فهرست مطالب
پیشگفتار ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4
مسیر یابی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5
تعیین سرعت طرح راه …………………………………………………………………………………………………………………………………..7
قوس افقی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 11
اجرای قوس کلوتوئید ……………………………………………………………………………………………………………………………………13
خروجی های قوس افقی(AutoCAD Land Development Desktop) …………………………………………………………18
پروفیل طولی و تعیین خط پروژه ……………………………………………………………………………………………………………………21
خروجی مسیر راه(AutoCAD Land Development Desktop)……………………………………………………………………23
مساحت حوضه آبریز و تعیین قطر آبروها ………………………………………………………………………………………………………24
قوس های قائم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………26
ترسیم نیمرخ های عرضی راه ……………………………………………………………………………………………………………………….28
SUPERELEVATION OUTPUT FOR ALIGNMENT…………………………………………………………………………..29
جزئیات نوع راه ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 32
محاسبه حجم عملیات خاکی ………………………………………………………………………………………………………………………..34
منحنی بروکنر …………………………………………………………………………………………………………………………………………….39
خط توزیع و عزم حمل …………………………………………………………………………………………………………………………………41
پیوست 1(پروفیل های عرضی)……………………………………………………………………………………………………………………..45
پیوست2(پلان و مقاطع آبرو ها)……………………………………………………………………………………………………………………83
منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………88
1)مسیریابی
-11:
عوامل مختلفی در انتخاب نوع مسیر موثر هستند که به شرح ذیل خلاصه می شوند:
-11-1 دسترسی:
یک راه علاوه بر اتصال دو نقطه مبدا و مقصد باید دسترسی مراکز جمعیتی بین مبدا و مقصد را نیز تامین نماید.
-1-12 عوارض طبیعی:
شامل پستی و بلندی های زمین ، کوه ، دریاچه و رودخانه است. گذشتن از عوارض طبیعی مستلزم انجام خاکبرداری ، خاکریزی، احداث پل و تونل می باشد که هزینه های زیادی را در بردارد.
-1-13 ضوابط طرح هندسی:
هدف از طرح هندسی احداث یک راه ایمن و متناسب با حجم ترافیک ، سرعت وسایل نقلیه و خصوصیات رانندگان است.
-1-14 نگهداری راه:
انتخاب مسیر راه در چگونگی و مخارج نگهداری راه تاثیر می گذارد .
1-1-5 زیبایی راه:
عواملی مانند هماهنگ سازی قوس های افقی و قائم و پیروی مسیر راه از وضعیت طبیعی زمین و بافت شهری است.
1-2 مسیریابی در خارج از شهر:
مرحله اول: شناسایی مقدماتی بین دو منطقه و تعیین مسیرهای قابل اجرا و سپس انتخاب بهترین مسیر نهایی.
مرحله دوم: مطالعات برروی مسیر نهایی انتخاب شده و تهیه نقشه های اجرایی مربوطه.
مرحله سوم: پیاده کردن مسیر قطعی بر روی زمین و اصلاحات لازم و برداشت نیمرخ طولی و عرضی.
برای نوع راهی که باید طرح شود و شرایط آن تعیین شود
طبق صلاح دید استاد محترم نظر بر طراحی بزرگراه با سه خط عبور که دارای مبدا(A)ومقصد(C)و یک نقطه اجباری(B)است. با ملاحظه بر اینکه هر سه نقطه هم تراز زمین مجاور خود باشند، داریم:
1-2-1 تعیین نوع منطقه:
نوع منطقه براساس شیب عمومی منطقه تعیین می شود که در زیر توضیح داده شده است.
تعیین شیب عمومی:
در نقشه توپوگرافی و ارتفاع منحنی میزان 2 متر:
نوه منطقه
هموار
تپه ماهور
کوهستانی
شیب عمومی %
3 %
3-7 %
حداقل7 %
از آنجاییکه حداکثر شیب موجود در منطقه بیش از 7 درصد می باشد نوع منطقه را کوهستانی در نظر می گیریم.
2) تعیین سرعت طرح راه:
سرعت مبنای طراحی عبارت است از سرعت بی خطری که می توان در یک قسمت مشخص از طول راه آن را اختیار و باسرعت یکنواخت عبور نمود.موسسه اشو توصیه می نماید که حداکثر سرعت مورد نیاز جمیع رانندگان در حال و در طول عمر راه مبنای طراحی قرار داده شود.
