PRZEPISY OGÓLNE
USYTUOWANIE OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH W TERENIE
Wymagania ogólne
Dostosowanie obiektów inżynierskich do warunków terenowych
Mosty
Wartość prawdopodobieństwa p | |||
Rodzaj obiektu | klasa drogi | ||
A,S,GP (%) |
G,Z (%) |
L,D (%) |
|
Most | 0,3 | 0,5 | 1 |
Most tymczasowy | 2 | 3 | 3 |
W przypadku tymczasowych mostów objazdowych, wznoszonych na okres nie dłuższy niż 3 lata, dopuszcza się inne wartości p, nie większe jednak niż podwojone z tabeli.
pod warunkiem umocnienia dna cieku na odcinku za mostem.
Przepusty
Wartość prawdopodobieństwa p | |||
Rodzaj obiektu | klasa drogi | ||
A, S, GP (%) |
G, Z (%) |
L, D (%) |
|
Przepust | 1 | 1 | 2 |
Przepust tymczasowy | 3 | 5 | 5 |
wysokość przewodów przepustów przełazowych zaś powinna wynosić nie mniej niż 1,9 m.
Wiadukty, estakady, kładki
Tunele
gdzie:
B - szerokość przejścia,
H - wysokość,
L - długość.
Konstrukcje oporowe
rozmieszczenie i wykonanie przerw dylatacyjnych powinno spełniać wymagania Polskiej Normy.
Szczególne wymagania dotyczące obiektów inżynierskich na terenach górniczych
POWIĄZANIE OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH Z DROGĄ I TERENEM
Wymagania ogólne
Elementy drogi na obiekcie mostowym oraz w tunelu
i Z,
- nie mniejszej niż 1 m,
- nie mniejszej niż 0,5 m.
Połączenie obiektu mostowego z drogą
Stabilność wzajemnych oddziaływań powinna być zagwarantowana w szczególności przy obiektach mostowych, w których wykorzystuje się sprężyste odkształcenia podpór do przenoszenia wydłużeń konstrukcji ustrojów nośnych w celu eliminacji łożysk przesuwnych.
pod warunkiem spełnienia odpowiednio wymagań określonych w ust. 2 pkt 2.
Szczególne wymagania dotyczące nasypu drogowego przyległego do obiektu inżynierskiego
z nadaniem im odpowiednich pochyleń w celu odprowadzenia wody od podpory.
pod warunkiem iż korpus drogi wykonany z tych materiałów nie wykaże osiadania i nierówności nawierzchni w stopniu większym niż grunt zasypowy spełniający wymagania określone w niniejszym rozdziale.
Schody i pochylnie
przy czym szerokość pasa ruchu dla ogółu pieszych, poza wydzielonym pasem ruchu, powinna być nie mniejsza niż 1,2 m.
Odprowadzenie wód opadowych z obiektów inżynierskich
spełniające wymagania Polskiej Normy.
BEZPIECZEŃSTWO OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH
Nośność i stateczność
Obciążenia
Klasa obciążenia pojazdami samochodowymi | Wartości współczynników dostosowawczych | |||||
αQ1 |
αQi i > 2 |
αq1 | αq2 |
αqi i ≥ 3 |
αqr | |
Klasa I | 1,00 | 1,00 | 1,33 | 2,40 | 1,20 | 1,20 |
Klasa II | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
TRWAŁOŚĆ OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH
Wymagania ogólne
powinny spełniać wymagania Polskich Norm i rozporządzenia, z zastrzeżeniem ust. 2.
Dostosowanie obiektów inżynierskich do środowiska
pod kątem jego oddziaływania fizycznego, chemicznego, fizykochemicznego, mechanicznego i stwarzanego zagrożenia dla obiektu inżynierskiego i jego elementów składowych.
Zabezpieczenia antykorozyjne
Konstrukcje drewniane
Konstrukcje betonowe, żelbetowe i z betonu sprężonego
Rodzaj skażenia |
Jednostka miary |
Graniczna wartość liczbowa wielkości |
Ułamek masowy jonów Cl w betonie nieskarbonatyzowanym: | ||
1) konstrukcji żelbetowych | % | nie większy niż 0,4 |
2) konstrukcji sprężonych | nie większy niż 0,2 | |
Ułamek masowy jonów Cl w betonie skarbonatyzowanym | % | nie większy niż 0,1 |
Wytrzymałość na odrywanie | ||
Rodzaj powłoki |
średnia nie mniejsza niż (MPa) |
minimalna (MPa) |
Powłoki bez zdolności pokrywania zarysowań | 0,8 | 0,5 |
Powłoki z minimalną zdolnością pokrywania zarysowań | 1,0 | 0,6 |
Powłoki z podwyższoną zdolnością pokrywania zarysowań: | ||
a) na powierzchniach nie obciążonych ruchem | 1,3 | 0,8 |
b) na powierzchniach obciążonych ruchem | 1,5 | 1,0 |
Konstrukcje stalowe
wykonane na odpowiednio przygotowanym podłożu zgodnie z Polską Normą, o grubości i liczbie warstw pokrycia zależnych od przewidzianego materiału oraz w dostosowaniu do stopnia agresywności środowiska i okresu użytkowania obiektu.
WYPOSAŻENIE OBIEKTÓW INŻYNIERSKICH
Wymagania ogólne
Łożyska
dopuszcza się stosowanie płaskich łożysk stalowych jako elementów przekładkowych.
Zabezpieczenie przerw dylatacyjnych
Izolacje wodoszczelne pomostów obiektów mostowych
Nawierzchnia obiektu mostowego
Krawężniki
Dopuszcza się zastosowanie krawężników wykonanych z wyrobów stalowych, pod warunkiem że nie stanowią one elementów nośnych konstrukcji.
wykonanych na warstwie izolacji dodatkowo wzmocnionej w paśmie krawężnika, z zastrzeżeniem ust. 2.
Torowisko tramwajowe
Urządzenia odprowadzenia wód opadowych z obiektów mostowych
zabezpieczone przed wyjmowaniem przez osoby postronne, z zastrzeżeniem ust. 5,
"
Balustrady
Bariery ochronne
Urządzenia zabezpieczające przed porażeniem prądem sieci trakcyjnych
Ochrona przed hałasem 78
Osłony przeciwolśnieniowe
Instalacja oświetleniowa
Wentylacja
Rodzaj ruchu pojazdów w tunelu | Stężenie tlenku węgla (CO) | Stężenie ditlenku azotu (NO2)1) | Widoczności | |
współczynnik absorbcji K | transmitancja światła S2) | |||
Płynny z prędkością 50-100 km/h | 70 ppm | 1 ppm | 0,005 m-1 | 60% |
Utrudniony codziennie zatorami, zatrzymany na wszystkich pasach ruchu | 70 ppm | 1 ppm | 0,007 m-1 | 50% |
Ograniczony wyjątkowo zatorem, zatrzymany na wszystkich pasach ruchu | 100 ppm | 1,5 ppm | 0,009 m-1 | 40% |
Długotrwałe prace w tunelu | 30 ppm | 0,3 ppm | 0,003 m-1 | 75% |
1) Średnie stężenie na całej długości tunelu. 2) Dla odcinka 100 m. |
Współczynnik widoczności i komfortu jazdy | ||
Rodzaj tunelu rodzaj ruchu |
ruch pojazdów płynny(m-1) |
ruch pojazdów utrudniony lub zatrzymywany (m-1) |
W ciągu ulic miejskich | 0,005 | 0,0075 |
Pozamiejski przy prędkości pojazdów: | ||
60-80 km/h | 0,0075 | 0,009 |
100 km/h | 0,005 | 0,009 |
Przebywanie w tunelu personelu wykonującego pracę | 0,003 | |
Konieczność zamknięcia ruchu w tunelu | 0,012 |
System wentylacji | Długość tunelu | |
prowadzącego jezdnię dwukierunkową | o oddzielnych konstrukcjach dla różnych kierunków ruchu | |
wzdłużna | nie większa niż 1000 m | nie większa niż 3000 m |
półpoprzeczna | większa niż 250 m i mniejsza niż bądź równa 1500 m | większa niż 250 m i mniejsza niż bądź równa 3000 m |
poprzeczna | większa niż 1500 m | większa niż 3000 m |
Znaki pomiarowe
- w pobliżu osi skrajnych dźwigarów lub punktów znajdujących się nad dolnymi krawędziami ustrojów płytowych.
Urządzenia zapewniające dostęp do obiektów inżynierskich w celach utrzymaniowych
Kanały technologiczne na obiektach inżynierskich
URZĄDZENIA OBCE NA OBIEKTACH INŻYNIERSKICH
Wymagania ogólne
Rurociągi i przewody gazowe
Przewody kanalizacyjne
Przewody wodociągowe
Rurociągi i przewody cieplne
Linie elektroenergetyczne i telekomunikacyjne oraz instalacje elektroenergetyczne i telekomunikacyjne
BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE
Czas [min] |
Temperatura [oC] |
0 | 20 |
3 | 890 |
5 | 1140 |
10 | 1200 |
30 | 1300 |
60 | 1350 |
90 | 1300 |
120 | 1200 |
180 | 1200 |
SYSTEMY I URZĄDZENIA BEZPIECZEŃSTWA W TUNELACH
PRZEPISY PRZEJŚCIOWE I KOŃCOWE
OBLICZANIE ŚWIATEŁ MOSTÓW I PRZEPUSTÓW
Wstęp
Przedmiot załącznika
Zakres stosowania
Podane wzory i zalecenia mogą być stosowane:
- dla mostów na drogach klas A, S, GP, G i Z projektowanych w przekrojach, dla których powierzchnia zlewni nie przekracza 20.000 km2,
- dla pozostałych obiektów projektowanych w przekrojach, dla których powierzchnia zlewni nie przekracza 30.000 km2.
Dla mostów projektowanych w przekrojach o zlewniach większych, w trudnych warunkach terenowych lub z nietypowym usytuowaniem mostu, obliczenia hydrauliczne powinny być poprzedzone rozszerzonymi badaniami terenowymi, konsultowane z właściwymi jednostkami naukowo-badawczymi i ewentualnie poparte wynikami badań modelowych.
Określenie przepływu miarodajnego i miarodajnej rzędnej zwierciadła wody
1.3.2. Wielkość przepływu miarodajnego wynika z obliczeń hydrologicznych, nie objętych treścią załącznika.
1.3.3. Miarodajna rzędna zwierciadła wody zm jest to rzędna w niezabudowanym przekroju mostowym odpowiadająca przepływowi miarodajnemu Qm.
1.3.4. Sposób wyznaczenia miarodajnej rzędnej zwierciadła wody zależy od lokalizacji przekroju mostowego:
1.3.4.1. Jeżeli odległość między przekrojami mostowym i wodowskazowym l nie jest duża, a na odcinku między nimi nie występują ani dopływy, ani wyraźne nieregularności koryta wielkich wód, rzędną zm obliczyć można dodając lub odejmując od rzędnej wody w przekroju wodowskazowym, odpowiadającej przepływowi miarodajnemu, różnicę poziomów między przekrojem wodowskazowym i mostowym Δz = il. Spadek zwierciadła wody i należy określić wykorzystując wyniki pomiarów terenowych.
1.3.4.2. Jeżeli powyższe warunki nie są spełnione, miarodajną rzędną zwierciadła wody określa się zgodnie z zasadami obliczeń hydraulicznych przepływów w korytach otwartych.
