Veleuilite u Varadinu - Studij Graditeljstva
PROMETNICEPREDAVANJA
2011./2012.
SADRAJPREDAVANJE 1............................................................................................................................ 3 Cestovni promet i cestovna mrea ......................................................................................... 3 Povijesni pregled graenja cesta ............................................................................................ 4 Poeci gradnje cesta ............................................................................................................... 5 Kolnika konstrukcija .............................................................................................................. 6 Gradnja cesta u Hrvatskoj....................................................................................................... 7 Podjela cesta ........................................................................................................................... 8 Uporabni pokazatelji ceste ................................................................................................... 12 Osnovne znaajke kretanja vozila......................................................................................... 15 PREDAVANJE 2.......................................................................................................................... 21 Popreni presjek ceste .......................................................................................................... 21 Tlocrtni elementi ceste ......................................................................................................... 27 Vitoperenje kolnika............................................................................................................... 37 PREDAVANJE 3.......................................................................................................................... 39 Vertikalno voenje linije ....................................................................................................... 39 Trasiranje - odnos trase i naselja .......................................................................................... 42 Odnos trase prema prirodnoj sredini ................................................................................... 43 Polaganje trase ..................................................................................................................... 45 Oblikovanje ceste ................................................................................................................. 47 PREDAVANJE 4.......................................................................................................................... 50 Prethodni radovi pri gradnji prometnica .............................................................................. 50 Geoloka ispitivanja .............................................................................................................. 51 Hidroloka ispitivanja............................................................................................................ 53 Opseg istranih radova ......................................................................................................... 54 Pripremni radovi ................................................................................................................... 55 PREDAVANJE 5/6. ..................................................................................................................... 60 Klasifikacija tla ...................................................................................................................... 60 Materijal za gradnju nasipa: OTU ......................................................................................... 63 Zemljani radovi-osnovni pojmovi ......................................................................................... 65 PREDAVANJE 6.......................................................................................................................... 67 Donji ustroj uvod ............................................................................................................... 67 Graevine za osiguranje prometnice ................................................................................... 71 1
Izrada usjeka i zasjeka........................................................................................................... 73 PREDAVANJE 7.......................................................................................................................... 80 Projektiranje usjeka i nasipa ................................................................................................. 80 Izbor nagiba pokosa .............................................................................................................. 82 Ublaenje utjecaja snjenih zapuha...................................................................................... 87 Zatita pokosa ....................................................................................................................... 89 Mehanika zatita uz vodotoke ......................................................................................... 92 PREDAVANJE 8.......................................................................................................................... 99 Kolnika konstrukcije Gornji ustroj .................................................................................... 99 Gradiva za izradu kolnika .................................................................................................... 101 Posteljica (Planum) ............................................................................................................. 102 Podloge cestovnih zastora .................................................................................................. 102 Cestovni zastori................................................................................................................... 106 PREDAVANJE 9........................................................................................................................ 111 Odvodnja prometnica ......................................................................................................... 111 Povrinska odvodnja kolnika .............................................................................................. 114 DRENAE ............................................................................................................................. 121 Odvodnja posteljice ............................................................................................................ 123 Propusti ............................................................................................................................... 125 PREDAVANJE 10...................................................................................................................... 131 Cestovna vorita ................................................................................................................ 131 Promet i vorita ................................................................................................................. 132 PODJELA VORITA............................................................................................................. 134 Voenje prometnih tokova ................................................................................................ 140 Polje preglednosti ............................................................................................................... 144 Oblikovni elementi i detalji ................................................................................................. 146 Raskrija s krunim tokom .................................................................................................. 148 BILJEKE .............................................................................................................................. 150
2
PREDAVANJE 1.Cestovni promet i cestovna mreaVisoka gospodarska, tehnika, kulturna, razina odreenog podruja izravno je uvjetovana barem jednom razvijenom i organiziranom granom prometa Optimalno rjeenje unutarnje i vanjske prometne povezanosti podruja postie se meusobnim usklaivanjem cestovnog, eljeznikog, pomorskog, rijenog i zranog prometa, uz nuno uvaavanje niza relevantnih obiljeja (veliina, geografski poloaj, gospodarske prilike, ...). Bez obzira na komparativne prednosti ostalih prometnih grana, bilo kakav prometni sustav u pravilu je nezamisliv bez cestovnog prometa. Razlog tome su i neke znaajne prednosti, svojstvene samo cestovnom prometu: - dobra prilagodljivost prometnim potrebama, bez obzira na veliinu, geografski poloaj i konfiguraciju terena podruja - prometnu potrebu u pravilu je mogue zadovoljiti samo jednim prometnim sredstvom bez presjedanja ili pretovara - neovisnost o stalnom voznom redu (osim javnog prijevoza putnika). Cestovna prometna mrea ustrojena je na hijerarhijskom naelu (iz daljeg u krae). Okosnicu ine ceste daljinskog prometa, koje svojim tehnikim karakteristikama i razinom uslunosti udovoljavaju potrebama meunarodnog kontinentalnog prometa. (Europa-oznaka E) EUROPSKE E CESTE
3
Put: je namijenjen kretanju pjeaka i (tovarnih) ivotinja, u pravilu se ne gradi ve nastaje prirodno, spontano, primjereno svrsi kojoj slui (poljski put, planinarski put, karavanski put) Cesta: rije je o graevinskom objektu, izgraenom i uvrenom sa svrhom lakeg, udobnijeg, breg I sigurnijeg prometovanja vozila (Korlaet, 1995). Autoput = Autocesta Cesta svile = Putevi svile
Osnovni pojmovi:
Povijesni pregled graenja cestaRazvoj cesta i cestovnoga prometa u uskoj je vezi s razvitkom ljudske civilizacije. Prve staze, putovi i ceste omoguavale su razmjenu materijalnih dobara te presudno pridonosile opem razvitku. Prijelomni trenutak u razvoju cestogradnje bio je otprilike tri tisue godina prije Krista, kada su konstruirana prva zaprena kola. Najstarije poznate ceste su karavanske ceste (zapravo putovi) starog vijeka, primjerice solna cesta od Hadramauta preko Arabije do Male Azije, jantarska od Baltika do Mediterana te put svile od Kine do Crnog mora. U Aziji, sjevernoj Africi i Europi ceste su graene u poetku starog vijeka. Iz toga doba spominju se ceste u Kini, Indiji, Perziji, Egiptu i Grkoj. Prema opisu Herodota (484. godine prije Krista), perzijskim cestama obavljao se potanski promet, a ceste u Egiptu bile su umjetno uvrene. U Perziji, za vrijeme Darija I. (521. do 485. godine prije Krista), izgraena je cesta duga 2.500 kilometara, koja je povezivala Malu Aziju s Perzijskim zaljevom. Ta tzv. kraljevska cesta sluila je ne samo za prijevoz vojske, nego I za trgovaki i potanski promet. Velik napredak u uvrenju postojeih cesta i u gradnji novih zabiljeen je u Rimskom Carstvu. Neke od tih cesta uz stanovite su se rekonstrukcije odrale do danas. Jedna od najpoznatijih rimskih cesta bila je Via Appia (nazvana "kraljica svih cesta"), koju je 312. godine prije Krista izgradio cenzor Apije Klaudije Slijepi, a povezivala je Rim s Brindizijem u duljini 540 km. Ostaci rimskih cesta nalaze se i danas u Engleskoj, Njemakoj, Francuskoj, Italiji i u drugim europskim zemljama.
4
Preko teritorija nae zemlje prolazile su rimske ceste i mnogi dananji potezi cestovne mree u naoj dravi slijede smjer nekadanjih rimskih cesta: - Poetovio (Ptuj)Mursa (Osijek)Sirmium; - Aquileia Tarsatica (Trsat)Senia (Senj)Salona (Solin)Epidaururn (Cavtat)Skadar; - Ernona (Ljubljana)Siscia (Sisak)Cibalae (Vinkovci); - SalonaBistue Nova (Zenica)Sirmium; - SalonaAndetriurn (Mu)Burnum (uplja crkva)Siscia; - Neviodanum (ate)Andautonia Siscia.
Poeci gradnje cestaKrajem 18. i poetkom 19. stoljea utemeljena je moderna tehnologija graenja cesta. To je zasluga nekolicine vrsnih graditelja kao to je Francuz Tresaquet, koji dodatnu panju posveuje odvodnji i odravanju kolnika. U svojim memoarima (1775. godine) navodi: "Cesta se troi to vie, to je loije graena; da se manje troi treba odravati jednoliku povrinu a radi toga je potrebno trajno uzdravanje. Englez Telford (1757. - 1834.) istie znaenje dobre podloge kolnike konstrukcije. U Engleskoj je 1817. godine Mac Adam poeo graditi ceste s uvaljanim tuencem u nekoliko slojeva razliitih veliina zrna. Taj nain graenja odrao se do danas pod nazivom macadam.
5
Kolnika konstrukcijaNajdonji sloj od lomljenog kamena Sloj od kamena veliine ake Sloj od kamene sitnei Sloj od sitnog tucanika
Kolnika konstrukcija po: Telfordu
Kolnika konstrukcija po: Mac Adamu
6
Gradnja cesta u Hrvatskojtijekom 18. i 19. stoljea u Hrvatskoj izgraene znaajne planinske ceste, koje su se nakon vie rekonstrukcija odrale do danas, a to su: - cesta Karlovac-Rijeka, - cesta Karlovac-Senj, - cesta Gospi-Karlobag, - cesta Obrovac-Alan-Sv. Rok.
Karolina je cesta izgraena u prvoj polovici 18. stoljea. Njezina gradnja je poela 1726. godine. Ime je dobila po caru Karlu. Karolina povezuje Karlovac s Bakrom, a prolazi kroz mjesta Novigrad na Dobri, Bosiljevo, Osojnik, Vrbovsko, ravnu Goru, Mrkopalj i Fuine. Karolinska cesta nije imala velik kapacitet, a usto je bila i prilino strma te je u nepunih 100 godina, zbog velikog poveanja prometa, izgradjena jo jedna cesta kroz Gorski kotar, u to doba jedna od najmodernijih prometnica u svijetu, Lujizijanska cesta.
Karolina 1726. do 1735. Godine
Terezijanska 1786. Godine
Terezijana je izgraena 1786.g. radi boljeg povezivanja tadanjeg pukovnijskog sredita Gospi sa slobodnom lukom Karlobag, te kako bi zamijenila postojeu Karolinsku cestu kojom se putovalo sve tee zbog njenih otrih zavoja i strmih dijelova. Nalog za izgradnju nove, modernije ceste dao je tadanji austrijski car Josip II. Cesta je dobila ime po njegovoj majci Mariji Tereziji.
Jozefinska 1770. do 1779. Godine
Jozefinska cesta (Jozefina), duga 113 kilometara, od Karlovca preko Josipdola i Vratnika na Senj, graena je od 1770. Do 1779. Ime dobiva po caru Josipu II.
Lujzijana je cesta graena izmeu 1803. i 1809. godine, a nazvana je po Napoleonovoj eni Mariji Lujzi. Povezivala je Rijeku s Karlovcem preko Grobnikog polja, Kamenjaka, Gornjeg Jelenja, Lokava, Delnica, Skrada, Stubice, Severina na Kupi, Netretia i Stativa. Duljina Lujzijane iznosila je 18 austrijskih milja (1 milja = 7,585 km). Bila je iroka oko 6 m.
Lujziajana 1803-1809
7
Podjela cestaS obzirom na funkciju, projektiranje i eksploataciju, ceste se razlikuju po: - vrsti prometa, - broju voznih trakova, - vrsti zastora, - planiranoj veliini prometa, - terenu kojim prolaze, - poloaju i - funkciji u cestovnoj mrei Prema poloaju u prostoru javne ceste se dijele na: - Javne ceste izvan naselja i - Gradske ceste.
Prema privrednom i drutvenom znaenju ceste se dijele na: - Auto ceste (AC) - Dravne ceste (D-cesta) magistralna ceste, - upanijske cesta (-cesta) regionalne ceste, - Lokalne ceste (L-cesta). Prema vrsti prometa ceste se dijele na: - ceste za motorni promet i - ceste za mjeoviti promet Prema veliini prometa, vrsti prometnih tokova, brzini, udobnosti i stupnju sigurnosti prometa dijele se na: - autoceste (AC) - brze ceste (BC), - ostale ceste za motorni promet (C).
