bodů od konce, tj. od bodu PT. ⇒ staničení podrobných bodů: 7 = 1,620 00 ⇒ l7 = 1 717,12 - 1 620,00 = 97,12 m 8 = 1,640 00 ⇒ l 8 = 1 717,12 - 1,640 00 = 77,12 m 9 = 1,660 00 ⇒ l 9 = 1 717,12 - 1,660 00 = 57,12 m 10 = 1,680 00⇒ l10 = 1 717,12 - 1,680 00 = 37,12 m 11 = 1,700 00⇒ l11 = 1 717,12 -1,700 00 = 17,12 m 12 = 1 ,720 00 > staničení PT = 1,717 12, což znamená, že bod leží mimo klotoidický přechodnicový oblouk

Pořadnice pravoúhlých souřadnic podrobných bodů klotoidického přechodnicového oblouku odečteme z „Tabulek II“ pro náš parametr A = 165,00 m.

Podrobný bod „n“

Délka přechodnicového oblouku ln [m]

Pořadnice xn [m]

Pořadnice yn [m]

44

3


1 2 3 4 5 6

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00

0,00 20,00 40,00 59,97 78,89 99,66

0,00 0,05 0,39 1,32 3,13 6,11

Polární souřadnice vypočítáme z „Tabulek III“ pro jednotkovou přechodnici o tabulkovém parametru a = 100,00 m a interval délky po oblouku 0,1 m. Výpočet spočívá v převodu skutečné přechodnice na tabulkovou a vydělením délek ln hodnotou A/100 získáme tabulkové délky, pro které určíme polární úhly. Délky po sečně počítáme samostatně a to mezi jednotlivými profily. Tento způsob je podrobněji popsán v tabulkách [18] a je nejméně pracný. Výpočet polárních souřadnic podrobných bodů: Podrobný bod „n“

Délka po přechodnici ln [m]

Obvodový úhel σn [g ]

Délky sečen tn [m]

11 10 9 8 7

17,12 37,12 57,12 77,12 97,12

0,1143 0,5370 1,2715 2,3177 3,6751

17,12 20,00 20,00 20,00 20,00

Úsečky sečen tn jsou dopočítávány k nejbližšímu vyššímu staničení podrobného bodu. Druhá polovina klotoidického přechodnicového oblouku musí být vytyčována proti směru staničení, tj. od bodu PT nejdříve bod 11, z něj bod 10 atd. Schéma postupu vytyčování přechodnice „pravoúhlé“ je na obr.3.6a a „polárně“ na obr.3.6b.

3.4 Kružnicový oblouk s přechodnicemi To je nejjednodušší a nejběžnější případ oblouku v ose silniční komunikace, určené směrovým polygonem a nejčastější použití klotoidy. Délku přechodnice L v m se z estetických důvodů doporučuje navrhovat v závislosti na velikosti poloměru kružnicového oblouku v hodnotách uvedených v tabulce 3.3: Tab.3.3 Doporučené délky přechodnice L podle ČSN 73 6101 Rvm Lvm

100 60

200 80

300 100

500 120

1 000 160

1 500 210

2 000 290

3 000 430

4 000 400

5 000 550

Nelze-li těchto hodnot ve stísněných poměrech dosáhnout, navrhne se na délku vzestupnice nebo sestupnice, nejméně však : ⇒ 1,5 .Vn metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem vnější hrany vodicího proužku, ⇒ 1 . Vn metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem osy (Vn je hodnota návrhové rychlosti v km/h).

3


45

Obr.3.6 Postup vytyčování přechodnice a) pravoúhlé souřadnice, b) polární souřadnice Délka mezilehlé přechodnice ve složeném oblouku LM v m je dána vztahem :

LM = kde L R1 R2

L ( R 2 - R1 ) R2

je délka krajní přechodnice menšího poloměru oblouku v m, menší z obou poloměrů dvou po sobě následujících kružnicových částí směrového oblouku v m, větší z obou poloměrů dvou po sobě následujících kružnicových částí směrového oblouku v m,

Od návrhu přechodnice lze upustit, když odsunutí kružnicového oblouku ∆R je menší než 0,25 m. Přibližné odsunutí kružnicového oblouku od tečny ∆R lze po vložení klotoidické přechodnice zjistit ze vzorce : 2 4  L2  1 τ τ + - . . . . . . . . , ∆R =  672 31680 R  24 

kde

τ A

Pro úhly

=

L2 A

2

=

A2 2R

2

=

L 2R

je vnější úhel tečen přechodnice,

je konstanta (parametr) navržené přechodnice.

τ

≤ 30o je ∆R =

L2 L. τ . = 24 R 12

Je-li ∆R ≤ 0,25 m, přechodnice se již nenavrhuje. Pro ∆R = 0,25 m pak platí

L2 L2 = 0,25 m, odtud R = 24 R 6

, nebo L =

6R.

Pro stanovení nejmenšího dovoleného poloměru R [m] směrového kružnicového oblouku, který lze již navrhnout bez přechodnice, se za L dosazuje jednotně hodnota 1,5 Vn metrů, a to bez ohledu na odlišný způsob klopení vozovky v obloucích o menších poloměrech. Potom : R = 0,375 Vn2 , nejméně však 800 m, kde Vn je hodnota návrhové rychlosti v km/h. Máme-li mezi přímou a kružnicový oblouk vložit přechodnice, musí se oblouk odsunout o hodnotu ∆R od hlavní tečny. Tato okolnost ovlivní výpočet základních vytyčovacích prvků od klasického výpočtu prostého kružnicového oblouku, což je vidět na obr.3.7.

46

3


Obr.3.7 Kružnicový oblouk se symetrickými krajními přechodnicemi Z obr.3.7 vyplývá, jak vypočítáme délku tečny odsunutého oblouku, hlavní tečnu, vzepětí oblouku (bisektrisa), délku kružnicového oblouku a další vytyčovací prvky.

3.4.1 Výpočet vytyčovacích prvků kružnicového oblouku se souměrnými krajními klotoidickými přechodnicemi Při určování vytyčovacích prvků kružnicového oblouku se symetrickými přechodnicemi vycházíme z návrhové rychlosti Vn, velikosti poloměru R a ze středového úhlu α . Délku přechodnice L navrhujeme podle podmínek ČSN 73 6101. V tabulkách vyhledáme základní vytyčovací prvky . přechodnice nebo je spočítáme podle vzorců. Jde o hodnoty A, R, L, ∆R, xPK, yPK, xM, xS, st, Prověříme, zda platí podmínka α ≥ 2 a zda je nutné přechodnici navrhovat, tzn. zda je ∆R > 0,25 m.

τ

τ

Abychom mohli vynést vytyčovací prvky klotoidy, potřebujeme znát polohu bodu TP (PT), to znamená zjistit délku hlavní tečny, pro kterou platí vztah T = T ′ + xs

T′

je délka tečny ke kružnicovému oblouku o poloměru R + ∆R :

T ′ = ( R + ∆R ) . tg

α 2

3


47

Vynesením vzdálenosti xM dostaneme na tečně směrového polygonu bod M, který je průsečíkem společné tečny přechodnice a kružnice v bodě PK (KP) s tečnou směrového polygonu. Polygonová a společná tečna svírají úhel , od společné tečny vytyčujeme podrobné body kružnicového oblouku. Vzdálenost z (bisektrisu) vrcholu oblouku od vrcholového bodu směrového polygonu (vzepětí), určíme ze vztahu :

τ

   1  z = ( R + ∆R ) .  - 1 + ∆R = ( R + ∆R ) .  cos α    2

α   - 1 + ∆R ;  sec   2

Vzepětí kružnicového oblouku vůči průsečíku pomocných tečen z0 bude obdobně :

    α 1 1    - 1  = R .  sec 0 - 1  ; - R= R. z0 = R . α α0   2   cos 0  cos  2 2  

α0= α

τ

-2 a délku „malé“ tečny kružnicového oblouku o poloměru R podle vztahu :

T0 = R . tg

α0 2

Délka kružnicového oblouku mezi body PK a KP je dána výrazem : O0 = R . arc Délka celého oblouku včetně přechodnic pak rovnicí :

α0

O = L + O0 + L = 2 . L + O0 Výpočet podrobných bodů klotoidické přechodnice a kružnicového oblouku provedeme známým způsobem podle vytyčení, pravoúhlými nebo polárními souřadnicemi. Pro výpočet můžeme použít tabulky Prof.Ing.V.Veselého a Ing.J.Kašpárka : Klotoida; Doc.Ing.J.Puchríka,CSc. : Silnice a dálnice Klotoida a nebo Ing. A.Kutnohorského : Vytyčovací tabulky pro klotoidické přechodnice ke kruhovým obloukům. PŘÍKLAD 3.3 Vypočítejte hlavní vytyčovací prvky kružnicového oblouku se symetrickými krajními klotoidickými přechodnicemi když je dán středový úhel α = 73,1833g, poloměr oblouku R = 370,00 m a délky přechodnice L = 120,00 m. POSTUP VÝPOČTU: Výpočet provedeme podle tabulek Ing. A.Kutnohorského: V první skupině vytyčovacích tabulek vyhledáme pro délku přechodnice L = 120,00 m a pro poloměr R = = 370,00 m hlavní určovací prvky : ∆R = 1,620 m • odsun oblouku od hlavních tečen................................................... • vzdálenost středu kružnicového oblouku od začátku přechodnic..... xs = 59,947 m • souřadnice konce přechodnice PK (KP)......................................... xPK = 119,685 m yPK = 6,474 m = 10,3236g • tečnový úhel................................................................................... V této tabulce je uveden ještě parametr klotoidy A = 210,713, který však prozatím nepotřebujeme. Podle něho se vyhledají pro vytyčování v terénu pravoúhlé souřadnice jednotlivých bodů a vypočte se odklon příčných řezů od kolmic k hlavní tečně. V dalším výpočtu postupujeme tak, že si vypočítáme středový úhel, který zůstane po vložení přechodnic pro tzv. „čistý“ kružnicový oblouk.

τ

48

3

α0= α


-2

τ

= 73,1833 - 2 . 10,3236 = 73,1833 - 20,6472 = 52,5361g

Délku tohoto „čistého“ kružnicového oblouku vypočteme podle vztahu :

O 0 = R . arc α 0 = R .

π. α0 200

= 370,00 . 0,825235 = 305,337 = 305,34 m

Dále vypočítáme tečnu „čistého“ kružnicového oblouku T0 a vzepětí z0 podle známých vzorců :

T0 = R . tg

α0 = 370,00 . 0,437747 = 161,966 = 161,97 m 2

    α 1   - 1  = R .  sec 0 - 1  = 370,00 . 0,091615 = 33,897 = 33,90 m z0 = R .  α0   2    cos  2   Hlavní tečnu, tj. vzdálenost začátku přechodnice od vrcholového bodu tečnového polygonu, vypočteme podle vzorce :

α + x s == (370,000 + 1,620) . 0,647734 + 59,947 = 2 = 371,620 . 0,647734 + 59,947 = = 240,711 + 59,947 = 300,658 = 300,66 m

T = T ′ + x s = ( R + ∆R ) . tg

Velikost vzepětí oblouku (bisektrisu):

   1  α   - 1 + ∆R = ( R + ∆R ) .  sec - 1 + ∆R = z = ( R + ∆R ) .    2  cos α    2 = 371,620 . 0,191452 + 1,620 = 71,147 + 1,620 = 72,767 = 72,77 m Délka celého oblouku včetně přechodnic :

O = O0 + 2 . L = 305,34 + 2 . 120,00 = 545,34 m

Tím je úloha vyřešena, výpočet podrobných vytyčovacích bodů bychom vypočítali buď pro pravoúhlé nebo polární souřadnice. Zjednodušené schéma kružnicového oblouku se symetrickými přechodnicemi a se staničením podrobných bodů a vykreslení její osy, je vidět na obr.3.8.

3


Obr.3.8 Vykreslení kružnicového oblouku s přechodnicemi

49

50

4 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY

4 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY Výškový průběh trasy silniční komunikace, který se znázorňuje v podélném profilu, je určen niveletou. Niveleta se skládá z přímých částí, které mají různý sklon a které jsou navzájem spojené výškovými oblouky. Podélný sklon nivelety se řídí členitostí území a návrhovou rychlostí. Největší dovolené hodnoty podélného sklonu jsou uvedeny v následující tab.4.1: Tab.4.1 Návrhové rychlosti podle druhu území a největší dovolené podélné sklony (s) základních technických kategorií silničních komunikací *) podle ČSN 73 6101 Návrhová rychlost v km/h pro území Kategorijní typ silniční komunikace

rovinaté nebo mírně zvlněné

pahorkovité

horské

podélný sklon (s) v % D 26,5 ∗∗)

R 26,5 R 26,5 R 24,5 a R 22,5

120 3

120 ∗∗∗)

120 3,5

4 100 4,5

R 11,5

100 3,5

80 4,5

S 24,5

100 3,5

80

S 22,5

100 4

S 11,5; S 10,5 a S 9,5 S 7,5

80 4,5 70 4,5

4,5 (6) ∗∗∗∗) 80 4,5 (6) 70 6 60 7

∗∗∗∗)

100 4,5

80

∗∗∗)

4,5 ∗∗∗) 80

4,5 ∗∗∗) 70 4,5 ∗∗∗) 80 6 70 6 60 7,5 50 9

∗)

Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN 73 6102 Použití je vyhrazeno pouze pro možné pozdější přeřazení silnice do dálniční sítě ∗∗∗) Překročení hodnoty je třeba doložit rozborem zvýšení spotřeby pohonných hmot a je vázáno na souhlas příslušného ústředního orgánu státní správy ve věcech dopravy ∗∗∗∗) Vyšších hodnot lze použít v případech, kdyby neobvyklé zvýšení objemu zemních prací nadměrně zvětšilo ekonomickou náročnost řešení nebo by se nadměrně zvětšilo trvalé odnětí kvalitní nebo chráněné zemědělské půdy. Současně je však nutné při použití větších sklonů posoudit zvýšenou spotřebu pohonných hmot. ∗∗)

Pro hodnocení územních podmínek se území člení do tří skupin: − rovinaté nebo mírně zvlněné, kde přirození sklony terénu zpravidla nepřevyšují v území rovinatém hodnotu 3% a v mírně zvlněném hodnotu 5 %, − území horské se hřbety, hřebeny a srázy, jejichž svahy mají sklon strmější než 15 %. Sklon nivelety není daný jen bezpečností a pohodlím jízdy, ale i výškou stavebních, provozních a udržovacích nákladů. Nevhodným návrhem nivelety mohou v zářezech vznikat sněhové závěje, sesuvy zeminy a také estetické závady. Při návrhu nivelety dbáme na návaznost předcházejícího a následujícího výškového uspořádání, tj. na podélný sklon na začátku a na konci projektovaného úseku silniční komunikace. Proto při výškovém vedení trasy dbáme na to, aby: − největší dovolené podélné sklony vyhověly z hlediska bezpečnosti provozu (výsledný sklon mmin a mmax), − byly dodrženy podmínky pohodlí jízdy,


51

− byly dodrženy podmínky rozhledu, − rozsah zemních prací byl přiměřený a bylo zabezpečené odvodnění tělesa silniční komunikace. Podélný sklon je jeden z důležitých činitelů, které ovlivňují rychlost a bezpečnost jízdy vozidel. Proto při volbě nivelety bude záležet i na složení dopravního proudu vozidel, tj. na počtu pomalých a velmi pomalých vozidel (nákladních), přičemž musíme posoudit velikost a délku stoupání nivelety z hlediska bezpečnosti a hospodárnosti provozu. Při nepříznivých podmínkách, když není možné upravit sklon nivelety tak, aby vyhověl plynulé jízdě i nákladním vozidlům, je potřebné navrhnout přídatné pruhy. Ty se navrhují podle podmínek ČSN 73 6101.

4.1 Návrh výškového polygonu Podobně jako při směrovém řešení je výchozím prvkem při návrhu nivelety tečnový výškový polygon. Lomy výškového polygonu lze rozdělit podle obr.4.1 na vypuklé a vyduté.

52


Obr.4.1 Druhy lomů výškového polygonu se zaoblením a) vypuklý vrcholový, b) vypuklé svahové c) vydutý údolnicový, d) vyduté svahové Lomy podélného sklonu se zaoblí parabolickými oblouky druhého stupně se svislou osou. Tyto paraboly jsou určeny poloměrem výškového oblouku, který se rovná parametru parabol (poloměru oskulační kružnice ve vrcholu paraboly). Vypuklé lomy podélného sklonu se zaoblí tak, aby byl : − na dvoupruhových silnicích zajištěn podle možnosti rozhled pro předjíždění, − na všech silničních komunikacích zajištěn bezpodmínečně rozhled pro zastavení. Nejmenší poloměry vypuklých výškových oblouků jsou uvedeny v tab.4.2. Poloměry výškových oblouků (vypuklých i vydutých) mají být navrženy co největší. Čím menší je rozdíl podélných sklonů, tím větších poloměrů zaoblení je třeba použít. Vyduté lomy podélného sklonu se zpravidla zaoblí tak, aby kužel světlometů osvětloval jízdní pás na délku pro zastavení.

Tab.4.2 Nejmenší poloměry vypuklých výškových oblouků podle ČSN 73 6101 Rv v m

120

100

při návrhové rychlosti v km/h 80 70 60

50

nejmenší doporučený pro 12 000 10 000 5 000 4 000 2 500 1 500 zastavení nejmenší dovolený pro 11 000 2 500 1 500 1 000 6 000 ∗) 3 000 ∗∗) zastavení nejmenší dovolený pro 38 000 21 000 15 000 10 000 6 000 předjíždění ∗) Platí jen do rozdílu podélných sklonů |s1 - s2 | ≤ 2,5 %, jinak je nutno dodržet hodnotu doporučenou. ∗∗) Platí jen do rozdílu podélných sklonů |s1 - s2 | ≤ 3,3 %, jinak je nutno dodržet hodnotu doporučenou. Nejmenší poloměry vydutých výškových oblouků jsou uvedeny v tab.4.3.

53

4 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY Tab.4.3 Nejmenší poloměry vydutých výškových oblouků podle ČSN 73 6101 Ru v m nejmenší doporučený nejmenší dovolený

120 6 000 5 000

při návrhové rychlosti v km/h 100 80 70 60 4 200 3 400

3 000 2 100

2 000 1 500

1 500 1 000

50 1 200 700

Přímkové sklony mezi výškovými oblouky téhož smyslu jsou nevzhledné a v místech pohledově exponovaných musí být vyloučeny výškovým obloukem o větším poloměru nebo alespoň výškovým obloukem složeným.

Obr.4.2 Mezipřímá ve výškových obloucích Následují-li těsně za sebou výškové oblouky opačného smyslu (viz obr.4.2), doporučuje se vložit mezi ně přímkový sklon délky :

Cp = kde Cp Vn Rv

100 V n2 , Rv

je délka svislého průmětu vloženého přímkového sklonu do vodorovné v m návrhová rychlost v km.h-1 poloměr vypuklého výškového oblouku v m.

4.2 Výpočet výškového polygonu a zaoblení nivelety Při návrhu nivelety jsme omezeni celou řadou ohraničujících podmínek, jimiž jsou např. maximální dovolené podélné sklony, minimální poloměry zakružovacích oblouků lomů nivelety a jiné, které musí návrh nivelety respektovat. Takovými jsou např. body na začátku (A) a konci trasy (B) (viz obr.4.3), zadané nejen svou výškou, ale obvykle také orientovaným podélným sklonem napojený vzhledem k dalšímu pokračování silniční komunikace.

Obr.4.3 Výškový polygon

54


Při výpočtu výškového polygonu možno tečnový polygon definovat souřadnicemi (staničením a výškou) vrcholů polygonu, nebo tyto vrcholy dopočítat analyticky z průsečíků tečen definovaných dvěma libovolnými body ležícími na tečně nebo bodem, ležícím na tečně, a sklonem tečny. Výpočet provedeme podle těchto vzorců:

s1 .l1 s .l s .l ; h2 = 2 2 ; h3 = 3 3 ; 100 100 100 s .l s .l s .l H 1 = H A + h1 = H A + 1 1 ; H 2 = H A + h1 − h2 = H A + 1 1 − 2 2 ; 100 100 100

h1 =

H B = H A + h1 − h2 + h3 = H A + kde s1.......s3 l1.......l3 h1.......h3

s1 .l1 s2 .l2 s3 .l3 ; − + 100 100 100

je podélný sklon v % (stoupání má znaménko +, klesání znaménko -), vodorovný průmět polygonové strany v m, výškový rozdíl dvou sousedních lomů tečnového polygonu (A, V1, V2, B) v m.

Obr.4.4 Výškový parabolický zakružovací oblouk Jednotlivé lomy výškového polygonu je samozřejmě nutno zaoblit. Zaoblení lomů předepisuje ČSN 73 6101 výhradně zakružovacími oblouky tvořenými parabolou 2°; jejich hodnoty jsou uvedeny v tab.4.2 a 4.3. Při výpočtu zakružovacích oblouků musíme podle obr.4.4 stanovit: ⇒ délku tečny T, ⇒ maximální svislou pořadnici ymax,, ⇒ polohu vrcholu zaoblení X1 a X2. Délka tečny výškového oblouku určuje jeho začátek a konec a vypočítá se ze vzorce:

T=

R (± s 1 ) − (± s 2 ) , 200

[

]

kde pro podélné sklony opačného smyslu se počítá po úpravě takto:

T=

R ( s 1 + s 2 ), 200

a pro podélné sklony téhož smyslu ze vzorce:

T=

R ( s 1 − s 2 ), 200

kde T je délka svislého průmětu tečny výškového oblouku do vodorovné v m, absolutní hodnota většího z obou podélných sklonů v %, s1 s2 absolutní hodnota menšího z obou podélných sklonů v %, R poloměr vypuklého (Rv) nebo vydutého (Ru) výškového oblouku v m.


55

Největší (maximální) svislá pořadnice výškového oblouku ymax se vypočítá ze vzorce:

y max

T2 , = 2R

je maximální svislá pořadnice výškového oblouku měřená od průsečíku tečen výškového polygonu v m. Svislé pořadnice jednotlivých (libovolných) bodů výškového oblouku od tečny výškového polygonu se vypočítají ze vzorce: kde ymax

y=

xn , 2R

kde y

je svislá pořadnice (vzdálenost) bodu výškového oblouku od tečny ve vzdálenosti xn (měřené od dotykového bodu oblouku směrem k průsečíku tečen) v m, vodorovná vzdálenost určitého (n-tého) bodu výškového oblouku (měřená od dotykového xn bodu tohoto oblouku směrem k průsečíku tečen) v m. Polohu vrcholu výškového oblouku vzhledem k začátku a konci zaoblení lomu výškového polygonu vypočítáme ze vzorce:

X1 = R potom :

X1 + X2 = 2T .

s1 ; 100

X2 = R

s2 ; 100

Podrobný výpočet návrhu výškového polygonu a nivelety bude proveden v kapitole 4.3.

4.3 Příklad návrhu a výpočtu nivelety Při návrhu nivelety silniční komunikace je nutno respektovat všechny předem uvedené zásady a dodržovat podmínky ČSN 73 6101 pro návrh nivelety. Nutno také zdůraznit, že niveletou je třeba se zabývat již při hledání trasy a k průběhu výškového řešení se musí přihlížet již při návrhu směrového vedení trasy silniční komunikace. Máme-li osu silniční komunikace směrově vypočítanou a její průběh zakreslen do situace, vyneseme podélný řez terénem a dále navrhneme a vypočítáme niveletu. Nejdříve jako tečnový výškový polygon, který zaoblujeme vypuklými a vydutými výškovými oblouky. Vynesený terén (podélný profil terénem v ose silniční komunikace) je vstupním prvkem pro návrh nivelety. Výškový návrh má být volen tak, aby se niveleta přimykala k terénu, aby byly vyrovnány kubatury zemních prací a aby návrh splňoval hlediska estetického začlenění trasy silniční komunikace do krajiny. V předběžném návrhu výškového řešení nám stačí většinou vypočítat pouze výškový polygon nivelety a zakružovací oblouky v hlavních vytyčovacích hodnotách (R, T, ymax). Pro podrobný návrh je však nutné přesně určit niveletu i v jednotlivých podrobných bodech (např. v příčných řezech). Podrobný návrh spočívá ve výpočtu tzv. přímé a teoretické nivelety. Při výpočtu přímé nivelety výškového polygonu postupujeme tak, že známe vzájemné vzdálenosti jednotlivých vrcholů jako rozdíl jejich staničení včetně začátku (ZÚ nebo A) a konce úseku (KÚ nebo B) trasy silniční komunikace. Dále známe buď rozdíly výšek těchto bodů nebo jsou dány sklony stran výškového polygonu a jedna základní výška lomů výškového polygonu. Nejčastějším případem je většinou kombinace těchto zadaných hodnot. PŘÍKLAD 4.1 Vypočítejte délky a sklony stran výškového polygonu, který je navržen mezi začátkem (A) a koncem úseku (B) trasy silniční komunikace technické kategorie S 9,5/70. Při řešení zachovejte výšky a staničení lomů výškového polygonu, který je zobrazen na obr.4.5.

56


Obr.4.5 Výškový polygon - PŘÍKLAD 4.1 POSTUP ŘEŠENÍ: ⇒ Z rozdílu staničení daných bodů A, V1, V2 a B vyplývají jejich vzájemné vzdálenosti,

l 1 = staničení V1 - staničení A = 0,300 00 km - 0,000 00 km = 300 ,00 m l 2 = staničení V2 - staničení V1 = 0,740 00 km - 0,300 00 km = 440 ,00 m l 3 = staničení B - staničení V2 = 1,000 00 km - 0,740 00 km = 260 ,00 m ⇒ ze známých výšek daných bodů lomů výškového polygonu vypočítáme jejich výškové rozdíly,

h1 = H 1 − H A = 328,80 - 322,50 = 6 ,30 m h2 = H 2 − H 1 = 313,40 - 328,80 = −15,40 m h3 = H B − H 2 = 321,20 - 313,40 = 7 ,80 m ⇒ sklony stran výškového polygonu potom vypočítáme ze vzorce:

si =

hi ⋅ 100 [%], li

s1 =

h1 6 ,30 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 2,10 % l1 300 ,00

s2 =

h2 −15 ,40 ⋅ 100 = ⋅ 100 = − 3,50 % l2 440 ,00

s3 =

h3 7 ,80 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 3,00 % l3 260 ,00

Vypočítané sklony stran výškového polygonu vyhovují hodnotám požadovaných ČSN 73 6101 pro silniční komunikaci technické kategorie typu S 9,5/70 kde je dovolený maximální podélný sklon 6,00 %. PŘÍKLAD 4.2 Navrhněte zaoblení lomů výškového polygonu z příkladu 4.1 a vypočítejte přímou


57

a teoretickou niveletu každých 50,00 m, výpočet proveďte do tabulky tzv. psaný podélný profil. Návrh vykreslete v podélném profilu ve vhodném měřítku (např. 1:1 000/1:100 nebo 1:2 000/1:200) podle doporučení ČSN 01 3466. POSTUP ŘEŠENÍ: Postupně vypočítáme všechny základní vytyčovací prvky zakružovacích výškových oblouků, které navrhneme pro zastavení pro návrhovou rychlost 70 km/h. Do lomu (vrcholu) výškového polygonu V1 navrhneme podle tab.4.2 poloměr vypuklého výškového oblouku Rv = 5 000,00 m > Rmin = 4 000,0 m, ⇒ vypočítáme tečnu T1 pro podélné sklony s 1 = +2,10 % a s 2 = −3,50 % podle vzorce:

T1 =

R1 5 000 ,00 ⋅ (s1 + s2 ) = ⋅ ( 2,10 + 3,50 ) = 25 ,00 ⋅ 5 ,60 = 140 ,00 m 200 200

⇒ maximální pořadnici ymax vypočítáme podle vzorce:

ymax =

140 ,00 2 19 600,00 T12 = = = 1,96 m 2 R1 2 . 5 000,00 10 000,00

⇒ polohu vrcholu vypuklého výškového oblouku vzhledem k jeho začátku a konci vypočítáme pomocí vztahu:

s1 = 5 000,00 . 100 s X 2 = R1 2 = 5 000,00 . 100 potom X 1 + X 2 = 2 . T2 = X 1 = R1

2,10 10 500,00 = = 105,00 m 100 100 3,50 17 500,00 = = 175,00 m 100 100 105,00 + 175,00 = 2 . 140,00 = 280,00

Do lomu (vrcholu) výškového polygonu V2 navrhneme podle tab.4.3 poloměr vydutého výškového oblouku Ru = 3 000,00 m > Rmin = 2 000,0 m, ⇒ vypočítáme tečnu T2 pro podélné sklony s 2 = −3,50 % a s 3 = +3,00 % podle vzorce:

T2 =

R2 3 000 ,00 ⋅ (s2 + s3 ) = ⋅ ( 3,50 + 3,00) = 15 ,00 ⋅ 6 ,50 = 97 ,50 m 200 200

⇒ maximální pořadnici ymax vypočítáme podle vzorce:

y max =

T22 97 ,50 2 9 506,25 = = = 1,58 m 2 R2 2 . 3 000,00 6 000,00

⇒ polohu vrcholu vydutého výškového oblouku vzhledem k jeho začátku a konci vypočítáme ze vzorců:

s2 = 3 000,00 . 100 s X 2 = R2 3 = 3 000,00 . 100 potom X 1 + X 2 = 2 . T2 = X 1 = R2

3,50 10 500,00 = = 105,00 m 100 100 3,00 9 000,00 = = 90,00 m 100 100 105,00 + 90,00 = 2 . 97,50 = 195,00 m

⇒ délka mezipřímé mezi dvěma výškovými oblouky opačného smyslu (orientace) by měla být podle vzorce:

100 ⋅ V n2 100 . 70 ,00 2 100 . 4 900,00 490 000,00 Cp = = = = = 98 ,00 m Rv 5 000,00 5 000,00 5 000,00

58

4 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY Z rozdílu staničení vrcholů výškového polygonu V1 a V2 nám vychází jejich vzdálenost

440 ,00 m = l 2 ,

⇒ součet tečen výškových oblouků Rv a Ru je:

T1 + T2 = 140 ,00 + 97 ,50 = 237 ,50 m , potom délka mezipřímé C p = l 2 − (T1 + T2 ) = 440 ,00 − 237 ,50 = 202,50 〉 98,00 m Délka vyhovuje podmínkám ČSN 73 6101 ! Po vypočítání základních vytyčovacích prvků výškového vedení silniční komunikace přistoupíme k výpočtu kót nivelety po 50,00 m do tabulky „Psaný podélný profil“ (viz tab.4.4). Máme-li pro náš příklad vypočítat kóty (výšky) nivelety v úseku od km 0,000 00 (ZÚ≡A) do km 1,000 00 (KÚ≡B) pro všechny profily (příčné řezy) po 50,00 m, měřeno od počátku trasy, postupujeme následovně: Do prvého sloupce si zaznamenáváme pořadové číslo profilu (příčného řezu) a do druhého pak jeho staničení a označení. Ve sloupci označení bodu uvedeme pouze významné body pro výpočet jako je začátek a konce úseku (ZÚ≡A, KÚ≡B) a dále začátky a konce zaoblení (ZZ1, KZ1 ...), vrcholy lomů tečnového (výškového) polygonu (V1, V2 ...). Podélný sklon ve sloupci 3 si zjistíme z předešlého řešení od bodu A (ZÚ) až do bodu V1 je sklon +2,10 %, což stačí uvést na začátku a konci výškového polygonu a dále je -3,50 % do bodu V2 a pak do konce úseku - bodu B +3,00 %. Další sloupce již slouží pro vlastní výpočet kót výškového polygonu, jehož princip tkví v tom, že počítáme protilehlé odvěsny pravoúhlého trojúhelníka ze známých přilehlých odvěsen a tangenty úhlu α1, která je v prvním úseku l1 (300,00 m) dána hodnotou podélného sklonu s1 = +2,10 %, ve druhém úseku l2 (440,00 m) sklonem s2 = -3,50 % a ve třetím úseku l3 (260,00 m) sklonem s3 = +3,00 % (viz obr.4.5). Přilehlé odvěsny zjistíme z rozdílu staničení bodu, jehož niveletu hledáme a staničení nejbližšího lomu vrcholu výškového polygonu. Vypočítané hodnoty uvedeme ve sloupci 4, v našem příkladu např. bude u bodu A napsáno 0,00, u bodu o staničení 0,050 00 - 50,00 m, u bodu staničení 0,100 00 - 100,00 m atd. až u bodu V1 bude vlastně celá délka strany výškového polygonu, tj. 300,00 m. Potom budeme celý postup opakovat při délce úseku l2 = 440,00 po bod V2 a také při délce úseku l3 = 260,00 m až po bod B, tj. konec úseku (KÚ) našeho příkladu.

