Útépítési alapfogalmak

Útépítési alapfogalmak A KÖZLEKEDÉS FOGALMA, ÁGAZATAI A közúti személy- és áruszállítás jelenlegi módjai és eszközei fokozatosan alakultak ki – történelem. Mi a közlekedés? Személyek, tárgyak, dolgok helyváltozása, különböző – mindig természetes, előre meghatározott – pályákon, különböző eszközökkel történik. A közlekedés fogalmába tartozik a gyalogos- és a kerékpáros-helyváltoztatástól kezdve a közúti, vasúti, vízi és csővezetékes szállítás éppúgy, mint a légi közlekedés. Közlekedési pályák lehetnek: - Természetes: levegő, tenger, folyó - Mesterséges: út, vasút, csővezeték, csatorna (pl. TV.) A közlekedés speciális formája a hírközlés. Az információáramlás napjainkban, hatalmas mértékben felgyorsult, és fontos gazdasági tényezővé vált. Legkorszerűbb fajtája a technikailag szinte határtalan lehetőségeket megnyitó számítógépes kommunikáció, az Internet. A közlekedés alapvető emberi szükséglet, valamennyi emberi tevékenységhez, az életfeltételek biztosításához, a gazdálkodáshoz, a kereskedelemhez elengedhetetlenül szükséges. A közlekedéspolitika feladata a közlekedési igények kielégítése, amelyben a közlekedési módok közötti optimális munkamegosztásra éppúgy tekintettel kell lenni, mint a gazdaságossági és nem utolsósorban a környezetvédelmi kérdésekre. A közlekedési szükségletek kielégítése a közlekedési szakágazatok között, differenciáltan történik: A közúti közlekedés elsősorban a kis- és közepes távolságú személy- és áruszállítást, a gyűjtő- és elosztó szállításokat, darabáru-fuvarozást, a kényes és speciális áruk szállítását végzi. A vasúti közlekedés feladata a nagy tömegű áruszállítás és a nagy távolságokra irányuló személyszállítás, beleértve a nemzetközi forgalmat is. A vízi közlekedés a személyfuvarozásban menetrendszerűen az üdülőforgalomban vállal szerepet, valamint a belföldi és nemzetközi áruszállításban, a hajózóurak menti nagy tömegű áruszállítást bonyolítja. A légi közlekedés alapfeladata a közép- és nagy távolságú nemzetközi utasforgalom, valamint speciális, értékes és különleges áruk szállítása. A csővezetékes szállítás szerepe a speciális áruk, a nagy tömegű áruk viszonylag nagy távolságra történő szállítása.

Összeállította: Szilágyi Tamás

A közúti közlekedés (közúti forgalom) tulajdonképpen: - a közlekedő emberek (járművezeték és utasok, gyalogosok), - a közúti járművek (személy- és tehergépkocsik, autóbuszok, motorkerékpárok, segédmotoros kerékpárok és kerékpárok, tömegközlekedési eszközök), - a pálya és környezte (útburkolat teherbíró képessége, felülete, csatlakozó zöldterületek, úttartozékok, forgalomszabályozó és információs rendszerek), - az időjárás és más külső tényezők befolyása alatt álló bonyolult és egymással kölcsönhatásban lévő kapcsolatrendszerek.

Egy irányban érvényesülő hatások: • az emberre hat a pálya és környezete, az időjárás; • a pályára és környezetére, és a járműre hat az időjárás. Két irányban érvényesülő hatások: • az ember és a jármű között; • a jármű és a pálya között.

Az útépítés az utak pályájával foglalkozik.