Javne ceste izvan naselja
8
Autoceste u Hrvatskoj
Dravne ceste u Hrvatskoj
U Hrvatskoj, prema podacima iz 2010. godine, postoje 163 dravne ceste ukupne duljine od 7422.9 kilometara. Oznaene su jednoznamenkastim, dvoznamenkastim i troznamenkastim brojevima, koji su ispisani i na malim tablama uz ceste i na autokartama.
U Varadinskoj upaniji, prema podacima iz 2010. godine, postoje 73 upanijske ceste ukupne duljine od 473 kilometara. Oznaene su etveroznamenkastim brojevima, koji su ispisani na malim tablama uz ceste i na autokartama.
upanijske ceste Varadinska up.
U Varadinskoj upaniji, prema podacima iz 2010. godine, postoje 172 lokalne ceste ukupne duljine od 423 kilometara. Oznaene su peteroznamenkastim brojevima, koji su ispisani na malim tablama uz ceste i na autokartama.
Lokalne ceste Varadinske up.
9
Javne ceste izvan naselja
Prema veliini motornog prometa, izraunatog prosjenim godinjim dnevnim prometom (PGDP) tj. brojem motornih vozila koji se na kraju planskog razdoblja (20 godina) oekuje na cesti u toku 24 sata, javne se ceste dijele na pet razreda:
Prema konfiguraciji (vrsti) terena kojim cesta prolazi ceste se dijele na: - ceste u ravnici (nizinske ceste) - ceste u breuljkastom terenu - ceste u brdovitom terenu - ceste u planinskom terenu
10
Razred ceste i stupanj ogranienja
Na osnovi razreda ceste i stupnja ogranienja odreuju se prethodna (projektna) brzina i doputeni uzduni nagib ceste
Ostali nain podjele ceste
AC - autoceste za meudravno-dravno povezivanje 1. razred za dravno-regionalno povezivanje 2. razred za regionalno-upanijsko povezivanje 3. razred za upanijsko-meuopinskop povezivanje 4. razred za meduopinsko-opinsko povezivanje 5. razred za opinsko-lokalno povezivanje
11
Uporabni pokazatelji cesteUz planerske postavke u sklopu prometno-tehnike razdiobe cesta, za studijskoprometnu pripremu i procjenu korisnikih svojstava nuno je utvrditi konkretne eksploatacijske ili uporabne pokazatelje ceste. Meu bitne uporabne pokazatelje u prvom redu pripadaju: - prometno optereenje, - gustoa prometa, - propusna mo, - razina usluge, - brzina vonje, - radna sposobnost kolnika i - prijevozna sposobnost mjerodavnog vozila
Prometno optereenje ceste
Prometno optereenje (koliina prometa) je broj vozila koji prolazi odreenim presjekom ceste ili prometnog (voznog) traka u odreenom vremenskom razdoblju. Prosjeni godinji dnevni promet (PGDP) je ukupna godinja koliina prometa, podijeljena brojem dana u godini.
Prosjeni dnevni promet (PDP) je ukupna koliina prometa u vremenskom razdoblju koji je vei od jednog dana, a manji od godine, podijeljen brojem tih dana.
Gustoa prometa
Gustoa prometa predstavlja ukupan broj vozila koja se u trenutku promatranja nalaze na odreenom odsjeku (duljini) ceste i oznauje mjerilo za odreivanje stvarne iskoritenosti propusne moi na odreenoj cesti. Gustoa prometa praktiki se dobiva brojenjem vozila vizualno ili s pomou posebnih ureaja (ureaj s fotoelijom i nagaznim kabelom). Opa zakonitost za idealni prometni tok moe se povezati izrazima:
Gdje je G-gustoa prometnog toka (voz/km), V-brzina (km/h) I Q-protok (voz/h)
12
Propusna mo ceste
Propusna mo ceste je maksimalan broj vozila koji moe, u odreenom vremenskom razdoblju, proi odreenim presjekom ceste ili traka. Najee se koristi vremensko razdoblje od jednog sata. Teoretska propusna mo jednog prometnog traka za idealne uvjete moe se izraziti
C = propusna mo prometnog traka (voz/h), v = brzina vonje vozila (m/s) V= brzina vonje vozila (km/h) a = sigurnosni razmak izmeu vouila u kretanju (m)
Razmak a jednak je pri emu je: a1 - duljina prednjeg vozila [m] a2 - sigurnosni razmak vozila nakon zaustavljanja (5 m) ar duljina puta reagiranja [m] akA - duljlna puta koEenja prednjeg vozila[m ] akB - duljina puta koEenja strainjeg vozila [m] Propusna mo ceste (kapacitet) u realnim uvjetima ceste I prometa rauna se prema opem izrazu: Ci = propusna mo za razinu uslunosti "i" N = broj prometnih trakova u jednom smjeru fs = faktor koji opisuje utjecaje suenja prometnog traka i utjecaj bonih smetnji fsv = faktor utjecaja strukture vozila fv = faktor utjecaja vozaa.
13
Razina uslunosti
Razina uslunosti niz je karakteristika koje opisuju uvjete vonje koji se pojavljuju na odredenom potezu ceste (brzina, vrijeme putovanja, prekidi, sigurnost, udobnost vonje)
Razina uslunosti A predstavlja uvjete slobodnog prometnog toka s velikim brzinama i punom slobodom manevriranja (pretjecanje). Nema meusobnih ometanja vozila pa je osigurana visoka razina udobnosti vonje Razina uslunosti B predstavlja uvjete slobodnog toka s brzinama koje su djelomino ograniene. Mogunosti manevriranja su neznatno ograniene, no openito nivo udobnosti vonje jo je uvijek visok. Razina uslunosti C predstavlja stanje stabilnog toka s ogranienim brzinama i manevriranjem. Razina uslunosti D pribliava se nestabilnom toku velike gustoe s bitno ogranienim brzinama i malim mogunostima manevriranja to znatno smanjuje udobnost vonje. Razina uslunosti E predstavlja uvjete nestabilnog toka s vonjom u koloni i povremeni m zastojima. Ova razina slunosti priblino odgovara propusnoj moi Cmaxi Razina uslunosti F predstavlja prisilni tok s velikim smetnjama i zastojima. Pri tome je odnos prometnog optereenja prema kapacitetu (v/c) vei od 1,0.
14
Osnovne znaajke kretanja vozilaCestovna vozila prema vrsti pogona dijele se na: - zaprena vozila, - bicikle (tricikle), - motorna vozila, - prikljuna vozila i - skupove vozila Prema namjeni motorna i prikljuna vozila se mogu podijeliti na: - putnika vozila, - kombinirana vozila, - teretna vozila, - specijalna vozila, - radna vozila, - vuna vozila, - prikljuna vozila
Najvee dozvoljene dimenzije
irina prometnog traka, min. polumjeri krivina, visina objekata i niz drugih cestovnih elemenata u uskoj su vezi s max, dimenzijama vozila. Najvee doputene duljine su: - Osobni automobil = 6 m - Autobus, teretno motorno vozilo, specijalno i radno = 12 m - Prikljuno vozilo s jednom osovinom = 6 m; s dvije = 10 m; - s tri = 12 m - Skup vozila: teglja s poluprikolicom = 16,5 m; vuno vozilo =18 m; autobus s prikolicom = 20 m; osobnog automobila s prikolicom = 15 m Najvea doputena irina vozila je 2,5 m, a visina 4,0 m!!!
Minimalni radijusi Ru (5.3 m)/Rv(12,0 m)
Motorna i prikljuna vozila, a i skupovi vozila, moraju imati takve ureaje da pri vonji u krugu od 360 opisana povrina kruga vanjskog promjera 24 m, ne bude ira od 6.7 m. Pri tome najizboenija toka vozila mora biti voena po krunici!!!
15
Pritisak vozila bitno utjee na trajnost i odravanje kolnikih konstrukcija. Jedno teko teretno vozilo (40 t) djeluje na trajnost kolnike konstrukcije kao 10.000 - 100.000 osobnih automobila. Optereenje jedne osovine - 100 kN Optereenje jednostruke osovine ili vie s meusobnim razmakom manjim od 1 m - 100 kN Optereenje dvostruke osovine s meusobnim razmakom od 1 do 2m - 160 kN, pri emu ni jedna osovina ne smije biti optereena s vise od 100 kN Optereenje trostruke osovine s meusobnim razmakom susjednih osovina od 1 do 2 m 240 kN, pri emu ni jedna osovina ne smije biti optereena s vie od 100 kN, a ni dvije susjedne osovine s vise od 160 kN.
Najvea dozvoljena optereenja
Voza
Kod cestovnog prometa posebno je naglaen utjecaj ovjeka na prometna dogaanja i na sigurnost prometa.
Brzina vozila (ne)jednoliko kretanje
Kod jednolikog kretanja vozilo u jednako vrijeme prevaljuje jednake putove:
v = brzina (m/s); t = vrijeme (s) i l = put (m) Kako se kod cestovnih vozila brzina oznauje u kilometrima na sat V [km/h] to je:
16
Kod nejednolikog kretanja vozilo prevaljuje u jedinici vremena razliite puteve:
Brzina, ubrzanje
Kod jednoliko ubrzanog kretanja ubrzanje (porast brzine u jedinici vremena) je konstantna veliina: Ova jednadba vrijedi i za jednoliko usporeno kretanje, ali u ovom sluaju konstanta b [m/s2] ima negativan predznak. Prema tome ubrzanje i usporenje moe se izraziti kao: nejednoliko >>>
Udar
Promjena ubrzanja ili usporenja u vremenu "dt" naziva se udar (trzaj, potisak)
Vonjom kroz zavoj pojavljuje se centrifugalna sila: pri emu je centrifugalno ubrzanje jednako >>> U prelaznici (L) centrifugalno ubrzanje se mijenja pa je promjena ubrzanja u jedinici vremena jednaka (boni udar): normalna vrijednost je: 0,3 do 0,7 (1,0) m/s3
17
Brzine Pojektirana brzina (Vp)
Projektirana brzina (Vp) odreuje granine vrijednosti tlocrtnih i visinskih elemenata trase, odnosno: najmanji polumjer horizontalnog zavoja Rmin [m]; najvei uzduni nagib trase Smax [%] i popreni presjek qmax [%] s prometnim trakovima
Brzine Raunska brzina (Vr)
Na osnovi raunske brzine odreuju se detaljniji geometrijski elementi trase (u fazi projektiranja) q (%), Rmin, P (preglednost) Raunska brzina (Vr) ne moe biti manja od projektne brzine (Vp), a razlika izmeu njih ne smije prelaziti 20 km/h. U praksi se odreenim postupcima raunska brzina Vr iznalazi na osnovi tlocrtnih i visinskih elemenata trase (iz idejnih rjeenja)
Zaustavni put (Lz)
Put koji vozilo prijee od trenutka uoavanja nepomine zapreke do trenutka kad voza zaustavi vozilo naziva se zaustavni put Lz ar = put reagiranja vozaa ak = put koenja i a2 = sigurnosni razmak (5m)
18
Od trenutka kada je voza nenadano pred sobom ugledao nepominu zapreku do trenutka kada poinje koiti proe stanovito vrijeme reagiranja tr a za to vrijeme vozilo e prijei put: tr = vrijeme uoavanja + vrijeme koenja V = brzina vozila (km/h) v = brzina vozila (m/s) tr = vrijeme reagiranja (1 do 1,5 sek.)