59

4 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY Tab.4.4 Psaný podélný profil I. Výpočet přímé nivelety a tečnového polygonu nivelety Č. Staničení Ozn. bod [km] u

Sklon tečný ± [%]

Vzdálenost Výškový Kóta x= od vrcholu rozdíl přímé vzdálenost od (zákl.bodu (3)x(4) nivelety ZZ nebo KZ ) ± [m] [m] [m] [m]

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

0,000 00 A 0,050 00 0,100 00 0,150 00 0,160 00 ZZ1 0,200 00 0,250 00 0,300 00 V1 0,350 00 0,400 00 0,440 00 KZ1 0,450 00 0,500 00 0,550 00 0,600 00 0,642 00 ZZ2 0,650 00 0,700 00 0,740 00 V2 0,750 00 0,800 00 0,837 50 KZ2 0,850 00 0,900 00 0,950 00 1,000 00 KÚ

+ 2,10

0,00 50,00 100,00 150,00 160,00 200,00 250,00 300,00 50,00 100,00 140,00 150,00 200,00 250,00 300,00 342,50 350,00 400,00 440,00 10,00 60,00 97,50 110,00 160,00 210,00 260,00

0,00 1,05 2,10 3,15 3,36 4,20 5,25 6,30 -1,75 -3,50 -4,90 -5,25 -7,00 -8,75 -10,50 -11,90 -11,25 -14,00 -15,40 0,30 1,80 2,93 3,30 4,80 6,30 7,80

322,50 323,55 324,60 325,65 325,86 326,70 327,75 328,80 327,05 325,30 323,90 323,55 321,80 320,05 318,30 316,81 316,55 314,80 313,40 313,70 315,20 316,33 316,70 318,20 319,70 321,20

+ 2,10 - 3,50

- 3,50 + 3,00

+ 3,00

II. Zaoblení nivelety

±

Kóta teor.nivel. (6) ±(8)

[m]

[m]

8

9

y=

7

40,00 90,00 140,00 90,00 40,00

7,50 57,50 97,50 87,50 37,50

x2 2r

0,16 0,81 1,96 0,81 0,16

0,01 0,55 1,58 1,28 0,23

322,50 323,55 324,60 325,65 325,86 326,54 326,94 326,84 326,24 325,14 323,90 323,55 321,80 320,05 318,30 316,81 316,56 315,35 314,98 314,98 315,43 316,33 316,70 318,20 319,70 321,20

Kóty výškového polygonu (přímé nivelety) ve sloupci 6 pak vypočítáme na základě zadané kóty bodu A (ZÚ) tak, že ke kótě 322,50 připočítáme vypočítané výškové rozdíly v jednotlivých bodech (profilech) po bod V1 (vrchol tečnového polygonu). od bodu V1 po bod V2 se budou samozřejmě vypočítané rozdíly v jednotlivých bodech odpočítávat (sklon -3,50 %) a v úseku od bodu V2 po bod B (KÚ) připočítávat (sklon +3,00 %). Vcelku snadný výpočet výškového rozdílu pro tento náš příklad nás

60


nesmí při výpočtu nivelety svádět k tomu, abychom spočítali pouze první výškový rozdíl a dále jej jenom přičítali. Docházelo by ke hromadění chyb v tom případě, kdy je podélný sklon zaokrouhlen na desetiny nebo setiny procenta. Druhá část tabulky (formuláře „Psaný podélný profil“) slouží k výpočtu zaoblení a skutečné (tzv. teoretické nivelety) trasy silniční komunikace. Vyplňuje se jen v úseku od začátku zakružovacího oblouku (ZZ) do konce (KZ), protože jinak se kóty nivelety rovnají kótám výškového polygonu (přímá niveleta). V rozsahu zaoblení se počítají podle vzorce uvedeného ve sloupci 8 formuláře hodnoty svislých pořadnic y pro jednotlivé body podélného profilu (příčných řezů). Tyto se ke kótám výškového polygonu (přímá niveleta) buď přičítají nebo od nich odečítají podle toho, zda jde o zaoblení vyduté (Ru) nebo vypuklé (Rv). K výpočtu hodnoty pořadnice y je nutno zjistit vzdálenosti jednotlivých bodů (profilů) od začátku zaoblení (ZZ), resp. konce zaoblení (KZ), postup je zřejmý z obr.4.4. Vzdálenosti zapisujeme do sloupce 7. Vypočtené kóty teoretické nivelety zaznamenáme do sloupce 9 a tím jsme úkol výpočtu „psaného podélného profilu“ splnili. Tento výpočet nám ukázal, že je sice jednoduchý, ale dosti zdlouhavý. Většina projektantů takový „klasický“ výpočet už nedělá, protože se návrh nivelety, resp. návrh výškového vedení trasy silniční komunikace dělá pomocí velmi jednoduchých programů nebo komplexních software. Ty dokáží na základě některých základních vstupních údajů ihned vypočítat výše uvedené výpočty. A co je ještě důležitější - provede se i grafický výstup podle požadavků norem. Příklad výkresu podélného profilu nivelety našeho příkladu 4.2 je znázorněn na obr.4.6. Podrobnosti o způsobu vypracování výkresu „Podélný profil“ jsou uvedeny v kapitole 9.


Obr.4.6 Podélný profil z příkladu 4.2

61

OBSAH KAPITOLY 3-4 OBSAH 3

4

3.4.2

SMĚROVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY .................................................................................................33 3.1 Základní prvky směrového řešení .............................................................................................33 3.2 Prostý kružnicový oblouk .........................................................................................................34 3.1.1 Výpočet vytyčovacích prvků kružnicového oblouku ...................................................35 3.3 Přechodnicový oblouk ..............................................................................................................39 3.1.1 Výpočet vytyčovacích prvků symetrického přechodnicového oblouku .......................41 3.4 Kružnicový oblouk s přechodnicemi ........................................................................................44 3.1.1 Výpočet vytyčovacích prvků kružnicového oblouku se souměrnými krajními klotoidickými přechodnicemi .......................................................................................46 VÝŠKOVÉ NÁVRHOVÉ PRVKY..................................................................................................50 4.1 Návrh výškového polygonu ......................................................................................................51 4.2 Výpočet výškového polygonu a zaoblení nivelety....................................................................53 4.3 Příklad návrhu a výpočtu nivelety ............................................................................................55 Výpočet vytyčovacích prvků klotoidickými přechodnicemi

kružnicového

oblouku

s nesymetrickými

krajními

Jak ji bylo výše řečeno, ideální průběh protisměrných směrových oblouků nastává, pokud jsou oblouky vzájemně navázány přes inflexní bod, případně přes krátkou, opticky nepostřehnutelnou mezipřímou.

5

SILNICE V PŘÍČNÉM ŘEZU

5


5.1

Šířkové uspořádání silniční komunikace

61

Kromě směrového vedení silniční komunikace a jejího výškového uspořádání je důležitým určujícím faktorem její příčné uspořádání. Tvar a rozměry silniční komunikace v příčném řezu závisí na tvaru území a geologických poměrech v trase, na poloze nivelety a na šířce koruny. Základními prvky příčného uspořádání (viz obr.5.1) silničních komunikací jsou: − − − − − −

jízdní pás, skládající se z jednotlivých jízdních pruhů, přídatné pruhy (např. pruhy pro pomalá vozidla), vodicí proužek, zpevněné krajnice, nezpevněné krajnice, dělicí pás u směrově rozdělených komunikací.

Obr.5.1 Názvosloví koruny silniční komunikace a) dvoupruhové, b) směrově rozdělené Rozměry jednotlivých částí silnic, dálnic a směrově rozdělených silničních komunikací jsou uvedeny v tab.5.1. Koruna se šířkově člení: ⇒ na směrově nerozdělených silničních komunikacích na: • obousměrný jízdní pás, • případné přídatné pruhy, • vodicí proužky,

62

5


• krajnice (zpevněné a nezpevněné), • případné postranní dělicí pásy, • případné přidružené pruhy a pásy, • krátké nouzové pruhy. ⇒ na směrově rozdělených silničních komunikacích na: • dva jednosměrné jízdní pásy, • případné přídatné pruhy, • vodicí proužky, • střední dělicí pás, • krajnice (zpevněné a nezpevněné), • případné postranní dělicí pásy, • případné přidružené pruhy a pásy, • krátké nouzové pruhy. Jízdní pás, který je nejdůležitějším prvkem příčného uspořádání pozemních komunikací, se skládá: − na směrově nerozdělených silnicích ze dvou protisměrných jízdních pruhů, − na směrově rozdělených silničních komunikacích ze dvou nebo více stejnosměrných jízdních pruhů. Počet jízdních pásů je odvislý od kategorijního typu a od celkové intenzity vozidel. Jízdní pruh je část vozovky, určená pro jízdu jednoho proudu vozidel. Jeho šířka vychází z předpokládaného typu vozidel, pro které je komunikace určena a návrhové rychlosti. Např. šířka 2,50 m se používá u polních a lesních cest, u příjezdních nebo vnitrozávodových komunikací, určených pro provoz vozidel do šířky 2,50 m (v ČR je max. šířka vozidel povolena 2,55 m) je šířka jízdního pruhu 2,75 m. Základní minimální šířka jízdního pruhu na veřejných komunikacích je 3,00 m (viz tab.5.1). Přídatné pruhy mohou být jako pruhy pro pomalá vozidla, krátké nouzové pruhy, přidružené, zpomalovací, zrychlovací nebo odbočovací nebo řadicí před křižovatkou. Jejich návrh je prováděn na základě ČSN 73 6101, 73 6102 a 73 6110. Zpevněná krajnice je část krajnice, která se zřizuje u silnic, dálnic a místních komunikací mimo zastavěné území. Slouží ke krátkodobému odstavení vozidel a šířka silničních komunikací je uvedena v tab.5.1. Nezpevněná krajnice je část krajnice, která tvoří postranní oporu vozovky nebo zpevněné krajnice a slouží k umístění směrových sloupků, záchytného bezpečnostního zařízení (svodidel, zábradlí), dopravních značek atp. Zřizuje se v minimální šířce 0,25 m u kategorijního typu S 7,5 a u ostatních typů šířky 0,50 m (viz tab.5.1). Vodicí proužek je prvek silniční komunikace, který není určen k pojíždění, ale ohraničuje vozovku a poskytuje řidiči směrové vedení trasy. Šířky vodicích proužků na silničních komunikacích jsou uvedeny v tab.5.1. Dělicí pás je nepojízdná část silniční komunikace, která se zřizuje ke vzájemnému oddělení směrově rozdělených silničních komunikací (střední dělicí pás) nebo přidružených pruhů, resp. pásů od hlavního dopravního prostoru (postranní dělicí pás) u místních komunikací. Jeho šířky jsou stanoveny ČSN 73 6101 a 73 6110. Vozovku vytvářejí zpevněné jízdní pásy nebo pruhy, které slouží dopravě. Celkové šířkové uspořádání závisí od typu kategorie silniční komunikace. Při volbě technické kategorie se musí postupovat v souladu s výhledovými záměry výstavby silniční sítě. Přitom výhledové intenzity dopravních proudů vozidel nemají překročit návrhové intenzity, které odpovídají prostorovému uspořádání silniční komunikace, výhledové skladbě dopravního proudu vozidel a požadovaných jízdních rychlostí. Také se musí při volbě technické kategorie přihlížet k požadavku plynulosti jízdy v ucelených silničních tazích. Jednotlivé typy technických kategorií dvoupruhových a směrově rozdělených komunikací jsou uvedeny v kapitole 1.1 v tab.1.1 a 1.2.

Tab.5.1 Šířkové uspořádání koruny silniční komunikace - skladební prvky

5

Ozn.

Název skladebního prvku

a

jízdní pruh

b

kategorijní šířka dílčí kategorijní šířka

b1, b2

Šířka [m]

Schéma

podle typu technické kategorie je dána šířka b u silničních komunikací obousměrných a b1 u směrově nerozdělených silničních komunikací

0,25 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

zpevněná krajnice

dělicí pás střední d

e

v2

d

v2

4,00 R 26,5; D 26,5 3,00 S 22,5; S 24,5; R 22,5; R 24,5 navrhuje se s ohledem na funkci pásu

nezpevněná krajnice

0,25 S 7,5 S 9,5; S 10,5; S 11,5; S 22,5; S 24,5 0,50 R 11,5; R 22,5; R 24,5; R 26,5; D 26,5 S 7,5 při intenzitě silničního provozu do 0,75 1.500 voz./24 h. 0,25

vodicí proužek v2

0,50

pomalá vozidla

na rozmezí jízdního pásu (přídatného pruhu) a zpevněné části krajnice na rozmezí jízdního pásu (přídatného pruhu) a zelené části dělicího pásu

ve stoupání, kde rychlost návrhového pomalého vozidla klesne pod 40 km/h a při pře3,50 kročení návrhové intenzity z důvodu nedostatečného rozhledu pro předjíždění na dvoupruhových silnicích

obslužná zařízení pěší a cyklisty

5.2

S 7,5 při intenzitě silničního provozu do 1.500 voz./24 h. S 7,5 S 9,5 S 10,5 S 11,5; S 22,5; R 11,5; R 22,5 S 24,5; R 24,5 R 26,5; D 26,5

dělicí pás postranní

v, v1

přídatné pruhy pro

Použití

3,00 S 7,5 3,50 S 9,5; 10,5; 11,5; 22,5; R 11,5; 22,5 3,75 S 24,5; R 24,5; 26,5; D 26,5

0,00

c

63


navrhují se podle ČSN 73 6110

Rozšíření jízdního pruhu a jízdního pásu

Rozšíření jízdního pásu se provádí pouze ve směrových obloucích u poloměrů menších než 320 m a navrhuje se jen na silnicích se základními šířkami jízdních pruhů 3,50 nebo 3,00 m. Celková hodnota rozšíření jízdního pásu dvoupruhové silnice je dvojnásobkem rozšíření připadajícího na jeden jízdní pruh.

64

5

SILNICE V PŘÍČNÉM ŘEZU Vnitřní jízdní pruh se rozšiřuje na vnitřní stranu a vnější jízdní pruh na vnější stranu směrového oblouku, viz obr.5.2. Na směrově rozdělených silnicích se základní šířkou jízdního pruhu 3,50 m se rozšíření provede pouze pro pravý krajní jízdní pruh ve směru jízdy. Předepsané rozšíření ve směrovém oblouku, jak v mezipřímkových úsecích, tak i ve větvích křižovatek a jeho opětné zrušení se provede náběhovým klínem lineárně na délku přechodnice. Průběh rozšíření jízdního pásu na vnější straně oblouku nesmí však být pohledově patrný. Hodnoty rozšíření jízdního pruhu podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tab.5.2. Potřebná šířka jízdního pruhu (a') ve směrovém oblouku je dána vztahem:

a ′ = a + ∆a [m]; kde a je základní šířka jízdního pruhu [m],

∆a

rozšíření jízdního pruhu [m].

Obr.5.2 Možnosti rozšíření jízdního pásu Tab.5.2 Rozšíření jízdního pruhu podle ČSN 73 6101 ve směrovém oblouku se základní šířkou pruhu 3,50 a 3,00 m Poloměr směrového oblouku v ose jízdního pásu v m

Rozšíření jízdního pruhu ∆a vm

320 > R ≥ 250

0,15

250 > R ≥ 200

0,20

200 > R ≥ 170

0,25

170 > R ≥ 141

0,30

141 > R ≥ 125

0,35

125 > R ≥ 110 ∗)

∗)

0,40

Rozšíření jízdních pruhů u směrových oblouků menších poloměrů než jsou uvedeny v této tabulce se provede v týchž hodnotách jako na větvích křižovatek podle ČSN 73 6102

5.3

Příčný, dostředný a výsledný sklon povrchu vozovky

Povrch koruny silniční komunikace se musí upravit do příčného sklonu, který by umožnil odtékání srážkové vody z povrchu vozovky a samozřejmě také ze zpevněných a nezpevněných krajnic. Přitom se musí brát v úvahu, aby tento příčný nebo dostředný sklon nebyl příliš velký a nepůsobil negativně na pohyb vozidla a neohrozil tím bezpečnost provozu.

5


65

Z provozního hlediska by byl ideální příčný sklon nulový v přímce. Ve směrových obloucích je pro alespoň částečnou eliminaci účinků odstředivé síly prováděn jednostranný dostředný příčný sklon. V přímé se zpravidla provádí sklon střechovitý. Z důvodu snadnějšího odvodnění, ve vhodných terénních podmínkách, v oblasti úrovňových křižovatek apod., může být proveden i jako jednostranný. Změny střechovitého sklonu na jednostranný musí být provedeny plynule tak, aby byly co nejméně patrné. Základní příčný sklon jízdních pruhů v přímé i v obloucích, pokud nevyžadují sklon větší, se bez ohledu na druh krytu navrhuje zpravidla 2,5 %, nejméně 2,0 %. Dostředný sklon ve směrových obloucích (viz tab.3.2) musí být v odpovídajícím vztahu k návrhové rychlosti a k poloměru podle údajů uvedených v ČSN. Největší dovolené hodnoty dostředného sklonu pro návrhové rychlosti v území pahorkovitém a horském odpovídají nejmenším hodnotám směrových oblouků. V území rovinatém a mírně zvlněném se použijí jako největší hodnoty o 0,5 % nižší. Přitom však nesmí být s výjimkou toček navržen dostředný sklon větší než 6 % v území s častými námrazami. U všech oblouků, jejichž poloměr nedosahuje hodnot, u nichž podle ČSN již není třeba dostředného sklonu a které nevyžadují většího dostředného sklonu, než je sklon základní, se navrhne dostředný sklon v hodnotě 2,5 %, nejméně však 2,0 %. Vzájemná závislost mezi poloměrem kružnicového oblouku, návrhovou rychlostí a dostředným sklonem je dána vztahem:

Rmin = 0 ,3 kde Rmin R Vn p

V n2 V2 ⇒ p = 0 ,3 n ; p R

je minimální poloměr kružnicového oblouku [m], skutečný (navrhovaný) poloměr kružnicového oblouku [m], návrhová rychlost [km/h], dostředný sklon vozovky ve směrovém oblouku [%].

Obr.5.3 Příčný a dostředný sklon koruny a) oboustranný střechovitý, b) jednostranný Vypočítaný dostředný sklon povrchu vozovky zaokrouhlujeme na nejbližších vyšších 0,50 %. Na obr.5.3 je znázorněna úprava příčných a dostředných sklonů na dvousměrné silniční komunikaci. Jak již bylo uvedeno, základní příčný sklon jízdních pásů je minimálně 2,00 % a velikost tohoto sklonu závisí na druhu krytu povrchu vozovky. Naopak nezpevněné části krajnice mají vždy sklon 8,00 %, s klesáním ven

66

5


od zpevněné části krajnice k hraně koruny v každém případně, tj. v přímé i v oblouku, podrobněji uvedeno [11]. Vhodnost navrženého dostředného sklonu silniční komunikace je třeba při určitém (konkrétním) podélném sklonu prověřit z hlediska velikosti výsledného sklonu. Výsledný sklon (viz obr.5.4) jízdního pásu m v % je určen vztahem :

m =

s 2 + p2 ,

kde s, p jsou hodnoty podélného a příčného sklonu jízdního pásu v %. Výsledný sklon nesmí přestoupit hodnoty uvedené v následující tabulce 5.3 a nesmí být menší než 0,5 %. Obr.5.4 Výsledný sklon Tab.5.3 Největší dovolené výsledné sklony (m) podle druhu území a použitelné technické kategorie silniční komunikace ∗) podle ČSN 73 6101 Kategorijní typ silniční komunikace

Největší výsledný sklon (m) v % v území rovinatém nebo mírně zvlněném

pahorkovitém

horském

7,0

7,0

D 26,5 a R 26,5 ∗∗) R 26,5; R 24,5 a R 22,5 R 11,5

6,5 7,5

S 24,5 S 22,5

7,0

S 11,5; S 10,5 a S 9,5 S 7,5 ∗) ∗∗)

7,5

8,5

7,5

8,5

10,0

Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN 73 6102 Použití je vyhrazeno pouze pro možné pozdější přeřazení silnice do dálniční sítě

Při nepatrných podélných sklonech nivelety a zamýšleném klopení jízdního pásu je k dodržení ustanovení o minimálním výsledném sklonu nutné : • volit směrový oblouk s poloměrem nevyžadujícím dostředný sklon, • dbát, aby podélný sklon nivelety odpovídal podmínkám ČSN 73 6101, • při kombinaci směrového a výškového oblouku umístit vzestupnicový (sestupnicový) příčný řez s nulovým příčným sklonem do takového místa výškového oblouku, v němž pomocná tečna k výškovému oblouku nivelety má podélný sklon odpovídající těmto podmínkám :

s′ = s kde s ′

100 . x ′ , Rv (u)

je podélný sklon pomocné tečny výškového oblouku v místě nulového příčného sklonu klopené části příčného řezu [%],

5 s


67

podélný sklon hlavní tečny výškového oblouku (strany výškového polygonu) [%], vzdálenost dotykového bodu výškového oblouku na pomocné tečně od jeho

x′ dotykového

Rv (u) 5.4

bodu na hlavní tečně [m], poloměr výškového oblouku [m].

Změna příčného sklonu jízdního pásu

Změna příčného sklonu, tj. jeho přetvoření při přechodu trasy silniční komunikace z přímé do oblouku, se nazývá klopení. Klopení je tedy definováno jako změna základního příčného sklonu koruny silniční koruny nebo její části v dostředný sklon. Přechod střechovitého sklonu do jednostranného dostředného se provádí klopením (otáčením) jízdních pruhů. Klopení dostředného sklonu se vytváří otáčením uvažované části příčného řezu nejčastěji kolem : − osy jízdního pásu − vnějšího okraje vodicího proužku. Toto klopení, nebo-li postupná změna příčného sklonu, se provádí na délku přechodnice (stejně jako rozšíření) postupným zvedáním vnější hrany vozovky po plynulé křivce, která se nazývá vzestupnice (sestupnice). Střechovitý příčný sklon jízdního pásu se klopí zásadně nejdříve podle osy jízdního pásu. Po dosažení jednostranného příčného sklonu se v případě potřeby většího dostředného sklonu klopí dále podle způsobů a), b) uvedených níže na obr.5.5.

Obr.5.5 Způsoby dostředného klopení Na směrově rozdělených komunikacích se klopí každý jízdní pás zvlášť (obr.5.5c až 5.5h). Způsob klopení je závislý na sledovaném účelu, např. na jednoduchosti provádění (obr.5.5c), zploštění vypuklého výškového oblouku (obr.5.5e), zmírnění vzestupnic a sestupnic (obr.5.5d), zachování vodorovného středního dělícího pásu (obr.5.5f), popř. jeho minimálního příčného sklonu (obr.5.5g a 5.5h) a na možnosti snadného odvodnění sestupnicových proláklin bez zvýšení nákladů, popřípadě na nutné prohlubování odvodňovacích zařízení (obr.5.5d až 5.5h). Ve všech případech je ovšem třeba přezkoušet a zajistit plynulý odtok srážkové vody i z nejnižších míst koruny silniční komunikace. Je-li při klopení podle obr.5.5a, 5.5c a 5.5e vychýlen vnější vodicí proužek až za přídatný pruh (pro pomalá vozidla, odbočovací nebo připojovací), klopí se jízdní pás kolem teoretického pokračování původní (ještě nevychýlené) vnější hrany vnějšího vodicího proužku, takže osa klopení zůstává i v úsecích s přídatnými pruhy na témž místě jako v trase bez přídatných pruhů.

68

5


Změna příčného sklonu jízdního pásu ze základního do požadovaného dostředného sklonu se vyřeší tak, aby v relativním podélném sklonu vzestupnice nebo sestupnice byl sklon podle ČSN 73 6101 uveden v tab.5.4. Tab.5.4 Největší a nejmenší sklony vzestupnice (sestupnice) max ∆s (%)

min ∆s (%)

Návrhová rychlost v km/h

a´ ≤ 4,25 m

a´ > 4,25 m

≤ 50

1,2

1,4

60 až 70

1,0

1,2

0,1 a´

80 až 90

0,7

0,85

(≤ max ∆s)

100 až 120

0,6

0,7

a´ ≤ 4,25

a´ > 4,25 m

0,07 a´

Vzestupnice (sestupnice) se zpravidla navrhuje do délky přechodnice. Přitom však musí být zachována její nejmenší délka podle ČSN 73 6101, jinak je třeba délku přechodnice zvětšit. Nelze-li délku přechodnice zvětšit, nebo není-li nezbytná, lze vzestupnici (sestupnici) částečně nebo úplně posunout do navazující přímé. U kružnicového oblouku o poloměru, pro který by výpočtová hodnota podle ČSN již dostředný sklon nevyžadovala, ale požaduje se podle Rmin, lze vzestupnici (sestupnici) umístit i do jeho kružnicové části. Půdorysně se vzestupnice (sestupnice) umisťuje do vnějšího okraje nevychýleného vodicího proužku, který při zvoleném způsobu klopení mění svou výškovou polohu a provádí se zásadně v jednotném přímkovém podélném sklonu. Lomený přímkový podélný sklon se provede tehdy, jestliže v rozmezí základních příčných sklonů -2,5 % (min -2,0 %) až +2,5 % (min +2,0 %) je nutno uplatnit nejmenší podélný sklon vzestupnice (sestupnice) ∆s. Sklon vzestupnice (sestupnice) ∆s je rozdílem mezi podélnými sklony okraje nerozšířeného jízdního pásu a osy klopení:

∆s =

p 2 − p1 . a′ , Lvz

kde ∆s je sklon vzestupnice [%], p2 příčný sklon jízdního pásu na konci vzestupnice (sestupnice) [%], příčný sklon jízdního pásu na začátku vzestupnice (sestupnice) [%], p1 Lvz délka vzestupnice (sestupnice) [m], a´ vzdálenost okraje jízdního pásu od osy klopení [m]. V průběhu celé délky vzestupnice nesmí být překročen její největší sklon a v rozmezí základních příčných sklonů zpravidla -2,5 % až +2,5 % (nejméně -2,0 % až +2,0 %) nesmí klesnout pod hodnotu nejmenšího sklonu vzestupnice (sestupnice). Lomy na začátku a konci vzestupnice (sestupnice) se výškově zaoblí na délku tečny, rovnající se minimálně 1/6 délky vzestupnice (sestupnice), přičemž se vypočtená délka vzestupnice (sestupnice) prodlouží o dvojnásobek délky tečny. Od zaoblení lze však upustit v případech, kdy největší svislá pořadnice zaoblení ymax nepřestoupí hodnotu 0,025 m, viz obr.5.6. Nejmenší délka vzestupnice (sestupnice) Lvz min v m se vypočítá ze vzorce :

Lvz min = kde max ∆s h0 (h)

h0 . 100 max ∆s

nebo

hh . 100 [m], max ∆s

je maximální podélný sklon vzestupnice (sestupnice) podle ČSN 73 6101 (v %) převýšení vnějšího okraje vodicího proužku v m; při klopení kolem osy jízdního pásu :

h0 =

( a + v 1 (2) ). ( p2

- p 1 ) + ∆a . p 2

100

5

69


Obr.5.6 Zaoblení lomů vzestupnice a při klopení kolem vnějšího okraje vodícího proužku : a) výchozí příčný řez ze střechovitým sklonem s okraji jízdního pásu ve stejné výšce :

hh =

( 2a

+ 2v + 2 ∆a) . p2 100

(dvoupruhová silnice),

b) výchozí příčný řez s dostředným sklonem s okraji jízdního pásu

hh = hh =

( 2a ( 2a

+ 2v + 2 ∆a) . ( p 2 - p1 ) 100

(dvoupruhová silnice),

+ v 1 + v 2 + 2∆a ) . ( p 2 - p1 ) 100

v různé výšce :

(dálnice

a

vícepruhové

silnice) kde a je šířka jízdního pruhu v m,

∆a p1

rozšíření jízdního pruhu v m, příčný sklon na začátku vzestupnice (sestupnice) v %, p1 se záporným znaménkem, pokud má vůči p2 opačný smysl, příčný sklon na konci vzestupnice (sestupnice) v %, p2 v (v1 , v2) šířka vodicích proužků v m (pokud jsou rozdílné).

