SILNICE A DÁLNICE I POZEMNÍ KOMUNIKACE pomocný text k přednáškám

SILNICE A DÁLNICE I POZEMNÍ KOMUNIKACE pomocný text k přednáškám

Ing. Karel Pospíšil, Ph.D.

TENTO TEXT JE MOŽNO POUŽÍT POUZE KE STUDIJNÍM ÚČELŮM STUDENTY UVEDENÝCH PŘEDMĚTŮ DFJP UP. NESMÍ BÝT ŠÍŘEN A POSKYTOVÁN JINÝM OSOBÁM.

Předmluva Tento pomocný text pro výuku předmětů Silnice a dálnice I a Pozemní komunikace je určen pro podporu výuky na Dopravní fakultě Jana Pernera Univerzity Pardubice. Text má sloužit jako pomůcka k přednáškám a není určen jako jediný studijní materiál ke zkoušce. Obsah pomocného textu odpovídá stavu předpisů v roce 2002. Je třeba zdůraznit, že řada norem byla od té doby změněna, na což jsou studenti na přednáškách upozorněni. Text má posloužit k pochopení základních principů navrhování silničních komunikací a zemního tělesa. Není určen jako pomůcka pro přímé zpracování grafických příloh projektové dokumentace. Text je členěn do deseti kapitol. První kapitola je úvodem ke studovanému předmětu a shrnuje stručně vývoj silničního stavitelství v minulosti a v současnosti. Druhá kapitola seznamuje se Silničním zákonem, který je základním legislativním rámcem silničních staveb, upravuje kategorizaci pozemních komunikací, jejich stavbu, podmínky užívání a ochrany, práva a povinnosti vlastníků a uživatelů, výkon státní správy ve věcech pozemních komunikací. Třetí kapitola zavádí odbornou terminologii, definuje kategorie a šířkové uspořádání silničních komunikací. Čtvrtá kapitola je nejobsažnější a věnuje se návrhovým prvkům silničních komunikací. V této kapitole jsou podrobně vysvětleny principy navrhování trasy silniční komunikace nejdříve po jednotlivých návrhových prvcích a pak souborně uvedením návrhových prvků do souladu s ostatními ovlivňujícími faktory. Pátá kapitola se zabývá šířkovým uspořádáním silničních komunikací, jízdními a přídatnými pruhy, dělicími pásy, krajnicí a krátkými nouzovými pruhy. Šestá kapitola popisuje problematiku zemního tělesa, zavádí základní pojmy, objasňuje úkoly geotechnického průzkumu, specifikuje podmínky použití, druhy a vlastnosti zemin, uvádí způsoby návrhu zemního tělesa a seznamuje s použitím geosyntetik v zemním tělese. Sedmá kapitola se týká odvodnění silničních komunikací. V osmé kapitole jsou vyjmenovány objekty, vybavení, obslužná dopravní zařízení, údržbová příslušenství, cizí zařízení na silničních komunikacích. Některým z těchto součástí silničních komunikací se věnují navazující učebnice. Devátá kapitola obsahuje krátký anglicko – český slovníček základních pojmů používaných v předchozích kapitolách. Desátá kapitola uvádí přehled literatury. Z této kapitoly je rovněž vidět způsob organizace technických předpisů, které jsou platné pro silniční komunikace. Jsou jimi České technické normy (ČSN) včetně převzatých norem zahraničních, dále Technické podmínky (TP), Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací (TKP) a konečně Vzorové listy (VL). České technické normy jsou vydávány Českým normalizačním institutem, další tři uvedené typy předpisů vydává Ministerstvo dopravy a spojů ČR. Je třeba mít na paměti, že všechny předpisy procházejí neustálým vývojem, a proto je nezbytné neustále sledovat jejich změny a doplňky či vydávání zcela nových předpisů. Autor

3

1 Vývoj dopravních staveb První, jednoduché dopravní stavby začaly vznikat již v prehistorické době, kdy se lovec po vyšlapaných stezkách chtěl dostat k lovištím či k vodě. Kde byl svah, udělal si stupně, přes vodní tok či prohlubeň položil kmen. Ve stejné době začal člověk používat i první plavidla. S vynálezem kola přestaly vyšlapané stezky stačit. A tak lidé začali stavět silnice. K obrovskému rozvoji ve výstavbě silnic došlo v době antického Říma, kdy již pokročilá a organizovaná lidská společnost potřebovala z důvodů zejména vojenských a obchodních efektivně komunikovat s poměrně rozsáhlým územím, které, použito dnešní terminologie, bylo nutno dopravně obsloužit. Římské silnice měly podle významu šířky 3 až 3,5 m, 4,10 až 4,75 m, 8 až 12 m a některé z nich jsou dodnes částečně zachovalé. Římané ve svém tehdejším impériu vybudovali zhruba v 500letém období (350 př. n. l. až 150 n. l.) kolem 150 tisíc (!!!) km silnic. Snad nejznámějším příkladem dochované římské silnice je via Appia, vybudovaná roku 312 př. n. l. za cenzora Appia Claudia Caeka. Tato silnice spojovala Řím s jihoitalskými městy Capua, Tarentum, Brundisium. Významnější římské silnice měly dlážděný kryt. Na jejich stavbu byl používán těžený štěrk a písek, kusové kamenivo a do desek opracovaný kámen (dlažba). Jako pojivo Římané používali vápno a puzzolány. Dále byly používány cihly a dřevo (jako kůly, rošty apod.). Silnice měly i několik pruhů. Střední pruh byl vyhrazen pro pochody římských legií a byl lemován zvýšenými zídkami, po kterých chodili pěší. Po krajních pruzích táhli soumaři povozy. Silnice byly již v té době opatřeny milníky. Příklad uspořádání římských silnic různých kategorií ukazuje obr. 1.

Obr. 1 – Konstrukce římských silnic

Po pádu Římské říše nastal ve výstavbě silnic na mnoho století útlum. Středověké silnice byly velmi nekvalitní, většinou nezpevněné a neudržované. Teprve s omezením vlivu měst a zvýšením úlohy států začaly být zejména ve Francii a Anglii v 17. a 18 století budovány silnice, které navázaly na v té době již mnoho století téměř zapomenuté římské dovednosti. V českých zemích bylo iniciováno budování nových silnic za panování císaře Josefa I (1678 – 1711), který dal podnět ke zlepšování silnic v tehdejším Rakousku. První stavba byla dokončena až za vlády Marie Terezie v roce 1774. Do konce roku 1848 bylo vybudováno 4 172 km silnic. První komunikace dálničního typu byly vybudovány již počátkem 20. století v USA. V Evropě pak byla stavba první dálnice zahájena v roce 1923 v Itálii. V Německu byla v roce 1932 postavena první dálnice mezi Kolínem nad Rýnem a Bonnem. V předválečném Československu byla započata výstavba dálnice po mnohaletých přípravách v květnu 1939, kdy byla zahájena práce na asi 90 km dlouhém, avšak nesouvislém úseku mezi Prahou a Brnem (dálnice měla dále pokračovat přes Žilinu do Košic). Práce byly v důsledku války přerušeny v roce 1941. Hned po válce v roce 1945 se pokračovalo v dostavbě velkých rozestavěných mostů. Po jejich hrubém dokončení a zabezpečení byly v roce 1948 všechny práce na dálnici zastaveny. Z této doby se zachovala celá řada mostních objektů, pomocí nichž přecházejí komunikace nižších tříd nad dálnicí D1 a také most pod nově vybudovaným mostem v km 76,5. Zmíněný most nebyl pro dnešní trasu dálnice D1 využit, neboť zejména jeho výškové umístění by nevyhovovalo optimálnímu vedení dálnice, a proto musel být nad tímto původním mostem vybudován most nový. Tento most je dokladem vývoje návrhových prvků dálnic. Novodobá výstavba dálnic byla zahájena v roce 1967. V roce 1980 byla zprovozněna část dálnice D1 mezi Prahou a Brnem a dálnice D2 mezi Brnem a Bratislavou, což je celkem asi 318 km. Od té doby bylo postaveno na území ČR jen o málo víc než 200 km dálnic. Celkovou délku silnic a dálnic v České republice ukazuje tabulka 1.

4

1

Tabulka 1 – Silniční síť na území ČR

Kategorie Dálnice Rychlostní silnice Kategorie Délka silnic a dálnic celkem - z toho evropská síť typu E Délka místních komunikací

Délka úseků v provozu [km] Označeno Neoznačeno dodopravní značkou pravní značkou 498 3 263 62 km 55 409 2 644 72 300

Délka nevybudovaných úseků [km] 500 801

Silnice Silnice I. třídy Silnice II. třídy Silnice III. třídy

Délka celkem [km] 1001 1126 54 909 6 031 14 688 34 190

2 Zákon o pozemních komunikacích (Silniční zákon) Zákon č. 13/1997 Sb. o pozemních komunikacích, který byl novelizován zákony č. 259/1998 Sb., 146/1999 Sb., 102/2000 Sb. 132/2000 Sb. a 102/2000 Sb., upravuje kategorizaci pozemních komunikací, jejich stavbu, podmínky užívání a ochrany, práva a povinnosti vlastníků a uživatelů, výkon státní správy ve věcech pozemních komunikací.

2.1 Kategorie pozemních komunikací Zákon definuje pozemní komunikaci jako dopravní cestu, která je určena k užití silničními a jinými vozidly a chodci, včetně pevných zařízení nutných pro zajištění tohoto užití a jeho bezpečnosti. Pozemní komunikace dělí na tyto kategorie: a) dálnice, - Dálnice je pozemní komunikace určená pro rychlou dálkovou a mezistátní dopravu silničními motorovými vozidly, která je budována bez úrovňových křížení, s oddělenými místy napojení pro vjezd a výjezd a která má směrově oddělené jízdní pásy. - Dálnice je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší, než stanoví zvláštní předpis. Dnes je tímto limitem rychlost 80 km/h. b) silnice, - Silnice je veřejně přístupná pozemní komunikace určená k užití silničními a jinými vozidly a chodci. - Silnice tvoří silniční síť. - Silnice se podle svého určení a dopravního významu rozdělují do těchto tříd: - silnice I. třídy, která je určena zejména pro dálkovou a mezistátní dopravu2, - silnice II. třídy, která je určena pro dopravu mezi okresy, - silnice III. třídy, která je určena k vzájemnému spojení obcí nebo jejich napojení na ostatní pozemní komunikace. c) místní komunikace, - Místní komunikace je veřejně přístupná pozemní komunikace, která slouží převážně místní dopravě na území obce. - Místní komunikace může být vystavěna jako rychlostní místní komunikace, která je určena pro rychlou dopravu a je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší, než stanoví zvláštní předpis. Rychlostní místní komunikace má obdobné stavebně technické vybavení jako dálnice. - Místní komunikace se rozdělují podle dopravního významu, určení a stavebně technického vybavení do těchto tříd: - místní komunikace I. třídy, kterou je zejména rychlostní místní komunikace, - místní komunikace II. třídy, kterou je dopravně významná sběrná komunikace s omezením přímého připojení sousedních nemovitostí, - místní komunikace III. třídy, kterou je obslužná komunikace, - místní komunikace IV. třídy, kterou je komunikace nepřístupná provozu silničních motorových vozidel nebo na které je umožněn smíšený provoz. d) účelová komunikace - Účelová komunikace je pozemní komunikace, která slouží ke spojení jednotlivých nemovitostí pro potřeby vlastníků těchto nemovitostí nebo ke spojení těchto nemovitostí s ostatními pozemními komunikacemi nebo k obhospodařování zemědělských a lesních pozemků. Příslušný silniční správní 1

údaje v tabulce jsou převzaty z brožury Silnice a dálnice 2001, vydané Ředitelstvím silnic a dálnic ČR a z ročenky dopravy 2000 vydané Ministerstvem dopravy a spojů ČR 2 silnice I. třídy vystavěná jako rychlostní silnice je určena pro rychlou dopravu a je přístupná pouze silničním vozidlům, které jsou připuštěny na dálnici

5

-

úřad může na návrh vlastníka účelové komunikace a po projednání s příslušným orgánem Policie České republiky upravit nebo omezit veřejný přístup na účelovou komunikaci, pokud je to nezbytně nutné k ochraně oprávněných zájmů tohoto vlastníka. Účelovou komunikací je i pozemní komunikace v uzavřeném prostoru nebo objektu, která slouží potřebě vlastníka nebo provozovatele uzavřeného prostoru nebo objektu. Tato účelová komunikace není přístupná veřejně, ale jen v rozsahu a způsobem, který stanoví vlastník nebo provozovatel uzavřeného prostoru nebo objektu. V pochybnostech, zda z hlediska pozemní komunikace jde o uzavřený prostor nebo objekt, rozhoduje příslušný silniční správní úřad.

2.2 Vlastnictví pozemních komunikací Zákon o pozemních komunikacích nově stanovil vlastnictví k pozemním komunikacím takto: - vlastníkem dálnic a silnic I. třídy je stát, - vlastníkem silnic II. a III. třídy je kraj, na jehož území se silnice nacházejí, - vlastníkem místních komunikací je obec, na jejímž území se místní komunikace nacházejí, - vlastníkem účelových komunikací je právnická nebo fyzická osoba.

2.3 Silniční ochranná pásma K ochraně dálnice, silnice a místní komunikace I. nebo II. třídy a provozu na nich mimo souvisle zastavěné území obcí slouží silniční ochranná pásma. Silniční ochranné pásmo pro nově budovanou nebo rekonstruovanou dálnici, silnici a místní komunikaci I. nebo II. třídy vzniká na základě rozhodnutí o umístění stavby. Silničním ochranným pásmem se rozumí prostor ohraničený svislými plochami vedenými do výšky 50 m a ve vzdálenosti: a) 100 m od osy přilehlého jízdního pásu dálnice, rychlostní silnice nebo rychlostní místní komunikace anebo od osy větve jejich křižovatek; pokud by takto určené pásmo nezahrnovalo celou plochu odpočívky, tvoří hranici pásma hranice silničního pozemku (pro reklamní poutače je tato hranice posunuta na 250 m), b) 50 m od osy vozovky nebo přilehlého jízdního pásu ostatních silnic I. třídy a ostatních místních komunikací I. třídy, c) 15 m od osy vozovky nebo od osy přilehlého jízdního pásu silnice II. třídy nebo III. třídy a místní komunikace II. třídy. V silničních ochranných pásmech lze jen na základě povolení vydaného silničním správním úřadem a za podmínek v povolení uvedených a) provádět stavby, které vyžadují povolení nebo ohlášení stavebnímu úřadu, b) provádět terénní úpravy, jimiž by se úroveň terénu snížila nebo zvýšila ve vztahu k niveletě vozovky, c) umisťovat a provozovat reklamní poutače, propagační a jiné zařízení, světelné zdroje, barevné plochy a jiná obdobná zařízení. Povolení silničního správního úřadu nenahrazuje stavební či územní povolení vydávané podle Stavebního zákona, ale je k tomuto povolení nezbytným dokladem.

2.4 Další ustanovení zákona O dalších ustanoveních se zmíníme v následujícím textu jen heslovitě, neboť rozsah této učebnice nedovoluje uvést úplné znění zákona včetně komentářů. Zákon upravuje: -

připojování pozemních komunikací, tedy mj. způsoby, kterými se napojují různé kategorie pozemních komunikací křižovatkami nebo sjezdy a nájezdy,

-

pojem silniční pozemek,

-

součásti a příslušenství pozemních komunikací,

-

silniční vegetaci,

-

stavební řízení pozemních komunikací,

-

věcná břemena,

-

zrušení pozemní komunikace,

-

užívání a zpoplatnění užívání pozemních komunikací; zákon určuje poplatky za užívání dálnic a rychlostních silnic pro různé druhy vozidel a stanovuje, která vozidla nepodléhají těmto poplatkům,

-

omezení užívání uzavírkami a objížďkami; zákon stanoví podmínky pro zřizování uzavírek a objížděk; je zde také ustanovení, které říká, že nikdo nemá nárok na náhradu případných ztrát, jež mu vzniknou v důsledku uzavírky nebo objížďky. 6

-

zvláštní užívání; ustanovení se týká podmínek, za kterých lze pozemní komunikaci užívat jiným, než obvyklým způsobem. Zákon rozeznává tyto důvody ke zvláštnímu užívání pozemní komunikace: a) přeprava zvlášť těžkých nebo rozměrných předmětů a užívání vozidel, jejichž rozměry nebo hmotnost přesahují míru stanovenou zvláštními předpisy b) užití dálnice, rychlostní silnice nebo rychlostní místní komunikace silničními motorovými vozidly, jejichž nejvyšší povolená rychlost je nižší, než stanoví zvláštní předpis, tzn. dnes 80 km/h, c) užití dálnice, silnice nebo místní komunikace a silničního pomocného pozemku pro: - umísťování a provozování reklamních poutačů, propagačních a jiných zařízení, světelných zdrojů, barevných ploch a jiných obdobných zařízení, - umísťování, skládání a nakládání věcí nebo materiálů nesloužících k údržbě nebo opravám komunikací, nebudou-li neprodleně odstraněny (zařízení staveniště, skládka stavebních hmot nebo paliva apod.), - provádění stavebních prací, - zřizování vyhrazeného parkování, - zřizování a provoz stánků, pojízdných či přenosných prodejních a jiných podobných zařízení, - audiovizuální tvorbu, d) umístění inženýrských sítí a jiných nadzemních nebo podzemních vedení všeho druhu v silničním pozemku, na něm nebo na mostních objektech, e) pořádání sportovních, kulturních, náboženských, zábavních a podobných akcí a shromáždění, jestliže by jimi mohla být ohrožena bezpečnost nebo plynulost silničního provozu, f) výjimečné užití silnice nebo místní komunikace pásovými vozidly Armády České republiky nebo historickými vozidly, jejichž kola nejsou opatřena pneumatikami nebo gumovými obručemi. Ke zvláštnímu užívání pozemní komunikace je třeba žádat o povolení příslušný silniční úřad (může být součástí stavebního úřadu).

-

sjízdnost dálnice, sjízdnost a schůdnost silnice a místní komunikace a její zabezpečení; zákon definuje pojmy sjízdnost a schůdnost pro všechny druhy pozemních komunikací, stanovuje povinnosti vlastníka, popř. správce při jejich sjízdnosti a schůdnosti a stanovuje odpovědnost při porušení povinností,

-

pevné překážky na pozemních komunikacích,

-

ochranu pozemních komunikací; zákon v tomto ustanovení stanoví např. vlastníkům okolních pozemků strpět, aby na jejich pozemcích byly provedeny práce směřující k zabránění sesuvům, lavinám, padání kamenů a stromů apod.

-

styk pozemních komunikací s vedeními a okolím, styk s dráhami,

-

používání pozemních komunikací při velkých stavbách; ustanovení zákona se týká řešení situace, kdy v důsledku rozsáhlé stavby či těžební činnosti je natrvalo či dlouhodobě vyloučen provoz na pozemní komunikaci,

-

vážení vozidel; zákon stanoví povinnost řidičů vybraných vozidel podrobit se vážení vozidla a upravuje průběh a důsledky vážení,

-

mimořádné změny dopravního významu; ustanovení řeší situaci, kdy dojde k podstatnému nárůstu zatížení části silnice nebo místní komunikace, jejíž stavební stav nebo dopravně technický stav tomuto nárůstu zjevně neodpovídá. Osoba, která nárůst způsobila, je povinna uhradit náklady spojené s nezbytnou úpravou dotčené části silnice nebo místní komunikace. Nedojde-li k dohodě o výši úhrady s vlastníkem dotčené části silnice nebo místní komunikace, rozhodne soud1.

-

výkon státní správy; státní správu ve věcech pozemních komunikací vykonávají silniční správní úřady, kterými jsou Ministerstvo dopravy a spojů, orgán kraje v přenesené působnosti a okresní úřady. Působnost silničního správního úřadu vykonávají v rozsahu stanoveném tímto zákonem též obce v přenesené působnosti; zákon stanoví kompetence silničních správních úřadů pro každou kategorii pozemních komunikací,

-

státní dozor; je vykonáván silničními správními úřady a kontroluje dodržování zákona vlastníky (správci) pozemních komunikací;

-

pokuty; rozlišují se tři skupiny možných porušení zákona; pro každou skupinu porušení zákona jsou stanoveny horní sazby pokut ve výši 200, 300 a 500 tisíc korun; řízení o uložení pokuty lze zahájit jen do jednoho roku ode dne, kdy se silniční správní úřad nebo obec dozvěděly o tom, že došlo k porušení povinností uvedených v zákoně, nejpozději však do tří let ode dne, kdy k porušení došlo.

1

Tohoto ustanovení se v dnešní době velmi často využívá v případech, kdy se staví nové objekty, např. obytné zóny či supermarkety. Silniční správní úřad stanoví obvykle podmínku souhlasu se stavbou, ve které určí, že stavbu lze povolit jen za předpokladu, že stavebník opraví či zesílí silnice, po kterých budou uživatelé objektů přijíždět či přicházet.

7

3 Základní pojmy a kategorie silničních komunikací V této kapitole jsou definovány základní pojmy dopravních staveb, které se budou vyskytovat v dalším textu. Dopravní stavitelství má jako každý obor svoji vlastní odbornou terminologii, jejíž osvojení je podmínkou pro pochopení dalšího textu. Uváděné pojmy se opírají o ČSN 73 6100 – Názvosloví silničních komunikací.

3.1 Druhy silničních komunikací pozemní komunikace

komunikace určená převážně k dopravě silničními nebo jinými nekolejovými dopravními prostředky, popřípadě k pohybu chodců; výjimečně po ní může vést i kolejová doprava. Podle technické hodnoty se dělí na: - silniční komunikace (tzn. pozemní komunikace určené převážně pro provoz silničních motorových vozidel, jejímž charakteristickým znakem je zpevněná vozovka), - nemotoristické komunikace (tzn. místní komunikace s omezeným přístupem, určená jinému než motorovému provozu).

Podle dopravního významu se dělí na: - dálnice (silniční komunikace sloužící pro dopravní spojení mezi důležitými centry státního nebo mezinárodního významu, směrově rozdělená, s omezeným přístupem i připojením, vyhrazená pro provoz motorových vozidel s konstrukční rychlostí stanovenou platnými pravidly silničního provozu (min. 80 km/h); její křížení a křižovatky se všemi ostatními komunikacemi jsou řešeny mimoúrovňově), - silnice (silniční komunikace sloužící pro vzájemné dopravní spojení mezi sídelními útvary, popř. jejich zájmovými územími, s mimoúrovňovými i úrovňovými křižovatkami, mhou být s neomezeným i omezeným přístupem i připojením; podle významu se dělí na silnice I., II., III. třídy), - místní komunikace (pozemní komunikace, která je součástí dopravního vybavení určitého sídelního útvaru nebo vytváří dopravní spojení v jeho zájmovém území); z dopravního hlediska se místní komunikace dělí na: - místní rychlostní, - sběrné, - obslužné, - nemotoristické, (problematika místních komunikací je obsahem učebnice DOS 4, proto je zde uvedeno jen základní rozdělení), - účelové komunikace (pozemní komunikace umožňující dopravní spojení výrobního závodu, uzavřených prostorů, osamělých objektů a pod. se sítí silnic a místních komunikací, nebo vytvářející spojení uvnitř uzavřených prostorů a objektů; patří sem lesní a polní komunikace (cesty); může být zcela nebo částečně nepřístupna veřejnému provozu). silniční komunikace silniční komunikace s trvalým nebo časově omezeným vyloučením přístupu některých druhů silničních dopravních prostředků, popřípadě chodců (například na dálnici s omezeným přístupem je vyloučen přístup vozidel, jejichž konstrukční rychlost je nižší než 80 km/h) silniční komunikace silniční komunikace s omezením přímé dopravní obsluhy přilehlého území; rozlišuje se: s omezeným - dálnice (popis viz výše), připojením - rychlostní silnice (silnice s omezeným přístupem i připojením vyhrazená pouze motorovým vozidlům se stanovenou konstrukční rychlostí podle platných pravidel silničního provozu, s mimoúrovňovými, výjimečně i úrovňovými (tím se liší mj. od dálnic) křižovatkami s ostatními komunikacemi, - rychlostní místní komunikace (viz učebnice DOS 4). směrově rozdělená obousměrná silniční komunikace s dvěma jednosměrnými fyzicky oddělenými jízdsilniční komunikace ními pásy (například dálnice). Z výše uvedeného vyplývá následující rozdělení silnic a dálnic tak, jak je uvádí ČSN 73 6101 – Projektování silnic a dálnic: 1. podle dopravní důležitosti na: - dálnice, - silnice I. třídy, silnice II. třídy, silnice III. třídy. Část sítě dálnic a silnic tvoří na základě mezinárodních dohod mezinárodní síť.

8

2. podle charakteru provozu na: - silnice s neomezeným přístupem – označují se písemným znakem S, - silnice s omezeným přístupem – označují se písemným znakem R (rychlostní silnice) a D (dálnice). 3. s přihlédnutím k oběma předchozím rozdělením se silniční komunikace dělí na kategorie podle tabulky 2, ve které jsou kategorie uvedeny ve tvaru: X b/vn, kde: X označuje charakter komunikace; může nabývat hodnot S, R, D, b označuje kategorijní šířku komunikace v metrech, vn označuje návrhovou rychlost1 v km/h. např. označení S 11,5/80 znamená, že jde o silnici s neomezeným přístupem o kategorijní šířce 11,5 m, s návrhovou rychlostí 80 km/h. Tabulka 2 – Rámcová kategorizace silničních komunikací

Rozdělení silničních komunikací dálnice včetně mezinárodních silnice I. třídy a mezinárodní silnice silnice II. třídy a mezinárodní silnice silnice III. třídy

Kategorie D 27,5/120, 100, 80; D 26,5/120, 100, 80; R 27,5, 26,5, 24,5, 22,5 /120, 100, 80; R 11,5/100; 80; 70; S 24,5/100, 80; S 22,5/100, 80, 70; S 11,5/80, 70, 60; výjimečně: S 10,5/80, 70, 60 a S 9,5/80, 70, 60; poznámka: kategorii S 9,5 nelze použít pro mezinárodní silnice S 22,5/100, 80, 70; S 11,5/80, 70, 60; výjimečně: S 10,5/80, 70, 60 a S 9,5/80, 70, 60; výjimečně, avšak ne na mezinárodních silnicích: S 7,5/70, 60, 50; S 11,5/80, 70, 60; výjimečně: S 10,5/80, 70, 60; S 9,5/80, 70, 60; S 7,5/70, 60, 50; S6,5/60, 50

3.2 Návrhové kategorie silnic a dálnic Pro každou kategorii silniční komunikace je ČSN 73 6101 stanoveno šířkové uspořádání. Tím jsou popsány tzv. návrhové kategorie silničních komunikací, které jsou uvedeny v tabulkách 3 a 4 a v obrázcích 2 a 3. Přiřazení kategorie ke konkrétní silniční komunikaci je pro silnice I. a II. třídy (včetně mezinárodních silnic) stanoveno výhledovými záměry výstavby silnic, schválenými ústředním úřadem státní správy ve věcech dopravy. Pro silnice III. třídy se určí kategorie podle výhledové intenzity dopravních proudů a charakteristiky území.