MAGYARORSZÁG KÖZÚTHÁLÓZATA


A közutak egy országon belül hálózatot alkotnak. Az országos közutak jelenlegi számozási rendszerét követve a budapesti központból (Lánchíd, 0 km) a fő nemzetközi irányokba, valamint az országrészek bekötésére indulnak főutak, amelyeket az óramutató járásával megegyező irányban, növekvő számozással láttak el. Ez alól kivétel a 8-as főút, ami Székesfehérvárról indul, valamint a leendő M0-ás körgyűrű. Magyarország úthálózata az utak tulajdonviszonya szerint: • közutakból és • magánutakból tevődik össze. A közutak részben állami, részben önkormányzati tulajdonban vannak, ezeket a használat szerint országos, ill. helyi útként különböztetjük meg. A magánutak elsősorban erdészeti, mezőgazdasági és ipari utak (idetartozik pl. a benzinkutak belső útja is). A magánutak egy része a közforgalom számára is igénybe vehető. A közutak területi elhelyezkedésük szerint lehetnek: • külterületi közutak (jele K); • belterületi közutak (jele B). A külterületi közutak törzsúthálózatát: • a külterületi elsőrendű utak (autópályák, autóutak, elsőrendű főutak); • a külterületi másodrendű utak (másodrendű főutak, összekötő utak) alkotják. A főutak által meghatározott szektorokon belül az első- és másodrendű (két vagy három számjegyű) főutak tovább szűkítik a szektorokat. A belterületi közutak főúthálózatát: • a belterületi elsőrendű utak (autópályák, autóutak, elsőrendű főutak -forgalmi utak); Az elsőrendű utak a kerületeket kötnek össze. • a belterületi másodrendű főutak (forgalmi utak) alkotják. A másodrendű utak, a kerületen belüli forgalom lebonyolítását szolgálják. Kezelője az önkormányzat. Belterületi utaknál az autóutakat és az autópályát csak kényszerűségi okokból lehet átvezetni. Az átvezetés történhet magas vezetésű vonalvezetéssel – ami csúnya és zajos, mélyvezetéssel alagutakban, ami drága. A közutak közé tartoznak a kerékpárutak, a gyalogutak, valamint a gyalog- és kerékpárutak. Mellékutaknak nevezzük • külterületen a kisforgalmú utakat; • belterületen a gyűjtő utakat, valamint a lakó- és kiszolgálóurakat. Mellékutak átmenő forgalomra nem alkalmasak, a célforgalmat szolgálják.


A közutak tervezési osztályba sorolását betű és számjegy is jelzi, amely utal: • a területi elhelyezkedésre; • a hálózati szerepkörre; • a forgalmi jelentőségre. A különböző típusokhoz meghatározott keresztmetszeti méretek (forgalmi sáv- és koronaszélességek) tartoznak. A közutak keresztmetszeti méreteit, a tervezéskor alapul veendő műszaki jellemzőket, a környezeti körülmények (A, B, C) domborzati viszonyok figyelembevételével, előírt tervezési sebesség alapján kell meghatározni „A"jelű környezet – síkvidéki 50 m ig. „B" jelű környezet – dombvidéki 50 – 500 m között „C"jelű környezet – hegyvidéki 500 m fölött A magasság különbséget 10 km-es körzetben kell vizsgálni.

SEBESSÉGFOGALMAK Minden út vízszintes és magassági vonalvezetését szigorú szabályok írják elő. Az előírások alapja a sebesség. A járművek a rájuk ható erők eredőjének megfelelően vagy egyenletes sebességgel haladnak, vagy gyorsítanak, ill. lassítanak. A járművek teljesítőképességük alapján eltérő gyorsító képességűek, és természetesen különböző a maximális sebességük is. Az egyes járművek, ill. járműcsoportok haladását vizsgálva, a következő fontosabb, sebességfogalmak határozhatók meg: • Tervezési sebesség: az a legnagyobb egyenletes sebesség, amely normális időjárási és szabad forgalmi viszonyok mellett, az út minden szakaszán biztonságosan kifejthető. A tervezési sebesség alapján a műszaki jellemzők minimumát határozzák meg, így a kedvezőbb műszaki paraméterű szakaszokon ennél magasabb sebességgel is közlekedhetnek a járművek. • Legnagyobb aktív menetsebesség: az a sebességérték, amellyel a szóló jármű egy adott útszakaszon közlekedni tud úgy, hogy sebességét csupán az út vonalvezetési jellemzői befolyásolják. • Átlagos menetsebesség: az a sebességérték, amely a forgalmi viszonyokat is figyelembe veszi. Az összes jármű menetidejéből számított átlagos menetidőt osztjuk az úthosszal. • Megengedett sebesség: jogszabályban (pl. KRESZ) előírt olyan sebességérték, amellyel a közlekedés az adott kategóriájú és környezetű úton, adott közigazgatási körülmények között megengedett. • Pillanatnyi sebesség: egy rövid útszakaszon mért sebesség-eloszlási görbe adott, általában 85%-os (esetleg 15%-os) értékéhez tartozó sebességérték. Azt a sebességértéket jelenti, amellyel, vagy amelynél kisebbel a járművek 85%-a közlekedik.


A sebesség függvényében írja elő a közúti út szabályzat pl. a következőket: - min. körívsugár - min. átmeneti ív hossz - max. hosszesésm13% - a hossz-szelvények lekerekítő értéke - min. oldalesés - max. túlemelés - min. látótávolság - min. előzési látótávolság AZ ÚTPÁLYÁRA JUTÓ ERŐHATÁSOK A jármű a kerekein keresztül érintkezik az útpályával, és az útpályára különböző irányú erőket ad át. A járműveket úgy tervezik, hogy egy kerékre 5 kN terhelés essen. Az erők lehetnek: • az útpályára merőleges erők; • az útpálya síkjába eső erők (hosszirányú erők, keresztirányú erők). Az útpályára merőleges erők A közúti jármű tömege következtében a kerékabroncs benyomódik, és ún. felfekvési felületen érintkezik az útburkolattal. A pályára ható függőleges igénybevételből származó feszültség függ: • az egy kerékre jutó terheléstől; • a gumiabroncs fajtájától; • az abroncsban lévő nyomástól függő felfekvési felülettől. Átlagos feszültség: ahol

