با انواع قوس های افقی در راهسازی آشنا شوید
در این پست به معرفی و بررسی انواع قوس ها در راهسازی اعم از قوس افقی مرکب، قوس افقی معکوس، قوس کلوتوئید و قوس افقی مارپیچ می پردازیم.
قوس افقی (پیچ) از انواع قوس های افقی
براي ارتباط دو خط مستقیم متوالی در پلان از پیچ یا قوس افقی استفاده می شود که معمولاً کمانی از یک دایره است.
هر خودرو در حال عبور از قوس افقی، تحت تأثیر نیروى گریز از مرکز قرار مى گیرد.
براى تأمین ایمنى و راحتى حرکت خودرو، بهتر است شیب عرضى راه با توجه به سرعت طرح و شعاع قوس افقی تغییر یابد.
با استفاده از شیب عرضى یکسره (بربلندى) در مقطع راه، مى توان بین نیروى اصطکاك جانبى چرخ و رویه، مؤلفه وزن خودرو در امتداد بربلندى و نیروى گریز از مرکز، تعادل ایجاد کرد.
در طرح قوس افقی راه، رابطه بین سرعت طرح، حداقل شعاع قوس افقی، حداکثر بربلندى و حداکثر ضریب اصطکاك جانبى بین لاستیک چرخ و سطح راه، به صورت رابطه زیر است.
که در آن:
Rmin = حداقل شعاع قوس افقی (متر)
V = سرعت طرح (کیلومتر درساعت)
emax = حداکثر بربلندي (متر بر متر)
fmax = حداکثر ضریب اصطکاك جانبى
مقدار ضریب اصطکاك جانبى به عوامل زیر بستگى دارد :
- وضعیت لاستیک چرخ هاى خودرو
- نوع رویه
- خشک یا تر یا یخ زده بودن سطح راه
- سرعت خودرو
بهتر است در صورت امکان از بi کارگیرى شعاع قوس افقی حداقل خوددارى شود، مگر آن که محدودیت هاى شدیدى در انتخاب شعاع بزرگتر وجود داشته باشد.
انتخاب شعاع هاى کوچکتر، موجب ازدیاد طول راه و ضرورت تعریض بیشتر راه در قوس افقی است.
در صورتی که به علت شرایط خاص، اجباري و محدوده کننده طرح، لازم باشد که قوس افقی با شعاع کمتر از شعاع حداقل طرح شود، تغییرات سرعت بین دو قوس افقی متوالی نباید بیشتر از 20 کیلومتر در ساعت باشد.
از قرار دادن قوس افقی با شعاع کوچک در انتهاي مسیرهاي مستقیم طولانی، سرازیري ها و یا هر محلی که ورود خودروها با سرعت بالا انتظار می رود، باید اجتناب شود.
حداقل و حداکثر طول قوس افقی
حداقل طول قوس افقی براى زاویه مرکزى (زاویه انحراف) برابر 5 درجه، 150 متر است و به ازاي هر یک درجه کاهش زاویه مرکزي، طول قوس، حداقل 30 متر افزایش می یابد.
اگر زاویه مرکزى کوچکتر از 30 دقیقه باشد، نیازى به منظورکردن قوس افقی نیست.
براى شعاع قوس افقی بزرگتر از 6000 متر، به جاى قوس دایره اى از منحنى سهمى نیز مى توان استفاده کرد.
حداقل طول قوس هاي افقی در راه اصلی بر حسب متر سه برابر سرعت طرح بر حسب کیلومتر بر ساعت است که با در نظر گرفتن مسائل زیبایی براي راه هاي با سرعت بالاتر و با دسترسی کنترل شده، بهتر است این حداقل طول، شش برابر سرعت طرح باشد.
به هرحال در راه دو خطه، بهتر است طول قوس افقی از 1000 متر کمتر و از 150 متر بیشتر باشد.
قوس افقی مرکب از انواع قوس های افقی
قوس افقی مرکب، از دو یا تعداد بیشترى قوس دایره اى هم جهت با شعاع هاى مختلف تشکیل شده که بر یکدیگر مماس است.
با ترکیب قوس هاى مختلف دایره اى به شعاع هاى گوناگون مى توان قوس افقی مرکب مناسبى براى وضعیت هاى مختلف طراحى کرد و مسیر را با موقعیت هاى مشکل فیزیکى تطبیق داد.
با این حال اگر با صرف هزینه نسبتاً کم، بتوان از قوس افقی ساده استفاده کرد، بهتر است از بکارگیرى قوس افقی مرکب خوددارى شود.
طول کل قوس در قوس افقی مرکب نباید کمتر از 150 متر باشد.
همچنین شعاع قوس بزرگتر نباید بیش از 1/5 برابر شعاع قوس کوچکتر باشد.
قوس افقی معکوس از انواع قوس های افقی
در قوس افقی معکوس به دلیل تغییر جهت قوس، به منظور تأمین بربلندى قطعه مستقیمى بین دو قوس تعبیه مى شود تا تعدیلى بین خارج شدن از یک بربلندى و داخل شدن به بربلندى دیگر انجام شود.
در صورت امکان، توصیه م یشود طول این قطعه مستقیم، حداقل 120 متر باشد.