Put reagiranja (ar) = zaustavna duljina (Zr)
Put koenja ( )
Od trenutka djelovanja sile koenja do trenutka zaustavljanja vozilo se kree usporeno, a put koji prijee naziva se put koenja ak. Pri proraunu tehnikih elemenata ceste u obzir se uzimaju: - forsirano (usiljeno) koenje: nastaje onda kada tijekom koenja djeluje sila koenja u punoj veliini pri emu nagli prirast I prestanak sile izaziva uzduni udar (trzaj). - slobodno (postupno) koenje: nastaje pri postupnom djelovanju sile koenja, a usporenje se ne poste odmah u punoj vrijednosti, nego se odvija u tri faze. U prvoj fazi usporenje raste od nule do pune vrijednosti, u drugoj fazi je konstantno, a u treoj postupno opada do nule. Pri forsiranom koenju 1 i slobodnom koenju 2 je:
Duljine zaustavnog puta koenja
Gdje je = uzduni koeficijent otpora klizanja, a =tangencijalni ili uzduni udar (trzaj) priblino jedanak 1,5 m/s3 Tablica s bonim i uzdunim koeficijentima trenja
19
Otpor zraka nastaje uslijed pritiska zraka na vozilo, prouzrokovanog brzinom vozila i uslijed strujanja zraka po povrini vozila. Veliina ovog otpora zavisi o obliku i povrini vozila, brzini vozila i brzini zrane struje. Najvei pritisak na vozilo nastaje na onom mjestu na kojem zrak obzirom na vozilo relativno miruje. Tlak zraka z jednak je: gdje je vr relativna brzina izmeu vozila i struje zraka = gustoa zraka (1,2 kg/m3) Otpor zraka na povrinu vozila F za koeficijent otpora zraka fz = (0,3-0,6/0,5/0,8)
Otpor zraka
Ako je niveleta nagnuta pod kutem " , teinu vozila "G" moemo rastaviti na komponente okomito i paralelno s nagibom kolnika. Komponenta paralelna kolniku ima suprotan smjer od smjera gibanja vozila i ona smanjuje vunu snagu vozila:
Otpor nagiba
Duljinu preglednosti za sigurno pretjecanje odreuje duljina koju je prelo vozilo B kod pretjecanja zajedno s duljinom 3 koju je prelo u isto vrijeme vozilo C iz suprotnog smjera. Kod jednosmjernih cesta duljina za pretjecanje jednaka je duljini .
Duljina pretjecanja
20
PREDAVANJE 2.Popreni presjek cesteOsnovni elementi poprenog presjeka ceste su: prometni trak (kolnik) (pt), rubni trak (rt), bankina (b), berma (be) i sustav za odvodnju (rigol (r), kanal (k).
Zasjek vertikalni presjek budue (postojee) prometnice koji se u svom jednom dijelu zasjeca u teren, a u drugom dijelu sadri nasuti dio prometnice KN kota nivelete moe biti iznad kote terena Usjek kada se cjeli popreni presjek nalazi u cijelosti u iskopu i gdje u pravilu kota terena (KT) iznad kote nivelete (KN) Nasip Kada se cijeli popreni presjek nalazi u cjelosti u nasipu i gdje je i pravilu kota nivelete iznad kote terena to treba sadravati popreni presjek prometnica: 1. ukupnu irinu krune ceste sa irinom nasipa i djelova usjeka 2. irina prometnog traka, ljevo desno 3. smjer nagiba odvodnje 4. v 5. Kota terena 6. Dimenziju ringola 7. Odnosi nagiba nasipa 1:n, odnosno usjeka 1:1 21
Prometni trak
Ukupna irina kolnika sastoji se od jednog, dvaju ili vise prometnih trakova i ovisi o njihovoj irini. Broj trakova odreduje se prema znaenju ceste, gustoi prometa I zahtijevanoj propusnoj moi ceste. irina prometnog traka za vozila u kretanju: - jednotrani Dvotrani/dvosmjerni
Y veliina uvjetovanama razliitim razredima prometnica irine i vrste prometnog traka
Autoceste = 3,75m Jednotrani kolnici: primjenjuju se iznimno pri vrlo maloj gustoi prometa te na kraim pristupnim cestama i putovima odnosno na rampama raskrija izvan razina Dvotrani kolnici: primjenjuju se za dvosmjeran i jednosmjeran promet. Trotrani kolnici: se kao jednosmjerni primjenjuju na autocestama ili prigradskim prometnicama.
22
Rubni trakRubni trak je uvreni dio cestovnog presjeka izmeu bankine kolnika i kolnika ili izmeu kolnika i staze za bicikle, mopede ili pjeake. irina rubnog traka ovisi o irini prometnog traka.
irine rubnih crta iznose: za raunske brzine Vr > 100 km/h = 0,15 m za raunske brzine Vr 100 km/h = 0,10 m
BankinaNeposredno uz rubni trak, na dijelu ceste u nasipu ili zasjeku, nalazi se bankina. To je utvreni ili neutvreni dio profila ceste, izgraen od zemljanog materijala i zasijan travom.
Bankina je sigurnosni element poprenog presjeka i slui smjetaju prometnih znakova Bankina - lijevo ili desno od prometnice - karakteristino: od zemljanog je materijala, tvrdoa djelova bankine ispod humusnog sloja mora biti ista gornjom ustroju prometnice - bankina slui za nuna zaustavljanja
23
Berma
Pojas terena u ravnini kolnika koji se nalazi s druge strane rigola naziva se berma. Berma slui za poveanje horizontalne preglednosti u zavoju, zatim za otklanjanje neugodnog dojma to ga na vozaa ostavlja blizina kosine usjeka te za postavljanje prometnih ili drugih znakova, kao deponij materijala i sl. irina berme je 1-2 m (iznimno 0,5 m) u pravcu, a u zavoju ovisi o veliini otvaranja usjeka radi osiguravanja preglednosti.
Rigol
Rigoli se izvode uz rub kolnika, a slue za preuzimanje povrinske vode i njezinu odvodnju. irina trokutastih rigola u rasponu je od 0,60 do 0,90 m s preporuenim nagibom 10-15%.
irina traka za zaustavljanje je min. 2,50 m odnosno 1,75 m na cestama I. razreda s etiri prometna traka, a izvodi se neposredno uz rubni trak ili uz rubnu crtu s desne strane kolnika. Trak uz vii rub kolnika ima minimalni popreni nagib od 2.5%. Zaustavni trak uz nii rub kolnika ima isti popreni nagib kao i kolnik. Zbog usporavanja vonje uz kolnik na podruju veih ili duljih uspona na auto-cestama i cestama 1. i 2. razreda izvode posebni trakovi za sporu vonju. Spora vozila koriste taj poseban trak i ne ometaju vonju na normalnom traku. irina traka je 3.0 do 3.25 m, a popreni nagib je isti kao i na prometnim trakovima 24
Trak za zaustavljanje/usporavanje
Zaustavni trak na auto-cesti
U posebnim sluajevima zaustavni trak je suprotnog nagiba od prometnice (da se izbjegne poledica, usljed topljenja snjega sa zaustavnog traka voda dolazi na prometnicu)
Razdjelni pojas (biciklistika i pjeaka staza)
irina razdjelnog pojasa kod auto-cesta u ravniastom terenu je 4.0 m, a u ostalim sluajevima 3.0 m. Biciklistike staze se u profilu ceste odvajaju od kolnika visinski ili iznimno razdjelnim trakom. Za veeg pjeakog prometa gradi se zasebni pjeaki hodnik ili staza odijeljena od kolnika visinski, iznimno rubnim trakom, a najbolje je pjeaku stazu odvojiti razdjelnim pojasom.
25
Dimenzije poprenog presjeka cesteAuto-cesta
-
Brza cesta
-
1. Razred
-
2. Razred
-
3. Razred
-
4. Razred
-
5. Razred
26
Tlocrtni elementi cesteU tlocrtu, linija ceste se sastoji od pravaca, krunih lukova i prijelaznih krivina PPK poetak prijelazne krivine PK poetak krunice SK sredina krunice KK kraj krunice KPK kraj prijelazne krivine U breuljkastom, brdovitom i planinskom terenu moe se pravac potpuno izostaviti, tako da se linija ceste u tlocrtu sastoji samo od krunih lukova i prijelaznih krivina.
Pravac: KPK-pravac-PPK
Tehniki propisi nalau primjenu pravca samo u posebnim uvjetima. Preporuke ograniavaju duljinu meupavca izmedu dvije protusmjerne krivine na 2 20 (u metrima), gdje je raunska brzina (u km/h).
Primjenu meupravaca izmeu istosmjernih krivina treba izbjegavati, odnosno duljinu ograniiti na 4 20 (u metrima). V km/h v m/s
27
Popreni nagib kolnika u pravcu
Nesmetanu odvodnju povrinske vode s vozne povrine osigurava popreni nagib kolnika.
Kruni luk: PK-SK-KK
Zavoji utjeu na odvijanje prometa i propusnu mo ceste te ih treba projektirati sa to veim polumjerima. Pri projektiranju se ne smije dopustiti neposredno nizanje zavoja velikih i malih polumjera. Stoga je potrebno da su polumjeri R1 i R2 uzastopnih zavoja u harmoniziranom odnosu.
28
Najmanji kritini polumjer krunog luka dobiva se iz uvjeta stabilnosti vozila u zavoju, pri odreenoj raunskoj brzini I najveem doputenom poprenom nagibu kolnika u zavoju. Pri utvrivanju polumjera zavoja uzima se u proraun mogunost otklizavanja odnosno zanoenja vozila.
Polumjer horizontalnih krivina
Polumjeri horizontalnih krivina
Komponenti centrifugalne sile paralelnoj sa kolnikom (Ccos), koja nastoji vozilo izbaciti u stranu suprostavljaju se sila trenja izmeu kotaa i kolnika fr(Gcos+Csin) I komponenta teine vozila paralelna s kolnikom (Gsin). Za odravanje ravnotee mora sila trenja biti jednaka sili bonog potiska. Pri smanjivanju krunog luka potrebno je poveati nagib do max. dozvoljenog odreenog Zbog malog koeficijenta prionljivosti zanemaruje se x 0,01 x q pa je: odnosno R Pri smanjivanju polumjera krunog luka potrebno je popreni nagib kolnika poveavati sve do najveega doputenog poprenog nagiba u zavoju.
29
Popreni nagib kolnika u zavoju
Unutar svih zavoja kolnik mora imati jednostran popreni nagib s obzirom na sredite zakrivljenosti. Maksimalan doputeni poprei nagib iznosi u zavojima 7%, a minimalni 2,5%. U serpentinama moe popreni nagib biti I vei od 7%, ali ne preko 9%. Veliine poprenog nagiba kolnika u zavoju q za R>Rmin odreuje se po:
Prijelazna krivinaKod veih brzina motornih vozila prigodom neposrednog prijelaza iz pravca u kruni luk na vozilo i putnike naglo nastupa djelovanje centrifugalne sile "C. Da se ova sila smanji, moe se ispred glavnog krunog luka umetnuti kruni luk veeg polumjera od polumjera glavnog krunog luka.
Smanjenje utjecaja C sileNeposredno
Uzastopnim smanjenjem polumjera R2>R1>Rk
30
Preko krunice R1=2xRk
Prijelaznica - klotoida:
Klotoida kao najpovoljnija prijelaznica je krivulja koja iz ishodita koordinatnog sustava (R = ) tei prema toki T s polumjeromzakrivljenosti R = 0.
Gdje je: C = konstanta; L =luna duljina i A = parameter klotoide
A osnovni parametar klotoide B osnovni parametar krunice Duljina prijelazne krivine
Duljina prijelazne krivine odredena je vozno-dinamikim, konstruktivnim i estetskim zahtjevima. Vozno - dinamiki zahtjevi Kod vonje po klotoidi promjena centrifugalnog ubrzanja je linearna s promjenom duine:
31
Konstruktivni zahtjevi Na duini prijelazne krivine obavlja se promjena popreog nagiba kolnika od nagiba u pravcu na nagib u krivini. Ovo vitoperenje kolnike plohe obavlja se oko osi kolnika ili oko unutarnjeg ruba. Pa je duina prijelazne krivine jednaka: - Za vitoperenje oko ruba kolnika
-
Za vitoperenje oko osi kolnika
Estetski zahtjevi Prijelazna krivina mora ublaiti i utisak otrine krivine s poloaja oka vozaa. Na primjerima iz prakse utvrdeno je da ovom uvjetu udovoljava odnos:
Gdje je: = irina kolnika; = najvei dozvoljeni nagib prijelazne rampe; = najmanji polumjer krivine i = najvei popreni nagib kolnika
Primjena prijelaznice
32
Prijelazne krivine primjenjuju se na potezima gdje trasa ceste mijenja zakrivljenost po smjeru I veliini, primjerice izmeu pravca i krunog luka. Ako je A1 = A2 krivina je simetrina a ako je A1A2 krivina je nesimetrina.