با توجه به آیین نامه راه ، بزرگراه با سه خط عبور با سواره رو به عرض 10.95 متر روسازی آسفالتی و 2متر شانه خکی چپ و 3 متر شانه خاکی در سمت راست برای هر طرف تعریف می گردد.
درجه بندی راه
طبقه بندی راه
کوهستانی
تپه ماهور
هموار
آزاد راه
V3
V4
V5
بزرگ راه و راه اصلی جدا شده
V3
V4
V4
راه اصلی
V2
V3
V4
راه فرعی
V1
V2
V3
جدول 4-3 آیین نامه گروه بندی سرعت طرح
طبق جدول در راه اصلی و در منطقه تپه ماهور سرعت مورد نظر V3 می باشد.
نام گروه
سرعت طرح ( کیلومتر در ساعت)
حداقل
متوسط
حداکثر
V1
30
40
50
V2
60
70
80
V3
80
90
100
V4
110
110
110
V5
130
130
130
جدول 4-2 آیین نامه گروه سرعت طرح برای درجه بندی راه
طبق جدول،سرعت مورد نیاز ما برابر 100 کیلومتر بر ساعت می باشد
با توجه به جدول 5-22 آیین نامه حد اکثر شیب طولی برای سرعت 100 کیلومتر بر ساعت برابر 6 درصد در نظر گرفته شد.
نوع منطقه
سرعت طرح (کیلومتر در ساعت)
60 و کمتر
70
80
90
100
110
حداکثر شیب طولی (درصد)
هموار
5
4
4
4
4
3
تپه ماهور
6
5
5
5
5
4
کوهستانی
7و8
6
6
6
–
–
جدول 5-22 آیین نامه (حداکثر شیب طولی راه اصلی)
پس از انجام مطالعات مقدماتی شناسایی، مسیرهای اجرایی هر کدام به صورت تئوری بین مبدا و مقصد برروی نقشه به صورت خط منکسر ترسیم می گردند.ابتدا طول لازم با در نظر گرفتن شیب مجاز بین دو خط تراز از فرمول زیر محاسبه می گردد:
i_3≤i_max
L=(i_1-i_2)/i_3
:L طول لازم در نظر گرفتن شیب مجاز جهت عبور مسیر از یک خط تراز به خط تراز مجاور.
i_1: ارتفاع زیاد خط تراز.
i_2: ارتفاع کم خط تراز.
i_3: درصد شیب انتخابی کوچکتر از شیب مجاز.
i_max: درصد شیب مجاز.
دهنه پرگار را به اندازه طول L با مقیاس نقشه باز کرده و از نقطهA مبدا واقع برروی خط تراز قوسی می زنیم تا خط تراز بعدی را در دو نقطه B,C قطع کند.بنابراین دو مسیرAB,AC به دست می آید و آنرا که به سمت مقصد حرکت می کند انتخاب کرده و دیگری را حذف می کنیم و عمل را به همین صورت تا مقصد ادامه می دهیم تا خط منکسر مسیر تئوری حاصل گردد.
با توجه به شیب مجاز مسیر و فاصله بین منحنی میزان های نقشه که 2m در ارتفاع می باشد داریم:
d = (100*2) / 7 = 28.5 m
3) قوس افقی:
3-1 شعاع حداقل پیچ :
شعاع حداقل مطلق قوس، حد اقل شعاعی است که می توان در قوس های مسیر از آن استفاده نمود؛ این شعاع از رابطه زیر قابل محاسبه است که در این رابطه سرعت بر حسب کیلومتر بر ساعت می باشد.
V: سرعت طرح راه بر حسب km/hr
دور(): با توجه به بند 5-2-3 آیین نامه با توجه به قرار گیری مسیر در در منطقه های با ارتفاع بیش از هزار متر ازسطح دریا و در شرایط برف ویخبندان 8% در نظر گرفته می شود.
f: ضریب اصطکاک جانبی بین لاستیک چرخ وسیله نقلیه در روسازی راه.
ضریب اصطکاک طولی: در صورتی که در جهت حرکت بلغزد.
ضریب اصطکاک جانبی: در صورتی که در جهت شیب بلغزد.