5.4.1 Klopení kolem osy jízdního pásu Schematické znázornění tohoto způsobu klopení je na obr.5.7a. Je třeba podotknout, že při této změně příčného sklonu kolem osy, nenastává změna polohy nivelety. Na začátku přechodnice (TP) je poloha vnějších okrajů vodicích proužků (poloha 1 a 1') jízdního pásu stejná a má stejnou výšku. Potom se začíná měnit poloha vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku, tj. z polohy 1 nejprve do polohy 2 a dále do polohy 3. Tímto jízdní pás dosáhne jednostranný příčný sklon p0 (poloha 3 a 3'). Od této polohy se začne kolem osy otáčet celý jízdní pás až do polohy 4 a 4', tj. až do požadovaného maximálního dostředného sklonu pmax. Při výpočtu kót vnějších okrajů vodicích proužků jak v příčném řezu, tak také v podélném profilu vzestupnice nebo sestupnice, vycházíme z podobnosti trojúhelníků. − výpočet kót vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku ve:

š . p max + h0 [m], 200

h′ =

kde h' okraji š

je převýšení vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku oproti původnímu vnějšímu vnitřního vodicího proužku [m], šířka jízdního pásu (včetně eventuálního rozšíření) a vodicích proužků v oblouku [m],

70

5 pmax h0

h0 =

š o . p0 200


maximální dostředný sklon jízdního pásu v oblouku [%], převýšení kóty nivelety oproti původnímu vnějšímu okraji vodicích proužků [m]. [m],

je základní příčný sklon jízdního pásu v přímé [%], kde p0 šířka jízdního pásu a vodicích proužků (2v) [m]. šo Pokud je délka vzestupnice (sestupnice) rovna délce přechodnice (L), lze její stoupání (sklon) vyjádřit výrazem:

∆s =

h′.100 [%]. L

Minimální a maximální sklony vzestupnice (sestupnice) jsou uvedeny v tab.5.4. Označíme-li vzdálenost bodu x od začátku vzestupnice jako x, je přírůstek výšky v tomto místě roven:

h′x =

š x . px h′ + h0 = ⋅ x [m], 200 L

kde hx′ je přírůstek výšky vzestupnice v bodě x (v příčném řezu x) [m], šx šířka jízdního pásu v bodě x [m], px dostředný sklon jízdního pásu v místě x [%]. Potom převýšení vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku nad niveletou v bodě x je:

hx = hx′ − h0 =

h′ ⋅ x − h0 [m], potom L

kóta vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku v bodě x bude:

v e = v 0 + hx [m], kde v0 je kóta nivelety v ose silniční komunikace [m]. − výpočet kót vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku vi : Kóty vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku se v sestupnici, tj. v délce l2, kde klesají vnější okraje vnitřního vodicího proužku, vypočítají ze vztahu: v i = v 0 − hx [m]. Vzdálenost l2 určíme ze vztahu: přitom l1 určíme z poměru:

L = l1 + l2 ⇒ l2 = L − l1 , 2 ⋅ L ⋅ h0 L h′ [m]. = ⇒ l1 = l 1 2 h0 h′

Kóty vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku v délce l1, tj. když hx je menší než h0 se získají ze vztahu: v i = v 0 − h0 [m]. Výpočet kót vnějšího okrajů vodicích proužků je vhodné zpracovat v tabulce. Příklad výpočtu je uveden v kapitole 5.4.3. Při výpočtu je třeba vždy počítat se znaménky!!!

5.4.2 Klopení kolem vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku Tento způsob klopení je zobrazen na obr.5.7b a probíhá tak, že v první fázi se nejprve zvedá vnější polovina jízdního pásu do vodorovné (poloha 2) a dále až celý jízdní pás dosáhne jednostranného (dostředného) sklonu p0 (poloha 3). Od tohoto bodu se začne zvedat niveleta a celá vozovka se otáčí kolem vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku až do konce vzestupnice (PK) kde dosáhne maximální dostředný sklon pmax. Výpočet kót vnějších okrajů vodicích proužků je patrný z obr.5.7a a vyplývá z podobnosti trojúhelníků. − výpočet kót vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku ve: Když sklon vzestupnice ∆s při délce Lvz = L (přechodnice), je vyjádřen výrazem:

5

71

SILNICE V PŘÍČNÉM ŘEZU h , potom L š . p max h= [m], 100

∆s =

kde h

je převýšení vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku oproti vnějšímu okraji vnitřního vodicího proužku [m], š šířka jízdního pásu (včetně rozšíření) a vodicích proužků v oblouku [m], pmax maximální dostředný sklon jízdního pásu v oblouku [%], L délka vzestupnice, resp. přechodnice [m]. Označíme-li vzdálenost bodu (příčného řezu) od začátku vzestupnice (TP) (poloha 1' a 1) jako x, potom přírůstek výšky hx′ vypočítáme ze vzorce:

h′x =

š x .px h = ⋅ x [m], 100 L

kde hx′ je přírůstek výšky vzestupnice v bodě x (v příčném řezu x) [m], šířka jízdního pásu v bodě x [m], šx px dostředný sklon jízdního pásu v místě x [%]. Potom převýšení vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku v místě x je:

hx = hx′ − h0 =

h ⋅ x − h0 [m], L

je převýšení kóty nivelety oproti původnímu vnějšímu okraji vodicích proužků [m]. kde h0 Kótu vnějšího okraje vnějšího vodicího proužku v místě x vypočítáme ze vztahu: v e = v 0 + hx [m], kde v0 je kóta původní nepřemístěné nivelety v ose silniční komunikace [m]. − výpočet kót vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku vi : Protože provádíme klopení kolem vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku, zůstává zachován konstantní výškový rozdíl h0, mezi okrajem vodicího proužku a původní nepřemístěnou niveletou (viz obr.5.7b), kótu potom vypočítáme ze vztahu: v i = v 0 − h0 [m]. − výpočet kót přemístěné nivelety v ose v o′ : Podle obr.5.7b je zřejmé, že výpočet kót přemístěné nivelety vypočítáme jako průměr kót vnějších okrajů vodicích proužků a to v délce:

l = L − l 1 [m] ⇒

2 ⋅ L ⋅ h0 L h = ⇒ l1 = l 1 2 ⋅ h0 h

[m],

kde L l1

je délka vzestupnice (přechodnice) [m], délka úseku vzestupnice (přechodnice), ve kterém se provádí klopení kolem osy, tj. dostředného sklonu p0 [m], potom kóta přemístěné nivelety bude:

v 0′ = v 0′ =

vi + ve [m], což je možné pro výpočet v tabulce rozepsat: 2

h h x 1 1  v 0 − h0 + v 0 + hx ) =  2 ⋅ v 0 − h0 + ⋅ x − h0  = (v 0 − h0 ) + ⋅ (  L L 2 2 2

Platí totéž jako při výpočtu kót při klopení kolem osy, že je vždy třeba počítat se znaménky!

72

5


Obr.5.7 Klopení jízdního pásu a - kolem osy jízdního pásu, b - kolem vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku

5


73

5.4.3 Příklad výpočtu kót vnějších okrajů vodicích proužků Z dřívějších kapitol víme, že délka vzestupnice Lvz se zpravidla navrhuje na délku přechodnice L, z čehož vyplývá, že klopení vnějších okrajů vodicích proužků vozovky silniční komunikace do potřebného (maximálního) dostředného sklonu budeme provádět na délku přechodnice. Při návrhu musíme vždy dodržet ustanovení ČSN 73 6101 o nejmenším výsledném sklonu i pro vzestupnicový příčný řez, v němž příčný sklon dosáhne nulové hodnoty, tj. podle obr.5.7 v úsecích mezi polohami 1 až 3, který nesmí být menší než 0,50 % ! Jen v případě závažných technických, ekonomických, popř. jiných důvodů, lze výjimečně připustit v rozmezí základních příčných sklonů (-2,00 % až +2,00 %) navržení nejmenšího podélného sklonu vnějšího okraje vodicího proužku v hodnotě 0,30 %. To samozřejmě předpokládá také dodržení minimální délky vzestupnice Lvz min. Jestliže sklon vzestupnice (sestupnice) vychází na délku přechodnice menší než minimální sklon podle ČSN 73 6101 (viz tab.5.4), použije se minimální sklon vzestupnice (sestupnice) podle tab.5.4 v intervalu základních příčných sklonů, tj. v úseku l1 (poloha 1 až 3). PŘÍKLAD 5.1 Máme vypočítat a vykreslit výškový průběh vnějších okrajů vodicích proužků a osy silniční komunikace kategorijního typu S 9,5 pro návrhovou rychlost Vn = 80,00 km/h. Dále je dán poloměr směrového oblouku R = 330,00 m, délka přechodnice L = 70,00 m, podélný sklon nivelety +2,00 %. Na začátku klopení, tj. TP je staničení 2,000 km a kóta nivelety v ose silniční komunikace je 202,50 m (TP) a základní příčný sklon p0 = 2,50 %. Klopení provedeme kolem osy jízdního pásu a výpočet po 20,00 m od začátku staničení (TP) a v charakteristických řezech, tj. kde je p0 = 0,00 % a p0 = -2,50 % a +2,50 % (poloha 2-2' a 3-3'). POSTUP ŘEŠENÍ: ⇒ Nejprve vypočítáme maximální dostředný sklon v oblouku pmax ze vzorce:

Rmin = 0 ,3

V u2 V2 80 ,00 2 6400 ⇒ p max = 0 ,3 u = 0 ,3 = 0 ,3 = 0 ,3 ⋅ 19 ,3939 = 5 ,818 % p R 330 ,00 330 ,00

pmax navrhujeme 6,00 %. ⇒ Určíme šířku jízdního pásu a vodicích proužků pro technickou kategorii S 9,5, která je: š0 = 2 ⋅ a + 2 ⋅ v = 2 ⋅ 3 ,50 + 2 ⋅ 0 ,25 = 7 ,00 + 0 ,50 = 7 ,50 m Protože kružnicový oblouk je větší než 320,00 m není třeba jízdní pruh, resp. pás rozšiřovat, proto š = š0 = 7,50 m. ⇒ Dále vypočítáme pro šířku š0 výškový rozdíl (h0) mezi kótou nivelety a vnějšími okraji vodicích proužků na začátku přechodnice (TP), resp. vzestupnice h0 ze vzorce:

h0 =

š 0 . p0 7 ,50 ⋅ 2 ,50 18 ,75 = = = 0 ,09375 ≅ 0 ,094 m 200 200 200

⇒ Převýšení vnějšího okraje vodicího proužku oproti původní úrovni vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku na konci přechodnice (PK), resp. vzestupnici (viz obr.5.7a), vypočítáme ze vzorce:

h′ =

š . pmax 7 ,50 ⋅ 6 ,00 45 ,00 + h0 = + 0 ,094 + = 0 ,225 + 0 ,094 = 0 ,319 m 200 200 200

⇒ Dále převýšení vnějšího okraje vodicího proužku oproti vnějšímu okraji vnitřního vodicího proužku:

h′ =

š . p max 7 ,50 ⋅ 6 ,00 45 ,00 = = = 0 ,450 m 100 100 100

⇒ Z podobnosti trojúhelníků vypočítáme vzdálenost l1 a prověříme sklon vzestupnice:

h ′ : L = 2 ⋅ h0 : l 1 ⇒ l 1 =

2 ⋅ L ⋅ h0 2 ⋅ 70 ,00 ⋅ 0 ,094 13,16 = = = 41,25 m , 0 ,319 0 ,319 h′

74

5

SILNICE V PŘÍČNÉM ŘEZU l 2 = L − l 1 = 70 ,00 − 41,25 = 38 ,75 m ,

potom

sklon vzestupnice ∆s podle ČSN 73 6101 (viz tab.5.4):

∆s =

100 ⋅ h ′ 100 ⋅ 0 ,319 31,90 = = = 0 ,4557 % , L 70 ,00 70 ,00

minimální sklon vzestupnice:

min ∆ s = 0 ,1 a ′ = 0 ,1 ⋅ 3,50 = 0 ,35 % , sklon vzestupnice nepřekračuje dovolené hodnoty podle ČSN:

min ∆s = 0 ,35 % < ∆s = 0 ,4557 % < 0,70 % = max ∆s ⇒ Prověříme nutnost zaoblení lomů vzestupnice a sestupnice (viz kapitola 5.4 a obr.5.6): − vypočítáme délku tečny zakružovacího oblouku:

T=

1 70 ,00 L= = 11,66 m , 6 6

z toho vypočítáme poloměr zakružovacího oblouku:

T .200 , kde s je sklon vzestupnice ∆s = 0,456 % s 11,66 ⋅ 200 2 333,32 R= = = 5 116,929 ≅ 5 120,00 m 0 ,456 0 ,456 R=

potom

a maximální pořadnice zaoblení:

y max =

T2 11,66 2 136 ,109 = = = 0 ,0133 m ; 2 R 2 ⋅ 5 120,00 10 240,00

Protože pořadnice ymax je menší než 0,025 m, není nutné navrhovat zaoblení lomů vzestupnice a sestupnice ! ⇒ Dále provedeme kontrolu výsledného sklonu sp min:

s p min = s − ∆s = 2 ,00 − 0 ,456 = 1,544 % , výsledný sklon je větší než 0,50 %, vyhovuje tedy podmínce ČSN 73 6101, článek 62. ⇒ Vlastní výpočet kót okrajů vodicích proužků provedeme do tabulky - viz tab.5.5. Průběh nivelety a vnějších okrajů vodicích proužků je vykreslen na obr.5.8 a tím je úloha splněna.

5.5

Návrh příčného řezu silniční komunikace

Uspořádaní silniční komunikace v příčném řezu ovlivňuje celá řada faktorů, o kterých bylo podrobněji pojednáno v předchozích kapitolách a také v [11]. Nutno připomenout, že šířka silniční komunikace závisí především na maximálním množství vozidel, které z hlediska bezpečnosti mohou na silnici jezdit. Na skladbě těchto vozidel (množství těžkých nákladních) závisí návrh konstrukce vozovky, která po určitou dobu životnosti je schopna tuto zátěž přenášet. Návrh konstrukce vozovky je samostatná část navrhování pozemních komunikací, o které je pojednáno v [11], a proto se na cvičeních tímto nebudeme zabývat. Skladba konstrukce vozovky (obvyklá na těchto kategorijních typech) je podrobněji uvedena na obr.5.9 v příkladu vzorového příčného řezu silniční komunikace kategorijního typu S 9,5. Vzorový příčný řez charakterizuje tvar silničního tělesa, které je vytvořeno jak korunou silniční komunikace, tak také objekty, odvodňovacími zařízeními atd., v celé trase. Vzorový příčný řez nám slouží k vytvoření základní představy o příčném uspořádání silničního tělesa. Dále o skladbě konstrukce vozovky, odvodnění v příčném a podélném směru a její úpravě. Při návrhu tvaru silničního tělesa musíme dodržet podmínky několika norem, které souvisí zejména s návrhem zemního tělesa (ČSN 73 3050) a ustanovení dalších doporučených nebo závazných ČSN.

5

75


[m]

0,004557

[m] 0,00 20,00 20,62 40,00 41,25 60,00 70,00

x [m] -0,094 -0,003 -0,001 0,088 0,094 0,179 0,225

L

[m] 0,000 0,091 0,093 0,182 0,188 0,273 0,319

h´

h x = h´x - h 0

[m]

Kóta vnějšího okraje

h´x =

[m]

Vzdálenost x

+ h0 200

š0 * pm

200

L

h´ =

[m] 202,50 202,90 202,91 203,30 203,32 203,70 203,90

h´

0,319

v0

š0 * p0

nivelety

h0=

2,00%

[ km ] [%] 2,000 00 TP 2,020 00 2,020 62 2 (2´) 2,040 00 2,041 25 3 (3´) 2,060 00 2,070 00 PK

Kóta

0,094

Sklon nivelety

Staničení

Označení bodu

Tab.5.5 Výpočet kót okrajů vodicích proužků při klopení kolem osy jízdního pásu

vnitřního vnějšího vodicího vodicího proužku proužku vi

ve

[m] 202,406 202,806 202,816 203,206 203,226 203,521 203,675

[m] 202,406 202,897 202,909 203,338 203,414 203,879 204,125

Vozovka silniční komunikace jako vícevrstvá konstrukce na povrchu silničního tělesa se navrhuje z hlediska spolehlivosti různě, pro určité typy vozovkových konstrukcí (tuhé, netuhé nebo polotuhé). Vrstvy vozovek se rozdělují podle použitých materiálů na: kryt, podklad a ložní vrstvy, také podklad může být vícevrstvový (obvykle ze dvou nebo tří vrstev). Při stavbě, resp. už při návrhu, se využívá místních materiálů nebo druhotných surovin (odpadových materiálů). Problematika, spojená s návrhem konstrukce vozovky, je velmi rozsáhlá, proto se návrh provádí na základě: ⇒ zkušenosti, ⇒ typových listů, tzv. katalogu vozovek, ⇒ výpočtů podle různých návrhových metod. Při navrhování konstrukčních vrstev vozovek musíme uvážit dostupnost jednotlivých stavebních materiálů v daném území. Dále postup výstavby, resp. technologie používané při výstavbě, užívání jednotlivých konstrukčních vrstev v průběhu výstavby a další faktory, resp. požadavky investora. Konstrukční vrstvy vozovky se znázorňují ve vzorových příčných řezech (viz obr.5.9) značkami podle ČSN 01 3466 na části příčného řezu s popisem požadovaných technických kvalitativních podmínek podle tzv. technologických norem. Příklady návrhů vozovek pro doporučené úrovně porušení (D0, D1, D2 a D3) podle třídy dopravního zatížení (I, II, III, IV, V a VI), resp. třídy silničních komunikací, různá podloží a podkladní vrstvy jsou uvedeny v tab.5.6 a které jsou podrobněji popsány v základním skriptu [11] a [7]. Vzor katalogového listu netuhé vozovky pro novostavby z Katalogu vozovek pozemních komunikací (TP 78) je uveden v tab.5.7.

76

5


Obr.5.8 Průběh vnějších okrajů vodicích proužků a příčných řezů

5


Obr.5.9 Příklad vzorového příčného řezu silniční komunikace S 9,5

77

78

5


Tab.5.6 Příklady návrhů vozovek pro různé silniční komunikace

5


Tab.5.7 Příklad katalogového listu pro netuhé vozovky

79

80

6

6

NÁVRH ZEMNÍHO TĚLESA


Pod pojmem zemní těleso rozumíme součást tělesa silniční komunikace, která vznikne zemními pracemi, zemními a vegetačními úpravami. Spolu s odvodňovacími zařízeními, objekty, vozovkou a zdmi tvoří silniční těleso, resp. těleso pozemní komunikace. Tvar a rozměry zemního tělesa jsou určeny kategorijním typem pozemní komunikace (technickou kategorií, např. S 9,5), výškou nivelety nad nebo pod povrchem terénu, sklonem svahů násypů, výkopů, tvarem příkopů a sklonem terénu. Typy silničního zemního tělesa podle rozdílu kóty nivelety a povrchu terénu jsou znázorněny na obr.6.1. Zemní těleso se musí navrhnout tak, aby bylo dostatečně stabilní a nepodléhalo různým vlivům a deformacím. Sklony svahů zemního tělesa závisí od fyzikálně-mechanických vlastností zemin. Při návrhu zemního tělesa musíme brát v úvahu ustanovení několika norem, zejména ČSN 73 3050 Zemní práce, ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic, ČSN 73 6133 Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací a jiných ustanovení dalších předpisů a norem. Rozhodujícím cílem musí být vytvořit takový tvar zemního tělesa, který bude vyhovovat z hledisek stability a vhodného začlenění do okolního terénu (krajiny). Rozměry silničního zemního tělesa vyplývají jednak z typu technické kategorie, jednak z mechanicko-fyzikálních vlastností zemin, tvořících zemní těleso a jeho podloží. Obr.6.1 Typy silničního zemního tělesa

6.1

Tvar zemního tělesa

Zemní těleso, jako součást tělesa silniční komunikace, vzniká při zemních pracích a úpravě terénu. Bývá provedeno celé v zářezu (výkopu) nebo celé v násypu nebo z části ve výkopu (zářezu) a z části v násypu, tj. v odřezu, podle toho, jaká je poloha nivelety a poloha pláně vzhledem k povrchu území. Rozdíl výšek nivelety, resp. pláně a povrchu území může být podle obr.6.1 záporný, kladný nebo nulový. Při záporné hodnotě je silniční zemní těleso pod povrchem území (terénu) a je v zářezu. Při kladné hodnotě je silniční zemní těleso nad povrchem území a je v násypu. Je-li rozdíl výšek roven nule, jedná se o silniční těleso na povrchu území a o tzv. nulový profil. Při větším sklonu terénu (území) a malém rozdílu výšek nivelety a terénu je část silničního zemního tělesa v násypu a část v zářezu, jedná se o odřez. Upravená povrchová plocha silničního zemního tělesa, na které se pokládají konstrukční vrstvy vozovky, je označována jako pláň. Zemní těleso je tvořeno násypovými a zářezovými svahy, dále patami a temeny násypových a zářezových svahů, které jsou zobrazeny na obr.6.2. Sklony násypových a zářezových svahů se vyjadřují tangentou úhlu, který svírá svah s rovinou vyjádřenou poměrem výšky k přilehlé délce (např. 1:2). Svahy násypů a zářezů musí být upraveny tak, aby výsledné, resp. dílčí sklony, odpovídaly podmínkám ustanovení ČSN 73 3050 a 73 6133.

6


81

Podle ustanovení výše zmíněných norem, musí sklon svahů silničního zemního tělesa zabezpečovat stabilitu svahů. Sklony svahů mají být co nejmírnější, tedy mírnější než vyžaduje jejich stabilita, zvýší se tak stupeň bezpečnosti. Kromě toho se silniční těleso lépe začlení do okolního území, k čemu je ještě dobré zaoblit paty násypových svahů a temena zářezových svahů. Z důvodu ochrany proti erozi a pro lepší začlenění silniční komunikace do krajiny se svahy zářezů a násypů obvykle pokrývají vrstvou humusu s následnou vegetační úpravou (osetím, výsadbou křoví atd.).

Obr.6.2 Svahy silničního zemního tělesa

6.1.1 Sklony svahů zářezů Pokud ustanovení ČSN 73 3050 a 73 6133, popř. jiné důvody (geotechnické poměry, hledisko údržby, vhodnější začlenění silniční komunikace do krajiny apod.) nevyžadují zřízení mírnějších zářezových zemních svahů, navrhuje se: − při hloubce zářezu menší nebo rovné 2,0 m jednotný sklon ne strmější než 1:2; − při hloubce zářezu větší než 2,0 m až do 6,0 m, jednotný sklon ne strmější než 1:1,75; − při hloubce zářezu větší než 6,0 m, musí být sklon svahu navržen podle únosnosti (celkové stability) a pro nejmenší požadované stupně bezpečnosti podle druhu zeminy. Za hloubku zářezu se považuje výškový rozdíl mezi patní a temenní čárou zářezového svahu před provedením zaoblení. Svah zářezu, resp. jeho přechod do okolního terénu, je předepsán zaoblený (viz obr.6.3 a 6.4), aby vzhled a jeho začlenění do krajiny bylo plynulé. Sklon svahů skalních zářezů závisí na sklonu diskontinuit (soudržnosti jednotlivých vrstev skály), na kvalitě vylamované horniny, na způsobu těžby a stanovuje se na základě výsledků geotechnického průzkumu. Orientačně lze navrhnout tyto sklony: − ve zvětralé skále 2:1, − v mírně zvětralé skále 3:1 až 4:1, − ve zdravé celistvé skále 5:1. Skalní stěny je třeba dobře očistit od uvolněných kamenů. Svahy se neupravují na přesný tvar ani se na nich nerozprostírá ornice. V případě zdravých skalních hornin není na závadu, ponechá-li se zdravá

82

6


skála vyčnívat nad úroveň svahu. Sklony svahů v poloskalních a rychle zvětrávajících horninách je třeba navrhnout jako svahy v zeminách.

Obr.6.3 Tvary zářezových svahů

6


83

Obr.6.4 Úprava zářezových svahů ve skále

6.1.2 Sklony svahů násypů V dřívějších dobách se dělaly sklony násypových svahů obvykle v poměru 1:1,5 a to jednotně, v celé výšce násypového tělesa. Dnes se sklony svahů navrhují v mírnějších sklonech (1:2,5 až 1:1,5) a to z důvodů stability svahu a estetického začlenění silničního zemního tělesa do okolního území. Dále také proto, že stroje pro zemní práce mohou pracovat bezpečně jen do sklonu 1:1,5, takže u strmějších sklonů by bylo třeba upravovat svahy ručně. Pokud ustanovení již výše zmíněných norem nevyžadují mírnější násypové svahy, navrhují se obvykle odstupňované podle obrázku 6.5 ve sklonu: − v pásmu do 3,0 m 1:2,5; − v pásmu od 3,0 m do 6,0 m:

• •

při výšce násypu do 6,0 m 1:1,5;

při celkové výšce násypu nad 6,0 m 1:1,75; − v pásmu od 6,0 m výše 1:1,5.

84

6


Násypy a kamenité sypaniny mohou mít v pásmu nad 3,0 m jednotný sklon 1:1,5 bez ohledu na výšku násypu. Za výšku násypu se považuje výškový rozdíl mezi hranou koruny silniční komunikace a patní čarou násypového svahu před provedením zaoblení (viz obr.6.5) nebo hranou patního příkopu. Sklon svahů násypů však nestačí ve všech případech zabezpečit stabilitu násypového tělesa. Ta závisí i na sklonu území, ve kterém je možné stabilitu a bezpečnost zemního tělesa v násypu zabezpečit. Jestliže je tento sklon menší než 10 ° (asi 17,5 %), není třeba provádět žádná opatření. Když je příčný sklon území v rozmezí od 10 ° do 30 ° (asi 17,5 % až 57,7 %) je třeba násyp založit na stupních, minimální šířky radlice dozeru (asi 2,5 m). Jestliže je příčný sklon terénu větší než 30 °, nelze již doporučit stupně. Účelnější je vybudovat opěrnou zeď nebo snížit niveletu nebo posunout osu silniční komunikace do svahu. Na obr.6.6 a 6.7 jsou zobrazeny úpravy násypových svahů podle Vzorových listů VL-2, které zpracoval DOPRAVOPROJEKT, a.s. Brno.

Obr.6.5 Sklony násypových svahů

6.2

Výpočet objemu zemních prací

Při řešení návrhu trasy silniční komunikace nás (projektanty) zajímá rozsah zemních prací. To především proto, že objem (množství) zemních prací patří k významným ukazatelům při stanovení stavebních, resp. investičních nákladů. Při některých větších liniových stavbách (např. dálnicích apod.) tvoří stavební náklady z celkových nákladů až 50 %, což není zanedbatelná část. Snaha projektanta musí proto směřovat k tomu, aby rozsah zemních prací byl přiměřený k významu navrhované komunikace. Při zjišťování objemu zemních prací, zejména při nižším stupni projektové dokumentace (studie, DÚR), jde spíše o rychlost jejich určení, než o absolutní přesnost, a proto lze s výhodou používat různé grafy, tabulky a nomogramy. Při vyšších stupních projektové dokumentace (DZS, RDS), zejména při zpracování konečného řešení, půjde ovšem nejen o přesné zjištění objemu (kubatury) zemních prací, ale zejména o jejich hospodárný rozvoz s ohledem na optimální vzdálenost. Většina softwarových produktů pro projektování pozemních komunikací obsahuje programy pro optimalizaci zemních prací s přesným výpočtem objemů (kubatur) a samozřejmě také s návrhem rozvozu hmot (zeminy) tzv. hmotnice.

6


Obr.6.6 Úprava sklonů násypových svahů

85

86

6


Obr.6.7 Úprava paty násypu

6


87

Stanovení objemu (kubatur) zemního tělesa vychází z určení dílčích objemů mezi jednotlivými příčnými řezy. Přesnost výpočtu kubatury je závislá na přesnosti stanovení ploch příčných řezů, na proměnlivosti konfigurace terénu, dále pak na vzdálenosti příčných řezů a jejich vhodném umístění tak, aby co nejvýstižněji charakterizovaly průběh trasy silniční komunikace vzhledem k průběhu terénu.

6.2.1 Přibližný výpočet kubatury Pro zjištění kubatury zemních prací se trasa rozdělí na jednotlivé úseky tak, aby v nich zemní těleso mohlo být považováno za geometricky jednoduché (např. hranol, jehlan, klín apod.). Je-li terén vodorovný nebo nepatrně skloněný a silnice s vodorovnou niveletou ve výkopu či násypu, jde prakticky o hranol se základnami F a výškou rovnou vzdálenosti sousedních příčných řezů l. Terén však zpravidla nebývá vodorovný, takže geometrické těleso lze přibližně považovat za hranol (prismatoid) (viz obr.6.8), tj. těleso omezené dvěma rovnoběžnými základnami mnohoúhelníkového tvaru a rozvinutým pláštěm. Objem hranolce je dán výrazem:

V= kde

1 l ( F1 + 4Fs + F2 ) , 6

l je výška hranolu (vzdálenost dvou sousedních příčných řezů) F1, F2 jsou základny hranolu (plochy příčných řezů) je plocha středního řezu vedeného v poloviční vzdálenosti řezů l. Fs

Ztotožnění zemního tělesa s hranolem (viz obr.6.8) je ovšem přibližné, neboť skutečný povrch terénu je nepravidelný. Při rovnoběžnosti základen a středního řezu tělesa je řez roven aritmetickému průměru ploch obou základen

Fs =

F1 + F2 , 2

potom objem zemního tělesa (kubatura) bude:

V=

F + F2 1 l ( F1 + 2F1 + 2F2 + F2 ) = 1 ⋅l ; 6 2

Obr.6.8 Idealizovaný tvar zemního tělesa a) hranol, b) skutečný tvar Použitím tohoto vzorce se ovšem oproti objemu hranolu dopouštíme chyby a to pozitivní nebo negativní (podle výsledného znaménka výrazu v závorce). Je to závislé od toho, zda plocha středního příčného řezu Fs je menší nebo větší než aritmetický průměr ploch příčných řezů (F1 + F2). Vliv příčného sklonu terénu na velikost plochy příčného řezu a tím i objem zemních prací, je uveden v tab.6.1, z které vyplývá, že sklonitost terénu při sklonu svahů podle ČSN 73 6133 lze zanedbat až asi do 12 %. Plochy příčných řezů lze v těchto případech snadno stanovit graficky z výšky nivelety nad terénem, zjištěné z podélného řezu (viz obr.6.9).

88

6


Obr.6.9 Zjišťování kubatury z podélného řezu Tab.6.1 Vliv příčného sklonu terénu na plochu příčného řezu Příčný sklon terénu [%] Plocha příčného řezu [%] Příčný sklon terénu [%] Plocha příčného řezu [%] Příčný sklon terénu [%] Plocha příčného řezu [%]

0

1

2

3

4

5

6

100,00

100,07

100,28

100,63

101,13

101,79

102,59

7

8

9

10

12

13

16

103,55

104,69

105,94

107,45

111,04

118,31

128,47

20

25

30

35

37

39

40

137,32

171,71

243,82

472,25

776,89

2 259,68

∞

Při orientačním výpočtu objemu zemních prací se výkopové nebo násypové plochy v jednotlivých příčných řezech stanovují obvykle z nomogramů.