σá = F / A kN/cm2

F a jármű tömegéből az egy kerékre jutó terhelés, kN A a kerék felfekvési felülete, cm2

Az útpálya síkjába eső erők Az útpálya síkjában ható erők hossz- és keresztirányú komponensekből állnak. A gépkocsi egyenes vonalú mozgását a hosszirányú erők (vonóerő ↔ ellenállások) eredője határozza meg. Az ívben haladó jármű mozgását a keresztirányú erők (centrifugális erő, keresztirányú súrlódás, a burkolat oldalesése) befolyásolják. Hosszirányú erők: A vonóerő a gépjármű mozgásirányával megegyező irányú. A gépjármű mozgását a különböző áttételi szerkezeteken át a motortól a hajtott keréktengelyekre átadódó forgatónyomaték idézi elő. Vonóerő függ, az alábbiaktól: - sebesség - fordulatszám - hengerűrtartalom - kompresszió


A jármű által kifejthető vonóerő értékének határt szab az útpálya felületétől és a gumiabroncstól függő hosszirányú súrlódási f tényező, valamint a hajtott tengelyekre jutó tömeg. Ha a burkolat, csúszós, jeges (az f értéke kicsi), vagy ha a nyomaték túl nagy, a kerék kipörög, a gépjárművel nem lehet elindulni. (Ez a jelenség megfigyelhető az induló gőzmozdonyok kerekeinél is.) Ellenállások. A gépjárművet a motor forgatónyomatékából származó vonóerő hozza mozgásba és tartja mozgásban. A mozgással szemben különböző ellenállások ébrednek. Ha a vonóerő és az ellenállások nagysága megegyezik, a jármű egyenletes, állandó sebességgel halad. Ha a vonóerő nagyobb, mint az ellenállások, akkor a jármű gyorsul. Ha az ellenállás nagyobb, minta vonóerő, a jármű lassul, majd megáll. Az ellenállások fajtái: • gördülési ellenállás; • légellenállás; • emelkedési ellenállás. A gépjármű mozgása közben - a jármű tömege miatt - a kerekek az útburkolat felületével érintkezve alakváltozást szenvednek, a gumiabroncs jobban, a burkolat felülete kisebb mértékben benyomódik. Az Eg gördülési ellenállás: Eg =µQ N, ahol , µ a fajlagos gördülési ellenállás-tényező, N/kN; Q a jármű tömegéből átadódó erő, kN. A fajlagos gördülési ellenállás-tényező azt fejezi ki, hogy 1 kN járműtömegből adódó erőre hány N gördülési ellenállás jut. Értéke függ: • a burkolat fajtájától; • a burkolat minőségétől és állapotától; • a gumiabroncsban lévő nyomástól; • a gumiabroncs állapotától; • a haladási sebességtől. A µ tájékoztató értékei: • beton-, aszfaltbeton burkolatok, 15...20 N/kN; • aszfaltmakadám burkolatok, 20...30 N/kN • vizes makadámburkolatok, 30...35 N/kN; • földút 50...150 N/kN. Az El légellenállás a szélcsendben haladó gépkocsi esetén a mozgás irányára merőleges felületre ható légnyomásból, az oldalfelületen ébredő súrlódásból és a jármű mögötti légörvény szívóhatásából tevődik össze.


Értéke a következőképpen számítható: El = cAv2 N, ahol c a légellenállási tényező; A a gépjármű homlokfelülete, m2; v a jármű sebessége, km/h. Az A homlokfelület nagysága a jármű méreteiből számítható: A= 0,9MSz m2, ahol M jármű legnagyobb magassága, m; Sz a jármű legnagyobb szélessége, m. A c tájékoztató értékei: • személygépkocsinál, 0,015...0,035; • autóbuszoknál, 0,03; • versenyautónál, 0,012...0,015; • tehergépkocsiknál, 0,05...0,06. Nagyobb szél esetén a gépjármű sebessége helyett egy relatív sebességgel számolunk. Ellenszél esetén (v + vo), Hátszél esetén (v - vo) a figyelembe veendő relatív sebesség. A m/s-ban kifejezett szélsebességet át kell váltani (km/h = 3,6 m/s). Az Ee emelkedési ellenállás nem más, mint a jármű tömegének a lejtő irányában ható komponense.

Az emelkedési ellenállás nagysága: Ee = Q. sinα

kN.

