CVIČENÍ 3: Návrh trasy, výpočet oblouků
Při návrhu trasy úpravy vodního toku se stabilizační funkcí je třeba respektovat současné
LR
směrové vedení trasy a neměnit zásadně míru rozvlnění (vlnovitost toku s =
[−] ). Zásadou
LV
geometrického návrhu trasy je vhodný popis vedení osy toku pomocí geometrických parametrů
základních analytických křivek (v úpravách toků je to nejčastěji jednoduchý nebo složený
kružnicový oblouk, část lemniskáty nebo sinusoidy) nebo pomocí „volných“ křivek analyticky
nedefinovaných, které lze definovat pomocí pravoúhlých nebo polárních souřadnic. Jedině tak
lze zajistit přesné vytyčení navrhnuté trasy přímo v terénu.
Z hlediska vhodnosti pro úpravy vodních toků jsou doporučovány křivky s postupně se měnící
křivostí (sinusoida, lemniskáta). Z hlediska jednoduššího vytyčování a popisu se velmi často
používají kružnicové oblouky jednoduché nebo složené.
Při návrhu trasy doporučuje dokument [4] následující
Přes tato doporučení se v řadě případů, máme-li respektovat původní vinutí toku, nevyhneme
určitým kompromisům, např. ve čl. 33 nelze dodržet vždy minimální poloměr křivosti
kružnicového oblouku Rmin=6B (volte Rmin=4B, vyjímečně i méně (minimálně 25 m), kde B je
zatím průměrná šířka stanovená na stávajícím toku), v čl. 34 nebude možno vždy vyhovět
požadavku délky mezipřímé (pokud vychází kratší než 2B, nemá prakticky již význam jako
přechodnice proudění mezi oblouky).
Pro konkrétní podmínky zadání je při návrhu trasy věnovat pozornost zejména:
− Nová trasa zachovává dostatečnou vzdálenost od okolních konstrukcí (násep silničního tělesa
– pravá inundace), min. vzdálenost od paty těchto konstrukcí 2B se řídí požadavkem zajištění
jejich stability. Z tohoto důvodu bude třeba provést odsunutí trasy toku. Pozn: V případě, že
silniční těleso bude odpovídajícím způsobem zajištěno –(prodloužením a rekonstrukcí
stávající opěrné zdi) – není odsunutí trati nutné ( ekonomické hledisko).
− Vedení trasy bude respektovat i stávající objekt rekonstruovaného silničního mostu, který
zůstane zachován (navrhovaná trasa úpravy naváže na již provedenou úpravu toku nad
mostem). Osa úpravy bezprostředně pod mostem by neměla být směrově zalomena vůči
úseku nad mostem, ale naopak by na něj měla plynule navázat.
− Při návrhu oblouků je třeba dbát na to, aby nově vytvářený vnější břeh ve vrcholu oblouku
byl umístěn v „rostlém“ terénu, nikoliv v místě kde by musel být dosypáván. U vnitřního
břehu toto není na závadu. Stávající stabilní oblouky je vhodné pro návrh trasy úpravy využít.
− Při směrových korekcích koryta Chomutovky je třeba přihlédnout k možnosti vhodného
zaústění odvodňovacích kanálů. Mělo by být provedeno do vnějšího břehu oblouku
(konkávy) s úhlem napojení, který svírá osa přítoku s tečnou k ose hlavního toku v místě
soutoku, asi 30°.
− Úprava musí na svém začátku i na svém konci plynule navázat na stávající tok.
Doporučený postup návrhu trasy
Protože cílem úpravy je především zajištění směrové a výškové stabilizace toku a zajištění
podmínek pro plynulý odtok vody a chod ledů, je třeba zvážit především směrové vinutí obou
břehů, jak v úrovni pat svahů, tak i v úrovni břehových hran.
1. Proveďte náčrt vedení břehových hran (od ruky) co nejvíce v souladu s původním tokem,
ale v plynulé křivce bez zbytečných lomů. Snažte se, aby nedocházelo k nadměrným
zúžením nebo zúžením pásu mezi břehovými hranami. Optimální pro stabilitu koryta se
jeví návrh poněkud větší šířky koryta v přechodech mezi oblouky než ve vrcholech těchto
oblouků.
2. Načrtněte osu nově vyniklého pásu mezi již směrově upravenými břehovými hranami.
3. K této ose narýsujte tečnový polygon (viz Obr. 1) tak, aby jednotlivé oblouky osy byly do
tohoto polygonu vepsány.
4. Tam, kde se nová osa koryta odchyluje od osy původního koryta je třeba provést popis
osy – buď pomocí analyticky definované (kružnicový oblouk) nebo „volné“ křivky (nelze
vhodně nahradit omezeným počtem kružnicových oblouků). Vypočtěte prvky, které jsou
třeba pro vytyčení osy od tečnového polygonu.
