Obliczanie światła przepustów BUDOWNICTWO KOMUNIKACYJNE Materiał dydaktyczny Dr inż. Dariusz Sobala Piśmiennictwo 1 ROZPORZADZENIE MINISTRA TRANSPORTU GOSPODARKI 1. I MORSKIEJ nr 63 z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty i ż i ki i i h t i D U d i 3 i i 2000 inżynierskie ich usytuowanie. (Dz. U. z dnia sierpnia r.) 2. GDDKiA. Światła mostów i przepustów. Zasady obliczeń z p p y komentarzami. IBDiM. Warszawa-Żmigród. 2000. 3. Kubrak E., Kubrak J.: Hydraulika techniczna. Wyd. SGGW, Warszawa 2004 4. Ratomski J.: Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich. Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000 5. Edel R: Odwodnienie dróg. WKŁ, Warszawa 2000 6. Czudek H., Radomski W.: Podstawy mostownictwa. PWN, Warszawa 1983 Zapoznanie się z ww. pozycjami piśmiennictwa jest niezbędne do poprawnego zrobienia projektu z ę p p g p j przedmiotu „Budownictwo komunikacyjne” Zakres obliczeń hydraulicznych Ok śl i ł i d j [6] • Określenie przepływu miarodajnego, np. wg • Określenie wymiarów przewodu, wlotu i wylotu przepustu wg [1] lub [2] • Określenie spiętrzenia przepustem i (jeśli zachodzi taka potrzeba) profilu zwierciadła wody na odcinku dopływowym wg [1] lub [2] • Określenie głębokości wody i prędkości przepływu w przekroju wylotowym przewodu i poniżej przepustu wg [1] lub [2] Ok śl i i ó i ń i i h k ń i • Określenie wymiarów umocnień ich zakończenia oraz głębokości rozmycia wg [1] lub [2] Zasady stosowania przepustów P i b ć i k h • Przepusty powinny być stosowane na ciekach o spadkach mniejszych niż 0,02 N k h ó ki hi i k h dk i 0 002 • Na potokach górskich i ciekach o spadku i. 0,002 przepusty można budować tylko na drogach klasy L i D N l ż ik ćb d ó k ó h l ż • Należy unikać budowy przepustów których wlot może zostać zatkany (np. przez pnie lub gałęzie) – należy wtedy o niezatopionym stosować przepusty wlocie lub przepusty dwuotworowe o zatopionym wlocie, których przepustowość powinna być większa o 50% od wymaganej dla przepustu jednootworowego Wymagania • Minimalne wymiary przekrojów: – Szerokość przekrojów prostokątnych prostokątnych, owalnych lub kołowych: • min. 1,0m dla dróg klasy A i S; • min. 0,8m dla dróg klasy GP, G i Z; • min. 0,6m dla pozostałych dróg gdy Lp<10m; • min 0 8mdla gdy Lp.10m min. 0,8m dla pozostałych dróg 10m. Wymagania cd cd. • Minimalne wymiary przekrojów: –Wysokość przekrojów prostokątnych i owalnych: • Lp.20m dla dróg klasy L i D min. 0,8m; • Lp.20m dla pozostałych klas dróg min. 1,0m; • Lp>20m min. 1,2m; • przewód min 1 9m przełazowy min. 1,9m. Wymagania cd cd. • Przepusty dla małych zwierząt powinny mieć uformowaną ścieżkę o szerokości nie mniejszej niż 0,5m wyniesioną ponad zwierciadło wody średniej w przepuście • Prędkość przepływu wody w przepuście vp nie powinna przekraczać: – dla przepustów o wysokości do 1,5m – 3,5m/s – dla przepustów o wysokości ponad 1,5m – 3,0m/s Wymagania cd cd. F Q v m p = gdzie: • Qm – przepływ miarodajny; p py j y; • F – pole przekroju strumienia o głębokości równej: – głębokości krytycznej w przewodzie przepustu prowadzącego wodę i ł k j i t i l i niepełnym przekrojem przy niezatopionym wlocie; – głębokości wody dolnej w przewodzie przepustu prowadzącego wodę niepełnym przekrojem, lecz przy zatopionym wlocie; – wysokości przekroju w przypadku przepustu prowadzącego wodę pełnym przekrojem Wymagania cd. Ni d i i ń d d d j h • Nie dopuszcza się spiętrzeń wody przed przepustem powodujących: – Zatopienie lub podtopienie zabudowań, zakładów przemysłowych, linii komunikacyjnych lub innych obiektów. Dopuszcza się krótkotrwałe (do 1 doby) zatapianie łąk, pastwisk lub przy miarodajnym. nieużytków przepływie – Podniesienie się zwierciadła wody wyżej niż na: • 0,7m do nawierzchni drogi przy nasypie z gruntów niewysadzinowych; • 1,0m gdy korpus drogi wykonany jest z gruntów o nieokreślonych właściwościach i • 1,5m na terenach długotrwale zalewanych. Skarpy nasypu drogowego powinny być umocnione na wysokość 0,5m powyżej poziomu piętrzenia. Nasypy i przepusty piętrzące wodę należy traktować jako budowle – długotrwale piętrzące i projektować z uwzględnieniem przepisów obwiązujących dla tych budowli. Korona drogi Wymagane umocnienie min. 70cm min. 50cm w.w Przepust Dopływ z rowu Dopływ z rowu Wymagania cd cd. • Przepusty na z rwącym należy projektować tak potokach górskich ruchem tak, by na doprowadzeniu do wlotu, w samym przewodzie i na początkowym odcinku odprowadzenia za nim zapewniony był ruch rwący i wykluczona możliwość powstania odskoku hydraulicznego. Jako jedno z możliwych p y g j y rozwiązań zaleca się stosować łącznie: – przepust o