‫پروژه قوس ها در راهسازی

مقدمه :

از قدیمی ترین مسیرهایی که به عنوان راه و جاده استفاده گردید ، میتوان راه شاهی و راه ابریشم رانام برد.جاده ابریشم بیش از 10 هزار کیلومتر طول داشته که ازچین آغاز گشته واز ایران می گذشته وبه قسطنطنیه ختم می گردیده است وهزاران سال قبل مورداستفاده راهپیمایان و وسایل اولیه حمل و نقل قرار می گرفته است.

همگام و همراه با توسعه و پیشرفت فرهنگی،اقتصادی واجتماعی،نیاز به راه یا به عبارتی نیاز به جاده افزایش پیدا کرد،به طوری که گذرگاه های خاکی مالروی دیروزتبدیل به آزاد راه های وسیع و مقاوم امروز شد ومتناسب باوسایل نقلیه متفاوت،انواع واقسام مسیرها درشکل های مختلف،طراحی واحداث گردید که مطمئنا درآینده هم به اشکال ناشناخته دیگری ساخته خواهد شد.

شکل گیری هر اجتماع نوین، طبیعتا ساخت مسیر های ارتباطی جدیدی را به همراه خواهد داشت.این شکل گیری میتواند به تنهایی شامل مجموعه ای از مناطق مسکونی،درمانی،اقتصادی،صنعتی،نظامی و عمومی ... باشند که متراکم شدن وانبساط هندسی آن الزاما‌" ایجاد تغییر شکل مسیرهای موجود منطبق با تحولات ذکر شده اجتناب ناپذیر خواهد بود.

کلمه آلمانیstrasse و کلمه انگلیسی street هر دو به معنی جاده از ریشه یونانی سنگ مسیر (Via Lapidpus strata) گرفته شده که به معنی راهی است که به وسیله سنگ مستحکم شده باشد.

بر اساس تاریخ راهسازی 4 هزار سال قبل قدیمی ترین جاده ها در مصر و بابل وایران بزرگ و پهناور قدیم ساخته شده است که می توان اساس وریشه تکنیک جاده سازی را در آن زمان جستجو کرد.

در هزاره قدیم در رم احتمالا تعلیم دانش جاده سازی وجود داشته است که مهندسان راهسازی را ،مجهز به دانستنی های علمی آن روز،به جامعه تحویل می داده است.قابل ذکر وتوجه است که در آن زمان مجموع جاده های سنگی به 80 هزارکیلومتر میرسیده که آثاری از آنها هنوز پابرجاست.

این پیشرفت و صنعت پس از سقوط امپراطوری رم تا حد به فراموشی سپردن متوقف گردید.تا اینکه در آغاز قرن بیست میلادی،صنعت جاده سازی مجددا احیا شده و مورد توجه قرار گرفت و سرانجام،اختراع اتومبیل در اوایل دهه دوم قرن بیستم ،به عنوان وسیله حرکت موتوری باعث و عامل رشد عظیم در صنعت جاده سازی گردید.درقاره اروپا افزون بر 75 هزار کیلومتر آزادراه و بزرگراه وجود دارد که بیش از 11% آن در آلمان غربی سابق احداث گردیده است.در بین کشورهای اروپایی،بر اساس قرارداد ، علامت یا به عبارتی کد E   برای مسیرهای بین کشوری انتخاب شده است که با افزودن شماره ای مقابل کد E ،شناسنامه مسیر مشخص می گردد.امیدواریم روزی هم در قاره پهناوری آسیا با گسترش جاده ها و همکاری های بین کشوری ،کدمسیر های بین کشورهای آسیامعرفی گردد.

ارکان اساسی راه :

مختصصین راه سازی باید همیشه 7 رکن اساسی را مدنظرداشته باشد:

الف)برنامه ریزی وانتخاب مسیری مطمئن با رعایت اصول تکنیکی وضوابط راهسازی

  و محیط زیست.

ب)رعایت اصول اقتصادی و تهیه هزینه اجرایی متناسب و مقرون به صرفه.

ج)در نظر گرفتن ضریب افزایش وسایل نقلیه در آینده.

د)افزایش بازدهی راه و خطوط مرتبط به آن(شبکه یا بافت ترافیک).

ه)کاستن عوامل مزاحم و پیشبینی های ضروری در مقابل حوادث طبیعی.

و)غلبه بر حوادث ناشی از استفاده ی راه و جلوگیری از آنها.

ز)نگهداری و پایداری راه.

   برای جلوگیری از تخریب طبیعت و زندگانی و زنده مانی، رعایت ضوابط زیر در طراحی راه از عوامل زیر موثر به شمار می روند:

الف)مسیر یابی صحیح و حفظ عناصر طبیعت و کمترین آسیب زدن به محیط زیست.