33
El. iskolenja priznica i krunih lukova
Postupak se odvija sljedeim redoslijedom: - odredivanje sredinjeg kuta "" to ga ine tangente kod promjene smjera trase (oitavanje ili raunanje ili mjerenje) - raunanje i iskolenje elemenata horizontalne krivine (duljine tangenata T, bisektrisa S, duljina krivine D), - iskolenje detaljnih toaka horizontalne krivine
Iskolenje glavnih toaka krunog luka
Tangenta:
Bisektrisa:
Duljina krunog luka:
Bisektrisa udaljenost tjemena od sredine krunog luka
34
Kruni luk i prijelazna krivina
35
Zaokretnice
Savladavanje velikih visinskih razlika zahtijeva, radi ogranienog najveeg uzdunog nagiba, razvijanje trase po padini i primjenu zaokretnica - krivina malog polumjera i velikog kuta skretanja (oko 180) na kojima ne vrijedi propisana raunska brzina. Polumjeri prikljunih krunih lukova u pravilu su u granicarna 2R do 4R, gdje je R polumjer glavnog krunog luka. Uzduni nagib u zavoju je za . I i II. razred 3%, a na ostalima 5%.
Zaokretnice moraju imati mali uzduni nagib (zbog dugih vozila) Geometrija vozne povrineProirenje kolnika u krivini Uslijed promjene poloaja osovina, odnosno zaokretanja (prednjih) kotaa, vozilo zauzima u krivini veu irinu od one kod vonje u pravcu. Radi toga se u krivinama izvode proirenja, a veliinu proirenja odreuju polumjer krune krivine i dimenzije vozila.
Proirenje kolnika u ravnini uvijek se izvodi sa unutarnje strane, a definirano je od poetka prijelazne krivine gdje je =0 preko sredine krunog luka gdje je =max I do kraja druge prijelaznice gdje je =0 36
Proirenje kolnika (na kolokviju)Vrijednost proirenja: A) B) C) Minimalno proirenje u krunom luku zavisi od irine kolnika ( ) i iznosi 0,20 m za 6,0 m i 0,30 m za > 6,0 m.
Vitoperenje kolnikaPrijelaz iz poprenog nagiba u pravcu u popreni nagib u krivini ili promjena poprenih nagiba izmeu dviju protusmjernih ili istosmjernih krivina naziva se vitoperenje kolnika. Vitoperenje kolnika obavlja se na duini prijelazne krivine i to: - na javnim cestama s dva prometna traka okretanjem kolnike plohe oko osi ceste ili oko nieg ruba kolnika, - na javnim cestama s 4 i vie prometnih trakova, sa srednjim razdjelnim trakom, okretanjem kolnika oko rubova razdjelnih trakova ili oko osi svakog kolnika Iscrtavanjem smjera vitoperenja kolnika iscrtava se razliitim vrstama linija (puna, isprekidana,) koje definiraju ljevi-desni izgled prometnice. U pravilu se iscrtava na uzdunom profile prikaza prometnice. Maksimalna veliina nagiba prijelazne rampe
Najmanji nagib (imin) zbog odvodnje mora biti: - Pri okretanju oko osi Pri okretanju oko rubova
Duljina prijelazne rampe mora biti u pravilu jednaka duljini prijelazne krivine, a samo iznimno moe biti kraa. 37
Preglednost u horiz. krivinama
Na cijelom potezu trase nuno je osigurati potrebnu duljinu preglednosti (vidljivosti) koja odgovara duljini zaustavljanja pred nepominom zaprekom.
Osiguranje preglednosti izvodi se tako da se najprije izraunaju potrebne duljine preglednosti prema Vr. Potrebna preglednost osigurava se primjerenim proirivanjem usjeka ili izradbom zida na unutarnjoj strain odnosno uklanjanjem zapreke koja spreava preglednost
38
PREDAVANJE 3.Vertikalno voenje linijeVertikalno voenje trase definirano je linijom nivelete, koja je odreena kao presjenica vertikalne plohe, poloene kroz os ceste u situaciji("tlocrt"), s povrinom kolnika. U prikazu uzdunog profila niveleta je linija prikazana u pravokutnom koordinatnom sustavu, u kojem se na apscisi nanose stacionae, a na ordinati visine toaka nivelete. U geometrijskom smislu niveleta se sastoji iz pravaca duina (usponi i padovi trase) i krunica (konveksne i konkavne vertikalne krivine). Uzduni nagibi nivelete izraavaju se u postocima (na pr. uzduni nagib od 4% znai visinsku razliku od 4 m na horizontalnoj udaljenosti od 100 m), a polumjeri vertikalnih krivina u metrima.
Uzduni nagib-
Minimalni uzduni nagib ceste, kad je cesta u duem usjeku ili zasjeku, iznosi: 0.2 % ako je odvodni rigol obloen betonom; 0.3 % ako je odvodni rigol taracan; 0.5 % ako je odvodni rigol obrastao travom.
Najveci dozvoljeni uzduni nagib ovisi o razredu ceste i o konfiguraciji terena.
Vertikalne krivine
Kod promjene nagiba nivelete nastaju lomovi koji se zaobljuju vertikalnim krunim lukovima. Lom nivelete moe biti konveksan (hrbat) ili konkavan (uvala)
Za odredivanje najmanjeg polumjera vertikalnog konveksnog zaobljenja nivelete mjerodavna je duljina preglednosti ( =Z) 39
Preglednost mora biti osigurana na udaljenosti izmeu oka vozaa na visini =1,20 m iznad kolnika i nepomine zapreke visine =0,10 m
Minimalni polumjer konveksne krivine
Da vozilo ne udari u zapreku, voza je mora primijetiti na duljini zaustavne preglednosti, odnosno na udaljenosti: Kada se razvije i zanemari
dobije se:
Odnosno za h1=1,20 i h2=0,10 imamo:
Na mjestima horizontalnih zavoja s min radijusima nesmije se izvoditi vertikalno zaobljenje. Najmanji polumjeri konveksnog zaobljenja
40
Elementi iskolenja vertikalnog zaobljenja
U uzdunom presjeku ceste ne izvode se prijelazne krivine, nego se zaobljenje vri samo krunim lukom.
Duljina tangente je:
Kao su i mali kutevi, vrijedi:
Pa je tangenta jednaka:
41
Vrste vertikalnih zaobljenja
Trasiranje - odnos trase i naseljaUz prometno-ekonomske zahtjeve, osnovni cilj uspjeno poloene trase je da ona bude uporabno funkcionalna, graevinski stabilna, estetski oblikovana te kvalitetno uklopljena u okoli. Lokalne ceste (LC) slue za povezivanje manjih naselja te predstavljaju osnovne izvore i ciljeve putovanja. Takve ceste u pravilu prolaze kroz sva naseljena mjesta. upanijske ceste ( C) omoguuju gospodarski i radni promet veega dosega; takve ceste obilaze seoska naselja, dodiruju vea naselja i prolaze kroz gradove s vise od 20.000 stanovnika. Dravne ceste (DC) predstavljaju osnovu cestovne mree, s preteitim daljinskim prometom. Zbog takve svoje funkcije trebaju obilaziti naselja do 20.000 stanovnika, tangirati gradove s 20.000-50.000 stanovnika te izravno prolaziti kroz regionalna ili vea sredita s preko 50.000 stanovnika. Autoceste (AC) i brze ceste (BC), kao najvia tehnika kategorija dravnih cesta, Tangiraju gradove do 500.000 stanovnika, a opravdanje za eventualni prolaz kroz tkivo najveih gradova moe se potvrditi u preko 70-80 posto ciljnih putovanja (obino se taj promet distribuira s pomou vie ulaza s obilazne autoceste).
42
Odnos trase prema prirodnoj srediniOvaj odnos je posebno osjetljiv, kako u ambijentalnom smislu tako i u pogledu ouvanja okolia.
rasprostiranje buke od cestovnih vozila u ovisnosti o poloaju ceste i primijenjenim mjerama zaiite.
Harmonizacija ceste i prirode
U postupku trasiranja izbjegavati naruavanje postojeih ambijentalnih cjelina kao to su vrijedni umski kompleksi, vinogradi, izrazito plodne parcele, izvorita, povijesni lokaliteti. Izbjegavati visoke nasipe na raun prozranih vijadukata te drugih slinih neprimjerenih graevina. U posebno osjetljivim podrujima nipoto se ne bi smjelo naruavati prirodu nezgrapnim i tetnim zahvatima; preporua se trasu upustiti u teren ili izdii iznad padine
43
Inenjersko-tehnika naela
Konfiguracija terena jedan je od najvanijih irnbenika koji utjee na trokove gradnje i odravanja ceste. S obzirom na razvedenost terena, mogu postojati: nizinska, padinska, vododjelnika i poprena trasa. Nizinska trasa poloena je u dolini rijeke, odnosno na mjestu dodira doline i padine terena. S obzirom na popreni presjek, razlikuju se tri vrste dolina: iroke, uske (krivudave) i tijesne s visokim stijenama. Na nizinskoj trasi mogu se pojaviti tekoe s obzirom na donji ustroj ceste ako je zemljiste movarno I muljevito. Padinska trasa je poloena na popreno nagnutom terenu. To je najtea i najskuplja trasa, a tipian oblik njezina zemljanog trupa je zasjek. Razvodna (vododjelnika) trasa poloena je po najviim dijelovima terena koji razdvaja dvije doline. Njena je znaajka da se protee preteito zdravim terenom i na njoj nema opasnosti od podzemnih voda. Poprena trasa polaie se u smjeru nagiba terena. Ta se trasa izvodi kad iz jedne doline preko razvoda treba prijeti u drugu dolinu. Tekoe su na takvoj trasi u tomu to su nagibi razvoda (vododjelnice) mnogo vei od maksimalnih nagiba kojima se smije voditi trasa.
Prostorno voenje linije
Pod vodenjem linije razumijeva se odredivanje trase u tlocrtu I odredivanje visinskog toka ceste (pri emu "linija" u pravilu oznauje os odnosno niveletu ceste). Situaciju i uzduni presjek treba rjeavati zajedniki, vodei rauna o medusobnom usklaivanju elemenata trase. Najpovoljnija je ona linija koja zahtijeva najmanje trokove gradenja, odravanja i eksploatacije. Pri voenju linije i odabiru projektnih elemenata, kao to je izloeno, valja voditi rauna o znaenju ceste (DC, ZC, LC), prometnom optereenju (AC, razred) i strukturi prometa (rnotorni, mjeioviti) te konfiguraciji terena. Trasu vanije ceste treba voditi izvan naselja, a veza s naseljem ostvaruje se prikljunim cestama. Uzduni nagib treba biti po mogunosti stalan i bez protunagiba ako nisu uvjetovani posebnim razlozima. Krianja dravnih i upanijskih cesta sa eljeznikim prugama treba izvesti izvan razine. Na ostalim cestama takva izvedba ovisi o gustoi eljeznikog ili cestovnog prometa. Trasu treba nastojati voditi terenom na kojemu e se dobiti dobar materijal za graenje te izbjegavati nepotrebno unitavanje uma, obradivih zemljita i njihovo parceliranje na male povrine nepovoljne za obradu.
44
Izbor lokacije i nain voenja trase na prijelazu ceste preko vodotoka ovisi o znaenju ceste i veliini vodotoka. Kod cesta nieg razreda treba nastojati vee vodotoke prijei okomito i u pravcu, dok je kod autocesta voenje linije gotovo slobodno. U dolinama i na padinama treba trasu voditi po sunanoj strain (juni i zapadni obronci) jer se na toj strani kolnik bre osui, krae traje poledica a snijeg se bre topi. Kod polaganja trase treba izbjegavati podvodan teren, teren sklon klizanju, podruja osulina, teren slabe nosivosti i sl. Na padinama treba izbjegavati obronke na kojima slojevi tla imaju nagib kao i padina, jer kod zasijecanja u takovu padinu moe doi do odrona i klizanja slojeva ako izmeu slojeva ima proslojaka gline i lapora.
Polaganje traseProjekt ceste izrauje se kao studija, idejni projekt i glavni projekt. Za izradu projekta potrebni su poloajni nacrti predjela kroz koji e trasa ceste prolaziti, a koji moraju sadravati visinske podatke terena. Na poloajnim nacrtima (kartama) teren je prikazan slojnicama (izohipsama), tj. linijama koje spajaju toke jednake nadmorske visine. Visinska razlika izmedu susjednih slojnica ovisi o mjerilu karte (npr.: 1,0 m za mj. 1 :1000, ili 2 m za mj. 1 :2000 ...). Minimum zemljanih radova osigurava se pomou "nultog poligona" prilagoavanjem trase konfiguraciji terena, za zadani (odabrani) uzduni nagib. Horizontalna duljina "K (korak), potrebna da se visinska razlika susjednih izohipsa "e" (ekvidistancija) svlada uzdunim nagibom "s", dobiva se iz omjera.