1.3.4.3. Jeżeli most lub przepust znajduje się w zasięgu spiętrzenia istniejącej lub projektowanej budowli wodnej, to miarodajną rzędną zwierciadła wody należy przyjąć na podstawie krzywej spiętrzenia obliczonej dla tej budowli przy przepływie miarodajnym Qm.
1.3.4.4. Jeżeli przeprawa drogowa projektowana jest na odcinku ujściowym rzeki, należy rozpatrzyć wpływ wezbrania na rzece głównej na podniesienie się zwierciadła w przekroju przeprawy.
Dane wyjściowe do obliczeń
- zorientowanie się co do charakteru cieku, stabilności jego koryta, zmian przebiegu nurtu, występowania rozgałęzień itp.,
- określenie miarodajnej rzędnej zwierciadła wody i spadku zwierciadła wody przy przepływie miarodajnym,
- określenie przekrojów koryta w osi przeprawy, powyżej i poniżej,
- określenie warunków transportu rumowiska w cieku w czasie wezbrań i ustalenie, czy ruch ten odbywa się całym przekrojem, czy tylko korytem głównym cieku,
- określenie prędkości nierozmywających w przekroju pod mostem bądź za przepustem.
Obliczenia hydrauliczne mostów
Zasady obliczeń
- wyznaczenie minimalnego światła mostu,
- określenie spodziewanego pogłębienia koryta w przekroju mostowym,
- określenie rozmyć lokalnych przy filarach,
- określenie wysokości spiętrzenia przed mostem.
2.1.2. Minimalne światło mostu należy wyznaczać z warunku dopuszczalnych rozmyć w przekroju mostowym. Jeżeli nie jest przewidywane rozmycie (pogłębienie) koryta, prędkość w przekroju mostowym nie może przekraczać prędkości nierozmywających, natomiast w przypadku dopuszczalnego pogłębienia koryta obliczenia opierają się na warunku zrównania ilości transportowanego rumowiska w przekroju niezabudowanym i w przekroju mostowym.
Podstawową zależnością stosowaną w załączniku, wiążącą parametry dwóch przekrojów (1 i 2) ze względu na wyrównanie zdolności transportowej, jest wzór:
B1 (Q1)4/3 (h1)-3/2
--- = (--) (--) [2.1]
B2 (Q2) (h2)
gdzie B - szerokość koryta, h - jego głębokość, Q - przepływ w korycie.
2.1.3. Schematyzacja przekroju mostowego:
a) do obliczeń należy przyjąć rzędną zwierciadła wody w przekroju mostowym równą rzędnej miarodajnej zm,
b) w przypadku przekroju mostowego, obejmującego koryto główne oraz część terenów zalewowych, na których nie występuje znaczący ruch rumowiska, do obliczeń pogłębienia koryta należy stosować schemat przekroju dwuczęściowego złożonego z części: głównej i zalewowej, obejmującej oba tarasy łącznie; dla każdej z tych części określa się głębokość średnią i prędkość średnią,
c) we wszystkich innych przypadkach należy określać głębokość średnią i prędkość średnią dla całego przekroju mostowego.
2.1.4. Podstawowe oznaczenia
2.1.4.1. Przekrój niezabudowany, przekrój powyżej mostu
Przy określaniu parametrów koryta niezabudowanego używa się podziału na koryta o przekroju "wielodzielnym" i "zwartym". Schemat przekroju wielodzielnego należy stosować w przypadku, gdy intensywny ruch rumowiska odbywa się wyłącznie korytem głównym, a na terenach zalewowych występują tylko lokalne rozmycia i odkłady materiału niesionego przez rzekę. W pozostałych przypadkach należy stosować schemat przekroju zwartego.
Dla przekroju wielodzielnego (rys. 2.1) stosuje się oznaczenia:
Fog - pole przekroju poprzecznego koryta głównego,
Foz = Fozl + Fozp - pole przekroju poprzecznego koryta nad obu tarasami zalewowymi,
Bog - szerokość zwierciadła wody w korycie głównym,
Boz = Bozl + Bozp - szerokość zwierciadła wody na obu tarasach zalewowych,
hog = Fog/Bog - średnia głębokość w korycie głównym,
hoz = Foz/Boz - średnia głębokość na terenach zalewowych,
Qog - przepływ w korycie głównym,
Qoz = Qm - Qog - przepływ po terenach zalewowych,
vog = Qog/Fog - średnia prędkość w korycie głównym,
voz = Qoz/Foz - średnia prędkość na terenach zalewowych,
Rys.2.1. Przekrój wielodzielny powyżej mostu
Do oznaczenia elementów hydraulicznych przekroju zwartego lub całego przekroju wielodzielnego używa się symboli z pojedynczym indeksem Fo, Bo, ho, Qo = Qm, vo.
2.1.4.2. Zabudowany przekrój mostowy
W obliczeniach zabudowanego przekroju mostowego wyróżnia się dwa schematy zależnie od stosowanego schematu obliczeniowego. Schemat "dwuczęściowy" dotyczy przypadku, gdy pod mostem, w części przekroju, nazwanej główną, odbywa się transport rumowiska, natomiast w częściach bocznych dno jest nierozmywalne lub mogą powstać tylko rozmycia lokalne wywołane przekroczeniem prędkości nierozmywających. Schemat ten należy stosować tylko wtedy, gdy koryto niezabudowane jest korytem wielodzielnym. We wszystkich innych przypadkach należy stosować schemat "jednoczęściowy".
Dla przekroju dwuczęściowego (rys.2.2) przed wystąpieniem rozmyć stosuje się oznaczenia:
Fg - pole części przekroju mostowego, w której odbywa się znaczny ruch rumowiska,
Fz = Fzl + Fzp - pole części przekroju mostowego, w której nie ma ruchu rumowiska,
Lg - światło mostu w części Fg przekroju mostowego,
Lz = Lzl + Lzp - światło mostu w części Fz przekroju mostowego,
hg = Fg/Lg - średnia głębokość w części Fg przekroju,
hz = Fz/Lz - średnia głębokość w części Fz przekroju,
Qg - przepływ w części Fg przekroju,
Qz - przepływ w części Fz przekroju,
vg = Qg/Fg - średnia prędkość w części Fg przekroju,
vz = Qz/Fz - średnia prędkość w części Fz przekroju.
Rys.2.2. Zabudowany przekrój dwuczęściowy
L = L brutto - (suma szerokości filarów)
Dla przekroju jednoczęściowego używa się symboli F, L, h, v bez indeksów.
2.1.4.3. Rzędne charakterystyczne (rys. 2.3):
zm - miarodajna rzędna zwierciadła wody w niezabudowanym przekroju mostowym, odpowiadająca przepływowi miarodajnemu Qm,
zs - rzędna spiętrzonego zwierciadła wody powyżej zabudowanego przekroju mostowego, przy przepływie miarodajnym,
Δz = zs - zm - spiętrzenie wywołane przez most.
Rys.2.3. Rzędne i głębokości charakterystyczne
Światło mostu
Światło mostu należy ustalać drogą prób, polegających na określeniu światła minimalnego, założeniu położenia przyczółków, filarów i ich wymiarów, na obliczeniu przewidywanych rozmyć i spiętrzenia, a następnie ich porównaniu z warunkami określonymi w rozporządzeniu oraz wynikającymi z uzgodnień.
2.2.2. Przypadki obliczeniowe
2.2.2.1. Ruch w korycie niezabudowanym, przy przepływie miarodajnym, jest ruchem spokojnym. Ze względu na różnice w sposobie obliczeń wyróżnia się następujące przypadki:
a) dno w przekroju mostowym jest rozmywalne, ruch rumowiska odbywa się w całej szerokości tego przekroju,
b) dno w przekroju mostowym jest rozmywalne, ruch rumowiska odbywa się tylko na części tego przekroju (na ogół korytem głównym),
c) dno w przekroju mostowym jest nierozmywalne, ruch rumowiska odbywa się nad tym dnem, bez jego naruszenia.
2.2.2.2. Ruch w korycie niezabudowanym, przy przepływie miarodajnym, jest ruchem rwącym. Zaleca się doprowadzenie przepływu do przeprawy i przeprowadzenie go pod mostem uregulowanym korytem, bez jego zwężenia konstrukcją mostu. Podane dalej zasady obliczeń nie dotyczą tego przypadku.
2.2.3. Obliczenia dla przekroju mostowego z dnem rozmywalnym i ruchem rumowiska na całej szerokości przekroju
2.2.3.1. Wymiarowania światła mostu należy dokonać ze względu na przewidywane pogłębienie dna, wyznaczone z warunku zachowania ciągłości ruchu rumowiska w cieku.
Wyjściowymi wielkościami do obliczeń w przypadku ogólnym są: Qog, Bog, hog, vog. Jeżeli ruch rumowiska odbywa się całym przekrojem niezabudowanym, to w obliczeniach stosuje się parametry dla całego przekroju:
Qog = Qm Bog = Bo, hog = ho, vog = vo.
2.2.3.2. Określenie minimalnego światła mostu L polega na założeniu stopnia rozmycia P zgodnie z 2.3.1.1 i obliczeniu:
(Qm)4/3
L = Bog (--) P -3/2 [2.2]
(Qog)
Przyjmuje się rozmycie koryta proporcjonalnie do pierwotnych głębokości.
Jeśli w przekroju mostowym, powyżej linii przewidywanego rozmycia, leżą warstwy trudno rozmywalne, dla których prędkości nierozmywające vnr (zob. 2.3.1.2) są większe od prędkości w przekroju zabudowanym, należy uznać, że rozmycia nastąpią tylko do tych warstw.
2.2.3.3. Stopień rozmycia koryta pod mostem o założonym świetle L należy obliczać z wzoru:
(L )-2/3 (Qm )8/9
P = (---) (---) [2.3]
(Bog) (Qog)
2.2.4. Obliczenia dla przekroju mostowego z dnem rozmywalnym i ruchem rumowiska w części przekroju
2.2.4.1. Przekrój mostowy dzieli się na część główną o świetle Lg usytuowaną w części koryta, w której odbywa się ruch rumowiska, poszerzonej ewentualnymi wcięciami, oraz na części boczne o łącznym świetle Lz, w których nie występuje znaczący ruch rumowiska.
Rozmycia dla części głównej przekroju należy obliczać z warunku zachowania ciągłości ruchu rumowiska. W częściach bocznych ewentualne rozmycia należy określać, porównując powstałe tam prędkości z prędkościami nierozmywającymi.
2.2.4.2. Określenie minimalnego światła mostu L polega na obliczeniu przepływu przypadającego na część główną przekroju o świetle Lg, przy jego rozmyciu w stopniu P określonym zgodnie z 2.3.1.1, a następnie doborze światła Lz koniecznego dla przepuszczenia pozostałej części przepływu. Tok postępowania jest następujący:
a) określenie światła Lg w głównej części koryta,
b) obliczenie przepływu przez część przekroju o świetle Lg
(Lg )3/4
Qg = Qog (---) p9/8 [2.4]
(Bog)
c) obliczenie przepływu przez część przekroju o świetle Lz
Qz=Qm-Qg [2.5]
d) obliczenie wartości współczynnika:
v2og - v2oz
f = --------------- [2.6]
v2oz + 0,9giB1
gdzie: g - przyspieszenie ziemskie,
i - spadek cieku,
B1 = Bo -Lbr przy jednostronnym tarasie zalewowym,
B1 = 0,5 (Bo - Lbr) przy symetrycznych terenach zalewowych;
dla niesymetrycznych terenów zalewowych należy przyjmować pośrednie wartości B1.