به طور کلی ضریب اصطکاک تابع داشتن عاج لاستیک،زبری روسازی(خیس،خشک،یخ زده)و تابع سرعت وسیله است.
سرعت طرح
(کیلومتر در ساعت)
ضریب اصطکاک جانبی(f)
30
170.
40
17.0
50
16.0
60
15.0
70
14.0
80
14.0
90
13.0
100
12.0
110
11.0
120
09.0
130
08.0
جدول 5-2 آیین نامه – ضریب اصطکاک جانبی
از آنجایی که سرعت طرح را 100 کیلومتر بر ساعت انتخاب کردیــم، ضریب اصطکاک از جدول فوق برابر با 12.0 می باشد. برای رسم پیچ در ابتدا نیاز به طرح قوس داریم.
3-2 قوس ساده:
در ابتدا بر روی نقشه توپوگرافی زاویه را با نقاله اندازه گیری کرده،به اندازه از راس قوس به طرف ابتدا حرکت کرده وبه اندازه R محاسبه شده کمانی رسم می کنیم.
3-3 اجرای قوس کلوتوئید:
قوس کلوتوئید در راهسازی و راه آهن عبارت است از قوس هایی که بین مسیر مستقیم و مسیر منحنی دایره ای برای سرعت های زیاد از نقطه نظر راحتی عمل رانندگی و همچنین تغییر تدریجی از شیب معمولی جاده به دور کامل به کار می رود.مصرف کلوتوئید در راه،تولید یک ضریب ایمنی می کند.
طبق تعریف بند "5-3-7" آیین نامه در مورد قوس کلوتوئید داریم :
به منظور تامین ایمنی کافی در طرح راه بهتر است برای اتصال دو پیچ با اختلاف شعاع نسبتا" زیاد" و یا اتصال یک مسیر مستقیم به یک پیچ دایره ای با شعاع کوچکتر، از قوس اتصال تدریجی (کلوتوئید) استفاده می شود.
اگر شعاع به اندازه کافی بزرگ باشد نیروی کمی به وسیله وارد می شود ونیازی به کلوتوئید نیست،به طور مثال اگر شعاع بیشتر از مقادیر موجود باشد، نیازی به کلوتوئید نیست.
سرعت طرح
40 km/hr
60 km/hr
80 km/hr
100 km/hr
شعاع
200 <
550 <
1000 <
1700 <
1700>400: به کلوتوئید نیاز داریم.
محاسبات مربوط به کلوتوئید:
Δ=41 deg
Θs=6 ۫39'17"
Δ'=Δ- Θs=41-6.69=27.62
طریقه پیاده کردن کلوتوئید:
الف: پیدا کردن زاویه انحراف کلوتوئید
ب: پیدا کردن مختصات نقطه انتهای کلوتوئید
ج: طول مماس کلی
خروجی های قوس افقی(AutoCAD Land Development Desktop)
——————————————————————————–
ARC DATA
——————————————————————————–
Tangent: 95.94 Chord: 186.43 Course: S 86-36-02 W
Arc Length: 188.22 Radius: 394.00 Delta: 27-22-14
——————————————————————————–
SPIRAL DATA: Clothoid
——————————————————————————–
K : 45.7294 P : 0.8850
A : 189.87 Tau : 0.12
Xs: 91.38 Ys: 3.54
Long Tan : 61.04 Course: S 73-03-40 E
Short Tan: 30.54 Course: S 79-42-51 E
Length: 91.50 Radius: 394.00 Theta: 6-39-11
4) رسم پروفیل طولی و انتخاب خط پروژه:
به طور کلی برای اینکه پروفیل طولی راه را بتوان بهتر نمایش داد،مقیاس ارتفاع ده برابر مقیاس طولی پروفیل که همان مقیاس پلان می باشد،در نظر می گیرند،ابتدا باید وضعیت زمین طبیعی در پروفیل طولی و بر روی کاغذ میلیمتری که دارای جدولی در زیر می باشد ترسیم گردد،برای این کار محلهای تغییر شیب را که بعداَ هم محل برداشت نیمرخ های عرضی خواهند بود به عنوان ایستگاه انتخاب می نمایند.بعد از رسم نیمرخ طولی زمین طبیعی در امتداد محور راه،باید پروفیل طولی خط پروژه که از خط منکسری که غالباَ تعداد اضلاعشان کمتر از تعداد اضلاع پروفیل طولی زمین طبیعی می باشد با رنگ قرمز رسم می شود.در اینجا تعداد دیگری ایستگاه شامل: ابتدا و انتهای قوسها،ابتدا و انتهای شیب ها و محل تلاقی خط پروژه با خط زمین بوجود می آید،که تمام ایستگاه ها را از مبدا و از سمت چپ به راست در ردیف اول جدول شماره گذاری می نمایند.