Az emelkedő kis hajlásszögére való tekintettel a következő helyettesítést tehetjük: Ee = Q. tgα = Q. Ee = Q. l0e

%

=

%

N

N;

ahol Q a jármű tömegéből adódó erő, kN; e az emelkedő, ill. lejtő nagysága, %. Az 1000-szeres szorzóra a kN-ról N-ra történő átszámítás miatt van szükség.


A gépjárműre ható ellenállások az egyes ellenállások összegeként adódnak: ΣE = Eg+El+Ee ΣE = µQ ± Q. l0e% + cA(v±vo)2 Fv = ΣE = Q(µ ± l0e%)+ cA(v±vo)2

N

Az emelkedési ellenállás előjeles érték, lejtőben a jármű mozgását segíti. A + előjelet emelkedőben, a – előjelet lejtőben haladó járműre ható ellenállások számításakor kell alkalmazni. Keresztirányú erők: A keresztirányú erők a burkolat oldaleséséből, a centrifugális erő kicsúsztató hatásából és az oldalszél hatásából keletkeznek. A burkolat oldaleséséből és az oldalszél hatásából származó keresztirányú erők elhanyagolhatók.

Az R sugarú ívben haladó járműre ható centrifugális erőt azonban a forgalombiztonság szempontjából figyelembe kell venni. Az ívben haladó járműre ható Fc centrifugális erő: Fc =

N vagy kN

ahol Q a jármű tömege, N vagy KN; R a körív sugara, m; v a sebesség, km/h. A centrifugális erő minden esetben horizontális (vízszintes). A tömegerő minden esetben vertikális (függőleges). De ezeket az erőket az útpálya síkjában vizsgáljuk.


Számpéldák: 1. példa: Számítsa ki az ellenállás érétkét, ha - a jármű tömege 40 kN (Q) - a gördülési ellenállás értéke 30 N/kN (µ) - a jármű 3,5% emelkedőn halad - a jármű alaki tényezője 0,015 (c) - a jármű homlokfelülete 3,5 m2 (A) - a jármű sebessége 90 km/h (v) - a jármű 8 m/sec ellenszélben halad (v0) =

μ ± 10 % +

±

²

E = 40[kN] (30[N/kN] + 10 · 3,5[%]) + 0,015 · 3,5[m2] (90[km/h] + 28,8[km/h] )2 = 3340,95 [N] = 3,34 [kN] 8 m/sec = 8 · 3,6 = 28,8 km/h - ha a jármű 3,5% lejtőn halad - és hátszélben 8m/sec E = 40 (30 – 10 · 3,5) + 0,015 · 3,5 (90 – 28,8)2 = - 3,36 [N] 2. példa: Milyen burkolaton haladhat a v = 80 km/h sebességgel a gépjármű, 5 m/s hátszél esetén, hogy a keletkező ellenállások ne haladják meg az E = 3,8 kN-t? A gépjármű tömege: Q = 50 kN

c = 0,03

A homlokfelület: A = 7,0 m2

e = 3% emelkedő

A gördülési ellenállási tényező értékei: Burkolatfajta Beton és aszfaltburkolat Öntöttaszfalt érdesítve Kevert és itatott aszfaltmakadám, felületi bevonattal Kőburkolat

Gördülési ellenállási tényező N/kN 10 – 20 15 – 20 20 – 30 15 - 25

Hátszél: vo = 5 ⋅ 3,6 = 18km / h E = ( µ + 10 ⋅ e) ⋅ Q + c ⋅ A ⋅ (v − v0 ) 2 3800 = ( µ + 10 ⋅ 3) ⋅ 50 + 0,03 ⋅ 7 ⋅ (80 − 18) 2 3800 − 2307,24 µ= = 29,85 N / kN 50 A gépjármű a táblázat szerint kevert ill. itatott aszfaltmakadám burkolat, felületi bevonással, minősített burkolaton haladt. Összeállította: Szilágyi Tamás

3. példa Számítsa ki mekkora keresztirányú súrlódási tényezőnél nem következik be a gépjármű kicsúszása, ha a gépjármű tömegéből átadódó erő 85 kN, a jármű sebessége 95 km/h, a körív sugara 270 m? Valamint bekövetkezik-e a gépjármű kicsúszása q = 4,8%-os túlemelt szakaszon, ha a súrlódási tényező f1 = 0,2 A centrifugális erő értéke: Qv 2 85 ⋅ 95 2 767125 Fc = = = = 22,37 kN 127 R 127 ⋅ 270 34290 Kicsúszás vizsgálata vízszintes pályán:

f 1 ⋅ Q = 0,2 ⋅ 85 = 17kN Fc > f1 Q 22,37 kN > 17 kN tehát kicsúszik a jármű! Kicsúszás vizsgálata túlemelt pályán: tgα = q/100 = 4,8 / 100 = 0,048 Fc ⋅ cos α = f 1 ⋅ Q ⋅ cos α + Q ⋅ sin α mindkét oldal osztva cosα-val Fc = f1Q + Qtgα = 0,2 ⋅ 85 + 85 ⋅ 0,048 = 21,08 22,37 kN > 21,08 kN tehát kicsúszik a jármű! Miután a túlemelés esetén is kicsúszik a jármű, a biztonságos közlekedés feltétele, hogy a sebességet csökkenteni kell! 4. példa: Mekkora ellenszélben tud haladni a gépkocsi v = 80 km/h sebességgel, ha Fv = 6,0 kN