 ب)رعایت شیبهای مجاز (شیب ترانشه ها ،شیب طولی،شیب عرضی،شیب کج،شیب        دور)،عملیات خاکی صحیح و رعایت طول بحرانی.

ج)رعایت منحنی ها و قوس های مجاز(قوسهای عمودی ، قوسهای افقی).

د)ایجاد میدان دید کافی و لازم(میدان دید توقف، میدان دید سبقت، میدان دید حرکت).

ه)ایجاد تاسیسات و تجهیزات کامل ایمنی.

و)طراحی اصولی تقاطع های همسطح و استفاده صحیح از تقاطعهای غیر همسطح برای روان نگه داشتن ترافیک در حد مجاز.

ز)دفع صحیح آبهای سطحی(زهکشی اساسی).

ح)انتخاب روسازی مطمئن و منطبق با بار ترافیک گذری.

ط)طراحی های مختلف برای انتخاب مسیری مناسب ومطابق با عوامل ایمنی واقتصادی

و منطبق با ضوابط راه سازی به منظور رفع نیازهای آتی.

ی)رعایت اصل مهم مرمت و نگهداری راه در طول عمر مفید آن.

انواع قوس ها:

قوس ها به دو دسته کلی قائم و افقی تقسیم می شوند.

قوس های قائم:

قوس های قائم نیز خود دارای دو نوع کاسه ای و گنبدی می باشند.

قوس های قائم عبارتند از قوس هایی که تقاطع دو شیب قائم در مسیر راهسازی را به طور یکنواخت وصاف ،بدون تغییر حرکت عمودی به هم وصل می کند. در حقیقت در مورد راهسازی و راه آهن این قوس ها سبب ایمنی و راحتی و همچنین ایجاد ظاهری اساسی مانند قوس های افقی می شوند.فقط در مراحلی که جمع جبری شیب های طرفین کمتر از نیم درصد باشد وجود قوس عمود ضروری نیست.

تمام طول هایی که در امتداد قوس است به صورت افقی وتمام اختلاف طول های مماس تا قوس را عمودی اندازه گیری می نمایند.بنابراین طول یک قوس قائم عبارت از طول تصویر افقی ان قوس می باشد. خطای تولید شده از این طریقه در عمل بسیار ناچیز است.چون که قوس کاملا صاف است به جز در بعضی حالات مخصوص.مانند رمپ ورودی.

قوس های قائم نیز خود دارای دو نوع کاسه ای و گنبدی می باشند.

قوس های افقی (پیچ):

معیار های کلی طراحی :

تامین ایمنی و جریان مداوم ترافیک برای سرعت طرح معین،دو اصل اساسی راه است. بنابراین در طرح هندسی ضرورت دارد که کلیه عوامل محدود کننده این دو اصل به گونه ای حذف شود یا در صورت امکان، اثر آنها کاهش داده شود.

شعاع پیچ ازیک طرف به سرعت طرح وازطرف دیگر به پستی و بلندی محل وابسته است.

سرعت طرح، فاصله دید را تعیین می کند و از طرف دیگر،فاصله دید همراه با پستی و بلندی محل مورد توجه قرار می گیرد زیرا اغلب، فاصله دید، شعاع پیچ بزرگتری را نسبت به سرعت طرح طلب می کند. همه عامل های ذکر شده مد نظر قرار می گیرد تا مشخصات هندسی پلان و نیمرخ طولی و نیمرخ عرضی راه، ایمن،اقتصادی، هماهنگ با طبیعت منطقه و گنجایش راه و متناسب با درجه بندی راه و متناسب با درجه بندی راه باشد.

مشخصات هندسی راه، تعیین کننده فاصله دید توقف و گنجایش خواهد بود.

شعاع پیچ:

در طرح پیچ راه،رابطه بین سرعت طرح،حداقل شعاع پیچ،حداکثر بربلندی و حداکثر

ضریب اصطکاک جانبی بین لاستیک چرخ و سطح راه ،به صورت زیر است:

Rmin=(V^2)/(127(e+f))                                                              

در این رابطه، Rmin حداقل شعاع پیچ (متر)،V سرعت طرح (کیلومتر در ساعت)،e  حداکثر بربلندی (متر بر متر) وf  حداکثر ضریب اصطکاک جانبی است.

بهتر است در صورت امکان ازبه کارگیری شعاع پیچ حداقل،خودداری شود، مگر اینکه محدودیت های شدیدی در انتخاب شعاع بزرگتر وجود داشته باشد.انتخاب شعاع های کوچکتر ،ازدیاد طول راه و ضرورت تعریض بیشتر راه در پیچ است.