Obr. 2 – Dvoupruhová silnice Tabulka 3 – Kategorie dvoupruhových silnic

písemný znak

S R S S

Kategorie b [m] kategorjní šířka 7,5 9,5 10,5 11,5 11,54 7,55 6,51

vn [km/h] návrhová rychlost 70; 60; 50;

a2 jízdní pruh

80; 70; 60;

3,50

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

3,00 2,75

3,00

1

Šířka v metrech v c vodicí prouzpevněná žek část krajnice 0,25 0,25 0,50 0,25 1,00 1,50 0,25 1,50 0,00

0,00

e3 nezpevněná část krajnice 0,25 0,50 0,50 0,75 0,50

pojem „návrhová rychlost“ je vysvětlen v kapitole 4 – návrhové prvky šířka jízdního pruhu je uváděna v základní hodnotě bez rozšíření v oblouku zde uváděná šířka nezpevněné krajnice se započítává do volné i kategorijní šířky silniční komunikace, další část šířky nezpevněné krajnice např. 0,25 m v případě použití směrového sloupku nebo 1,00 m v případě použití svodidel, viz obr. 1, zde není započítána, i když do celkové šířky nezpevněné krajnice patří 4 při navržení této kategorie (rychlostní směrově nerozdělená komunikace) musí být z důvodu bezpečnosti projektovou dokumentací navržena nejvyšší dovolená rychlost max. 100 km/h. 5 kategorie S 7,5 se při intenzitě silničního provozu od 300 do 1500 vozidel za 24 hodin provádí v tomto uspořádání 2 3

9

Tabulka 4 - Kategorie směrově rozdělených silnic

Kategorie b [m] písemný kategorijní znak šířka S R S R DaR DaR

22,5 24,5 26,5 27,54

vn návrhová rychlost 100; 80;70; 120; 100; 80; 100; 80; 120; 100; 80; 120; 100; 80;

a2 jízdní pruh

Šířka v metrech v1 v2 c d vnější vnitřní zpev. střední voudicí vodicí část dělicí proužek proužek krajnice pás

3,50 3,75

e3 nezpev. část krajnice

1,50 0,25

3,75 3,755

0,50

0,75

b1

3,00 2,00

0,50

2,50 3,00

4,00 3,50

b1, b2 dílčí volné šířky 10,25 11,25 11,75 12,50

b2

Obr. 3 – Čtyřpruhová směrově rozdělená silniční komunikace

3.3 Pojmy uspořádání silnic V tabulkách 3 a 4 a v návaznosti na ně i v obr. 2 a 3 jsou uvedeny pojmy, které je třeba blíže vysvětlit: Pojem koruna silniční komunikace hrana koruny volná šířka

kategorijní šířka dopravní pruh

Význam povrchová část silniční komunikace složená z dopravních pruhů nebo pásů, chodníků, dělicích pásů, vodicích proužků, odrazných proužků a krajnic, popř. i sjízdných rigolů – na obr. 2 a 3 je šířka koruny silniční komunikace rovna (0,25 + b + 1,00) m průsečnice násypového svahu nebo svahu otevřeného odvodňovacího zařízení (příkop nebo rigol) s přilehlou plochou koruny silniční komunikace nejmenší vzdálenost, měřená kolmo k ose silniční komunikace, mezi vnitřními líci stálých bočních překážek o výšce přes 20 cm – na obr. 2 označena jako b; neexistují-li je, volná šířka totožná s celkovou šířkou koruny silniční komunikace; u silničních komunikací se stálými překážkami v dělicích pásech se volná šířka rozpadá na dílčí volné šířky – na obr. 3 jsou označeny b1, b2 volná šířka stanovená pro určitou normalizovanou kategorii silniční komunikace při základním příčném uspořádání – na obr. 2 a 3 označena b zpevněná část koruny silniční komunikace určená pro jeden dopravní proud1 silničních vozidel nebo chodců, podle účelu, pro který je určen se dělí na: jízdní pruh přídatný pruh pruh pro pomalá vozidla řadicí pruh odbočovací pruh připojovací pruh přidružený pruh pruh pro městskou hromadnou dopravu cyklistický pruh pruh pro pěší zastavovací pruh

1

při intenzitě silničního provozu do 300 vozidel za 24 hodin se může použít kategorie S 6,5, přičemž pro ni platí ostatní ustanovení shodně jako pro kategorii S 7,5 šířka jízdního pruhu je uváděna v základní hodnotě bez rozšíření v oblouku 3 viz poznámka 2 k tabulce 3 4 kategorie D 27,5 a R 27,5 se zpravidla navrhuje v případě, že očekávaná denní intenzita dopravy dosáhne do 20 let od předpokládaného data uvedení do provozu hodnot větších než 19 tisíc vozidel za den 5 jestliže je třeba z kapacitních důvodů navrhnout šesti či vícepruhovou silniční komunikaci kategorie D nebo R, navrhuje se třetí, příp. další pruh (u středního dělicího pásu) v šířce 3,50 m 2

10

dopravní pás jízdní pás krajnice

vodicí proužek

zastávkový pruh parkovací pruh souvisle zpevněná část koruny silniční komunikace složená z více dopravních pruhů dopravní pás určený pro hlavní silniční dopravu šířkový ířkový prvek koruny silniční komunikace mezi dopravním pásem a hranou koruny; skládá se zpravidla ze zpevněné části – na obr. 2 a 3 označené c a nezpevněné části – na obr. 2 a 3 má nezpevněná část šířku (0,25 + e) m, resp. (e + 1,00) m; do šířky zpevněné části krajnice se funkčně (nikoliv stavebně) započítává i šířka přilehlého vodicího proužku šířkový prvek koruny silniční komunikace, který opticky ohraničuje jízdní pás

Na obr. 4 jsou názvoslovné pojmy silničních komunikací zobrazeny graficky. A – Dvoupruhová, směrově nerozdělená silniční komunikace

B – Směrově rozdělená silniční komunikace

Obr. 4 – Názvosloví silničních komunikací

1

sled všech vozidel a chodců pohybujících se stejným směrem (i ve více pruzích)

11

4 Návrhové prvky Návrhové prvky silničních komunikací jsou geometrické a konstrukční prvky pro projektování nebo charakteristiku silničních komunikací, závislé zpravidla na návrhové rychlosti. Jsou dány již zmíněnou ČSN 73 6101 (dále bude označována jen jako norma) a dalšími, dále zmíněnými normami a předpisy, na které se tato norma odkazuje. Návrhovými prvky jsou: návrhová rychlost délka rozhledu osa silniční komunikace, přímý úsek, směrové oblouky, kružnicový oblouk, přechodnice příčný, dostředný a výsledný sklon klopení, vzestupnice (sestupnice) podélný sklon, poloha nivelety, lomy podélného sklonu,velikost a délka stoupání rozhled ve směrovém oblouku prostorové řešení trasy

4.1 Návrhová rychlost Návrhová rychlost je rychlost, která určuje stanovení limitních hodnot návrhových prvků. Tím se stává jedním z nejdůležitějších návrhových prvků, neboť se od její hodnoty odvíjí většina ostatních návrhových prvků. Návrhová rychlost se u mezinárodních silničních komunikací volí podle dohody AGR v rozsahu těchto hodnot: a) na dálnicích 140 km/h až 80 km/h, b) na silnicích 120 km/h až 60 km/h. Uvedené rozsahy platí na základě rozboru konkrétních podmínek členitosti terénu, klimatických, geologických a hydrogeologických podmínek, hodnoty zemědělské půdy, hustoty a specifických znaků dislokace sídelních útvarů a průmyslových celků, hustoty již existující sítě pozemních komunikací atd. Na ucelených tazích dálnic a rychlostních silnic má být zajištěna jednotná hodnota návrhové rychlosti. Pro hodnocení územních podmínek (členitosti území) ke stanovení návrhové rychlosti se území člení do tří skupin: a) území rovinaté, popřípadě mírně zvlněné; přirozené sklony terénu nepřevyšují zpravidla: -

v území rovinatém až na nepatrné výjimky hodnotu 3 %,

-

v území mírně zvlněném hodnotu 5 %,

b) území pahorkovité – sklony nepřevyšují hodnotu 15 %, c) území horské se hřbety, hřebeny, soutěskami a srázy, svahy mají sklony strmější než 15 %. Norma pak stanoví návrhové rychlosti vn podle druhu území a největší dovolené podélné sklony s návrhových kategorií silničních komunikací, viz tabulka 5. Tabulka 5 – Návrhové rychlosti a maximální dovolené podélné sklony v závislosti na druhu území

Kategorijní typ silniční komunikace D 26,5 a D 27,5 R 26,51 a R 27,51 R 26,5; R 24,5; R 22,5 R 11,5 S 24,5 S 22,5 S 11,5; S 10,5; S 9,5; S 7,5; S 6,5

Území rovinaté nebo Území pahorkovité Území horské mírně zvlněné Návrhová rychlost vn [km/h] / maximální dovolený podélný sklon s [%] 120/3,0

120/4,02

120/3,5 100/3,5 100/3,5 100/4,0 80/4,5 70/4,5

100/4,5 80/4,5 80/4,5 (63) 80/4,5 (6,03) 70/6,0 60/7,0

1

100/4,52

80/4,52

80/4,52 70/4,52 80/6,0 70/6,0 60/7,5 50/9,0

použití kategorií R 26,5 a R 27,5 je vyhrazeno pouze pro možné pozdější přeřazení rychlostní silnice do dálniční sítě překročení hodnoty je třeba doložit rozborem zvýšení spotřeby pohonných hmot a je vázáno na souhlas příslušného orgánu státní správy 3 vyšších hodnot lze použít v případech, kdy by objemy zemních prací neúměrně zvýšily ekonomickou náročnost nebo by byla trvale odňata kvalitní nebo chráněná zemědělská půda, přičemž platí i předchozí poznámka 2

12

4.2 Délka rozhledu V zásadě lze rozlišit dva druhy délek rozhledu: a) délka rozhledu pro zastavení – -

vzdálenost mezi vozidlem a překážkou na jízdním pásu nutná pro včasné zastavení vozidla při jízdě návrhovou nebo předepsanou rychlostí,

b) délka rozhledu na předjíždění – -

vzdálenost mezi dvěma protijedoucími vozidly na obousměrné komunikaci nutná pro bezpečné předjetí pomalejšího vozidla.

Platí, že na všech silničních komunikacích musí být v celé jejich délce zajištěna potřebná délka rozhledu pro zastavení vozidla před nízkou překážkou na jízdním pásu. Délka rozhledu na protijedoucí vozidlo při předjíždění se zajišťuje pouze na dvoupruhových obousměrně pojížděných silnicích. Na dvou a vícepruhových směrově rozdělených silnicích se zajišťuje výhradně délka rozhledu pro zastavení. Z povahy věci je zřejmé, že potřebná délka rozhledu na zastavení je při stejné návrhové rychlosti nižší než délka rozhledu pro předjíždění a to přibližně tří až šestinásobně v závislosti na návrhové rychlosti. Délka rozhledu pro zastavení Délka rozhledu pro zastavení se s přihlédnutím k obr. 5 skládá: a) z dráhy l1 projeté vozidlem za dobu postřehu a reakce řidiče (uvažuje se 1,5 s); tato dráha se někdy označuje jako psychologická, b) z dráhy l2 potřebné k úplnému zastavení brzděného vozidla na mokré vozovce za předpokladu jízdy návrhovou rychlostí vn při nejmenší dovolené hloubce dezénu pneumatiky v hodnotě 1,6 mm; tato dráha se nazývá brzdná.

l1

l2

bv

Obr. 5 – Délka rozhledu pro zastavení

Psychologická dráha l1 [m] při času t1 = 1,5 s a návrhové rychlosti vn [km/h] je rovna: (1)

1,5 v n 3,6 Brzdná dráha l2 se vypočte: l1 =

l2 =

(2)

vn2 2 g n ⋅ 3,6 2 ( f v ± 0,01s )

kde vn je

návrhová rychlost podle tabulky 6 [km/h],

gn

normální tíhové zrychlení; uvažuje se v hodnotě 9,81 m/s2,

fv

výpočtový součinitel brzdného tření na mokré vozovce při nejmenší dovolené hloubce dezénu pneumatiky v hodnotě 1,6 mm podle tabulky 6,

s

podélný sklon jízdního pásu [%].

Poznámka: Součinitel 3,6 je převodním součinitelem mezi km/h a m/s u rychlosti a je ve vzorci zaveden proto, aby bylo možno zadávat rychlost v obvyklé jednotce, tedy v km/h. Součinitel 0,01 je před skonem s uveden proto, aby sklon mohl být zadáván v procentech a nikoli v poměrném čísle. Těmito úpravami, jsou jinak poměrně elegantní fyzikální vzorce upravovány pro použití techniků, čímž vznikají vzorce často složité a nepřehledné, u nichž na první pohled není zřejmé, jak vznikly.

13

Po dosazení konstanty gn do rovnice (2) a následným sečtením rovnic (1) a (2) dostaneme základní délku rozhledu D´z: (3) 0,393 vn2 100 ( f v ± 0,01s ) Základní délka rozhledu se v plné hodnotě zjišťuje pouze tehdy, lze-li předpokládat, že je postřehnutelná závada nebo nízká překážka na konci dohledu. V ostatních případech je délka rozhledu, kterou je nezbytné zjistit, závislá na viditelnosti překážky určité výšky na danou vzdálenost. Tato délka rozhledu se vypočítá vynásobením základní délky rozhledu D´z z rovnice (3) redukčním součinitelem, který vyjadřuje relativní poměr výšky oka řidiče a nejmenší viditelné překážky. Dz, = l1 + l 2 = 0,417 vn +

Obecně se potom výsledná délka rozhledu pro zastavení Dz [m] zahrnující i bezpečnostní odstup zastaveného vozidla od překážky zjistí ze vzorce (4): Dz =

(4)

⎤ 0,393 vn2 h1 − h2 ⎡ ⎢0,417 vn + ⎥ + bv h1 ⎣⎢ 100 ( f v ± 0,01s ) ⎦⎥

kde h1 je

průměrná výška oka řidiče; uvažuje se v hodnotě 1,2 m

h2

průměrná výška nejmenší viditelné překážky [m]; uvažuje se v hodnotách dle tabulky 6

bv

bezpečnostní odstup vozidla od překážky [m]; uvažuje se součinem 0,1vn, přičemž se výsledek zaokrouhluje při vn ≥ 80 km/h zaokrouhluje na desítky metrů nahoru a při vn < 80 km/h na nejbližších vyšších 5 metrů.

Tabulka 6 – Výpočtové prvky rozhledu pro zastavení

vn [km/h] 120 100 80 70 0,34 0,38 0,43 0,46 fv h2 [m] 0,10 0,00 Hodnoty fv pro návrhovou rychlost vn < 40 km/h lze se extrapolovat.

60 0,51

50 0,56

40 0,62

V normě jsou tabelárně uvedeny zaokrouhlené hodnoty délek rozhledu pro zastavení Dz, které byly spočteny ze vztahu (4). Délka rozhledu pro předjíždění Délka rozhledu pro předjíždění je obecně závislá na tom, jaký režim dopravy se na silnici vyskytuje. Teoretický výpočet délky rozhledu pro předjíždění lze provést za různých předpokladů dopravní situace. Pro bezpečnější přístup k výpočtu uvažujeme následující situaci: Rychlejší vozidlo nemá volnou dráhu v protisměrném jízdním pruhu, a proto musí nejdříve zpomalit na rychlost vozidla jedoucího před ním, pak – uvolní-li se protisměrný jízdní pruh – zrychluje na rychlost o 15 až 20 km/h vyšší, něž je rychlost pomalejšího před ním jedoucího vozidla, a touto rychlostí jej předjíždí až do zařazení zpět do správného jízdního pruhu. Délka rozhledu pro předjíždění Dp se tedy s přihlédnutím k obrázku 6 skládá: a) z rozhodovací dráhy – l1 b) z dráhy vlastního předjetí – lp c) z dráhy současně projeté vozidlem, které se vyskytne v opačném směru a je spatřeno na vzdálenost délky rozhledu pro předjíždění – l3 d) z bezpečnostního odstupu, který předpokládáme mezi předjíždějícím a protijedoucím vozidlem v okamžiku dokončení předjíždění – l0.

l1

lp

l3

Obr. 6 – Délka rozhledu na předjíždění

14

Celková délka rozhledu pro předjíždění tady je: (5a) Dp = l1 + lp + l0 + l3 V tabulce 7 jsou uvedeny délky rozhledu dané normou pro předjíždění v závislosti na návrhové rychlosti. Tabulka 7 – Délky rozhledu pro předjíždění

Návrhová rychlost vn [km/h] Délka rozhledu pro předjíždění Dp [m]

100 590

80 440

70 370

60 300

50 240

40 180

V revizi ČSN 73 6101 bude zřejmě uvažována délka rozhledu pro předjíždění podle vztahu (5b): Dp =

(5b)

1,112v n2 + 32v n ∆v

kde vn je

návrhová rychlost [km/h],

∆v

rozdíl rychlostí předjíždějícího a předjížděného vozidla [km/h]; do revize normy je navrhován v hodnotě 15 až 24 km/h.

Délka rozhledu pro předjíždění má být zajištěna na co možná největší délce silnice. Pro případ, že nelze dostatečnou délku pro předjíždění zajistit, předepisuje norma několik variantních řešení spočívajících ve zvětšení objemu zemních, demoličních a podobných prací, zvětšení počtu jízdních pruhů a až na poslední místo klade možnost zákazu předjíždění či snížení rychlosti místní úpravou dopravními značkami.

4.3 Osa silniční komunikace K vysvětlení pojmu osa silniční komunikace je dobré nejdříve zavést pojem trasa silniční komunikace. Trasou označujeme prostorovou čáru určující směrový a výškový průběh silniční komunikace. Osa silniční komunikace je pak její směrová složka nebo-li půdorysný průmět trasy silniční komunikace. Osa silniční komunikace je polohově umístěna: -

na dvoupruhových silnicích uprostřed jejich průběžného (nerozšířeného) jízdního pásu,

-

na směrově rozdělených silničních komunikacích uprostřed středního dělicího pásu; je-li každý z obou dopravních směrů veden v samostatné trase, umístí se osa každého z obou směrových pásů do os jejich průběžných (nerozšířených) jízdních pásů.

Osa silniční komunikace může být vedena v přímém úseku nebo ve směrových obloucích. Obrázek 7 zobrazuje trasu dvoupruhové silniční komunikace, její osu a niveletu1.

Trasa silnice Směrový tečný polygon Terén Situace

Osa silnice Terén Niveleta

Podélný profil

Obr. 7 – Trasa dvoupruhové silniční komunikace, osa a niveleta 1

výšková složka trasy silniční komunikace, určující její výškový průběh, viz podkapitola 4.15

15

Výškový tečný polygon

4.4 Směrové oblouky Základní směrové vedení trasy silniční komunikace je definováno směrovým polygonem trasy, který je tvořen lomenou čárou určující základní směrové změny trasy silniční komunikace. U směrového polygonu trasy rozlišujeme strany směrového polygonu, které se střetávají ve vrcholech směrového polygonu. Směrovým obloukem1 se rozumí půdorysná křivka, kterou se dosahuje plynulé změny směru trasy silniční komunikace. Tečnami směrového obloku jsou vždy příslušné strany směrového polygonu. U silničních komunikací se používají tyto úpravy směrových oblouků: a) kružnicový s přechodnicemi b) prostý kružnicový c) složený d) přechodnicový Kružnicový oblouk s přechodnicemi, viz podkapitola 4.7, obsahuje kružnicovou část, na kterou navazují z obou stran klotoidní přechodnice2. Tomuto řešení by měla ve většině případů být dávána přednost před ostatními dále uvedenými, neboť je nejvýhodnější pro optimální jízdu ve směrovém oblouku. Na obr. 8 je zobrazena obecná podoba kružnicového směrového oblouku s přechodnicemi s objasněním pojmů, které se používají v souvislosti se směrovými oblouky.

Obr. 8 – Obecná podoba směrového kružnicového oblouku s přechodnicemi

Prostý kružnicový oblouk, viz podkapitola 4.8, smí být použit pouze v při splnění určitých podmínek, které jsou vyloženy v následujících podkapitolách. 1

v běžné mluvě se místo pojmu směrový oblouk požívá pojem zatáčka; tento běžný pojem však nemá oporu v odborné terminologii, a proto by neměl být při odborném vyjadřování používán pojem přechodnice je vysvětlen v podkapitole 4.6, zde si jen uveďme zjednodušenou definici, že přechodnice je křivka, která má proměnlivou křivost a tím umožňuje plynulý přechod mezi částmi trasy s různou křivostí – např. mezi přímým úsekem a kružnicovou částí směrového oblouku 2

16

Složený oblouk, viz podkapitola 4.9, lze navrhnout tam, kde jsou předchozí dvě popsaná uspořádání méně vhodná. Složený oblouk může být sestaven takt o: a) nejvhodněji ze vzájemně vystřídaných kružnicových a krajních a mezilehlých přechodnicových úseků, b) výjimečně z kružnicových částí o různém poloměru, obvykle s krajními přechodnicemi. Přechodnicový oblouk, viz podkapitola 4.10, (směrový oblouk je tvořen jen dvěma přechodnicemi) se připouští tam, kde z trasovacích důvodů je vhodnější kružnicovou část mezi přechodnicemi vypustit. Norma předepisuje pro použití jednotlivých druhů směrových oblouků další omezující podmínky. Tyto podmínky jsou uvedeny v následujících podkapitolách, které se zabývají podrobnějším popisem jednotlivých druhů směrových oblouků.

4.5 Kružnicová část oblouku Kružnicový prvek je součástí řešení každého směrového oblouku, a to i v případě, že se jedná o přechodnicový oblouk, kde je kružnicová část redukována na oskulační kružnici v koncovém bodě přechodnice, viz podkapitola 4.10. Norma předepisuje nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků vycházejíc přitom z účinků sil působících na vozidlo při jeho průjezdu směrovým obloukem při dané rychlosti a příčném slonu vozovky. K výkladu účinků sil působících na pohybující se vozidlo ve směrovém oblouku použijme obr. 9. V levé části obrázku je zobrazeno schématicky vozidlo ve směrovém oblouku, v pravé části obrázku je problém řešení převeden na standardní fyzikální řešení kuželového kyvadla, které je známo z výuky fyziky z prvního ročníku. Standardní řešení kuželového kyvadla je doplněno o třecí sílu, která působí opačně1 k síle radiální2 a tím její účinky ve vztahu kolo – vozovka redukuje. Vozidlo je v pravé části obr. 9 znázorněno hmotným bodem, na který působí horizontálně orientovaná radiální síla F (vynáší vozidlo ven ze směrového oblouku), třecí síla T mezi pneumatikami a vozovkou (brání vynesení vozidla ze směrového oblouku) a vlastní tíha vozidla G. Pro uvedené síly platí skalárně vyjádřené vztahy (I). F = m⋅a G = m⋅ g T = f ⋅G = f ⋅ m ⋅ g

(I)

kde F

je

radiální síla [N],

G

tíha vozidla [N],

T

třecí síla působící proti směru působení síly F [N],

m

hmotnost vozidla [kg],

a

radiální zrychlení [m/s2],

g

tíhové zrychlení [m/s2],

f

součinitel bočního smykového tření [bezrozměrný].

α

α

α α

Obr. 9 – Síly působící na vozidlo, které projíždí směrovým obloukem 1

Při detailnějším fyzikálním rozboru dané situace by bylo třeba zohlednit, že třecí síla leží ve styčné ploše vozovka – pneumatika a tedy neleží na stejné vektorové přímce jako radiální síla. 2 Tato radiální síla je někdy ne zcela správně v technické terminologii označována jako síla odstředivá. Odstředivá síla je však jednou ze setrvačných sil působících v neinerciální vztažné soustavě.

17

Z obr. 9 zřejmě platí, že vozidlo bude v rovnováze (z hlediska působení sil v příčném směru), pokud: tgα =

F −T m⋅a − f ⋅m⋅ g a = = −f G m⋅ g g

(II)

Z fyzikálního hlediska jde o pohyb po kružnici, a proto můžeme radiální zrychlení a vyjádřit jako funkci rychlosti v a poloměru směrového oblouku r: a=

(III)

v2 r

z obr. 9 přímo vyplývá, že lze zavést: P = tg α kde P je příčný skon vozovky [bezrozměrná veličina].