5. Pro výpočet je vhodné odměřit ze situace délku tečen t, délky mezipřímých L a vnitřní
úhly tečnového polygonu 2∝. Přitom musí vždy pro každou stranu polygonu např. dle
obr. 1 platit t2+L+t3=V2V3.
Výpočet oblouků spočívá v určení všech základních parametrů nezbytných pro vytyčení trasy
v terénu a její staničení (poloměr křivosti R, vzdálenost vrcholu oblouku od vrcholu tečnového
Obr.1 – návrh oblouků v tečnovém polygonu
polygonu z, délka oblouku o) ze známých parametrů (délka tečny t a vnitřní úhel tečen 2∝
určených ze situace při návrhu trasy. Dopočítané poloměry oblouků R je vhodné zaokrouhlit na
celé metry. Úhly 2∝ v tečnovém polygonu se změří s přesností na 1°. Pro takto zjištěné hodnoty
R a 2∝ se spočítají výsledné hodnoty t ,o, z do popisek vytyčovacího schéma (obr. 3) s přesností
na 1cm.
Pro navržené „volné“ oblouky (pokud nejsou symetrické) je třeba odměřit ze situace obě tečny ti
a ti+1 (od vrcholu tečnového polygonu k bodům dotyku tečnového polygonu s těmito oblouky) a
určit vhodnou metodou (odpichovátko) délku těchto oblouků.
Obr.2 - ukázka vytyčovacího výkresu s vypočtenými parametry návrhu trasy
R2 40 m
99°
2∝
t
32,68
z
12,60
o
56,55
Obr. 3 – popisky s vytyčovacími parametry pro každý oblouk trasy
Postup výpočtu u složených kružnicových oblouků nebo u lemniskátových oblouků je uveden
např. v literatuře [1], [2].
Staničení toku
Nepostradatelnou součástí projektové dokumentace každé liniové stavby je staničení její trasy.
Smyslem staničení je vyjádřit vzájemnou polohu význačných bodů trasy liniové stavby (např.
začátek a konec oblouku, jezový objekt, stupeň, zaústění přítoků, opevnění břehů atd.) vzhledem
k určitému referenčnímu bodu (počátek staničení). Staničení se udává v km a uvádí se na 5
desetinných míst (cm).
V navržené trase úpravy toku Petrůvky je třeba opatřit staničením tyto body (staničení postupuje
proti toku):
-
**začátek úpravy ZÚ (po toku dole)
ZÚ 0,000 00
*začátek každého oblouku ZO1, ZO2 atd.
ZO1 0, 084 53
* konec každého oblouku KO1, KO2 atd.
KO1 0, 045 08
**konec úpravy KÚ (po toku nahoře)
KÚ 1,022 00 (zaokrouhleno na celé
metry)
Dále je pro přehlednost vyznačeno na trase každých 100 m (1 deset. místo)
0,1
0,2 atd.
*/ Začátek daného oblouku leží výše po toku (voda vtéká do oblouku), konec oblouku je níže
po toku (voda z oblouku vytéká).
**/ Začátek úpravy bude v blízkosti 10,0 a konec úpravy bude v blízkosti staničení 12,6 původní
trasy toku.
***/ Později bude doplněno staničení pro každý objekt na toku a zaústění přítoku nebo výusti.
Postup při staničení trasy vyplývá z postupného načítání jednotlivých délek přímých a
obloukových částí trati. Určení polohy hektametrů (100 m) je pomocí výpočtu středového úhlu
pro zbývající část oblouku do nejbližšího 100 m.
Obr. 4 – ukázka vystaničené trasy v situaci (zatím stačí pouze osa trasy, vykreslení vlastního koryta až
později)
Doporučená literatura a normy:
[1] Mareš, K. Úpravy toků. (Navrhování koryt). - skripta
[2] Raplík, M., Výbora, P., Mareš, K. Úprava tokov.- učebnice
[3] Macura, L. Úpravy tokov. – učebnice
[4] ČSN 73 6820 Úpravy vodních toků.
[5] ČSN 73 6823 Úpravy vodních toků.s malým povodím
[6] ČSN 73 6816 Stupně ve dně koryt vodních toků a pevné jezy
[7] ČSN 01 3469 Výkresy hydrotechnických a hydroenergetických staveb. Stavební část.
[8] ON 73 6821 Opevnění koryt vodních toků.
[9] ON 73 6819 Odběrné a výpustné objekty na tocích
Download

CVIČENÍ 3: Návrh trasy, výpočet oblouků