نکاتی که در ترسیم خط پروژه باید مورد ملاحظه قرار گیرد عبارتند از:
1)باید از شیب های طولانی اجتناب کرد.
2)شیب پروفیل طولی نباید از حد مجاز تجاوز نماید.
3)سطوح زیر خط پروژه نمودار خاکریز، و سطوح بالای خط پروژه نمودار خاکبرداری می باشد.
4)بین محل های خاکبرداری و خاکریز باید تا حدودی تعادل برقرار نمود.
5)در زمین های مسطح باید حداقل شیب طولی در پروژه رعایت شود.
در زمینهای مسطح حتی الامکان سعی می شود که خط پروژه بالاتر از سطح زمین طبیعی قرار گیرد (حداقل cm50) .
6)در محل آبروها و پل ها باید ارتفاع خاکریز به اندازه کافی منظور گردد.
7)باید از میزان شیب طولی در قوس های افقی کوچک کاسته شود.
8)باید شعاع قوس های قائم برمبنای مسافت دید تعیین گردد.
9)از شروع قوس های افقی تیز در قوس های قائم باید اجتناب نمود.
10)باید در محل های زیرگذر و یا روگذر به دقت تعیین گردد.
11)از قوس های قائم در محل عبور از رودخانه پرهیز گردد.
12)محل آبروهای عرضی به دقت تعیین گردد.
13)جهت جریان آب های سطحی مشخص شود.
14)نوع آبروها و پل های کوچک به صورت شماتیک در محل های تعیین شده بر روی پروفیل طولی ترسیم گردد.
15)دهانه آبروها و پل ها باید برمبنای مطالعات هیدرولوژی تعیین گردند.
16)کف ترانشه ها دارای حداقل شیب طولی جهت هدایت آب های سطحی باشد.
17)باید دقت شود که قوس های دایره ای در پروفیل طولی تبدیل به قوس های بیضوی گردند.
18)عبور خط پروژه از نقاط ارتفاعی اجباری.
19)شیب طولی در پلها بهتر است صفر در نظر گرفته شود .
20)پس از پل شیب طولی گذاشته نشود (بخشی از قوس قائم روی پل واقع خواهد شد که درست نیست ).
21)شیب طولی در تونلها بهتر است بین 1 تا 3 درصد باشد و قوس قائم در طول تونل به صورت محدب طراحی شود .
22)قوس قائم بر روی قوس اتصال (کلوتئید) قرار نگیرد (قوس قائم می تواند بر روی قوس دایره قرار گیرد ).
23)حداقل طول هر تکه از خط پروژه باید از (L1+L2) 5.0 بیشتر باشد.
تعیین طول بحرانی شیب :
طول شیب ، برگنجایش ، کیفیت سرویس دهی و سرعت حرکت اثر می گذارد. انتخاب این طول به نحوی است که کاهش سرعت خودروهای سنگین طی آن از حد معین تجاوز نکند . مقدار کاهش سرعت مجاز در گذشته km/h 25 و در حال حاضر km/h 15 در نظر گرفته می شود و آن را نسبت به سرعت متوسط ترافیک می سنجند . (شکل 5-12آیین نامه)
5)قوس قائم:
قوسهای قائم عبارت از قوسهائی هستند که تقاطع دو شیب قائم در مسیر راهسازی را بطور یکنواخت و صاف،بدون تغییر حرکت عمودی به هم وصل می کند.در حقیقت در مورد راه سازی و راه آهن این قوسها سبب ایمنی و راحتی و همچنین ایجاد ظاهری اساسی مانند قوسهای افقی می شوند.فقط در مراحلی که جمع جبری شیب های طرفین کمتر از نیم درصد باشد وجود قوس عمود ضروری نیست.