µ = 20 N/kN

e = 3% emelkedő

Q = 70 kN

c = 0,05

A = 7,0 m2

Fv = ( µ ± 10 ⋅ e) ⋅ Q + A ⋅ c ⋅ (v ± v0 ) 2 6000 = (20 ± 10 ⋅ 3) ⋅ 70 + 7 ⋅ 0,05 ⋅ (80 ± v0 ) 2 km v0 = 4,52 h


LÁTÓTÁVOLSÁGOK A biztonságos járművezetés alapvető feltétele, hogy a járművezető az útpályát, ill. az útpályán lévő meghatározott méretű akadályt kellő távolságból észlelje, az útpályát kellő hosszon át tudja tekinteni. Az áttekinthetőség teszi lehetővé, hogy a járművezető a szemmagasságból (általában 1,2 m) a mindenkori pálya-, forgalmi és környezeti viszonyokat át tudja tekinteni, és szükség esetén az akadály előtt biztonsággal meg tudjon állni. Megállási látótávolság: A megállási látótávolság az a távolság, amelyről a járművezető 1,2 m szemmagasságból látja a burkolat felületét, és egy ott elhelyezkedő akadály előtt biztonságosan meg tud állni. Így a megállási látótávolság megegyezik a biztonsággal növelt fékúttal.

Fékút: A fékút két részből tevődik össze: U = U1 + U2

m,

U1= a cselekvési idő alatt (általában 0,5...2,0 s) egyenletes sebességgel megtett út hossza, m; U2= a műszaki fékút, az az úthossz, amely alatt a fékezőerő felemészti a jármű mozgási energiáját, m. Ul = 1 (s) s (m/s) = 1 f Qf U2 =

! "

→

(km/h) = 0,278 v

,

U2 = 0,00394

m. s = sebesség m/s

#! %

$±&''

A + előjel emelkedőnél, a - pedig lejtőnél érvényes. Vízszintes pályán az e/ 100 tagot elhagyjuk. A fékút képlete:

U = 0,278 v + 0,00394

(±

m

Feltételezzük, hogy a jármű kerekei csúsznak. A megállási látótávolságot a vonalvezetés minden elemén biztosítani kell. Ez biztosítja a pálya keresztmetszetében a megfelelő látószélességet is.


Előzési látótávolság:

Két forgalmi sávos utakon, kétirányú forgalom esetén a gyorsabb jármű az előtte haladó járművet csak az ellenirányú forgalomra szolgáló útpálya ideiglenes igénybevételével tudja megelőzni. Az előzési látótávolság az az úthossz, amelyet a járművezetőnek át kell tekintenie ahhoz, hogy az előzési műveletet biztonságosan végrehajtsa. Az előzési látótávolság az előzést végrehajtó járműnek az előzési idő alatt megtett útjából, a szemben haladó járműnek ugyanezen idő alatt megtett úthosszából és a biztonsági távolságból áll. Az előzési látótávolság szükséges mértékének meghatározása jelentős mértékben függ a jármű gyorsító képességétől, az út vonalvezetési viszonyaitól. A számítások egyszerűsítése érdekében, az előzési idő 10 s-ban történő felvételével és 1 s biztonsági idő figyelembevételével az előzési látótávolság: Le = 6 v m Az előzési folyamatnak van egy olyan közbülső helyzete is, amikor az előzni szándékozó jármű már áttért az ellenirányú forgalom sávjára, de látja, hogy az előzést nem tudja biztonságosan végrehajtani, ezért visszatér a saját forgalmi sávjára. Az ehhez a művelethez tartozó látótávolságot redukált előzési távolságnak nevezzük: Le,red = 4 v m Számpélda: 1. példa Számítsa ki a fékút hosszát, ha - a jármű sebessége 75 km/h (v) - a hosszirányú súrlódási tényező 0,5 (f) - emelkedő mértéke 5% U 0 = 0,278v + 0,00394

v2 e% f + 100

U0 = 0,278 · 75 + 0,00394


)*! $+

, &''

= 61,145 m

Vízszintes pályán: U0 = 0,278 · 75 + 0,00394

)*!