Korak nulte linije
Duljina koraka k' uzme se u mjerilu karte u i od ishodine toke (A) nanaa se od jedne izohipse do druge, u smjeru kojim se eli voditi trasa.
Uzduni nagib 's" kojim se polae nulti poligon moe biti zadan (npr. najvei dozvoljeni uzduni nagib) ili ga treba odrediti (prosjeni uzduni nagib).
45
Polaganje tangenti
Polaganjem tangenata i horizontalnih krivina skrauje se konana duljina trase, a poveava uzduni nagib.
Nulta linija smjer horizontalnog postavljanja tangenti I krunica
Estetsko oblikovanje i skladnost linije
Kao i kod drugih gradevinskih objekata i kod cesta se nastoji da budu lijepo oblikovane. Kod toga treba uzeti u obzir ove smjernice: - izbjegavati primjenu minimalnih horizontalnih i vertikalnih elemenata - smiljenom kombinacijom elemenata horizontalnog I vertikalnog voenja linije postii optimalno prostorno voenje linije, - trasu prilagoditi terenu, postojeoj vegetaciji i postojeoj izgradnji, - paljivo oblikovati kosine usjeka i nasipa, kao i objekte na trasi i uz trasu
Temeljno naelo
Temeljno naelo prostornog voenja linije je stalnost elemenata odnosno postepen prijelaz s veih elemenata na manje ili obrnuto.
46
Dobro/loe rjeenje
Dobro rjeenje s postepenirn prijelazom na Rmin
Loe rjeenje s postepenirn prijelazom na Rmin
Oblikovanje cesteCesta je prikazana nacrtima u tri projekcije. To su: 47
-
situacija (tlocrt), uzduni profil i popreni profil.
Situacija ceste je tlocrtna ili horizontalna projekcija ceste, koja se sastoji od pravaca, krunih lukova i prijelaznih lukova prijelaznica Uzduni profil ceste prikazuje uzdunu vertikalnu projekciju presjeka kroz os ceste, s najeim odnosom L:H = 10 : 1 U uzdunom profilu dvije su osnovne linije: linija terena i linija nivelete, a obje te linije odreene su stacionaom i visinskim kotama. Niveletom ceste odreene su veliine i duljine nagiba te vertikalna zaobljenja prijeloma nivelete.
Popreni profili Popreni profili pokazuju konfiguraciju terena lijevo i desno od osi ceste. Snimaju se na svakih 20 do 100 metara, ovisno o terenskim prilikama, i to osobito na mjestima gdje se 48
terenske prilike naglo mijenjaju. Crtaju se u mjerilu 1:100 ili 1:200, i to u istom mjerilu duljine i visine.
49
PREDAVANJE 4.Prethodni radovi pri gradnji prometnicaGradnja prometnica se provodi u nekoliko faza: - donoenje odluke nadlenog tijela o izgradnji, nainu I izvorima financiranja, a na osnovi prethodnih istraivanja - izrada idejnog projekta i njegova verifikacija te ishoenje lokacijske dozvole - izrada glavnog projekta koji je sastavni dio dokumentacije za ishoenje graevinske dozvole - izrada izvedbenog projekta za pojedine sloenije dijelove prometnice (visoki nasipi i usjeci, sloenije graevine za prijelaze preko vodotoka, dolina, klanaca, zidovi i sl.), - izgradnja prometnice Prethodni radovi se mogu podijeliti u dvije faze: - istrane - pripremne Istrani radovi nuni su ve u fazi izrade projektne dokumentacije. Potrebno ih je obaviti radi ispravnog odabira elemenata prometnice u situaciji, uzdunom presjeku ili poprenim presjecima Istrani radovi stoga nuno obuhvaaju geoloke, geomehanike, hidrotehnike radove te prikupljanje ostalih vanih podataka kao to su klimatski i meteoroloki, podaci o raslinju i slino. Istrani radovi pruaju znaajne podatke o terenu na kojem se gradi. Inenjersko - geoloka, hidrogeoloka te geomehanika I geotehnika istraivanja tla i stijena najvanija su za uspjeno, racionalno i trajno rjeavanje problematike planiranja, projektiranja i graenja prometnica. Za uspjeno svladavanje nepovoljnih hidrolokih i geolokih okolnosti uvjet je dovoljan broj preciznih i pravodobno prikupljenih i protumaenih rezultata istraivanja za svaku fazu projektiranja i graenja. Pripremni radovi poetak su izvedbe graevine. Obavljaju se neposredno prije zemljanih radova. Obuhvaaju geodetske radove, radove organizacije gradilita ienje terena
50
Geoloka ispitivanjaGeologija je znanost o grai, dinamici i razvitku Zemlje iako se geologija prije svega bavi prouavanjem dubljih slojeva Zemljine kore, ona prua dragocjene podatke pri gradnji prometnice. Po svojim opim svojstvima geoloke pojave uzdu prometnice mogu biti povoljne i nepovoljne. U grupu nepovoljnih geolokih pojava ubrajaju se: - vodom saturirana podruja kao to su movare, tresetita, lagune i pliine, rijene delte, poplavna podruja (podruja nereguliranih rijeka) - nestabilna podruja koja veinom pripadaju deluviju kao morene, sipare, pjeani nanosi (mnoge od njih su opasne jer su prirodno kompaktne i vrste ali se pokreu kada se graevinskim zahvatima poremeti prirodna ravnotea); - podruja koja nisu postojana na djelovanje atmosferilija kao to su podruja izgraena od glina, lapora, kriljaca i slino - tipine pojave u visokom gorju - lavine, osuline, bujice - strukturne pojave - pukotine, strmi rasjedi i ulegnua U grupu povoljnih geolokih pojava ubrajaju se kompaktne, vrste i pravilno istaloene formacije.
Izvjee o geolokoj strukturi tla
Nakon pregleda geolokih karata i obilaska terena, geolog usvojem izvjetaju daje odgovore o sljedeem: - Vrsti i porijeklu tla, u geoloko - mineralokom smislu, na prostoru graenja, - posebnostima koje se mogu oekivati s obzirom na vrstu I porijeklo tla, kao to su stabilnost, nestabilnost, sklonost stvaranju klizita, slaba kvaliteta do pouzdane dubine, postojanost materijala na zraku i u vodi, itd., - vrste tla za koja se pretpostavlja pojava vode, to najee dovodi do tekoa pri graenju - nagibima slojeva i njihovim smjerovima pruanja kao i o opem stanju stijene (rasjedi, razdrobljenost stijenske mase)
Geomehanika ispitivanja
Geomehanika ispitivanja obavljaju se za zemljane materijale koji e iskapanjem ili nasipavanjem oblikovati trup prometnice te onaj materijal koji je neposredno ispod tijela prometnice. Odgovori koji se trae od geomehaniara su sljedeci: - moe li se i uz kakve uvjete upotrijebiti materijal usjeka za izvedbu nasipa, - ocjena kakvoe tla na kojem e se izvoditi nasip, - moe li se u usjeku izvesti posteljica traene kakvoe, - nagib pokosa usjeka i nasipa - ispitivanje materijala iz pozajmita kao i osiguranje samog pozajmita.
51
Geomehanika ispitivanja obuhvaaju
na temelju obilaska terena, sondiranja i terenskog I laboratorijskog ispitivanja, odreuju se: - granulometrijski sastav tla, - kut unutarnjeg trenja tla i kohezija, - specifina masa tla, - koeficijent poroznosti, - vodopropusnost, - kapilarnost, - posmina vrstoa, - doputeno optereenje tla, - procjena veliine slijeganja temeljnog i nasipnog tla, - optimalna vlanost prema Proctoru, - maksimalna suha prostorna masa prema Proctoru, - terenski i laboratorijski CBR Temeljem provedenih geomehanikih ispitivanja i odreivanja navedenih parametara tla provjerava se stabilnost pokosa usjeka i nasipa te dimenzioniraju potporni i uporni zidovi.
52
Hidroloka ispitivanjaHidroloka situacija na prostoru prometnice moe imati velik utjecaj na njeno graenje i uporabu. Hidrolokim ispitivanjima odreuju se sljedei parametri: - koliine protoka rijeka i potoka - visina velikih i katastrofalnih voda - visina podzemnih voda tijekom godine Za potrebe projekta prometnice nuno je izraditi studije povrinske mree vodotoka kao i studije mrea za odvod podzemnih voda. Temeljem tih podataka odreduje se: - visina nivelete u vodoplavnom podruju - veliina otvora propusta i mostova
Hidrometeoroloki i klimatski podaci
Hidrometeoroloki podaci dobivaju se iz: statistikih podataka registriranih za pojedine parameter tijekom viegodinjih promatranja u meteorolokoj postaji koja je najblie mjestu projektirane graevine, izravnih mjerenja karakteristinih parametara na mjestu budue graevine, prije poetka ili tijekom radova na gradilitu, kratkoronih vremenskih prognoza o oekivanim vremenskim prilikama tijekom gradenja.
Podaci meteoroloke slube
prosjean broj kinih dana u mjesecu i godini te njihova raspodjela, prosjene mjesene koliine oborina u milimetrima (ili dnevne po pojedinim mjesecima) i njihova raspodjela, broj kinih dana tijekom kojih je koliina oborina bila vea od odreenih vrijednosti (0,l; 1 ; 5; 10 mm . . ..) za svaki mjesec I njihova raspodjela, prosjean intenzitet pljuskova ovisno o njihovu trajanju za razlitita razdoblja, prosjeno mjeseno isparavanje u milimetrima (ili dnevno po pojedinim mjesecima) prosjene mjesene temperature u Celzijevim stupnjevima, prosjek minimalnih i maksimalnih mjesenih temperature broj dana s pojavom smrzavice (prosjene ili maksimalne temperature nie od 0C), broj dana tijekom kojih je maksimalna temperatura via ili jednaka 30C.
Ve u fazi projektiranja potrebno je poznavati klimatske utjecaje, a to su: - temperatura, - osunanost padina, - vjetar, - padaline (kia, snijeg), - dubina smrzavanja.
53
Opseg istranih radovaOpseg istranih radova ovisi o razini projekta, to jest o tome radi li se o studiji, idejnom, glavnom ili izvedbenom projektu. Podaci o istranim radovima u okviru projektne dokumentacije sadrani su u geotehnikom elaboratu te hidrolokoj I hidrogeolokoj studiji Program i opseg istranih radova u idejnom i glavnom projektu propisan je Pravilnikom o tehnikim normativima za temeljenje graevinskih objekata. U fazi izrade idejnog projekta treba na svakih 1000 m2 izbuiti jednu istranu buotinu te obaviti tri terenske istrane radnje kao to su: - statiko odnosno dinamiko penetracijsko sondiranje, - piezometarsko ispitivanje, - pokusi s krilnom sondom i dr.
Primjena podataka istranih radova
Za zemljane radove, ovisno o veliini gradilita, odabranom postupku i tehnologiji izvedbe, odnosno fazi radova (projektiranja ili graenja) primjenjuju se sljedei podaci: - rezultati geotehnikih istraivanja kojima se definira stanje vlanosti (vlano, srednje vlano, suho) razliitih zemljanih materijala sitnozrnih koherentnih i nekoherentnih, uz geomehanike znaajke nune za utvrivanje i klasifikaciju, te njihovo stanje (prirodna zbijenost, homogenost i dr.), - hidrometeoroloki podaci koji se odnose uglavnom na oborine I isparavanja u svrhu odreivanja pogodnosti materijala za iskop i ugraivanje. Na temelju provedenih geotehnikih istraivanja i napravljenog prorauna masa odreuje se kakvoa tla kao osnova za gradnju objekata donjeg ustroja, njegova pogodnost za ugraivanje, zbijanje, utovar i iskop, obavlja se klasifikacija materijala I utvruje stupanj osjetljivosti na promjene i stanje vlanosti s obzirom na ugradnju u nasipe ili odvoenje na odlagalite, odnosno potrebu otvaranja pozajmita ili zamjene materijala. Hidrometeoroloki podaci pokazuju razvoj hidroloke balance tijekom godine i mjeseci, a pruaju mogunost predvianja rjeenja za sluaj nepovoljnih meteorolokih i hidrolokih uvjeta.