dnie założonym ze spadkiem zbliżonym do spadku cieku, gdy i.0,02; b kd d ń d k śćb k – bystrotoku doprowadzającego strumień do przepustu – szerokość bystrotoku nie powinna przekraczać więcej niż dwukrotnie szerokości zwierciadła wody w przepuście przy przepływie miarodajnym; – długiego i łagodnie wykształconego, opływowego przejścia od bystrotoku do wlotu przepustu. • Na potokach górskich nie dopuszcza się stosowania przepustów z wlotem zatopionym, wielootworowych i z przewodem o przekroju kołowym. • Przepusty na potokach górskich z ruchem spokojnym powinny mieć przekroje przewodów nie mniejsze niż przekrój koryta cieku przy przepływie wody średniej rocznej przed zabudową koryta. Wymagania cd cd. • Strop przepustu prostokątnego oraz zwornik przepustu przewodu kołowego, owalnego, sklepionego, itp. prowadzącego wodę niepełnym przekrojem powinien być wyniesiony nad zwierciadło wody przy przepływie miarodajnym co najmniej 0,25m oraz tak by głębokość wody w p py j y j j , y g ę y przewodzie nie była większa od 0,75hp • Dno przepustów na rzekach nizinnych zaleca się projektować ze spadkiem zbliżonym do potrzebnego na pokonanie oporów ruchu przy przepływie d l k h l miarodajnym. Jeżeli zastosowanie takiego nachylenia wymaga nadmiernego wyniesienia wlotu lub wylotu przepustu nad dnem cieku, należy od tego spadku odstąpić i zastosować inny, jednak ze względu na groźbę być 0 005 zamulenia nie powinien on mniejszy niż 0,005. • Na ciekach stale prowadzących wodę dopuszcza się niewielkie zamulenia dna cieku, sprzyjające utrzymaniu ciągłości ekosystemu. • Grunt na skarpach nasypu przy przepustu w dnie i koryta i wlocie obszarze działania wody należy chronić odpowiednimi umocnieniami ułożonymi na filtrze odwrotnym. Podział przepustów W l ż ś i d dk i k i d • zależności od spadku cieku przewodu przepustu, głębokości wody na wlocie i wylocie, kształtu wlotu, długości i hydraulicznej szorstkości przewodu mogą wystąpić różne warunki przepływu w przepuście, na jego i wylocie wlocie wylocie. • Przepusty w zależności od spadku cieku dzieli się na: – nizinne budowane na o spadkach mniejszych niż nizinne, ciekach 0,02, w których zwykle panuje ruch spokojny (nadkrytyczny); – górskie, budowane na ciekach o spadkach równych i większych niż 0,02, przy których odbywa się rwący (podkrytyczny) ruch – dla tego typu przepustów wody nie podano zasad obliczeń. Schematy hydrauliczne przepustów W l ż ś i d kó ł l i zależności od warunków przepływu na wlocie w przewodzie i na wylocie wyodrębnia się schematy hydrauliczne działania przepustów. Cztery najbardziej typowe schematy hydrauliczne przepustów to: • przepust o niezatopionym wlocie i wylocie; • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę niepełnym przekrojem; • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem; t t i l i i l i d • przepust o zatopionym wlocie wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem. Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o niezatopionym wlocie i wylocie spełniający warunki: – niezatopienia wlotu H.1,2hp; p – niezatopienia wylotu hd.1,25hkr. gdzie: H – głębokość spiętrzonej wody przed wlotem, hp – wysokość przewodu przepustu, hkr – głębokość krytyczna w przewodzie, hd – głębokość wody dolnej (wzniesienie zwierciadła wody dolnej) nad dnem przepustu w przekroju wylotowym. Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę niepełnym przekrojem spełniający warunki: – zatopienia wlotu H>1,2hp; – niezatopienia wylotu hd.1,25hkr. Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem spełniający warunki: zatopienia wlotu i przepływu pełnym przekrojem co wymaga jednoczesnego: – przekrojem, • zastosowania opływowego wlotu; • głębokości przed przepustem H>1,4hp; • spadku ip<it; d i i d kd t i d k t b k i ó ł ł gdzie ip – spadek dna przepustu; it – spadek potrzebny na pokonanie oporów przepływu pełnym przekrojem Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem spełniający warunki: – zatopienia wlotu H>1,2hp; – zatopienia wylotu hd.1,1hp. Schematy hydrauliczne przepustów • Omawiane zasady obliczeń nie obejmują przypadków przepustów, w których H>1,2hp i jednocześnie hd>1,25hkr. Takich przypadków należy unikać. Jeśli nie jest to możliwe należy indywidualnie dobierać metody obliczeniowe indywidualnie. • Na zdolność przepustową przepustów o niezatopionym wlocie i wylocie znaczny wpływ ma dławienie boczne i budowle te dzieli się na: – przepusty o pełnym dławieniu bocznym B0.6b, gdzie B0 – szerokość zwierciadła wody przed przepustem, b – największa szerokość otworu wlotowego przepustu lub suma tych szerokości w przepuście wielootworowym; ...
alvin888