در یک پروژه هنگامی قوس قائم ترسیم می گردد که خطوط پروژه تغییر شیب دهند و اختلاف شیب آنها از درصد بیشتر گردد.
اگر درصد شیب مماسها را به ترتیب شکل زیر, در نظر بگیریم،اختلاف جبری آنها را A بنامیم،داریم:
محاسبات قوس قائم گنبدی (محدب) : 2-5
بعد از ایستگاه شماره 8 دارای قوس مقعر و بعد از ایستگاه 28 دارای قوس محدبو بعد از ایستگاه 51 دارای قوس مقعر می باشیم.
ارتفاع هر نقطه = ارتفاع معلوم + (طول هر نقطه تا نقطه معلوم × درصد شیب)
kتابع سرعت طراحی می باشد و از جدول زیر محاسبه شده است.
سرعت طرح( Km/h (
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
فاصله دید توقف S به متر
30
50
65
85
105
130
160
190
220
255
290
حداقل مقدار K به متر
3
7
11
18
27
42
63
89
120
161
208
6)ترسیم نیمرخ های عرضی راه:
6-1 محاسبه سطح مقاطع عرضی به وسیله کامپیوتر:
بهترین روش پیدا کردن مساحت مقاطع عرضی به وسیله کامپیوتر عبارت است از اینکه مبدا مختصات بر روی محور قشر اساس راهسازی گرفته می شود.
برای رسم نیمرخ های عرضی به شکل ذیل عمل می کنیم:
(1)برداشت نقاط طبیعی در امتداد عمود بر محور راه در ایستگاه ها به فاصله های 6 و 10 متر در هر طرف محور.
(2)مقیاس نیمرخ عرضی را 1:100 و 1:200 در نظر می گیریم. (3)انتخاب یک خط سنجش ارتفاعی
(4)نقطه واقع بر زمین طبیعی، روی محور راه را در وسط رسم می کنیم.
(5)ترسیم نقاط زمین طبیعی با توجه به ارتفاعات برداشت شده و مقیاس 1:100 و 1:200.
(6)مراجعه به پروفیل طولی و مشخص کردن ارتفاع خط پروژه روی محور راه.
(7)ترسیم عرض تمام شده با در نظر گرفتن شیب عرضی راه.
(8)ترسیم شیب شیروانی.
roject: Rah Sazi Project دوشنبه مى 09 20:38:53 2011
SUPERELEVATION OUTPUT FOR ALIGNMENT: MASIR ASLI 1
Curve number: 1
Curve Detail Information
PC Sta: 0+770.244 PT Sta: 0+882.727
Radius: 250.000 Length: 112.483
Spiral in: 39.000 TS Sta: 0+770.244
Spiral out: 39.000 ST Sta: 0+770.244
Method: A Direction: Left arc
Beginning: 0+770.244 Ending: 0+882.727
E value: 0.060000 Rollover: OFF
Transition In
Runout: 15.000 Station: 0+725.244
Runoff: 30.000 Start sta: 0+740.244
% Runoff: 100.000 End sta: 0+770.244
Transition Out
Runout: 15.000 Station: 0+927.727
Runoff: 30.000 Start sta: 0+882.727
% Runoff: 100.000 End sta: 0+912.727
Subgrade: Parallel
Trans In: 0.000 Trans Out: 0.000
Curve number: 2
Curve Detail Information
PC Sta: 1+025.750 PT Sta: 1+297.580
Radius: 500.000 Length: 271.830
Spiral in: 22.000 TS Sta: 1+025.750
Spiral out: 22.000 ST Sta: 1+025.750
Method: A Direction: Left arc
Beginning: 1+025.750 Ending: 1+297.580
E value: 0.060000 Rollover: OFF
Transition In
Runout: 15.000 Station: 0+980.750
Runoff: 30.000 Start sta: 0+995.750
% Runoff: 100.000 End sta: 1+025.750
Transition Out
Runout: 15.000 Station: 1+342.580
Runoff: 30.000 Start sta: 1+297.580
% Runoff: 100.000 End sta: 1+327.580
Subgrade: Parallel
Trans In: 0.000 Trans Out: 0.000
Curve number: 3
Curve Detail Information
PC Sta: 1+525.868 PT Sta: 1+678.684
Radius: 250.000 Length: 152.816
Spiral in: 39.000 TS Sta: 1+525.868
Spiral out: 39.000 ST Sta: 1+525.868
Method: A Direction: Left arc
Beginning: 1+525.868 Ending: 1+678.684
E value: 0.060000 Rollover: OFF
Transition In
Runout: 15.000 Station: 1+480.868
Runoff: 30.000 Start sta: 1+495.868
% Runoff: 100.000 End sta: 1+525.868
Transition Out
Runout: 15.000 Station: 1+723.684
Runoff: 30.000 Start sta: 1+678.684
% Runoff: 100.000 End sta: 1+708.684
Subgrade: Parallel
Trans In: 0.000 Trans Out: 0.000
7)جزئیات نوع راه:
عرض خطوط راه:
مطابق بند 6-2-1 قسمت الف، آیین نامه راه، چون راه اصلی درجه 1 می باشد؛ عرض هر خط عبور را 3.65 متر در نظر می گیریم.