54
Pripremni radoviPripremni radovi obuhvaaju sve aktivnosti prema projektu organizacije graenja, koje su nune za pripremu i organizaciju gradilita te izvodenje glavnih graevinskih i drugih radova, a ine ih: - priprema gradnje - iskolenja trase i graevina - icenje i priprema terena - zatita prirode i kulturno - povijesnih spomenika.
Priprema gradnje
Planom organizacije graenja predvien je redoslijed i sadraj pojedinih aktivnosti te definirana postupnost u radu (etape). Obuhvaa sljedee priloge: - organizaciju i tehnologiju graenja - pregledni plan graenja s planovima radne snage, mehanizacije i energije te opskrbe potrebnim materijalima kao i za to potrebna financijska sredstva, - plan zatite na radu.
Iskolenja trase i graevina obuhvata sva geodetska mjerenja kojima se podaci iz projekta prenose na teren, osiguranje osi iskolene trase prometnice tijekom gradnje te obnavljanje i odravanje iskolenih oznaka na terenu za vrijeme gradnje do predaje radova investitoru. Prije poetka zemljanih radova treba iskoliti profile trupa prometnice prema projektiranim poprenim profilima. Takoer treba postaviti pokosnike letve koje oznaavaju nagib pokosa usjeka ili nasipa. Popreni profili iskolavaju se ovisno o terenskim uvjetima, radovima (usjek, nasip, zidovi) i nainu rada na razmaku 5 do 50 m. Iskolenje osi prometnice
Iskolenje trase
55
Osiguranje osi prometnice
Obiljeavanje poprenih presjeka
56
Obiljeavanje nasipa =
Obiljeavanje naspipa
57
Obiljeavanje usjeka =
Obiljeavanje usjeka
58
ienje i priprema terena
ienje terena ukljuuje uklanjanje, tj. sjeu iblja, grmlja I drvea vaenje starih panjeva te njihovo odnoenje izvan trupa prometnice, uklanjanje starih propusta, rubnjaka, ograda, prometnih znakova, uklanjanje ili premjetanje komunalnih instalacija (podzemni elektrini vodovi, plinovodi, vodovod I kanalizacija, naftovodi, telefonski vodovi i dr.). U zonama nasipa treba panjeve i korijenje izvaditi najmanje 20cm ispod razine temeljnog tla, dok u zonama usjeka i zasjeka kod kojih kolnika konstrukcija dolazi neposredno na temeljno tlo treba panjeve i korijenje izvaditi na dubini od najmanje 50cm ispod temeljnog tla.
Zatita prirode i spomenika
Zatita i obnova uma, vodotoka i jezera, kulturno povijesnih spomenika koji mogu biti ugroeni prilikom gradnje ili izgradnjom prometnice neizostavna je, zadaa kako graditelja koji su ukljueni u gradnju prometnice kao investitori ili izvodai, tako i specijaliziranih organizacija ovlatenih za tu vrstu posla. Svi radovi vezani uz zatitu moraju biti predvieni u projektu ili treba naknadno ukljuiti mjerodavne organizacije za izradu potrebne projektne dokumentacije.
59
PREDAVANJE 5/6.Klasifikacija tlaKod sitnozrnih zemljanih materijala ova svojstva su ovisna o njihovu granulometrijskom sastavu, plastinosti, vlanosti te karakteristikama zbijanja. Za stijenske materijale nain iskopa, odnosno nunost miniranja odreeni su njihovim mineroloko-petrografskim i fizikalno-mehanikim obiljejima. Postupcima klasifikacije pokualo se tla svrstati prema slinim svojstvima. Pojedina klasifikacija prilagoena je podruju u kojem e se primjenjivati, kao to su mehanika tla, geotehnika, gradnja prometnica, hidrotehniki radovi.
U inenjerstvu posebno u graevinarstvu, osim sitnozrnog tla (glina, praina i pijesak) iznimno su znaajni i krupni dijelovi stijenske mase na mjestu nastanka ili pak prirodno noeni. Rije je o kamenim frakcijama tla u najirem smislu, a njih predstavljaju rijeni, jezerski i morenski ljunci odnosno kamene drobine i agregati. Prvu sustavnu inenjersku klasifikaciju tla razvio je i formulirao tvorac mehanike tla Casagrande. Kao takva dobila je naziv jedinstvena klasifikacija tla (Unified Soil Clasification System, skraceno USCS) Najznaajnija identifikacija obuhvaa sljedea obiljeja tla: - postotni udio frakcija ljunka, pijeska i sitnih estica (estice sitnije od 0,06 mm) u sastavu tla - oblik granulometrijske krivulje - karakteristike plastinost i stiljivost Sve vrste tla svrstane su u tri glavne skupine: - krupnozrna, nekoherentna tla, (ljunke i pijeske) - sitnozrna, koherentna tla, (praine i gline niske i visoke plastinosti). - organska tla.
Jedinstvena klasifikacija
Oznake glavnih grupa: Nonveiller, 1981
Prema veliini zrna, odnosno dominantnim razredima zrna: - ljunak (gravel G) - pijesak (sand S) - prah (silt M) - glina (clay C) - organsko tlo (organic soilO) - treset (peat Pt)
60
Za krupnozrnata tla se uvode i dopunski opisi, prema graduiranosti i koliini sitnih estica dobro graduirano (well W) dobro graduirano sa dovoljno sitnih estica da vee krupna zrna (with clay C) slabo graduirano, nedostaje neki razred zrna, nema sitnih frakcija (poor P) slabo graduirano s mnogo prainastih estica (fines Fs) slabo graduirano s mnogo glinovitih estica (fines clay Fc) jednolinograduirano, jednozrnato, mlo sitnih estica (uniform U)
Klasifikacija prema: HRN U.E.010Ta se klasifikacija temelji na: - pogodnosti tla kao materijala za izvedbu zemljanih radova, tj. Iskopa, utovara, prijevoza, ugraivanja i zbijanja - pogodnosti tla kao temelja na kojem e se izgraditi trup prometnice, tj. Njegove nosivosti na stiljivost pod optereenjem zemljanog trupa I njegove osjetljivosti na razliita destruktivna djelovanja. Tla su svrstana u tri skupine: - Zemljana tla - Kamenita tla - Specijalna tla Zemljana tla HUMUSNO TLO ini povrinski sloj terena s komponentama biljnog I ivotinjskog porijekla, podloan procesima raspadanja I truljenja. To su tla GLINOVITO-PRAINASTE granulacije koja sadre organske materijale I nisu pogodna za gradnju donjeg ustroja prometnica. Prethodnim ispitivanjima I kontrolom tijeka gradnje utvruje se debljina humusnog tla koje treba ukloniti obino od 15 do 40cm. SITNOZRNA VEZANA (KOHERENTNA) TLA pijesci, ljunci I njihove mjeavine. Osnovno im je obiljeje neplastinost, a povoljan granulometrijski sastav preduvijet je dobre nosivosti. MJEOVITA TLA mjeavine krupnozrnih I sitnozrnih vezanih materijala u razliitim odnosima Kamenita tla POLUVRSTA KAMENITA TLA mineroloki vezana tla koja se zbog strukture ili ispucalosti odnosno stupnja raspadnutosti mogu iskopavati bez upotrebe eksploziva. To su lapori, pjeanici, srednje vezani konglomerati, raspadnuti kriljavci I raspadnute zone vrstih I vrlo vrstih kamenih tala VRSTA KAMENITA TLA sva mineraloki vezana kamenita tla za iji se iskop zbog velike vrstoe mora koristi eksploziv. To su sve vrste dolomita I vapnenca, kao I druge metamorfne, sedimentne I vrste stijene srednje vrstoe I ispucalosti VRLO VRSTA KAMENITA TLA mineraloki vezana kamena tla velike vrstoe, monolitna, a za iji iskop se mora upotrijebiti eksploziv. To su monolitni I vrsti vapnenci I sve monolitne eruptivne stijene. 61
Specijalna tla U ovu skupinu ubrajaju se vodom zasiena tla male nosivosti I velike stiljivosti koja sadre organse I anorganske sastojke, tj. Muljevita tla, treset, barske zemlje I slino. Takva tla se ne mogu upotrijebiti za gradnju objekata gornjeg ustroja, a gradnja prometnica preko terena s ovakvim tlom mogua je samo ako se obave posebni radovi.
Klasifikacija tla prema OTUPrema Opim tehnikim uvijetima za radove na cestama, materijali su razvrstani u dvije skupine ovisno o vrsti radova na donjem ustroju prometnice, tj. Ovisno o tome obavlja li se iskop ili se gradi nasip. Prema geotehnikim obiljejima I alatima koji omoguuju iskop, tlo se dijeli u tri kategorije: A, B I C. Kategorija A U kategoriju A ubrajaju se vrsti materijali u kojima je potrebno miniranje cijelog iskopa. Ovoj skupini pripadaju sve vrste vrstih I veoma vrstih kamenitih tala, kompaktnih, zdravih stijena (eruptivnih, metamorfnih I sedimentnih), ukljuujui I mogue tanje slojeve rastresitog materijala na povrini ili s mjestiminim dijelovima ilovae I lokalnim tronim I zdrobljenim zonama. U tu kategoriju se ubrajaju tla koja sadre vise od 50% samaca veih od 0.5m za iji je iskop takoer potrebno miniranje. Kategorija B U kategoriju B ubrajaju se poluvrsta kamenita tla gdje je potrebno djelomino miniranje, a ostali se dio iskopa obavlja izravnim strojnim radom. Toj skupini materijala pripadaju flini materijali, ukljuujui I rastresiti material, homogeni lapori, troni pjeanjci I mjeavine lapora I pjeenjaka, veine dolomita (osim vrlo kompaktnih), raspadnute stijene na povrini u debljim slojevima s mjeanim raspadnutim zonama, jako zdrobljenim vapnencima, sve vrste kriljaca, neki konglomerati I slini materijali. Kategorija C U kategoriju C ubrajaju se svi materijali koje nije potrebno minirati nego se mogu kopati izravno, upotrebom pogodnih strojeva buldozerom, bagerom ili skrejperom. Ovoj kategoriji pripadaju: - Sitnozrna (vezana) koherentna tla gline, praine, prainaste gline (ilovae) pjeskovite praine I les - Krupnozrna nevezana (nekoherentna) tla kao to su pijesak, ljunak odnosno njihove mjeavine, prirodne kamene drobine ili slini materijali - Mjeovita tla koja su mjeana krupnozrnih nevezanih I sitnoreznih vezanih materijala
62
Materijal za gradnju nasipa: OTUPrema geotehnikim obiljejima I alatima koji omoguuju gradnju nasipa materijali se dijele na: - zemljane materijale - Mjeane materijale - Kamene materijale Zemljani materijal To su gline niske do visoke plastinosti, praine, glinoviti pijesci I slini materijali osjetljivi na prisutnst vode (dio materijala obuhvaen iskopnom kategorijom C). Zbijaju se jeevima, glatkim valjcima na kotaima s gumama I vibroploama. Nasip se radi u slojevima debljine 30 do 50cm. Mjeani materijal Obuhvaaju kamene I zemljane, glinovite ljunke, zaglinjene kamene drobine, trone stijene kriljce, lapore, fline materijale I sl. Ti su materijali manje osjetljivi na djelovanje vode (veina materijala iskopne kategorije B I dio materijala iskopne kategorije C). Zbijaju se valjcima. Nasipi se rade u slojevima debljine 30 do 60cm. Kameni material To su materijali dobiveni miniranjem, kamene drobine I ljunci, tj. Materijali koji nisu osjetljivi na prisutnost vode (materijali iskopne kategorije A I dio materijala iskopne kategorije C). Zbijaju se vibrovaljcima (samohodnim I vunim), vibronabijaama I kompaktorima, ovisno o vrsti upotrebljenog materijala. Nasipi se izrauju u slojevima 50 do 100cm.
Osjetljivost na smrzavanje
S obzirom na osjetljivost prema smrzavanju, materijali mogu biti: - Povoljni - Nepovoljni Povoljni materijali su oni koji se smrzavaju homogeno, u masi, ne mijenjajui pri tome bitno svoju strukturu I vlanost. Mogue su pojave neznatnog bubrenja kao I male neravnomjerne deformacije na povrini. Promjene nosivosti tih materijala pri odmrzavanju su neznatne. Nepovoljni materijali nehomogeno se smrzavaju, mijenjaju svoju strukturu I znatno bubre. Promjene nosivosti tih materijala su znatne kao I deformacije povrine.