= 65,15 m

,*

Ha az út felülete jeges, az f értéke 0,1 U0 = 0,278 · 75 + 0,00394 U0 = 0,278 · 75 + 0,00394 U0 = 0,278 · 75 + 0,00394

)*! ,-+

, &''

)*! ,-.

, &''

)*!

= 168,6 m

a fékút: emelkedő esetén

= 464,1 m

a fékút: lejtő esetén

= 242 m

,-

a fékút: vízszintes pálya esetén

2. feladat Számítsa ki a gépjármű sebességét, ha fékútjának hossza e = 4%-os emelkedőben U0=85m! Mekkora a gépjármű fékútjának hossza vízszintes szakaszon és e= 5%-os lejtőn, ha f = 0,6? a) A gépjármű sebessége U 0 = 0,278v + 0,00394

v2 e% f + 100

85 = 0,278v + 0,00394

v2 0,6 +

4% 100

0 = 0,00394v 2 + 0,17792v − 54,4

− 0,17792 ± 0,17792 2 − 4 ⋅ 0,00394 ⋅ (−54,4) v1, 2 = ⇒ 2 ⋅ 0,00394 km ⇒ v = 97,07 ≈ 97 h b) Fékúthossza vízszintes szakaszon

U 0 = 0,278v + 0,00394

v2 f

U 0 = 0,278 ⋅ 97 + 0,00394 ⋅

97 2 0,6

U 0 = 26,97 + 61,79 = 88,76m


c) Fékúthossza 5%-os lejtőben U 0 = 0,278v + 0,00394

v2 e% f − 100

U 0 = 0,278 ⋅ 97 + 0,00394 ⋅

97 2 5% 0,6 − 100

U 0 = 26,97 + 67,40 = 94,37 m


Az úthálózat szerkezeti elemei A közúti közlekedés számára épített pályaszerkezet nem helyezhető egyszerűen a terepre. A különböző természetes, ill. mesterséges akadályokat ki kell egyenlíteni, mégpedig úgy, hogy azok az út használójának leginkább megfeleljenek. A folyamatos és egyenletes vonalvezetést több tényező befolyásolja, ill. akadályozza, pl. a domborzati viszonyok, a beépítettség stb. Az utak szerkezeti elemei két, jól elkülöníthető részre oszthatók: • az alépítményre, • a felépítményre. A terep egyenetlenségeinek kiküszöbölésére, valamint a pályaszerkezet alátámasztására szolgál az alépítmény, más szóval a földmű. Az alépítmény fontos feladata az is, hogy a pályaszerkezet tömegét, valamint a közúti járművek tömegéből átadódó terhelést elosztva továbbítja az altalajnak. A földmű ezt az összetett feladatot csak akkor képes ellátni, ha kellően állékony, vagyis terhelés hatására az alakját nem változtatja, és a változó időjárási körülmények mellett is kellően tömör és megfelelő teherbírású. A földmunka mennyiségét a tervezéskor alkalmazott műszaki jellemzők, a domborzati viszonyok, a beépítettség és az egyéb akadályozó körülmények befolyásolják. A megfelelően elkészült alépítményre kerülhet a közvetlen terhelésnek kitett felépítmény, más szóval pályaszerkezet. Az útpálya a gépjárművek gumiabroncsain átadódó terhelést a burkolaton veszi át, a burkolat továbbjuttatja a burkolatalapra, ez pedig a talapra. A burkolat és a burkolatalap együttesen a pályaszerkezet. A közvetlen erőhatásokat a pályaszerkezet az alépítményre egyenletesen elosztva továbbítja, olyan mértékben, hogy abban káros alakváltozások ne jöhessenek létre.

Az utak szerkezeti elrendezése. Az alépítmény Az alépítmény, attól függően, hogy az eredeti terepszint és a leendő pályaszint hogyan helyezkednek el egymáshoz viszonyítva, háromféle lehet: • töltés; • bevágás; • vegyes szelvény. Összeállította: Szilágyi Tamás

Ahol a pályaszint a teljes útkorona szélességében a meglévő terepszint felett vezet, ott töltést kell építeni. A töltés meghatározott, megfelelő minőségű talajból épített földmű.

Ahol a pályaszint a teljes útkorona szélességében a terepszint alatt vezet, ott bevágásban vezetjük az utat. A bevágás természetes, termett talajon kialakított földmű.