(IV)

Pak rovnici (II) rovnici za použití rovnic (III) a (IV) lze upravit takto: P=

(V)

v2 −f r⋅g

po převedení (přičtení) součinitele smykového tření f dostaneme: P +f =

(VI)

v2 r⋅g

z rovnice (VI) lehce vyjádříme poloměr r: r=

(VII)

v2 g ⋅ (P + f )

Výsledný vztah (VII) upravíme formálně takto: 1. za součinitel smykového tření f, které je obtížně určitelné, zavedeme empiricky zjištěný 1,6 násobek hodnoty příčného sklonu, tedy f = 1,6 P, 2. za tíhové zrychlení g dosadíme hodnotu 9,81m/s2, 3. do vzorce dosazujeme v technické praxi rychlost nikoli v hlavní jednotce SI, kterou je m/s, nýbrž v km/h – zlomek je nutno podělit hodnotou 3,6. Protože se rychlost vyskytuje ve druhé mocnině, musí být i ve druhé mocnině i převodní koeficient, tedy 3,62, 4. příčný sklon nebudeme zadávat absolutně, nýbrž v procentech – celý zlomek proto vynásobíme 100, 5. u změněných veličin, které již nejsou zadávány v hlavních jednotkách, provedeme drobné přeznačení, aby nešlo k záměně s původními veličinami. Pak dosazením do vztahu (VII) a jeho postupnými úpravami dostaneme výrazy (VIII): R0 =

100 ⋅ vn2

vn2 9,81⋅ 3,6 ( p + 1,6 p) 9,81⋅ 3,6 ⋅ p (1 + 1,6) 9,81⋅ 3,6 ⋅ 2,6 ⋅ p 3,3 ⋅ p 2

=

100 ⋅ vn2 2

=

100 ⋅ vn2 2

=

(VIII)

kde R0 je

nejmenší dovolený poloměr směrového oblouku [m]

vn

návrhová rychlost [km/h]

p

dostředný sklon vozovky ve směrovém oblouku [%]

Provedeme-li drobnou úpravu výsledného tvaru (VIII), získáme tvar (6) uvedený v normě. R0 = 0,3

(6)

v n2 p

Vztah (6) je názorným příkladem vztahů používaných v technické praxi, kdy na základě fyzikálního odvození, viz úpravy ve vztazích (I) až (VII), zohlednění empirické zkušenosti (vyjádření součinitele smykového tření f jako funkce příčného sklonu P) a zahrnutí převodních koeficientů mezi hlavními a obvykle používanými jednotkami, vznikne jednoduchý vztah, který je vhodný pro rutinní použití. Tyto „technické“ vztahy (vzorce) však, jak je dokumentováno na příkladu vztahu (6), zcela nebo z části zatemňují svůj fyzikální základ. V tabulce 8 jsou uvedeny zaokrouhlené nejmenší dovolené poloměry směrových oblouků, jež byly vypočteny ze vzorce (6).

18

Tabulka 8 – nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a dostřednému sklonu

Dostředný sklon [%]

Návrhová rychlost [km/h]

2,0

2,5

120

2200

1750

Nejmenší dovolený poloměr kružnicového oblouku [m] 1450 1250 1100 975 875 800 725 -

-

100

1500

1200

1000

875

750

675

600

550

500

-

-

80

1000

775

650

550

500

450

400

350

325

-

-

70 60 50

750 550 375

600 450 300

500 375 250

425 325 220

375 270 190

330 240 170

300 220 150

270 200 140

250 180 125

170 120

110

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

se zákl. sklonem 2,5 % (2,0 %)

3500 3000 (2500) 2800 (1500) 1500 1500 1500

Hodnoty poloměrů v obsažené v tabulce 8 vpravo od čárkované čáry je třeba přezkoušet z hlediska rozhledu pro zastavení. Hodnoty poloměrů vpravo od silné čáry je třeba přezkoušet i z hlediska výsledného sklonu, viz podkapitola 4.12, vztah (27).

4.6 Přechodnice Při přechodu vozidla z přímého úseku do kružnicové části směrového oblouku musí řidič kola automobilu natočit volantem tak, aby se vozidlo pohybovalo po kružnicové dráze. Tento přechod nelze uskutečnit skokově, nýbrž je k němu potřeba nějaký čas. V tomto čase, jak řidič postupně otáčí volantem a jak vozidlo plynule přechází z přímé dráhy na kružnicovou, se vozidlo pohybuje po křivce, jejíž křivost1 se mění od nulové křivosti v přímém úseku do křivosti, která je dána poloměrem kružnicové části směrového oblouku. Této křivce říkáme obecně přechodnice. Přechodnice je směrový návrhový prvek proměnlivé křivosti určený k dosažení plynulé změny radiálního zrychlení při jízdě vozidla do směrového prvku jiné křivosti. Podle polohy ve vztahu ke směrovému oblouku rozeznáváme: -

krajní přechodnici – na jedné straně navazuje na přímý prvek a na druhé straně navazuje buď na kružnicovou část směrového oblouku nebo, v případě přechodnicového oblouku, navazuje na další krajní přechodnici,

-

mezilehlou přechodnici – navazuje z obou stran na kružnicové části o různých poloměrech u složených směrových oblouků a tím umožňuje plynulou změnu křivosti danou poloměrem jedné kružnicové části na křivost určenou poloměrem druhé kružnicové části.

Každý řidič při vjezdu do směrového oblouku si hledá optimální stopu, „vlastní přechodnici“, aby jízda jeho vozidla ve směrovém oblouku byla co nejpohodlnější. Ze zkušeností, které byly získány při studiu pohybu vozidel ve směrových obloucích, byla jako nejvhodnější matematicky definovaná křivka splňující výše popsaný účel vybrána klotoida2. Klotoida je definována vztahem: A2 = R.L

(7)

kde A je

parametr klotoidy, který určuje poměrnou velikost klotoidy; je-li např. A = 200, pak jsou pro tuto klotoidu všechny délkové hodnoty dvojnásobné, než u klotoidy s parametrem A = 100 (velmi nepřesně řečeno: klotoida s parametrem 200 je dvakrát větší než klotoida s parametrem 100),

R

poloměr oskulační kružnice3 v koncovém bodě přechodnice,

L

délka přechodnice.

Na obr. 10 je zobrazena klotoida, v „celé“ délce. Je zřejmé, že v silničním stavitelství se používá jen část klotoidy, což ukazuje obrázek 11.

1

-1

křivost je veličina, která je číselně rovna převrácené hodnotě poloměru. Platí tedy, že křivost kružnice je R . Křivost přímky je nulová, -1 neboť si lze přímku představit jako kružnici o poloměru R = ∞ ⇒ R = 0. 2 existuje samozřejmě mnoho jiných křivek s podobnými vlastnostmi (např. kubická parabola používaná u železničních staveb) lemniskáta aj., avšak v silničním stavitelství je v ČR a v řadě zemí používána právě klotoida 3 poloměr kružnice, která na klotoidu navazuje (nebo by mohla navazovat v případě přechodnicového směrového oblouku, kde kružnicová část není)

19

Obr. 10 - Klotoida

Na obrázku 11 je zobrazena klotoidická přechodnice i s vytyčovacími prvky.

τ

∆R

τ

xs

Obr. 11 – Vytyčovací prvky přechodnice

Symboly použité na obr. 11: τ

– středový úhel přechodnice,

M

- průsečík (bod) hlavní tečny (strany tečného polygonu) s tečnou v koncovém bodě přechodnice,

xM

- vzdálenost bodu M od počátku přechodnice v bodě TP,

st

- vzdálenost bodu M od konce přechodnice v bodě PK (u směrového oblouku kružnicového s přechodnicemi a u směrového oblouku složeného), resp. v bodě PP (u směrového oblouku přechodnicového),

x, y

- pravoúhlé souřadnice koncového bodu přechodnice, které odpovídají středovému úhlu τ,

L

- délka přechodnice, měřená po křivce,

R

- poloměr oskulační kružnice v koncovém bodě přechodnice,

xS, ys

- souřadnice středu oskulační kružnice ve směru základní tečny,

∆R

- odsun oskulační kružnice od základní tečny (tečného polygonu). 20

I když lze hlavní vytyčovací prvky nalézt v klotoidických tabulkách, není dnes v době masového nasazení výpočetní techniky nadbytečné uvést základní vzorce, pomocí kterých lze většinu prvků přechodnice spočítat. Vždy je nutno vycházet z některých, předem daných nebo zvolených hodnot:

Výchozí hodnoty

A, L

A, R

L, R

τ, R

τ, A

Hodnoty, které je nutno vypočítat

R, τ

L, τ

A, τ

A, L

L, R

Závislosti mezi jednotlivými veličinami jsou uvedeny ve vztazích (8), význam symbolů je uveden v legendě obrázku 11. A= L⋅ R 2

A R A2 R= L L=

= R 2τ

=

L

= 2τR

=

A 2τ

=

A

L 2τ

=

(8)

2τ

2τ

2

L L A2 = = 2R 2 A2 2R 2 Pomocí poněkud složitějších vztahů (9) lze vypočítat pravoúhlé souřadnice koncového bodu přechodnice:

τ=

∞

x=L

∑

(−1) n +1

n =1 ∞

(9)

⎡ τ2 τ4 ⎤ τ6 = L ⎢ 1− + − + L⎥ (4n − 3)(2n − 2)! ⎣⎢ 10 216 9360 ⎦⎥

τ 2n −2

⎡τ τ3 ⎤ τ5 τ7 = L⎢ − + − + K⎥ (4n − 1)(2n − 1)! ⎢⎣ 3 42 1320 75600 ⎥⎦ n =1 Následně lze vypočítat další vytyčovací prvky: y=L

∑

(−1) n +1

τ 2 n −1

xs

= x – R sin τ

ys

= R + ∆R = y – R cos τ

xm

= x – y cotg τ

∆R =

y – R (1 – cos τ)

st =

y / sin τ

(10)

Odsunutí ∆R lze vypočítat i bez znalosti hodnot x, y podle následujících vztahů: (11)

⎡ 1 τ2 ⎤ τ4 + − L⎥ ⎢ − ⎢⎣ 24 672 31680 ⎥⎦ ° Pro obvyklý případ, kdy τ ≤ 30 lze použít přibližné vzorce: ∆R =

L2 R0

∆R ≈

L2 24R0

nebo

∆R ≈

(12)

Lτ 12

UPOZORNĚNÍ: VE VŠECH UVEDENÝCH ROVNICÍCH I VZORCÍCH JE NUTNO ÚHLY τ DOSAZOVAT VÝHRADNĚ V OBLOUKOVÉ MÍŘE, TEDY V R A D I Á N E C H !

Další pravidla platná pro přechodnice 1. Délka přechodnice L se z estetických důvodů doporučuje navrhovat v závislosti na velikosti poloměru kružnicového oblouku v hodnotách podle tabulky 9. Tabulka 9 – Doporučené délky přechodnice

Poloměr kružnicového oblouku R [m] Doporučená délka přechodnice L [m]

100 60

200 80

300 100

21

500 120

1000 1500 2000 3000 4000 5000 160 210 290 430 500 550

2. Nelze-li dosáhnout hodnot podle tabulky 9, je možno ve stísněných poměrech délku přechodnice navrhnout na délku vzestupnice, resp. sestupnice (viz podkapitola 4.14), nejméně však: -

1,5 vn1 metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem vnější hrany vodicího proužku

-

vn metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem jeho osy

3. Délka mezilehlé přechodnice ve složeném oblouku je dána vztahem: LM =

(13)

L( R2 − R1 ) R2

kde Lm je

délka mezilehlé přechodnice [m],

L

délka krajní přechodnice oblouku o menším poloměru [m],

R1

poloměr oblouku o menším poloměru [m],

R2

poloměr oblouku o větším poloměru [m].

4. V případě, že hodnota odsunu ∆R spočteného podle rovnic (11) nebo (12) je menší nebo rovna 0,25 m, lze od návrhu krajní případně i mezilehlé přechodnice upustit.

4.7 Kružnicový směrový oblouk s přechodnicemi Již v podkapitole 4.4 bylo řečeno, že kružnicový směrový oblouk s přechodnicemi je nejběžnější případ úpravy směrového oblouku. Kružnicový oblouk s přechodnicemi se může obecně vyskytovat ve dvou variantách: a) kružnicový směrový oblouk se symetrickými přechodnicemi b) kružnicový směrový oblouk s nesymetrickými přechodnicemi V případě varianty a) jsou obě krajní přechodnice stejně dlouhé, tzn. L1 = L2 = L a zároveň i parametry obou přechodnic jsou shodné, tzn. A1 = A2 = A, kdežto ve variantě b) tyto podmínky neplatí. Kružnicový oblouk se symetrickými přechodnicemi Vytyčovací prvky kružnicového směrového oblouku se symetrickými přechodnicemi zobrazuje obr. 12.

Sk

Obr. 12 – Vytyčovací prvky kružnicového oblouku se symetrickými přechodnicemi

1

vn je návrhová rychlost [km/h]

22

V obrázku 12 jsou vyznačeny následující vytyčovací prvky kružnicového oblouku s přechodnicemi: α

- vnější úhel směrového polygonu; úhel sevřený stranou směrového polygonu a prodlouženou sousední stranou směrového polygonu; je roven středovému úhlu směrového oblouku; velikost tohoto úhlu je dána návrhem směrového polygonu

T

- hlavní tečna směrového oblouku; tuto tečnu lze vypočítat ze vzorce: T = x s + (R + ∆R )tg

α

(14)

2 kde R je poloměr kružnicového oblouku a ∆R je odsun, jenž se vypočte podle vzorce (11) nebo (12),

τ

- středový úhel přechodnice, platí pro něho vztahy (8),

x, y

- pravoúhlé souřadnice koncového bodu přechodnice, platí vztahy (9),

xS, ys

- pravoúhlé souřadnice středu kružnicového oblouku, na který navazuje přechodnice v bodě PK oskulační kružnice ve směru základní tečny, platí vztahy (10),

M

- průsečík (bod) základní tečny přechodnice (strany tečného polygonu) s tečnou v koncovém bodě přechodnice

∆R

- odsun oskulační kružnice od základní tečny (tečného polygonu)

xM

- vzdálenost bodu M od počátku přechodnice v bodě TP

z

- vzdálenost vrcholu oblouku od vrcholu směrového polygonu trasy: z=

R + ∆R cos

α

(15)

−R

2

Kružnicový oblouk s nesymetrickými přechodnicemi Dalším hojně používaným řešením směrového oblouku je kružnicový oblouk s nesymetrickými přechodnicemi. Tohoto řešení se často používá v protisměrných směrových obloucích, které by v trase silniční komunikace na sebe navazovaly tak, že by mezi nimi vznikl jen krátký přímý úsek (krátká mezipřímá). V takovém případě se obvykle délky krajních přechodnic obou směrových oblouků přizpůsobí tak, aby se mezipřímá eliminovala a aby směrové oblouky na sebe navazovaly v inflexním bodě. Je-li pak trasa složena z více na sebe navazujících protisměrných bodů, je téměř nevyhnutelné zřizovat kružnicové oblouky s nesymetrickými přechodnicemi. V případě nesymetrických přechodnic má každá přechodnice „svůj“ parametr A1, resp. A2, středový úhel τ1, resp. τ2. Rovnice první, resp. druhé přechodnice tedy bude: A12 = L1 R,

(16)

resp. A22 = L2 R

kde A1, resp. A2 je parametr první, resp. druhé přechodnice, L1, resp. L2

délka první, resp. druhé přechodnice,

R

poloměr kružnicového oblouku.

Ze vztahu (16) zřejmě platí: (17) A12 A22 = L1 L2 Pro výpočet jednotlivých vytyčovacích prvků platí dříve uvedené vztahy přiměřeně. Je třeba rozlišit dva případy: a) vytyčovací prvek je spjat pouze s jednou přechodnicí nebo b) vytyčovací prvek je spjat s oběma přechodnicemi. V případě a) postačí vzorce uvedené v kapitole 4.6. upravit. Úpravu provedeme prostým nahrazením symbolů platných v symetrickém řešení, pro něž platí vzorce v kapitole 4.6, za symboly platné pro nesymetrické řešení, jak ukazuje tabulka 10:

23

Tabulka 10 – Veličiny kružnicového oblouku se symetrickými a nesymetrickými přechodnicemi, které lze počítat podle stejných vztahů, jak jsou uvedeny v podkapitole 4.6

Symetrický Neymetrický

A A1, A2

L L1, L2

R R

τ

τ1, τ2

∆R ∆R1, ∆R2

xM xM1, xM2

st st1, st2

xs xs1, xs2

ys ys1, ys2

V případě b) je třeba postupovat podle poněkud složitějších vztahů, které vystihují závislost na obou parametrech přechodnic. Týká se to prvků: Hlavní tečny T1 a T2:

α

(18)

∆R1 ∆R2 + 2 tgα sin α α ∆R1 ∆R2 − T2 = x s 2 + R ⋅ tg + 2 sin α tgα

T1 = x s1 + R ⋅ tg

−

kde xs1, xs2 jsou pravoúhlé souřadnice středu kružnicového oblouku ve směru hlavní tečny T1, resp. T2; s přihlédnutím ke vztahům (10) pro ně platí: xs1 = x1 – R sin τ1, resp. xs2 = x2 – R sin τ2 kde x1 a x2 jsou pravoúhlé souřadnice styku první a druhé přechodnice s kružnicovým obloukem; pro hodnotu x1, resp. x2 platí vztah (9) s tím, že místo délky L dosadíme do vzorce délku L1 první přechodnice, resp. L2 druhé přechodnice. Obdobně se postupuje při dosazování do vzorců (11), resp. (12) při výpočtu odsunů ∆R1 a ∆R2. R

je poloměr kružnicového oblouku

Poznámka: vzdálenost z vrcholu oblouku od vrcholu směrového polygonu trasy se obvykle neuvádí. Vzorec (15) při nesymetrickém oblouku neplatí.

4.8 Prostý kružnicový oblouk Prostý kružnicový oblouk, jak je uvedeno v samém závěru podkapitoly 4.6, je možno navrhnout v případě, kdy odsun kružnicového oblouku ∆R vyjde ze vztahů (11), resp. (12) menší nebo rovné 0,25 m. Ze vztahu (12) můžeme tedy odvodit podmínku pro minimální poloměr kružnicového oblouku, pro který vyjde odsun ∆R = 0,25 m: (19) L2 L2 ⇒ R0 = 24 R0 6 Pro ustanovení nejmenšího dovoleného poloměru směrového kružnicového oblouku R0, který lze již navrhnout bez přechodnice, se za délku přechodnice L dosazuje jednotně hodnota 1,5vn [m]. Pak lze napsat vztah: 0,25 =

(20) L2 (1,5v n ) 2 2,25v n2 = = = 0,375vn2 , min. však 800 m 6 6 6 Výsledek vztahu (20) lze interpretovat takto: Minimální poloměr kružnicového směrového oblouku, který lze navrhnout již bez přechodnic, tedy jako prostý kružnicový směrový oblouk, je roven 0,375 násobku druhé mocniny návrhové rychlosti. Norma stanoví ještě další omezující podmínku, a to, že minimální velikost poloměru R0 musí být v tomto případě alespoň 800 m. R0 =

Na obrázku 13 jsou vyznačeny vytyčovací prvky prostého kružnicového směrového oblouku: α - vnější úhel směrového polygonu; úhel sevřený stranou směrového polygonu a prodlouženou sousední stranou směrového polygonu; je roven středovému úhlu směrového oblouku; velikost tohoto úhlu je dána návrhem směrového polygonu, T - tečna směrového oblouku; tuto tečnu lze vypočítat ze vzorce: T = R ⋅ tg

α

(21)

2 kde R je poloměr kružnicového oblouku,

z - vzdálenost vrcholu kružnicového oblouku KK od vrcholu směrového polygonu: z=

R cos

α

(22)

−R

2

24

te- délka tětivy d(TK;KT): t e = 2 R ⋅ sin

α

(23)

2 z1- vzepětí oblouku:

(24)

α⎞ ⎛ z1 = R⎜1 − cos ⎟ 2⎠ ⎝

Obr. 13 – Vytyčovací prvky prostého kružnicového směrového oblouku

4.9 Složený oblouk Navrhování složených směrových oblouků se snažíme v praxi vyvarovat. Zmiňme se alespoň o obecných zásadách. Složené směrové oblouky se používají tam, kde kružnicový oblouk s přechodnicemi, případně prostý kružnicový oblouk je z trasovacích příp. estetických důvodů prokazatelně méně vhodný. Jak již bylo uvedeno v podkapitole 4.4, lze jej sestavit nejvhodněji ze vzájemně vystřídaných kružnicových a krajních a mezilehlých přechodnicových úseků, výjimečně také z kružnicových částí o různém poloměru, obvykle s krajními přechodnicemi. Druhou výjimečnou možnost lze však připustit za podmínek, že nejmenší z navržených poloměrů odpovídá návrhové rychlosti a příslušnému dostřednému sklonu, viz tabulka 8, a že vzájemný poměr poloměrů sousedních kružnicových oblouků R2 a R1 (R2›R1) je menší nebo roven 2. Složené směrové oblouky se používají jen zřídka, zejména při rekonstrukcích a v zastavěném území, kde jsou velmi stísněné podmínky a trasa silniční komunikace je určena zástavbou.

4.10 Přechodnicový oblouk Přechodnicový směrový oblouk, viz obr. 14, je obdobou kružnicového oblouku s přechodnicemi, avšak kružnicová část směrového oblouku je redukována pouze na oskulační kružnici. Z tohoto důvodu lze použít všechny vztahy pro výpočet vytyčovacích prvků tak, jak jsou uvedeny pro kružnicový oblouk se symetrickými, resp. nesymetrickými přechodnicemi. Někteří projektanti, dovolují-li jim to podmínky, upřednostňují přechodnicový směrový oblouk s inflexními napojeními na další přechodnicové směrové oblouky, neboť se tím vytvářejí předpoklady pro rychlou, bezpečnou a plynulou jízdu. Taková trasa má vysoký estetický účinek a dobře zapadá do krajiny. Norma pro použití přechodnicového oblouku stanoví podmínku, podle které poměr parametrů obou přechodnic A2/A1 musí být menší nebo roven 1,5.

25

Obr. 14 – Vytyčovací prvky přechodnicového oblouku

4.11 Osa silniční komunikace – pravidla pro navazování směrových oblouků Jak již bylo řečeno dříve, osa silniční komunikace je směrová složka nebo půdorysný průmět trasy silniční komunikace. Skládá se z přímých úseků a ze směrových oblouků, které jsou vsazeny do směrového polygonu trasy. V této podkapitole jsou shrnuta pravidla a zásady pro vytváření optimální osy silniční komunikace: 1. Dotýkají-li se v inflexním bodě dva protisměrné kružnicové oblouky s přechodnicemi, musí být poměr parametrů stýkajících se přechodnic A2 prvního směrového oblouku k A1 druhého (navazujícího) směrového oblouku menší nebo rovný 1,5. Doporučuje se použít poměru poloměrů R2/R1 menšího nebo rovného 2. (A2 a R2 jsou větší z obou srovnávaných hodnot.) 2. Následují-li po sobě dva protisměrné prosté kružnicové oblouky, musí být mezi ně vložena mezipřímá v délce alespoň 2 vn metrů. 3. Velikost poloměru následného směrového oblouku (jeho kružnicové části) po předcházející přímé se přezkouší podle hodnotového rozmezí grafu uvedeného v obr. 15 (při dodržení ustanovení o prostorovém uspořádání trasy, viz podkapitola 4.17)

Velmi výhodná

poloměr oblouku [m]

800

Vhodná 600

Použitelná 400

Nevhodná 200 0 0

200

400

600

800

délka v přímé [m] Obr. 15 – Velikost poloměru směrového oblouku v závislosti na délce předcházející přímé

4.12 Příčný, dostředný a výsledný sklon Příčným sklonem rozumíme odklon povrchové přímky koruny silniční komunikace nebo její části od vodorovné roviny v příčném řezu, udává se v procentech. Ve směrovém oblouku se příčný sklon klesající směrem ke středu křivosti oblouku označuje užším názvem dostředný sklon. Základním příčným sklonem rozumíme příčný sklon jízdního pásu v přímé. 26

Podle uspořádání rozlišujeme: a) střechovitý příčný sklon, b) jednostranný příčný sklon. V přímé se zpravidla zřizuje sklon střechovitý. Ve vhodných terénních případech se důvodu snazšího odvodnění a v oblasti úrovňových křižovatek může být zřízen i jednostranný příčný sklon. Změny střechovitého příčného sklonu na jednostranný musí být provedeny plynule tak, aby byly co nejméně patrné a aby zajistily řádné odvodnění vozovky. Základní příčný sklon jízdních pruhů v přímé i v obloucích (pokud nevyžadují sklon větší) se navrhuje zpravidla 2,5 %, nejméně však 2 %. Dostředný sklon ve směrových obloucích musí být v odpovídajícím vztahu k návrhové rychlosti a k poloměru oblouku, viz tabulka 8. Údaje uvedené v tabulce 8 je nutno chápat tak, že 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 s výjimkou toček nesmí být v území s častými námrazami navržen dostředný sklon větší než 6 %. U všech oblouků, jejichž poloměr nedosahuje hodnot, u kterých podle tabulky 8 již není třeba dostředného sklonu, a které nevyžadují většího dostředného sklonu, než je sklon základní, se navrhne dostředný skon v hodnotě zpravidla 2,5 % nejméně však 2,0 %. Ke zjištění poloměrů dostředných oblouků R0 nevyžadujících dostředný příčný sklon je třeba posoudit rovnováhu sil vyjádřenou vztahem: R0 =

(

. 2 vn ,

g n f + 0,01 p

(25)

)

kde .

vn je

návrhová rychlost [m/s],

gn

normální tíhové zrychlení; uvažuje se v hodnotě 9,81 m/s2

f´

součinitel příčného tření; uvažuje se v hodnotě 0,055

p

základní příčný sklon jízdního pásu [%]; uvažuje se v hodnotě 2,5 % (2,0 %)

Po dosazení konstant do vztahu (25) a převodu návrhové rychlosti vn na km/h získáme zjednodušené vztahy pro nejmenší poloměr oblouku R0 [m], jenž nevyžaduje dostředný příčný sklon: R0 = 0,225vn2 ,

(26)

platí pro p = 2,0 %

R0 = 0,262vn2 , platí pro p = 2,5 % Příslušné poloměry R0 vypočtené podle vztahu (26) a zaokrouhlené na obvyklé tabelární hodnoty jsou uvedeny v tabulce 8.