63
Klasifikacija prema A. Casagrandeu
Klasifikacija prema Casagrandeovu kriteriju zasniva se na ocjeni osjetljivosti materijala prema smrzavici ovisno o njegovu granulometrijskom sastavu. Na smrzavanje su, prema toj klasifikaciji, osjetljivi sljedei materijali: - Zemljani materijali diskontinuiranog granulometrijskog sastava (s koeficjentom nejednolikosti >15) ako sadre vise od 3% od ukupne mase, zrna sitnijih od 0,02mm - Zemljani materijali kontinuiranog granulometrijskog sastava (s koeficjentom nejednolikosti 12 G4: vrlo osjetljivi na smrzavicu svi su prainasti materijali (praine), vrlo sitan prainasti pijesak, prainaste gline s indeksom plastinosti >12 I ostali sedimentni materijali sa sitnim esticama I uslojene gline koje sadre vie od 15% sitnih frakcija.
Klasifikacija prema USCS metodi
64
Zemljani radovi-osnovni pojmoviSraslo tlo je onaj dio litosfere na kojem je predviena izgradnja ceste ili kojeg drugog cestovnog objekta Temeljno tlo (ureeno sraslo tlo) sraslo je tlo na kojem se izgrauje nasip, a obraeno je tako da zadovoljava propisane geomehanike uvijete. Slabo temeljno tlo je onaj sloj koji se uobiajenim nainom ne moe urediti tako da zadovoljava propisane geomehanike uvjete, pa se zbog nepogodnih svojstava ili stanja treba ili ukloniti ili posebnim nainima osposobiti na namijenjenu funkciju. Humus je povrinski sloj tla koji sadri organske tvari u takvoj koliini da mu u graevinskom smislu daju nepovoljna svojstva. Posteljica je ureeni zavrni sloj nasipa, u usjeku ureeno sraslo tlo ili zamijenjeno sraslo tlo, odreene ravnosti I nagiba, koji svojim fizikalnim I kemijsim svojstvima zadovoljavaju traene uvjete, tako da mogu bez tetnih posljedica primiti optereenje kolnike konstrukcije I prometno optereenje. Nasip je dio ceste izgraen od zemljanih, kamenih ili mijeanih materijala na temeljnom tlu (ureenom sraslom tlu) Stepenica je stepiasti oblik iskopa u nagnutom sraslom tlu Graevinska jama je iskop u sraslom tlu jamastog oblika koji slui za izradu temelja neke graevine Rov je plitki ili duboki iskop u sraslom tlu za postavljanje instalacija. Vrtaa je oblik prirodnog udubljenja u podruju krkog terena Geotekstil u smislu ovih OUT jesu vodopropusni netkani, tkani, ivani I kompozitni materijali koji ne trunu. Netkani geotekstil nastaje uvrivanjem ravno poloenih jedni na druge beskonanih vlakana (filament) ili vlakna ograniene duljine (kratka vlakna). Uvrivanje moe biti mehaniko (iglanjem ili ivanjem) i/ili adhezivno (pomou veziva) odnosno kohezivno (termikim djelovanjem). Tkani geotekstil sastoj se od meusobno poloenih sustava vlakana (mree). Razlikuju se po vrsti vlakana I nainu njihova povezivanja, kao I po broju niti (vlakna) u jedininoj duljini. ivani geotekstil je zajedniki pojam za plosnate tvorevine proizvedene meusobnim omanjem jedne ili vise grupa prediva, vlakana, niti ili drugih elemenata. Geokompoziti jesu kombinacije dviju ili vise prethodno navedenih pojedinanih sastavnica. Geomree jesu polimerne, ravninske strukture koje se koriste u geotehnikim I graevinskim zahvatima, iji su otvori znatno vei od strukturnih elemenata koji su spajani u vorovima Drenaa slui za prikupljanje povrinskih I podzemin voda i/ili drugih fluida I njihov prinos do drugih sustava odvodnje.
65
Zemljani radovi-obuhvaaju
Zemljani radovi u cestogradnji obuhvaju sve radove na povrinskom zemljanom omotau, koji su potrebni za izradu donjeg ustroja neke ceste, a obuhvaaju: - Raiavanje terena od raslinja (iblja, grmlja, drvea, korijena), ruenje zgrada I drugih objekata, koji su projektom predvienii za ruenje - Skidanje humusa - Zamjene zemljanog materijala, ako ne odgovara propisima (npr. Sadraj organskih tvari), ako ne odgovara s obzirom na konzistentno stanje (prevelika vlanost), I ako nije sposoban za postizanje propisanih modula - Poboljanje postojeeg zemljanog materijala, dodatkom drugog zemljanog materijala, tono odreenog sastava, njegovog mjeanja I komprimiranja (mehanika stabilizacija) - Poboljanje postojeeg ili dopremljenog materijala sa strane, dodatkom vezivnog sredstva (cement, vapno, lebdei pepeo), takozvana kemijska stabilizacija - Izrada usjeka - Izrada nasipa - Izrada zavrnog sloja nasipa posteljice Iskop humusa Zbog svojih svojstava humus pod optereenje znatno mijenja obujam, a pri promjena koliine vode osjetno mu se smanjuje nosivost, kopa se strojno ili runo. Prilikom iskopa humusa ne smije se dopustiti due zadravanje vode na tlu jer bi ga ona prekomjerno razvlaila. Povrine na kojima je nakon iskopa humusa predviena izrada nasipa potrebno je odmah urediti I zbiti. Debljinu humusnog sloja ustanovljuje nadzorni ininjer u prisutnosti ovlatenog predstavnika izvoaa, za svaki profil posebo. Identifikacija humusnog sloja obavlja se na osnovi mirisa, boje, sastojaka biljnih I ivotinjskih ostataka. Iskop graevinskih stepenica Na nagnutim terenima, za stabilno nalijeganje nasipa na temeljno tlo, stepenice se rade kod svih nagiba veih od 20%. irina stepenica moe biti 2,0 5,0m. Stepenice moraju imati nagib od 4%. Kosina zasjeka stepenica iznosi 2:1 do 3:1, to ovisi o vrsti I svojtvima tla I nagibu terena. Kod blae nagnutih padina moe izmeu stepenica biti meurazmak 1-1.5m. Kod jae nagnutih terena taj se meurazmak izostavlja. Stepenice se ne moraju izvoditi na kamenitim terenima ako u njima ima prirodnih neravnina koje sprjeavaju klizanje tijela nasipa.
66
PREDAVANJE 6.Donji ustroj uvodDonji ustroj ili trup prometnice ine temelj na koji se postavlja gornji ustroj ili kolnika konstrukcija cestovne prometnice, prometnih povrina zranih luka ili parkiralinih povrina. Uloga donjeg ustroja prometnica je dvojaka: Slui za savladavanje neravnina ili prepreka u terenu, slui za prenoenje optereenja gornjeg ustroja i vozila na prirodno tlo.
OSNOVNI POJMOVI I DEFINICIJE Nasip je graevinski object donjeg ustroja odreenog oblika I veliine od zemljanog, mijeanog ili kamenog materijala ija je kota nivelete (KN) visa od kote terena (KT). Projektira se preko udolina u terenu kako bi se nan j poloio gornji ustroj. m=(1,1.5,2,3)
67
Usjek je dio prometnice usjeen u prirodni teren, graevinski objekt ija je kota nivelete (KN) nia od kote terena (KT). Zavisno od naina I dubine usijecanja, odnosno geometrijskog oblika I konfiguracije terena postoji vie tipova: - Usjek u punom profilu s obje strane ima kosine odgovarajueg nagiba
-
Isjek u punom profilu u potpunosti je usjeen u teren I s nie strane, prema dolini je otvoren
-
Zasjeci su dijelom u usjeku, a dijelom u nasipu. Odnos usjeka I nasipa u poprenom presjeku ovisi o poprenom nagibu terena I visinskoj razlici kote terena I kote nivelete
68
Galerija je posebna vrsta zasjeka u stjenovitom materijalu, izgraena na strmoj padini, ija je vanjska strana u nagibu priblino jednaka nagibu terena
Tunel je podzemna graevina izgraena u terenu gdje je niveleta u odnosu na liniju terena te gradnja usjeka nije mogua ili nije ekonomina.
Mostovi su umjetne graevine koje premouju vodene tokove ili vode stajaice. Ovisno o irini vodotoka, lokalnim uvjetima I hidrogeolokim prilikama, projektiraju se na razliite naine.
69
Vijadukti su umjetne graevine koje slue: - Prijelazu prometnice preko dubokih dolina ako je dokazana ekonomska opravdanost u odnosu na nasip - Prijelazu movarnog, stiljivog ili nestabilnog terena - Izbjegavanju gradnje potpornih zidova na strmim terenima.
Podvonjaci I nadvonjaci su umjetne graevine koje slue prijelazu prometnice viega reda preko prometnice niega reda ili obrnuto. Oblik I dimenzije podvonjaka I nadvonjaka ovise o kategoriji prometnice koju presijecaju, broju prometnih trakova ili kolosijeka, odnosno irini prometnice.
Propusti slue proputanju manjih vodenih tokova, oborinskih voda prikupljenih s povrine prometnice I pokosa, kao prolazi za ivotinje, poljoprivredne puteve (mogu biti ploasti, svoeni I cijevni).
70
Graevine za osiguranje prometnicePotporni zidovi su umjetne graevine za osiguranje zemljanog trupa, u nasipu, od obruavanja ili klizanja zemljanih masa odnosno podlokavanja koje mogu izazvati vodeni tokovi, podzemne vode ili erozija oborinskih voda.
Uporni zidovi su umjetne graevine za osiguranje zemljanog trupa u usjeku.
Obloni zidovi projektiraju se u poluvrstim stijenama ili zemljanim materijalima kojima su pokosi usjeka statiki stabilni, ali pod djelovanjem atmosferlija, povrinskih voda ili djelovanja temperaturnih promjena postoji opasnost od raspadanja ili zaruavanja.
71
Pozajmite materijala je odabrano mjesto gdje se obavlja iskop materijala potrebnoga za gradnju nasipa ako se on ne moe dobiti u dovoljnoj koliini iz usjeka ili zasjeka, odnosno ako je kakvoa materijala iz usjeka neprimjerena.
Odlagalite (deponij) materijala je odabrano mjesto gdje se odlae material iskopan u usjeku koji se ne moe ugraditi u nasipe ili druge prometne objekte zato jer je suvian ili nije odgovarajue kakvoe. Ureaji za odvodnju slue za odvoenje oborinske, povrinske, procjedne I podzemne vode s padine ili iz sliva. Dijele se na zatitne jarke I drenae. Zatitni jarci (odvodni kanali) odvode povrinsku ili podzemnu vodu s padine ili iz sliva koji je u blizini graevine (ovisno o funkciji I obliku postoje jarci, kanali, rigoli I sl.) Drenae su rovovi ili buotine u terenu, ispunjeni odgovarajuim filtarskim materijalom, s perforiranom cijevi ili bez nje za skupljanje I odvoenje vode iz tla I prijenos do drugih dijelova sustava odvodnje.
72
Izrada usjeka i zasjekaDVA SU NAINA IZVEDBE USJEKA I ZASJEKA: 1.) Prvi, omoguuje da ne treba oekivati nikakve vee umjetne radove (ne treba drenau, potporne I oblone zidove, kanalizaciju itd.). U prvom sluaju najvaniji je iskop usjeka I tom je cilju podreeno. Odabiru se najpogodniji strojevi I prijevozna sredstva. Pri analizama glavni je cilj postii to veu ekonominost radova. 2.) Drugi, kad se oekuju umjetni radovi (moraju se graditi uporni, obloni zidovi, drena, itd.). U drugom sluaju iskop se podreuje izradi zida, drenae I sl.