حداقل مطلق و مطلوب طول مستقیمى که باید در فاصله بین دو قوس افقی معکوس قرار داده شود، از روابط زیر به دست می آید :
که در آن:
L1 = حداقل مطلق طول بخش مستقیم، متر
L2 = حداقل مطلوب طول بخش مستقیم، متر
l1 = بربلندى قوس افقی اول، درصد
l2 = بربلندى قوس افقی دوم، درصد
V = سرعت طرح، کیلومتر در ساعت
اگر تامین این طولها مقدور نباشد، میتوان تغییرات شیب عرضی 4 درصد در طول 20 متر را اعمال کرد.
اگر از قوس هاى اتصال تدریجى (کلوتوئید) استفاده شود، ایجاد بخش مستقیم ضرورتى ندارد.
قوس افقی تخت پشت از انواع قوس های افقی
قوس افقی تخت پشت، از دو منحنى هم جهت که به وسیله قطعه مستقیمى به هم متصل شده اند، تشکیل شده است.
استفاده از این قوس در طراحی توصیه نمی شود.
طول قطعه مستقیم، نباید کمتر از اعداد داده شده در جدول 1 باشد.
چدول 1- حداقل طول بخش مستقیم واقع بین دو قوس افقی هم جهت (تخت پشت) راه اصلی
قوس افقی اتصال تدریجى (قوس کلوتوئید) از انواع قوس های افقی
به منظور تأمین ایمنى و راحتی کافى در طرح راه، بهتر است براى اتصال دو قوس افقی با اختلاف شعاع نسبتاً زیاد و یا اتصال یک مسیر مستقیم به یک قوس افقی دایره اى با شعاع کوچکتر از مقادیر داده شده در جدول 2، از قوس اتصال تدریجى (کلوتوئید یا مشابه آن) استفاده شود.
جدول 2- شعاع حداکثر قوس افقی بر حسب سرعت براي استفاده از قوس اتصال تدریجی
استفاده از قوس اتصال تدریجى براى راه هایی با قوس هاي افقی با شعاع بزرگ به ندرت ضرورت پیدا مى کند.
قوس کلوتوئید داراى مزایاى زیر است:
- اتصال قوس افقی دایره اى شکل به مسیرهاى مستقیم مى تواند با تغییر تدریجى شعاع انحنا انجام شود.
- اعمال بربلندى از مقدار صفر تا مقدار حداکثر آن مى تواند در طول قوس اتصال تدریجى (طول لازم براي تغییر شیب عرضی مسیر از شیب صفر به شیب بربلندي) انجام شود.
- اعمال اضافه عرض سواره رو در قوس افقی، مى تواند در طول قوس اتصال تدریجى انجام شود.
- به کاربردن قوس اتصال تدریجى سبب مى شود که از تصور وجود شکستگى در نقطه شروع و ختم قوس افقی دایره اى شکل اجتناب شود و در نتیجه، راه، ظاهرى خوش منظر داشته باشد.
معمولاً براى قوس اتصال تدریجى از منحنى کلوتوئید استفاده مى شود.
طول مطلوب قوس اتصال تدریجى طبق جدول 3 توصیه می شود.
جدول 3- طول مطلوب براي قوس اتصال تدریجى
طول قوس اتصال تدریجى نباید از طول بدست آمده از روابط زیر (هر کدام که بزرگتر است) کمتر باشد.
که در آن:
Ls,min = حداقل طول منحنى اتصال تدریجی (متر)
V = سرعت طرح (کیلومتر در ساعت)
R = شعاع قوس دایره اي (متر)
طول قوس اتصال تدریجى نباید از طول بدست آمده از رابطه زیر بیشتر باشد.
که در آن:
Ls,max = حداکثر طول منحنى اتصال تدریجی (متر)
R = شعاع قوس دایره اي (متر)
در پایانه رابط ها در صورت در نظر گرفتن اضافه عرض می توان از قوس اتصال تدریجى با طول بزرگتر از رابطه قبل براي اعمال بربلندي استفاده کرد.
چنانچه از قوس اتصال تدریجى براي تامین شیب بربلندي استفاده می شود، روش عملى تر براى تعیین حداقل طول قوس اتصال تدریجى، به کار بردن طولى است که براى طول شیب بربلندى (طول لازم براي تغییر شیب عرضی مسیر از شیب صفر به شیب بربلندي) لازم است.
قوس افقی مارپیچ از انواع قوس های افقی
در راه هاي فرعی واقع در مناطق دشوار، براي پیوند دو راستا که با یکدیگر زاویه بسیار کوچک و بسته اي می سازند، به منظور پرهیز از شعاع هاي بسیار کم یا شیب هاي خیلی تند، غالباً استفاده از مارپیچ ضرورت پیدا میکند.
حداقل شعاع داخلی و خارجی مارپیچ هاي راه فرعی واقع در مناطق دشوار، در جدول 4 نشان داده شده است.
سرعت طرح در چنین شرایطی کمتر از میزان حداقل تعیین شده در ایین نامه طرح هندسی راه های ایران (نشریه 415) بوده و حداکثر برابر 15 کیلومتر در ساعت می باشد.
قوس مارپیچ فقط براي راه هاي فرعی درجه دو و سه در شرایط خاص قابل استفاده می باشد.
جدول 4- حداقل شعاع هاي داخلی و خارجی راه در مارپیچ