Obr.6.10 Nomogram pro stanovení plochy příčného řezu v násypu Rozdělením násypové plochy příčného řezu (viz obr.6.10) na obdélník o ploše b . h (přímková závislost plochy na výšce) a dva trojúhelníky o ploše 2 (1/2 m . h2), parabolická závislost plochy na výšce) lze plochu příčného řezu násypu stanovit ze vzorce:

FN = b . h + m . h 2 [m2] ;

6


89

Nomogram na obr.6.10 vpravo umožňuje zjistit na ose úseček plochu FN vynesením výšky h nad terénem na osu pořadnic a s přihlédnutím k šířce v koruně b a sklonu násypu 1:m. Podobně podle obr.6.11 lze určit plochu příčného řezu výkopu. Je však nutno příčný řez výkopu rozdělit podle obrázku a uvažovat plochu příkopů 2 . f. Potom plochu výkopu lze stanovit ze vzorce:

FV = b ′ . h + 2 f + m . h 2 [m2]; Ve vzorcích platí, že:

b

je ideální šířka koruny silnice v násypu [m],

b′

ideální šířka koruny silnice ve výkopu [m], h konkrétní výška násypu nebo výkopu [m], m hodnota uvažovaná pro sklon násypového nebo výkopového svahu (1:m) [-], f plocha příkopu [m2]. Nomogram pro zjištění plochy výkopu je patrný z obr.6.11 vpravo, jeho používání je stejné jako u násypu.

Obr.6.11 Nomogram pro stanovení plochy příčného řezu ve výkopu Výpočet kubatur je vhodné provést do tabulky. Polohu (vzdálenost) příčných řezů volíme tak, aby byl zachycen jednak průběh násypů a výkopů (s ohledem na lomy terénu) a jednak se zřetelem na místa s nulovou plochou řezu (členění typu kubatury na výkopy a násypy). Nomogram pro orientační výpočet objemu zemních prací (kubatury výkopu a násypu) pro různé typy technických kategorií silnic (S 7,5; S 9,5 a S 11,5) je zobrazen na obr.6.12.

90

6


Obr.6.12 Nomogram pro stanovení plochy příčného řezu

6


91

6.2.2 Přesný výpočet kubatury Nelze-li zanedbat vliv sklonitosti terénu a jeho nepravidelnosti, nemůžeme uvedené metody použít pro přesné zjištění kubatury. Pro přesné stanovení kubatur zemních prací musíme vycházet z pracovních (charakteristických) příčných řezů, které by měly být umístěny v co nejkratších vzdálenostech (obvykle každých 20 m staničení trasy). Plochy příčných řezů se zpravidla planimetrují a zapisují se přímo do formuláře „Kubatura zemních prací - výpočet hmotnice“ s přesností na jedno desetinné místo. Velikost plochy násypu nebo výkopu v příčných řezech zjišťujeme planimetrováním pomocí nitkového planimetru (v pracovních výkresech ho nahradíme milimetrovým papírem) a nebo při velkých plochách polárním planimetrem. Při využití výpočetní techniky některé programy automaticky provádějí výpočet ploch pomocí analytické geometrie (souřadnic) a také zpracovávají optimalizaci rozvozu zeminy po trase

silniční komunikace tzv. hmotnici. Princip určení plochy výkopu nebo násypu je zobrazen na obr.6.13. Obr.6.13 Určení plochy výkopu a násypu v příčném řezu Při přesném výpočtu kubatur využijeme milimetrový papír výkresů příčných řezů. Tam nám milimetrové a centimetrové čáry rozdělují příčné řezy na velké množství malých ploch, které považujeme při stanovení plochy za lichoběžníky nebo trojúhelníky tak, jak je vidět na obr.6.14.

Obr.6.14 Výpočet plochy příčného řezu v násypu Celý výpočet si zjednodušíme tím, že šířku dílčích ploch (lichoběžníků) volíme stejně široké. Protože plocha lichoběžníku se rovná součinu základny (z) a střední výšky (v) můžeme podle obr.6.14 vypočítat plochu příčného řezu takto: k

F = z ( v 1 + v 2 + ...+ v n ) = z ∑ v n

[m2],

i= 1

kde

F je celková plocha příčného řezu (násypu nebo výkopu) [m2], z základna všech lichoběžníků [m], v1, ...vn výška jednotlivých lichoběžníků zjištěných např. pomocí odpichovátka (kružítka) [m].

92

6


K takto vypočítané ploše příčného řezu připočteme ještě plochy trojúhelníků na obou koncích řezu případně také plochy příkopů. Po stanovení ploch výkopů a násypů v jednotlivých příčných řezech vypočítáme objem (kubaturu) zemních prací pomocí formuláře (tabulky) Výpočet hmotnice. Kubaturu určíme tak, že sečteme plochu dvou sousedních příčných řezů - zvlášť pro násyp a pro výkop a součet dělíme dvěma a ten násobíme vzdáleností příčných řezů (viz obr.6.15).

Obr.6.15 Výpočet kubatury násypu (výkopu) Mezi dvěma sousedními příčnými řezy v násypu (plochy FN1 a FN2) nebo ve výkopu (plochy FV1 a FV2), které jsou od sebe ve vzdálenosti l bude tedy

l [m3], 2 l . [m3], 2

kubatura násypu:

V N = ( FN 1 + FN 2 ) .

kubatura výkopu:

VV = ( FV 1 + FV 2 )

Takto vypočítáme další a další objemy, až stanovíme kubaturu celého zemního tělesa. pro zjištění přebytku výkopu nebo nedostatku násypu v jednotlivých příčných řezech musíme odečíst tzv. příčný přehoz.. Tady se mohou vyskytnout tyto tři případy (viz obr.6.16):

Obr.6.16 Příčný přehoz − plochy výkopu (odřezu) a násypu jsou stejné (obr.6.16a), což znamená, že vykopaná zemina se v tomto profilu spotřebuje do násypu, − plocha násypu je větší než plocha výkopu (odřezu) (obr.6.16b), tedy máme nedostatek násypu,

6


93

− plocha výkopu (odřezu) je větší než plocha násypu (obr.6.16c), což znamená, že výkop, resp. množství vykopané zeminy je větší, než jaké je potřeba do násypu. V místech, kde je nedostatek násypu, je potřeba zeminu dovézt a naopak, kde je přebytek, je nutné zeminu odvézt.

6.3

Hmotnice, rozvoz hmot

Přebytky výkopu v jednotlivých úsecích přemisťujeme při stavbě podélným rozvozem do míst, kde je nedostatek násypu. Tento přesun zeminy se znázorňuje nejlépe graficky v hmotnici. Označíme-li přebytky výkopu jako kladné hodnoty a nedostatky násypu jako záporné, dostáváme postupným sčítáním přebytků, resp. nedostatků zeminy, pořadnice součtové čáry pohybu hmot (zeminy). Narýsováním součtové čáry dostaneme hmotnici, kterou můžeme definovat jako součtovou čáru zemních hmot, vyjadřující součtově přírůstek, případně úbytek hmoty zeminy, určené k podélnému rozvozu. Nejsou v ní zahrnuty hmoty, které se upotřebily (přehodily) v příčném řezu (příčný rozvoz) a ostatní hmoty, které nebudou použity při stavbě zemního tělesa (lomový kámen, nevhodné namrzavé zeminy apod.). Na obr.6.17 je zobrazena konstrukce hmotnice s popisem jednotlivých částí.

Obr.6.17 Konstrukce hmotnice (rozvozu hmot) Obvykle po vykreslení celé hmotnice určíme vyrovnávací přímky, poté se vyznačí pořadovými čísly nejlépe ve směru staničení (1), (2),....,(x), určí se jejich kubatura (objem výkopu a násypu) a rozvozní vzdálenost. Úprava jednotlivých obrazců (mnohoúhelníků) hmotnice na obdélníky, resp. trojúhelníky pro správné určení těžiště, je značně pracné. Pro praxi však postačí jednodušší a hojně používaný způsob stanovení rozvozné vzdálenosti. Provádíme to tak, že rozpůlíme největší pořadnici sečnou uťaté vlny hmotnice a půlícím bodem vedeme rovnoběžku se základní osou. Tam, kde tato rovnoběžka protne součtovou čáru hmotnice, jsou body, jejichž vzájemná vzdálenost udává rozvoznou vzdálenost. Jednotlivé položky, tj. vypočítané kubatury hmot zemin a odměřené rozvozné vzdálenosti, sestavíme do přehledné tabulky. Dále vypočítáme jednotlivé dílčí dopravní momenty (převoz hmoty na určitou vzdálenost, tj. m3 x m = m4) a vypočítáme střední rozvozní vzdálenost podle vzorce:

l stř =

[m ] zeminy [ m ]

∑ dopravní ch momentů ∑ kubatury

(objemů)

4

3

[m].

Někdy se podobná součtová čára - hmotnice provádí také pro rozvoz humusu (ornice), zejména na rozsáhlých stavbách (letištích, přehradách apod.), kde se humus použije pro úpravu větších ploch zatravnění. Hranice podélného rozvozu zeminy po trase můžeme přímo určit v tzv. kubaturním formuláři (viz tab.6.3) a to tak, že postupně vypočítáme kubaturu (objem) zemních prací od profilu k profilu (příčnéhořezu) a to se zřetelem na znaménka (plus nebo minus). Ohraničení rozvozu určují místa, kde se

94

6


znaménka mění, což znamená vyrovnání hmot v daném úseku. Přehledněji se toto zobrazuje a řeší v hmotnici a to pomocí tzv. vyrovnávacích čar (viz obr.6.17 a 6.18).

6.4

Příklady výpočtu objemu zemních prací

Rozsah zemních prací a též způsob jejich provedení musí znát každý projektant proto, aby mohl provést posouzení správného návrhu nivelety (podélného profilu silniční komunikace) z hlediska hospodárnosti a také způsobu využití získaných hornin. Projektování (návrh) zemních prací se v podstatě skládá ze dvou etap. V první etapě (studie, DÚR, DSP) se musí posoudit návrh v různých variantách trasy jak směrově, tak výškově a samozřejmě zjistit přibližný rozsah zemních prací pro každé alternativní řešení. V druhé etapě jde již o projekt, který v různých stupních představuje realizovatelnost tohoto návrhu (DZS, RDS) a tedy o přesný návrh směrového a výškového vedení trasy silniční komunikace. A proto tu půjde o přesný výpočet objemu (kubatury) zemních prací, zejména ze sbírky příčných řezů. Dále o určení rozvozní vzdálenosti po trase tak, aby se mohly vykalkulovat stavební náklady na zemní práce. PŘÍKLAD 6.1 Máme orientačně určit objem výkopů a násypů pro jednu z variant vyhledávací studie trasy silniční komunikace technické kategorie S 9,5/80. Kubatury stanovíme na základě podkladů z podélného profilu (rozdílů výšky nivelety a výšky terénu) a zjištění plochy příčného řezu z nomogramu (grafu). POSTUP ŘEŠENÍ: ⇒ výpočet kubatury výkopu a násypu provedeme podle grafikonu (nomogramu) uvedeného na obr.6.12 pro technickou kategorii S 9,5, ⇒ výpočet provedeme na základě střední plochy výkopu nebo násypu ve stanovených (charakteristických) příčných řezech, ⇒ celý výpočet sestavíme do tabulky. Z podélného profilu trasy silniční komunikace posuzované varianty nejprve odečítáme výšky „h“ v charakteristických příčných řezech, které zaznamenáváme do tabulky se zápisem staničení. Potom z nomogramu odečteme příslušnou hodnotu plochy příčného řezu v násypu nebo výkopu a hodnotu zapíšeme do tabulky. Dále postupujeme podle předlohy tabulky, kde ještě musíme zapsat poloviční vzdálenost mezi charakteristickými příčnými řezy. Vynásobením součtu ploch násypu a výkopu poloviční vzdálenosti mezi příčnými řezy dostaneme kubatury výkopu a násypu. Na závěr porovnáme kubaturu zeminy v násypu a ve výkopu: násyp = 116 420,0 m3 = VN výkop = 179 915,0 m3 = VV VV - VN = 179 915,0 - 116 420,0 = 63 495,0 m3 Na celé trase silniční komunikace máme celkově 63 495,0 m3 přebytek zeminy, kterou musíme odvézt na skládku (deponii).

Tab.6.2 Orientační výpočet kubatur zemních prací

Poř. číslo

6 Staničen í [km] 1

1,200 00

95


Polovina vzdál. Výška h Součet ploch Kubatury mezi násypu výkopu násypu výkopu násypu výkopu příč.řezy násypu výkopu [m] [m] [m2] [m2] [m2] [m2] [m] [m3] [m3] Plocha příč. řezu

-

-

-

-

-

-

-

-

-

101,0

95

-

9 995,0

48,0

10,1,0

50

4 840,0

5 050,0

92,0

-

90

8 280,0

-

123,0

-

160

19680,0

-

79,0

46,0

130

10270,0

5 980,0

-

112,0

200

-

22400,0

-

179,0

150

-

26850,0

-

141,0

220

-

31020,0

24,0

28,0

420

10080,0

11760,0

68,0

-

110

7 480,0

-

100,0

-

280

28000,0

-

68,0

-

380

25840,0

-

12,0

36,0

160

1920,0

5 760,0

-

112,0

330

-

36960,0

-

106,0

215

-

22790,0

-

30,0

45

-

1 350,0

-

3

1,390 00

-

2,6

-

101,0

4

1,420 00

3,2

-

48

-

5

1,600 00

2,8

-

44,0

-

6

1,920 00

4,4

-

79,0

-

7

2,180 00

-

0,8

-

46,0

8

2,580 00

-

1,4

-

66,0

9

2,880 00

-

2,8

-

113,0

10 3,320 00

-

0,2

-

28,0

11 4,160 00

1,6

-

24,0

-

12 4,380 00

2,8

-

44,0

-

13 4,940 00

3,4

-

56,0

-

14 5,700 00

1,2

-

12,0

-

15 6,020 00

-

0,6

-

36,0

16 6,680 00

-

1,8

-

76,0

17 7,110 00

-

0,4

-

30,0

18 7,200 00

-

-

-

-

∑

116420,0 179915,0

63 495

96

6


PŘÍKLAD 6.2 Vypočítejte objem (kubaturu) zemních prací na základě daných ploch příčných řezů, které jsou v pravidelné vzdálenosti 50,00 m od staničení 0,950 00 km. Na základě výpočtu vykreslete hmotnici a určete střední rozvozní vzdálenost. POSTUP ŘEŠENÍ: ⇒ dáno - obsah ploch příčných řezů ⇒ Staničení [km]

Plocha výkopu [m2]

Plocha násypu [m2]

0,950 00

11,3

-

1,000 00

9,5

0,9

1,050 00

0,6

21,0

1,100 00

0,3

45,2

1,150 00

0,5

34,7

1,200 00

4,5

21,9

1,250 00

50,8

-

1,300 00

59,5

-

1,350 00

44,1

-

1,400 00

19,4

-

1,450 00

4,3

2,9

1,500 00

2,2

8,4

1,550 00

-

38,9

1,600 00

-

49,2

1,650 00

-

17,1

1,700 00

-

6,1

1,750 00

6,8

-

1,800 00

30,1

-

1,850 00

37,1

-

1,900 00

33,2

-

1,950 00

13,8

-

2,000 00

1,2

20,8

⇒ ve formuláři „Výpočet kubatur“ (viz tab.6.3) vypočítáme objemy výkopů a násypů s příčným přehozem a určíme souřadnice hmotnice a provedeme zkoušku výpočtu objemů zemních prací (∑ VV = ∑ přebytku VV + ∑ příčného rozvozu) (∑ VV + ∑ VN = ∑ přebytku VV + ∑ nedostatku VN + 2∑ příčného rozvozu) (∑ VN = ∑ nedostatku VN + ∑ příčného rozvozu) ⇒ ve vhodném měřítku vykreslíme součtovou čáru hmotnice a vyřešíme dílčí přesuny hmot (rozvozy zeminy po trase, viz obr.6.18), ⇒ vypočítáme rozvozní vzdálenosti (viz tab.6.4). Tím jsme danou úlohu - výpočet kubatury a určení střední rozvozní vzdálenosti - splnili.

Tab.6.3 Výpočet kubatur zemních prací a hmotnice

6

97


výkopu

násypu

výkopu

násypu

Polovina vzdál. příč. řezů

výkopu

násypu

[km] 2 PŘENOS

[m2] 3

[m2] 4

[m2] 5

[m2] 6

[m] 7

[m3] 8

[m3] 9

[m3] 10

[m3] 11

[m3] 12

1 0,950 00

11,3

20,8

0,9

25,0

520

22

22

498

-

10,1

21,9

25,0

252

548

252

-

296

0,9

66,2

25,0

22

1 655

22

-

1 633

0,8

79,9

25,0

20

1 998

20

5,0

56,6

25,0

125

1 415

125

-

1 290

55,3

21,9

25,0

1 382

548

548

834

-

110,3

-

25,0

2 758

-

-

2 758

-

103,6

-

25,0

2 590

-

-

2 590

-

63,5

-

25,0

1 588

-

-

1 588

-

23,7

2,9

25,0

593

72

72

521

-

6,5

11,3

25,0

163

282

282

-

119

2,2

47,3

25,0

55

1 183

55

-

1 128

Řez č. 1

Staničení

2 1,000 00 3 1,050 00 4 1,100 00 5 1,150 00 6 1,200 00 7 1,250 00 8 1,300 00 9 1,350 00 10 1,400 00 11 1,450 00 12 1,500 00

Plocha příč. řezu

9,5 0,6 0,3 0,5 4,5 50,8 59,5 44,1 19,4 4,3 2,2

21,9 2,9 8,4

-

49,2

-

18 1,800 00

30,1

-

20 1,900 00 21 1,950 00 22 2,000 00

PŘENOS

37,1 33,2 13,8 1,2

88,1

25,0

-

2 203

-

-

2 203

-

66,3

25,0

-

1 658

-

-

1 658

-

23,2

25,0

-

580

-

-

580

6,8

6,1

25,0

170

153

153

17

-

6,1

6,8

19 1,850 00

-

17,1

17 1,750 00

36,9

-

25,0

923

-

-

923

-

67,2

-

25,0

1 680

-

-

1 680

-

70,3

-

25,0

1 758

-

-

1 758

-

47,0

-

25,0

1 175

-

1 175

-

15,0

20,8

25,0

375

520

-

145

375

Pořadnice hmotnice + [m3] 13

[m3] 14

498

-

202

-

-

1 431

-

3 409

-

4 699

-

3 865

-

1 107

1 483

-

3 071

-

3 592

-

3 473

-

2 345

-

142

-

-

1516

-

2 096

-

2 079

-

1 156

524

-

2 282

-

3 457

-

1 978

34,7

14 1,600 00

-

Nedostatek násypu

45,2

38,9

16 1,700 00

Příčný Přebytek přehoz výkopu

21,0

-

-

Kubatury

0,9

13 1,550 00

15 1,650 00

Součet ploch

20,8

3 312

SOUČET

Tab.6.4 Výpočet střední rozvozní vzdálenosti

16 149

12 837

1 807

14 342

7 830

98

6


Číslo přesunu hmot

Kubatura (objem zeminy) [m3]

Rozvozní vzdálenost [m]

Dopravní moment [m4]

1

498,0

65,0

32 370,0

2

4 699,0

158,0

742 442,0

3

3 592,0

196,0

704 032,0

4

2 096,0

157,0

329 072,0

5

145

35,0

5 075,0

6

3 312,0

1 000,0

3 312 000,

∑

14 342,0

-

5 124 991,0

l stř =

∑ dopravní ch momentů ∑ kubatury

=

Poznámka

5 124 991,0 = 357 ,3 = 360 ,00 m 14 342,0

6


Obr.6.18 Rozvoz hmot – hmotnice

99

100

7

ODVODŇOVACÍ A BEZPEČNOSTNÍ ZAŘÍZENÍ, SILNIČNÍ OBJEKTY

7

ODVODŇOVACÍ OBJEKTY

7.1

Odvodňovací zařízení

A

BEZPEČNOSTNÍ

ZAŘÍZENÍ,

SILNIČNÍ

Jednou z velmi významných podmínek správné funkce pozemních komunikací je dokonalé odvedení vody z vozovky a silničního tělesa a jeho podloží. Přítomnost většího než odpovídajícího a laboratorně stanovitelného množství vody v zemině tělesa a jeho podloží vede ke ztrátě únosnosti a až případnému rozbřídání zeminy, může vést i ke svahovým sesuvům a v každém případě, a to se týká i vody v konstrukčních vrstvách vozovky, se velmi nepříznivě projevují účinky mrazu. Objemové změně vyvolané zmrznutím vody vedou k nežádoucím zdvihům vozovky a k rozrušování zejména stmelených konstrukčních vrstev. Při odměku pak nedokonalé odvodnění silniční pláně a jejího těsného podloží vede k rozsáhlým výmrazkům a tím opět k velmi vážným poruchám vozovky. Špatný či pomalý odtok vody z povrchové plochy (krytu) vozovky zvyšuje riziko aquaplaningu vozidel či za mrazu vede k vytváření ledových ploch a tím ke zvýšení nehodovosti, snížení komfortu jízdy a k rozstřikování vody do okolí, což je velmi nepříznivé zejména u městských komunikací či obecně všude tam, kde je předpokládán těsný souběžný provoz chodců a cyklistů. Zajištění dokonale funkčního odvodnění je samozřejmě v rukou dodavatele stavebních prací a následně pak správce komunikace v rámci údržbových prací. Základ funkčnosti odvodnění je však dán již v projekčním návrhu řešení. Odvodňovací zařízení pozemních komunikací lze rozdělit podle dvou základních kritérií: a) podle situování k ose komunikace na: plošné, podélné a příčné, b) podle polohy vůči terénu na: povrchové a podpovrchové

7.1.1 Plošné odvodnění 7.1.1.1 Plošné povrchové odvodnění Základem odvedení povrchové (dešťové) vody z krytu vozovky či dopravní plochy, včetně případných navazujících nezpevněných krajnic je normou požadovaný minimální výsledný sklon plochy (viz kap.5). Z technického hlediska se uvažuje, že voda odtéká z kvalitně zpevněných ploch (cement. beton, litý asfalt apod.) při min. spádu 0,3 % (tj. při výškovém rozdílu 3 mm na 1 m délky). Použití této hodnoty je však krajně nevhodné a riskantní. Jakákoliv porucha v rovinatosti vede ke snížení a mnohdy i k obrácení sklonu. ČSN 73 6101 proto povoluje tento sklon jen jako zcela výjimečný a za základ min. výsledného sklonu uvažuje hodnotu m = 0,5 %. Výsledný sklon je v podstatě vektorový součet sklonu příčného a podélného. Příčný sklon vozovky sice odvádí vodu ke krajům, ale pokud vyšší hodnota sklonu podélného přimyká výsledný sklon (spádnici plochy) k ose komunikace, pak voda z plochy odtéká směrem ke kraji ve značné délce, tj. začne se na ploše vozovky kumulovat. Na tento jev je potřeba dát značnou pozornost, zejména u velkých podélných sklonů a u dlouhých přechodnic. Změna č.4 ČSN 73 6101 (viz kap.5) tento nepříjemný a nebezpečný efekt ošetřuje, např. stanovením nutnosti použití lomených vzestupnic v rozmezí min. základních příčných sklonů při překlápění příčného řezu v přechodnicích. Pro směrové přímé úseky či kružnicové části směrových oblouků stanovuje ČSN 73 6101 min. tzv. základní příčný sklon vozovky p0 v závislosti na kvalitě krytu. Např. pro výše uvedené nejkvalitnější úpravy z AB, CB, LA aj. je stanoven p0,min = 2,5 % (výjimečně 2,0 %). Pro úpravy penetrační s nátěry pak cca 3-4 % a např. pro kalené štěrkové kryty až 5 %. U nezpevněných krajnic, kde se předpokládá jednak zarůstání trávou a hromadění posypových materiálů by neměl příčný sklon klesnout pod 8 %. Zde pozor - nezpevněné krajnice jsou vždy klopeny od osy komunikace či jízdních pásů směrově rozdělených komunikací a to i při jednostranném (obvykle dostředném) sklonu vozovky např. ve směrových obloucích.

7


101

Nejčastější chybou v otázce odvodnění krytu vozovky bývá v projekčním řešení nedodržení min. požadovaného výsledného sklonu (m = 0,5 %, výjimečně m = 0,3 %,) v kombinaci směrové inflexe a klasického vrcholového či údolnicového zaoblení nivelety. Ve směrové inflexi nebo v její blízkosti, dochází díky překlápění příčného sklonu k tomu, že celá vozovka (např. při klopení kolem osy) či její polovina (klopení kolem vnitřní hrany) má v jisté délce příčný sklon 0 % nebo menší jak 0,5 %, resp. 0,3 %. U klasických výškových oblouků (oblouků, kde dochází ke změně znaménka podélného sklonu stran výškového polygonu) je opět v jednom bodě (příčném řezu) podélný sklon 0 % a v určité délce je podélný sklon menší jak 0,5 %, resp. 0,3 %. V těchto úsecích je potřeba velmi podrobně sledovat hodnoty výsledného sklonu a obecně pak se vyhýbat řešení s kombinací směrové inflexe v oblasti vrcholů klasických výškových oblouků. V plochých krajinách, kde hodnoty podélného sklonu jsou 0 % či pod 0,5 % se nabízí řešení, kdy lze použít tak velké poloměry směrových oblouků, které již nevyžadují dostředný sklon (viz tab.č.9 ČSN 73 6101). Pak při jakémkoliv, i nulovém podélném sklonu nivelety, je zaručen min. výsledný sklon v hodnotě minimálně základního příčného sklonu.

7.1.1.2 Plošné podpovrchové odvodnění Obdobné, ale upravené pravidlo, platí i pro plošné odvodnění pláně pozemní komunikace. Zde však ČSN 73 6101 nepřikazuje min. výsledný sklon, ale pouze min. příčný sklon pláně 3 %. Pravidlo normy dále říká, že příčný sklon pláně je min. 3 %, ale ne méně než je sklon krytu. Znamená to např., že pokud bude sklon krytu, buď díky jeho kvalitě (dlažby, penetrace, štěrkové vozovky aj.), či z důvodů požadovaného dostředného sklonu ve směrových obloucích, větší jak 3 %, je pláň klopená ve sklonu shodném s krytem. Odvedení vody z pláně zajišťuje podkladní (ochranná) vrstva, která musí mít drenážní účinek. Její min. tloušťka je 0,15 m a musí být natolik mezerovitá, aby umožnila odtok vody. Prakticky vždy je používán štěrkopísek. Šlo by samozřejmě použít i např. drtě, ale použití je silně omezeno vysokou cenou drtí oproti štěrkopískům. Poměrně často však jsou používány, zejména v oblastech, kde není v zájmové oblasti štěrkopísek dostupný, štěrkodrtě, tj. kamenivo cenově výhodnější jak čisté drtě. Drenážní vrstva musí být vyústěna u směrově rozdělených komunikací min. 0,40 m a u ostatních silnic 0,20 m nad bodem, kde může být podélně svedena či plošně rozptýlena, tj. 0,40 m, resp. 0,20 m nad dnem příkopu či rigolů nebo nad přilehlým terénem, pokud má přirozený spád od komunikace. Nelze-li tuto podmínku splnit, pak je nutno zaústit podkladní drenážní vrstvu do podélných trativodů (viz dále). Plošné odvodnění pláně plní svou funkci zejména při výstavbě, kdy je celá konstrukce vozovky zcela otevřená pro vnik dešťové vody. Po uzavření konstrukce vodonepropustným krytem se význam plošného odvodnění pláně výrazně sníží. U otevřených krytů však plošná drenáž plní svou funkci i po ukončení stavby. V každém případě však tato drenážní vrstva plní i druhou a neméně důležitou funkci a to i ochranu pláně proti účinkům mrazu. Mezerovitá vrstva štěrkopísku či štěrkodrtě přerušuje případné vzlínání vody a zvyšuje tepelný odpor konstrukce proti promrzání. Proto je dnes používán pro tuto podkladní vrstvu termín „ochranná vrstva“.

7.1.2 Podélné odvodnění 7.1.2.1 Podélné povrchové odvodnění Voda svedená z povrchu koruny vozovky k hraně koruny (pokud ji není možné rozptýlit přes násypový svah do terénu se sklonem od komunikace), voda z podpovrchového plošného odvodnění pláně (pokud není tato vrstva zaústěna do podélné drenáže či ji není možné, obdobně jako povrchovou vodu z koruny (rozptýlit do terénu) a v nemalé míře i povrchová voda ze svahů zemního tělesa komunikace a z přilehlého terénu se sklonem ke komunikaci, musí být zachycena a neškodně odvedena podélným povrchovým odvodňovacím zařízením - příkopem či rigolem. Rozdíl mezi příkopem a rigolem je pouze v hloubce. Zde dochází k menší nepřesnosti v ČSN 73 6101. Nejmenší dovolená hloubka příkopu je 0,40 m a největší dovolená hloubka rigolu je 0,30 m.

102

7


Není tedy normou ošetřena hloubka větší jak 0,30 m a menší jak 0,40 m. Pro další používejme termín „příkop“ od hloubky 0,30 m (obr.7.1).

Obr.7.1 Příkopové a rigolové tvárnice 7.1.2.1.1

Příkopy Příkopy se zřizují v základním tvaru trojúhelníkovém. Pouze tam, kde je zabráněno vyjetí vozidel do příkopu bezpečnostním záchytným zařízením, lze použít tvar lichoběžníkový s šířkou dna min. 0,50 m. Je-li dno zpevněno tvárnicemi a má-li tedy skutečný tvar dna zaoblený, je příkopa posuzována jako trojúhelníková (obr.7.2). Pokud je trojúhelníková příkopa přímo přimknutá k hraně koruny komunikace (např. v zářezu), pak je normou požadovaný sklon svahu od silniční komunikace 1:3 a protilehlý svah 1:2. U lichoběžníkových příkopů (chráněných svodidly) jsou oba svahy příkopů ve sklonu min. 1:1,25. Tento sklon však obvykle již vyžaduje zpevnění. Je-li dno příkopu nad rovinou v úrovni minus 0,40 m (u směrově rozdělených) či 0,20 m (u směrově rozdělených komunikací) od vyústění silniční pláně, musí být příkopa vždy zpevněná a doplněná podélným trativodem (obr.7.3).

7


103

Obr.7.2 Trojúhelníkový příkop bez podélného trativodu

Obr.7.3 Trojúhelníkový příkop s podélným trativodem Podélný sklon příkopu nesmí být menší jak 0,5 % a jen výjimečně u příkopů se zpevněným dnem menší jak 0,3 %. Nejvyšší podélný sklon dna příkopů je odvislý na podélném sklonu komunikace či sklonu terénu v patní čáře násypů. Pak v závislosti na možné vyšší rychlosti odtékající vody a půdních poměrech je nutno přistoupit buď ke zpevnění dna či celé příkopy (štěrkový polštář, betonové tvárnice do pískového nebo betonového lože, dlažba do písku či betonového lože apod.) nebo snížit podélný sklon příkopů umělými stupni, případně i s vývařišti pod těmito stupni. Nejvyšší podélný sklon nezpevněných příkopů nemá zpravidla přesáhnout hodnotu 3 %.