شیب عرضی سواره رو:
مطابق بند 6-2-2 آیین نامه راه، شیب عرضی سواره رو، به درجه بندی راه، نوع رویه، تعداد خط های عبور، وضع جوی منطقه ی عبور راه و سرعت طرح بستگی دارد.
شیب عرضی سواره رو، در قسمت های مستقیم و پیچ های با شعاع بزرگ که احتیاج به بربلندی نداشته باشد، برای رویه های آسفالتی و بتنی جدید و روکش روسازی قدیم، 5.1 تا 5.2 درصد و برای رویه های شنی 3 تا 5 درصد است. در این پروژه شیب عرضی سواره رو 2% در نظر گرفته شده است.
شانه راه:
مطابق بند 6-2-3 آیین نامه راه، شانه راه بخشی از کف راه است که در طرفین سواره رو قرار می گیرد و برای توقف اضطراری خودروها به کار می رود. با توجه به این نکته که راه اصلی جدا نشده است، از جدول 6-1 آیین نامه راه عرض شانه را برابر2.40 متر در نظر می گیریم. همچنین مطابق بند 6-2-4 آیین نامه شیب عرضی شانه های رویه دار (آسفالتی یا بتنی)، در قسمت های مستقیم و پیچ های باز، 4 تا 5 درصد و شانه های شنی، 5 تا 6 درصد تعیین می شود. در محل هایی که سواره رو، دارای شیب عرضی یکسره یا بربلندی باشد، شیب عرضی شانه را باید مقداری و در جهتی تعیین کرد که اختلاف جبری شیب شانه و سواره رو از 8 درصد بیشتر نشود. در این پروژه شیب عرضی شانه ها 5% در نظر گرفته شده است.
درجه راه
تعداد خط عبور
عرض شانه (متر)
راست
چپ
آزادراه و بزرگراه
4
00.3
5.1
آزادراه و بزرگراه
6 یا بیشتر
00.3
00.2
رابط و گردراهه
1 یا بیشتر
40.2
20.1
راه اصلی جدا شده
4
40.2
50.1
راه اصلی جدا شده
6
40.2
00.2
راه اصلی
2
85.1 تا 40.2
85.1 تا 40.2
راه فرعی با ترافیکADT
کمتر از 400
2
60.0
60.0
بیشتر از 400
2
00.1 تا 40.2
00.1 تا 40.2
جدول 6-1 عرض شانه طرفین راه
شیب شیروانی:
مطابق باآیین نامه راه، شیب شیروانی ها با توجه به ارتفاع خاکریزی یا خاکبرداری تعیین می گردد که در آن ارتفاع بین صفر تا 1.5 متر در زمین های صاف و دشت برابر 1:6 و در ارتفاع بین 1.5 تا 3 متر شیب را 1:4 و در ارتفاع بین3 تا 4.5 را 1:3 و در ارتفاع بین4.5 تا 6 را 1:2 در نظر گرفته ایم.
8)محاسبات حجم عملیات خاکی :
در این پروژه مقدار انقباض در خاک برداری را 115% و در خاکریزی90% اعمال می کنیم.