Ahol pedig a meredek terepesésből adódóan a pályaszint és a terepszint metszik egymást, ott vegyes szelvényt kell kialakítani. Ebben a különleges esetben egy keresztszelvényen belül mind töltést, mind pedig bevágást is ki kell alakítani. Rézsűhajtás, terephajlás. A földművek határoló élei nem függőlegesek, hanem a vízszintessel bizonyos szöget zárnak be. Ezeket a határoló síkokat rézsűknek nevezzük. A megfelelő dőlésszögű rézsűk alkalmazását a következő szempontok befolyásolják: • talajmechanikai okok; • forgalombiztonsági okok; • vízelvezetési lehetőségek; • esztétikai követelmények; • hófúvás elleni védekezés. Talajmechanikai szempontból a rézsű hajlását elsősorban a talaj jellemzői határozzák meg: • a talajfajta és a talajrétegződés; • a talaj fizikai jellemzői, szerkezete; • a talaj víztartalma. Állékonyság szempontjából a rézsűket az alkalmazott talajfajtának megfelelő természetes hajlással kell megépíteni. Forgalombiztonsági szempontból a rézsűvel szemben támasztott követelmény az, hogy az útkoronáról bármilyen okból letérő gépjárműben a legkisebb kár keletkezzen. Ez a követelmény a lapos rézsűk alkalmazását indokolja. Vízelvezetés szempontjából a cél az, hogy a csapadékvíz, ill. az útkoronáról a rézsűre lefolyó víz minél hamarabb hagyja el a rézsűt, de közben ne okozzon kárt azzal, hogy kimossa a rézsű anyagát. Ez ellen a rézsű füvesítésével védekezhetünk.


Kis mélységű bevágások esetében, ha a rézsűhajlás lapos, kisebb a hó lerakódás veszélye a téli hónapokban. A lapos rézsűkön kisebb a munkagépek felborulási veszélye. A lapos rézsűk alkalmazásának egyik hátránya, hogy a földmunka mennyisége nő, ami jelentősen növeli az építés költségét, a másik probléma a földmű nagy területigénye. f 4 3 6/4

2

4/4

v

1 6

5

4 3 2

1

A rézsű hajlásának mértékét a ferde sík vetületeinek hányadosával fejezhetjük ki. Az egyik módszer szerint a rézsű vízszintessel bezárt α szögének ctg-értékével határozhatjuk meg a rézsű dőlésszögét: ctg α = v / f. ahol, v a vízszintes, f a függőleges méret Ajánlatos értékek: 4/4, 6/4, 8/4, 10/4. A másik lehetőség ugyanezen a szög tg-értékének használata: tg α = f / v. A leggyakoribb rézsűhajlások: 1:1, 1:1,5, 1:2, 1:2,5. Az alkalmazható rézsűhajlásokat szabvány írja elő. Ettől eltérni a következő esetekben szabad: • ha a földmű állékonysága nem megfelelő (laposabb rézsű alkalmazása); sziklatalaj esetén (meredekebb rézsű alkalmazása); • ha hófúvás veszélye fenyeget; • földanyag-kitermelés és -deponálás esetén (gazdaságosság); • meglévő utak korszerűsítése esetén (a régi rézsűhöz csatlakozva); • támfalak, bélésfalak alkalmazása esetén (gazdaságosság, egyéb kötöttség). A terephajlás a keresztszelvény függőleges síkjának és a terep hajlásának metsződésénél mérhető. A terephajlás jele: λ, és a vízszintessel bezárt szög tangensével fejezhető ki: tg β= f / v. λ β

f

v

Nagyságát %-os értékkel jelöljük: tg β = 1/10 = 0,1 = 10%.


A felépítmény A közlekedésből származó terhelést közvetlenül a burkolat viseli, majd továbbítja az alaprétegekre, ahonnan a terhelés az alépítményen keresztül a talajra jut. A felépítmény vagy más néven pályaszerkezet két fő részből áll: • burkolat; • burkolatalap. A burkolat legfőbb feladata, hogy a forgalom igényeinek megfeleljen. Legfontosabb, hogy felületi érdessége minden igényt kielégítsen (súrlódási tényezők), valamint felületi egyenetlenségei ne okozzanak utazáskényelmi szempontból kellemetlenséget (kátyúk, hullámok). Ezeken kívül a pályaszerkezet kellően állékony legyen, vagyis a pályaszerkezeti rétegek az alépítménnyel és az altalajjal együtt teherbírók és időállók legyenek. (CBR= teherbírás meghatározás: betömörített talajmintába 50 mm átmérőjű tűt nyomnak fokozott terhelés mellett, a 2,5 és 5 mm benyomódáshoz tartozó terhelő értéket viszonyítják a 100%-os teherbírású tömör zúzottkő réteghez)

A terhelések hatására a pályaszerkezet alakváltozást szenved és ezen alakváltozás hatására feszültségek keletkeznek benne.

Mind a burkolat, mind pedig a burkolatalap több rétegből állhat. A pályaszerkezetet attól függően, hogy milyen rétegekből épül fel, hajlékony, merev, ill. félmerev pályaszerkezetnek nevezzük.