104

7


Průtočný průřez příkopu musí být navržen na největší odtokové množství vody a to nejen z vozovky, ale i z případného zemního tělesa či přilehlého terénu. Pro orientační výpočty lze uvažovat intenzitu patnáctiminutového deště I15 = 100 l/s.ha a využít nomogramy a postup výpočtu uvedený v příloze XII ČSN 73 6101. U dlouhých úseků příkopů (a zejména pak při dimenzování propustků) v členitém území je nutno velmi pečlivě zvážit možnost kumulace přítoku vody do jednoho místa z více terénních svodnic v jeden časový okamžik. Možná přívalová vlna, která kumulací vznikne, může zahltit i jinak na první pohled kapacitní příkopy a propustky. Nadsvahové (záchytné) příkopy Zvláštním typem příkopu jsou nadsvahové (záchytné) příkopy zřizované nad svahy zářezů ohrožených vodou stékající z přilehlého terénu směrem ke komunikaci. Vyhloubí se nad temenní čarou zářezu v takové vzdálenosti a s takovým zpevněním, aby bylo vyloučeno podmáčení přilehlého svahu. Obvyklá min. vzdálenost od temenní čáry je kolem 3,00 m, je-li nadsvahový příkop umístěn nad zárubní zdí, pak od rubu zdi min. 5,00 m. 7.1.2.1.2

Rigoly Rigol by bylo možno označit jako mělký příkop. Jeho hloubka - max. 0,30 m - vede oproti příkopu k úspoře šířky, avšak za cenu značně nižší kapacity. Rigoly se obvykle navrhují: ⇒ v zářezech za hranou silniční komunikace pro úsporu výkopů a úsporu v potřebném záboru pozemků, (obr.7.4),

Obr.7.4 Trojúhelníkový rigol v zářezu ⇒ na úkor nezpevněné krajnice ve zvláště stísněných poměrech (např. pod zárubní zdí aj.) či v případech zvláštního využívání komunikace a jeho okolí (např. před souběžným zvýšeným chodníkem apod.) (obr.7.5),

7


105

Obr.7.5 Podobrubníkový rigol ⇒ v zelené části středního dělicího pruhu směrově rozdělených komunikací podél vnitřního vodicího proužku, pokud dostředný sklon vozovky klesá směrem ke střednímu dělicímu pruhu. Obdobná úprava může být použita i v případě vnějších dělicích pruhů (např. u kolektorových pásů či obslužných komunikací vedených za dělicím vnějším pruhem souběžně s hlavní komunikací aj.), ⇒ na dopravních plochách obslužných dopravních zařízení, které nelze odvodnit do okolního terénu. Zde lze navrhnout velmi mělké rigoly s hloubkou až 0,03 m, které mohou být pojížděné s předpokládanou nízkou jízdní rychlostí (např. parkoviště, odpočívky, odstavné plochy aj.). Největší dovolená hloubka rigolů (jak je již výše uvedeno) je 0,30 m. Šířka rigolu je min. 0,50 m a max. 1,00 m. Výjimkou mohou být tzv. podobrubníkové rigoly používané zejména u městských komunikací (navrhovaných dle ČSN 73 6110). Tyto rigoly mají obvykle šířku 0,25 m a jsou vytvořeny z dvojřádku drobné kostky (10/12). U rigolů umístěných mimo silniční korunu je základní příčný sklon svahů rigolů 1:3. Příčný sklon rigolů umístěných v profilu silniční koruny je obvykle jednostranný k lemujícímu zvýšenému obrubníku v hodnotě max. 10 %. Pro návrhové rychlosti do 70 km/h (včetně) a při šířce krajnice min. 1,50 m lze použít příčný sklon až 20 %. Rigoly, jejichž dno leží nad úrovní pláně zemního tělesa, musí být vždy zpevněné a doplněné podélným trativodem. Od trativodu však lze upustit pokud půdní poměry umožňují odvodnění konstrukčních vrstev do podloží. Podélný sklon rigolu je min. 0,5 %, výjimečně 0,3 %. Max. podélný sklon je pak u rigolů vedených v koruně komunikace či za hranou koruny v těsném souběhu většinou dán podélným sklonem komunikace. Snižování tohoto sklonu pomocí stupňů či kaskád je u rigolů značně problematické. Zde je nutno provést časté zaústění rigolu (i po 10-20 m) přes uliční či rigolové vpustě např. do souběžného odvodňovacího či kanalizačního potrubí. I zde je však třeba dát pozor na skutečnost, že hltnost vpustí klesá s rychlostí protékající vody, tj. s rostoucím podélným sklonem. Při velkých sklonech je mnohdy nutno použít např. zdvojení vpustí apod. Je-li niveleta vozovky a tím i podélný spád rigolu (zejména rigolů umístěných v koruně vozovky, tj. rigolů podobrubníkových) menší jak 0,5 %, výjimečně 0,3 %, navrhne se podélný sklon rigolu střechovitý

106

7


v daném min. podélném sklonu tak, aby od rozvodů klesal směrem ke vpustím. Toto řešení je velmi často použito u městských komunikací s minimálním či dokonce nulovým podélným sklonem. V těchto případech je možné toto řešení většinou jen za cenu překročení povoleného příčného sklonu rigolu (10 %, resp. 20 %) a to zejména u podobrubníkových rigolů nenormové šířky 0,25 m. Obdobnou funkci, jako mají záchytné nadsvahové příkopy, může mít i zvláštní typ rigolů umístěných těsně za římsami či dokonce jako součásti říms patních opěrných a zárubních zdí či dlouhých říms přesypaných propustků a mostů. Jejich úkolem je zachycení povrchové vody přitékající s přilehlého, výše položeného svahu zemního tělesa. Obvykle jsou tyto rigoly součástí daného stavebního objektu a nejsou uváděny jako samostatné povrchové odvodňovací zařízení. 7.1.2.1.3

Skluzy Skluzy jsou povrchová odvodňovací zařízení typu příkopu či rigolu, které svádí vodu značně velkým sklonem po spádnici svahů zemního tělesa či blízko spádnici přilehlého terénu. Jedná se např. o napojení nadsvahových (záchytných) příkopů na příkopy komunikace v zářezu, propojení příkopů či rigolů dvou komunikací v mimoúrovňovém křížení či křižovatce, svedení vody do níže položené vodoteče aj. Navrhují se vždy jako zpevněné. Problematické je obvykle místo zaústění, zejména pokud je svahový rigol zaústěn do níže položené příkopy. Vysoká rychlost vody a tím i její velká kinetická energie může vést k situaci, že voda se přes příkop, do níž je skluz zaústěn, přeleje až na vozovku. Mnohdy je, zejména u větších odtokových množství, nutné provést zaústění přes vývařiště, horské dešťové vpustě apod. Z hlediska zařazení do typu odvodňovacího zařízení lze skluzy označit i jako povrchové příčné odvodňovací zařízení. Velká většina skluzů je skutečně vedena spíše kolmo k ose komunikace. Není však vyloučena jejich poloha blízká k rovnoběžnosti s osou, např. svedení vody ze záchytných rigolů nad zdí, v mimoúrovňové křižovatce rovnoběžně s osou jedné z komunikací aj. Protože se svou konstrukcí i výpočtem blíží příkopům a rigolům, jsou většinou vedeny ve skupině podélného povrchového odvodnění. Lze je však také zařadit do skupiny zvláštních odvodňovacích zařízení.

7.1.2.2 Podélné podpovrchové odvodnění 7.1.2.2.1

Podélný trativod (podélná drenáž) Ve všech případech, kdy není možno dle výše uvedených odstavců provést vyústění plošné drenážní vrstvy pláně zemního tělesa do přilehlého terénu či do podélného povrchového odvodňovacího zařízení, nebo není možné počítat s vynecháním drenážní vrstvy, tj. s přirozeným odvodněním pláně do podloží, je nutné navrhnout podélný trativod. Podélný trativod se umisťuje v prostoru mezi dnem příkopu nebo rigolu a zpevněnou krajnicí či bezpečnostním zařízením. Pokud podélný drén je umístěn v těsném souběhu či pod dnem příkopu nebo rigolu, může dojít k průsaku vody z podélného povrchového odvodňovacího zařízení do drénu a tím k jeho zahlcení. Drén pak vykonává nežádoucí funkci odvodňovacího potrubí, na kterou však není dimenzován. Umístění pod zpevněnou plochu vozovky či pod bezpečnostním zařízením naráží na problém nemožnosti následné prohlídky a oprav bez poškození konstrukce vozovky nebo rozebrání např. svodidel. Vážnější však je vysoká pravděpodobnost poškození drenáže a to zejména drenáže z trubek z pálené cihlářské hlíny, při výstavbě. Pokud je nutné převést drenáž pod pojížděnou plochou (křižovatky, sjezdy a nájezdy, připojení ČSPH, parkovišť a odpočívek apod.) je potřebné chránit v těchto úsecích drenážní potrubí např. obetonováním, překrytím betonovými deskami, použitím odolnějšího materiálu trubek apod. Pokud se trativod zřizuje v násypu podél patních příkopů či rigolů, je nejmenší osová vzdálenost trativodu či rigolu od osy příkopu nebo rigolu 1,25 m. Podélný trativod se provádí tak, že se v hotové pláni zemního tělesa vyhloubí drenážní rýha s šířkou ve dně min. 0,50 m a takové hloubky, aby po položení drenážního potrubí bylo možno potrubí přesypat po úroveň plání min. 0,20 m zásypového materiálu. Nejmenší povolená světlost trativodek z pálené cihlářské hlíny je 100 mm. V případě použití perforovaných trativodek z plastů lze použít min. světlost 80 mm.

7


107

Podélný sklon trativodů nesmí být menší jak 0,5 %. Voda z podélných trativodů se vyvádí buď příčnými trativody do násypového svahu a odtud skluzem do přilehlého terénu nebo do odvodňovacího potrubí, případně do kanalizace. V místech náhlého odbočení trativodu, tj. v místech směrových zlomů trativod, se zřídí drenážní revizní šachta. Vzdálenost vyústění trativodů se určí hydrotechnickým výpočtem. 7.1.2.2.2

Odvodňovací potrubí (obr.7.6) V případech, kdy není možnost vyústit podélný trativod do podélného povrchového odvodňovacího zařízení či do násypového svahu zemního tělesa a v daném úseku komunikace není kanalizace, je nutné pro odlehčení drénu navrhnout odvodňovací potrubí.

Obr.7.6 Trativod s odvodňovacím potrubím (ČSN 73 6101 str.49, obr.15) Pod odvodňovacím potrubím si lze představit jednoúčelovou minikanalizaci, tj. betonové potrubí s min. světlostí 300 mm (trubek z plastů lze jako min. světlost použít 250 mm), uložené pod podélnou drenáží. Odvodňovací potrubí působí jako odlehčení podélných trativodů a případně pro možnost zaústění podvozovkových příčných trativodů. Pod podélnou drenáží je navržena nepropustná vrstva (např. jílové těsnění, fólie aj.) a podélný trativod je do odvodňovacího potrubí obaleného těsnicím materiálem zaústěn ve vypočtených vzdálenostech. Z ekonomického hlediska je však ve velké většině případů vhodnější použít hloubkovou drenáž s vystýlkou drenážní rýhy nepropustnou fólií na úrovni předpokládaného odvodňovacího potrubí, s jmenovitou světlostí odpovídající odvodňovacímu potrubí. Obdobně jako u podélných trativodů je nutno do směrových ostrých lomů či i u přímých nebo plynule zakřivených úseků po vzdálenostech cca 50-100 m umístit revizní šachty. Revizní šachty se zásadně neumisťují do zpevněné části koruny. Pokud je revizní šachta situována v nezpevněné krajnici v profilu volné šířky komunikace, je nutné ji dimenzovat na přejezd těžkého nákladního vozidla. 7.1.2.2.3

Kanalizace Nejkapacitnější podpovrchové podélné (ale může být samozřejmě i příčné) odvodnění představuje kanalizační potrubí. Je zcela běžnou součástí odvodnění místních (zejména) městských komunikací. V extravilánových úsecích je jeho použití díky vysokým ekonomickým nárokům na stavbu,

108

7


ale i údržbu a opravy, spíše výjimečné. Např. ale u dlouhých dálničních zářezů apod. se jejímu použití nevyhneme. Pokud je to možné, umisťuje se kanalizace do nepojížděné části koruny komunikace či mimo korunu (např. u směrově rozdělených komunikací do středního dělicího pásu). Mnohdy ale stojí za zvážení, zda není vhodnější (zejména u širokých korun) použít dvě samostatné kanalizace po vnějších stranách vozovek. Dlouhé přípojky častých dešťových vpustí mohou ekonomiku stavby značně ovlivnit. Kapacitní výpočty a detailní uspořádání a řešení kanalizace je náplní předmětů oboru vodního hospodářství a vodních staveb a není dále podrobněji rozváděno.

7.1.3 Příčné odvodnění Příčné odvodnění je u pozemních komunikací zajišťováno zejména příčným sklonem zemní pláně a koruny (viz výše - plošné odvodnění). Z ostatního odvodňovacího zařízení sem spadají např. příčně pojížděné rigoly, skluzy aj., které jsou však navrhovány podle výše uvedených kapitol. Samostatnou skupinu vytváří pouze příčné hloubkové trativody, které se ve velké většině případů navrhují individuálně buď pro snížení hladiny podzemní vody pod tělesem silniční komunikace nebo pro zachycení pramenů. Jejich použití v zářezových svazích formou svahových žeber může sloužit i ke zvýšení stability svahů. Hloubková drenáž, zejména svahová, však svou pracností nepříznivě ovlivňuje ekonomické ukazatele stavby a jejích použití je spíše výjimečné.

7.2

Bezpečnostní zařízení

Pod bezpečnostním zařízením si můžeme v širokém pojetí představit veškeré zařízení zvyšující jakýmkoliv způsobem bezpečnost provozu na pozemních komunikacích. Celá řada těchto prvků je však vedena v jiných kapitolách norem pro projektování silničních a městských komunikací (ČSN 73 6101, ČSN 73 6110) a nejsou vedeny jako samostatné bezpečnostní zařízení. Sem např. spadají vodorovné a svislé dopravní značky - vedené jako dopravní značení, různé druhy světelné signalizace, zvýšené obrubníky, odrazky či bílé pruhy na lemujících stromech, sněhové tyče a mnoho dalšího. ČSN 73 6101 podle účelu rozeznává pouze dva druhy bezpečnostního zařízení:

7.2.1 Bezpečnostní zařízení záchytná Toto bezpečnostní zařízení má fyzicky udržet vozidla (případně i vozidla a chodce) v prostoru, který byť jen nouzově, případně i havarijně (např. nezpevněná krajnice, střední nezpevněný dělicí pruh aj.) jsou pro provoz určeny, tj. jsou navrhována v místech, kde hrozí zvýšené nebezpečí sjetí vozidla, cyklisty či pádu chodců z tělesa silniční komunikace nebo popř. střetnutí se motorového vozidla s jiným účastníkem silničního provozu (s jiným vozidlem, cyklistou, chodcem apod.) nebo s pevnou překážkou v blízkém okolí pojížděné plochy (např. sloup mostu, stromořadí aj.). Podle hlavního smyslu ochrany rozeznává ČSN 73 6101 tři druhy záchytného bezpečnostního zařízení: − svodidla: sloužící pro zabezpečení provozu motorových vozidel, − zábradlí: sloužící k ochraně chodců a cyklistů před opuštěním vymezené plochy, − zábradelní svodidlo: slučující obě předcházející funkce. Dálnice a rychlostní komunikace (komunikace pro motorová vozidla) se vybavují pouze svodidly, případně zábradelními svodidly. Používat se smějí pouze ty konstrukce svodidel, které mají Ministerstvem dopravy a spojů schválený typový podklad. Do nedávné doby byl jediným schváleným typem „ocelové silniční svodidlo“ (obr.7.7) - (typ známý pod označením původního výrobce jako svodidlo NHKG). V dnešní době však je již schválena celá řada dalších typů, zejména betonová svodidla různých tvarů a systémů spřažení, odvozená od amerických svodidel New Jersey“, ale i nová ocelová svodidla. Svodidlo se navrhuje na největší deformační hloubku udanou typovým podkladem. Např. u jednoduchého „ocelového silničního svodidla“ je tato deformační hloubka 1,00 m. Tuto deformační hloubku však lze v odůvodněných případech snížit zvýšením

7


109

Obr.7.7 Ocelové silniční svodidlo

Slouží-li svodidla k ochraně souběžně vedené pěší dopravy, je vhodné (a norma to požaduje) doplnit na vnější straně svodidlové sloupky vodorovnou výplní rušící ostré kontury sloupků. Betonová svodidla tento požadavek plní automaticky. Má-li svodidlo sloužit rovněž ve funkci zábradlí, použije se u ocelových svodidel zábradelní svodidlo, či u betonových svodidel svodidla s výškou 1,10 m nebo vyšší. Svodidlo nesmí žádnou svou částí zasahovat do volné (popř. dílčí volné) šířky silniční komunikace. Dále je nutné dbát na skutečnost, že svodidlo v jakémkoliv provedení se stává překážkou rozhledové vzdálenosti pro zastavení. S tím je nutno počítat např. při volbě minimálního poloměru směrových oblouků. V prostoru vnějších krajnic se osazuje svodidlo na hranici volné šířky komunikace. U místních komunikací a nad objekty (mosty, opěrné zdi aj.) se svodidlo obvykle osazuje na úrovni zvýšených obrubníků. Zde je nutné dát pozor na skutečnost, že v těchto případech vymezují volnou šířku komunikace právě svodidla, tj. zvýšený obrubník musí být osazen (při výjimce z normy) nejblíže k ose komunikace na úrovni vnější hrany zpevněné krajnice, či lépe na úrovni normové volné šířky komunikace. Zdvojené svodidlo (tj. svodidlo, kde svodnice ocelových svodidel je osazena z obou stran svodidlových sloupků, se používalo a lze je použít ve středním či bočném dělicím pruhu komunikace. Dnes je však u ocelových svodidel držena zásada osazovat v dělicích pruzích jednostranná jednoduchá svodidla dvě a to na hranici dílčí volné šířky. Pokud je použito oboustranné ocelové svodidlo či svodidlo oboustranné betonové, je vhodné uvažovat o možnosti zpevnění koruny vozovky až ke svodidlu. Nezpevněná část koruny v šířce větší jak 0,50 m může vést k zabořené vozidla do rozmoklé neúnosné části před svodidlem a k převržení vozidla přes svodidlo (zejména u vyšších nákladních vozidel s vysoko položeným těžištěm). Výška horní hrany líce ocelové svodnice nad přilehlým povrchem komunikace je 0,75 m. Jak ocelové, tak i betonové svodidlo musí mít proti směru jízdy plynulý výškový náběh požadované výšky (tj. zapuštění ocelových svodidel na úroveň přilehlé plochy, u betonových svodidel použitím přechodových dílů, nebo vybočením svodidel vně možného pojezdu do vzdálenosti vylučující čelní rozjetí na svodidla. Svodidlo se osazuje (z ekonomického pohledu) v nejkratší nutné délce. Min. délka je však dána délkou spolupůsobení svodidlových dílů dle typových podkladů s předsazením svodidel před chráněným místem.

110

7


Jednoduché ocelové svodidlo, či svodidlo betonové (případně i jiné schválené typy svodidel nahrazující ocelové jednoduché silniční svodidlo) se osazují: − na násypech vyšších jak 4,00 m a na strmějších násypových svazích jak 1:2, − nad všemi opěrnými zdmi vyššími jak 2,0 m (v případě patních opěrných zdí, tj. přesypových opěrných zdí nižších jak 2 m se osazuje svodidlo dle první odrážky, kdy výška zdi je započítána do výšky svahu), − podle všech vodních toků a nádrží, pokud je horní hrana břehu blíž než ve vzdálenosti 5,00 m, měřené od hrany silniční komunikace v případech kdy je: − normální hloubka vody větší jak 1,00 m, − výškový rozdíl dna a přilehlé hrany koruny silniční komunikace větší jak 2,0 m, − podél všech souběžných pozemních komunikací nebo železničních tratí, je-li vzdálenost mezi okraji souběžné pozemní komunikace nebo přilehlé horní hrany pláně železničního spodku menší než 10,00 m a leží níž než 1,50 m nad hranou koruny silniční komunikace, − podél všech pevných překážek (stromů, sloupů, budov, zdí aj.) vzdálených od hrany jízdního pásu méně než 4,50 m a leží-li pata této překážky níže než 1,50 m nad hranou koruny silniční komunikace. Na silnicích s návrhovou rychlostí 60 km/h a nižší lze v tomto případě od osazení svodidel upustit, − před pevnými překážkami v koruně silniční komunikace (např. mostní podpěry apod.), − na všech mostech bez přesypávky, − na mostech a propustcích s přesypávkou a na propustcích bez přesypávky, jejichž římsa leží výše než 2,00 m nad terénem, dnem vodního toku, přemosťované komunikace apod. Zábradelní svodidla (obr.7.8) se navrhují k ochraně chodců v případech, není-li zřízen chodník. Pěší provoz je přitom nutno předpokládat např. i na dálnicích a rychlostních komunikacích (např. údržba, havárie či porucha vozidla apod.). Navrhuje se: − nad všemi opěrnými zdmi bez ohledu na výšku přesypávky, − podél všech toků a nádrží − s normální hloubkou vody větší než 1,00 m, − s výškovým rozdílem dna větším než 2,00 m, měřeným od hrany koruny silniční komunikace pokud je horní hrana břehu blíže než 5,00 m od hrany koruny silniční komunikace, − na všech mostech bez přesypávky, − na mostech a propustcích s přesypávkou a na propustcích, bez přesypávky, jejichž římsa leží výše než 2,00 m nad terénem, dnem vodoteče či povrchem přemosťované překážky. Obr.7.8 Zábradelní ocelové silniční svodidlo Výška horní hrany zábradelního svodidla je 1,10 m, V případě předpokládaného pohybu cyklistů se výška zvětšuje na 1,20 m. Při šířce madla větší než 0,20 m (např. u některých typů betonových svodidel) lze výšku snížit o 0,10 m. K ochraně chodců v místech, kde hrozí pád z tělesa silniční komunikace nebo v místech, kde je potřeba zabránit vstupu chodců do určitých prostorů (jízdní pás, okrasná zeleň aj.) se navrhuje zábradlí. Zábradlí nemusí být navrženo podle typových podkladů - lze je navrhnout individuálně. Betonová zábradlí se dnes používají z důvodů estetických spíše výjimečně. Vhodnější jsou zábradlí ocelová, kde svislá výplň je obvykle působivější než výplň vodorovná. Zábradlí se svislou výplní je však finančně značně náročnější. Zábradlí, které slouží pouze k zabránění vstupu chodců do vymezených prostor (mimo

7


111

jízdní pásy) a kde je požadována vysoká estetická působivost, lze navrhnout i např. jako řetězové, dřevěné či jako tvarovanou kamennou nebo betonovou zábradelní zídku apod. Zábradlí je nutné navrhnout: − na vnější straně chodníků s nadobrubníkovým svodidlem v místech, kde by bez chodníků bylo nutno navrhnout zábradelní svodidlo, − na mostech a propustcích bez přesypávky a na mostech a propustcích s přesypávkou, leží-li horní hrana římsy výše jak 1,00 m a níže jak 2,00 m nad dnem vodoteče nebo povrchem překračované překážky a podél všech vodních toků nebo vodních nádrží s normální hloubkou vody 0,50 m do 1,00 m, pokud je horní hrana břehu blíže než 5,00 m od hrany silniční komunikace, − na stezkách pro pěší a cyklisty nad všemi opěrnými zdmi bez ohledu na výšku přesypávky a podél všech vodních toků nebo nádrží s normální hloubkou vody větší než 1,00 m nebo s výškovým rozdílem dna (měřeno od hrany koruny stezky) větším jak 2,00 m, pokud je horní hrana břehu blíže než 5,00 m od hrany koruny stezky, − na všech lávkách pro pěší nebo cyklisty. − k usměrnění chodců na úrovňový přechod. Má-li zábradlí sloužit pro ochranu chodců je jeho výška min. 1,10 m, při ochraně cyklistů 1,20 m. Při šířce horního madla větší než 0,20 m je možná výšku snížit o 0,10 m.

7.2.2 Bezpečnostní zařízení vodicí Vodicí bezpečnostní zařízení se používá pouze pro vedení motorového provozu na silničních komunikacích, tj. ne např. na pěších a cyklistických stezkách. Funkci vedení vozidla plní vodicí proužky a směrové sloupky. Směrové sloupky (obr.7.9) se smí používat jen dle schválených typových podkladů. Výška sloupků je u dálnic 1,05 m a u silnic 0,80 m. Jedoucímu řidiči se musí jevit v obrysové šířce 0,10 až 0,13 m. Směrové sloupky jsou bílé barvy, kde 0,15 m od horního okraje je černý pruh klesající pod úhlem 15° do vozovky. V tomto pruhu jsou umístěny odrazky ve směru jízdy vpravo dvě oranžové a vlevo jedna bílá. Přivrácená plocha sloupku (proti směru jízdy) je odkloněna o 10° od osy příčného řezu směrem do vozovky. Obr.7.9 Směrový sloupek Směrové sloupky se osazují v nezpevněné krajnici nebo ve středním (popř. postranním) dělicím pásu na hranici volné (popř. dílčí volné) šířky. V případech, že je vozovka odvodněna rigolem umístěným ve zpevněné krajnici, umisťují se směrové sloupky těsně za vnější stranu rigolu. Z důvodů správné orientace řidiče se směrové sloupky osazují zásadně vstřícně, tj. v témž příčném řezu. Vzájemná vzdálenost směrových sloupků, měřená v ose jízdního pásu, je: − v přímé a ve směrových obloucích o poloměru R ≥ 1 250 m 50 m − ve směrových obloucích s poloměrem (m) 1 250 > R ≥ 850 ........40 m 250 > R ≥ 50 ........50 m 10 m 850 > R ≥ 450 ........30 m R < 50 ........50 m 5 m

112

7


450 > R ≥ 250 ........20 m V úsecích, kde lze očekávat častý výskyt mlh se doporučuje tyto největší možné vzdálenosti snížit v přímé a v obloucích s R ≥ 250 m o 50 % a v obloucích s poloměrem 250 > R ≥ 50 m o 25 %. Vodicí proužky jsou popsány v kapitole šířkového uspořádání silničních komunikací. V dnešní době se vodicí proužky provádí prakticky vždy nátěrovou či nástřikovou technikou jako vodorovné dopravní značky v bílé barvě. Šířka vnějších vodicích proužků je 0,25 m. Šířka vnitřních vodicích proužků (podél středního dělicího pásu směrově rozdělených komunikací) je sice definována v kategorijní šířce hodnotou 0,50 m, ale opticky se vyznačuje pouze pruh v šířce 0,25 m na straně vozovky daného pásu. Každá silniční komunikace musí být vybavena v celé délce dle výše uvedených zásad bezpečnostním zařízením. V případě použití svodidel či zábradelních svodidel, případně v úsecích, kde je volná šířka ohraničena zábradlím, je na toto záchytné zařízení umístěno i zařízení vodicí ve vzdálenostech odpovídajících umístění směrových sloupků (krátké směrové sloupky připevněné nad svodidlem, odrazkami umístěnými na kolmé podložce v profilu svodidel, odrazkami na sloupcích zábradlí aj.).

7.3

Silniční objekty

Na rozdíl od oboru pozemních staveb, popř. jiných stavebních či urbanistických oborů, tvoří silniční objekty pouze vybraná skupina stavebních objektů. Jsou to: - mosty a lávky, - propustky, - tunely a galerie, - zdi a rovnaniny. Celá řada dalších stavebních objektů, jako např. čerpací stanice pohonných hmot, celnice, sociální objekty a vybavení odpočívek, kabelovody, kanalizace, zastávky autobusu a mnohé jiné, jsou součástí tzv. zařízení či vybavení silniční komunikace a z hlediska silničního nejsou silničními objekty.

7.3.1 Mosty Mostní objekty jsou navrhovány podle příslušných technických norem. Jsou náplní učebních osnov ústavu betonových a zděných konstrukcí a ústavu ocelových a dřevěných konstrukcí. Rozdělení mostů, statické výpočty, detaily aj. nejsou v rámci těchto skript proto rozváděny. Jen pro stručnou informaci lze uvést: ♦ V silničním stavitelství dnešní doby (novostavby) jsou nejběžnější betonové (železobetonové, předpjatý beton) mosty, případně v menším rozsahu mosty spřažené. Ocelové mosty jsou spíše výjimečně, používané obvykle pro velké rozpětí.. U betonových mostů je dnes používaná prakticky plná prefabrikace, tj. monolitické konstrukce jsou opět spíše výjimkou. ♦ Z hlediska estetického je nutné si uvědomit, že zejména mosty větších rozpětí a výšek, či vícepolové mosty se stávají obvykle dominantou v okolním terénu a mohou potlačit původní ráz krajiny. Je velmi vhodné konzultovat návrh těchto mostů s architektem a krajinářem. ♦ U vícepolových mostů je esteticky vhodnější používat do cca 5 polí lichý počet polí, tj. 1, 3, 5. ♦ Nepěkně působí, je-li při stejné výšce vícepolových mostů nepravidelně měněna velikost rozpětí jednotlivých polí a to i v případě, že logicky pochopitelná nutnost tohoto řešení je zcela jasně patrná. Naopak, při průběžné změně výšky mostu, např. při přemostění hlubokého údolí, je esteticky vhodnější volit rozpětí jednotlivých polí úměrně k výšce. ♦ Pro velká rozpětí jsou esteticky velmi působivé mosty zavěšené a mosty s obloukovou klenbou s horní mostovkou.

7.3.2 Propustky (obr.7.10) Propustkem je rozuměn objekt ve spodní stavbě (zemním tělese) silniční komunikace, kterým je v příčném směru obvykle převáděna voda (z příkopů, stávající vodoteče, přívalová voda - tzv. inundační či zátopové propustky aj.). Převedení vody však není nutná podmínka. Existují i tzv. propustky komunikační, kde je pod vozovkou převáděno např. potrubí, telekomunikační vedení aj. Nutnou podmínkou však je, že světlá šířka otvoru je max. 2,00 m. Nad tuto hodnotu se již jedná o objekt mostní. Světlá výška omezena není.