9)منحنی بروکنر(Bruckner Diagram):
در بسیاری از مسیرها یکی از عوامل عمده در طراحی خط پروژه با محور راه برقراری تعادل بین جمع کل خاکریز و خاکبرداری در محدوده کار می باشد. این اصل متکی بر یک فرضیه اقتصادی است که تمام مواد حاصله از خاکبرداری محل در خاکریز مصرف گردد،نتیجتاَ مقداری نیروی انسانی و اتلاف وقت جهت کندن و تهیه و حمل خاک جهت مصرف در خاکریز صرفه جویی می گردد،در عمل فاکتورهایی وجود دارد که رسیدن به این اصل رامشکل می کند که مهمترین آنها عبارتند از انقبباض و تورم مواد.
9-1 خصوصیات منحنی بروکنر:
1)به محور افقی خط پایه یا خط اساس گفته می شود.
2)نقطه انتهایی منحنی بروکنر به نام نقطه پایانی نامیده می شود.
3)به خطی که از انتهای منحنی بروکنر به موازات خط اساس رسم گردد، خط پایان گفته می شود؛ موقعیت این خط بر حسب مورد می تواند در بالا، پایین و یا منطبق بر خط اساس باشد.
4)اگر خط پایان در بالای خط اساس قرار گیرد، اضافه حجم عملیات خاکی پروژه از نوع خاکریزی است و پروژه نیازمند قرضه می باشد.
5)اگر خط پایان در پایین خط اساس قرار گیرد، اضافه حجم عملیات خاکی از نوع خاکبرداری است و پروژه نیازمند دپو می باشد.
6)اگر خط پایان منطبق بر خط اساس قرار گیرد، حجم عملیات خاکبرداری و خاکریزی کل پروژه با هم در تعادل می باشد.
7)شاخه های نزولی منحنی بروکنر نشان دهنده خاکبرداری و شاخه های صعودی نشان دهنده خاکریزی است.
8)ارتفاع منحنی بروکنر که در هر نقطه نشان دهنده حجم خاک تجمعی تا آن نقطه می باشد.
9)نقاط ماکسیمم و مینیمم منحنی بروکنر، نقاطی هستند که عملیات خاکبرداری به خاکریزی (یا بالعکس) تبدیل می شود. این نقاط معمولا" در محل برخورد خط پروژه با خط زمین (مقطع عرضی صفر یا در مواردی مقطع عرضی مختلط واقع می شوند.)
10)نقاطی که منحنی بروکنر خط اساس را قطع می کند، نقاط تعادل نامیده می شود؛ زیرا جمع جبری احجام خاکبرداری و خاکریزی در این نقاط برابر صفر می باشد.
11)هر خطی که به موازات خط اساس رسم شود و منحنی بروکنر را حداقل در یک نقطه قطع کند، خط توزیع یا خط پخش نامیده می شود؛ با این تعریف خط پایان و اساس هم می تواند به عنوان یک خط پخش محسوب شود.
12)هر خط پخش مفروض، منحنی بروکنر را به مجموعه ای از سطوح هندسی که در بالا و پایین این خط واقع شده اند، تقسیم می کند؛ که دارای شاخه های صعودی و نزولی بوده و می بایست برای تعادل خاک را از سمت شاخه نزولی (خاکبرداری) به سمت شاخه صعودی (خاکریزی) هل داد.
13)به ازای خط پخش بهینه که مجموع قاعده های سطوح فوقانی و تحتانی در آن برابر بوده، متوسط فاصله حمل خاک حداقل می گردد.
14)فاصله حمل حداقل خاک باعث می شود تا هزینه ساخت راه کمتر شده و پروژه اقتصادی تر باشد.
9-2 خط توزیع و عزم حمل:
9-2-1 خط توزیع:
خط توزیع خطی است به موازات خط اساس و بین خط اساس و خط پایانی که مشخص کننده ی نحوه انجام عملیات خاکی و ایجاد تعادل بین خاکبرداری و خاکریزی است به طوریکه مسافت حمل (جا به جایی مرکز ثقل حجمی از خاک از محل خاکبرداری به محل خاکریزی را مسافت حمل گویند) حداقل گردد. به عبارت دیگر با رسم این خط سطوح محدود شده در منحنی بروکنر در مجموع حداقل خواهد بود.