A hajlékony és merev útpályaszerkezet A két legjellegzetesebb pályaszerkezet (hajlékony, merev) a terhelések hatására különbözőképpen reagál. Az aszfaltburkolat, amely a hajlékony pályaszerkezetek csoportjába tartozik, nagy alakváltozást képes elviselni anélkül, hogy megrepedne, nagyobb terhelést ad át a földműnek. A merev, betonburkolatú pályaszerkezetek kisebb alakváltozást szenvednek, de a terheket egyenletesebben elosztva adják át az alépítménynek. A pályaszerkezet a kedvezőbb teherelosztás miatt több rétegből áll, ez teszi lehetővé, hogy az alsóbb rétegeket kevésbé jó minőségű anyagokból építsük, mivel ezekre kevesebb terhelés jut. A gazdaságosság megkívánja, hogy minden rétegbe csak olyan teherbírású anyagot építsünk, amilyent a rá jutó terhelés megkíván. Az alaprétegek után a teher a földműre jut. Amennyiben az alépítmény gyengébb teherbírású vagy fagyveszélyes, úgy a földmű felső rétegét védőrétegként alakítjuk ki. A szabvány szerint a védőréteg teherbírása nem a pályaszerkezet rétegrendjébe számítandó be, hanem a földmű teherbírását javítja.

Az úthálózat forgalomtechnikai elemei A keresztszelvény az út tengelyére merőleges, függőleges metszet, amelynek részei meghatározó elemei az út teljesítőképességének, szolgáltatási színvonalának. Az egyes elemek mérete, minősége jelentősen befolyásolja az útépítési költségeket, majd később a fenntartás, valamint az üzemeltetés kiadásait. Egy útvonal konkrét keresztszelvényei a szabvány előírásainak alkalmazásával a mintakeresztszelvényekből kerülnek levezetésre. A mintakeresztszelvényt az útvonal osztályától függően forgalmi méretezéssel határozzák meg. Használják még a jellemző keresztszelvény fogalmat, amely a tervezés során az egy-egy rövidebb útszakaszra érvényes, tervezett keresztszelvényt jelenti. A mintakeresztszelvény kialakítására a szabványban példák találhatók. Az útkorona szélessége nem szabványosított. Az útkorona minden elemének funkciója van, ezek fontossága a következő tényezőktől függően változhat: • az út osztályba sorolása; • a környezeti körülmények; • a tervezési sebesség; • a forgalom nagysága és minősége. A szabvány különbséget tesz belterületi, valamint külterületi közutak között a keresztszelvény elemeinek csoportosítása és paraméterei terén.


Belterületi közutak keresztszelvényelemei A külterületi közutak keresztszelvényelemei két csoportra bonthatók. Az egyikbe tartoznak azok az elemek, amelyek gyakorlatilag egy-egy szakaszon belül változatlanok, ezek az útkoronán belül helyezkednek el. A másik csoportba azok, amelyek az útkoronán kívül helyezkednek el, és változó jellegűek. Az útkoronán belüli keresztszelvényelemek közvetlenül bonyolítják le a közúti közlekedést (forgalmi és különleges forgalmi sávokon), míg az útkoronán kívüli rész elemei átmenetet képeznek az útkorona éle és a terep között, továbbá egyes esetekben segítenek a vízelvezetés és a környezetvédelem problémáinak megoldásában.

Külterületi közutak keresztszelvényelemei


A keresztszelvény útkoronán belüli elemei Forgalmi sávok • belső forgalmi sáv; • középső forgalmi sáv; • külső forgalmi sáv; • autóbuszsáv; • kerékpársáv Többlet (különleges) forgalmi sávok, öblök: Folyópályán • kapaszkodósáv; • autóbuszmegálló-öböl; • leálló- (várakozási) öböl. Csomópontoknál • irányrendeződési sáv; • gyorsítósáv; • lassítósáv; • kanyarodósáv Szélső sávok: • leállósáv; • várakozási sáv; • biztonsági sáv; • padka. Elválasztó sávok: • középső elválasztó sáv; • szélső elválasztó sáv Egyéb forgalmi építmények az útkoronán: • közúti vasút (villamos) építményei (belterületen); • csomópontok építményei (szigetek stb.); • forgalomtechnikai és biztonsági építmények (KRESZ-táblák, korlát stb.); • környezetvédelmi építmények; • útdíj szedő építmények. A keresztszelvény útkoronán kívüli elemei (a leggyakrabban előfordulók): • rézsűk; • támfalak és bélésfalak; • vízelvezető létesítmények; • járdák;. • lépcsők; • gyalogutak; • kerékpárutak; • a közvilágítás létesítményei; • pihenőhelyek.


Útépítési alapfogalmak

Recommend Documents