Výsledný sklon jízdního pásu je určen vztahem: (27)

m = s2 + p2

kde s a p jsou hodnoty podélného a příčného sklonu v procentech. Tabulka 11 – Největší dovolené výsledné sklony m podle druhu území a použité kategorie silniční komunikace

Kategorijní typ silniční komunikace D 26,5; D 27,5; R 26,5; R 27,5 R 26,5; R 24,5; R 22,5 R 11,5; S 24,5 S 22,5 S 11,5; S 10,5; S 9,5 S 7,5; S 6,5

Území rovinaté Území pahorkovité Území horské nebo mírně zvlněné Největší dovolený výsledný sklon m [%] 7,0

7,0

6,5 7,5

7,0 7,5

8,5

7,5 8,5 10,0

Norma zejména z důvodu nutnosti odvodnění každého místa na komunikaci stanoví minimální hodnoty tohoto výsledného sklonu. Výsledný sklon nemá poklesnout pod 0,5 % a nesmí být menší než 0,3 %. Horní meze výsledného sklonu m jsou závislé na druhu území a kategorii silniční komunikace a dány hodnotami uvedenými v tabulce 11.

27

4.13 Klopení Klopení je postupná změna základního příčného sklonu do dostředného sklonu ve směrovém oblouku. Dostředný sklon se vytváří otočením uvažované části příčného řezu kolem: a) osy jízdního pásu, b) vnějšího okraje vodicího proužku, c) spojnice vnějších okrajů vodicích proužků1. Střechovitý příčný sklon jízdního pásu se zásadně klopí nejdříve kolem osy až do dosažení jednostranného příčného sklonu. Poté se může pokračovat v klopení buď kolem osy nebo kolem vnějšího okraje vodicího proužku. Postup při klopení je tedy následující: Střechovitý příčný sklon

Klopení kolem osy

Jednostranný příčný sklon

Klopení kolem osy

NEBO Kopení kolem vnějšího okraje vodicího proužku

Na směrově rozdělených silničních komunikacích se klopí každý jízdní pás zvlášť. Způsob klopení je závislý na sledovaném účelu, např. na jednoduchosti provádění, na minimalizaci zemních prací, na způsobu odvodnění zejména povrchové vody, na požadavku zachování vodorovnosti středního dělicího pásu atp. Ve všech případech je nutno přezkoušet a zajistit plynulý odtok srážkové vody i z nejnižších míst koruny silniční komunikace. Určitá komplikace nastává v případě vychýlení vodicího proužku z důvodu zřízení přídatného, připojovacího či odbočovacího pruhu, klopí-li se kolem vnější hrany vodicího proužku. V takové situaci se klopení jízdního pásu provádí kolem teoretického pokračování původního ještě nevychýleného vnějšího okraje vodicího proužku, takže osa klopení zůstává i v úsecích s přídatnými pruhy na témže místě jako v trase bez přídatných pruhů. Ustanovení o nejmenším výsledném sklonu podle předchozí podkapitoly platí samozřejmě v každé fázi klopení, tedy i v okamžiku, kdy příčný sklon silniční komunikace je v důsledku klopení nulový. V takovém místě se výsledný sklon rovná podélnému sklonu, pro který tedy platí stejná podmínka: sp, min.= 0,5 %, resp. 0,3 % (viz předchozí podkapitola)

4.14 Vzestupnice (sestupnice) K vysvětlení pojmu vzestupnice, resp. sestupnice je vhodné zavést pojem převýšení. Převýšením rozumíme výškový rozdíl mezi hranami koruny silniční komunikace ve směrovém oblouku vzniklý klopením. Vzestupnice je pak prostorová čára, která určuje průběh postupného růstu převýšení na vnější klopené části silniční komunikace ve směru staničení2. Sestupnice je prostorová čára určující průběh postupného úbytku převýšení na vnitřní klopené části silniční komunikace ve směru staničení. Vzestupnice (sestupnice) se zpravidla zřizuje na délku přechodnice. Přitom však musí být zachována její nejmenší délka Lvz,min. vypočtená ze vztahu: Lvz ,min . =

(28)

100h0 100hh nebo max ∆s max ∆s

kde 1

poslední způsob klopení se nazývá „hřebenové klopení“; s největší pravděpodobností bude zavedeno v revizi normy ČSN 73 6101 a bude používáno ve zvláštních případech, viz podkapitola 4.14, část Hřebenové klopení 2 staničení je vzdálenost jednotlivých bodů osy silniční komunikace od jejího začátku

28

max ∆s

je

h0

maximální podélný sklon vzestupnice (sestupnice) podle tabulky 12, převýšení vnějšího okraje vodicího proužku [m] – při klopení kolem osy jízdního pásu:

h0 =

hh

(a + v1(2) ) ⋅ ( p 2 − p1 ) + ∆a ⋅ p 2

(29)

100 převýšení vnějšího okraje vodicího proužku [m] – při klopení kolem vnějšího okraje vodicího proužku; rozlišují se tyto případy:

a) výchozí příčný řez se střechovitým sklonem s okraji vodicího proužku ve stejné výšce: hh =

hh =

(2a + ∆a + v ) ⋅ p 2

dvoupruhová silnice 50 b) výchozí příčný řez s dostředným sklonem s okraji jízdního pásu v různé výšce:

(a + ∆a + v )⋅ ( p2 − p1 )

dvoupruhová silnice

50 2a + 2∆a + v1 + v2 ) ⋅ ( p2 − p1 ) ( hh = 100 kde

a

(30a)

(30b) dálnice a více pruhová silnice

je šířka jízdního pruhu [m],

∆a

rozšíření jízdního pruhu [m] (v případě, že je nutné, viz podkapitola 5.2),

p1

příčný sklon na začátku vzestupnice (sestupnice) [%] (2,5 % nebo 2,0%, viz podkapitola 4.12),

p2

příčný sklon na konci vzestupnice (sestupnice) [%], viz tabulka 8,

v,v1,v2 šířka vodicích proužků [m], viz tabulka 3, resp. tabulka 4. Tabulka 12 – Největší a nejmenší sklony vzestupnice (sestupnice)

návrhová rychlost vn [km/h] do 50 60 až 70 80 až 90 100 až 120

max. ∆s [%] a´ ≤ 4,25 m a´ > 4,25 m 1,2 1,4 1,0 1,2 0,7 0,85 0,6 0,7

min. ∆s [%] a´ ≤ 4,25 m a´ > 4,25 m 0,1 a´

0,07 a´ nejvýše max. ∆s

Vyjde-li délka vzestupnice (sestupnice) delší, než je délka navržené přechodnice, je třeba délku přechodnice zvýšit. Nelze-li délku přechodnice zvýšit, umístí se část vzestupnice (sestupnice) do přímé před směrovým obloukem a zbytek do přechodnice. Je-li od návrhu přechodnice v souladu s ustanoveními normy upuštěno, umístí se vzestupnice (sestupnice) zčásti do oblouku a zčásti do přímé nebo zcela do přímé. Norma dále stanoví možnosti pro umístění vzestupnic (sestupnic) ve složených obloucích a jiných případech. Rozhodujícím kritériem pro umístění vzestupnice (sestupnice) je dodržení minimálního výsledného sklonu 0,5 % resp. 0,3 %, viz podkapitola 4.12. Sklon vzestupnice (sestupnice) ∆s [%] je rozdílem mezi podélnými sklony okraje nerozšířeného jízdního pásu a osy klopení. Jeho velikost je možno vypočítat podle vztahu (31): ∆s =

( p 2 − p1 ) ⋅ a ,

(31)

LVZ

kde

∆s je

sklon vzestupnice (sestupnice) [%],

p1

příčný sklon na začátku vzestupnice (sestupnice) [%],

p2

příčný sklon na konci vzestupnice (sestupnice) [%],

LVZ

délka vzestupnice (sestupnice) [m],

a

,

vzdálenost okraje jízdního pásu od osy klopení [m].

Průběh vzestupnice (sestupnice) v závislosti na způsobu klopení Výškový průběh vzestupnice (sestupnice) je úzce spjat se způsobem klopení a typem příčného sklonu silniční komunikace před směrovým obloukem. V tabulce 13 jsou vyobrazeny čtyři příklady výškového vedení vzestupnice (sestupnice). Pro ilustraci byla zvolena část jednoduchého směrového motivu, přímá – přechodnice – kružnicový oblouk. V přímé je použit základní příčný sklon 2,5 % a v kružnicové části směrového oblouku dostředný sklon o velikosti 4, 0 %. Ve vyobrazeních nejsou zahrnuta rozšíření jízdních pruhů ∆a, která se provádějí pouze u směrových oblouků, jejichž poloměr je menší než 320 m, viz podkapitola 5.2. 29

Tabulka 13 – Vzestupnice a sestupnice při různém způsobu klopení

Označení, popis a komentář

Vyobrazení

Jednoduchý směrový motiv začíná přímou, na níž v bodě TP navazuje přechodnice, která končí v bodě PK, kde začíná kružnicový oblouk. Ve spodní části obrázku je znázorněn průběh křivosti. V přímé je křivost nulová, v přechodnici křivost roste s klesající hodnotou poloměru oskulačních kružnic, které přísluší každému bodu přechodnice od jejího počátku v bodě TP do jejího konce v bodě PK. V kružnicové části směrového oblouku je křivost konstantní a je rovna převrácené hodnotě poloměru kružnice. -

A)

-

B) -

C) -

D) -

klopení kolem osy jízdního pásu při střechovitém příčném sklonu v přímé 2,5 % a dostředném sklonu ve směrovém oblouku 4 % při tomto způsobu klopení se nejdříve zvedá vnější polovina jízdního pásu až do dosažení jednotného dostředného sklonu 2,5 %. Poté začne pravá polovina klesat a levá pokračuje ve stoupání až do jednotného dostředného sklonu o velikosti 4 % tento způsob klopení je z konstrukčního hlediska jednoduchý a nemění se při něm poloha nivelety1 klopení kolem vnější hrany vnitřního vodicího proužku při střechovitém příčném sklonu v přímé 2,5 % a dostředném sklonu ve směrovém oblouku 4 % při tomto způsobu klopení se postupuje obdobně jako v předchozím případě až do jednotného dostředného sklonu 2,5 %. Pak se klopí celý jízdní pás až do požadovaného dostředného sklonu (4 %) tento způsob klopení mění niveletu ve směrovém oblouku, rovněž vzestupnice je poněkud strmější, neboť zde chybí sestupnice, která by část klopení převzala

klopení kolem osy jízdního pásu při jednostranném příčném sklonu v přímé 2,5 %, který je opačný k dostřednému sklonu ve směrovém oblouku 4 % tento způsob klopení je z konstrukčního hlediska jednoduchý a nemění se při něm poloha nivelety

klopení kolem vnější hrany vodicího proužku při jednostranném příčném sklonu v přímé 2,5 %, který je opačný k dostřednému sklonu ve směrovém oblouku 4 % tento způsob klopení mění niveletu ve směrovém oblouku, rovněž vzestupnice je oproti předchozímu případu výrazně strmější, neboť musí změnit bez spolupůsobení sestupnice jednostranný sklon v opačný jednostranný sklon

Vysvětlivky: L, resp. P – vnější hrana levého, resp. pravého vodicího proužku; O – osa silniční komunikace, N – niveleta

1

výšková složka trasy silniční komunikace, určující její výškový průběh

30

Omezující podmínky pro velikost sklonu vzestupnice (sestupnice) V průběhu celé délky vzestupnice nesmí být překročen stanovený největší sklon a v rozmezí základních příčných sklonů (zpravidla ± 2,5 %, nejméně ± 2,0 %) nesmí klesnout pod hodnotu nejmenšího sklonu vzestupnice (sestupnice). Největší a nejmenší sklony vzestupnice (sestupnice) jsou uvedeny v tabulce 12. Půdorysně se vzestupnice (sestupnice) umisťuje do vnějšího okraje nevychýleného vodicího proužku, který při zvoleném způsobu klopení mění svou výškovou polohu. Provádí se v zásadě v jednotném přímkovém podélném sklonu. V předchozím odstavci byl zmíněn požadavek na nutnost dodržení minimálního sklonu vzestupnice (sestupnice) v rozmezí základních sklonů. Není-li možno vzestupnici (sestupnici) navrhnout tak, aby měla při jednotném sklonu podélný sklon alespoň minimální dle tabulky 12, provede se vzestupnice (sestupnice) s lomeným přímkovým podélným sklonem tak, aby byl v rozmezí základních sklonů dodržen požadavek na minimální sklon vzestupnice (sestupnice) dle tabulky 12, viz obr 16. Vysvětlivky:

(1) (2) (3) (4)

vzestupnice s jednotným sklonem ∆s < min. ∆s (viz tabulka 12); tato vzestupnice musí být nahrazena vzestupnicí s lomeným sklonem – přímky 2 a 3 na obr., část vzestupnice se sklonem ∆s1 = min. ∆s v rozmezí základního sklonu ± 2,5 %, část vzestupnice se sklonem ∆s2 < min. ∆s v úseku s příčným sklonem vyšším, než je příčný sklon základní – úsek s příčným sklonem od 2,5 % – 4,0 %, sestupnice. Obr. 16 – Lomený přímkový podélný sklon vzestupnice

Hřebenové klopení Hřebenové klopení bude s největší pravděpodobností obsaženo v revizi normy ČSN 73 6101 jako možné řešení situace, kdy nelze dosáhnout změny příčného sklonu klopením kolem osy jízdního pásu nebo kolem vnějšího okraje vodicího proužku tak, aby bylo dosaženo v každém místě silniční komunikace alespoň minimálního výsledného sklonu 0,5 %, resp. 0,3 %. Při hřebenovém klopení se klopí kolem osy klopení, která probíhá od vnějšího okraje jednoho vodicího proužku k vnějšímu okraji druhého vodicího proužku. Na obrázku 17 je znázorněn princip hřebenového klopení na příkladu změny jednostranného příčného sklonu v přímé, který je opačný k dostřednému sklonu ve směrovém oblouku. V uvedeném obrázku je tedy řešena pomocí hřebenového klopení stejná situace jako v tabulce 13 pod písmeny c) a d).

Osa klopení

Niveleta

Teoretická niveleta Obr. 17 – Hřebenové klopení

31

Lomy vzestupnic (sestupnic) Lomy na začátku a konci vzestupnice (sestupnice) se výškově zaoblují na délku tečny, která se rovná nejméně jedné šestině délky vzestupnice (sestupnice). Tím se vypočtená délka vzestupnice prodlouží o dvojnásobek délky tečny, viz obr. 18.

Obr. 18 - Zaoblení lomů vzestupnice (sestupnice)

Norma připouští upuštění od zaoblení lomů vzestupnice (sestupnice) v případech, kdy největší svislá pořadnice ymax, kterou lze spočítat ze vzorce (39), nepřestoupí hodnotu 0,025 m.

4.15 Podélný sklon, poloha nivelety, lomy podélného sklonu, velikost a délka stoupání Podélný sklon trasy silniční komunikace je důležitým návrhovým prvkem, neboť jeho velikost přímo ovlivňuje bezpečnost a plynulost silničního provozu. Velikost podélného sklonu se řídí členitostí území a návrhovou rychlostí. Největší dovolené hodnoty podélného sklonu jsou uvedeny v tabulce 5. Důležitým pojmem, se kterým se při návrhu výškového řešení trasy setkáváme je niveleta. Niveleta je výškovou složkou trasy silniční komunikace, podobně jako osa je směrovou složkou trasy silniční komunikace. V půdoryse je niveleta umístěna zásadně: a) na směrově rozdělených silničních komunikacích na vnějších okrajích vnitřních vodicích proužků, b) na dvoupruhových silnicích v ose jízdního pásu. Z uvedeného je zřejmé, že niveleta není ve všech případech půdorysně umístěna ve stejném místě jako osa silniční komunikace, srov. podkapitolu 4.3. Jak bylo uvedeno v předchozí podkapitole, viz tabulka 13, při některých způsobech klopení se mění poloha nivelety. V takovém případě zavádíme ještě pojem teoretická niveleta, která je vztažena k výškově neměnné ose otáčení příčného řezu při klopení. V podélném řezu se pak vyznačí polohy obou nivelet. Lomy podélného sklonu Lomy podélného sklonu se zaoblují 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. Lze rozlišit výškové oblouky vypuklé (vrcholové a svahové) a vyduté (údolnicové a svahové)1, srov. obr. 19.

Obr. 19 – Druhy výškových oblouků, vlevo vypuklé, vpravo vyduté

1

Ze zkušeností je známo, že se studentům pletou pojmy vydutý a vypuklý. Pojem „vydutý“ si lze zapamatovat tak, že do dutého předmětu lze nalít vodu ⇒ voda se lije do mísy ⇒ tvar mísy napoví, co znamená „vydutý“. Někdy se místo českého „vydutý“ používá cizí slovo „konkávní“ a místo „vypuklý“ cizí „konvexní“. Zde si lze pamatovat, že kávu nalijeme pouze do konkávního, kdežto z konvexního vyteče. Pozor!!! v matematice u průběhu funkcí je to přesně opačně.

32

Výškové oblouky se v zásadě navrhují s co možná největším poloměrem, aby trasa silniční komunikace byla co nejplynulejší. Obecně lze říci, že čím je rozdíl podélných sklonů menší, tím větších poloměrů výškových oblouků1 je třeba použít. Norma stanoví minimální dovolené výškové poloměry oblouků, viz dále. Přímkové sklony mezi výškovými oblouky téhož smyslu jsou nevzhledné a v místech, která jsou pohledově exponována, musí být vyloučeny. Nahrazení výškového motivu: výškový oblouk – přímkový sklon – výškový oblouk je možno provést dvěma způsoby: a) celý motiv se nahradí jedním výškovým obloukem o větším poloměru, b) motiv se provede se složeným výškovým obloukem. Volbě a) je třeba dát jednoznačně přednost. Následují-li těsně za sebou výškové oblouky opačného smyslu, doporučuje se vložit mezi ně přímkový sklon délky: Cp =

(32)

100v n2 Rv

kde Cp je

délka svislého průmětu vloženého přímkového sklonu do vodorovné [m],

vn

návrhová rychlost [km/h],

Rv

poloměr vypuklého výškového oblouku [m].

Vypuklé výškové oblouky Vypuklé výškové oblouky zaoblují lomy podélného sklonu tak, aby byl: a) na dvoupruhových silnicích zajištěn podle možnosti rozhled pro předjíždění, b) na všech silničních komunikacích zajištěn bezpodmínečně rozhled pro zastavení. Nejmenší dovolené poloměry vypuklých výškových oblouků Rv [m] se vypočtou ze vztahu (33): Rv =

(

D z2( p )

2 ⋅ h1 + 2 h1 h2 + h2

(33)

)

kde Dz je

délka rozhledu pro zastavení [m], viz podkapitola 4.2,

Dp

délka rozhledu pro předjíždění [m], viz podkapitola 4.2,

h1

výška řidičova oka nad jízdním pásem [m], uvažuje se h1 = 1,20 m,

h2

výška [m] a) nejmenší viditelné překážky podle tabulky 6 u délky rozhledu pro zastavení nebo b) zorného paprsku dopadajícího na protijedoucí vozidlo, které se nachází ve vzdálenosti Dp, uvažuje se h2 = 1,20 m.

Po dosazení uvažovaných hodnot do vztahu (33) lze napsat vztahy pro nejmenší dovolené poloměry vypuklých výškových oblouků Rv [m] takto: Nejmenší dovolené poloměry vypuklého výškového oblouku pro zastavení: D2 Rv = z platí pro návrhovou rychlost vn ≤ 100 km/h 2,4

(34)

D z2 platí pro návrhovou rychlost vn = 120 km/h 4,0 Nejmenší dovolené poloměry vypuklého výškového oblouku pro předjíždění: Rv =

D 2p

platí pro návrhovou rychlost vn ≤ 100 km/h 9,6 Norma stanoví tabelárně hodnoty nejmenších poloměrů vypuklých oblouků tak, jak jsou uvedeny v tabulce 14. Rv =

1

pro výškové oblouky se praxi také používá pojem „zakružovací oblouky“

33

Tabulka 14 – Nejmenší poloměry výškových vypuklých oblouků

Poloměr výškového vypuklého oblouku při návrhové rychlosti vn [km/h] Rv [m] 120 100 80 70 60 nejmenší doporučený pro zastavení 12 000 10 000 5 000 4 000 2 500 nejmenší dovolený pro zastavení 11 000 6 000(* 3 000(** 2 500 1 500 nejmenší dovolený pro předjíždění 38 000 21 000 15 000 10 000 (* platí jen do rozdílu podélných sklonů nejvýše 2,5 % (** platí jen do rozdílu podélných sklonů nejvýše 3,3 %

50 1 500 1 000 6 000

Vyduté výškové oblouky Minimální poloměry vydutých výškových oblouků Ru [m] se zpravidla navrhují tak, aby světelný kužel světlometů automobilu osvětloval jízdní pás na vzdálenost pro zastavení. Tento požadavek je vyjádřen ve vztahu (35): Ru =

(

D z2

2 ⋅ hs + D z tgα

,

(35)

)

kde Dz je

délka rozhledu pro zastavení [m], viz podkapitola 4.2,

hs

výška světlometu nad jízdním pásem, uvažuje se hs = 0,75 m,

,

α

úhel sevřený okrajovým (povrchovým) paprskem světelného kužele světlometu a jeho osou, uvažuje se α, = 1°.

Po dosazení uvažovaných konstant lze vztah (35) vyjádřit takto: (36) 100 D z2 150 + 3,5 D z Norma i v případě vydutých výškových oblouků stanovuje jejich minimální poloměry tabelárně, viz tabulka 15. Ru =

Tabulka 15 – Nejmenší poloměry vydutých výškových oblouků

Poloměr výškového vydutého oblouku Ru [m] nejmenší doporučený nejmenší dovolený

120 6 000 5 000

při návrhové rychlosti vn [km/h] 100 80 70 60 4 200 3 000 2 000 1 500 3 400 2 100 1 500 1 000

Výpočet vytyčovacích prvků výškového oblouku Vytyčovací prvky výškového oblouku jsou přehledně znázorněny na obrázku 20.

Obr. 20 – Vytyčovací prvky výškového oblouku

V obrázku 20 jsou zobrazeny následující prvky: lz je

délka zaoblení [m],

t

délka tečna výškového oblouku [m]

TZ, ZT začátek, konec zaoblení (T – tečna, Z – zaoblení) 34

50 1 200 700

V

vrchol výškového oblouku

M

libovolný bod ležící na výškovém oblouku

M0

průmět bodu M na tečnu výškového oblouku

HM, HMo výšky bodů M, M0, obvykle se udávají v metrech nad mořem xM

vzdálenost bodu M od počátku zaoblení

yM

svislá pořadnice v bodě M; vzdálenost d(M,M0) [m]

ymax

největší svislá pořadnice výškového oblouku [m]

x1, x2

vzdálenost bodu V od bodu TZ, resp. ZT

s1, s2

podélné sklony [%]

Pro výpočet vyznačených prvků platí vztahy: -

délka tečny výškového oblouku: (37)

-

podélné sklony opačného smyslu (s1 + s 2 ) ⋅ Rv(u ) t= 200 podélné sklony téhož smyslu (s1 − s 2 ) ⋅ Rv(u ) t= 200 délka zaoblení: lz = 2 ⋅ t svislá a maximální pořadnice:

(38)

-

yM =

(39)

x2 2 Rv ( u )

y max =

t2 2 Rv (u )

-

výška libovolného bodu

-

H M = H Mo ± y M vzdálenost vrcholu od začátku, resp. konce zaoblení x1 =

s1 Rv (u ) 100

, resp. x 2 =

(40) (41)

s 2 Rv ( u ) 100

Velikost a délka stoupání Přípustné podélné sklony pro každou základní kategorii silniční komunikace v závislosti na druhu území jsou uvedeny tabulce 5, v podkapitole 4.1, která se zabývá návrhovou rychlostí. Velikost a délka stoupání jsou velmi důležitými faktory, jež ovlivňují rychlost vozidel, zejména těch pomalých a velmi pomalých. Tato vozidla rozhodujícím způsobem snižují rychlost dopravního proudu a tím i jeho bezpečnost a plynulost. Nelze-li niveletu navrhnout tak, aby pomalá a velmi pomalá vozidla nebránila neúměrně provozu, je třeba již při návrhu či rekonstrukci silniční komunikace navrhnout zvětšení počtu jízdních pruhů ve stoupání, případně i v klesání. Návrhy délek stoupání vycházejí z požadavků výhledových intenzit v návrhovém období. Narozdíl od dříve používaných zvyklostí dnes norma hovoří o zvětšení počtu jízdních pruhů, nikoli o přidání přídatného jízdního pruhu na úkor krajnice. Nyní norma předepisuje zvětšení počtu jízdních pruhů přidáním dalšího jízdního pruhu ve směru jízdy do stoupání, a to v zásadě vpravo ve směru jízdy (a jen odůvodněných případech vlevo). Toto ustanovení zabezpečuje, že pomalá vozidla jedou stále v průběžném jízdním pruhu, kdežto vozidla rychlejší je předjíždějí. Pomalé vozidlo tak neztrácí rychlost manévrováním. Návrhy délek stoupání vycházejí z požadavků výhledových intenzit v návrhovém období. Norma stanoví, za kterých podmínek je třeba provádět kapacitní výpočty, které odůvodňují zvětšení počtu jízdních pruhů. Kapacitní výpočty nejsou v této učebnici zahrnuty, jednak z důvodu rozsahu učebnice, ale také proto, že se v současné době vedou v odborné veřejnosti diskuse o způsobech a parametrech výpočtu.