Lbr - szerokość przekroju mostowego między przyczółkami,
e) obliczenie wartości przepływu Qozx przypadającego w korycie niezabudowanym na szerokość światła mostu Lz brutto (rys.2.4):
Qz
Qozx = --------------------- [2.7]
Ö(1 + f) (Qg/Qog)2-f
Qoz = Qozlewy + Qoz prawy Qozx = Qozxlewy + Qozx prawy
Rys.2.4. Podział przepływu w przekroju niezabudowanym
f) określenie położenia przyczółków w przekroju mostowym.
2.2.4.3. Określenie pogłębienia w przekroju mostowym dla założonych świateł mostu w obu częściach koryta Lg i Lz polega na:
a) wyznaczeniu przepływu Qozx przypadającego w korycie nie zabudowanym na część objętą światłem Lz wraz z szerokością filarów ustawionych w tej części przekroju,
b) określeniu współczynników:
Qm Qozx
βo = ----, β1 = ------ [2.8]
Qog Qog
oraz współczynnika f z wzoru [2.6],
c) wyznaczeniu wartości βz = Qoz/Qog jako pierwiastka równania kwadratowego:
(1/ β21 - 1 - f) β2z + 2(1 + f)βo/βz + f - (1 + f )β2o = 0
[2.9]
d) obliczeniu przepływów Qz = βzQog i Qg = Qm - Qz,
e) obliczeniu średniej głębokości po rozmyciu w korycie głównym z wzoru:
(Lg )-2/3 (Qg )8/9
hgr = hog (---) (---) [2.10]
(Bog) (Qog)
f) obliczeniu średniej głębokości po rozmyciu na terenie zalewowym z wzoru:
Qz
hzr = ---- [2.11]
Lzvnr
gdzie vnr -prędkość nierozmywająca określona wg 2.3.1.2.
2.2.5. Obliczenia dla przekroju mostowego z dnem nierozmywalnym
2.2.5.1. Dno w przekroju mostowym nie ulegnie pogłębieniu, jeżeli średnia prędkość w tym przekroju będzie nie większa:
- dla naturalnego podłoża - od prędkości nierozmywającej vnr określonej wg 2.3.1.2,
- dla podłoża umocnionego - od prędkości dopuszczalnych vd określonych wg 2.3.1.3.
2.2.5.2. Minimalne światło mostu należy określać z wzoru:
Qm
L = ----- [2.12]
μhv
gdzie: h - średnia głębokość w przekroju mostowym,
v - założona średnia prędkość przepływu, nie większa niż:
- prędkość krytyczna vkr = Ög h ,
- najmniejsza w przekroju prędkość nierozmywająca vnr lub dopuszczalna vd,
μ- współczynnik, który należy przyjmować:
dla mostów jednoprzęsłowych z tabeli 3.5,
dla filarów zaokrąglonych od strony napływu wody μ = 0,78 + 0,021 ÖL ,
dla filarów zaostrzonych od strony napływu wody μ = 0,85 + 0,014 ÖL,
(we wzorach tych L wyrażone jest w metrach),
jeżeli światło mostu L jest większe niż 100 m, przyjmuje się μ = 0,99,
dla mostów o świetle mniejszym niż 30 m, gdy miarodajnemu przepływowi towarzyszy spływ lodów, zaleca się zmniejszyć obliczoną wartość μ o 0,05.
2.2.5.3. Średnią prędkość przepływu, dla założonego światła L należy obliczać z wzoru:
Qm
v = ---- [2.13]
μ L h
Rozmycia dna
2.3.1.1. Wielkość pogłębienia dna wyraża się przez stopień rozmycia przekroju mostowego P. Jest to stosunek średnich głębokości po rozmyciu i przed rozmyciem dna, obliczonych dla miarodajnej rzędnej zwierciadła wody zm. Dopuszczalne wartości stopnia rozmycia, w zależności od sposobu fundamentowania podpór, podano w tabeli 2.1.
Tabela 2.1. Dopuszczalny stopień rozmycia P
Lp. | Rodzaj fundamentu podpory | Nieopływowy fundament w granicach rozmycia | Półopływowy fundament w granicach rozmycia |
1 | Masywne fundamenty głębokie, na palach wielkośrednicowych i fundamentowanie bezpośrednio na skałach | 1,3 | 1,4 |
2 | Fundamenty na palach w ściance szczelnej | 1,1 | 1,25 |
3 | Fundamenty na palach bez ścianki szczelnej | 1,0 | 1,1 |
4 | Fundamentowanie bezpośrednio na gruncie | 1,0 | 1,0 |
Przyjmuje się, że głębokości po rozmyciu są proporcjonalne do pierwotnych głębokości w przekroju, a więc otrzymuje się je przez pomnożenie głębokości w przekroju nierozmytym i stopnia rozmycia P.
2.3.1.2. Średnie prędkości wody, nie powodujące rozmycia podłoża vnr przy głębokości strumienia równej 1 m, podano w tabelach 2.2 i 2.3.
Tabela 2.2. Prędkości nierozmywające vnr dla gruntów niespoistych przy głębokości strumienia równej 1 m
Lp. | Rodzaj gruntu | Średnia średnica ziaren (mm) | Prędkość (m/s) |
1 | Piaski pylaste | 0,005 ÷ 0,05 | 0,20 ÷ 0,30 |
2 | Piaski drobne | 0,05 ÷ 0,25 | 0,30 ÷ 0,45 |
3 | Piaski średnie | 0,25 ÷ 1,00 | 0,45 ÷ 0,60 |
4 | Piaski grube | 1,0 ÷ 2,0 | 0,60 ÷ 0,70 |
5 | Żwiry drobne | 2,0 ÷ 5,0 | 0,70 ÷ 0,85 |
6 | Żwiry średnie | 5,0 ÷ 10,0 | 0 85 ÷ 1 OS |
7 | Żwiry grube | 10,0 ÷ 15,0 | 1,05 ÷ 1,20 |
8 | Otoczaki drobne | 15,0 ÷ 25,0 | 1,20 ÷ 1,40 |
9 | Otoczaki średnie | 25,0 ÷ 40,0 | 1,40 ÷ 1,80 |
10 | Otoczaki grube | 40,0 ÷ 75,0 | 1,80 ÷ 2,40 |
11 | Skały słabe | - | 2,50 ÷ 3,50 |
12 | Skały twarde | - | 3,50 ÷ 5,00 |
Tabela 2.3. Prędkości nierozmywające vnr (m/s) dla gruntów spoistych przy głębokości strumienia równej 1 m
Lp. | Rodzaj gruntu | Spoistość gruntu | ||
średnio zwięzły | zwięzły | bardzo zwięzły | ||
1 | Lessy | 0,7 | 1,0 | 1,3 |
2 | Gliny, iły | 0,8 | 1,2 | 1,7 |
Przy głębokościach różnych od 1 m prędkości odczytane z tabeli należy pomnożyć przez h1/5, gdzie h jest głębokością cieku podaną w metrach.
Dla gruntów spoistych, przy głębokościach wody większych od 3 m, prędkość nierozmywającą przyjmuje się jak dla głębokości równej 3 m.
Dla niejednorodnych gruntów niespoistych za miarodajną do określenia prędkości nierozmywającej przyjmuje się średnią ważoną średnicę cząstek gruntu, obliczoną wg wzoru:
Σ di pi
dm =----------- [2.14]
100
gdzie: di - średnica frakcji i,
pi - udział procentowy frakcji i.
Dla gruntów o dużej nierównomierności uziarnienia, zawierających frakcje od ilastej do kamienistej, za miarodajne prędkości nierozmywające należy przyjmować prędkości odpowiadające średnicy d80%. Jest to średnica ziaren, które wraz z mniejszymi stanowią 80% masy gruntu.
2.3.1.3. Przy przepływie nad dnem umocnionym rozmycie nie nastąpi pod warunkiem nieprzekroczenia prędkości przepływu vd podanych w tabeli 2.4.
Tabela 2.4. Prędkości dopuszczalne w korytach umocnionych vd
Lp. | Rodzaj umocnienia | Prędkość m/s) |
1 | Darniowanie: | |
- na płask | 1,2 | |
- darnina w płotkach wiklinowych | 1,8 | |
2 | Narzut kamienny bez płotków: | |
- kamień o grubości 7,5 cm | 2,4 | |
- kamień o grubości 10 cm | 2,7 | |
- kamień o grubości 15 cm | 3,3 | |
- kamień o grubości 20 cm | 3,9 | |
3 | Bruki: | |
- pojedynczy o grubości (15-25) cm na warstwie mchu | 2,5 ÷ 3,0 | |
- pojedynczy o grubości (15-25) cm w płotkach wiklinowych |
3,0 ÷ 3,5 | |
- pojedynczy z kamienia łamanego o grubości (20-25) cm na warstwie tłucznia 10 cm |
3,5 ÷ 4,0 | |
- trylinka na warstwie żwiru | 3,5 | |
4 | Materace faszynowe o grubości 50 cm | 3,0 |
5 | Koryta z okładziną: | |
- z kamienia łamanego na zaprawie | 5,0 ÷ 6,0 | |
- z betonu | 6,0 ÷ 8,0 | |
6 | Wzmocnienia tymczasowe: | |
- wyściółka faszynowa o grubości (15-25) cm | 1,2 | |
- wyściółka z kiszek faszynowych o grubości (25-30) cm | 2,2 | |
- wyściółka kamienna faszynowa | 3,3 |
2.3.2. Rozmycia dna przy filarach mostowych
2.3.2.1. Niezależnie od pogłębienia koryta cieku pod mostem, bezpośrednio przy podporach mostowych powstają rozmycia lokalne (wyboje), mające wpływ na stateczność podpór.
2.3.2.2. Głębokość rozmyć lokalnych zależy od kształtu filara, prędkości w korycie przed mostem, rodzaju gruntu i kierunku napływu wody na filar. Należy ją obliczyć z wzoru:
v2
hw = K1K2 (a + K3) --- - c [2.15]
g
gdzie: hw - głębokość wyboju mierzona od poziomu rozmytego dna cieku przy filarze,
v - średnia prędkość wody w odpowiedniej części przekroju powyżej mostu,
K1 - współczynnik zależny od kształtu filara; jego wartość dla najczęściej występujących kształtów podano w tabeli 2.5.
Tabela 2.5. Schematy wybranych filarów i wartości współczynnika K1
K2 - współczynnik określany z wykresu (rys.2.5.) w funkcji wyrażenia v2/(gbz), w którym:
bz - szerokość zastępcza filara przyjmowana (tab. 2.5):
dla filarów typu A, B i D przy α = 0 bz = b,
dla filarów typu A, B i D przy α ą 0 bz = l sinα + b cosα,
dla filarów typu D przy dowolnym α bz = b,
gdzie α - kąt odchylenia osi podpory od kierunku napływu wody
Rys.2.5. Wartości współczynnika K2
a - współczynnik uwzględniający rozkład prędkości w przekroju rzeki:
dla koryta głównego a = 0,6,
dla części przybrzeżnych przekroju i terenów zalewowych a = 1,0,
K3 - współczynnik zależny od stosunku głębokości w korycie rozmytym do szerokości zastępczej filara hr/bz, odczytywany z nomogramu (rys. 2.6)
Rys.2.6. Wartości współczynnika K3
c - wielkość zależna od rodzaju gruntu stanowiącego podłoże cieku:
dla gruntów sypkich c = 30 d90,
dla gruntów spoistych c = 6 vnr2/g ,
gdzie: d90 - średnica charakterystyczna w m,
vnr - prędkość nierozmywająca określona z tabeli 2.3
Filar składający się z dwóch okrągłych elementów (studni, pali) ustawionych jeden za drugim należy traktować jak filar typu C (tabela 2.5). W przypadku innych kształtów filarów niż podane w tej tabeli należy przyjmować wartości współczynnika K1 jak dla najbliższego schematu występującego w tabeli 2.5. lub na podstawie literatury.