7


Obr.7.10 Silniční trubní propustek Podle polohy osy propustku k ose komunikace rozeznáváme propustky: − kolmé (obě osy, resp. osa propustku s tečnou osy komunikace v bodě křížení svírají pravý úhel),

113

114

7


− šikmé (obě osy svírají úhel různý od pravého, přičemž ostřejší z úhlů může být v rozmezí 100g >α ≥ 50g, větší šikmost propustku, tj. šikmost pod 50g je krajně nevhodná a její použití vyžaduje zdůvodnění nutnosti. − Podle základní charakteristiky a statického působení nosné konstrukce a podle tvaru otvoru v příčném řezu se propustky dělí na: − trubní, kde základní nosná konstrukce je tvořena obvykle prefabrikovanou nebo výjimečně monolitickou troubou převážně kruhového profilu. U propustků monolitických lze výjimečně použít profil vejčitý (tj. převýšený - výška větší jak šířka s užší částí ve dně) či tlamový (stlačený profil, kde výška je menší jak šířka); − rámové, kde základní nosná konstrukce je tvořena prefabrikovaným železobetonovým rámem čtvercového či obdélníkového průřezu. Zde je nutno dát pozor na skutečnost, že z jednoho a téhož prvku lze vytvořit propustek nebo most. Např. rám se světlostí 200/250 cm postavený na výšku vytváří propustek, ale položený naplocho jež tvoří most (přesypaný most); − deskové, kde nosná konstrukce je tvořena dvěma stěnami (opěrnými či zárubními zdmi dimenzovanými na zemní tlak a svislé zatížení), které jsou překryty prostě uloženou deskou navrženou na svislý tlak nadloží a svislý tlak od dopravy; − rozpěrákové, které jsou obdobou propustků deskových s tím rozdílem, že horní deska působí jako horní rozpěra obou bočních zdí. Spolupůsobení je zajištěno přes kotevní trny nebo ozubem schopným přenést do rozpěry vodorovné síly, ale na rozdíl od rámu nikoliv moment; − klenbové, obdoba rozpěrákových konstrukcí, kdy boční zdi jsou zaklenuty klenbou a vodorovné síly v patě klenby působí v horní části zdi proti směru zemního tlaku na zeď; − klenuté, kde celá nosná konstrukce je tvořena obvykle parabolickou klenbou (případně klenbou ve tvaru řetězovky), tj. odpadají obě svislé boční zdi, klenba je vytvořena v celé výšce propustku; − speciální, používané spíše na provizorních úpravách, např. trojúhelníkový profil (provizorní dřevěné propustky), etruská klenba z kamenných kvádrů aj. Jejich použití je velmi výjimečné. Konstrukční prvky propustků ⇒ vlastní nosná konstrukce, ⇒ základy nosné konstrukce (štěrkopískové lože, štěrkové lože, betonová deska, základové pásy aj.), ⇒ čela propustků (pohledově patrná, obvykle svislá konstrukce, která obepíná a ukončuje základní vlastní konstrukci propustku, tj. ukončuje z obou stran propustkový otvor), ⇒ křídla čel, což jsou v podstatě prodloužená část čela mající za úkol zachytit zemní tlak tělesa na bocích čel. Podle polohy křídel vůči čelu rozeznáváme křídla: čelní (rovnoběžné) křídla, kde svislá rovina (osa) křídla je rovnoběžná (prakticky shodná) se svislou rovinou (osou) čela. Pohledově tvoří čelo a křídla jeden celek; šikmá, kdy je křídlo vychýleno o úhel 0g < α < 100g směrem po svahu od osy čela; kolmá, kde křídlo je postaveno v pravém úhlu vůči čelu. Nejběžnější jsou křídla čelní. Šikmá křídla jsou používána převážně u propustků s velkou světlou šířkou. Kolmá křídla jsou esteticky velmi nevhodná a používají se spíše u malých světlých šířek či tam, kde nejsou pohledově, a to i z pohledu mimo komunikaci, patrné. Zcela běžně jsou např. používány u vyústění trativodů, kde výtokový otvor lze chápat jako „minipropustkové“ výtokové čelo potrubí. ⇒ samostatnou skupinu tvoří tzv. svahová čela. Jde v podstatě o čelo, které je položeno ve shodném sklonu na svah zemního tělesa (představme si např. kruhovou troubu, která je při vyústění seříznuta v rovině shodné se sklonem svahu zemního tělesa). Tím odpadá potřeba čel i křídel. Tento princip je velmi často používán např. při vyústění kanalizace do vodního toku. Ale i v silničním stavitelství je přednostně využíván např. u ocelových propustků typu IS-TUBOSIDER. Pohledově (esteticky) je velmi působivý - narušuje zcela minimálně svah zemního tělesa. Podle použitého materiálu lze propustky rozdělit na:

7


115

⇒ betonové, železobetonové či propustky, využívající prvky z předpjatého betonu. Tyto propustky tvoří jednoznačnou převahu v rámci silničního hospodářství. V této skupině pak opět výraznou převahu mají propustky trubní z trubních prefabrikátů, ⇒ zděné propustky z kamene či cihel. Tyto skupina tvoří malou část propustků v silniční síti, převážně vybudovaných v historických dobách (do 2.světové války, mnohdy i z dob tereziánských), ⇒ ocelové propustky - navrhované většinou jako provizória uložením ocelové trouby bez vybavení čely a křídly. Do této skupiny však patří moderní propustky montované, vyráběné v licenci fy TUBOSIDER z vlnitého silně pozinkovaného plechu. Z široké škály vyráběných dílů lze montovat propustky (ale i přesypané mosty) kruhového, vejčitého, tlamového a klenutého tvaru se svahovými čely. Jak je již výše řečeno, nejčetnější propustky na silničních komunikacích tvoří propustky trubní. Na trhu je poměrně široká nabídka různých betonových a železobetonových trub nebo trub, kde měkká výztuž je doplněna spirálovou předpínací výztuží. Vyrábí se v profilech od 300 mm do 2 200 mm v délkách od 1,00 m do 3,60 m a to s hladkými čely na prostý sraz, s čely na polodrážku nebo jedním hrdlovým čelem. Hmotnost větších profilů dosahuje až 10 t. Pro silniční trubní propustky jsou používány převážně trouby hrdlové, kde z důvodu čištění a údržby by neměl být používán profil menší jak 600 mm. Potřebný profil však musí být doložen hydrotechnickým výpočtem. Podélný spád propustku závisí na terénních možnostech. Spolu s množstvím vody a drsnosti povrchu je rozhodující pro rychlost vody. U menších světlostí by neměl klesnout pod 0,5 %, u velkých profilů pod 0,3 % (výjimečně 0,1 %). Max. spád, resp. max. rychlost vody je omezena druhem materiálu. Např. u ocelových hladkých trub by bylo možné teoreticky uvažovat s rychlostí až 30 m/s. otázkou ale je, co s vodou za vyústěním. Za výtokovým čelem by bylo nutné vybudovat velmi nákladné vývařiště schopné pohltit kinetickou energii vody. U železobetonových hrdlových trub lze uvažovat s rychlostmi cca 5-6 m/s, čemuž odpovídají spády do cca 5-6 %. Vzhledem k tomu, že založení propustku se provádí zásadně do rostlého terénu, je nutné v případech, kdy výškový rozdíl dna vtokové příkopy (případně i menší vodoteče) a dna výtoku přesahuje max. možný spád, řešit vtok nikoliv čelem a křídly, ale přes vtokovou jímku (jámu). Ve dně příkopu se vybuduje betonová či zděná šachta, kde vnitřní půdorysný rozměr je úměrný k velikosti vtokového otvoru, ale neměl by být menší jak 120/80 cm. Hloubka je dána výškovou polohou dna výtokového čela a max. spádem propustku. Tím je dána výšková poloha dna vtoku. Dno vtokové jímky je pak výškově situováno o 30 až 50 cm níže, než je dno vtoku (u velkých profilů i 100 cm). Prohloubení vtokové jímky slouží při malých průtocích jako kaliště, u velkých přívalových průtoků jako vývar. Pro návrh propustků lze s výhodou použít zpracované vzorové listy a dimenzační tabulky a grafy.

7.3.3 Zdi Vybudování zdí je poměrně nákladná záležitost. Jejich použití je nutno velmi pečlivě zvážit a zdůvodnit. Používají se zejména tam, kde velká příčná svažitost terénu by neúměrně rozšiřovala zemní těleso či dokonce vylučovala provedení klasického zemního tělesa (se zemními svahy). Dalším důvodem může být např. přítomnost objektů, které by klasické zemní těleso zasáhlo, chráněné objekty (např. i stromy), souběh s jinou komunikací či vedením aj. Podle místa a způsobu použití (statického působení) lze rozdělit zdi na: ⇒ opěrné - zachycují zemní tlak a případně další přitížení nasypané zeminy. Jsou budovány v násypovém tělese komunikace; ⇒ zárubní - zachycující, byť i přes nasypaný zpětný zához za rubem zdi, zemní tlak a případné další přitížení od rostlé zeminy. Jsou budovány v zářezovém tělese komunikace; ⇒ obkladní - nemají statickou funkci a jsou budovány převážně u vyšších skalních zářezů jako ochrana proti zvětrávání a vypadávání kamenů. Obkladní zeď je na zářezový svah položena a bez opory rostlého svahu by se sama o sobě zřítila.

116

7


Opěrné zdi (obr.7.11) Navrhují se buď jako monolitické z betonu, či železobetonu, zděné z kamene, nebo montované z železobetonových prefabrikátů. pro h [m] H

1

2

3

4

[m]

5

6

7

8

9

10

K [m]

1

0,60

0,65

0,75

0,85

0,95

1,10

1,25

1,40

1,55

1,75

2

0,60

0,70

0,80

0,95

1,05

1,20

1,35

1,55

1,75

1,95

4

0,60

0,70

0,85

1,00

1,15

1,35

1,55

1,75

1,95

2,15

6

0,60

0,75

0,90

1,05

1,25

1,45

1,65

1,85

2,05

2,25

8

0,60

0,80

1,00

1,15

1,35

1,55

1,75

1,95

2,20

2,45

10

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,65

1,85

2,05

2,30

2,55

12 16 20

0,60 0,80 1,00 1,25 1,45 1,70 1,95 2,15 2,40 2,65 0,60 0,80 1,05 1,30 1,55 1,80 2,05 2,30 2,55 2,75 0,60 0,85 1,10 1,35 1,60 1,85 2,10 2,40 2,65 2,90

Obr.7.11 Opěrné zdi Opěrné monolitické zdi z prostého betonu se obvykle navrhují se sklonem lícní plochy 5:1 se založením do nezámrzné hloubky (nutno ověřit - lze předběžně uvažovat u nižších zdí s hloubkou založení 0,90 m, u vyšších zdí 1,20 m). Zeď musí být navržena tak, aby zaručovala bezpečnost proti pootočení, posunutí a nepřekročení povolených hodnot pevnosti materiálu a dovolené zatížení základové půdy. Pro dimenzování zdí je potřebný statický výpočet návrhu a statické posouzení (probíráno v předmětech ústavu geotechniky). Pro předběžný návrh lze použít buď dimenzační tabulky nebo empirické vzorce. Označíme-li výšku zdi od základu po korunu „h“ a výšku případného nadnásypu nad korunou zdi po hranu koruny nadnásypu „H“ pak při sklonu lícní plochy 5:1, rubové plochy na výšku 0,85 h od koruny svislé a zbývající výšce 0,15 h nad základem rovnoběžně s lícem, tj. ve sklonu 5:1 a při základové spáře kolmé k lícní ploše, pak lze orientačně uvažovat sílu zdi v koruně „k“ (m): při H < 1 k = 0,44 + 0,2h (m) při

H≥1

k = 0,44 + 0,2h +

1 H   H ⋅2−  (m)  30 2h 

Síla zdi v koruně u zdi teoreticky vysoké jen 1,00 m (h = 1), tj. při založení jen 0,6 m, tedy opticky vysoké jen 0,4 m neklesne pod minimálně doporučenou hodnotu kmin = 0,60 m. Kromě opěrných zdí monolitických lze využít celou škálu možných prefabrikátů, tj. různé krabicové a trámové systémy, prefabrikátů tvaru L či T, kotvené zdi, zdi vytvářené z armokošů vyplněných hrubým kamenivem případně i se zeminou pro možnost ozelenění - tzv. Gabionové systémy aj. Pro možnost odtoku prosáklé vody jsou zdi za rubovou plochou vybaveny propustným záhozem (obvykle štěrkopísek) v šířce 0,30-0,50 m, který je ve dně utěsněn nepropustným materiálem (jíl, fólie aj.), nad nímž je provedena podélně se zdí drenáž (drenážní trubky, kamenný drén aj.) s vyústěním kolmo přes zeď drenážním otvorem min. 0,20 m nad přilehlý terén. Odvodnění není nutné pokud je zemní těleso i jeho podloží dobře propustné (písčité hlíny apod.). V případě nepropustného či málo propustného materiálu, zejména v podloží, se v případě neprovedení drenáže za rubem zdi musí počítat, bez odvodnění rubu zdi, s možným hydrostatickým tlakem vody za zdí a s rizikem průsaku vody přes zeď a tím vytvářením skvrn na líci.

7


117

Zárubní zdi (obr.7.12) I u zárubních zdí lze kromě monolitických zdí použít prefabrikáty. Převahu však jednoznačně mají konstrukce monolitické. pro h [m]

H

1

2

3

4

0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55

0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,65 0,65 0,65 0,65

0,65 0,65 0,70 0,70 0,75 0,75 0,80 0,80 0,85

0,75 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,00 1,05

[m]

1 2 4 6 8 10 12 16 20

5 6 K [m] 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

0,95 1,00 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,40 1,45

7

8

9

10

1,10 1,15 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,55 1,65

1,20 1,30 1,35 1,45 1,50 1,55 1,65 1,70 1,85

1,35 1,45 1,50 1,60 1,65 1,75 1,80 1,90 2,05

1,50 1,55 1,65 1,75 1,80 1,90 2,00 2,10 2,25

Obr.7.12 Zárubní zdi U monolitických betonových zdí jsou pravidla návrhu i tvar podobné jako u zdí opěrných. Pouze empirický vzorec pro výpočet potřebné síly zárubní zdi v koruně je: při H < 1 k = 0,30 + 0,17h (m) při

H≥1

H   k = 0,292 + 0,27h+ 0 ,1 ⋅  1 −   3h 

2

(m)

nebo lze pro předběžný návrh použít dimenzační tabulky. Oproti zdem opěrným je u zárubních zdí nutné vzít v úvahu možnost přítoku většího množství povrchové vody z nadsvahu. Hrozí-li riziko podmáčení zdi či dokonce přeliv vody přes korunu, je nutné zachytit vodu nadsvahovým příkopem vzdáleným min. 5,00 m od rubu zdi nebo při malém množství rigolem těsně za rubovou hranou koruny. Pokud je koruna zdi opatřena římsou, je možné malý rigolek provést přímo v římse. Na rozdíl od zdí opěrných, kde pohledově neruší změna výšky zdi - pokud je koruna vedena v souběhu s niveletou vozovky - může být u zdí zárubních značná estetická závada proměnná výška. Obvykle se řeší delší ucelený úsek s jednotnou výškou (koruna ve sklonu nivelety) a potřebný terénní rozdíl je vyrovnán proměnnou výškou zářezového svahu nad zdí. Změnu výšky zdi je pak možno řešit skokem se zavázáním přidané výšky zdi nejlépe oblým svahovým křídlem do zářezového svahu nad zdí. Pokud je nutná plynulá změna výšky zdi, pak přijatelná změna je po definovatelné křivce, např. parabole. Zárubní zdi jsou situovány obvykle co nejblíže ke komunikaci. Ve svažitém terénu jakékoliv oddálení zvyšuje výšku zdi a tím i finanční náročnost. Zásadně, např. není-li to z jiných důvodů technická nutnost, se provádí povrchové podélné odvodnění vozovky pod zárubní zdí rigolem a ne příkopem. Zárubní zdi jsou vždy viditelné z vozovky. Je nutno zvážit estetické působení mnohdy velkých lícních ploch. Betonové zdi je možno obložit kamenem (finančně náročné) nebo je alespoň pohledově plasticky rozčlenit.

118

7


7.3.4 Tunely a galerie Nejnákladnějším silničním objektem jsou bezesporu tunely (případně i galerie). Jejich použití podléhá velmi podrobnému vyhodnocení nutnosti. Silniční tunely byly v ČR spíše výjimečné. V dnešní době však nabývají na významu a to nejen z hlediska provozního, kdy nelze v omezených poměrech již jinak než podpovrchově zvládnout požadavky dopravy, ale mnohdy je jeden z rozhodujících faktorů i ekologie. Poslání silničního tunelu je zřejmé. Pod silniční galerií si můžeme představit jednostranně otevřený tunel, tj. jedna ze stěn tunelu je opatřena velkými průduchy do volného prostoru. Odpadá zde problém s denním osvětlením a s větráním. Galerie, až na nepatrné výjimky, jsou stavěny pro ochranu komunikace před sněhovými lavinami či možnému sesuvu sutě. Návrh tunelu je specializovaná práce spadající do oboru geotechniky. Silničář určuje pouze trasu a nároky na volný průjezdní profil. Pro prostorové řešení tunelů a galerií je zpracovaná samostatná norma - ČSN 73 7507¨. Tunely mohou být navrženy buď jako ražené, kdy tunelová trouba je vybudována v horninovém masivu bez odstranění nadloží, nebo jako hloubené, kdy se vybuduje hloubená stavební jáma v celé délce tunelu, ve které se vybuduje tunelová trouba a následně se stavební jáma zasype. Výhodou tunelů ražených je, že nevyžadují uvolnění terénu nad tunelem. Lze je razit pod zástavbou, pod vodním tokem či nádrži aj. Stavebně i finančně jsou však obvykle náročnější. Hloubené tunely lze budovat pouze tam, kde lze otevřít stavební jámu a při přijatelných hloubkách, resp. výškách nadloží. Obvykle mají nižší pracnost i cenu a kratší dobu výstavby. U městských komunikací však můžeme u hloubených tunelů narazit na problém velmi náročné, nutné přeložky celé řady sítí a ražený tunel pak vyjde v ekonomickém hodnocení výhodnější než hloubený.

OBSAH KAPITOLY 5-6-7

5

6

7

OBSAH SILNICE V PŘÍČNÉM ŘEZU ........................................................................................................61 5.1 Šířkové uspořádání silniční komunikace ..................................................................................61 5.2 Rozšíření jízdního pruhu a jízdního pásu .................................................................................63 5.3 Příčný, dostředný a výsledný sklon povrchu vozovky .............................................................64 5.4 Změna příčného sklonu jízdního pásu ......................................................................................67 5.4.1 Klopení kolem osy jízdního pásu .................................................................................69 5.4.2 Klopení kolem vnějšího okraje vnitřního vodicího proužku ........................................70 5.4.3 Příklad výpočtu kót vnějších okrajů vodicích proužků ................................................73 5.5 Návrh příčného řezu silniční komunikace ................................................................................74 NÁVRH ZEMNÍHO TĚLESA.........................................................................................................80 6.1 Tvar zemního tělesa ..................................................................................................................80 6.1.1 Sklony svahů zářezů .....................................................................................................81 6.1.2 Sklony svahů násypů ....................................................................................................83 6.2 Výpočet objemu zemních prací ................................................................................................84 6.2.1 Přibližný výpočet kubatury...........................................................................................87 6.2.2 Přesný výpočet kubatury ..............................................................................................91 6.3 Hmotnice, rozvoz hmot.............................................................................................................93 6.4 Příklady výpočtu objemu zemních prací...................................................................................94 ODVODŇOVACÍ A BEZPEČNOSTNÍ ZAŘÍZENÍ, SILNIČNÍ OBJEKTY ...........................100 7.1 Odvodňovací zařízení .............................................................................................................100 7.1.1 Plošné odvodnění .......................................................................................................100 7.1.1.1 Plošné povrchové odvodnění ......................................................................100 7.1.1.2 Plošné podpovrchové odvodnění ................................................................101 7.1.2 Podélné odvodnění .....................................................................................................101 7.1.2.1 Podélné povrchové odvodnění ....................................................................101 7.1.2.1.1 Příkopy ......................................................................................102 7.1.2.1.2 Rigoly........................................................................................104 7.1.2.1.3 Skluzy........................................................................................106 7.1.2.2 Podélné podpovrchové odvodnění ..............................................................106 7.1.2.2.1 Podélný trativod (podélná drenáž) ............................................106 7.1.2.2.2 Odvodňovací potrubí (obr.7.6)..................................................107 7.1.2.2.3 Kanalizace .................................................................................107 7.1.3 Příčné odvodnění ........................................................................................................108 7.2 Bezpečnostní zařízení .............................................................................................................108 7.2.1 Bezpečnostní zařízení záchytná..................................................................................108 7.2.2 Bezpečnostní zařízení vodicí ......................................................................................111 7.3 Silniční objekty .......................................................................................................................112 7.3.1 Mosty..........................................................................................................................112 7.3.2 Propustky (obr.7.10)...................................................................................................112 7.3.3 Zdi ..............................................................................................................................115 7.3.4 Tunely a galerie ..........................................................................................................118

8

8

VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY PŘI PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

PŘI

119

PROJEKTOVÁNÍ

Projektování pozemních komunikací se od projektování např. pozemních a jiných staveb odlišuje určitými charakteristikami, které zvyšují pracnost, náročnost a složitost. To všechno podnítilo projektanty - programátory k vypracování efektivních postupů pro projektování pozemních komunikací pomocí výpočetní techniky. Práce na projektové dokumentaci začínají obvykle zpracováním přípravné dokumentace, na jejímž počátku je územní plánování. Dále projektant musí zjistit širší dopravní vztahy k dané (navrhované) komunikaci a její vlivy na okolí s ohledem na životní prostředí.

8.1

Podklady pro návrh trasy

Především je třeba si opatřit mapové podklady přiměřeného měřítka a na základě vyhledávací studie vymezit území pro vedení trasy, tj. stanovit zájmové území pro projektování. Pro vlastní projektování trasy je třeba získat kompletní geodetické podklady, které jsou tvořeny souborem geodetických údajů s mapovými podklady, jež umožní projektantovi navrhnout trasu pozemní komunikace v prostoru. Pro přípravné práce se využívají převážně mapové podklady středních měřítek (1:10 000 nebo 1:25 000), pro vlastní projektování - mapové podklady velkých měřítek (1:500, 1:1 000 nebo 1:2 000). Pro vypracování projektové dokumentace pozemních komunikací se při projektování pomocí výpočetní techniky používají modely terénu v digitální podobě, tzv. digitální model terénu (DTM, viz obr.8.1). Není účelem tohoto skripta popisovat jednotlivé druhy terénních modelů, ale jen upozornit, že v současné době se již bez této formy mapových podkladů, tj. DTM při projektování veškerých liniových staveb (mezi které samozřejmě patří pozemní komunikace) neobejdeme. V současné době existuje několik systémů projektování liniových staveb pomocí osobních počítačů (PC), pro které je základem digitální model terénu (AutoCAD, MicroStation, MOSS, INPAC aj.). Jakkoliv se postupy jednotlivých softwarů v manipulaci s terénem různí, mají prakticky jeden cíl, a to získat vrstevnice nebo řezy terénem.

Obr.8.1 Rastrový digitální model terénu

8.2

Systémy pro projektování

Systémy pro projektování pozemních komunikací (speciální software) mají své vlastní prostředí, pomocí kterého je možné interaktivně navrhovat silniční, městské a jiné komunikace. Systémy většinou obsahují geodetické moduly včetně digitálního modelu terénu, dále modul pro zobrazování perspektivy, výpočet objemů a optimalizace zemních prací a samozřejmě modul pro vytváření výkresové dokumentace. Tyto speciální systémy obvykle pracují s podporou CAD-u a postup návrhu projektové

120

8


dokumentace je skoro totožný. V České republice je zatím nejrozšířenější systém ROADCAD, resp. INPAC, kde v poslední verzi této nadstavby - SILNICE - jsou již moduly, které umožňují interaktivní návrh silniční komunikace (směrové a výškové řešení). Pod tímto systémem ROADCADu, resp. INPACu je ukryt výkonný programový produkt pro automatizované projektování pozemních komunikací, který vytvořil PRAGOPROJEKT Praha, a.s. Programový systém ROADPAC (INPAC) umožňuje návrh silniční trasy a silničního tělesa včetně výpočtu zemních prací. Dále lze vytvořit grafické přílohy jako je osa trasy, podélný profil, příčné řezy, podrobnou situaci a další přílohy projektové dokumentace. Systém poskytuje značné uživatelské pohodlí při práci s počítačem, což umožňuje práci projektantům s minimální znalostí o PC a navrhnout tvar komunikace velmi rychle a efektivně. Z důvodů nemožnosti podrobného popisu jednotlivých programů se zmíníme jen o zásadách směrového a výškového návrhu.

8.3

Návrh směrového vedení trasy

Směrový výpočet, program počítá v souřadnicovém systému údaje o jednotlivých úsecích osy trasy komunikace, která se skládá z přímek a oblouků (kružnic a přechodnic). Programový systém ROADPAC - INPAC používá pro modelování osy silniční trasy modul HORAL a to metodou řetězení elementů. Předpokladem pro práci s tímto modulem je základní znalost problematiky projektování silničních komunikací. Dále se předpokládá základní znalost MS WINDOWS. Hlavní funkcí modulu HORAL je vytváření půdorysu osy silniční komunikace z jednotlivých elementů. Elementem je buď přímá nebo kružnicový oblouk, mezi jednotlivé elementy mohou být vloženy přechodnice. Umístění elementu se určí výběrem v seznamu elementů. Je-li vybrán již existující element, bude se modifikovat, je-li vybráno místo mezi dvěma elementy, na začátku nebo na konci trasy, bude se vkládat nový element na toto místo. Během práce se postupně vytváří grafický obraz ve všech pohledech a psaný seznam elementů v dialogovém okně HORAL. Způsob začlenění elementu se volí výběrem ze čtyř typů prvků. Trasa se zadává v těchto typech prvků (viz obr.8.2):

Obr.8.2 Typy prvků trasy a - pevný, b - točivý (plovoucí), c - volný (posuvný), d - připojený ⇒ poloha pevného prvku je úplně určena vstupními údaji a sousední elementy nemají na jeho polohu vliv, poloha zůstává během výpočtu nezměněna, ⇒ točivý (plovoucí) prvek může být buď otočný kolem zadaného bodu nebo rovnoběžný s daným směrem (pouze přímá), plynule navazuje na jeden ze sousedních elementů podle volby uživatele; otáčí se během výpočtu okolo svého druhého bodu tak dlouho, až se plynule napojí na prvek předchozí, resp. na jeho přechodnici, ⇒ volný (posuvný) prvek je vložen mezi dva elementy tak, aby na oba plynule navazoval; poloha vznikne posuvem mezi sousedními prvky, které se během výpočtu staly pevnými, ⇒ připojený prvek plynule navazuje na jeden ze sousedních elementů podle volby uživatele; je zadán svojí délkou, pevně se připojí na předchozí prvek, tj. na jeho koncový bod.

8


Obr.8.3 Vykreslení osy silniční komunikace programem RP17 Každé kombinaci typu prvků a elementů odpovídá celkem osm různých množství návrhu a to:

121

122

8


− − − − − − − −

pevný oblouk zadaný dvěma body a poloměrem, pevná přímá zadaná dvěma body, plovoucí oblouk z pevného bodu zadaný poloměrem, plovoucí přímá z pevného bodu, volný oblouk zadaný poloměrem, volná přímá, připojený oblouk zadaný poloměrem a délkou, připojená přímá zadaná délkou. Pro každou úlohu je v programu k dispozici samostatný dialog. Obsah elementu (na monitoru počítače) se v aktivním pohledu aktualizuje při každé změně hodnot v dialogu, což se projevuje plynulým zobrazováním okamžité polohy elementu. Poloha odpovídá i okamžité hodnotě přechodnic, ale krajní body prvky jsou zobrazovány na spojnici středů aktivního a přilehlého elementu (platí i pro přímou střed je v nekonečnu). V tab.8.1 a 8.2 je uveden výpočet směrového vedení trasy do kružnic programem RP12 systému ROADPAC a na obr.8.3 vykreslení osy ekvidistant programem RP17.

8.4

Návrh výškového vedení trasy

Návrh nivelety - program umožňuje zadávání nivelety pevným výškovým polygonem, který je určen pevnými body. Podkladem pro tvorbu nivelety je schéma směrového vedení trasy, které je generováno automaticky při každém otevření trasy a podélný profil terénu. Niveletu je možno vytvářet pouze k existujícímu směrovému vedení trasy pomocí modulu VERAL v prostředí INPACu. Předpokladem pro práci s tímto modulem jsou znalosti problematiky projektování silničních komunikací tak, jak jsou uvedeny výše u směrového návrhu. Možnosti zadání návrhových prvků nivelety do pevného výškového polygonu jsou uvedeny na obr.8.4, kde jednotlivé symboly znamenají: s1, s2 - sklon tečny výškového polygonu, Rpoloměr zakružovacího oblouku, Tdélka tečny zakružovacího oblouku, M1 - mezipřímá před obloukem M2 - mezipřímá za obloukem

Obr.8.4 Návrhové prvky nivelety Výškový tečnový polygon je určen pevnými body. Tyto body definují buď vrcholy tečnového polygonu nebo tečny tohoto polygonu. Každou tečnu lze zadat buď dvojicí bodů nebo bodem a spádem. Zakružovací oblouky lze zadat buď poloměrem oskulační kružnice, délkou tečny oblouku, délkou mezipřímé (před nebo za obloukem) nebo jako průchod zadaným bodem. Samozřejmě programem možno vykonstruovat inflexi zakružovacích parabolických oblouků. Niveleta se modulem VERAL vytváří postupně jako tečnový polygon s vloženými zakružovacími oblouky. Vytvářená niveleta se průběžně graficky zobrazuje v aktivním pohledu. Současně se vytváří seznam elementů nivelety v dialogovém okně. Konstrukci nivelety lze zahájit v libovolném místě a pokračovat též v libovolném směru. Modul

8


123

VERAL umožňuje udržovat až 10 verzí návrhu nivelety. Pro práci s verzemi slouží řada dialogových elementů. Ke konstrukci nivelety je třeba mít podkreslen podélný profil terénu. Po ukončení výpočtu obdržíme výstupní sestavu o použitých souborech. Dále o zadaných a vypočítaných prvcích nivelety a podrobných výškových bodech trasy. Tyto hodnoty nám slouží ke kontrole návrhu a pro soubor kreslení podélného profilu (viz obr.8.5 a tab.8.3). Vzhledem k velkému rozsahu možností programového systému ROADPAC - INPAC a ROADCAD není možné ve vymezeném prostoru této kapitoly celý tento systém popsat. Pro podrobnější studium doporučujeme uživatelské příručky vydané zpracovatelem systému PRAGOPROJEKT, a.s., Praha, zejména ROADPAC′96, RDPWIN a DESKTOP všechno pro MS WINDOWS. Tab.8.1 Směrový výpočet trasy do kružnic - hlavní body

124

8


Obr.8.5 Vykreslení podélného profilu pro 1

8


Tab.8.2 Směrový výpočet trasy do kružnic - podrobné body

125

126

8


Tab.8.3 Výpočet nivelety

8.5

Využití RailCADu při projektování pozemních komunikací

RailCAD je programová nadstavba, specializovaná na návrh geometrického uspořádání při respektování standardů platných v České republice (ČSN 73 6360-1) a umožňuje použití výhybkových konstrukcí používaných u Českých drah. RailCAD je integrován pod AutoCAD a projektant využívá dále všechny výhody tohoto základního grafického editoru. Dokonalé a rutinní ovládnutí rozsáhlých projekčních nadstaveb a programů (např. InRail a Inroad, MOSS) je v rámci výuky pro studenty obtížné, jednoduché negrafické systémy pro nenázornost nejsou pro výuku vhodné. Jako původně studentská práce vznikla programová nadstavba RailCAD, určená pro AutoCAD, orientovaná na návrh geometrických parametrů koleje a sloužící studentům nejen jako učební pomůcka, ale i nástroj pro vypracování projekčních diplomových prací. RailCAD byl původně určen především k projektování výhybkových zhlaví. Nadstavba umožňuje práci s kompletní soustavou poměrových výhybek, které jsou pro České dráhy vyráběny. Později byly přidány procedury pro navrhování směrových a sklonových poměrů trasy. Postupným doplňováním řešených úloh se z RailCADu stala nadstavba, která nahrazuje projektování geometrických parametrů koleje dříve užívanými negrafickými systémy a je vhodná pro profesionální projektování. Vzhledem k požadavkům uživatelů byly do RailCADu přidány procedury a prvky, umožňující návrh geometrických parametrů tramvajových tratí, tj. tramvajové výhybky výrobce DT Prostějov s.r.o. a přechodnice ve tvaru klotoidy. Zavedením tohoto typu přechodnice se RailCAD stal v omezené míře nástrojem i pro návrh pozemních komunikací. Základní charakteristikou RailCADu je přehlednost a snadnost ovládání. Sled příkazů v menu a pořadí zadávaných parametrů odpovídá typickému postupu při návrhu geometrických parametrů koleje. V rámci RailCADu jsou zpracovávány rozsáhlé výpočty, jejich výsledek je okamžitě zřejmý z grafického zobrazení, tvůrčí činnost a posouzení návrhu je ponecháno uživateli. Nadstavba z důvodu zachování univerzality použití neobsahuje kontrolu normových ustanovení pro geometrické parametry koleje.