4.16 Rozhled ve směrovém oblouku Úvodem této podkapitoly si proveďme malé shrnutí. V podkapitole 4.2, kde je rozebírána problematika délek rozhledů v přímé, bylo řečeno, že délka rozhledu pro zastavení musí být zachována ve všech případech. 35

Délka rozhledu ve výškových obloucích je řešena v předchozí podkapitole, kde jsou uvedeny podmínky pro minimální poloměry výškových oblouků právě ve vztahu k délce rozhledu. Tato podkapitola se zabývá rozhledem ve směrových obloucích. Ve směrových obloucích musí řidič vozidla vidět stále tak daleko, aby dokázal zastavit vozidlo před nízkou překážkou či bezpečně předjet pomalejší vozidlo. I ve směrových obloucích musí být tedy dodrženy délky rozhledu pro zastavení, případně i pro předjíždění tak, jak jsou uvedeny v podkapitole 4.2. Těmto délkám ve směrových obloucích odpovídají délky tětiv, které spojují body určujících jízdních stop ve směrovém oblouku. Určující jízdní stopou rozumíme osu vyšetřovaného jízdního pruhu. Potřebná rozhledová pole jsou pak ohraničena křivkou, která vznikne jako obálka těchto tětiv. V takto určeném rozhledovém poli, tzn. v prostoru mezi ohraničující křivkou a určující jízdní stopou, nesmí být umístěna žádná překážka, která by rozhledu bránila. Na obrázku 21 je vlevo znázorněna konstrukce rozhledového pole pro zastavení a vpravo konstrukce rozhledového pole pro předjíždění včetně zakreslení křivky ohraničující rozhledové pole pro zastavení. Pod každou z těchto konstrukcí je vynesen příčný řez, který ukazuje jednotlivé šířkové parametry: a

– šířka jízdního pruhu,

v

– šířka vodicího proužku,

c

– šířka zpevněné krajnice,

e+0,25 – šířka nezpevněné krajnice, cz (cp) – vzdálenost křivky rozhledového pole pro zastavení (předjíždění) od určující jízdní stopy (osy příslušného jízdního pruhu), Dz (Dp) – délka rozhledu pro zastavení (předjíždění), viz podkapitola 4.2,

URČUJÍCÍ JÍZDNÍ STOPA

URČUJÍCÍ JÍZDNÍ STOPA

OSA JÍZDNÍHO PÁSU

OSA JÍZDNÍHO PÁSU

Obr. 21 – Rozhledová pole pro zastavení (vlevo) a pro předjíždění (vpravo)

Z příčných řezů na obrázku 21 jsou patrné požadavky na rozhledové pole mimo těleso silniční komunikace. Rozhledové pole se mimo těleso silniční komunikace zajišťuje uvolněním prostoru demoličními nebo bouracími pracemi následovně: -

0,30 pod hranu koruny do vzdálenosti cz,

-

0,90 nad hranu koruny do vzdálenosti cp, jestliže se ve směrovém oblouku zajišťuje i délka rorhledu pro předjíždění.

Poznámka: Z obr. 21 je zřejmé, že vzdálenosti cz a cp nejsou po délce oblouku konstantní. Potřebná rozhledová pole se zajišťují: 36

a) na silničních směrově rozdělených komunikacích v prostoru středního dělicího pásu a nezpevněné části krajnice (v závislosti na osazení svodidla), b) na směrově nerozdělených silnicích v prostoru nezpevněné části krajnice (v závislosti na osazení svodidla) a vpravo od vnitřní hrany koruny. Norma obsahuje ve své příloze umístění určujících jízdních stop a zajištění potřebného rozhledu nejmenším poloměrem směrového oblouku. Poloměr směrového oblouku nesmí být menší než hodnota poloměru zjištěná ze vztahu návrhové rychlosti a dostředného sklonu, viz tabulka 8, a musí vyhovovat i hledisku největšího dovoleného výsledného sklonu, viz tabulka 11.

4.17 Prostorové řešení trasy Tato podkapitola tvoří shrnutí celé 4. kapitoly. Jednotlivými stavebními kameny trasy silniční komunikace jsou návrhové prvky. V předchozích podkapitolách jsou uvedeny způsoby, kterými se jednotlivé návrhové prvky vzájemně ovlivňují a jak spolu souvisejí. Jsou tam uvedena pravidla pro napojování směrových a výškových oblouků, návrhové rychlosti ve vztahu ke kategoriím silničních komunikací, vztahy mezi poloměry směrových oblouků a návrhovou rychlostí apod. Soubor těchto pravidel však ještě není zárukou úspěšného a optimálního návrhu trasy silniční komunikace. Z hlediska bezpečnosti a plynulosti silničního provozu se vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků volí výškově i směrově tak, aby hodnoty poloměrů směrových oblouků postupně vzrůstaly nebo klesaly a vyjadřovaly tak pozvolný přechod do podmínek příznivějších nebo složitějších a aby: a) trasa vyhovovala stejnoměrně jízdě danou návrhovou rychlostí (nevýhodné jsou dlouhé přímkové úseky a úseky s oblouky o velkých poloměrech, na které navazuje oblouk o malém poloměru, protože řidič musí často měnit rychlost, což vede ke zvýšení spotřeby paliva – ekologické a ekonomické dopady, ke snížení bezpečnosti a plynulosti dopravy), b) po celé délce rozhledu byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení a na dvoupruhových silnicích v co největší míře i délka rozhledu na předjíždění, c) délka úseku ve směrové přímce na směrově rozdělených silničních komunikacích byla co nejkratší a úseky v prostorové přímce byly pokud možno vyloučeny vůbec. d) za přímým stoupáním nenásledoval ve vrcholovém zaoblení směrový oblouk (změnu směru je třeba naznačit již dříve, např. vložením dlouhé přechodnice), e) byly poloměry směrových oblouků na začátku stoupání většího než 3 % co největší (z důvodu bezpečnosti vozidel jedoucích z klesání), f)

osa silniční komunikace i niveleta byly přizpůsobeny požadavkům plynulé trasy (v místě mostů se doporučuje volit směrové oblouky co největší, přitom je nutno dodržet minimální podélný sklon mostů podle ČSN 73 6201).

Při návrhu trasy je třeba dbát nejen splnění všech kritérií pro návrhové prvky, ale i kritérií ekologických, estetických a ekonomických. Teprve synergické působení všech těchto vlivů zaručuje optimální návrh trasy, která se většinou stává nepřehlédnutelným a mnohdy i určujícím prvkem krajiny. Z tohoto důvodu je nutné, zvláště u staveb většího rozsahu, zejména u směrově rozdělených silničních komunikací ve složitých podmínkách, zpracovat perspektivní či modelové zobrazení. Toto zobrazení ozřejmí i širší veřejnosti mnohdy velmi složité technické řešení přijatelnou vizuální formou. V dnešní době s návrhem trasy silniční komunikace projektantům do značné míry pomáhá výpočetní technika. Projektant dopravních staveb dnes již ve sto procentech případů dostává od geodeta podklady o polohopisu a výškopisu území, kde má být navržena nová komunikace či rekonstruována stávající, v digitální podobě. Projektant si obdržený soubor načte do počítače a projektuje pomocí specializovaného software nad digitálními daty, čímž je dosaženo velké přesnosti a efektivity práce. Takto lze pracovat již s poměrně jednoduchým software v hodnotě do třiceti tisíc korun. Složitější stavby jsou dnes navrhovány velmi sofistikovaným softwarem, který načtená data zpracuje do tzv. digitálního modelu terénu. Digitálním modelem terénu rozumíme zpravidla opět počítačový soubor, ve kterém jsou třídimenzionálně uloženy body terénu včetně jejich spojnic, které vytvářejí kostru terénu. Pokročilé digitální modely terénu obsahují i různými metodami prokládané plochy, které nyní již dokonale vystihují skutečný terén. Digitální model terénu je nejlepším podkladem pro projektování, neboť směrové a výškové řešení trasy lze na něm zpracovávat při jednom a to současně ve více variantách. Dopady určitého řešení jsou vidět ihned, protože popisovaný specializovaný software je většinou schopen zpracovat perspektivní pohled na navrženou trasu, ve většině případů i s možností virtuální animace pohybu vozidla. Samozřejmostí bývá i automatický výpočet kubatur, případně napojení na další software, který automaticky zpracuje položkový soupis prací. 37

Při takovém nasazení výpočetní techniky se projektování stává opravdovým projektováním nikoli zdlouhavou kresličskou prací. Na druhé straně je třeba si uvědomit, že počítač nemá žádné cítění a že je schopen vytvořit i zcela nesmyslný a neestetický návrh. Funkce projektanta je tedy nezastupitelná, i když nasazení výpočetní techniky je dnes nezbytností. Obr. 22 ukazuje vhodná a nevhodná řešení trasy silniční komunikace.

Obr. 22 – Příklady vhodného a nevhodného řešení trasy silnice

5 Šířkové uspořádání koruny silniční komunikace V kapitole 3 bylo vysvětleno názvosloví a uvedeny základní šířkové prvky a jejich velikosti platné pro základní kategorie silničních komunikací. V této kapitole je o některých šířkových prvcích uvedeno více.

5.1 Koruna Koruna se dělí na: a) u směrově nerozdělených silnic -

obousměrný jízdní pás (skládá se ze dvou protisměrných jízdních pruhů)

-

přídatné pruhy (jsou-li zřízeny)

-

vodicí proužky

-

krajnice 38

-

postranní dělicí pásy, přidružené pruhy nebo pásy, krátké nouzové pruhy (jsou-li zřízeny)

b) u směrově rozdělených silničních komunikací -

dva jednosměrné jízdní pásy (skládají se ze dvou nebo více stejnosměrných jízdních pruhů)

-

přídatné pruhy (jsou-li zřízeny)

-

vodicí proužky

-

krajnice

-

postranní dělicí pásy, přidružené pruhy nebo pásy, krátké nouzové pruhy (jsou-li zřízeny)

5.2 Dopravní pruhy Základní šířky jízdních pruhů Šířka jízdních pruhů je stanovena ve čtyřech základních hodnotách, viz tabulka 16 (srov. tabulky 3 a 4), pro základní kategorijní typy: Tabulka 16 – Základní kategorie silničních komunikací a jejich základní šířky jízdních pruhů

Návrhová kategorie S 6,5 S 7,5 S 9,5 až 11,5; R 11,5; R a S 22,5 R a S 24,5; D a R 26,5; D a R 27,5

Základní šířka jízdního pruhu a [m] 2,75 m 3,00 m 3,50 m 3,75 m

Rozšíření ve směrovém oblouku Rozšíření jízdního pásu ve směrovém oblouku se provádí pouze u poloměrů R0 menších než 320 m a nenavrhuje se na silničních komunikacích s šířkou základního jízdního pruhu 3,75 m. Tabulka 17 – Rozšíření jízdního pruhu ve směrovém oblouku silnice se základní se základní šířkou pruhu 3,50 m a 3,00 m

Poloměr směrového oblouku v ose jízdního pásu R0 [m] Rozšíření jízdního pruhu ∆a [m] 0,15 320 > R0 ≥ 250 0,20 250 > R0 ≥ 200 0,25 200 > R0 ≥ 170 0,30 170 > R0 ≥ 141 0,35 141 > R0 ≥ 125 0,40 125 > R0 ≥ 110 pro poloměry menší než 110 m se rozšíření provede jako u křižovatkových větví, viz učebnice DOS 4

Rozšíření a jeho opětovné zrušení se provede náběhovým klínem lineárně na délku přechodnice. Celková hodnota rozšíření jízdního pásu je: -

u dvoupruhové silnice dvojnásobkem rozšíření uvedeného pro jeden jízdní pruh v tabulce 17, přitom se vnitřní jízdní pruh rozšiřuje na vnitřní stranu oblouku a vnější jízdní pruh na vnější stranu směrového oblouku,

-

na směrově rozdělených silničních komunikacích se základní šířkou jízdního pruhu 3,50 m se rozšíření provede pouze pro pravý krajní jízdní pruh ve směru jízdy v hodnotách podle tabulky 17.

Rozšíření přídatného pruhu, viz dále, se provede týmž způsobem a v téže hodnotě jako případné rozšíření přilehlého průběžného jízdního pruhu. Totéž platí při zvětšení počtu jízdních pruhů. Přídatné pruhy V podkapitole 4.15, v části věnované velikosti a délce stoupání je popsáno zvětšení počtu jízdních pruhů ve stoupání. Toto rozšíření se zřizuje ve stanovených případech v nejnutnější délce (tyto délky norma určuje) a v ostatních případech v doporučené délce 1 000 m až 1 500 m. Šířka přídatného pruhu se navrhuje v hodnotě 3,50 m, u kategorie S 7,5 v hodnotě 3,00 m. Dnes platná norma na dálnicích a rychlostních silnicích připouští zřizování pruhu pro pomalá vozidla ve stoupání na úkor zpevněné části krajnice jen v odůvodněných případech, zatímco zvětšení počtu jízdních pruhů v klesání na úkor zpevněné části krajnice se má provádět. Zvětší-li se počet jízdních pruhů na úkor zpevněné části krajnice, musí zbýt nebo se musí vytvořit vedle vychýleného vodicího proužku minimální šířka zpevněné krajnice 0,25 m. Zároveň se navrhnou krátké nouzové pruhy, viz dále. Na silnicích z neomezeným přístupem s přídatným pruhem se zřídí za vychýleným vodicím proužkem zpevněná část krajnice v šířce 0,50 m.

39

5.3 Vodicí proužek, dělicí pásy, krajnice a krátké nouzové pruhy Vodicí proužek Uspořádání vyplývá z obrázků 2 a 3, šířkové parametry z tabulek 3 a 4. Dělicí pásy Dělicí pás je šířkový prvek koruny silniční komunikace, který odděluje jízdní pásy. Norma rozeznává podle umístění v koruně silniční komunikace: a) střední dělicí pás s šířkami zelené části: -

4,00 m pro kategorie D a R 26,5

-

3,50 m pro kategorie D a R 27,5

-

3,00 m pro kategorie R a S 24,5 a R a S 22,5

b) postranní dělicí pás - navrhuje se s ohledem na funkci pásu, při které se zohledňuje: -

druh oddělované dopravy,

-

umístění různých zařízení a překážek,

-

záchytných bezpečnostních zařízení apod.

Podrobné uspořádání dělicích pásů upravují Vzorové listy MDS ČR, středním dělicím pásům je věnována pozornost i v učebnici Pozemní komunikace. Krajnice Základní uspořádání krajnice je zřejmé z obrázků 2 a 3, šířkové parametry z tabulek 3 a 4. Norma stanoví úpravy těchto šířek s ohledem na bezpečnost chodců a cyklistů. Příčný sklon nezpevněné části krajnice se zřizuje v jednotném klesání 8 % od zpevněné části k hraně koruny a to jak v přímé, tak ve směrových obloucích. Na silničních komunikacích s podélným sklonem nejvýše 3 % se nezpevněná krajnice ponechává jako zhutněný pás zeminy. Při podélných sklonech větších než 3 % se provádí protierozní opatření. Krátké nouzové pruhy Krátký nouzový pruh je v českých zemích poměrně novým prvkem. Zřizuje se na vhodných místech pro nouzové odstavení či zastavení vozidla (např. při poruše). Navrhuje se při rekonstrukcích čtyř a vícepruhových silničních komunikací, které jsou bez krajnic, a na dvoupruhových obousměrných silnicích při výhledové intenzitě provozu větší 8 000 tis. vozidel za den. Krátké nouzové úseky by měly splňovat tyto podmínky: a) vzdálenost mezi jednotlivými krátkými nouzovými pruhy má být 2 až 5 kilometrů, b) krátké nouzové pruhy se zřizují pro každý směr zvlášť, u směrově nerozdělených silnic se zpravidla navrhuje dříve ve směru jízdy než pro opačný směr, c) šířka krátkého nouzového pruhu má být 3,00 m, nejméně však 2,75 m d) délka krátkého nouzového pruhu má být 30 m, nejméně však 25 m, e) vyřazovací a zařazovací úsek se navrhuje v poměru šířka k délce 1:5, f)

hodnota podélného sklonu krátkého nouzového pruhu nesmí překročit 6 % ve stoupání a 8 % v klesání.

6. Zemní těleso Správný návrh zemního tělesa je důležitým faktorem, který ovlivňuje životnost pozemní komunikace. Všeobecné podmínky platné pro těleso silničních komunikací stanoví nesčetněkrát citovaná ČSN 73 6101, kde jsou všeobecně upraveny podmínky pro: a) budování násypů podél vodních toků, b) zpevnění svahů, c) zemní pláň (pojem je vysvětlen v podkapitole 6.1). Pro projektování zemního tělesa platí ČSN 73 6133 – Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací. Tato norma stanovuje požadavky pro navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací. Platí pro novostavby, přeložky a rekonstrukce zemního tělesa tvořeného z přírodních zemin a pevných hornin, pro násypy vyztužené geotextiliemi nebo jinými výztužnými prvky. Výklad je rozdělen do těchto částí: 40

1) základní pojmy; jsou zde uvedeny základní pojmy, které souvisejí se zemním tělesem, 2) geotechnický průzkum pro pozemní komunikace; v této části jsou uvedeny druhy geotechnického průzkumu, které se u staveb pozemních komunikací provádějí v daném stupni zpracovávané dokumentace stavby, 3) podmínky použití, druhy a vlastnosti zemin; tato část stručně popisuje vlastnosti zemin, které jsou důležité pro návrh a provádění zemního tělesa, jsou zde vysvětleny a doplněny některé pojmy z oblasti zemin, 4) návrh zemního tělesa; v této části jsou zavedeny pojmy týkající se geotechnických poměrů staveniště, složitosti stavby a z nich odvozených geotechnických kategorií, jsou zde dále uvedeny způsoby návrhu a vzorová řešení, 5) geosyntetika; zde je uvedeno základní rozdělení geosyntetik a příklady jejich použití v zemním tělese.

m 15 0,

Obr. 23 – Schéma uspořádání vrstevnatého násypu

6.1 Základní pojmy Pojem Význam těleso část silniční komunikace tvořená: silniční komunikace - zemním tělesem - vozovkou - silničními objekty - odvodňovacím zařízením zemní těleso součást tělesa silniční komunikace vytvořená zemními pracemi, rozeznává se: - násyp - zářez - odřez úprava zeminy opatření k dosažení vhodnějších vlastností zeminy, rozeznáváme: - stabilizaci zeminy, tj. takovou úpravou, jejímž výsledkem je zlepšení nebo zpevnění zeminy, - zlepšení zeminy – usnadňuje zpracování zeminy pro zabudování zeminy do zemního tělesa nebo se usnadňuje její další úprava, - zpevnění zeminy – získá se větší únosnost a odolnost vůči klimatickým a dynamickým účinkům. svah zemního plocha, která omezuje zemní těleso po stranách, rozlišuje se: tělesa - násypový svah - zářezový svah sklon svahu odchylka svahové přímky příčného řezu od vodorovné roviny zemního tělesa svahový stupeň část zazubené plochy, jejímž účelem je zvýšit stabilitu násypu zřizovaného na příčně sklonitém podloží nebo stabilitu přisypávky ke svahu rozšiřovaného zemního tělesa; je tvořen vodorovnou nebo mírně skloněnou plochou a svislou, popř. zemní stěnou nebo nově vybudovaným svahem patní čára svahu průsečnice plochy násypového svahu zemního tělesa s plochou přilehlého terénu temenní čára svahu průsečnice plochy výkopového svahu zemního tělesa s plochou přilehlého terénu 41

nulový bod

bod v podélném profilu silniční komunikace zobrazující průsečnici terénu s plání zemního tělesa. svahová lavička plocha, o kterou se odsazuje při stupňovitém sklonu svahu zemního tělesa jedna část svahu od druhé podloží vrstvy zeminy (horniny) o aktivní hloubce, na jejímž povrchu se zřizuje vozovka, krajnicové nebo jiné zpevnění nebo násyp, podle původu nebo druhu zeminy se rozlišuje: - rostlé podloží (bývá v zářezech) - násypové podloží - skalní podloží podloží násypu část terénu po odstranění orniční vrstvy, tvořící základ násypu. Podloží násypu se zpravidla omezuje hloubkou, do níž působí vlivy přitížení násypem. Do zemního tělesa se zahrnuje pouze hloubka, do níž zasahují případné stavební úpravy (např. svislé drény, náhrada nevhodné zeminy do stanovené hloubky apod.) aktivní zóna horní vrstva zemního tělesa na násypu i v zářezu, o tloušťce zpravidla 0,5 m, do níž zasahují vlivy zatížení a klimatu. Tyto vlivy mohou vést ke změnám fyzikálních a mechanických vlastností materiálů, z nichž je tato vrstva složena. Pro tuto vrstvu se požadují přísnější kvalitativní parametry oproti ostatním částem zemního tělesa. zemní pláň - upravená povrchová plocha zemního tělesa určená ke zřízení vozovky, krajnicové(nebo též pláň ho nebo jiného zpevnění apod., vyrovnaná do požadované rovnosti a zhutněná do zemního tělesa) požadované hutnosti s předepsanými deformačními charakteristikami - plocha uzavírající zemní těleso ve styku s vozovkou, tvoří horní líc aktivní zóny - v přímé a ve směrových obloucích bez dostředného sklonu musí mít příčný střechovitý sklon, jehož velikost závisí na vlastnostech zemin v podloží, druhu vozovky a technologickém postupu. Základní příčný sklon je 3 %, ve směrových obloucích s dostředným sklonem větším než 3 % se základní sklon zemní pláně provede ve stejném smyslu se sklonem jízdního pásu. parapláň povrch zemního tělesa před vytvořením aktivní zóny vozovka zpevněná část silniční komunikace určená pro pojíždění vozidly přechod část zemního tělesa přiléhající k opěře mostu, popř. k přesypanému objektu v násypu, (přechodová oblast) do vzdálenosti asi 1,5 násobku výšky násypu (zásypu) od rubu opěry. Jedná se o oblast, ve které se projevují vlivy nestejného sedání objektu a přilehlé části násypu pozemní komunikace. Přechod vyžaduje speciální konstrukční řešení, pracovní postupy a kontrolu. prostý násyp zhutněný násyp ze zeminy nezlepšené, převážně stejnorodého charakteru vrstevnatý násyp násyp sendvičového typu, vybudovaný obvykle pravidelným střídáním vrstev sypanin výrazně odlišných vlastností (např.hornin málo pevných a pevných, hornin s velkou stlačitelností a malou stlačitelností), viz obr. 23. Vrstevnatý násyp se tedy principiálně skládá z vrstev poddajné a ztužující pro které platí: - poddajná vrstva „S“: vrstva sendvičového dvouvrství, tvořená ze stlačitelnější, poddajnější, zpravidla velmi vlhké zeminy, ve které může probíhat konsolidace. - ztužující vrstva „N“: vrstva sendvičového dvouvrství, která je tvořena z méně stlačitelné zeminy o vyšší smykové pevnosti, která svými vlastnostmi působí jako vrstva drenážní (konsolidační), popř.vrstva technologické úpravy s vyšší smykovou pevností. konstrukční vrstva vrstva násypu tvořená ze sypaniny jednoho typu. Konstrukční vrstva je budována z jedné nebo více technologických vrstev sypaniny technologická vrstva sypaniny, která je zpracována (tj.uložena, rozprostřena a zhutněna) v jednom vrstva pracovním cyklu vyztužený násyp násyp tvořený ze dvou složek - ze sypaniny, z výztužných prvků (jejichž účelem je omezení svislé i boční deformace násypu), popř. z obkladové konstrukce u strmých svahů hřebíkovaný svah svah zářezu, jehož stabilita je zajišťována krátkými zpravidla ocelovými tahovými prvky zakotvenými do svahu (hřebíky) a úpravou líce svahu obvykle stříkaným betonem s výztužnou sítí, viz obr. 31 gabion drátokamenný prvek ve tvaru krychle nebo kvádru, vyrobený z pletiva nebo svařované sítě, vyplněný zpravidla přírodním nebo lomovým kamenem

6.2 Geotechnický průzkum pro pozemní komunikace Před zahájením projektování jakékoli silniční komunikace je třeba provést geotechnický průzkum. Geotechnický průzkum pro pozemní komunikace upravují stejnojmenné Technické podmínky Ministerstva dopravy a spojů ČR číslo 76, dále jen TP 76. Tyto technické podmínky platí pro stavby dálnic a silnic včetně dálničních a silničních objektů v trase (vyjma tunelů). 42

TP 76 stanoví zásady pro návrh, provedení a vyhodnocení geotechnických průzkumných prací, jejichž cílem je vyšetřit zájmové území pozemní komunikace z hlediska inženýrskogeologického (vyšetřit geotechnické vlastnosti hornin jako základové půdy, zemní konstrukce a sypaniny pro hospodárné a bezpečné provedení staveb pozemních komunikací). Obecné zásady rozvrhu, provádění a dokumentace geotechnického průzkumu se řídí obecně závaznými právními předpisy pro provádění geotechnických (případně geologických) prací a ustanoveními ČSN 73 0090. Druhy geotechnického průzkumu Geotechnický průzkum se rozlišuje: a) podle druhu výstavby na: 1) průzkum pro novostavby komunikací, 2) průzkum pro rekonstrukce a opravy komunikací, b) podle předmětu šetření na: 1) geotechnický průzkum trasy a jejího bezprostředního okolí, 2) průzkum materiálových nalezišť - zemníků - mimo trasu komunikace, 3) geotechnický průzkum pro objekty, c) podle etapovosti na: 1) jednoetapový průzkum, 2) víceetapový průzkum. V tabulce 18 je uveden vztah etap průzkumu k druhu dokumentace pro novostavby. Jednotlivé etapy geotechnického průzkumu musí být provedeny v dostatečném časovém předstihu před tvorbou příslušného druhu dokumentace, pro který shrnuje a vytváří podklady. Tabulka 18 – Druhy geotechnického průzkumu

Druh dokumentace staveb studie DÚR – dokumentace pro územní rozhodnutí DSP – dokumentace pro stavební povolení DZS – dokumentace pro zadání stavby RDS – realizační dokumentace stavby DSPS – dokumentace skutečného provedení stavby