طول پیچ و زاویه مرکزی:

حداقل طول پیچ برای زاویه مرکزی(زاویه انحراف)کوچکتر از 10درجه ،240 متر است.اگر زاویه مرکزی کوچکتر از 30 دقیقه باشد ، نیازی به منظور کردن پیچ نیست.

برای شعاع پیچ بزرگتر از 6000  متر ، به جای قوس دایره ای از منحنی سهمی نیز می توان استفاده کرد.

به هر حال در راه دو خطه بهتر است طول پیچ از 1000 متر کمتر و از 150 متر بیشتر باشد.  

انواع قوس های افقی:

 قوسهای افقی به سه دسته دایره ای، سهمی،کلوتوئید تقسیم بندی می شوند که در

ادامه به هر کدام و انواع مختلف از هر یک اشاره خواهد شد: 

قوسهای دایره ای:

بطور کلی خط پروژه یک راه از یک سری خطوط مستقیم و قوس تشکیل شده است.

در اصطلاح فنی خطوط مستقیم را به نام تانژانت و قوس متصل کننده دو تانژانت را بانام شعاع آن و یا به وسیله درجه قوس مشخص می کنیم. درجه قوس عبارت است از زاویه مرکزی روبروی قوسی برابر با 10 متر، بطور کلی قوسهای دایره ای به سه گروه تقسیم بندی میشوند که عبارتند از:

1) قوس های ساده       2) قوس های مرکب         3) قوس های معکوس

مینیمم شعاع قوسهای دایره بر مبنای سرعت طراحی و دور و اصطکاک جانبی تعیین می گردد.

قوس های مرکب:

دوقوس دایره ای متوالی تشکیل یک قوس مرکب را می دهند،در صورتی که آنها در

 نقطه تماس طوری به یکدیگر متصل شوندکه هر دو در یک طرف تماس مشترک واقع شوند.شعاع های هر دو دایره متفاوت ولی هم جهت در نقطه تقاطع میباشند.

نقطه تماس را به نام PCC یعنی نقطه قوس های مرکب می نامند.

موقعی که این قبیل قوس ها دارای مرکز واقع در دو طرف مماس مشترک باشداین ترکیب را به نام قوس معکوس می نامند.

با ترکیب قوس های مختلف دایره ای به شعاع های گوناگون می توان پیچ مرکب مناسبی برای وضعیت های مختلف طراحی کرد و مسیر را با موقعیت های مشکل فیزیکی تطبیق داد. با این حال اگر با صرف هزینه نسبتا کم ، بتوان از پیچ ساده استفاده کرد بهتر است از بکارگیری پیچ مرکب خودداری شود.

در پیچ مرکب ، هنگامی که شعاع قوس بزرگتر ، 450 متر یا کمتر باشد،شعاع قوس کوچکتر باید حداقل دو سوم شعاع قوس بزرگتر در نظر گرفته شود. طول کل قوس در پیچ مرکب نباید کمتر از 150 متر باشد.

کاربرد قوس های مرکب در راهسازی دارای امتیازات زیادی می باشد بخصوص در نقاط کوهستانی که قوس های مرکب دو – سه و یا چهار مرکزی با شعاع های مختلف مورد نیاز است.این نوع سیستم قوس های مرکب را به نام دو مرکزی یا سه مرکزی و چهار مرکزی و غیره می نامند.

اتصال دو قوس با خط مستقیم:

موقعی که دو قوس دارای شعاع کوچک باشند و در امتداد راه قرار گرفته باشند برای دید کامل حد فاصل بین دو قوس را با یک مماس کوچک به هم وصل می کند و این سیستم را به عنوان اتصال دو قوس با خط مستقیم می گویند.

معمولا امکان تغییر این سیستم با قوس مرکب سه مرکزی وجود دارد ویاحتی دربعضی مواقع برای ایجاد وضع ظاهری بهتر و بهبود بخشیدن به وضع رانندگی میتوان به جای سیستم مزبور از یک قوس دایره ای با شعاع بزرگتر استفاده کرد.

قوس های معکوس:

دو قوس دایره ای که در دو طرف مخالف نسبت به مماس مشترک واقع شده اند قوس معکوس می نامند. نقطه تماس دو قوس را به نام نقطه مشترک قوس های معکوس می گویند و به PRC نمایش می دهند.

در پیچ معکوس به دلیل تغییر جهت پیچ ، به منظور تامین بربلندی قطعه مستقیمی بین دو پیچ تعبیه می شود تا تعدیلی بین خارج شدن از یک بربلندی دیگر صورت گیرد.