2.3.2.3. Obliczoną wg wzoru [2.15] głębokość wyboju hw należy zmniejszyć o 20% w przypadku:
- rzeki o spadku doliny i < 1‰ o i płaskich falach wezbraniowych,
- przekroju mostowego poniżej zbiornika wodnego (jeziora lub zbiornika sztucznego).
2.3.2.4. Jeżeli kształt projektowanego filara odbiega w sposób istotny od kształtów podanych w tabeli 2.5, należy określić wielkość i zasięg rozmycia na podstawie literatury lub badań modelowych.
Spiętrzenie przed mostem
2.4.1.1. Spiętrzenie Δz należy obliczać z wzoru:
αv2 αo (v2o - v2s)
Δz = K ---- + ----------------- [2.16]
2g 2g
w którym:
v - średnia prędkość pod mostem w przekroju nierozmytym ograniczonym miarodajną rzędną zwierciadła wody,
vo- średnia prędkość w przekroju niezabudowanym równa Qm/Fo,
vs - średnia prędkość powyżej mostu, po spiętrzeniu, równa Qm/(Fo+BoΔz),
αo, α - współczynniki Saint-Venanta odpowiednio w przekroju przed i pod mostem obliczone wg 2.4.1.3,
K - współczynnik strat obliczany wg 2.4.1.2.
Wartość Δz określa się metodą kolejnych przybliżeń, przyjmując w pierwszym przybliżeniu wartość w nawiasie równą zeru.
Jeżeli powierzchnia przekroju cieku przed mostem z uwzględnieniem spiętrzenia Δz, określonego w pierwszym przybliżeniu, nie różni się od powierzchni pierwotnej więcej niż o 5%, obliczona wartość spiętrzenia nie wymaga korekty. W przeciwnym przypadku należy obliczyć wartości vo i vs i wprowadzić je do wzoru [2.16].
2.4.1.2. Współczynnik strat K oblicza się z wzoru:
K = Ko + ΔKf + ΔKe + ΔKφ [2.17]
w którym:
Ko - podstawowy współczynnik strat zależny od stopnia zwężenia cieku przez przyczółki i od ich kształtu; jego wartość odczytuje się z wykresu (rys. 2.7) w zależności od wartości współczynnika
M = Qs/Qm [2.18]
gdzie: Qs - przepływ w części koryta niezabudowanego odpowiadającej powierzchni przekroju mostowego brutto,
Qm - przepływ miarodajny.
Jeżeli odległość między przyczółkami jest większa niż 60 m, to wartość współczynnika Ko odczytuje się z krzywej 1 niezależnie od kształtu przyczółka.
Przy odległości między przyczółkami mniejszej oraz:
- przyczółkach zakończonych stożkami nasypowymi, przyczółkach o skrzydłach pionowych odchylonych o kąt (30÷45)°, współczynnik odczytuje się z krzywej 1,
- przyczółkach o skrzydłach pionowych odchylonych o kąt 60°, współczynnik odczytuje się z krzywej 2,
- przyczółkach o skrzydłach pionowych równoległych do kierunku przepływu, współczynnik odczytuje się z krzywej 3.
Rys.2.7. Wartości podstawowego współczynnika strat Ko
ΔKf - poprawka uwzględniająca wpływ filarów równa mΔKf'; wartości m oraz ΔKf' określa się z rys. 2.8 w zależności od kształtu filara, wartości współczynnika M oraz wyrażenia Ff/Fbr, w którym Ff jest to pole powierzchni zajętej przez filary, a Fbr - pole powierzchni przekroju ograniczone ścianami przyczółków.
Rys.2.8. Wartości współczynników m i ΔKf'
ΔKe - poprawka uwzględniająca wpływ niesymetryczności zwężenia cieku; wartość jej odczytuje się z wykresu na rys. 2.9 w zależności od wartości M oraz wartości
Qp Ql
e = 1 - ----(jeżeli Ql > Qp), lub e = 1 - --- (jeżeli Qp > Ql)
Ql Qp
[2.19]
gdzie: Qp i Ql - przepływy w częściach prawej i lewej koryta niezabudowanego, zamkniętych nasypami dojazdowymi.
Rys.2.9. Wartości współczynnika poprawkowego ΔKe
ΔKφ - poprawka uwzględniająca wpływ ukośnego usytuowania mostu w stosunku do osi cieku; jej wartość określa się z wykresu na rys. 2.10 w zależności od wartości M i kąta skrzyżowania osi mostu z osią cieku φ.
Rys.2.10. Wartości współczynnika poprawkowego ΔKφ
2.4.1.3. Współczynnik Saint-Venanta dla przekroju przed mostem αo dla przekroju zwartego należy przyjmować równy 1,2. Dla przekroju wielodzielnego należy go obliczać z wzoru:
vog2 Qog + voz2 Qoz
αo = 1,1 --------------------- [2.20]
v2o Qm
Oznaczenia we wzorze wg 2.1.4.1.
Współczynnik Saint-Venanta w przekroju pod mostem α należy przyjmować jako równy:
α= 1+M(αo-1) [2.21]
2.4.2. Spiętrzenie po wystąpieniu rozmycia dna należy obliczyć z wzoru:
Δzr = Cr Δz [2.22]
w którym:
Δz - spiętrzenia obliczone wg 2.4.1.1,
Cr - współczynnik korekcyjny, zależny od stosunku pola przekroju mostowego przed rozmyciem F do pola tego przekroju po rozmyciu Fr, równy:
Cr = (F/Fr)8/5 [2.23]
Rzędna spodu konstrukcji mostowej
zk = zs + hwt + Δh [2.24]
gdzie: zs - rzędna spiętrzonej wody powyżej mostu,
hwt - wysokość fali i spiętrzenia wiatrowego określonego zgodnie z 2.5.2.,
Δh - wolna przestrzeń określona zgodnie z odnośnymi przepisami.
2.5.2. Oddziaływanie wiatru
Spiętrzenie wiatrowe oraz falowanie powierzchni wody należy uwzględniać na ujściowych odcinkach rzek wpadających do morza oraz na odcinkach rzek wpływających do lub wypływających z naturalnych lub sztucznych zbiorników wodnych. Wysokość hwt określającą całkowite oddziaływanie wiatru należy obliczać z wzoru:
hwt = he + 0,5 hf [2.25]
gdzie: he - wysokość spiętrzenia wiatrowego (eolicznego),
hf - wysokość fali.
Wysokości te zależne są od miarodajnej prędkości wiatru, głębokości wody w zbiorniku lub korycie oraz długości rozbiegu fali. Obliczenia he i hf należy wykonać wg zasad podanych w opracowaniu Centralnego Biura Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego "Hydroprojekt" w Warszawie, pt. "Obliczanie falowania na zbiornikach - wytyczne projektowania". Stosując powyższe wytyczne dla obiektów mostowych należy przyjmować miarodajną prędkość wiatru równą 20 m/s oraz wysokość fali o prawdopodobieństwie wystąpienia 1%, czyli hf = h1%.
Zasady projektowania wałów kierujących
Podane dalej zalecenia dotyczą sytuacji, gdy most jest budowany na prostoliniowym odcinku rzeki, a układ przepływu jest w miarę symetryczny. W innych przypadkach należy stosować zalecenia podawane w literaturze przedmiotu.
Wał kierujący (rys. 2.11.) składa się z wału górnego i wału dolnego. Obie te części zakończone są głowicami. Oś wału kierującego górnego jest łukiem eliptycznym, oś wału dolnego zaś - odcinkiem łuku kołowego zakończonego odcinkiem prostym.
Rys. 2.11. Osie wałów kierujących i ich głowic
2.6.2. Wyznaczanie osi wału górnego
Długości półosi elipsy: dużej a i małej b, wyznaczających oś wału górnego określone są w zależności od stopnia zwężenia koryta δ.
- dla jednostronnego terenu zalewowego
Ql,p
δ = ----,
Qm
- dla każdego z obustronnych terenów zalewowych
Ql,p
δl,p = -------------------
Qozl,p + 0,5 Qog
gdzie: Ql,p - część przepływu miarodajnego Qm, jaka w warunkach naturalnych przypadała na zamkniętą nasypem część terenu zalewowego (lewą lub prawą),
Qoz l,p - część przepływu miarodajnego, jaka w warunkach naturalnych
przypadała na teren zalewowy (lewy lub prawy),
Qog - część przepływu miarodajnego, jaka w warunkach naturalnych przypadała na koryto główne cieku.
Stosunek długości dużej i małej półosi elipsy K= a/b wyznacza się wg poniższych zależności:
dla δ≤ 015 K=1,50,
dla 0,16 ≤ δ ≤ 0,25 K=1,67,
dla 0,26 ≤ δ ≤ 0,35 K=1,83,
dla δ ≤ 0,36 K=2,0.
Długość krótszej półosi elipsy b określa się z wzoru:
b = AB [2.26]
gdzie: B - szerokość zwierciadła wody brzegowej,
A - parametr zależny od stopnia zwężenia koryta δ wg tabeli 2.6.
Tabela 2.6. Zależność parametru A od stopnia zwężenia koryta
A | A | ||||
δ |
dwustronne tereny zalewowe |
jednostronne tereny zalewowe |
δ |
dwustronne tereny zalewowe |
jednostronne tereny zalewowe |
0,10 | 0,106 | 0,112 | 0,45 | 0,315 | 0,481 |
0,15 | 0,150 | 0,170 | 0,50 | 0,340 | 0,533 |
0,20 | 0,186 | 0,222 | 0,55 | 0,365 | 0,584 |
0,25 | 0,215 | 0,275 | 0,60 | 0,390 | 0,635 |
0,30 | 0,240 | 0,327 | 0,65 | 0,410 | 0,680 |
0,35 | 0,265 | 0,378 | 0,70 | 0,430 | 0,725 |
0,40 | 0,290 | 0,429 | 0,75 | 0,450 | 0,770 |
Dla określonych długości krótszej półosi elipsy b, oraz wartości parametru K, współrzędne osi wału górnego x, y wyznacza się korzystając z tabeli 2.7.