Druh geotechnického průzkumu Průzkum trasy Průzkum materiálových nalezišť studie rešerše a orientační průzkum vyhledávací fáze vyhledávacího průzkumu průzkum předběžný průzkum ověření vlastností sypaniny podrobný, případně i doplňující průzkum

podrobný průzkum

doplňující průzkum

doplňující průzkum

geotechnické sledování stavby

sledování kvality nalezišť při těžbě

Orientační průzkum Orientační průzkum se provádí v rámci zpracování studie a poskytuje podklady k jejím závěrům. Slouží k orientačnímu posouzení území dotčeného navrhovanou komunikací z inženýrskogeologického a hydrogeologického hlediska. Výsledky orientačního průzkumu jsou podkladem pro posouzení umístění trasy a ke specifikaci problematických míst, vyžadujících podrobnější studium. Jako hlavní pracovní metody se při orientačním průzkumu využívají literární a archivní prameny s využitím poznatků základního geologického výzkumu a všech dřívějších průzkumných prací (podkladů Geofondu), inženýrskogeologické mapování a studium zkoumaného území. Doporučuje se s výhodou uplatnit nepřímé metody, jako například metody založené na geologické interpretaci leteckých snímků a geofyzikální měření. V průběhu orientačního průzkumu je vhodné zpracovávat účelovou inženýrskogeologickou mapu rajonů a geodynamických jevů (IG mapa), zaměřenou zejména na problémové úseky trasy. IG mapa se zpracovává zpravidla v šířce mapového pruhu 600 m až 1000 m pro dálnice a rychlostní silnice, cca 300 m pro silnice v měřítku 1 : 10 000, případně 1 : 25 000, s využitím archivních a mapových podkladů, studia terénu, případně i s využitím výše uvedených doporučených metod. V IG mapě se vyznačuje předpokládaná trasa, dokumentační body (výchozy apod.), případná materiálová naleziště a nepříznivé oblasti. Souhrn výsledků orientačního průzkumu musí obsahovat: 43

a) základní místopis trasy s přehledem morfologických, inženýrskogeologických a hydrogeologických poměrů, a dále údaje o hlavních typech pokryvných útvarů a horninách skalního podkladu a o předpokládané hloubce hladiny podzemní vody, b) předběžné vymezení oblastí nepříznivých z hlediska únosnosti a stability území, c) předběžné posouzení inženýrskogeologických poměrů v místech velkých objektů, zejména mostů s odhadem (prognozou) základových poměrů, d) posouzení potenciálních možností získání stavebního materiálu z místních zdrojů pro stavbu vozovky ve zkoumaném mapovém pruhu, e) IG mapu, f)

souhrnné posouzení vhodnosti realizace stavebního záměru ve zkoumaném prostoru z inženýrskogeologického a hydrogeologického hlediska, případné doporučení vhodnějších alternativ,

g) doporučení programu průzkumu pro další etapu. Předběžný průzkum Předběžný geotechnický průzkum se provádí ve stanovené trase. Jeho náplní je inženýrskogeologické a hydrogeologické posouzení trasy (nebo i variant trasy) a posouzení technické realizovatelnosti pozemní komunikace včetně posouzení staveniště mostních objektů s případným doporučením optimálního vedení trasy. Výsledky předběžného průzkumu jsou podkladem pro zpracování dokumentace pro územní rozhodnutí (DÚR). Úkolem předběžného průzkumu je: a) vyšetření inženýrskogeologických a hydrogeologických poměrů v trase a v dotčeném okolí trasy a jejich geotechnická interpretace, b) návrh na způsob založení objektů, c) vyšetření nepříznivých území s návrhem řešení, případně doporučení ke změně trasy, d) zhodnocení použitelnosti hornin z trasy a bezprostředního okolí jako sypaniny (podle ČSN 72 1002), nebo jako konstrukčního materiálu do vozovky (podle ČSN 72 1511 a ČSN 72 1512), e) stanovení kategorií rozpojitelnosti hornin, vyšetření režimu podzemní vody v trase budoucí komunikace, f)

posouzení vlivu geotechnických poměrů a povětrnostních podmínek na provádění zemních prací, přitom je nutno vzít v úvahu působení povětrnostních vlivů na vlastnosti hornin během těžby, během případného deponování a v průběhu zpracování do násypu, do aktivní zóny nebo do podkladu,

g) zhodnocení vlivu budoucí komunikace a stavební činnosti na okolí - především na ohrožení hladiny ve stávajících vodních zdrojích nebo na znečištění podzemních vod (včetně posouzení možnosti zřídit vodní zdroje náhradní), dále ohrožení stability sousedních objektů apod., h) stanovení zásad pro program podrobného průzkumu se zvláštním zřetelem na riziková místa nebo rizikové faktory v daném území. Pro předběžný průzkum se využívají hlavní pracovní metody obdobné jako v orientačním průzkumu s tím, že se podrobněji studuje zkoumané území, dokumentují se přirozené a umělé odkryvy, dále se provádějí technické práce s odběry charakteristických vzorků hornin a podzemní vody a jejich laboratorní zkoušky. V této etapě je účelné používání geofyzikálních metod. Odkryvné práce se navrhují a uskutečňují v rozsahu odpovídajícím druhu konstrukce (zemní těleso, objekt) a složitosti inženýrskogeologické stavby předmětného území. Minimální počet sond v této etapě jsou 2 sondy na 1 km trasy. Počet sond u objektů je zcela individuální. Hloubka sond se určuje v místech budoucích: a) zářezů - podle vodního režimu1 a úrovně nivelety snížené o hloubku budoucího odvodňovacího zařízení, b) násypů - podle únosnosti a stlačitelnosti zemin v podloží násypu, c) mostních objektů - podle hloubky skalního podkladu a nebo podle aktivní hloubky podloží budoucího základu a zejména na základě požadavků, vyplývajících ze způsobu založení a z požadovaných charakteristik podle ČSN 73 1001 a ČSN 73 1002. Inženýrskogeologické mapování a rajonování území o šířce mapového pruhu 600 m až 1000 m (u dálnic a rychlostních silnic) a cca 300 m u silnic je určeno k ověření a ke znázornění inženýrskogeologických poměrů v uvedeném okolí trasy. Součástí IG mapování je získávání údajů o výskytu a o předpokládaném množství vhodných sypanin, případně silničních stavebních materiálů v blízkém okolí trasy.

1

Charakteristiky zeminy v podloží a ochrana vozovek před mrazovým zdvihem závisí na vodním režimu podloží. Typ vodního režimu je dán vzdáleností hladiny podzemní vody, výškou kapilární vzlínavosti a hloubkou promrzání.

44

Podrobný průzkum Podrobný geotechnický průzkum poskytuje podklady ke zpracování dokumentace pro stavební povolení (DSP). Jeho úkolem je shromáždit co nejúplnější údaje o inženýrskogeologických a hydrogeologických poměrech zájmového území, detailní a komplexní zhodnocení geomechanických vlastností hornin, které tvoří zemní těleso, podloží násypů, podzákladí mostních objektů a hornin a které mají být využity jako sypanina. Výsledkem je geotechnická interpretace zjištěných údajů. Pracovní metody a postupy se stanoví na základě poznatků všech dosavadních průzkumů, zvláště předchozí etapy předběžného průzkumu a to podle složitosti inženýrskogeologických poměrů. Technické práce a měření nepřímými metodami se oproti předchozí etapě zahušťují tak, aby spolu s výsledky předchozích etap poskytly potřebný spojitý prostorový obraz o inženýrskogeologických a hydrogeologických podmínkách zájmového území a o geomechanických vlastnostech hornin, které je tvoří. Provádění odkryvných prací se řídí těmito zásadami: 1. Potřebný počet a hloubka odkryvných prací vyplývá ze složitosti geologické stavby území a složitosti úkolu. Odkryvné práce musí poskytnout jasný a nezkreslený obraz o rozhraní odlišných struktur, případně o stupni navětrání horniny a o přirozeném uložení hornin. K tomu účelu je vhodné provedení alespoň minimálního počtu šachtic. 2. Jako směrnou (maximální) vzdálenost vrtů a šachtic je možno uvažovat vzdálenost cca 150 m v podélném směru, v úsecích hlubokých zářezů cca 100 m, případně i méně. Průzkumná díla je vhodné umísťovat do osy a do příčných profilů komunikace. 3. Hloubka sond se navrhuje tak, aby byly ověřeny všechny vrstvy podloží, na kterých se projeví přetížení, dynamické účinky nebo jiné vlivy. 4. Pro zjištění základových poměrů mostních objektů se odkryvné práce navrhují podle požadavků, vyplývajících z konstrukčního uspořádání s ohledem na interakci konstrukce a základové půdy. Podrobný průzkum, uskutečňovaný geofyzikálními metodami, se provádí zpravidla v předstihu před odkryvnými pracemi. Program geofyzikálního průzkumu přitom vychází z geotechnické interpretace předchozích etap průzkumných prací. Výsledky měření se průběžně zpracovávají a inženýrskogeologicky interpretují v součinnosti se zpracovatelem průzkumu. Poznatky geofyzikálního průzkumu se mohou použít k upřesnění rozvrhu odkryvných prací. V případě průzkumu pro rekonstrukce a opravy komunikací se průzkumné práce soustřeďují zejména na: a) zjištění skutečných tlouštěk krytu a podkladních vrstev včetně ochranné vrstvy, b) stanovení fyzikálních a mechanických vlastností materiálů těchto vrstev, c) stanovení únosnosti (stlačitelnosti) zemin v podloží vozovky metodami odpovídajícími metodě navrhování (statické, popř. rázové zatěžovací zkoušky apod.), d) zjištění vodního režimu v podloží vozovky. Doplňující průzkum Doplňující průzkum není samostatnou průzkumnou etapou, ale je zvláštní, zpravidla časově oddělenou nebo prolínající se podetapou podrobného průzkumu. Jeho výsledky jsou doplněním a upřesněním podkladů pro DZS případně DSP. Je zaměřen na vybrané, zejména mostní objekty a problémové úseky trasy (vysoké násypy, hluboké zářezy), na zpřesnění závěrů podrobného průzkumu a na řešení těch dílčích problémů, které vyplynuly z výsledků podrobného průzkumu a z projektového řešení na něj navazujícího. Pracovní metody doplňkového průzkumu jsou obdobné jako u podrobného průzkumu se zvýšeným důrazem na polní zkoušky a měření. Topografickým podkladem jsou mapové podklady v měřítku 1:1 000 se zakreslenou upřesněnou trasou a mostními objekty. Hlavním cílem odkryvných prací je odběr vzorků zemin a hornin pro doplňující laboratorní zkoušky, jejichž rozsah a metodika jsou přizpůsobeny navržené konstrukci a technologii provádění. U hlubokých zářezů a násypů na měkkém podloží je nutné orientovat polní a laboratorní zkoušky na získání potřebných podkladů pro stabilitní řešení. Při doplňkovém průzkumu pro mostní objekty je nutné vycházet z údajů o prostorovém umístění, o rozměrech, tvaru a konečném konstrukčním a dispozičním uspořádání objektu v součinnosti zpracovatele průzkumu a projektanta. Rozsah průzkumných prací se navrhuje samostatně pro jednotlivé objekty1. Sondy je nutno rozvrhnou do míst budoucích mostních podpěr.

1

Za minimální počet sond je možno uvažovat 3 sondy pro jeden objekt.

45

Geotechnické sledování výstavby Geotechnické (dále jen GT) sledování výstavby se uskutečňuje zejména u hlubokých zářezů, vysokých násypů, v těch místech trasy, kde jsou navržena sanační opatření a při zakládání mostních objektů. Dále se geotechnické poměry prověřují v místech, kde z důvodů neprovedeného odlesnění apod. nebylo možné uskutečnit průzkumné práce. Toto sledování je dále nezbytné u staveb na poddolovaném území. Mezi důležité činnosti při sledování výstavby se řadí geotechnický monitoring (kontrolní sledování). K hlavním metodám patří sledování časového průběhu sedání objektů a vysokých násypů, průběžné měření rozptylování pórových tlaků pod násypy na měkkém podloží, inklinometrická a extenzometrická měření pro sledování přetváření svahů apod. Program kontrolního sledování musí vypracovat geotechnický odborník a musí být součástí příslušné projektové dokumentace stavby. Úkolem GT sledování je zpracování inženýrskogeologické písemné dokumentace, případně pořízení hmotné dokumentace o provedené stavbě. Způsob a rozsah dokumentace je součástí programu průzkumných prací. Dále se při GT sledování stavby průběžně porovnávají geotechnické předpoklady dokumentace včetně geomechanických parametrů základové půdy i stavebních zemin (podle předcházejících průzkumných etap) se skutečností. V případě závažného nesouhlasu zhotovitel okamžitě informuje objednatele. Součástí GT sledování jsou přebírky základových spár a hloubek zakládání objektů.

6.3 Podmínky použití, druhy a vlastnosti zemin Je zřejmé, že návrh zemního tělesa závisí na vlastnostech zemin. Výklad v této kapitole se tedy opírá o znalosti získávané v předmětu „Geologie a zakládání staveb“. Jedná se zejména o klasifikaci zemin a s tím související veličiny. Některé zkoušky zemin, které obvykle nejsou v dostatečné míře probírány ve zmíněném předmětu, jsou popsány v učebnici DOS 2. Těmito zkouškami jsou zejména: -

Proctorova zkouška, kterou se stanoví zhutnitelnost zemin,

-

Laboratorní stanovení relativní ulehlosti nesoudržných zemin,

-

zkouška CBR, kterou se stanoví poměr únosnosti zemin,

-

statická zatěžovací zkouška, kterou se stanoví modul přetvárnosti zeminy

Ke stavbě zhutněného prostého násypu je dovoleno použít zeminy nezlepšené pojivy, pokud splňují kritéria vhodnosti pro násyp, popř. pro podloží vozovky podle ČSN 72 1002. V aktivní zóně zemního tělesa nesmí být použity zeminy VI. a vyšší skupiny vhodnosti pro podloží podle ČSN 72 1002 bez případného zlepšení. Do násypu se nesmí použít zeminy "nevhodné" (skupiny vhodnosti do násypu podle ČSN 72 1002) a do podloží násypu zeminy skupiny vhodnosti VII a vyšší - bez úpravy, anebo bez jiných (např. konstrukčních) opatření. Bez zvláštního technologického postupu se nesmějí používat do zemního tělesa dále tyto zeminy a horniny: -

zasolené zeminy s obsahem vodou rozpustných solí větším než 10 %,

-

jíly a jílovité zeminy s mezí tekutosti větší než 60 %,

-

objemově nestabilní zeminy a horniny (bobtnavé jíly a jílovité břidlice) u nichž i při běžných klimatických podmínkách bude v zemním tělese docházet k objemovým změnám větším než 3 %,

-

zeminy s číslem konzistence Ic menším než 0,35.

Do zemního tělesa se nesmějí použít organické zeminy, bahna, rašelina, humus a ornice s obsahem organických látek větším než 5 % a zdravotně závadné zeminy. Pro poddajnou vrstvu vrstevnatého násypu je dovoleno použít málo vhodnou nebo i nevhodnou zeminu, která má tyto vlastnosti1: a) číslo konzistence IC > 0,5, b) totální soudržnost cu,s >= 25 kPa Pro ztužující vrstvu vrstevnatého násypu s drenážní funkcí smí být použita vhodná a velmi vhodná zemina podle ČSN 72 1002 a to zejména písčitá a štěrkovitá zemina, popř. kamenitá sypanina, která umožní odvedení vody z konsolidující vrstvy. Pro ztužující vrstvu bez drenážní funkce se použije materiál předepsaný pro navrženou technologickou úpravu (např. pro KAPS2).

1

Požadované minimální parametry materiálu poddajné vrstvy jsou nutné s ohledem na technologii zpracování zeminy a potřebnou minimální pevnost, kterou zabudovaná sypanina má mít k zajištění stability násypu již v průběhu výstavby. 2 KAPS = kamenivo zpevněné popílkovou suspenzí, viz učebnice DOS 2

46

Pro zrnitost zemin dvou vrstev sendvičového souvrství ležících nad sebou musí být dodržena filtrační kritéria1. Tento požadavek se vztahuje i na podloží násypu a první vrstvu násypu z materiálu ztužující vrstvy a také na poslední sypanou vrstvu, která tvoří podloží vozovky. Pokud filtrační kritéria nevyhovují, musí být zrnitost ztužující vrstvy upravena (např. přimísením jemnější frakce do vrstvy kamenité sypaniny), popř. musí být pronikání jemných zrn zabráněno vhodnou separační geotextilií. Pro správné pochopení problematiky zemního tělesa je nutné vysvětlit, případně zopakovat některé pojmy z oblasti zemin se zdůrazněním jejich vlastností, které jsou důležité v silničním stavitelství: nevhodná zemina: zemina, jejíž použití do násypu bez zvláštní úpravy je vyloučeno. Jedná se zejména o zeminy, jejichž maximální objemová hmotnost podle Proctorovy standardní zkoušky je menší než 1500 kg/m3, nebo mez tekutosti wL je větší než 60 %, dále se jedná o zeminy skupiny VII až X vhodnosti pro podloží vozovky podle ČSN 72 1002. Požadavek na maximální objemovou hmotnost rovnou nebo větší než 1500 kg/m3 neplatí pro zvláštní zeminy (např. křemelinu), popílek a jiné umělé materiály, jejichž účelem je vylehčení zemního tělesa (např. keramzit, polystyren) a dále pro zeminy zlepšené příměsí pojiv soudržná zemina: jemnozrnná zemina třídy F1 až F8 podle ČSN 73 1001, popř. obsahující vzájemně se nedotýkající písčitá a štěrkovitá zrna, jejíž index plasticity IP je roven nebo větší než 0 nesoudržná zemina: ostatní druhy zemin, zejména písčitá a štěrkovitá zemina (GW, GP a G-F), v případě neplastické příměsi jemnozrnné zeminy spraš: jemnozrnná zemina eolického2 původu kvarterního3 (pleistocenního) stáří, s převládajícím obsahem převážně křemitých zrn prachové frakce (0,002 mm až 0,06 mm), obvykle makropórovitá. Je zpravidla žlutohnědá až světlehnědá. V přirozených odkryvech vytváří svislé stěny s hranolovitou odlučností sprašová hlína: zemina vzhledem i vlastnostmi podobná spraši, ale vzniklá odlišným vývojem, a/nebo se jedná o spraš, která byla resedimentována, nejčastěji vodou. Zpravidla je produktem procesů svahové modelace, fluviálních4, eluviálních5, popř. i dalších pedogenetických procesů. spraše a sprašové hlíny jsou zeminy málo vhodné až nevhodné do násypů a podloží vozovky. Spraše a sprašové hlíny se přednostně vyčleňují pro finální terénní úpravy, ozelenění a tvorbu krajiny. V důsledku nepříznivých vlastností spraší a sprašových hlín není dovoleno jejich použití (ponechání) v aktivní zóně bez úpravy a bez ověření účinnosti této úpravy laboratorními zkouškami a zhutňovací zkouškou. Dále není dovoleno použít do násypu spraš a sprašovou hlínu o vlhkosti větší než 2 % nad vlhkost optimální6. Nejvýhodnější úprava spraší a sprašových hlín je jejich stabilizace nehašeným vápnem. vátý písek: stejnozrnný písek (eolického původu) s převážně kulovitým tvarem zrna, s číslem nestejnozrnosti menším než 5. Tento materiál je zpravidla obtížně zhutnitelný a pro staveništní dopravu neprůchodný. Proto se doporučuje použít vátý písek jen do vrstevnatého násypu nebo jako příměs ke zlepšení málo vhodné zeminy, popř. jako materiálu zlepšeného pojivem. kamenitá sypanina: sypanina vzniklá rozrušením (těžbou) skalní horniny. Rozlišuje se: -

kamenitá sypanina z tvrdých skalních hornin: kamenitá sypanina z hornin třídy R 1 a ze zdravých hornin třídy R 2 podle ČSN 73 1001,

-

kamenitá sypanina z měkkých skalních hornin: kamenitá sypanina ze skalních hornin, vyjma hornin třídy R 1 a ze zdravých hornin třídy R 2, včetně hornin poloskalních,

-

hlušinová sypanina: odpadová hornina získaná při ražení důlních děl, při dobývání a úpravě rudy, nerudných surovin a uhlí. Podle místa zdroje se dělí na důlní, úpravnickou a odvalovou. Obvykle obsahuje určité množství užitkových nerostů.

zemina zlepšená: zemina zlepšená mechanicky, popř. zemina zlepšená příměsí pojiva. Úprava zeminy (zlepšení) se doporučuje v případě zeminy zařazené do VI. až IX. skupiny vhodnosti pro silniční podloží a u zemin málo vhodných a nevhodných do násypu podle ČSN 72 1002. Zejména se jedná o zeminy MV, ME, CH, CV a CE, popř. MS, ML, MI, MH, CS, CL a CI. Rozlišuje se: -

zemina zlepšená mechanicky: zemina upravená mísením s jinou granulometricky odlišnou zeminou. Touto úpravou se dosáhne lepších mechanických vlastností zlepšené zeminy, jejího příznivějšího zatřídění podle vhodnosti do podloží a do násypů a lepší zpracovatelnosti. Pro mechanické zlepšení zeminy

1

podle ČSN 73 6850 a ČSN 75 2410; Filtrační kritérium zabraňuje pronikání materiálu jedné vrstvy do druhé. Zanedbání filtračního kritéria je dobře známo i laikům z případů, kdy se na rozblácenou cestu uloží štěrk, aby byl umožněn pohyb chodců. Štěrk se za několik let v jílu zcela „ztratí“. 2 eolické sedimenty jsou sedimenty, které vznikají činností větru, synonymem jsou váté sedimenty 3 kvartér jsou čtvrtohory, pleistocén je jejich část 4 fluviální sedimenty = říční sedimenty 5 eluvia jsou zvětraliny hornin, které zůstaly ležet na místě svého vzniku a plynule přecházejí do podložní horniny, z níž vznikla 6 maximální objemová hmotnost při optimální vlhkosti se stanoví Proctorovou zkouškou

47

lze použít příměs zeminy nebo jiné sypaniny vhodné zrnitosti a vlhkosti. Připouští se použití i jiných látek ke zlepšení zeminy, jako např. rozptýlených textilních vláken pro zpevnění písčitých zemin. -

zemina zlepšená příměsí pojiva: zemina upravená promísením s pojivem anebo s kombinací pojiv. Touto úpravou se dosáhne lepších mechanických vlastností zlepšené zeminy, jejího příznivějšího zatřídění podle vhodnosti do podloží a do násypů, popř. upravením její vlhkosti se umožní její další zpracování. Pro zlepšení zemin je dovoleno použít tato pojiva: a) vápno a vápennou drť. V případě nízké přirozené vlhkosti zlepšované zeminy nižší než vlhkost optimální se doporučuje přídavek vápenného nebo cementového mléka, b) cementy portlandské, struskoportlandské, vysokopecní a směsné, c) pomalu tuhnoucí pojiva, d) popílky vyhovující požadavkům, e) odprašky z rotačních pecí cementáren, f)

další pojiva a materiály a jejich kombinace, popř. vhodné příměsi ke zlepšení účinnosti použitých pojiv, pokud je jejich účinnost prokázána laboratorními průkazními zkouškami, popř. doplněnými poloprovozními zkouškami.

Druh pojiva pro zlepšení zemin a způsob jeho použití musí být volen tak, aby nedocházelo k nedovolenému poškození životního prostředí. druhotné suroviny: vedlejší produkt výrobního procesu, popř. rozrušený stavební materiál vzniklý fyzickou likvidací stavebních konstrukcí, použitelný jako sypanina v původním, anebo v upraveném stavu. Příkladem druhotné suroviny je popílek, popel, hlušina, materiály z rušených vozovek, popř. i pozemních staveb apod. Zvláštním pojmem je stabilizovaný popílek nebo popel, kterým označujeme směs popílku nebo popela s vodou a pojivem (vápno a/nebo cement), popř. směs popílku nebo popela, energosádrovce, vody a pojiva (vápno a/nebo cement). Za stabilizovaný popílek nebo popel se považují i popílky z fluidního spalování smísené s vodou. Na obrázku 24 je zobrazen příklad násypu z popílku (popela) ve variantním uspořádání.

Obr. 24 – Násyp z popílku a/nebo z popela – varianty uspořádání

Dalším důležitým pojmem je popílková suspenze. Tímto pojmem rozumíme směs popílku nebo popela s vodou a zpravidla i pojiva (hydraulické maltoviny nebo vápenného hydrátu). Se stoupajícím trendem recyklace materiálů, používáním materiálů dříve pokládaných za odpadní a opětovným užitím vybouraných hmot vznikla potřeba stanovit pro aplikaci těchto látek závazná pravidla. Je totiž třeba mít na paměti, že druhotné suroviny pocházejí mnohdy z produktů, u nichž nebylo počítáno s přímou interakcí s životním prostředím. Značná část druhotných surovin je tedy z ekologických důvodů buď zcela nevhodná či jen podmínečně vhodná pro použití v dopravním stavitelství.

48

6.4 Návrh zemního tělesa Při návrhu zemního tělesa se vychází z tzv. geotechnických poměrů staveniště, složitosti stavby a z geotechnické kategorie. Geotechnické poměry se považují za jednoduché, když: a) není území uvažovaného staveniště členité, b) vlastnosti zemin, hornin a druhotných materiálů se podstatně nemění, c) jednotlivé vrstvy podloží mají stálou mocnost a jsou uloženy přibližně vodorovně, d) hladina podzemní vody neovlivňuje návrh zemního tělesa. Současně musí být splněny alespoň tři z výše uvedených podmínek, přičemž jedna se týká hladiny podzemní vody. Ostatní geotechnické poměry se považují za složité. Pokud bylo zájmové území poddolováno nebo bylo postiženo sesouváním, patří vždy do kategorie složitých geotechnických poměrů, i když jsou splněny podmínky pro jednoduché geotechnické poměry. Norma rozděluje stavby na nenáročné a náročné. Stavba zemního tělesa se považuje za nenáročnou, je-li výška násypu nebo hloubka zářezu menší než 3 m a sklon původního terénu nepřesahuje 10 %. V ostatních případech se stavba zemního tělesa považuje za náročnou. Za náročné se také považuje zemní těleso o výšce (hloubce) nižší než 3 m, jehož výstavbou může být ohrožena stabilita přilehlého území, nebo které by mohlo způsobit nepřiměřené deformace staveb v okolí. Za náročnou stavbu se také považuje vyztužené zemní těleso, apod. Pro zatřídění staveniště do příslušné geotechnické kategorie a způsob stanovení fyzikálně-mechanických vlastností zemin, hornin a druhotných materiálů platí tabulka 19. Uvedené zatřídění se použije při vypracování dokumentace pro stavební povolení a dokumentace pro zadání stavby (DSP a DZS). Ve fázi zpracování studie a dokumentace pro územní rozhodnutí (DÚR) platí tabulka 19 přiměřeně. Tabulka 19 - Geotechnické poměry staveniště, složitost stavby, geotechnické kategorie a stanovení geotechnických poměrů.