با استفاده از محاسبات ریاضی صورت گرفته چنین نتیجه گیری می شود که خط توزیع خطی است که در اثر رسم آن اختلاف بین مجموع قواعد سطوح فوقانی منحنی بروکنر با مجموع قواعد سطوح تحتانی منحنی بروکنر حداقل باشد. در این راستا می توان چهار حالت را متصور شد:
1) حالتـی که هر قـدر در آن از خط اساس به سمت خـط پایانی پیش می رویـم اختلاف ناچیز تر و در محلی صفر می شود؛ در این حالت آن محل مشخص کننده خط توزیع است.
2)حالتی که هر قدر در آن از خط اساس به سمت خط پایانی حرکت می کنیم اختلاف قواعد سطوح فوقانی با قواعد سطوح تحتانی زیاد می شود؛ در این حالت خط توزیع همان خط اساس است.
3) حالتی که هر قدر در آن از خط اساس به سمت خط پایـانی حرکت می کنیم اختـلاف کم می شود ولی به صفر نمی رسد؛ در این حالت خط توزیع همان خط پایانی است.
4) حالتی که هر قدر در آن از سمت خط اساس به سمت خط پایانی حرکت می کنیم اختلاف ها کم می شود ولی در محلی ممکن است که اختلاف تغییر علامت دهد یعنی به جای کاهش، افزایش یابد، این حالت ممکن است به دلیل وجود قطعه خطی افقی در منحنی بروکنر باشد؛ در این حالت بایستی خط توزیع بر خط افقی منطبق باشد.
9-2-2 تعیین محل خط توزیع با توجه به محل قرضه و دپو:
محل قرضه و دپو را با دو خط موازی نزدیک به هم و عمود بر محور منحنی بروکنر مشخص می کنند؛ محل قرضه را با B و محل دپو را با D نشان می دهند.
بسته به موقعیت محل قرضه و دپو در طول خـط اساس به منظور پیـدا کردن خط توزیع بر مبنای حالات ذیل عمل می گردد:
1)اگر محل قرضه یا دپو در سمت راست منحنی بروکنر باشد محل خط توزیع، همان خط اساس می باشد.
2)اگر محل قرضه یا دپو در سمت چپ منحنی بروکنر باشد محل خط توزیع، همان خط پایان می باشد.
3)اگر محل قرضه یا دپو در میانه منحنی بروکنر باشد در این حالت سمت چپ مشابه حالت 1 و سمت راست مشابه حالت 2 در نظر گرفته می شود.
4)اگر محل قرضه و دپو در دو انتهای منحنی بروکنر باشد یعنی یکی در ابتدا و دیگری در انتها باشد در این حالت باید مطابق چهار حالت قبلی که توضیح داده شد خط توزیع را بین خط اساس و خط پایانی حرکت داد و حداقل مقدار اختلاف قاعده سطح های فوقانی و تحتانی را به دست آورد و آن خط، خط توزیع می باشد.
5)اگر چندین محل قرضه و دپو در طول محور راه وجود داشته باشد می بایست با استفاده از هر کدام از حالاتی که توضیح داده شده خط توزیع را پیدا نمود.
در صورتی که محل قرضه یا دپو به فاصله معینی از محور راه و خارج از آن واقع باشد در این حالت به اندازه دو برابر فاصله تا محل قرضه یا دپو به صورت خطی افقی به منحنی بروکنر اضافه می شود
فاصله حمل : عبارت از فاصله ای است که یک مقدار بینهایت کوچک خاک را از خاکبرداری حمل و به خاکریز بریزند.
حجم خاک(V) : ارتفاع سطح مسدود به خط توزیع در منحنی بروکنر را حجم خاک گویند.
∑ V = 14586.45 + 16827.69 = 31684.14
عزم حمل(S):
∑ S = 8157.5 + 9294.72 + 14625.41 = 32077.63
9-2-3 فاصله حمل متوسط(d):
اگر عزم حمل کل را به حجم کل تقسیم کنیم فاصله متوسط حمل به دست می آید.
d = ∑(S*1000) / ∑ V = 1012 m
پیوست شماره 1
پروفیل های عرضی
پیوست شماره 2
پلان و مقاطع آبروها
منابع :
کتاب راه سازی- طرح هندسی راه ، تالیف دکتر حمید بهبهانی
کتاب راهسازی ، تالیف دکتر سعید منجم
آیین نامه طرح هندسی راه (نشریه 161)
تیپ اجرایی آبرو ها (نشریه شماره 83)
19