Tabela 2.7. Bezwymiarowe współrzędne osi górnego wału kierującego
K=1,50 | K=1,67 | K=1,83 | K=2,0 | ||||
x/b | y/b | x/b | y/b | x/b | y/b | x/b | y/b |
0,00 | 0,000 | 0,00 | 0,000 | 0,00 | 0,000 | 0,00 | 0,000 |
0,25 | 0,013 | 0,20 | 0,010 | 0,20 | 0,006 | 0,20 | 0,004 |
0,50 | 0,059 | 0,40 | 0,030 | 0,40 | 0,028 | 0,40 | 0,020 |
0,75 | 0,133 | 0,60 | 0,065 | 0,60 | 0,058 | 0,60 | 0,048 |
1,00 | 0,253 | 0,80 | 0,118 | 0,80 | 0,100 | 0,80 | 0,088 |
1,25 | 0,448 | 1,00 | 0,198 | 1,00 | 0,163 | 1,00 | 0,135 |
1,30 | 0,500 | 1,20 | 0,305 | 1,20 | 0,244 | 1,20 | 0,200 |
1,35 | 0,564 | 1,40 | 0,454 | 1,40 | 0,356 | 1,40 | 0,285 |
1,40 | 0,641 | 1,50 | 0,560 | 1,60 | 0,514 | 1,60 | 0,400 |
1,45 | 0,741 | 1,60 | 0,712 | 1,70 | 0,629 | 1,80 | 0,563 |
1,48 | 0,836 | 1,62 | 0,751 | 1,75 | 0,710 | 1,90 | 0,688 |
1,50 | 1,000 | 1,64 | 0,810 | 1,78 | 0,767 | 1,95 | 0,776 |
- | - | 1,66 | 0,890 | 1,80 | 0,819 | 1,98 | 0,874 |
- | - | 1,67 | 1,000 | 1,81 | 0,852 | 2,00 | 1,000 |
- | - | - | - | 1,83 | 1,000 | - | - |
2.6.3. Wyznaczanie osi wału dolnego
Oś wału dolnego stanowi odcinek łuku kołowego o środku położonym na osi mostu i promieniu równym podwójnej wartości dużej półosi elipsy (r=2a). Promieniem tym należy zatoczyć łuk od osi drogi o kącie wewnętrznym (7÷8)°, a następnie przedłużyć odcinkiem prostej stycznej tak, aby długość rzutu całego wału dolnego na kierunek prostopadły do osi drogi była równa połowie długości rzutu wału górnego (rys.2.11).
2.6.4. Głowice wału kierującego
Górna i dolna głowica wału kierującego stanowią zakończenia górnego i dolnego wału. Osie głowic mają kształt odcinków łuku kołowego o promieniu r =0,2b odłożonym na prostej normalnej do końcowego punktu łuku elipsy (dla wału górnego) lub do odcinka prostego (dla wału dolnego). Oś głowicy górnej stanowi łuk o kącie wewnętrznym (90÷120)°, dolnej zaś łuk o kącie do 90°.
2.6.5. Inne zalecenia projektowe:
a) rzędna korony wału górnego powinna być wyższa o 0,5 m od rzędnej zwierciadła wody miarodajnej, spiętrzonej przed mostem, natomiast rzędna korony wału dolnego wyższa o 0,5 m od rzędnej zwierciadła wody miarodajnej; szerokość korony wałów powinna wynosić co najmniej 1 m,
b) ubezpieczenia skarp i konstrukcja wałów kierujących i ich głowic powinny być wykonywane jak dla innych budowli regulacyjnych w zależności od ich usytuowania w korycie wielkich wód i od przewidywanych prędkości wody,
c) we wszystkich bardziej złożonych układach topograficznych i hydraulicznych kształty wałów kierujących i ich wymiary należy określić na podstawie hydraulicznych badań modelowych,
d) przyjęte rozwiązania projektowe wałów kierujących należy dowiązać do istniejących lub projektowanych wałów przeciwpowodziowych i uzgodnić z ich projektantem lub służbami eksploatacyjnymi.
Obliczenia hydrauliczne przepustów i małych mostów
Określenia podstawowe i zasady obliczeń
- wyznaczenie wymiarów przepustu (przewodu, wlotu i wylotu) lub światła małego mostu,
- określenie wysokości spiętrzenia przed budowlą,
- określenie rozmyć zabudowlą i dobór odpowiednich umocnień.
3.1.2. Oznaczenia
a) dla cieku przed przepustem, po jego spiętrzeniu do projektowanej rzędnej:
Bo - szerokość zwierciadła wody,
Fo - pole przekroju cieku,
vo = Qm/Fo - prędkość wody dopływającej,
H - wzniesienie zwierciadła nad dnem przepustu na jego wlocie,
Ho = H + vo 2/2g - wysokość energii strumienia na wlocie do przepustu,
b) dla przepustu:
b - szerokość przewodu przepustu lub łączna szerokość przewodów przepustu wielootworowego,
hp - wysokość przewodu przepustu,
D - średnica przewodu przepustu o przekroju kołowym,
Fp - pole przekroju przewodu przepustu,
Lp - długość przewodu przepustu,
ip - spadek dna przewodu przepustu,
F - pole przekroju strumienia wody w przewodzie przepustu,
v = Qm/F - prędkość wody w przepuście,
hkr - głębokość krytyczna w przepuście,
it - spadek hydrauliczny przy przepływie Qm wypełniającym cały przekrój przewodu przepustu,
c) dla wylotu z przepustu i wypadu:
hwyl - głębokość wody na wylocie z przewodu przepustu,
vwyl - prędkość na wylocie z przewodu przepustu,
hd - wzniesienie zwierciadła wody za przepustem nad dnem wylotu przewodu ,
Bw - szerokość wypadu,
hw - głębokość wody na wypadzie.
3.1.3. Przepusty długie i krótkie
Przepust długi jest to przepust o długości przewodu Lp ≥ 20 hp, a przepust krótki - o długości Lp < 20 hp. W obliczeniach przepustów krótkich nie uwzględnia się strat energii na długości przewodu przepustu.
Światło przepustów i spiętrzenie przed przepustami
a) wybranie rodzaju przepustu: kształtu przekroju przewodu i wlotu do przepustu,
b) ustalenie profilu podłużnego przepustu: długości, rzędnych dna na wlocie i wylocie przepustu,
c) dobranie schematu obliczeniowego (wg 3.2.2),
d) dla założonej wysokości spiętrzenia przed przepustem H, wyznaczenie minimalnych wymiarów przewodu przepustu: średnicy, szerokości lub pola przekroju,
e) założenie wymiarów przepustu i obliczenie rzeczywistej wysokości spiętrzenia,
f) sprawdzenie zgodności dobranego schematu z wynikami obliczeń, w razie potrzeby dobranie innego schematu obliczeniowego i powtórzenie obliczeń od punktu d),
g) obliczenie głębokości i prędkości na wylocie z przepustu,
h) obliczenie głębokości rozmycia za przepustem, porównanie otrzymanych wyników z wartościami dopuszczalnymi,
i) dobranie niezbędnych umocnień koryta za przepustem, biorąc pod uwagę głębokość rozmycia.
Do realizacji wybiera się rozwiązanie zapewniające nieprzekroczenie dopuszczalnego spiętrzenia i prędkości oraz techniczno - ekonomicznie korzystną głębokość zakończenia umocnień.
3.2.2. Przypadki obliczeniowe
3.2.2.1. Dla przepustów nizinnych, na ciekach o spadkach i < 0,02, zaleca się do stosowania następujące podstawowe i najczęściej występujące schematy hydrauliczne (rys.3.1.):
a) przepust o niezatopionych wlocie i wylocie (rys.3.l.a.) spełniający warunki:
- niezatopienia wlotu H ≤ 1,2 hp [3.1]
- niezatopienia wylotu hp ≤ 1,25 hkr [3.2]
b) przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę niepełnym przekrojem (ze swobodnym zwierciadłem wody w przewodzie, rys. 3.1.b), spełniający warunki:
- zatopienia wlotu H > 1,2 hp [3.3]
- niezatopienia wylotu hp ≤ 1,25 hkr [3.4]
c) przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem (rys.3.lc), spełniający warunki:
- zatopienia wlotu i przepływu pełnym przekrojem, co wymaga jednoczesnego:
* zastosowania opływowego wlotu,
* głębokości przed przepustem H > 1,4 hp, [3.5]
* spadku ip < it, [3.6]
- niezatopienia wylotu hd < 1,1 hp, [3.7]
d) przepust o zatopionych wlocie i wylocie (rys. 3.1.d) prowadzący wodę pełnym przekrojem, spełniający warunki:
- zatopienia wlotu H > 1,2 hp [3.8]
- zatopienia wylotu hd ≥ 1,1 hp [3.9]
a)
b)
c)
d)
Rys.3.1. Schematy hydrauliczne przepustów
Przepusty: a) z niezatopionym wlotem i wylotem, b) z zatopionym wlotem, niezatopionym wylotem, przepływ niepełnym przekrojem, c) z zatopionym wlotem, niezatopionym wylotem, przepływ pełnym przekrojem, d) z zatopionym wlotem i wylotem.
Metody obliczeń dotyczące wymienionych schematów hydraulicznych można wykorzystywać także i do innych przypadków, niewiele się od nich różniących. Nie zaleca się stosowania przepustów, dla których H > 1,2hp i jednocześnie hd > 1,25 hkr. Obliczenia takich przepustów nie są omówione w załączniku.
3.2.2.2. Przepusty na potokach, w których panuje ruch rwący, w przypadku gdy budowa ich jest dopuszczalna, projektować należy tak, aby na doprowadzeniu do nich, w samym przewodzie i na początkowym odcinku odprowadzenia za nim, zachowany był ruch rwący i wykluczona możliwość powstania odskoku hydraulicznego. Jako jedno z możliwych rozwiązań służących temu zaleca się stosowanie łącznie:
- przepustu o dnie wykonanym ze spadkiem zbliżonym do spadku cieku,
- bystrotoku doprowadzającego strumień do przepustu; szerokość bystrotoku nie powinna przekraczać dwukrotnej szerokości zwierciadła wody w przepuście przy przepływie miarodajnym,
- długiego i płynnego przejścia od bystrotoku do wlotu przepustu.
3.2.3. Obliczenia przepustów o niezatopionych wlocie i wylocie (rys. 3.1.a)
3.2.3.1. Dla przepustów krótkich zależność przepływu w przepuście (zdolności przepustowej) Q od wysokości energii Ho strumienia spiętrzonego przed przepustem wyraża wzór:
Q = m bkr Ö2g Ho 3/2 [3.10]
gdzie: bkr - światło przepustu prostokątnego; dla innych przepustów:
Fkr
bkr = ---- [3.11]
hkr
hkr i Fkr - głębokość krytyczna i pole przekroju strumienia przy tej głębokości,
m - współczynnik wydatku z tabeli 3.1.
Z wzoru [3.10] można wyznaczyć wstępnie, dla Q = Qm, minimalne światło przepustu bkr.
Wysokość linii energii spiętrzonego strumienia przed wlotem do przepustu Ho wynosi:
( Qm ) 2/3
Ho = (----------) [3.12]
(m bkr Ö 2g)
Głębokość wody górnej należy wyznaczać drogą prób z równania:
v2o
H = Ho - ---- [3.13]
2g
3.2.3.2. Głębokość wody Hd przed przepustem długim, o długości Lp > 20hp, wyznacza się z wzoru:
( Hk )2
Hd = Hk + (0,05 Lp - hp) (----) [3.14]
( hp )
gdzie: Hk - głębokość wody przed przepustem określona jak dla przepustu krótkiego wzorami [3.12] i [3.13].
3.2.4. Obliczanie przepustów o zatopionym wlocie, niezatopionym wylocie, częściowo wypełnionych (rys. 3.1.b)
3.2.4.1. Dla przepustów krótkich zależność zdolności przepustowej Q od wysokości energii Ho strumienia spiętrzonego przed przepustem wyraża wzór:
Q = μFp Ö2g(Ho - εhp) [3.15]
gdzie: μ, ε - współczynniki z tabeli 3.1.
Wysokość energii Ho spiętrzonego strumienia przy przepływie miarodajnym wynosi:
Q2m
Ho = --------- + εhp [3.16]
(μFp)2 2g
Wartość H wyznacza się z wzoru [3.13].