Stavba zemního tělesa Geotechnické poměry Geotechnická kategorie Stanovení gotechnických poměrů

Nenáročná Jednoduché Složité 1 2 podle zkušeností ze staveb v okolí, pro návrh lze použít směrných hodnot

Náročná Jednoduché 2

Složité 3

geotechnickými zkouškami na uměle připravených vzorcích

Při návrhu zemního tělesa lze v zásadě postupovat třemi způsoby: a) výpočet podle mezních stavů; při návrhu zemního tělesa se podle povahy řešeného problému uváží následující mezní stavy: -

ztráta celkové stability nebo únosnosti,

-

porušení vnitřní erozí, povrchovou erozí nebo vymíláním,

-

porušení vztlakem,

-

deformace, které vedou k omezení použitelnosti zemního tělesa a které mohou způsobit poruchy přilehlých konstrukcí a inženýrských sítí,

b) výpočet podle stupně bezpečnosti (pro posuzování ztráty celkové stability), c) návrh zemního tělesa přijetím vzorových řešení. Při výuce na školách se postupuje především podle postupu c), tedy podle vzorových řešení, pro jejichž použití však platí některá omezení. Vzorová řešení je dovoleno použít při návrhu zemního tělesa ve fázi zpracování studie a dokumentace pro územní rozhodnutí, ve vyšších fázích zpracování dokumentace staveb se mohou použít při zemním tělese do 6 m výšky v jednoduchých geotechnických poměrech (pro 1. a 2. geotechnickou kategorii). Vzorová řešení smí být dále použita tam, kde podle srovnatelné zkušenosti (stávající zemní tělesa v okolí dlouhodobě stabilní a bez poruch) jsou navrhované výpočty zbytečné. V ostatních případech není stabilita zemního tělesa navrženého podle vzorových řešení obecně zaručena a je třeba ji ověřit.

49

Svahy zářezu (návrh vzorovým řešením) Pokud tomu nebrání ustanovení norem a dalších předpisů, popř. jiné důvody1 nevyžadují zřízení mírnějších zářezových zemních svahů, navrhuje se: a) při hloubce zářezu menší nebo rovné 2,0 m jednotný sklon ne strmější než 1 : 2, b) při hloubce zářezu větší než 2,0 m až do 6 m včetně, jednotný sklon ne strmější než 1 : 1,75, c) při hloubce zářezu větší než 6 m, popř. u zářezů mělčích zařazených do 3. geotechnické kategorie, musí být sklon svahu navržen na základě výpočtu. Přechod zářezového svahu do okolního terénu je předepsán zaoblený, aby vzhled svahu a jeho začlenění do krajiny bylo plynulé. Za hloubku zářezu se přitom považuje výškový rozdíl mezi patní a temenní čárou zářezového svahu před provedením zaoblení. Svah zářezu má patní čáru ve vnější hraně příkopu, pokud šířka rozhledového pole ve směrovém oblouku nevyžaduje jeho další odsun. Sklon svahů skalních zářezů závisí na sklonu diskontinuit, na kvalitě vylamované horniny, na způsobu těžby a určí se podle výsledků geotechnického průzkumu. Sklony svahů v poloskalních a rychle zvětrávajících horninách je třeba navrhnout jako svahy v zeminách, jež jsou konečným produktem jejich zvětrání, (pokud nejsou opatřeny ochranným přísypem o potřebné zámrzné tloušťce). V případě zdravých skalních hornin není na závadu, ponechá-li se zdravá skála vyčnívat nad úroveň svahu. Jestliže i po očištění skalní stěny lze předpokládat, že se z ní budou postupně odlupovat a padat úlomky, navrhuje se odsazení vyšších částí svahů nejméně o 1,0 m široké vodorovné lavičky. Jejich umístění a popř. větší šířka se navrhne podle geotechnických poměrů (druhu horniny, sklonu vrstev) a způsobu odstřelu apod. Použije-li se k ochraně před padajícími kameny jiné zabezpečení (např. drátěné sítě, různé bariéry apod.), navrhuje se vždy mezi patou skalního svahu a vnější hranou příkopu nebo rigolu patní lavička o šířce nejméně 1,0 m. Svahy násypu (návrh vzorovým řešením) Pokud ustanovení norem, popř. jiné důvody (např. bezpečnost silničního provozu, úspora svodidel, údržba a využití svahů, vhodnější začlenění do krajiny apod.) nevyžadují mírnější násypové svahy, navrhují se obvykle odstupňované podle výškových pásem podle obrázku 25 ve sklonu: a) v pásmu do 3,0 m: sklon 1 : 2,5, b) v pásmu od 3,0 m do 6,0 m: 1) při výšce násypu do 6,0 m sklon 1 : 1,5, 2) při celkové výšce násypu nad 6,0 m sklon 1 : 1,75, c) v pásmu od 6,0 m výše: sklon 1 : 1,5.

Obr. 25 – Sklony svahů násypu

Násypy z kamenité sypaniny mohou mít v pásmu nad 3,0 m jednotný sklon 1 : 1,5 bez ohledu na výšku násypu, viz obr. 25. Na obr. 25 je rovněž zobrazen přechod paty násypu do okolního terénu, který se doporučuje zaoblit tak, aby vzhled svahu a jeho začlenění do krajiny bylo plynulé. Za výšku násypu se považuje výškový rozdíl mezi hranou koruny pozemní komunikace a patní čarou násypového svahu před provedením zaoblení nebo hranou patního příkopu. 1

geotechnické poměry, hledisko údržby, využití svahu, získání výkopku, vhodnější začlenění pozemní komunikace do krajiny, zajištění rozhledového pole ve směrovém oblouku apod.

50

6.5 Geosyntetika a jejich použití v zemním tělese Geosyntetika jsou obecným pojem pro geotextilie a další geosyntetické materiály určené pro zabudování do zemních a jim podobných konstrukcí. Pro návrh, zabudování a kontrolu geosyntetik v zemním tělese pozemních komunikací platí Technické podmínky Ministerstva dopravy a spojů ČR č. 97 (TP 97). S rozvojem výroby a použití geosyntetik se ustálila i následující terminologie: geotextilie - propustná plošná technická textilie určená pro zabudování do zemních a jim podobných konstrukcí na zajištění jejich specifických vlastností, rozlišuje se: -

geotextilie tkaná - technická textilie vyrobená tkaním na osnovu a útek,

-

geotextilie netkaná - technická textilie vyrobená z nekonečných vláken, případně řezaných vláken (střiže) pojená mechanicky (vpichováním, proplétáním, prošíváním), teplem, chemicky,

-

geotextilie pletená - technická textilie nevyužívající však klasického pletení (pro velká protažení), ale speciální techniky, dodávající finálnímu výrobku vysokou pevnost a nízké protažení v podélném směru,

geomembrána - plošná nepropustná fólie z polymerů tloušťky ca 0,75 - 2,5 mm, geomříž - výrobek z geomembrány jejím pravidelným proděravěním s následným předepnutím v jednom či obou směrech, geosíť - produkt vyráběný ukládáním vláken, příze nebo pásků přes sebe v předurčené vzdálenosti s následným spojením chemickým, teplotním či mechanickým procesem, geobuňky - třírozměrné prvky vyráběné z pásků o šířce ca 50 - 200 mm lokálně pospojované, tvořící po roztažení prostorové buňky podobné např. medovému plástu, geokompozita - výrobky složené z více komponentů, ze kterých je alespoň jeden geosyntetikum (georohože, geomatrace). Funkce geosyntetik v zemním tělese Gesyntetika v zemním tělese zajišťují vždy jednu nebo více funkcí současně. Následující rozdělení funkcí, které je uvedeno podle TP 97, je dnes ustáleno i v zahraniční literatuře: filtrační funkce - zaručuje dlouhodobé proudění vody ve směru kolmém na geosyntetika při současném zabránění pohybu pevných částic ve směru proudění vody. Pro tento účel se používají zejména geotextilie. Správná funkce geotextilie jako filtru záleží na vytvoření zeminového filtru. Těsně na styku s geotextilií se vytvoří po odplavení malého množství nejjemnějších částic základní zeminy klenutá síťovina z hrubších zrn. Tenkou vrstvu zeminového filtru tvoří stále jemnější zemina s čím dál menší propustností. Jakmile je tato vrstva vytvořena, ustává další vyplavování zeminy, takže celý systém je v rovnováze. Při návrhu geotextilních filtrů se většinou požaduje splnění tří podmínek: -

filtry musí umožňovat průchod vody, aniž dojde k přílišnému zvýšení tlaku vody v pórech před filtrem,

-

filtry musí zabraňovat pohybu částic chráněné zeminy (s výjimkou malého množství jemných částic zeminy přilehlých k filtru v době tvorby zeminového filtru),

-

nesmí dojít k ucpání filtru částečkami chráněné zeminy.

První podmínka vyžaduje geotextilii s vysokou propustností (tedy s velkými póry), zatímco druhá podmínka vyžaduje geotextilii s malými otvory. Mezi těmito dvěma protilehlými podmínkami musí pro návrh geotextilního filtru existovat kompromis, viz také ČSN 75 2002. Pro posouzení geosyntetika jako vhodného prvku, který má zajistit filtrační funkci se používají tato kritéria: -

kritérium propustnosti,

-

kritérium zadržení,

-

kritérium proti ucpání filtračních průlin.

drenážní funkce - geosyntetický výrobek (velmi často s dalším prvkem) odvádí vodu z drénované zemní konstrukce v rovině výrobku. Základním úkolem drenáže je odvést z drénované zemní konstrukce vodu v požadovaném množství po celou dobu životnosti konstrukce. Návrh optimální kapacity drénu vychází z definování maximálního možného přítoku do geodrénu, z jeho hydraulické vodivosti (propustnosti) pro definovaný hydraulický gradient. Maximální přítok do geodrénu vychází z hydrologických dat a definování hladin podzemní vody. separační funkce - oddělení dvou materiálů, mezi které je geosyntetikum vloženo. Tím je zabráněno jejich promíchání s následným ohrožením funkce jednotlivých vrstev. Pro plnění klasické separační funkce (pokládka zrnitého materiálu na jemnozrnném podloží, násyp na měkkém podloží apod.) je nutno zohlednit dél-

51

ku trvání funkce, možnost protlačení oky či póry geosyntetika zrnem d30 chráněné zeminy1. Z výrobků již vyhovují geotextilie plošné hmotnosti 150 až 300 g/m2, s tahovou pevností min 5 kN/m. ochranná funkce - zajišťuje vlastnosti chráněného materiálu při ukládání druhého. Při plnění ochranné funkce (např. ochrana izolace před porušením přisypávanou zeminou) je nutno zohlednit: -

pevnost v tahu (> 10 kN/m),

-

pevnost na proražení,

-

tloušťku,

-

velikost i tvar zrn zeminy přísypu,

-

výšku přísypu.

funkce povrchové protierozní ochrany - zajišťuje ochranu povrchových vrstev zemní konstrukce před vnějšími vlivy (povrchová voda, vítr). Při plnění funkce povrchové protierozní ochrany (ochrana čerstvě provedeného násypu) geosyntetikum dočasně chrání svah do uchycení přirozeného porostu. Z počátku existují protikladné požadavky - malá velikost pórů z pohledu nebezpečí vyplavování zeminy, naopak větší velikost pórů pro umožnění prorůstání přirozeného porostu. Je nutno zohlednit: -

výšku svahu a jeho sklon,

-

charakter chráněné zeminy,

-

odolnost vůči UV záření.

Z výrobků jsou nejvhodnější geosítě uchycené sponami, hřeby, pro zajištění kontaktu s chráněnou zeminou (aby nedošlo k vyplavování pod ochranou geosyntetika). Speciální případ tvoří agrotextilie (travní rohože) buď jde o prefabrikovaný travní koberec vyztužený geosyntetikem či o geotextilie z přírodních materiálů s travním semenem pro urychlený vzrůst trávy. výztužná funkce - pomocí geosyntetika se dosahuje přídavné pevnosti v systému geosyntetikum – zemina. Vyztužené zemní konstrukce se řadí podle ČSN P ENV 1997-1 Navrhování geotechnických konstrukcí2, převážně do 3. geotechnické kategorie, která vyžaduje řešení za užití mezních stavů. Vstupní hodnoty jak zemin, tak geosyntetik musí být stanoveny na základě geotechnického průzkumu a průkazních zkoušek. Umístění výztužného geosyntetika do zemního tělesa napomáhá: -

zvýšení jeho stability a únosnosti tím, že buď potenciální smyková plocha musí procházet výztuhou, nebo je smyková plocha nucena procházet mimo oblast vyztužení, což je kinematicky náročnější a přirozeně se tak zvyšuje stupeň stability,

-

snížení deformací v důsledku pevnosti výztuhy a zapojení větší části zemního tělesa do spolupůsobení na přenosu zatížení.

Výztužný efekt se projeví snížením celkového průhybu, snížením napětí pod zatížením a zapojením větší oblasti do akce. Při výztužné funkci je nutno posoudit stabilitu vnitřní i vnější. Při posuzování vnitřní stability potenciální smyková plocha prochází oblastí vyztužení a posuzuje se nebezpečí přetržení výztuh či nebezpečí vytržení výztuh z oblasti za smykovou plochou (tzv. kotevní délka). Při posuzování vnější stability potenciální smyková plocha prochází mimo oblast vyztužení, posuzuje se stabilita vyztužené oblasti jako celku (případ opěrných stěn). Při řešení stability svahu lze užít známých proužkových metod z mechaniky zemin, viz znalosti z předmětu Geologie a zakládání staveb, např. Pettersonova metoda. Materiál geosyntetik Geosyntetika se vyrábějí z termoplastických materiálů získaných destilací ze surové ropy. Základní vlastnosti termoplastických materiálů závisí na vnitřní struktuře, chemických přísadách a doplňcích. Z nejznámějších to jsou: polyester

PET

(PES)

polypropylén

PP

(POP)

polyetylén

PE

polyvinyl chlorid

PVC

polyamid (nylon)

PA

1 2

(PAD)

d30 je takový průměr zrna zeminy, kdy 30 % zrn je hmotnostně menších než tento průměr pro tuto předběžnou normu je používán rovněž název Eurokód 7

52

Geosyntetika se nejčastěji vyrábějí z polyesteru, který se vyznačuje vysokou pevností, či z polyolefínů (polypropylén a polyetylén), jež mají vysokou odolnost proti organickým kyselinám. Odolnost vůči běžnému zemnímu prostředí je velmi vysoká, geosyntetika jsou odolná proti působení vlhkosti, hnilobám a plísňovým organismům. Výjimkou je kontaminované podloží se silnou koncentrací kontaminantů nebo přímý kontakt syntetických materiálů s chemickým prostředím. Tyto výjimečné případy vyžadují zvláštní přístup. Přestože životnost geosyntetik pod zemí je prakticky neomezená (s výjimkou zmíněnou v předchozím odstavci), mohou v celém procesu realizace podléhat jednotlivé polymery degradaci dlouhodobým účinkem světla, povětrnostních vlivů, vody, chemismu obklopujícího prostředí a zatížení. Největší degradace nastává působením ultrafialového záření ve fázi před zabudováním do zemní konstrukce, nebo vystupují-li geosyntetika mimo zemní konstrukci. Základní ochrana spočívá v omezení vystavení geosyntetika přímému slunečnímu záření a nebo je třeba volit výrobky, které po chemické úpravě vykazují zvýšenou odolnost vůči UV záření. Výrobě geotextilií z polymerů předchází mezistupeň, při kterém se vyrábí: -

extrudované1 vlákno kruhového průřezu o poloměru zlomku milimetru nekonečné délky,

-

extrudovaný pásek široký několik milimetrů a tloušťky zlomku milimetru nekonečné délky,

-

extrudovaný pás šířky několika metrů a tloušťky od zlomků milimetru až po několik milimetrů .

Jednotlivé vlákno může sloužit přímo nebo po spojení více vláken ve formě příze či je řezáno na krátké kousky délky přibližně 50 mm. Pás je řezán na krátké pásky, které opět mohou být užity přímo či pospojovány. Použití geosyntetik v zemním tělese (násypu) Podloží násypu a jeho kontakt s násypem Podloží násypu ze stlačitelných, vodou nasycených zemin musí být od sypaniny násypu odděleno způsobem, který nedovolí vzájemné proniknutí obou druhů materiálů. Pokud sypanina násypu nesplňuje filtrační kritérium, doporučuje se použití geosyntetik. Úprava kontaktu násypu s podložím s využitím geosyntetik je víceúčelová a přispívá: -

k zajištění klasické separační funkce,

-

ke snížení deformací,

-

ke zvýšení stability kontaktu podloží s násypem,

-

k odvedení vody mimo zemní těleso.

Pokud jsou v podloží násypu stlačitelné a prosedavé zeminy a podloží je málo únosné, navrhnou se opatření na jeho konsolidaci a zvýšení únosnosti. Kromě jiných opatření, kterými jsou: -

výměna vrstvy neúnosné zeminy vhodnou zeminou,

-

roznášecí polštáře z písčitoštěrkovitého materiálu,

-

sanace podloží vrstvou hrubé kamenité až balvanité sypaniny,

-

odvedení vody drenážními konsolidačními rýhami, plošnými nebo vertikálními drény,

-

zlepšení zeminy pojivy,

-

dynamická konsolidace2 vhodná pro štěrky, kypré písky, materiály výsypek,

-

použití systému Franki pilot3,

lze použít i vyztužení podloží geosyntetickými prvky, a to buď samostatně, nebo v kombinaci s uvedenými opatřeními. Příklady vyztužení kontaktu násypu s jeho podložím jsou ukázány na obr. 26. Násyp K vyztužení násypu dochází zejména v případech, kdy se mají v co největší míře využít místní materiály, u nichž by při běžném použití nebylo možné dosáhnout požadovaných parametrů násypu (výška a sklon svahu). Schéma zavedení funkce výztuhy je patrné z obrázku 27 a základní příklady vyztužení pak z obrázku 28.

1

extrudovaný = vytlačovaný hutnění podloží těžkou deskou, padající z velké výšky 3 piloty předrážené pomocí výpažnice 2

53

Posouzení návrhu vyztuženého svahu obsahuje: -

posouzení stability,

-

výpočet sedání,

-

posouzení nebezpečí povrchové eroze.

3 1 2

1

2

1

2

1 2

1 2 1-Výztuhy 2-Přehutněné podloží násypu 3-Násyp Obr. 26 – Příklady vyztužení kontaktu násypu s jeho podložím

A

POTENCIÁLNÍ SMYKOVÁ PLOCHA

T DETAIL A:

GEOSYNTETIKUM

O

O

R

T

T

Obr. 27 - Schéma zavedení funkce výztuhy

54

Obr. 28 – Základní příklady vyztužení násypového svahu

Rozšiřování zemního tělesa (násypu) Při návrhu rozšiřování zemního tělesa pozemní komunikace se zohledňuje: -

možnost doplňkového záboru pozemku,

-

nutnost ponechání stávající hranice pozemku - návrh je náročnější, ale má i výhody - např. v zachování stávající drenážní sítě.

Návrh rozšířeného násypu musí obsahovat: -

posouzení stability podél kontaktu starého násypu s novým,

-

posouzení doplňkové deformace povrchu nové části po skončení násypu,

-

posouzení stability nového (většinou strmějšího svahu) včetně nebezpečí povrchové eroze,

-

zajištění oddrénování nové části.

Návrhy rozšířeného zářezu musí obsahovat: -

stabilitní řešení,

-

posouzení povrchové eroze,

-

zajištění drenážní funkce.

Varianty řešení spočívají: -

v povrchovém překrytí nového svahu geosítěmi (geomřížemi) s jejich ukotvením,

-

v hřebíkování svahu zářezu,

-

ve snížení hladiny podzemní vody žebry, kdy filtrační roli ochrany propustného drénu žebra převezmou výztužné geotextilie,

-

zřízení opěrných zdí.

Na obrázku 29 je schématicky znázorněno rozšíření násypu při použití gesyntetik, na obrázku 30 je zobrazen příklad použití geosyntetika k zakotvení opěrných (zárubních zdí)1 a na obrázku 31 je ukázáno schéma hřebíkovaného svahu zářezu.

1

opěrná zeď zcela nebo zčásti nahrazuje násypový svah, zárubní zeď zářezový svah

55

Obr. 29 – Schématické příklady rozšíření násypu

Obr. 30 – Příklad použití geosyntetika k zakotvení opěrných (zárubních) zdí

Obr. 31 – Schéma hřebíkovaného svahu zářezu

Na závěr výkladu o geosynteticích je třeba zdůraznit, že je na našem trhu nepřeberné množství geosyntetik různých výrobců. Působení geosyntetik ve funkcích filtrační, drenážní, separační, ochranné a funkci povrchové protierozní ochrany je vcelku dobře objasněno a existují i obecná kritéria pro jejich posouzení a srovnání. Toto tvrzení však zcela neplatí o funkci výztužné. V celosvětovém měřítku se výztužnou funkcí zabývá mnoho renomovaných pracovišť s cílem objasnit výztužnou funkci geosyntetika, zejména ve vztahu k vozovce a jejímu podloží či ve vztahu vyztužení kontaktu násypu s jeho podložím. Pro tento účel byla vytvořena celá řada specializovaných zkoušek a s nimi souvisejících zařízení. Cílem tohoto celosvětového snažení je navrhnout metodiku a definovat spolehlivá kritéria pro spolehlivé určení výztužné funkce každého konkrétního geosyntetika. 56

7 Odvodnění Odvodnění vozovky je zajištěno podélným a příčným sklonem, o kterých je podán zevrubný výklad ve 4. kapitole. Těleso silniční komunikace, zejména aktivní zóna podloží a okolní pozemky musí být zabezpečeny proti škodlivému působení povrchových i podzemních vod. K zachycení a bezpečnému odvedení těchto vod slouží odvodňovací zařízení. Odvodňovací zařízení lze v zásadě rozlišit na: a) otevřené (příkopy, rigoly, skluzy, kaskády a vsakovací jámy), b) kryté (trativody a odvodňovací potrubí). Při návrhu odvodňovacího zařízení je nutno brát zřetel na kritéria: a) ekologická (ochrana vodních zdrojů, zabránění eroze půdy, omezení záboru zemědělské a lesní půdy), b) bezpečnostní (navržené odvodňovací zařízení musí být s to odvést vodu mimo těleso silniční komunikace tak, aby netvořila překážku silničního provozu), c) ekonomická (např. minimalizace objemů zemních prací). Pro odvodnění silničních komunikací platí Technické podmínky Ministerstva dopravy a spojů ČR – TP 83 – Odvodnění pozemních komunikací. TP 83 obsahují zásady pro návrh odvedení srážkové vody, případné úpravy kvality před jejím vypouštěním do recipientu1. TP obsahují soubor požadavků na způsob navrhování posouzení a provádění objektů odvodnění pozemních komunikací. Pro návrh odvodnění pozemních komunikací jsou základem především normy: ČSN 75 6101 Stokové sítě a kanalizační přípojky, ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic, ČSN 73 6110 Projektování místních komunikací, ČSN 75 6551 Čištění odpadních vod s obsahem ropných látek, ČSN 73 6201 Projektování mostních objektů a dále zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změnách některých zákonů (vodní zákon). Odvodnění povrchu vozovky Odvodnění povrchu vozovky se, jak bylo uvedeno výše, zajišťuje podélným a příčným sklonem silniční komunikace. V podkapitole 4.12 je uvedeno, že základní příčný sklon silniční komunikace se navrhuje 2,5 % (min. 2 %). Výsledný sklon povrchu vozovky musí být min. 0,5 %, výjimečně 0,3 %. Z toho důvodu nesmí být v místech nulového podélného sklonu (např. v nejvyšších, resp. nejnižších místech vypuklých nebo vydutých zakružovacích oblouků) umístěn nulový příčný sklon při překlápění vozovky. Voda z povrchu vozovky se může zachytit přímo za koncem zpevnění do rigolů nebo přetéká přes nezpevněnou krajnici do příkopů (zpevněných nebo nezpevněných) případně, u komunikací nižších tříd, přímo do terénu (je-li terén odvrácen od tělesa komunikace). Z rigolů jsou vody obvykle odváděny pomocí dešťových vpustí do kanalizace, nebo vyústěny jednotlivě do svahu silničního tělesa a pomocí skluzů do podélných příkopů.

0,10 až 0,15

Obdobnou funkci plní přejízdný obrubník (betonový nebo asfaltový), osazený za zpevněnou částí krajnice, ve kterém jsou vynechány mezery ve vzdálenostech podle výpočtu odtokového množství tak, aby voda nezasahovala do pojížděné části vozovky. V těchto mezerách navazují na obrubník skluzy, kterými je voda odváděna do podélných příkopů. Tento způsob odvodnění se používá tam, kde se má zabránit vsakování znečištěných vod do okolního terénu. Je vhodný především z ekonomického hlediska (úspora kanalizace i dešťových vpustí a tam, kde je nutno zabránit erozi svahu). Použije se tam, kde je dostatek prostoru pro kapacitní podélný příkop pod svahem silničního tělesa.