8


127

Vzhledem k rozsahu a určení nadstavby jsou úlohy zpracovávány ve 2D prostoru, ať už se jedná o řešení směrových či sklonových poměrů trati. Nadstavba je určena především pro návrh nových geometrických parametrů rekonstruované koleje, kdy se řeší úlohy úpravy stávající koleje. Základním podkladem je v těchto případech zaměření stávající prostorové polohy koleje, nikoliv digitální model terénu. Grafická úprava výkresu odpovídá TNŽ 01 3468 „Výkresy železničních tratí a stanic“.

8.5.1 Zpracování geodetických podkladů Pro efektivní práci s geodetickými podklady, tvořené seznamem souřadnic bodů, byly doplněny do nadstavby procedury pro jejich zpracování. RailCAD umožňuje načtení externích textových souborů se souřadnicemi bodů (např. zaměření osy koleje a zajišťovacích značek). Přenos přímo z geodetických přístrojů je možný přes běžný textový editor. Protože uspořádání textu nemá striktně předepsaný formát, je postup zcela univerzální. Předpokládá se uspořádání na řádku: číslo bodu, seznam dvou nebo tří souřadnic bodu a případně poznámka. Ostatní řádky v textovém souboru, obsahující hlavičky tabulek a ostatní popisné texty, jsou ignorovány. Typický vzhled souboru souřadnic je takovýto: č.bodu y x výška pozn. 1 20020.261 9991.436 201.226 P1 2 20019.224 9994.033 201.619 P1M 3 20065.204 10033.344 201.211 P2M 4 20065.154 10030.176 201.568 P2M Po načtení jsou vytvořeny entity typu „BOD“ a „TEXT“. Textová entita představuje číslo bodu, změnou textu běžnou editací vlastností AutoCADu lze změnit číslo bodu. K dispozici jsou editační příkazy prováděné na množinách těchto bodů. Body lze vyhledávat podle čísla a filtrovat pro danou poznámku. Kdykoliv lze vytvořit nové číslované body s poznámkou, automaticky lze vygenerovat body při vyrovnávání směrových poměrů a body směrového řešení. Zpětně pro vytyčení navržené geometrických polohy koleje lze sestavit tabulku vytyčovaných bodů pro polární i pravoúhlé vytyčení. Sestavenou tabulku lze umístit na výkres, vypsat do textového souboru nebo přímo vytisknout. Zadání výpisu souřadnice se provádí pomocí přehledného dialogového panelu. Ukázka číslovaných bodů a tabulky ve výkrese je na obr.8.6:

1 2 39 40 41 42

y

x

20,2610 19,2240 18,6690 23,0900 23,0070 32,0100

9991,4360 9994,0330 9994,0240 9998,8750 9998,4980 10006,4830

Obr.8.6 Výstup geodetických podkladů

P1 P1M M M L V

128

8


8.5.2 Návrh směrových poměrů Jádro nadstavby tvoří procedury pro návrh směrového řešení geometrických parametrů koleje. Základem konstrukce trasy jsou jednotlivé směrové oblouky opatřené podle požadavků uživatele příslušnými přechodnicemi. Zadání probíhá pomocí dialogového panelu, ve kterém se všechny návrhové parametry ihned přepočítávají podle zadaných požadavků. Navrhnout lze pouze kompletní směrový oblouk. Směrové motivy se zadávají krajními tečnými prvky, oblouk je určen krajními přímkami nebo návaznými oblouky. Ve snaze zachovat univerzálnost postupu při návrhu směrových oblouků, složených z více kružnicových oblouků o různých poloměrech, jsou za tečné prvky považovány také kružnicové oblouky. Nově vytvořený oblouk je připojen k již existujícím, současně je podle požadavků vložena mezilehlá přechodnice ve tvaru kubické paraboly nebo klotoidy. Tímto postupem není omezen počet oblouků ve složeném motivu. Dalšími návrhovými parametry jsou rychlost, poloměr, typ převýšení, typ a délka vzestupnice, typ a délka přechodnice. K dispozici jsou krajní přechodnice ve tvaru kubické paraboly, klotoidy a dle Blosse. K možnostem návrhu oblouku kromě volby poloměru oblouku patří zadání délky tečny oblouku, případně délky oblouku. Ukázka směrového oblouku je na obr.8.7.

Obr.8.7 Návrh směrového oblouku 1 Přechodnicové křivky jsou konstruovány jako lomené polyčáry, délka jednotlivých stran je do jednoho metru. Vykreslené entity jsou opatřeny rozšířenými daty ve výkresové databázi, což umožňuje následnou editaci oblouků v libovolném parametru včetně tečných prvků. Směrové oblouky se spojují do tras, kontrolována je vždy návaznost oblouků. Není omezen počet tras, jejichž je jeden oblouk součástí. Tato možnost odpovídá běžnému postupu práce, při níž jsou vytvářeny různé varianty směrového řešení. Trasa není vzhledem k počtu oblouku uzavřená, je možné oblouky připojovat nebo vkládat do trasy. Trasy pro rozlišení mají svá jména a jsou charakterizovány počátečním staničení. Jak jméno tak počáteční staničení lze bez problémů kdykoliv změnit. RailCAD dále obsahuje proceduru pro výpočet inflexního motivu. Respektována je poloha kružnicových oblouků (zachovává se poloha středu oblouku a poloměr), vypočteny jsou délky přechodnic v poměru převýšení koleje v obloucích a nalezena je poloha mezilehlé tečny. Tento postup odpovídá řešení velmi složitých směrových poměrů, kdy protisměrné oblouky jsou zároveň součástí složeného směrového motivu, který již byl úspěšně vyřešen.

8


129

Pomocí RailCADu lze také navrhnout kolejové S pro změnu osové vzdálenosti kolejí včetně požadované mezipřímé koleje. Kolejové S je možné konstruovat pro rovnoběžné i nerovnoběžné tečné přímky. Vykreslené oblouky jsou pomocí procedur opatřeny popisem a staničením, na trase je vyznačena poloha hektometrů a kilometrovníků ve vzdálenostech podle požadavků uživatele. Výrazným rysem RailCADu je možnost opravit kdykoliv v průběhu návrhu směrového řešení vytvořený oblouk v kterémkoliv parametru včetně zadání tečných prvků. Vytvořené popisy, staničení a trasy se vždy aktualizují. V případě změny tečny se opraví příslušné sousední směrové oblouky tak, aby zůstala zachovaná plynulost trasy. Projektant tak necítí nutnost při prvním návrhu přesně vystihnout všechny návrhové parametry, jejich hodnoty lze v průběhu práce postupně upravovat až k výslednému návrhu.

8.5.2.1 Úlohy vyrovnání Častou úlohou je vyrovnání stávající směrové polohy koleje. K řešení tohoto problému slouží procedury pro vyrovnání přímých úseků a kružnicových oblouků metodou nejmenších čtverců ze zadaných bodů, představujících stávající polohu koleje. Na vyrovnané přímky a kružnicové oblouky lze klást omezení daná např. polohou objektů železničního spodku, případně omezení, daná polohou ostatních prvků směrového řešení, např. výhybek. V případě přímé lze zadat pevný bod, v případě oblouku jsou navíc řešeny úlohy se dvěma pevnými body, pevnou jednou nebo dvěma tečnami a přímkou či obloukem s bodem dotyku. Součástí výpočtu je stanovení posunů bodů od vyrovnaného prvku. Vyrovnané přímé a oblouky je možné použít jako vstupní prvky při tvorbě směrových oblouků včetně výpočtu délky přechodnic z odsazení vyrovnaného kružnicového oblouku od tečen. Ukázka vyrovnané přímky a oblouku je na obr.8.8.

Obr.8.8 Vyrovnání přímky a oblouku U každého zadaného bodu jsou vypsány potřebné posuny koleje, textové entity jsou umístěny ve směru posunu. Přesnost výpisu je shodná s nastavením formátu jednotek výkresu.

130

8


8.5.2.2 Výhybkové konstrukce Další oblast je věnována návrhu výhybkových konstrukcí. K dispozici jsou všechny jednoduché i křižovatkové výhybky poměrové soustavy a křižovatky v soustavách železničního svršku UIC 60 (2. generace), S 49, R 65 a T. Pro projektování tramvajových tratí jsou určeny výhybky a výměny pro kolejnice NT1, NT2 a Ph37. Výhybky jsou určeny polohou výměnového a koncových styků výhybky, případně bodem odbočení, body jsou zadávány v libovolném sledu. Výhybku je možné také přímo vložit do kružnicového oblouku. Výhybky se transformují zadáním směru příslušné tečné větve nebo určením požadovaného poloměru v jednom směru. Zadání polohy výhybky a její transformace probíhá interaktivně přímo v grafickém editoru, současně jsou vypočteny a zobrazeny poloměry oblouků ve výhybce po transformaci. K dalším procedurám patří vložení námezníku, smazání výhybky, vytvoření mezipřímé za výhybkou požadované délky, vykreslení tabulky výhybek. Ukázka zhlaví je na obr.8.9, zhlaví bylo zaměřeno a vykresleno studenty 2. ročníku 2. stupně studia oboru „Konstrukce a dopravní stavby“ v rámci výuky v terénu.

Obr.8.9 Vykreslení kolejového zhlaví

8.5.3 Návrh podélného řezu Součástí RailCADu ve verzi 2.9 je vestavěna podpora pro vykreslování podélných profilů, tato podpora zatím není projekční. To znamená, že projektant na základě samostatného návrhu nivelety efektivně vykreslí podélný řez trasy. Z vytvořené trasy trati se exportuje srovnávací rovina a diagram křivosti směrových poměrů trasy s popisem parametrů oblouků. Sklon nivelety lze zadávat v %, ‰ nebo poměrem. Lomy sklonu jsou opatřeny zakružovacími parabolickými oblouky, sestavena je tabulka sklonových poměrů. Pro libovolný bod nivelety lze vypsat do výkresu podélného řezu jeho výšku, případně u rekonstruovaných tratí zdvih vůči stávajícímu stavu. Ukázka podélného řezu, vypracovaného pomocí RailCADu je na obr.8.10.

8


131

Obr.8.10 Podélný řez v RailCADu

8.5.4 Grafická úprava výkresu RailCAD obsahuje procedury pro grafickou úpravu výkresu. Výkres může obsahovat části projektu zpracované v různých měřítcích (např. mezistaniční úsek a výhybkové zhlaví). Měřítko se přitom vztahuje pouze k popisným entitám a grafickým značkám, pro projektování geometrického uspořádání koleje je zachována zásada, že jedna výkresová jednotka je jedem metr ve skutečnosti. Údaje o měřítcích a dalším nastavení, odpovídající zpracovávané části projektu, se ukládají jako rozšířená data entit přímo ve výkresové databázi. To umožňuje kdykoliv požadované entity zvětšovat nebo zmenšovat podle zadaného měřítka nebo opravovat podle nového nastavení. K dispozici je rozsáhlá knihovna mapových značek JŽM dle TNŽ 01 3412 „Značky a zkratky v jednotných železničních mapách„ pro situace a knihovna grafických značek podle TNŽ 01 3468 „Výkresy železničních tratí a stanic„ pro podélné profily. Vykreslené objekty je možné opatřit staničením jak v situaci, tak v podélném řezu. RailCAD verze 2.9 je určen pro AutoCAD od verze 12, vzhledem ke svému určení a původu je vhodný zejména pro české verze AutoCADu, plně funkční je však i ve verzích anglických. Připomínky

132

8


současných uživatelů k předchozím verzím pomáhají rozvíjet možnosti nadstavby. S pomocí RailCADu jsou již několik let na Ústavu železničních konstrukcí a staveb ve spolupráci se SUDOPem Brno zpracovávány projekční diplomové práce. Ve většině případů šlo o variantní návrhy přestavby železničních stanic koridorových tratí. Svou jednoduchostí a efektivitou použití je RailCAD výkonným pomocníkem při projektování dopravních staveb.

9 9

ÚZEMNÍ A PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE

133


Organickou součástí rozvoje každé společnosti je systém územního plánování a stavebního řádu. Územně plánovací činnost určuje způsob využití území, stanovuje zásady organizace území a koordinuje v něm probíhající výstavbu. To všechno s cílem zabezpečit trvalý soulad všech přírodních a civilizačních prvků a vytvořit podmínky pro rozvoj optimálního životního prostředí. Základním nástrojem pro územní plánování a stavební řízení je Zákon č.83 z 18.3.1998, kterým se mění a doplňuje tzv. stavební zákon č.50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu, ve znění pozdějších předpisů, změn a doplnění některých zákonů, které byly vypracovány po roce 1998. Podle tohoto Zákona jsou pro územní plánování nutné různé druhy plánovacích podkladů, které slouží zejména pro změnu územně plánovací dokumentace. Územně plánovací podklady tvoří: − urbanistická studie, která řeší územně technické, urbanistické a architektonické podmínky využití území, − územní generel, který řeší podrobné otázky územního rozvoje jednotlivých složek osídlení a krajiny, − územní prognóza, která slouží k prověření možností dlouhodobého rozvoje území na základě rozboru územně technických podmínek, stavu životního prostředí území, demografických a sociologických podkladů a ekonomických předpokladů rozvoje území, − územně technické podklady, kterými jsou účelově zaměřené a soustavně doplňované soubory údajů charakterizujících stav a podmínky území. Územně plánovací dokumentaci tvoří: − územní plán velkého územního celku, který stanovuje uspořádání a limity řešeného území, vymezuje významné rozvojové plochy, hlavní koridory dopravy a technické infrastruktury, územní systémy ekologické stability a další území speciálních zájmů, − územní plán obce, který stanovuje urbanistickou koncepci, řeší přípustné, nepřípustné, případně podmíněné funkční využití ploch, jejich uspořádání, určuje základní regulaci území a vymezuje hranice zastavitelného území obce, − regulační plán, který stanovuje využití jednotlivých pozemků a určuje regulační prvky plošného a prostorového uspořádání obce nebo pro část obce s jednoznačnými územně technickými a urbanistickými podmínkami. Každá z těchto územně plánovacích dokumentací obsahuje textovou a grafickou část podle podmínek Vyhlášky Ministerstva pro místní rozvoj č.131/1998 Sb., o územně plánovací dokumentaci a územně plánovacích podkladech.

9.1

Dokumentace staveb pozemních komunikací

Pod pojmem dokumentace staveb pozemních komunikací (PK) rozumíme soubor písemností a výkresů, který je požadován pro dokumentační zajištění staveb pro silniční, místní a účelové komunikace. Dokumentace staveb pozemních komunikací se vypracovávají na základě zákona č.83/1998 Sb., kterým se změnil zákon č.50/1976 Sb. (stavební zákon) a vyhlášky Ministerstva pro místní rozvoj č.132/1998 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení stavebního zákona č.137 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu. Dále pak v působnosti Ministerstva dopravy a spojů ČR platí Směrnice pro dokumentaci staveb pozemních komunikací, v jejichž smyslu dokumentace stavby (projekt) zahrnuje: − studii (ST), − dokumentaci pro územní rozhodnutí (DÚR), − dokumentaci pro stavební povolení (DSP), − dokumentaci pro zadání stavby (DZS), − realizační dokumentaci stavby (RDS), − dokumentace skutečného provedení stavby (DSPS). Zpracování všech druhů dokumentace podle této směrnice není vždy nutné. Dokumentace stavby má být omezena na nezbytný rozsah odpovídající jejímu druhu, charakteru, velikosti a složitosti.

134 ⇒

9


Studie (ST) se vypracují jen pro nové stavby a pokud je třeba vyřešit určité problémy před zhotovením následné dokumentace stavby. Výchozím podkladem pro vyhledávací studii je územně plánovací dokumentace. Problémy, které studie má řešit jsou: • umístění stavby, tj. vyhledání všeobecně přijatelné polohy trasy pozemní komunikace požadovaných parametrů, včetně obslužných zařízení, • podrobnější řešení problematických míst nebo úseků trasy, která je uvažována jako nejvhodnější, zejména pro upřesnění její polohy, vyjasnění vztahů k území či životnímu prostředí a případné členění akce na jednotlivé stavby, • prověření účelnosti uvažované stavby pozemní komunikace s uvážením dopravních, ekonomických, srovnávacích a prioritních hledisek a nutnosti a naléhavosti ve vztahu k veřejným zájmům, • určení výhledových dopravně-inženýrských údajů, které nelze zjistit pouze na základě současné dopravní situace (např. celostátní sčítání aj.) a všeobecně předpokládaného vývoje silniční dopravy, • finanční zajištění stavby, pokud není zajištěno státním rozpočtem nebo z rozpočtu obce. Jednotlivé okruhy problémů se mohou sdružovat, členit a kombinovat podle povahy problémů, které je třeba řešit, dále podle potřeb přípravy určité stavby a nebo podle rozsahu a složitosti stavby.

⇒

Dokumentace pro územní rozhodnutí (DÚR) je dokumentace, která se týká umístění stavby. Většinou se skládá ze dvou základních příloh a to jednou částí pro návrh na vydání územního rozhodnutí a druhou, která obsahuje technické řešení stavby a její vztah k okolí. Z dokumentace musí být zřejmé: • navrhované umístění stavby na pozemky včetně jejich odstupů od hranic pozemků a od sousedních staveb, • architektonické a urbanistické začlenění stavby do území, její vzhled a výtvarné řešení, • údaje o provozu, popř. o výrobě včetně základních technických parametrů, • vliv stavby na zdraví a životní prostředí včetně návrhu na opatření k odstranění negativních účinků, • dotčená ochranná pásma nebo chráněná území, • ochrana stavby před škodlivými vlivy a účinky včetně informací o vhodnosti geologických podmínek a hydrogeologických poměrů v území. V dokumentaci pro územní rozhodnutí se vedle návrhu místa stavby určuje účel stavby, cíle, kterých se má dosáhnout, podmínky, které musí být dodrženy, základní parametry stavby, nároky na její přípravu a realizaci a uživatelské požadavky.

⇒

Dokumentace pro stavební povolení (DSP) je dokumentace stavby (projekt), účelem které je určení prostorové polohy stavby, její členění, druhy konstrukcí a jejich rozměry. Tato dokumentace musí řešit stavbu jako celek s přihlédnutím k jejímu členění. Zpracovává jednotlivé architektonické, technické, ekologické, ekonomické prvky v rozsahu požadovaném funkcí této dokumentace. Určuje vlastní technické řešení včetně nároků a podmínek na provádění a údržbu stavby. Dokumentace pro stavební povolení (DSP) splňující podmínky územního rozhodnutí slouží: • jako příloha k žádosti o stavební povolení, • k ověření, zda závěry investora, vyjádřené v dokumentaci pro územní rozhodnutí, mohou být realizovány při zajištění ochrany veřejných zájmů. Ve stavebním řízení stavební úřad přezkoumá, zda dokumentace splňuje podmínky územního plánování a zda splňuje požadavky týkající se veřejnosti a požadavky technické (ochrana životního prostředí a technické požadavky na výrobky). Při zpracování dokumentace pro stavební povolení (DSP) se uplatňuje zejména: • podklady a požadavky investora, • podmínky územního rozhodnutí a výsledky státní expertizy, • dokumentace pro územní rozhodnutí,

9


135

• výsledky vlastních a převzatých průzkumů (dopravních, geologických, hydrologických aj.), • příslušné technické a právní předpisy a normy (zejména ČSN 73 6101, 73 6102, 73 6110 aj.), • všechna smluvní jednání (požadavky majitelů nemovitostí, správců inženýrských sítí aj.). Zhotovitel dokumentace pro stavební povolení (DSP) musí při zpracování návrhu (projektu stavby) vzít v úvahu všechna hlediska uvažovaná v dokumentaci pro územní rozhodnutí, prověřit, zda nevznikla nová skutečnost a dále musí vzít v úvahu, že vytváří podklad pro stavební povolení. Dále musí zvážit technické a technologické možnosti zhotovitelů na stavebním trhu. Požadovaný rozsah a obsah dokumentace upravit s tím vědomím, že vytváří dokumentaci pro stavební povolení a která bude podkladem pro realizaci stavby. ⇒

Dokumentace pro zadání stavby (DZS) je součástí zadávacích podkladů stavby, které definují stavbu jako předmět obchodní soutěže a předmět díla smlouvy o dílo uzavírané s vybraným zhotovitelem stavby. Dokumentace určuje především prostorovou polohu, základní rozměry, konstrukce a technologická zařízení. To všechno do podrobností potřebných pro sestavení soupisu prací stavby nebo podkladů pro případný návrh ceny díla a zhotovení stavby. V běžných případech se vypracovává dokumentace pro zadání stavby doplněním dokumentace pro stavební povolení (DSP), obvykle zpřesněním druhů prací a jejich výběr.

⇒

Realizační dokumentace stavby (RDS) je součástí projektu stavby, která v běžných případech staveb se sestavuje z výkresů a doprovodných písemností uvádějících další potřebné podrobnosti a případné změny k návrhům částí a konstrukcí, uvedeným v dokumentaci pro zadání stavby (DZS). Realizační dokumentace stavby se člení na:

• realizační dokumentaci pro pomocné práce, • běžnou realizační dokumentaci pro zhotovovací práce, • zvláštní realizační dokumentaci pro provedení prací. Pokud stavba nebo její část je stavebně a technicky náročná, pak dokumentace pro zhotovovací práce stavby nemusí být dostatečná z hlediska realizace stavby. V takovém případě je třeba vypracovat zvláštní realizační dokumentaci uvádějící všechny potřebné podrobnosti a postupy provedení prací. O vypracování zvláštní realizační dokumentace, zahrnující i výrobní výkresy a jejím obsahu rozhodne investor (zadavatel). Vypracování této dokumentace se zadává zhotoviteli stavby nebo generálnímu projektantovi, případně specializovanému projektantovi jedná-li se o neobvyklé práce a stavební dílce či technologie s patentovou nebo jinou ochranou. Základní náležitosti všech výše uvedených dokumentací jsou uvedeny v požadavcích stavebního zákona (část územní plánování a stavební řád) a podrobněji rozvedeny ve směrnicích pro dokumentaci staveb pozemních komunikací. Ve smyslu stavebního zákona nařizuje stavební úřad vlastníkovi stavby (investorovi, popř. správci), aby pořídil dokumentaci skutečného provedení stavby. Dokumentace skutečného provedení stavby (DSPS) je dokumentace (výkresy stavby), kterou ⇒ je povinen zhotovitel stavby dokumentovat všechny změny, k nimž došlo při realizaci stavby. Tyto změny zhotovitel zakresluje do jednoho vyhotovení realizační dokumentace stavby (RDS). Na základě upravené dokumentace se vypracují výkresy skutečného provedení stavby. Výkresy skutečného provedení stavby předá investor k archivování ve shodě s platnými předpisy pro archivování dokumentace pozemních komunikací. K archivování se také předá vybraná část realizační dokumentace stavby (RDS), kterou je třeba zachovat s ohledem na její možné použití pro případné budoucí stavební úpravy, opravy a údržby zhotovené pozemní dokumentace. Zpracování všech druhů dokumentace (písemností a výkresů) není vždy nutné. Pro jednoduché stavby lze zpracovat zjednodušenou dokumentaci pro pozemní komunikace. Zjednodušená dokumentace (ZD) přichází v úvahu v těch případech, kdy se územní rozhodnutí nevyžaduje, územní řízení se slučuje se stavebním řízením (umístění stavby je jednoznačné), stavební povolení se nevyžaduje a stačí pouze ohlášení a jedná se o jednoduchou stavbu. Zjednodušená dokumentace je také přístupná, jedná-li se o odstraňování následků havárií a živelných pohrom. Zjednodušená dokumentace pro pozemní komunikace musí obsahovat alespoň : 1. Průvodní technickou zprávu s popisem prací

136

9


2. Situaci ve vhodném měřítku (1:500, 1:1000, 1:2000, 1:2880, 1:5000) 3. Vzorové příčné řezy (1:50 až 1:200). Pro běžné případy se požadují tyto náležitosti: 1. Průvodní technická zpráva 2. Situace ve vhodném měřítku (1:500 až 1:5000) 3. Podélný profil (1:1000/100 až 1:5000/500) 4. Vzorové příčné řezy (1:50 až 1:200) 5. Charakteristické příčné řezy . Jedná-li se o velmi jednoduché stavby s jednoznačným umístěním, je možné vystačit i s průvodní zprávou obsahující podrobný popis prací a přehlednou situaci. Zjednodušená dokumentace obvykle určuje předmětné zhotovovací práce stavby postačujícím způsobem. Lze ji tedy použít jako dokumentaci pro zadání stavby.

9.2

Projektová dokumentace stavby pozemní komunikace

Projektem silniční komunikace se rozumí souhrnné architektonické, technické, ekonomické a ekologické řešení stavby včetně návrhů a podmínek na provádění a užívání stavby. Dokumentace se zpracovává v rozsahu a podrobnostech potřebných pro územní rozhodnutí a stavební povolení ve smyslu Vyhlášek č.132 a 137/1998 Sb. Ministerstva pro místní rozvoj ČR, kterými se provádí některá ustanovení stavebního zákona a o obecných technických požadavcích na výstavbu. Před zpracováním projektové dokumentace stavby (projektu) pozemní komunikace určí objednatel (investor) projektantovi (generálnímu projektantovi) základní podmínky pro vedení trasy a její technickou kategorii, zejména na základě územně plánovací dokumentace, dopravní studie, případně podle výhledových záměrů rozvoje silniční infrastruktury. Při vypracování projektu je nutno přihlédnout též k poměrům hydrologickým, včetně stavu podzemní vody, geologickým, půdním a klimatickým (zejména sněhovým) a k ochraně zemědělského a lesního půdního fondu. Přitom nutno zajistit nejvyšší dosažitelnou bezpečnost, hospodárnost a pohodlí jízdy při stanovené návrhové rychlosti, stavebně a hospodářsky účelné a technicky správné řešení silniční komunikace, posouzené i z hlediska estetického a správného začlenění do krajiny a z hlediska vytváření a ochrany životního prostředí. Pokud není možno ochranu životního prostředí řešit jiným vhodným umístěním silniční komunikace do krajiny, je nutno zajistit dodržování příslušných hygienických předpisů vhodnými technickými a organizačními způsoby. Naruší-li se stavebními pracemi dosavadní pozemní komunikace, musí projekt obsahovat i návrh náhradního zajištění průjezdního silničního provozu během stavby. Navrhované dopravní opatření (např. světelné řízení provozu, stanovení objížďky po jiných komunikacích, vybudování prozatímního souběžného jízdního pásu apod.) je třeba doložit technickoekonomickým průkazem, že jde o nejvhodnější z možných řešení. Návrhové prvky uváděné v ČSN 73 6101, 73 6102, 73 6110 jsou udány v nejnižších nebo nejvyšších přípustných hodnotách. Při návrhu silniční komunikace mají být (ekonomicky účelně) návrhové prvky přiměřeně zvyšovány (např. poloměry oblouků, délky rozhledu aj.) nebo snižovány (např. podélné sklony aj.) tak, aby zajišťovaly co nejlepší provozní podmínky na pozemních komunikacích. Využívání spodní meze se použije v úsecích, v nichž dokonalejší řešení vede k neúměrnému zvýšení stavebních nákladů, např. při velkém zvětšení zemních prací ve skále, při početných demolicích, zejména stavebních památek, při zásahu do chráněných území, překládání vodních toků, drah apod., bez odpovídajícího snížení provozních nákladů. Z důvodů bezpečnosti je třeba dbát, aby přechod na minimální hodnotu návrhového prvku byl pozvolný. Volba návrhových prvků, zejména návrhové rychlosti a návrhových prvků z ní odvozených, má vycházet ze skutečných místních podmínek, pokud možno především z podmínek územních. Základní náležitosti dokumentací staveb pozemních komunikací jsou uvedeny v již dříve zmíněných vyhláškách a směrnicích. Pro názornost uvedeme jen jaké části obsahují dokumentace, pro které se zpracovává projekt stavby pozemní komunikace:

•

Dokumentace pro územní rozhodnutí (DÚR): 1. Průvodní zpráva

9 2. 3. 4. 5. 6.