3.2.4.2. Przepusty długie, o spadkach dna 0 ≤ ip ≤ ikr, mogą prowadzić wodę przewodem wypełnionym wodą częściowo lub całkowicie. Dla tego przypadku zaleca się wykonanie obliczeń jak dla przepustu krótkiego wg 3.2.4.1 oraz jak dla przepustu o niezatopionym wylocie, prowadzącego wodę pełnym przekrojem wg 3.2.5. Za miarodajny należy przyjąć schemat mniej korzystny, tzn. dający mniejszą przepustowość lub większą wysokość spiętrzenia.
3.2.5. Obliczanie przepustów o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie, całkowicie wypełnionych wodą (rys. 3.1.c).
Zależność zdolności przepustowej Q od wysokości energii Ho strumienia spiętrzonego przed przepustem wyraża wzór:
Q = μFp Ö2 g(Ho + ip Lp - εhP) [3.17]
Współczynnik wydatku μ należy obliczać z wzoru:
1
μ = Ö------------- [3.18]
1 + ζwl + ζL
gdzie: ζwl - współczynnik straty na wlocie o wartościach orientacyjnych:
- dla wlotów kołnierzowych, korytarzowych, portalowych i rozchylonych 0,33,
- dla wlotów podwyższonych i opływowych 0,20,
- dla przewodu wysuniętego z nasypu bez konstrukcji wlotowej 0,60,
ζL - współczynnik strat na długości równy:
2 g n2 Lo
ζL = --------- - [3.19]
Rh4/3
n - współczynnik szorstkości przewodu przepustu,
Lo - długość obliczeniowa przepustu
Lo = Lp - 3,6 hp, [3.20]
Rh - promień hydrauliczny,
ε-współczynnik z tabeli 3.1.
Dla wlotu podwyższonego z rozchylonymi skrzydłami przyjmować można:
μ = 0,83 ε = 0,85.
Wysokość energii Ho spiętrzonego strumienia przy przepływie miarodajnym wynosi:
Q2m
Ho = εhp + ------------ - ipLp [3.21]
2 gF2p μ2
Wysokość H należy wyznaczać z wzoru [3.13].
3.2.6. Obliczanie przepustów z zatopionym wlotem i zatopionym wylotem oraz przepływem pełnym przekrojem przewodu (rys. 3.1.d).
Zależność zdolności przepustowej Q od wysokości energii Ho strumienia spiętrzonego przed przepustem wyraża wzór:
Q = μFp Ö2 g(Ho + ip Lp - hd) [3.22]
gdzie: μ - współczynnik wydatku wg wzoru [3.18].
Wysokość energii Ho spiętrzonego strumienia o przepływie miarodajnym wynosi:
Q2m
Ho = hd + ------------ - ip Lp [3.23]
2g F2p μ2
Tabela 3.1. Wartości współczynników m, ε i μ dla niektórych przepustów
Wartości współczynników dla wlotu | |||||||
Lp. |
Przekrój poprzeczny przepustu |
Oznaczenia współczynnika |
korytarzowego, czołowego ze stożkami |
kołnierzowego | ze skrzydłami ukośnymi przy kącie odchylenia | ||
10° | 20° | (30-45)° | |||||
1 | m* | 0,32 | 0,315 | 0,36 | 0,36 | 0,36 | |
2 | prostokątny | ε | 0,74 | 0,74 | 0,76 | 0,78 | 0,81 |
3 | μ | 0,62 | 0,58 | 0,61 | 0,64 | 0,68 | |
4 | m* | 0,31 | 0,31 | 0,33 | 0,33 | 0,33 | |
5 | kołowy | ε | 0,79 | 0,75 | 0,79 | 0,79 | 0,79 |
6 | μ | 0,65 | 0,62 | 0,66 | 0,69 | 0,70 |
* Podane w tabeli wartości m dotyczą przypadku pełnego dławienia bocznego, tzn. przypadku gdy Bo ≥ 6b. Dla przepustów z niepełnym dławieniem bocznym m wyznacza się z wzoru:
0,385 - mt
m = mt + -------------- F'p [3.24]
3Fo - 2Fp'
gdzie: mt - wartość współczynnika m odczytana z tabeli 3.1.,
Fp' - pole przekroju wlotu przewodu przepustu przy rzędnej zwierciadła wody spiętrzonej.
3.2.7. Przepusty z przewodami o przekroju kołowym
3.2.7.1. Dla przepustów z niezatopionym wylotem (rys.3.1.a, b, c) omówionych w 3.2.3,3.2.4 i 3.2.5 wstępnego doboru średnicy przewodu przepustu D dla przepływu Q = Qm można dokonać korzystając z tabeli 3.2. Podaje ona dla różnych przepływów Q i średnic D wysokości spiętrzonej wody przed przepustem H i prędkości wody w przepuście v. Tabela ta dotyczy przypadku szczególnego:
- przepust krótki, o spadku dna zbliżonym do spadku krytycznego,
- pełne dławienie boczne na wlocie, czyli Bo ≥ 6b,
- przepust z wlotem prostopadłym, ze współczynnikami: m = 0,31, ε = 0,79, μ = 0,65, - pomijalnie mała prędkość dopływowa vo, czyli Ho = H.
Dla innych przypadków odczytane wartości mają charakter orientacyjny.
3.2.7.2. Parametry ruchu krytycznego hkr, bkr i Fkr obliczyć można korzystając z tabeli 3.3. Wartości względne tych parametrów odczytuje się w funkcji parametru pomocniczego:
Q
WQ = -------- [3.25]
D2ÖgD
3.2.7.3. Dla przepustów całkowicie wypełnionych wodą (rys.3.1.c i d) omówionych w 3.2.5 i 3.2.6.:
- wartość współczynnika ζwl zależy od geometrii wlotu; należy ją przyjmować z literatury lub w przybliżeniu wg 3.2.5,
- wartość współczynnika ζL jest równa
2 g n2 Lo
ζL = ----------------------- [3.26]
0,157 D4/3
można ją również obliczyć z wzoru
Lp
ζL = λ ----- [3.27]
D
przyjmując λ = 0,025÷0,03 zależnie od szorstkości przewodu przepustu.
Tabela 3.2. Orientacyjne zdolności przepustowe, głębokości spiętrzonej wody i prędkości przepływu dla przepustów o kołowym przekroju przewodu
D (m) | ||||||||
Q (m3/s) | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | ||||
H (m) | v (m/s) | H (m) | v (m/s) | H (m) | v (m/s) | H (m) | v (m/s) | |
0,4 | 0,60 | 1,69 | 0,55 | 1,60 | 0,52 | 1,53 | 0,50 | 1,49 |
0,6 | 0,76 | 1,94 | 0,69 | 1,80 | 0,65 | 1,74 | 0,62 | 1,68 |
0,8 | 0,91 | 2,18 | 0,81 | 1,98 | 0,76 | 1,88 | 0,72 | 1,82 |
1,0 | 1,10 | 2,42 | 0,93 | 2,14 | 0,86 | 2,01 | 0,81 | 1,93 |
1,2 | 1,32 | 2,69 | 1,03 | 2,30 | 0,95 | 2,14 | 0,90 | 2,05 |
1,4 | 1,57 | 3,00 | 1,14 | 2,43 | 1,04 | 2,26 | 0,98 | 2,15 |
1,6 | 1,85 | 3,33 | 1,29 | 2,60 | 1,13 | 2,37 | 1,05 | 2,24 |
1,8 | 2,18 | 3,67 | 1,43 | 2,76 | 1,21 | 2,47 | 1,12 | 2,33 |
2,0 | - | - | 1,57 | 2,92 | 1,29 | 2,58 | 1,19 | 2,41 |
2,5 | - | - | 2,01 | 3,38 | 1,54 | 2,84 | 1,36 | 2,61 |
3,0 | - | - | 2,55 | 3,91 | 1,80 | 3,12 | 1,52 | 2,81 |
3,5 | - | - | - | - | 2,10 | 3,42 | 1,68 | 3,00 |
4,0 | - | - | - | - | 2,46 | 3,75 | 1,92 | 3,20 |
4,5 | - | - | - | - | - | 2,14 | 3,40 | |
5,0 | - | - | - | - | - | - | 2,38 | 3,63 |
Tabela 3.3. Parametry ruchu krytycznego w przewodach o przekroju kołowym
WQ | hkr/D | bkr/D | Fkr/D | WQ | hkr/D | bkr/D | Fkr/D |
0,0107 | 0,100 | 0,4088 | 0,0409 | 0,2952 | 0,550 | 0,8048 | 0,4426 |
0,0166 | 0,125 | 0,4533 | 0,0567 | 0,3214 | 0,575 | 0,8129 | 0,4674 |
0,0238 | 0,150 | 0,4925 | 0,0739 | 0,3487 | 0,600 | 0,8200 | 0,4920 |
0,0322 | 0,175 | 0,5275 | 0,0923 | 0,3771 | 0,625 | 0,8262 | 0,5164 |
0,0418 | 0,200 | 0,5591 | 0,1118 | 0,4068 | 0,650 | 0,8314 | 0,5404 |
0,0526 | 0,225 | 0,5879 | 0,1323 | 0,4377 | 0,675 | 0,8356 | 0,5640 |
0,0647 | 0,250 | 0,6142 | 0,1536 | 0,4700 | 0,700 | 0,8389 | 0,5872 |
0,0778 | 0,275 | 0,6383 | 0,1755 | 0,5040 | 0,725 | 0,8412 | 0,6099 |
0,0921 | 0,300 | 0,6606 | 0,1982 | 0,5397 | 0,750 | 0,8425 | 0,6319 |
0,1076 | 0,325 | 0,6810 | 0,2213 | 0,5776 | 0,775 | 0,8427 | 0,6531 |
0,1241 | 0,350 | 0,6999 | 0,2450 | 0,6181 | 0,800 | 0,8420 | 0,6736 |
0,1418 | 0,375 | 0,7174 | 0,2690 | 0,6619 | 0,825 | 0,8401 | 0,6931 |
0,1605 | 0,400 | 0,7334 | 0,2934 | 0,7102 | 0,850 | 0,8371 | 0,7115 |
0,1803 | 0,425 | 0,7482 | 0,3180 | 0,7649 | 0,875 | 0,8328 | 0,7287 |
0,2012 | 0,450 | 0,7617 | 0,3428 | 0,8294 | 0,900 | 0,8272 | 0,7445 |
0,2231 | 0,475 | 0,7741 | 0,3677 | 0,9104 | 0,925 | 0,8201 | 0,7586 |
0,2461 | 0,500 | 0,7854 | 0,3927 | 1,0248 | 0,950 | 0,8113 | 0,7707 |
0,2701 | 0,525 | 0,7956 | 0,4177 | 1,2332 | 0,975 | 0,8002 | 0,7802 |
Obliczenia stanowiska dolnego
Obliczenia mają na celu zaprojektowanie dolnego stanowiska budowli w sposób zapobiegający jej zniszczeniu wskutek podmycia fundamentów. Zakres analiz i obliczeń obejmuje:
- wymiary i kształt wylotu,
- wymiary umocnień koryta w dolnym stanowisku,
- głębokość rozmyć,
- zaprojektowanie umocnień koryta.
3.3.2. Głębokość i prędkość na wylocie z przewodu przepustu
3.3.2.1. Głębokości wody hwyl w przekroju wylotowym przewodu przepustu, potrzebne do oceny warunków przepływu za budowlą, można przyjmować wg tabeli 3.4.
3.3.2.2. Prędkości wody w przekroju wylotowym przewodu przepustu należy określać z wzoru:
Qm
vwyl = ------ [3.28]
Fwyl
gdzie: Fwyl - pole przekroju strumienia na wylocie odpowiadające napełnieniu hwyl.