Obr. 32 – Odvodnění středního dělicího pásu

1

recipient – vodní tok (řeka, potok), vodní nádrž (rybník, jezero, přehradní nádrž), propustná půdní vrstva, moře

57

Odvodnění zemní pláně Odvodnění zemní pláně se zajišťuje příčným sklonem, který se navrhuje v základním sklonu 3 % a překlápí se ve směrových obloucích současně s povrchem vozovky. U některých konstrukcí (např. směrově rozdělené komunikace) se upravuje sklon zemní pláně, před zaústěním ochranné vrstvy do drenáže, do sklonu 6 %. Touto úpravou je zajištěno také odvodnění středního dělícího pásu, jehož povrch je upraven do tvaru „V". Vsakováním se povrchová voda dostává do podélné drenáže, která se zaústí do kanalizačních šachet, nebo je (přes kontrolní šachtu) vyvedena samostatně drenážní výústí do svahu zemního tělesa a skluzem svedena do podélných příkopů. Odvodnění středního dělicího pásu je zobrazeno na obrázku 32.

7.1 Příkopy

0,1 5

Příkopy se zřizují v základním uspořádání ve tvaru trojúhelníka, viz obr. 33. V místě, kde jsou od koruny silniční komunikace odděleny záchytným bezpečnostním zařízením1, mohou mít i tvar lichoběžníkový, viz obr. 34. a

0,1 0

až

v

0,1 5

Obr. 33 – Trojúhelníkový příkop

a

0,1

0

až

v

Obr. 34 – Lichoběžníkový příkop (použití je možné jen, je-li použito záchytné zařízení)

Pro uspořádání trojúhelníkového příkopu jsou normou předepsány základní parametry, srov. obr. 33: - sklon svahu přilehlého k silniční komunikaci

- 1 : 3,

- sklon svahu protilehlého

- 1 : 2,

- hloubka příkopu (svislá vzdálenost mezi hranou a dnem příkopu)

- min. 0,40 m,

- umístění dna příkopu vzhledem k zemní pláni

- min. 0,20 m pod zemní plání,

- podélný sklon příkopu minimální

- 0,5 %, výjimečně u příkopu se zpevněným dnem 0,3 %,

- podélný sklon příkopu maximální

- nemá být větší než 3 % (u příkopu s nezpevněným dnem)

Pro uspořádání lichoběžníkového příkopu jsou stanoveny odlišně jen sklony svahů příkopu a to jednotně min. 1 : 1,25 a navíc je stanoven požadavek na minimální šířku dna 0,50 m, srov. obr. 34. Pokud není možné dostát požadavku na umístění dna příkopu ve vzdálenosti nejméně 0,20 m pod zemní plání (například z důvodu minimalizace zemních prací při budování zářezu), je možné dno příkopu umístit výše. V tomto případě však musí být příkopy vždy zpevněny a doplněny podélným trativodem, viz obr. 35. Řešení na obrázku 35 je poněkud složitější (nutnost zpevnění dna příkopu a zřízení trativodu), avšak může uspořit náklady na zemní práce, neboť toto řešení podstatně zmenší šířku zářezu.

1

svodidla, zábradelní svodidla, zábradlí

58

Obr. 35 – Trojúhelníkový příkop s trativodem

7.2 Rigoly Rigoly se navrhují: a) v zářezech pro úsporu při zemních pracech (zmenšení kubatur výkopu) nebo z důvodu úspory zemědělské půdy za hranou silniční komunikace, viz obr. 36 a 37,

a

Obr. 36 – Rigol s trativodem a odvodňovacím potrubím a

Obr. 37 – Rigol s trativodem a odvodňovacím potrubím ve skále

b) v zářezech (ve stísněných podmínkách) a ve zvláštních případech1 na úkor nezpevněné části krajnice, viz obr. 38 a 39, c) v zelené části středního dělicího pásu podél vnitřního vodicího proužku toho z jízdních pásů, jehož dostředný sklon klesá směrem ke střednímu dělicímu pásu, 1

např. ochrana zemědělské půdy a vodních toků

59

d) na obslužných dopravních plochách, pakovištích apod., které nelze odvodnit do okolního území, například proto, že jsou odváděné vody kontaminovány olejovými úkapy z automobilů. Rigoly a příkopy, jejichž dno leží nad úrovní zemní pláně musí být vždy zpevněny a doplněny podélným trativodem. Pokud půdní poměry umožní odvodnění konstrukčních vrstev vozovky (např. jsou-li v podloží propustné zeminy), lze od trativodu upustit.

Obr. 38 – Rigol s trativodem a odvodňovacím potrubím zřízený na úkor nezpevněné krajnice

Obr. 39 – Rigol s trativodem zřízený na úkor nezpevněné krajnice

Pro rigoly platí tyto podmínky: Pro případ a) - největší dovolená hloubka

- 0,30 m,

- základní příčný sklon

- 1 : 3,

- nejmenší dovolený podélný sklon

- 0,5 %, výjimečně 0,3 %,

Pro případ b) - šířka rigolu

- min. 0,50 m, max. 1,00 m,

- příčný sklon

- 10 %,

- podélný sklon

- řídí se podélným sklonem zpevněné krajnice

7.3 Skluzy, kaskády a vsakovací jámy Skluzy se zřizují, jestliže je nutné odvést vodu po svahu zemního tělesa, stupně a prahy (kaskády) se navrhují na otevřených odvodňovacích zařízeních, které odvodňují vlastní silniční komunikaci a okolní pozemky. Těchto úprav se používá zejména v členitém (horském) terénu, kdy by příkopy měly příliš velký spád. Vsakovací jámy (šachty) se používají zejména v těch případech, kdy není možno vodu z odvodňovacích zařízení odvést do vhodnějšího recipientu. Tento případ nastane například, když je nutno odvést vodu z údolnicové vyduté části silniční komunikace v místě, kde není vodní tok. Je však nutno zdůraznit, že vsa60

kovací jámy jsou nejméně žádoucím řešením pro odvodnění a že pro jejich navrhování platí přísná kritéria zohledňující ochranu podzemních vod.

7.4 Trativody Trativod je krytým odvodňovacím zařízením, které upravuje vodní režim pod povrchem silniční komunikace a podloží odnímáním vody z okolní zeminy. Trativod je tvořen drenážní trubkou (trativodkou) a výplňovou vrstvou z propustného materiálu. V dřívější době byly trativodky z pálených cihlářských hlín, v dnešní době se téměř výhradně používají perforované plastové flexibilní trubky velkých délek. Rozlišujeme trativody: a) podélné – mělké a hloubkové, b) příčné. Podélné mělké trativody, viz obr. 32, 35 až 39, slouží zejména k odvodnění zemní pláně a umisťují se obvykle pod okraj vozovky, při střechovitém sklonu po obou stranách. Při jednostranném sklonu zemní pláně se zpravidla umisťují jen k nižšímu okraji. Výjimkou z tohoto pravidla může být případ, kdy se silniční komunikace s jednostranným sklonem nachází v odřezu či zářezu. V takovém případě je vhodné navrhnout podélný trativod i u vyššího okraje zemní pláně, aby voda stékající po svahu zářezu či odřezu neproudila po zemní pláni pod vozovkou až k jednostrannému trativodu. Podélný trativod se navrhne vždy v těchto případech: a) v zářezu, b) v násypu podél patních příkopů, jejichž dno leží nad úrovní rostlé pláně, c) v zelené části středního dělicího pásu směrově rozdělených silničních komunikací. Podélný trativod by měl být navržen rovněž všude tam, kde by do aktivní zóny mohla zasahovat hladina podzemní vody. K tomuto účelu se rovněž používají hloubkové podélné trativody, které jsou navrhovány tak, aby byly s to snížit hladinu podzemní vody v odvodňované oblasti. Příčné trativody se používají k odvodnění lokálních vývěrů podzemní vody. Zásady pro navrhování trativodů Nejmenší sklon trativodu je 0,5 %, nejmenší světlost trativodek je předepsána 100 mm, u trativodek plastových lze připustit minimální světlost 80 mm. -

-

-

podélné mělké: -

dno trativodu musí ležet nejméně 0,25 m pod úrovní rostlé pláně (v případě vyměněné nebo upravené zeminy v pláni se dno drenáže provede těsně pod úrovní této snížené pláně – asi 0,10 m),

-

pokud se trativod zřizuje v násypu, umisťuje se podél patních příkopů nebo rigolů tak, aby vzdálenost os příkopu nebo rigolu a trativodu činila nejméně 1,25 m,

-

maximální délka do vyústění je 100 m,

příčné trativody: -

dno trativodu musí ležet nejméně 0,50 m pod plání,

-

šířka rýhy pro trativod má být nejméně 0,40 m nebo čtyři desetiny hloubky,

podélné hloubkové: -

rozměry se řídí zejména požadavkem na míru snížení hladiny podzemní vody v závislosti na geotechnických poměrech na místě stavby, hloubka trativodu větší než 2 m pod plání bývá obvykle již nehospodárná, šířka se navrhuje minimálně jako 4/10 výšky, minimálně však 0,60 m,

-

světlost trativodek je minimálně 160 mm.

Objekty na trativodech K zajištění správné funkce trativodu se zřizují šachty (šachtice): a) vrcholové – zřizuje se v nejvyšším místě trativodu a jsou určeny pro proplachování (čistění) trativodu, b) kontrolní – zřizují se v předepsaných odstupech k revizi a pročisťování trativodu. Odstupy kontrolních šachet jsou závislé na místních podmínkách a na průměru trativodek. V zásadě platí, že vzdálenost kontrolních šachet trativodu s trubkou světlosti do 100 mm by měla být asi 30 až 50 m, u trativodů s trubkami o větší světlosti by měla být tato vzdálenost 50 až 100 m. Ve městech se v některých případech, zejména ze strany prováděcí firmy, objevuje požadavek na upuštění od kontrolních šachet a zaústění drenážních trubek do šachet kanalizačních vpustí. Tento požadavek je 61

třeba odmítnout. Při větším dešti může dojít ke vzdutí vody v šachtě kanalizační vpusti a v případě, že by byl trativod napojen na vpusť, docházelo by místo k odvodnění pláně k jejímu zavodnění (podmáčení). Z tohoto důvodu by mělo být zaústění drenážního systému do kanalizace řešeno jiným způsobem. V některých větších městech správci místních komunikací napojení drenážního systému na šachty kanalizačních vpustí zakazují.

7.5 Dešťové vpusti Dešťové vpustě jsou součástí silniční komunikace a zřizují na odvodnění vozovek, zpevněných ploch a popř. chodníků. Hltnost dešťových vpustí se uvažuje od 10 l/s do 25 l/s v závislosti na sklonu terénu, údržbě (čistění) vpustí, atd. Při odvodňování vozovek se vpustě rozmísťují tak, aby byla využita jejich hltnost v závislosti na velikosti a hydraulické účinnost vtokové mříže, na odtokovém potrubí od vpustě a na bezpečnosti provozu na komunikacích. Na dálnicích a rychlostních komunikací nesmí být dešťové vpustě a poklopy vstupních šachet umístěny v jízdních pruzích. Na jednu vpusť se nemá počítat s větší plochou odvodňovaného území než 400 m2. Vzájemná vzdálenost dešťových vpustí závisí na podélném sklonu silniční komunikace, chodníku nebo jiných zpevněných ploch, na návrhovém přítoku dešťových vod, na hltnosti vpustí a nemá být větší než 60 m. Při návrhu rozmisťování dešťových vpustí se postupuje podle ČSN 73 6005, ČSN 73 6101 a ČSN 73 6110. V místech, kde se požaduje mimořádná bezpečnost odvedení přitékajících dešťových vod v celé šířce komunikace nebo na jiných exponovaných místech (vjezd do podzemí, autobusové zastávky, železniční přejezdy apod.), se navrhují přednostně žlabové vpustě. Tam, kde k dešťové vpusti přitékají dešťové vody z odvodňované plochy ve sklonu větším než 8 %, se navrhují dešťové vpustě s dvojitou vtokovou mříží nebo horské vpustě. V místech, kde se očekává přítok dešťových vod z nezpevněných ploch nebo silničních a jiných otevřených příkopů, se použijí lapáky splavenin a horské vpustě. Lapák splavenin musí být vybaven česly, sedimentačním prostorem a prohlubní na zachycení těžkých unášených látek (splavenin). Druh vtokové mříže dešťové vpustě se volí podle místa jejího osazení, velikosti očekávaného přítoku dešťových vod, množství přinášených splavenin a podélného sklonu komunikace, chodníku či jiných odvodňovaných ploch.

7.6 Odvodňovací potrubí Odvodňovací potrubí je kryté odvodňovací zařízení opatřené vstupními šachtami, které odvádí vodu z méně kapacitního odvodňovacího zařízení (např. trativodu) do vhodného recipientu, vsakovací šachty nebo na volný terén. Ve městech je obvykle odvodňovací potrubí zaústěno do dešťové nebo jednotné kanalizace. Odvodňovací potrubí se navrhuje: a) v zelené části středního dělicího pásu (popřípadě v postranním dělicím pásu) ve směrových obloucích s dostředným sklonem, popřípadě v přilehlých úsecích v přímé až k místu vhodného vyústění, b) u zářezových příkopů nebo rigolů, viz obr. 36 až 38, sloužících k odvádění většího množství vody, c) jako sběrný svod příčných trativodů, které nelze vyústit do svahových skluzů, například z důvodu ochrany okolních pozemků, d) v jiných odůvodněných případech. Nejmenší dovolená světlost potrubí je 300 mm, u plastových trub se připouští 250 mm. Poklopy šachet odvodňovacího potrubí se zásadně nenavrhují do vozovky.

62

8 Objekty, vybavení, obslužná dopravní zařízení, údržbová příslušenství, cizí zařízení na silničních komunikacích V této kapitole jsou uvedeny další součásti silničních komunikací, o nichž je podrobně pojednáno v navazujících učebnicích. Jsou to: 1. objekty: a) mostní objekty, b) tunely, c) ostatní objekty (zárubní, opěrné, obkladní zdi, galerie apod.) 2. vybavení silnic a dálnic: a) bezpečnostní zařízení -

záchytná (svodidla, zábradelní svodidla, zábradlí)

-

vodicí (směrové sloupky, dopravní knoflíky)

b) dopravní značky, c) únikové zóny (speciální bezpečnostní zařízení zahrnující všechna potřebná zařízení a vybavení sloužící ke zpomalení nebo zastavení vozidla s poruchou brzdného systému. Skládá se z testovacího úseku, stabilizačního úseku a únikového pruhu), d) protihlukové clony, e) staničení a omezníkování, f)

vegetační úpravy,

g) silniční a dálniční kabely, h) umělé osvětlení na silničních komunikacích ve volné krajině, i)

zařízení dopravní telematiky,

j)

telefon,

k) clony proti vzájemnému oslňování, l)

ochrana proti vstupu zvěře a ostatních volně žijících živočichů na silniční komunikaci,

3. obslužná dopravní zařízení a) autobusové zastávky, b) čerpací stanice pohonných hmot, motely, motoresty, myčky apod., c) parkoviště, d) odpočívky, 4. údržbová příslušenství – plochy pro skladování údržbových hmot, 5. cizí zařízení – v podélném směru se umisťování cizích zařízení do tělesa silniční komunikace nedovoluje, v příčném směru křižující vedení musí být provedeno podle příslušných norem a předpisů, které specifikují způsob umístění včetně tloušťky krytí. K ochraně kabelových vedení, která křižují silniční komunikaci, se navrhují chráničky, kabelové a přechodové kanály, kabelovody, kolektory apod.

63

9 Česko – anglický slovníček vybraných pojmů V závěrečné kapitole této učebnice jsou uvedeny překlady základních pojmů z češtiny do angličtiny. Slovníček byl zpracován podle Technického silničního slovníku, vydaného v roce 1996 Silniční společností Praha. Tento slovník je oficiálním slovníkem Světové silniční asociace AIPCR/PIARC. dálnice délka rozhledu pro předjíždění délka rozhledu pro zastavení jízdní pruh klesání klotoida komunikace v extravilánu krajnice místní komunikace násyp návrhová rychlost niveleta osa silniční komunikace podélný profil podloží přechodnice příčný řez příkop přímá silniční komunikace silniční pozemek sklon směrový oblouk směrový sloupek srovnávací rovina stoupání střední dělicí pás svah svodidlo těleso silniční komunikace údolnicový bod i oblouk únosnost upravování zemin vodicí proužek vozovka vrcholový bod i oblouk zářez zemní pláň zlepšená zemina zpevněná zemina

motorway (UK), highway, superhighway (USA) overtaking sight distance stopping sight distance traffic line descending gradient, downgrade (USA) clothoid rural road shoulder urban road embankment design speed vertical alignment axis, horizontal alignment longitudinal section subgrade transition curve cross section ditch straight road, highway total land requirement gradient bend, curve, horizontal curve marker post, delineator (USA) datum plane ascending gradient, upgrade (USA) central reserve, median (USA) slope guard-rail constructions limits sag bearing capacity soil treatment edge of carriageway marking pavement, pavement summit, crest (USA) cut formation level improved soil stabilized soil

64

10 Literatura 10.1 Učebnice Chochol, Š. - Lehovec, F. - Pošvář, J. - Rondoš, L.: Cesty a diaľnice I - projektovanie, ALFA, Bratistava 1989 Jůza, P. – Adámková, I. – Puchrík, J.: Silnice a dálnice, skriptum VUT, Brno, 1987 Kaun, M. - Lehovec, F.: Pozemní komunikace, ČKAIT, Praha 1998 Krupský, E. a kol.: Návrh a stavba silnic, SNTL Praha, 1964 Procházka, J. - Veselý, V.: Projektování pozemních komunikací, Praha 1980 10.2 Normy ČSN 72 1002 Klasifikace zemin pro dopravní stavby ČSN 73 0090 Zakládání staveb. Geologický průzkum pro stavební účely ČSN 73 1001 Zakládání staveb. Základová půda pod plošnými základy ČSN 73 1002 Pilotové základy ČSN 73 1511 Kamenivo pro stavební účely. Základní ustanovení ČSN 73 1512 Hutné kamenivo pro stavební účely. Technické požadavky ČSN 73 6005 Prostorové uspořádání sítí technického vybavení ČSN 73 6100 Názvosloví silničních komunikací ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic ČSN 73 6110 Projektování místních komunikací ČSN 73 6133 Navrhování a provádění zemního tělesa pozemních komunikací ČSN 73 6201 Projektování mostních objektů ČSN 75 2002 Geotextilní filtry hydrotechnických staveb ČSN 75 6101 Stokové sítě a kanalizační přípojky ČSN 75 6551 Čištění odpadních vod s obsahem ropných látek ČSN P ENV 1997-1 Navrhování geotechnických konstrukcí - Část 1: Obecná pravidla ČSN P ENV 1997-2 Navrhování geotechnických konstrukcí - Část 2: Navrhování na základě laboratorních zkoušek ČSN P ENV 1997-3 Navrhování geotechnických konstrukcí - Část 3: Navrhování na základě terénních zkoušek 10.3 Technické podmínky Ministerstva dopravy a spojů ČR TP 51 TP 53 TP 76 TP 83 TP 93 TP 94 TP 95 TP 97 TP 113 TP 125

Odvodnění silnic vsakovací drenáží Protierozní opatření na svazích pozemních komunikací Geotechnický průzkum pro pozemní komunikace Odvodnění pozemních komunikací Návrh a provádění staveb pozemních komunikací s využitím popílků a popelů Zlepšení zemin Vrstevnaté násypy pozemních komunikací Geotextilie a další geosyntetické materiály v zemním tělese pozemních komunikací Značky a symboly pro výkresy pozemních komunikací Vodicí zařízení vodicí retroreflexní prvky

10.4 Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací MDS ČR TKP 2 Příprava staveniště TKP 3 Zemní těleso TKP 4 Zemní práce TKP 29 Kotvy a mikropiloty TKP 30 Speciální zemní konstrukce 10.5 Vzorové listy MDS ČR VL 0 VL 1 VL 2 VL 3 VL 4 VL 5 VL 6

Opravy mostních objektů Vozovky a krajnice Silniční těleso Křižovatky Mosty Silniční tunely Svislé dopravní značky 65

Obsah Předmluva _____________________________________________________________________ 3 1 Vývoj dopravních staveb ________________________________________________________ 4 2 Zákon o pozemních komunikacích (Silniční zákon) __________________________________ 5 2.1 Kategorie pozemních komunikací ____________________________________________________ 5 2.2 Vlastnictví pozemních komunikací ___________________________________________________ 6 2.3 Silniční ochranná pásma ___________________________________________________________ 6 2.4 Další ustanovení zákona ____________________________________________________________ 6

3 Základní pojmy a kategorie silničních komunikací ___________________________________ 8 3.1 Druhy silničních komunikací ________________________________________________________ 8 3.2 Návrhové kategorie silnic a dálnic____________________________________________________ 9 3.3 Pojmy uspořádání silnic ___________________________________________________________ 10

4 Návrhové prvky_______________________________________________________________ 12 4.1 Návrhová rychlost________________________________________________________________ 12 4.2 Délka rozhledu __________________________________________________________________ 13 Délka rozhledu pro zastavení _________________________________________________________________ 13 Délka rozhledu pro předjíždění________________________________________________________________ 14

4.3 Osa silniční komunikace___________________________________________________________ 15 4.4 Směrové oblouky_________________________________________________________________ 16 4.5 Kružnicová část oblouku __________________________________________________________ 17 4.6 Přechodnice _____________________________________________________________________ 19 Další pravidla platná pro přechodnice __________________________________________________________ 21

4.7 Kružnicový směrový oblouk s přechodnicemi _________________________________________ 22 Kružnicový oblouk se symetrickými přechodnicemi _______________________________________________ 22 Kružnicový oblouk s nesymetrickými přechodnicemi ______________________________________________ 23

4.8 Prostý kružnicový oblouk__________________________________________________________ 24 4.9 Složený oblouk___________________________________________________________________ 25 4.10 Přechodnicový oblouk ___________________________________________________________ 25 4.11 Osa silniční komunikace – pravidla pro navazování směrových oblouků__________________ 26 4.12 Příčný, dostředný a výsledný sklon _________________________________________________ 26 4.13 Klopení________________________________________________________________________ 28 4.14 Vzestupnice (sestupnice)__________________________________________________________ 28 Průběh vzestupnice (sestupnice) v závislosti na způsobu klopení _____________________________________ Omezující podmínky pro velikost sklonu vzestupnice (sestupnice) ____________________________________ Hřebenové klopení _________________________________________________________________________ Lomy vzestupnic (sestupnic) _________________________________________________________________

29 31 31 32

4.15 Podélný sklon, poloha nivelety, lomy podélného sklonu, velikost a délka stoupání __________ 32 Lomy podélného sklonu _____________________________________________________________________ Vypuklé výškové oblouky ___________________________________________________________________ Vyduté výškové oblouky ____________________________________________________________________ Výpočet vytyčovacích prvků výškového oblouku _________________________________________________ Velikost a délka stoupání ____________________________________________________________________

32 33 34 34 35

4.16 Rozhled ve směrovém oblouku ____________________________________________________ 35 4.17 Prostorové řešení trasy ___________________________________________________________ 37

5 Šířkové uspořádání koruny silniční komunikace ____________________________________ 38 66

5.1 Koruna _________________________________________________________________________ 38 5.2 Dopravní pruhy__________________________________________________________________ 39 Základní šířky jízdních pruhů _________________________________________________________________ 39 Rozšíření ve směrovém oblouku_______________________________________________________________ 39 Přídatné pruhy_____________________________________________________________________________ 39

5.3 Vodicí proužek, dělicí pásy, krajnice a krátké nouzové pruhy____________________________ 40 Vodicí proužek ____________________________________________________________________________ Dělicí pásy _______________________________________________________________________________ Krajnice _________________________________________________________________________________ Krátké nouzové pruhy_______________________________________________________________________

40 40 40 40

6. Zemní těleso_________________________________________________________________ 40 6.1 Základní pojmy __________________________________________________________________ 41 6.2 Geotechnický průzkum pro pozemní komunikace _____________________________________ 42 Druhy geotechnického průzkumu ______________________________________________________________ Orientační průzkum ________________________________________________________________________ Předběžný průzkum ________________________________________________________________________ Podrobný průzkum _________________________________________________________________________ Doplňující průzkum ________________________________________________________________________ Geotechnické sledování výstavby______________________________________________________________

43 43 44 45 45 46

6.3 Podmínky použití, druhy a vlastnosti zemin __________________________________________ 46 6.4 Návrh zemního tělesa _____________________________________________________________ 49 Svahy zářezu (návrh vzorovým řešením) ________________________________________________________ 50 Svahy násypu (návrh vzorovým řešením)________________________________________________________ 50

6.5 Geosyntetika a jejich použití v zemním tělese _________________________________________ 51 Funkce geosyntetik v zemním tělese ___________________________________________________________ Materiál geosyntetik ________________________________________________________________________ Použití geosyntetik v zemním tělese (násypu) ____________________________________________________ Podloží násypu a jeho kontakt s násypem________________________________________________________ Násyp ___________________________________________________________________________________ Rozšiřování zemního tělesa (násypu) ___________________________________________________________

51 52 53 53 53 55

7 Odvodnění___________________________________________________________________ 57 Odvodnění povrchu vozovky _________________________________________________________________ 57 Odvodnění zemní pláně _____________________________________________________________________ 58

7.1 Příkopy_________________________________________________________________________ 58 7.2 Rigoly __________________________________________________________________________ 59 7.3 Skluzy, kaskády a vsakovací jámy __________________________________________________ 60 7.4 Trativody _______________________________________________________________________ 61 Zásady pro navrhování trativodů ______________________________________________________________ 61 Objekty na trativodech ______________________________________________________________________ 61

7.5 Dešťové vpusti ___________________________________________________________________ 62 7.6 Odvodňovací potrubí _____________________________________________________________ 62

8 Objekty, vybavení, obslužná dopravní zařízení, údržbová příslušenství, cizí zařízení na silničních komunikacích_________________________________________________________ 63 9 Česko – anglický slovníček vybraných pojmů_______________________________________ 64 10 Literatura __________________________________________________________________ 65

67