•


137

Výkresy Účinky stavby Doklady Dokumentace ohodnocení vlivů stavby na životní prostředí Odhad nákladů na zhotovení stavby

Dokumentace pro stavební povolení (DSP): 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Průvodní zpráva Celková situace stavby Koordinační výkresy stavby Písemnosti a výkresy objektů Doklady Odhad nákladů na zhotovení stavby

Podle směrnic pro dokumentaci staveb pozemních komunikací se většinou písemnosti a výkresy objektů zpracovávají s těmito náležitostmi : A. Průvodní nebo technická zpráva, která obsahuje 1. identifikační údaje objektu, 2. popis funkčního a technického řešení, 3. popis napojení na stávající komunikace, přístup na pozemky oddělené stavbou a vazby na stávající inženýrské sítě, 4. úprava režimu povrchových a podzemních vod a jejich ochrana, 5. zvláštní požadavky na postup stavebních prací a údržbu, 6. charakteristika a popis technického řešení pozemní komunikace • z hlediska péče o životní prostředí, • z hlediska bezpečnosti silničního provozu, • z hlediska bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a provozu stavebních zařízení během výstavby, • popis řešení ochrany proti agresivnímu prostředí. B. Přehledná situace stavby ve vhodném měřítku C. Situace pozemní komunikace Tento výkres zobrazuje navrženou komunikaci, křižovatky a křížení s ostatními komunikacemi, dotčené inženýrské sítě, demolice a ostatní úpravy v přiměřeném měřítku. Obvykle se použije měřítka 1:1000 a 1:2000. V případech složitých vztahů se užije měřítko 1:500. Pro jednoduchá technická řešení je někdy postačující i měřítko 1:5000. D. Podélný profil Zpravidla se vypracuje v délkovém měřítku situace a výškovém měřítku s desetinásobným převýšením, tj. 1:500/50; 1:1000/100; 1:2000/200 a 1:5000/500. E. Vzorové příčné řezy Vypracují se pro charakteristické a odlišné úseky komunikace (zářez, násyp, různý počet dopravních pruhů, větve křižovatek apod.). Kreslí se obvykle v měřítku 1:50, případně 1:100. F. Charakteristické příčné řezy Kreslí se zpravidla v měřítku 1:100. Vypracují se v případě nutnosti určit a zobrazit charakteristiky odlišných úseků. G. Výkresy detailních částí objektu Kreslí se zpravidla v měřítkách 1:10 až 1:500. Jedná se zejména o podrobnosti odvodňovacích zařízení, drobných opěrných a zárubních zdí, bezpečnostních zařízení, dopravních značek a oplocení. H. Výkresy dopravních obslužných zařízení Zpracují se v případech, kdy jsou součástí objektu pozemní komunikace. Jsou to především autobusové zastávky, parkoviště a jiné dopravní plochy a zařízení. Měřítko volí projektant.

138

9


I. Výkresy dopravního značení Obsahují návrh, druh a umístění svislých a vodorovných dopravních značek. J. Vytyčovací výkres v přiměřeném měřítku (pokud se nezpracovává vytyčovací elaborát celé stavby).

9.3

Výkresy dokumentace pozemních komunikací Mezi základní výkresy dokumentace pozemních komunikací je možno zařadit:

− − − − − − − − − −

přehlednou situaci, podrobnou (celkovou) situaci, popř. i koordinační situaci, přehledný nebo podrobný podélný profil, vzorové příčné řezy, příčné, popř. charakteristické řezy, vytyčovací výkres, rozvoz hmot (hmotnice), dopravní značení, výkresy součástí a podrobností (drobné objekty, např. propustky, detaily), výkres záboru pozemků. Náplň, rozsah a obsah výkresů může být zjednodušen podle účelu dokumentace a požadavek objednatele. ČSN 01 3466 „Výkresy inženýrských staveb - Výkresy pozemních komunikací“ určuje zásady a způsoby kreslení a její grafickou úpravu. Pro úpravu výkresů, způsoby grafického zobrazování a vyhotovení (čáry, formáty výkresů, měřítka, písmo, skládání výkresů, kótování aj.) platí soubor ČSN třídy 01 a ČSN ISO třídy 54. ⇒ Společné zásady pro úpravu výkresů dokumentace pro pozemní komunikace Na každé situaci musí být vyznačena orientace na sever, v popisovém poli pak musí být uveden souřadnicový a výškový systém; v podélném profilu se výškový systém vyznačuje i na srovnávací rovině. Na výkresech pozemních komunikací se uvádí : • staničení hlavních bodů (TK, KK,...), objektů apod. v kilometrech na pět desetinných míst (např. 1,260 28), • staničení osy komunikace v kilometrech na jedno desetinné místo (např. 3,6), • výškové kóty v metrech na dvě desetinná místa (např. 112,64), • délkové kóty v příčných řezech v metrech na dvě desetinná místa (9,50), • rozměry konstrukcí (vrstvy konstrukce vozovky apod.) v příčných řezech v milimetrech. Staničení na situaci i v podélném profilu má narůstat ve směru zleva doprava. Všechny situace se popisují jednotně ve směru staničení tak, že popis staničení osy komunikace se umístí vpravo od osy a to rovnoběžně s osou. Popis osy je zdůrazněn větší velikostí a tím i tloušťkou popisu tak, aby se nekryl s dalšími podrobnostmi situačního výkresu. Staničení příčných řezů se umisťuje obvykle vlevo od osy na krátké úsečce kolmé na osu. Popis a staničení hlavních bodů oblouků se umisťuje převážně na vnitřní straně oblouku na kolmici na osu tak, že kolmice se vyznačí tenkou plnou čárou. Popis objektů, např. PROPUSTEK apod., se umístí tak, aby nezasahoval do staničení příčných řezů. Základní návrhové prvky směrových oblouků se umisťují do tabulky podle ČSN 01 3466, které se umisťují na vnitřní stranu oblouku tak, aby byly kolmé na osu středového úhlu oblouku. Velikost úhlů se udává ve stupních, nejméně na jednu úhlovou minutu, nebo v gradech na dvě desetinná místa. Velikost sklonů (stoupání nebo klesání) se udává v procentech na dvě desetinná místa. Velikost sklonu svahu silničního tělesa se udává poměrem 1:n (např. 1:2,5). Pro označení hlavních bodů trasy (oblouků, přímek, přechodnic) se používají tyto písemné značky: • TK - tečna - kružnice,

• KT - kružnice - tečna,

9


• TP - tečna - přechodnice, • KP - kružnice - přechodnice, • KK - kružnice - kružnice,

139

• PK - přechodnice - kružnice, • PT - přechodnice - tečna, • PP - přechodnice - přechodnice,

ke značkám se obvykle připisuje číslo příslušného oblouku s rozlišením hlavní trasy, vedlejších komunikací, větví křižovatek aj. Osy projektovaných tras pozemních komunikací se kreslí tlustou čerchovanou čarou a označují se popisem (např. směr BRNO, ). Alternativní nebo variantní řešení se kreslí tlustou čarou odlišnou od hlavní trasy typem čáry (např. čárkovaně) s popisem, např. ALTERNATIVA A. Zvláště u více variant se doporučuje barevné odlišení jednotlivých variant rovněž s popisem, např. VARIANTA 1. Opěrné a zárubní zdi se kreslí tlustou plnou čarou a s popisem, např. OPĚRNÁ ZEĎ DL. 980,00. Tunely se vyznačují schématem portálu s popisem, např. TUNEL DL. 1 300,00, přičemž se trasa v ose tunelu kreslí tlustou čárkovanou čarou. Osy kolejí železniční nebo tramvajové tratě se kreslí tlustou plnou čarou. U situací větších měřítek (1:5 000 nebo 1:10 000) - zvláště u studií, kde nejsou zpracovány podrobné situace, doporučuje se zakreslit zjednodušeně celé těleso pozemní komunikace (osa, hrany koruny, paty svahů). Do tohoto typu dokumentace je možné do jednoho výkresu se situačním řešením umístit přehledný podélný profil. ⇒ Podrobná (celková) a koordinační situace se kreslí do mapových podkladů podle ČSN 01 3411 „Mapy velkých měřítek, kreslení a značky“ tak, aby měla dostatečnou vypovídací schopnost, tj., aby se mohly jasně a přehledně zobrazit všechny potřebné náležitosti. Velikost měřítka je odvislá od stupně projektové dokumentace, od zobrazovacího území (extravilán, intravilán). Základní měřítka pro vykreslení podrobných situací jsou 1:500 a 1:1 000. Dále lze použít měřítek 1:2 000, 1:5 000 pro zobrazení menších podrobností nebo naopak 1:200 při potřebě zobrazit větší podrobnosti. Vyhotovuje-li se podrobná situace vícebarevně, pak stávající stav (polohopis) se zakresluje černě, výškopis hnědě a navrhovaný stav červeně. Z uvedeného vyplývá, že podrobná situace může být vyhotovena i v jednobarevném provedení. Osa a směr projektované komunikace se vykresluje tlustou čerchovanou čarou, půdorysné obrysy šířkového uspořádání pozemní komunikace včetně křížení silnic a železnic, odvodnění apod. pak tenkou plnou čarou. Tenkou plnou čarou se vykreslují rovněž i půdorysné obrysy objektů viditelné při pohledu shora, zatímco zakryté části těchto objektů se vykreslují schematicky tenkou čárkovanou čarou. Technické šrafy násypových a výkopových ploch se vykreslují jen místo od místa a to tenkou plnou čarou. Začátek a konec úpravy se vyznačuje tlustou plnou úsečkou kolmou na osu pozemní komunikace a podle již dříve uvedených zásad se uvede popis staničení. Staničení po 0,1 km se označuje

140

9


jednoduchým kroužkem na ose komunikace a opět se doplní popisem staničení podle dříve uvedených společných zásad pro úpravu výkresů pozemních komunikací. Opěrné a zárubní zdi, podélný a příčný trativod, dlážděné příkopy, rigoly, skluzy, záchytné bezpečnostní zařízení apod. se označují značkami uvedenými v ČSN 01 3466. Značky se umístí do prostoru, v kterém se navrhuje vybudování objektů nebo příslušného zařízení a uvede se staničení začátku a konce a doplní se popisem délky (např. SVODIDLO dl. 52,0 m). Koordinační situace se kreslí podle stejných zásad jako podrobná situace s těmito doplňky: • stávající nadzemní a podzemní vedení inženýrských sítí a zařízení, značkami podle ČSN 01 3411, • hranice staveniště, tlustou čárkovanou čarou, • ochranná pásma, tenkou čárkovanou čarou s popisem. Koordinační situace se doporučuje kreslit vícebarevně, rozhodnutí, v kterých případech je nutné použít vícebarevné situace, posoudí zpracovatel dokumentace nebo podle požadavků objednatele. Plochy komunikací, chodníků, svahů výkopů a násypů, vodní toky a plochy, drážní těleso, dlažby, vegetační úpravy, lesní a polní cesty se vybarvují a používají se tyto odstíny barev : • • • • • • • • • • •

navrhovaná vozovka - červená, světlá (kadmium červené světlé), stávající vozovka - šedivá (Paynova šeď světlá), chodníky - žluté (kadmium žluté světlé), svahy výkopů - hnědá (Puzzuola), svahy násypů - zelená světlá (sálá zeleň světlá), vodní toky - modrá (Coelinova modř), drážní těleso (železnice, tramvajové tratě) - fialová (kobalt fialový světlý), dlažby (kromě vozovky) - oranžová (kadmium oranžové), vegetační úpravy - zelená střední (stálá zeleň střední), úpravy lesních a polních cest - okr světlý, cyklistické stezky, pásy - červená (kadmium červené tmavé).

⇒ Přehledný podélný profil slouží pouze pro zobrazení vedení nivelety ve stávajícím terénu a kreslí se obvykle v měřítku přehledné situace vyhledávací studie takto: • řez terénem, tenkou plnou čarou, • niveleta, velmi tlustou plnou čarou s popisem poloměrů hlavních výškových oblouků a sklonových poměrů, • kóty terénu a nivelety se popisují do svislice po 0,1 (popř. 0,5 nebo 1,0) km, • srovnávací rovina, tlustou plnou čarou se staničením a s výškovou kótou.. ⇒ Podrobný podélný profil se kreslí obvykle v měřítku délek shodně s měřítkem podrobné situace. Podélný profil se kreslí v desetinásobném převýšeném měřítku (např. 1:1 000/1:100), staničí se shodně se situací a vynáší se zleva doprava. Podélné profily je možno kreslit jednobarevně, ve složitějších případech i vícebarevně s tím, že volby barev zůstávají stejné jako v situaci.

Ve dvoubarevném vyhotovení se černě vyznačuje : • do dvou řádků po 5 mm, ohraničených tenkou plnou čarou, se uvede druh pozemku a územní evidenční jednotka; dále se uvádí vyšší územní jednotka, • řez terénem s vyznačením stávajících silničních komunikací, objektů, vodních toků, železnic apod. se vyznačí tenkou plnou čarou, • kóty terénu se píší svisle, • srovnávací rovina se vyznačí silnou plnou čarou, uvede se na ní její výška a příslušný výškový systém a staničení v km po 0,1 km se vyznačí jednoduchým kroužkem s tím, že popis staničení se provádí vodorovně, zatímco staničení jednotlivých příčných řezů v metrech na dvě desetinná místa se píše svisle pod čarou srovnávací roviny, • vzdálenost příčných řezů se kreslí dvěma plnými tenkými čarami v metrech na dvě desetinná místa. Červeně se v podélném profilu vyznačuje :

9


141

• popis výškových oblouků s udáním poloměru R výškového oblouku v metrech, délka průmětu tečny T výškového oblouku v metrech a maximální svislé pořadnice y výškového oblouku v metrech, • sklonové poměry s tím, že sklon v procentech se připíše nad čárou vyjadřující sklon se znaménkem + (niveleta stoupá ve směru staničení) nebo znaménkem - (niveleta klesá ve směru staničení); na sklonovníku se vyznačí šipkami tečny výškových oblouků; staničení důležitých bodů nivelety jako např. tečny výškových oblouků, vrchol výškového polygonu apod. se vyznačí tenkou plnou svislicí a doplní svisle staničením, • křižovatky, křížení, sjezdy a propustky se označí značkami podle ČSN 01 3466 a doplní staničením a svislým popisem nad sklonovníkem, • niveleta navrhované komunikace a mostní objekty se kreslí tlustou plnou čarou s popisem směrů (např. I/23 TŘEBÍČ>), spodní hrana vozovky (pláň) tenkou plnou čarou, tečny výškových oblouků pak tenkou čárkovanou čarou, • dno rigolů, příkopů a trativodů se vyznačuje tenkou čarou značkami podle ČSN 01 3466, změna příčného sklonu pak tenkou plnou čarou, • kóty nivelety se píší svisle, • směrové poměry se vyznačují tenkou plnou čarou s uvedením poloměrů směrových oblouků, délek a parametrů přechodnic a s označením začátku a konce a uvedením příslušného staničení. • případné úpravy stávajících silničních objektů, vodních toků, železnic a jiných zařízení se označí např. ZRUŠÍ SE, PŘELOŽÍ SE, a to červeně, • součástí pozemních komunikací (např. kanalizace, opěrné a zárubní zdi, protihlukové clony, podélné trativody, úprava dna příkopů, bezpečnostní zařízení, přídatné pruhy apod.) se kreslí vodorovnou tenkou plnou čarou se staničením začátku a konce úpravy s popisem a udáním délky úpravy, umístěných v místech přerušení svislic kóty nivelety a terénu, • změna příčného sklonu vozovky se kreslí tenkou plnou čarou se staničením a popisem příčných sklonů. Ve složitějších případech je možné pro přehlednost použít vícebarevné řešení, např. pro odvodnění použít barvu modrou apod. ⇒ Vzorový příčný řez se kreslí černě v měřítku 1:50, případné detaily v měřítku 1:20. Zjednodušené vzorové příčné řezy, které se používají u nižších stupňů projektové dokumentace, pouze pro znázornění příčného uspořádání (bez nároků na zobrazení konstrukce vozovky a technických detailů) se kreslí v měřítku 1:100. Ve vzorovém příčném řezu se kreslí: • tenkou plnou čarou obrys povrchu terénu v řezu a tenkou čárkovanou čarou sejmutí ornice (odhumusování), • osa navrhované komunikace se vyznačuje tlustou čerchovanou čarou, • obrysy všech úprav a konstrukcí pozemní komunikace, které se dotýkají zemního tělesa, se značí silnou plnou čarou, obrysy navrhovaného silničního tělesa pak tenkou plnou čarou, rovněž tak jako bezpečnostní zařízení a ohraničení silničního pozemku a povrch humusování, • jednotlivé vrstvy vozovky, krajnic a chodníků se oddělují tenkou plnou čarou a doplní se grafickým vyznačením hmot značkami podle ČSN 01 3466 a to na polovině příčného řezu. Každý vzorový příčný řez musí obsahovat rozměry kategorijní šířky pozemní komunikace a jejich jednotlivých částí, sklony svahů uvedené popisem, hodnoty příčných sklonů jednotlivých částí komunikace a příslušné výškové kóty na krytové vrstvě (osa, konec zpevnění, konec nezpevněné krajnice apod.) a kóty pláně a jejího příčného sklonu podle ČSN 01 3130. V popisu vzorových příčných řezů se vyznačí technická kategorie podle ČSN 73 6101 a 73 6110 a staničení příčného řezu pozemní komunikace s rozsahem platnosti a jiné důležité údaje a to vodorovně nad osou (např. v oblouku, v násypu apod.). Kóta terénu se vyznačí vodorovně, kóta nivelety svisle a doplněná o relativní výšku 0,00 m. Výškové kóty povrchu vozovky a lomových bodů pláně v relativních výškách od 0,00 m, také kóty příkopů, kóta drenáže a další kóty jednotlivých detailů technického řešení příčného řezu.

142

9


Ve vyšších stupních projektové dokumentace pozemních komunikací se popisují jednotlivé vrstvy konstrukce vozovky, chodníků apod. požadovanými hodnotami kvality materiálů, norem, požadovanými hodnotami hutnění, tloušťkami, druhem silničního vybavení apod. ⇒ Příčné řezy se kreslí v měřítku 1:100, při nižších stupních projektové dokumentace pozemních komunikací je možné zvolit i menší měřítka (např. 1:200, výjimečně 1:500). Příčné řezy se obvykle kreslí jednobarevně - černě a v souladu se vzorovým příčným řezem bez podrobností a popisu vrstev vozovky a dalších detailů. Každý řez se označí staničením, které se umístí v ose nad příčným řezem. V příčných řezech se kreslí: • každá změna šířkových poměrů (např. rozšíření vozovky apod.) - vyznačí se samostatným kótováním v metrech, • příčný sklon vozovky a krajnic v % a sklony svahů se vyznačí vždy v prvním příčném řezu, v dalších řezech se tyto údaje, pokud se nemění, nevyznačují, • v ose příčného řezu se píší výškové kóty terénu vodorovně a navrhované nivelety svisle, • body lomů jednotlivých částí koruny pozemní komunikace se popíší svisle zkrácenou výškovou kótou, tj. výškou v metrech na dvě desetinná místa (např. 5,24), • výškový systém se vyznačí nad popisovým polem vlevo. Příčné řezy mohou být, po dohodě s objednavatelem, nahrazeny číslicovým vyjádřením výstupem z počítače. Tam jsou, kromě základních údajů o staničení, uvedeny lomové body terénu, koruny a zemního tělesa, vzdáleností od osy a výškovou kótou a jiné údaje podle druhu software. O tyto údaje mohou být též doplněny kreslené příčné řezy v uspořádání obdobném jako u podélného řezu. Pracovní příčné řezy nám slouží rovněž i k vykreslení podrobné situace, neboť z nich můžeme zjistit šířku násypu, tj. vzdálenost paty násypu od osy komunikace v příslušném místě řezu, rovněž tak jako šířku výkopu. Při odečítání těchto šířek je nutno si opět uvědomit, že pracovní příčný řez je v měřítku 1:100 a situace v měřítku 1:1000. Kromě toho z těchto řezů zjišťujeme i příkopy u paty násypů (v zářezu jsou obvyklé, nejsou-li navrženy rigoly) apod. V praxi slouží pracovní příčné řezy i ke zjišťování ploch odhumusování, humusování a svahování a výkaz kubatur hmot násypů a výkopů. ⇒ Vytyčovací výkres se kreslí obvykle v měřítku shodném s měřítkem podrobné situace, nebo v měřítku 1:500, 1:1 000 nebo 1:2 000. Pro kreslení vytyčovacích výkresů platí ČSN 01 3419, souřadnicový a výškový systém se uvede nad popisovým polem. ⇒ Rozvoz hmot (hmotnice) se kreslí obvykle jednobarevně černě. Měřítko délek se volí podle délky trasy 1:1 000, 1:2 000 nebo 1:5 000, měřítko objemů zemin se volí podle výšky výkresu a podle potřeby (např. 10 mm = 100 m3 nebo 10 mm = 5 000 m3), zvolené měřítko se vždy napíše nad obraz hmotnice. Ve výkrese rozvozu hmot se kreslí: • • • • • • • •

srovnávací rovina - tlustou plnou čarou, staničení, po úsecích podle měřítka, kroužkem, staničení se píše rovnoběžně se srovnávací rovinou, součtová čára kubatur (hmotnice) tenkou plnou čarou, nulové body, ve kterých je vedena vyrovnávací přímka, popisem pořadnice hmotnice, pořadnice hmotnice svisle v m3, vyrovnávací přímky tenkou tečkovanou čarou, rozvozná vzdálenost tlustou plnou čarou, jednotlivé rozvozy hmot tenkou plnou čarou s vyznačením směru rozvozu šipkou s udáním čísla rozvozu v kroužku, množství zeminy v m3 a délkou rozvozu v metrech, • označení skládky (deponie) nebo zemníku kroužkem na svislici nad srovnávací rovinou s popisem a staničením.

⇒ Dopravní značky a zařízení se obvykle kreslí v měřítku odpovídajícím podrobné situaci, kreslí se v souladu s příslušnými předpisy a normami (ČSN 01 8020, TP65 aj.). Dopravní značky a dopravní zařízení se obvykle dokládají na samostatném výkresu, tzv. situaci dopravního značení. U jednoduchých řešení je možné dopravní značení vyznačit přímo do podrobné situace. Složitější dopravní značení (např. při rekonstrukcích ve městech) se doporučuje kreslit barevně. Stávající stav, včetně svislých dopravních značek a dopravních zařízení, se kreslí černě, navrhovaný stav stavebních úprav a dopravních zařízení červeně, navrhované svislé a vodorovné dopravní značky modře.

9


143

⇒ Výkresy součástí, drobných objektů, příslušenství a podrobností pozemní komunikace se kreslí obvykle jednobarevně černě. Výkresy se kreslí a kótují podle zásad příslušných norem pro kreslení stavebních konstrukcí (ČSN podskupiny O1 34..). Každá projektová dokumentace musí obsahovat průvodní nebo technickou zprávu, která má za úkol přehledně, stručně a výstižně popsat a zdůvodnit navrhované řešení. V technické zprávě musí být popsány a zdůvodněny všechny odchylky od předcházejícího stupně projektové dokumentace pozemních komunikací. Technická zpráva slouží mj. ke slovnímu vyjádření obsahu jednotlivých příloh. Zpracovává se většinou jako poslední, ale při posuzování důležitosti jednotlivých příloh je vždy na prvním místě a také v seznamu příloh je vždy uváděna jako první. Na začátku technické zprávy se uvedou základní údaje o stavbě : název, celková délka, technická kategorie pozemní komunikace, investor, generální projektant, zpracovatel projektové dokumentace, zhotovitel stavebních prací, budoucí správce, dotčené krajské (regionální), okresní a obecní úřady, správci dotčených inženýrských sítí, plánovaná doba výstavby a investiční náklad. Technická zpráva se obvykle člení takto : − všeobecné údaje :

− − − − − − − − − − − −

• odůvodnění důležitosti a nutnosti (hospodářské, sociální, rekreační), • přehled všech jednání o zpracovávané dokumentaci a jejich vliv na vypracované řešení. přehled ČSN a předpisů, použitých při zpracování, směrové vedení trasy (popis a zdůvodnění), výškové vedení trasy (popis a zdůvodnění), příčné uspořádání a konstrukce vozovky (popis detailů příčných řezů), soupis všech křížení se silnicemi, vodními toky, inženýrskými sítěmi apod. s odkazem, kde jsou řešeny, popis odvodnění a zpráva o stavu podzemních vod, srážkových vod a průtočných množství, soupis objektů s jejich charakteristikami a odkazem, kde jsou řešeny, zpráva o složení zeminy a výsledcích laboratorních zkoušek, popis sond a míst odebrání, bezpečnostní zařízení s popisem druhu a množství, zajištění pevných měřických bodů, další potřebné údaje např. zemní práce, demolice apod., opisy zápisů z jednání.

Technická zpráva musí být vždy ukončena datem a vlastnoručním podpisem zpracovatele !!! Příklady výkresů projektové dokumentace pozemních komunikací jsou uvedeny na obr.9.1 až 9.9 a v tab.9.1 až 9.5.

144

9


Obr.9.1 Přehledná situace

9


Obr.9.2 Podrobná situace

145

146

9


Tab.9.1 Značky pro podrobnou situaci

9


Tab.9.2 Značky pro podrobnou situaci

147

148

9


Obr.9.3 Přehledný podélný profil

9


Obr.9.4 Podélný profil (podrobný)

149

150

9


Tab.9.3 Značky pro podélný profil

9


Tab.9.4 Značky pro podélný profil

151

152

9


Obr.9.5 Vzorový příčný řez

9


Obr.9.6 Vzorový příčný řez

153

154

9


Tab.9.5 Značky pro vzorový příčný řez

9


Obr.9.7 Příčné (charakteristické) řezy

155

156

9


Obr.9.8 Příčné řezy

9


Obr.9.9 Zvláštní úprava příčných řezů

157

158

9.4

9


Kompletace zjednodušené projektové dokumentace - ročníkového projektu

Všechny přílohy „zkráceného projektu“ (zpracovávaného v rámci cvičení), správněji Zjednodušené projektové dokumentace, budou zpracovány na normalizovaný formát A4 (resp. jeho násobky) podle ČSN ISO 5457 : 1994 „Úprava výkresových listů“. Je třeba upozornit, že do uceleného souboru výkresové dokumentace se nemají zařazovat formáty A4 naležato, zejména u liniových staveb, kde se skládají výkresy nastojato. Mezinárodní normy neobsahují žádná ustanovení o způsobu skládání výkresů, pouze identifikační část popisového pole musí být vždy na líci složené kopie, podle ČSN 01 3111 „Skládání výkresů“. ⇒ Skládání výkresů, oříznuté výkresy se skládají na formát A4 (210x297 mm) tak, aby popisové pole, umístěné na nesloženém listě v pravém rohu dole, bylo na složeném formátu A4 na kratší straně. Běžně se výkresy skládají nejdříve na šířku 210 mm, počínaje od pravé strany a pak na výšku zdola po 297 mm, takže popisové pole zůstane vždy na vrchním složeném formátu dole (viz obr.9.10) Schéma přehybů na délku

Skládání na výšku

Formáty výkresů, které nemají obdélníkový tvar, mají se skládat tak, abychom je mohli složit na formát A4, viz příklad.

Obr.9.10 Skládání výkresů - příklady Poznámka : čísla v kroužku značí postup při skládání výkresů na formát A4.

9

159


⇒ Popisové pole (viz obr.9.11) se umisťuje do pravého dolního rohu kreslící plochy výkresu. Je to ohraničené místo na výkresu, obsahující rubriky pro vepsání předepsaných údajů. Náležitosti a rozvrh popisového pole musí splňovat podmínky ČSN 01 3403 a ČSN ISO 5457 (r.1994). Šířka popisového pole nemá překročit 170 mm, aby po složení výkresu zůstalo pole viditelné v celé své délce. Výška se volí podle potřeby vepsání všech nutných údajů o výkrese, má být však co nejmenší.

2

1

3

7

4

5

6

max. 170 mm

Obr.9.11 Příklad popisového pole Poznámka : čísla označují členění popisového pole na řádky a sloupce, kde se píší údaje o výkresu, zejména tyto : 1 Název a úplná adresa (popř. i telef. číslo) organizace, která výkres zpracovala. 2 Jména a podpisy (popř. i funkce) pracovníků, kteří zodpovídají za obsah a za zpracování výkresu. 3 Údaje o stavbě (stavebním objektu apod.), zejména : − místo stavby (např. obec, město, okres), − přímý investor, − bližší určení místa a objektu (parcelní číslo, popisné číslo, orientační číslo, číslo objektu), − pojmenování nebo označení stavby, části stavby, souboru staveb nebo objektu, dále staničení komunikace apod., − část dokumentace (např. zdravotní instalace). 4 Údaje o obsahu výkresu : např. obrazy uvedené na výkresu (situace, podélný profil, příčné řezy apod.); označení části projektu (parkoviště, křižovatka, silnice I/3 apod.). 5 Měřítko (měřítka) výkresu je možné psát i v části 7, popř. vynechat u výkresů kreslených bez měřítka. 6 Číslo výkresu (pořadové číslo v souboru výkresů); popř. archivní číslo sloučené s pořadovým číslem výkresu. 7 Doplňující údaje, zejména : − označení formátu výkresu (formátu originálu před zmenšením apod.), − datum (dokončení výkresu), − archivní číslo výkresu (pokud není shodné s číslem výkresu), − další údaje o výkresu (např. číslo zakázky, číslo kopie). Údaje v popisovém poli se mohou podle potřeby rozšířit nebo zmenšit, pro jejichž zapsání se využije možnost zvětšení nebo zmenšení výšky popisového pole. Pro potřeby výuky v rámci cvičení je postačující použít upravené popisové pole takto :

160

9


Odevzdávání projektu, všechny přílohy projektu a cvičení budou odevzdány v zakládací složce s Zadání č.1 1. Příklad č.1 2. Příklad č.2 A. Zadání č.2 1. Příklad č.3 2. Příklad č.4 B. Zadání č.3 1. Technická zpráva 2. Situace v měřítku 1:1000 3. Podélný profil v měřítku 1:1000/100 4. Vzorový příčný řez v měřítku 1:50 5. Příčné charakteristické řezy v měřítku 1:100 6. Koncepty výpočtů a návrhů Tento seznam příloh bude napsán na vnitřní straně obálky (složky), která bude na titulní straně popsána takto :

8-9 OBSAH 8

9

VYUŽITÍ VÝPOČETNÍ TECHNIKY PŘI PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ119 8.1 Podklady pro návrh trasy ........................................................................................................119 8.2 Systémy pro projektování .......................................................................................................119 8.3 Návrh směrového vedení trasy................................................................................................120 8.4 Návrh výškového vedení trasy................................................................................................122 8.5 Využití RailCADu při projektování pozemních komunikací .................................................126 8.1.1 Zpracování geodetických podkladů............................................................................127 8.1.2 Návrh směrových poměrů ..........................................................................................128 8.1.1.1 Úlohy vyrovnání .........................................................................................129 8.1.1.2 Výhybkové konstrukce ...............................................................................130 8.1.3 Návrh podélného řezu.................................................................................................130 8.1.4 Grafická úprava výkresu.............................................................................................131 ÚZEMNÍ A PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE.........................................................................133 9.1 Dokumentace staveb pozemních komunikací.........................................................................133 9.2 Projektová dokumentace stavby pozemní komunikace ..........................................................136 9.3 Výkresy dokumentace pozemních komunikací ......................................................................138 9.4 Kompletace zjednodušené projektové dokumentace - ročníkového projektu.........................158

DOPRAVNÍ STAVBY I. Pozemní komunikace. Návody na cvičení

Recommend Documents