3.3.3. Ukształtowanie wypadu
Odpowiednio ukształtowany i umocniony odcinek koryta poniżej wylotu, nazywany wypadem, ma na celu rozprowadzenie przepływu na większą szerokość i zmniejszenie głębokości rozmyć koryta. Podane dalej zalecenia ograniczają się tylko do konstrukcji wypadu i nie obejmują sposobów kształtowania przejść z wypadu w koryto naturalne.
Wypad wymaga umocnienia, gdy vwyl > 1,2 vnr. Prędkość nierozmywającą vnr należy przyjmować wg 2.3.1.2.
Wypad powinien być ukształtowany względem osi przewodu przepustu tak, aby strumień rozszerzał się symetrycznie z szerokości wylotu bwyl (rys.3.2) do szerokości koryta umocnionego Bw, na długości zależnej od warunków hydraulicznych w dolnym stanowisku budowli.
Tabela 3.4. Głębokości w przekroju wylotowym przepustu
Lp. |
Warunki przepływu w przewodzie przepustu |
Warunki wypływu na wylocie |
Spadek dna przepustu ip |
Głębokość na wylocie hwyl |
1 | Przepływ niepełnym | nie zatopiony | < ikr | (0,7 ÷ 0,8) hkr |
2 | przekrojem (o swobodnym | ≥ ikr | (0,7 ÷ 1,0) ho* | |
3 | zwierciadle wody | zatopiony | < ikr | hd |
4 | w przewodzie) | ≥ ikr | (0,7 ÷ 1,0) ho* | |
5 | Przepływ pełnym przekrojem (pod | nie zatopiony | - | 0,85 hp |
6 | ciśnieniem) | zatopiony | - | hp |
gdzie: ho - głębokość w ruchu jednostajnym w przewodzie,
* - za głębokość bezpieczną zaleca się przyjmować hwyl = 0,7ho.
Rys.3.2. Schemat wypadu i jego umocnień
Jeśli wypad ma charakter umocnionej powierzchni, a przekrój poprzeczny koryta cieku jest bardzo mały lub koryto nie jest wykształcone, zaleca się formowanie wypadu w postaci prostokątnej powierzchni umocnionej o wymiarach w planie Lu x Bw.
We wszystkich przypadkach, gdy koryto wypadu przechodzi w ukształtowane koryto cieku, np. rowu, zaleca się stosowanie prostoliniowego w planie rozszerzenia wypadu.
Podane dalej zalecenia dotyczą przypadków, gdy uskok dna na końcu wylotu przepustu p nie przekracza 0,2 m. Gdy uskok ten jest większy, w obliczeniach wypadu należy uwzględnić rzeczywistą wysokość energii strumienia wody spadającego na płytę wypadu.
Kąt β odchylenia ścian wypadu od jego osi (rys.3.2) należy określać:
- dla ruchu rwącego w korycie odpływowym z wzoru:
( 1 )
β = arc tg (-----------------) [3.29]
(0,30 Frwyl + 0,54)
gdzie: Frwyl = (v2wyl)/(ghwyl) - liczba Froude'a w przekroju wylotowym
- dla ruchu spokojnego w tym korycie z wykresu Šerenkova na rys. 3.3
gdzie: Frd = (v2d)/(gh) - liczba Froude'a w przekroju koryta odpływowego, za wypadem.
Rys.3.3. Wykres Śerenkova do określania kąta β w stopniach
Wartości hwyl i vwyl należy określać zgodnie z 3.3.2.1 i 3.3.2.2, a wartość średniej głębokości wody h i prędkości vd wyznaczać z warunków przepływu w korycie odpływowym przy przepływie miarodajnym. Jeśli na wylocie przepustu występuje uskok dna, to przy obliczeniach głębokość odmierza się od dna koryta lub powierzchni umocnionej.
Po określeniu kąta β rozszerzenia ścian wylotu przepustu lub umocnionego koryta za małym mostem należy obliczyć długość wypadu Lw, na którym następuje całkowite rozszerzenie się strumienia:
Bw - bwyl
Lw = -------------- [3.30]
2tgβ
w którym za Bw należy podstawiać szerokość umocnień na wypadzie równą:
- szerokości koryta wypadu (dno i skarpy umocnione) równej (2÷3) świateł małego mostu lub (3÷5) świateł przepustu,
- szerokości umocnionej powierzchni traktowanej jako szerokość wypadu, gdy dolina cieku jest płaska i szeroka, zatapiana w czasie przejścia przepływu miarodajnego, a koryto cieku niewykształcone lub bardzo małe.
3.3.4. Ocena warunków hydraulicznych poniżej wylotu.
Warunki przepływu w dolnym stanowisku budowli kształtują się pod wpływem głębokości i prędkości przepływu w przekroju wylotu i w korycie odpływowym. Głębokość hm w dolnym stanowisku budowli określa się jako różnicę rzędnej zwierciadła wody odpowiadającej przepływowi miarodajnemu i rzędnej dna wypadu (dna koryta poniżej wylotu).
W celu ustalenia warunków hydraulicznych na wypadzie, w przypadku ruchu spokojnego w korycie odpływowym, należy porównać hwyl z głębokością hkr w przewodzie przepustu.
Jeżeli hwyl < hkr, to w obrębie stanowiska dolnego wystąpi odskok hydrauliczny i wymagane jest specjalne ukształtowanie odcinka koryta - wypadu.
Jeżeli hwyl ≥ hkr, to na wylocie z przepustu odskok hydrauliczny nie wystąpi i wystarczy wtedy umocnienie dna odpowiednie dla prędkości wylotowej.
W przypadku wystąpienia odskoku należy obliczyć:
- głębokość sprzężoną z głębokością na wylocie:
hwyl (Ö Q2m )
h2wyl = ----- (Ö1 + 8 -------------- - 1) [3.31]
2 (Ö gb2wyl h3wyl )
- głębokość strumienia w ruchu rwącym, w przekroju poprzecznym na końcu rozszerzenia wypadu hw, z równania:
1,1 Q2m v2wyl
hw + ----------- = p + hwyl = --------- [3.32]
2gh2w B2w 2g
gdzie: Bw - szerokość umocnień na wypadzie dobrana wg 3.3.3,
p - wzniesienie dna przepustu na wylocie nad poziomem płyty dna wypadu;
- głębokość strumienia sprzężoną z głębokością hw z równania:
hw (Ö Q2m )
h2w = ----- (Ö1 + 8---------------- - 1) [3.33]
2 (Ö gb2w h3w )
Porównanie wartości obliczonych głębokości pozwala zakwalifikować rozpatrywaną sytuację do jednego z następujących przypadków:
a) h2wyl ≤ hd - przejście z ruchu rwącego w przewodzie w ruch spokojny w korycie odbywa się w formie odskoku zatapiającego strumień w przekroju wylotowym budowli,
b) h2wyl > hm ≥ h2w - odskok powstaje na długości rozszerzającego się wypadu lub w jego końcowym przekroju,
c) h2w > hm - odskok jest odsunięty, co oznacza, że powstaje on w korycie, poniżej rozszerzonego wypadu,
gdzie: hm = hd +p - głębokość w kanale odpływowym, odpowiadająca rzędnej miarodajnej zm.
3.3.5. Umocnienia wypadu
Koryto za wylotem przepustu lub małego mostu powinno być umocnione, a długość umocnień Lu powinna spełniać następujące warunki:
- Lu ≥ Lw, gdzie Lw - długość wypadu określona wg 3.3.3.,
- Lu = (2÷3)D lub (2÷3)b; D - średnica przewodu kołowego, b - szerokość otworu prostokątnego.
Typ umocnienia należy dobierać w zależności od prędkości obliczeniowej vobl, której wartość zaleca się przyjmować jako równą 1,5 vwyl i powinno być ono układane na filtrze odwrotnym.
Zaleca się stosować na końcu umocnień pionowy lub nachylony element ochronny (rys.3.4), zagłębiony na hu ≥ 1,3 Δhr, gdzie: Δhr - głębokość rozmycia obliczona dla występującego w dolnym stanowisku rodzaju ruchu wg 3.3.6.
3.3.6. Głębokość rozmycia
Do zaprojektowania głębokości założenia elementu zabezpieczającego na końcu umocnień potrzebna jest znajomość głębokości rozmycia koryta. Teoretyczną głębokość rozmycia należy obliczać w zależności od lokalizacji odskoku zgodnie z przypadkami podanymi w 3.3.4:
- w przypadku a), gdy odskok zatapia wylot budowli:
( vwyl )
Δhr = hd (------ - 1) [3.34]
( vnr )
- w przypadku b), gdy odskok powstaje na rozszerzającym się wypadzie:
Δhr = 1,85 h2w - hd [3.35]
- w przypadku c), gdy odskok powstaje poza wypadem:
Δhr = 1,5 hd [3.36]
Rzeczywistą maksymalną głębokość rozmycia oblicza się z wzoru:
Δhrmax = kΔhr [3.37]
Współczynnik redukcyjny k należy przyjmować z przedziału (0,6÷0,8), przy czym wartości mniejsze odpowiadają małym zlewniom, w których wezbrania są krótkotrwałe.
Jeśli obliczona głębokość rozmyć przekracza 2 m, należy na wylocie budowli zaprojektować urządzenie do rozpraszania energii (nieckę, próg, szykany itp.) zgodnie z zasadami projektowania wypadów budowli piętrzących lub zastąpić przepust małym mostem.
Rys.3.4. Typy umocnień poniżej przepustów i małych mostów: 1 - pryzma kamieni, 2 - narzut, bruk, płyty lub inne umocnienia dna, 3 - element kończący umocnienie.
Światło małego mostu z dnem umocnionym
W korycie cieku może panować ruch rwący (podkrytyczny) lub spokojny (nadkrytyczny). Metody obliczeń podane dalej nie obejmują przypadku, gdy mały most powoduje przejście z ruchu rwącego w spokojny powyżej obiektu. Zasady rozwiązań pozwalających na uniknięcie zmiany rodzaju ruchu przed mostem podane są w p.3.2.2.2.
Dla małego mostu zbudowanego na cieku, w którym panuje ruch spokojny, mogą wystąpić dwa przypadki różniące się sposobem obliczeń. Kryterium podziału stanowi warunek:
NH > hd [3.38]
gdzie: N - współczynnik zależny od kształtów przyczółków, dobierany z tabeli 3.5,
H- głębokość wody spiętrzonej przed mostem równa różnicy rzędnej zwierciadła wody spiętrzonej zs i rzędnej umocnionego dna pod mostem,
hd - głębokość wody poniżej mostu równa różnicy rzędnej zwierciadła wody i rzędnej umocnionego dna pod mostem.
Jeżeli warunek [3.38] jest spełniony, wytwarza się spiętrzenie przed mostem, głębokość pod mostem maleje do głębokości krytycznej, a za mostem powstaje niebezpieczeństwo silnych rozmyć związanych z przejściem do ruchu spokojnego.
Jeżeli warunek [3.38] nie jest spełniony, przepływ w przekroju mostowym nie zmienia charakteru (ruch spokojny pozostaje spokojnym, a rwący - rwącym).
3.4.2. Wyznaczanie minimalnego światła mostu dla założonego spiętrzenia przed mostem
Po ustaleniu wysokości wzniesienia spiętrzonej wody nad umocnionym dnem pod mostem H, należy obliczyć prędkość w przekroju przed mostem po spiętrzeniu vs oraz wysokość energii przed mostem Ho = H + vs2/2g.