IZRADA USJEKA
Nain na koji se usjeci izvode ovise o: - Vrsti tla - Klimatskim I hidrolokim uvjetima - Mogunosti primjene mehanizacije za iskop I prijevoz - Visini I suini usjeka - Kubaturi iskopanog materijala - Prijevoznoj duljini - Potrebi da se to prije osigura prohodnost usjeka radi dinamike izvoenja ostalih radova na trasi - Rokovima izrade usjeka, odnosno prometnice Prema primijenjenoj mehanizaciji, nainu rada I specijalnim zahtjevima (npr. Brzo probijanje), izrada usjeka provodi se kao: - Iskop materijala u uzdunim slojevima (horizontalnim ili blago nagnutim) - Iskop materijala u punom profilu s ela - Iskop materijala usjeka sa strane - Iskop s uzdunim prosjekom Iskop u uzdunim slojevima Iskop se obavlja na cijeloj povrini usjeka u paralelnim, horizontalnim ili blago nagnutim slojevima ija debljina ovisi o upotrebljenim strojevima za iskop. Dobre strane ovog naina rada: - Stvaranje vrlo iroke fronte rada - Mogua upotreba vie strojeva za iskop I prijevoz - Pogodan je za plie I dugake usjeke u zemljanom materijalu. Loe strane ovog naina rada: - Nemogunost primjene pri iskopu kamenitih usjeka - Pri veim prijevoznim udaljenostima skrejperi nisu ekonomini.
73
Iskop u punom profile s ela Pri ovom nainu rada iskop se obavlja s obje strane usjeka u gotovo okomitim slojevima I u punoj irini usjeka
Dobre strane takvog naina izrade usjeka: - Mogunost primjene na kratkim I visokim usjecima od kamena ili, mijeanog materijala (uz miniranje), jednostavna organizacija rada Nedostatak takvog naina izrade usjeka: - Mala fronta rada, sporost iskopa zbog skuenosti prostora za manevriranje I prijevoz. Izrada usjeka sa strane Ovaj nain izrade usjeka primjenjuje se u zasjecima I usjecima u strmom terenu.
Dobra strana ovog naina rada: - Brzo stvaranje veze kroz usjeke - Mogunost prebacivanja strojeva za rad na usjeke koji slijede - Pogodan je na dugakim zasjecima I strmim padinama terena. Loa strana ovog naina rada: - Neekonominost pri manjim kubaturama iskopa - Vea mogunost da e padati kamenje niz pokos, pogotovo ako su dva ili vie prosjeka izraeni jedan iznad drugoga (nesigurnost pri istodobnom radu na donjoj etai slika)
74
Izrada usjeka s uzdunim prosjekom Metoda je vrlo slina prethodnoj, samo to se ne izvodi zasjek nego usjek manjeg profila dovoljan za prolaz strojeva I prijevoznih sredstava
Dobre strane ove metode: - Otvaranje dovoljnog broja radnih mjesta nakon probijanja prosjeka - Uspostavljanje veze sa suprotnom stranom bez izrade posebnih pristupnih puteva koji se kasnije naputaju - Dreniranje raskvaenog zemljanog materijala Loe strane ove metode: - Skupoa I sporost izrade prosjeka - Teka primjenjivost u slabom materijalu natopljenom vodom - Upotreba materijala usjeka za izradu nasipa zapravo ne dolazi u obzir, jer je material ve takve kakvoe, da se s njim ne mogu u nasipu postii traeni parametric kakvoe (stupanj zbijenosti, modul stiljivosti) te skuen proctor za manevriranje. IZRADA USJEKA U ZEMLJANOM MATERIJALU Posebnu pozornost valja obratiti na odvodnju tijekom radova, I to na poprenu I na uzdunu. Ne pristupa li se odmah izradi konstrukcije, tj. Izradi posteljice, donjih I gorjih nosivih slojeva, usjek se ne smije iskopati na projektiranu visinu od +30cm od projektirane zato to bi se tijekom graenja zbog odvijanja gradilinog prometa material posteljice I odvodnja poremetili, to bi dovelo do potrebe za zamjenom materijala posteljice. IZRADA USJEKA U KAMENOM MATERIJALU Materijali kategorije A moraju se miniranjem razbiti u sitnije komade I onda dopremiti na mjesto predvieno rasporedom masa. Danas se za dublje usjeke obino upotrebljavaju takozvane dubinkse builice s pneumatskim pogonom
75
IZRADA NASIPA
Kakvoa nasipnog materijala, kao I naini njegove ugradnje utjeu na trajnost I stabilnost prometnice u cjelini. To je razlog zato se mora iznimno paziti na to pouzdaniju izgradnju nasipa Kakvoa materijala Materijal za izradu nasipa po mogunosti treba odgovarati ovim uvjetima: - Granulacija treba biti takva da koeficjent nejednolikosti n definiran kao 60 = 10 gdje je 60(10) promjer zrna u granulometrijskoj krivulji prosijavanja za 60% (10%) masenog prolaza materijala bude: n>9 za zemljane I mijeane materijale n>4 za kamene materijale - Ne smije sadravati vee koliine organskih primjesa - Mora biti veim dijelom vremenski postojan - Treba biti to manje osjetljiv za promjene vlanosti - Maksimalna veliina zrna kamenih iskopa ne smije prijei veliinu 30x30x30cm - Lokalni material nepovoljnih svostava treba dodacima poboljati kako bi se mogao ugraditi Materijal se ne smije ugraivati u nasip: - Kad vlanost materijala prelazi granice koje jo omoguavaju postizanje propisane kvalitete ugradnje (vlanost materijla ne smije prijei optimalnu granicu vlanosti = 25% (+/-2%) dobivene standardnim Proctorovim pokusom). - Kad su pojedina zrna kamenog materijala vea od 30x30x30cm - Kad udovoljava prije navedenim uvjetima ali ima maksimalnu suhu prostornu masu manju od 1,50/ za nasipe visine do 3,0m, odnosno 1,55/ za nasipe visine iznad 3,0m - Kad material sadri organske primjese u veoj koliini Gradnja nasipa Svaki sloj materijala treba biti razvrstat vodoravno u uzdunom smjeru ili najvie u nagibu koji je jednak projektiranom uzdunom nagibu. U poprenom smislu nasip mora uvije imati minimalni popreni nagib od 4% (bolje 5%) u svim fazama izrade. Pri izradi nasipa od koherentnog materijala, sav doveeni material mora se odmah razastirati I zbijati u nagibima. Visina svakog pojedinog razgrnutog sloja nasipnog materijala mora biti u skladu s dubinskim uinkom upotrebljenog stroja za zbijanje, s vrstom materijala kao I s traenom zbijenosti ovisno o dubini sloja u odnosu na niveletu, a prema rezultatima pokusne dionice.
76
Izgradnja prvog sloja nasipa (netkanim geotekstilom odvojen od temeljnog tla)
Gradnja nasipa u slojevima
ZBIJANJE OPENITO Zbijanje ima namjenu onemoguiti ili svesti na najmanju moguu mjeru kasnija slijeganja ili promjenu volumena uslijed dodatnih optereenja pri uporabi. Zbijanjem se smanjuje volumen pora ispunjenih zrakom I djelomino vodom. Zbog guega slaganja estica, poveava se posmina vrstoa, a smanjuje stiljivost I vodopropusnost. Isto tako smanjuje se opasnost da se vezana tla natope vodom I nabubre, kao I da im se znatno poveaju deformacije pri optereenju. Uinkovitost zbijanja Uinkovitost zbijanja ovisi o: - Upotrebljenim strojevima za zbijanje - Energiji utroenoj za zbijanje - Postupku zbijanja - Debljini slojeva I zahtjevanom stupnju zbijenosti - Vrsti tla - Koliini vode u tlu I njegovoj osjetljivosti na promjene vlanosti - Deformaciji podloge - Veliini gradilita I iskustvu radnika koji obavljaju ove poslove
77
KONTROLA ISPITIVANJA I KRITERIJI U usjeku I zasjeku temeljno tlo na kojem se izvodi posteljica prirodno je tlo na razini iskopa. Za razliku od usjeka, na nasipu se posteljica izvodi na nasipnom materijalu ija se kakvoa propisuje u okviru tehnikih uvjeta izvedbe.
Ispitivanje modula stiljivosti
KAKVOA IZRAENE POSTELJICE Kakvoa izraene posteljice u usjeku ili na nasipu dokazuje se ispitivanjem: - Stupnja zbijenosti prema standardnom Proctorovu postupku na svakih 1000m posteljice - Modula stiljivosti na svakih 1000m (prethodna slika) - Stupnja zbijenosti I modula stiljivosti na svakih 200m u zoni bankine - Granulometrijskog sastava, na svakih 6000m posteljice. POGREKE PRI IZRADI USJEKA I NASIPA Najee pogreke pri izvedbi usjeka (zasjeka) u kamenitim materijalima su: - Propustom pri miniranju moe doi do pojave rastrenih pokosa - Nepravodobnom sanacijom slabih mjesta pri izvedbi usjeka dolazi do ispiranja zemlje u rekama vodom pri emu stabilno kamenje postaje nevezano I pada na cestu - Nepravodobnim izvoenjem oblonih zidova pri izvedbi usjeka u laporastim materijalima I kriljcima dolazi do njihova brzog raspadanja djelovanja zraka I atmosferlija. 78
Najee pogreke pri izvedbi usjeka (zasjeka) u zemljanim materijalima su: - Nepotivanje temeljnih pravila uzdune I poprene odvodnje dolazi do naruavanja usjeka I pojave klizanja - Izrade li se strmiji nagibi pokosa nego to ih zemljani material moe trajno podnijeti dolazi do stvaranja odrona - Iskopa li se usjek (zasjek) na visinu predvienu projektom I gradilini je promet po ureenoj posteljici, dolazi do oteenja posteljice, posebice u kinom razdoblju, pa naknadno treba zamijeniti material posteljice - Izrade li se drugi pokosi usjeka bez prekida bermama s odvodnim jarcima ili bez njih, posljedica je poveana opasnost erozije pokosa vodom
79
PREDAVANJE 7.Projektiranje usjeka i nasipaUsjeci I nasipi ine najvei dio graevina donjeg ustroja prometnica. Nasipi su graevine izgraene nasipavanjem prirodnog tla iji geotehniki parametric moraju zadovoljiti zahtjeve propisane tehnikim uvjetima graenja. irina nasipa je razmak sjecita pokosa s prirodnim terenom na kojem je nasip izgraen, ukljuujui zaobljenja noice nasipa ako su izvedena
PROJEKTIRANJE NASIPA Visina nasipa je visinski razmak od kote terena do razine posteljice odnosno planuma eljeznike pruge u osi prometnice. Nagib pokosa predstavlja tanges kuta koji zatvara ravnina pokosa s horizontalom, tj. tg = 1/m, a ovisi o vrsti gradiva I visini nasipa. (1:2 znai 1m visine I 2m duine) Noica nasipa je sjecite pokosa nasipa s prirodnim terenom.
80
PROJEKTIRANJE USJEKA Usjeci su graevine izgraene usijecanjem ( iskopom) u tlu do dubine projektirane nivelete prometnice. Za usjeke nema mogunosti izbora tla za njihovu izgradnju kao kod nasipa pa se oni izrauju u tlu ili stijeni ovisno o geolokoj grai tla na lokaciji usjeka. irina usjeka je razmak izmeu sjecita pokosa usjeka s prirodnim terenom u vrhu usjeka, ukljuujui zaobljenja vrhova usjeka ako su izvedena. Visina usjeka je vertikalna udaljenost od razine posteljice odnosno planuma eljeznike pruge do kote terena u osi prometnice. Vrh pokosa usjeka je sjecite pokosa usjeka s prirodnim terenom. Nagib pokosa usjeka oznaava se n:1. (ako je nagib 2:1 znai da imamo 2m visine I 1m duine)
81
Izbor nagiba pokosaPokose usjeka I nasipa, radi ekonominosti, trebalo bi projektirati s najstrmijim moguim nagibom, jer su u tom sluaju volumeni iskopanog ili nasutog materijala I povrine zemljita koje je potrebno otkupiti najmanji, ali su zato trokovi zatite takvih pokosa, njihova odravanja I sanacije tijekom uporabe najvei. Ipak za veinu zemljanih materijala nije mogue primijeniti strmiji nagib pokosa od 1:1,5 koji se usvaja kao uobiajeni. Samo nasipi izgraeni od drobljenog kamena ili usjeci u stijeni mogu imati nagib 1:1 ili strmiji. Strmije nagibe pokosa nasipa treba izbjegavati zbog teeg odravanja. Nakon izvedbe ili u uporabi uoene pogreke pri izboru nagiba pokosa teko je otkloniti. Blai nagibi pokosa od 1:1,5 projektiraju se u slj