Dla wybranego rodzaju przyczółków należy dobrać z tabeli 3.5 wartość współczynnika N i sprawdzić warunek [3.38].
Jeżeli jest on spełniony, to minimalne światło mostu L należy obliczać ze wzoru:
Qm
L = ------------------ [3.39]
mÖ 2g Ho3/2
Jeżeli warunek [3.38] nie jest spełniony, to minimalne światło mostu L jest równe:
Qm
L = ------------------ [3.40]
μhdÖ 2g (Ho - hd)
Wartości współczynników m i μ dobiera się z tabeli 3.5.
3.4.3. Wyznaczanie minimalnego światła mostu dla założonej prędkości pod mostem.
Prędkość dopuszczalną pod mostem v dobiera się w zależności od odporności podłoża na rozmycia (vnr wg 2.3.1.2.) lub zastosowanych umocnień (vd wg 2.3.1.3.).
Dla przypadku spełnienia warunku [3.38] minimalne światło mostu należy obliczać z wzoru:
g Qm
L = ------------------ [3.41]
2,6 m v3
Jeżeli warunek [3.38] nie jest spełniony, to minimalne światło mostu równe jest:
Qm
L = ------------------ [3.42]
μv(Ho - v2o/2g)
Ho we wzorze [3.42] oblicza się wstępnie dla warunków przepływu bez spiętrzenia.
Przed przyjęciem światła mostu nie jest możliwe określenie wartości Ho i H, zatem warunek [3.38] nie może być więc sprawdzony. Należy więc obliczyć L wzorem [3.41], następnie określić H dla tego przypadku i sprawdzić warunek [3.38]. Jeżeli warunek ten nie jest spełniony, obliczenia należy wykonać wzorem [3.42].
3.4.4. Obliczanie głębokości wody spiętrzonej H przed mostem o przyjętym świetle L Jeżeli warunek [3.38] jest spełniony, to:
( Q )2/3 v2s
H = (--------- - ----- [3.43]
( mL Ö2g ) 2g
Ze względu na zależność vs od głębokości H, obliczenie należy prowadzić metodą iteracyjną, przyjmując w pierwszym przybliżeniu vs równe prędkości w przekroju bez spiętrzenia vo.
Prędkość przepływu w przekroju mostowym należy obliczać z wzoru:
Qm
v = ----- [3.44]
kLH
gdzie: k - współczynnik dobrany z tabeli 3.5.
Jeżeli warunek [3.38] nie jest spełniony, spiętrzenie przed mostem jest niewielkie i może być określone wg 2.4.
3.4.5. Rozmycia za odcinkiem umocnionego dna oraz zasady kształtowania części wylotowej (wypadu) dla małego mostu przyjmuje się wg 3.3.
Tabela 3.5. Współczynniki dla małych mostów
Lp. | Rodzaj przyczółków | μ | m | N | k |
1 | ze skrzydłami krzywoliniowymi | 0,93 | 0,36 | 0,78 | 0,54 |
2 | z korpusem wtopionym w nasyp | 0,91 | 0,35 | 0,80 | 0,52 |
3 | ze skrzydłami ukośnymi | 0,88 | 0,34 | 0,81 | 0,49 |
4 | ze skrzydłami równoległymi do osi drogi | 0,86 | 0,33 | 0,83 | 0,47 |
5 | ze skrzydłami prostopadłymi do osi drogi | 0,83 | 0,32 | 0,84 | 0,45 |
(uchylony).
OBCIĄŻENIE POJAZDAMI SPECJALNYMI
2. Mosty, wiadukty i estakady, o co najmniej dwóch pasach ruchu na jezdni, projektuje się na cztery klasy MLC. W zależności od klasy obciążenia pojazdami samochodowymi obiekty są obciążane pojazdami kołowymi i gąsienicowymi usytuowanymi w jednej i w dwóch kolumnach zgodnie z tabelą:
Klasa obciążenia pojazdami samochodowymi | Klasa MLC | |||
pojazdy kołowe | pojazdy gąsienicowe | |||
jedna kolumna | dwie kolumny | jedna kolumna | dwie kolumny | |
Klasa I | 150 | 100 | 120 | 80 |
Klasa II | 120 | 80 | 100 | 60 |
3. Mosty i wiadukty tymczasowe (składane) są obciążane pojazdami kołowymi i gąsienicowymi klasy co najmniej MLC 60 usytuowanymi w jednej kolumnie i klasy co najmniej MLC 40 usytuowanymi w dwóch kolumnach. Dla tego rodzaju obiektów w modelu LM2, zgodnie z Polską Normą dotyczącą oddziaływań na konstrukcje w zakresie obciążeń ruchomych mostów, przyjmuje się wartość współczynnika dostosowawczego βQ = 0,50 oraz okres eksploatacji w danym miejscu nie dłuższy niż 5 lat.
4. Przy projektowaniu obiektów na klasy MLC jako obciążenie ruchome przyjmuje się wyłącznie obciążenie pojazdami specjalnymi.
5. Ustawienie pojazdów specjalnych.
5.1. W przekroju podłużnym obiektu pojazdy specjalne są ustawiane w kolumnie, w której odległość mierzona w poziomie pomiędzy osiami kół sąsiednich pojazdów wynosi 30,90 m, a odległość pomiędzy krawędziami styku z podłożem gąsienic sąsiednich pojazdów wynosi 30,50 m.
5.2. Przy ustawianiu kolumny pojazdów w przekroju poprzecznym obiektu:
1) z jezdnią z krawężnikami - odległość mierzona w poziomie pomiędzy krawędzią krawężnika jest nie mniejsza niż:
a) 0,65 m - do osi koła (kół) pojazdu kołowego,
b) 0,35 m - do krawędzi gąsienicy pojazdu gąsienicowego;
2) bez krawężników lub z krawężnikiem cofniętym w stosunku do krawędzi bariery ochronnej - odległość mierzona w poziomie pomiędzy krawędzią prowadnicy bariery lub balustrady a krawędzią gąsienicy lub osią koła (kół) pojazdu jest większa o 0,50 m niż podana w pkt 1.
5.3. Przy ustawianiu dwóch kolumn pojazdów w przekroju poprzecznym obiektu odległość mierzona w poziomie pomiędzy osiami kół sąsiednich pojazdów jest nie mniejsza niż 1,10 m, a pomiędzy krawędziami gąsienic - nie mniejsza niż 0,50 m.
5.4. Jeżeli szerokość jezdni obiektu uniemożliwia zachowanie odległości, o których mowa w ust. 5.2 i 5.3, kolumnę ustawia się w osi pasa ruchu, przy czym w odniesieniu do pojazdów gąsienicowych tak, aby zewnętrzna krawędź gąsienicy pokryła się z krawędzią pasa ruchu.
5.5. Kolumny pojazdów w przekroju podłużnym i poprzecznym obiektu ustawia się tak, aby efekt wywołany obciążeniem był najniekorzystniejszy dla obliczanej wielkości, przy czym wyłącza się z kolumny pojazdy, jeżeli uzyska się bardziej niekorzystny wynik.
6. Schematy pojazdów specjalnych dla poszczególnych klas MLC.
OZNAKOWANIE WYJŚĆ AWARYJNYCH I DRÓG EWAKUACYJNYCH
2. Do oznakowania na ścianach bocznych drogi ewakuacyjnej do najbliższych wyjść należy stosować znaki według podanego poniżej przykładu.
3. Do oznakowania pozostałych dróg ewakuacyjnych należy stosować znaki bezpieczeństwa zgodne z Polskimi Normami dotyczącymi znaków bezpieczeństwa.
- zmieniony przez § 1 pkt 1 rozporządzenia z dnia 10 czerwca 2014 r. (Dz.U.2014.858) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 12 lipca 2014 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 1 rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 6 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 1 kwietnia 2010 r. (Dz.U.10.65.408) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 29 kwietnia 2010 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 29 rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zdanie wstępne zmienione przez § 1 pkt 4 rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 23 kwietnia 2013 r. (Dz.U.13.528) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 22 maja 2013 r.
- zdanie wstępne zmienione przez § 1 pkt 30 rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 40 lit. a rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 40 lit. a rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 10 rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 16 maja 2012 r. (Dz.U.12.608) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 czerwca 2012 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 44 rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
- zmieniony przez § 1 pkt 44 rozporządzenia z dnia 1 sierpnia 2019 r. (Dz.U.2019.1642) zmieniającego nin. rozporządzenie z dniem 13 września 2019 r.
Sejm uchwalił w piątek ustawę, która obniża składkę zdrowotną dla przedsiębiorców. Zmiana, która wejdzie w życie 1 stycznia 2026 roku, ma kosztować budżet państwa 4,6 mld zł. Według szacunków Ministerstwo Finansów na reformie ma skorzystać około 2,5 mln przedsiębiorców. Teraz ustawa trafi do Senatu.
Grażyna J. Leśniak 04.04.2025Osoba ubiegająca się o pracę będzie musiała otrzymać informację o wysokości wynagrodzenia, ale także innych świadczeniach związanych z pracą - zarówno tych pieniężnych, jak i niepieniężnych. Ogłoszenie o naborze i nazwy stanowisk mają być neutralne pod względem płci, a sam proces rekrutacyjny - przebiegać w sposób niedyskryminujący. Zdaniem prawników nowe przepisy mogą wymusić zmiany regulaminów wynagradzania w firmach czy układów zbiorowych.
Grażyna J. Leśniak 04.04.2025Z początkiem kwietnia na liście refundacyjnej znajdzie się 29 nowych leków, z czego 7 stosowanych w chorobach rzadkich. Znalazły się na niej m.in. terapia dla dzieci od drugiego roku życia chorych na mukowiscydozę i szczepionki dla seniorów na półpaśca i RSV. Ogólnie na liście znajdzie się 10 nowych terapii onkologicznych i 19 z innych kategorii.
Inga Stawicka 01.04.20251 kwietnia br. nowelizacja ustawy o Krajowej Sieci Onkologicznej wchodzi w życie. Wprowadza ona zmiany w zakresie terminów pierwszej kwalifikacji podmiotów leczniczych na poszczególne poziomy zabezpieczenia opieki onkologicznej Krajowej Sieci Onkologicznej oraz wdrażania elementów KSO. Wcześniej wejście w życie większości elementów reformy przesunięto o ponad rok.
Agnieszka Matlacz 01.04.2025Nie będzie podwyższenia kar dla pracodawców, przewidzianych w Kodeksie pracy, za wykroczenia przeciwko prawom pracowników. W czwartek Sejm przyjął poprawkę Senatu wykreślającą z ustawy poprawkę Lewicy. Posłowie zgodzili się też na to, by agencje pracy tymczasowej mogły zatrudniać cudzoziemców także na podstawie umów cywilnoprawnych, a nie tylko na umowę o pracę.
Grażyna J. Leśniak 20.03.2025Sejm przyjął w czwartek większość poprawek redakcyjnych i doprecyzowujących, które Senat wprowadził do ustawy o rynku pracy i służbach zatrudnienia. Przewiduje ona reformę urzędów pracy, w tym m.in. podniesienie zasiłku dla bezrobotnych i ułatwienia w podnoszeniu kwalifikacji zawodowych. Ustawa trafi teraz do podpisu prezydenta.
Grażyna J. Leśniak 20.03.2025Identyfikator: | Dz.U.2000.63.735 |
Rodzaj: | Rozporządzenie |
Tytuł: | Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. |
Data aktu: | 30/05/2000 |
Data ogłoszenia: | 03/08/2000 |
Data wejścia w życie: | 18/08/2000 |