PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ

(příprava přednášek)

1

4 PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ Pozemní komunikace je budována pro dopravu. Proto její konstrukce, tvořená zpravidla zemním tělesem a ovlivněná místními přírodními podmínkami, musí co do geometrického tvaru, rozměrů, uspořádání v příčném řezu a úpravy povrchu vyhovovat především potřebám dopravy. Doprava se při určení geometrických prvků silniční konstrukce uplatňuje ve dvou charakteristických případech:

Je-li intenzita dopravy malá, vozidla si v pohybu vzájemně nepřekážejí, pohybují se na sobě prakticky nezávisle, takže ovlivňují řešení silniční konstrukce pouze svou jízdou, tj. pohybem ojedinělých jednotlivých vozidel v tom smyslu, že rychlým vozidlům musí silniční konstrukce umožnit jízdu velkou rychlostí, těžkým vozidlům zase musí umožnit zdolávat stoupání a vozidlům s dlouhým nákladem bezpečně projíždět zatáčky.

Při intenzívní dopravě se vozidla v pohybu vzájemně ovlivňují, vzájemně si překážejí, a proto silniční konstrukce musí být řešena tak, aby její kapacita umožnila zvládnout výhledovou intenzitu dopravy v dopravně i ekonomicky přijatelných podmínkách.

Postup při navrhování pozemní komunikace: Z výhledové intenzity (kapacity) se určí uspořádání komunikace v příčném řezu. Z intenzity a z návrhové rychlosti se určí směrové a výškové prvky, jež se ovšem přizpůsobují podmínkám území, kterým trasa prochází. Při jejich stanovení je nutno vycházet nejen z hledisek bezpečnosti a pohodlné dopravy, ale i z hledisek investičně a provozně ekonomických, tj. pečlivě vážit vynaložené investiční i provozní náklady a jejich přínos pro společnost.

Protože dopravní vztahy souvisí s územím, které je vyvolává, a které doprava zpětně ovlivňuje, musí být dopravní řešení také součástí rozvoje tohoto území, tedy součástí územně-plánovací dokumentace (ÚPD). Pro dlouhodobé a krátkodobé plánování tohoto dopravního řešení území se používá základní dokumentace, dopravně-inženýrská dokumentace (DID). Mezi základní druhy dopravně-inženýrské dokumentace zařazujeme: prognózu rozvoje dopravy, generální dopravní plán, plán rozvoje dopravního systému, studie organizace a řízení dopravy, projekt organizace a řízení dopravy, operativní návrhy organizace a řízení dopravy, prověřovací dopravně-inženýrské studie. Práce zahrnují především provedení průzkumů dopravy a jejich rozbor, zpracování konceptu návrhu a vlastní zpracování návrhu.

4.1 Prognóza dopravy a dopravní průzkumy

Znalost současného stavu dopravních problémů, zjištěných nejrůznějšími metodami dopravních průzkumů a rozborů, je nezbytnou podmínkou pro plánovací a projektovou přípravu (stavbu, rekonstrukci či lepší využití komunikace). Projektant potřebuje podrobně znát stav problematiky a její příčiny, aby navrhovaná řešení odpovídala skutečným potřebám, odstraňovala dosavadní nedostatky a celkově zlepšovala podmínky pro dopravu. Avšak pouhá znalost údajů o současném stavu není dostačující, navrhované řešení musí vyhovovat mnoho let po uvedení do provozu, a proto je třeba znát i údaje o dopravě v budoucnosti, znát výhledové nároky a požadavky, které doprava bude mít na navrhovanou komunikaci. Neboť komunikaci nebudujeme samu pro sebe, ale tak, aby optimálně sloužila dopravě po ní se pohybující. Proto údaje o budoucích dopravních nárocích jsou nezbytné pro správné plánování a projektování komunikací.

Cílem prognózy dopravy je tedy stanovení výhledových údajů o dopravě. O jaké dopravní údaje se jedná a jaká je jejich podrobnost, závisí na potřebách zpracovaného řešení. Např. pro návrh a posouzení příčného řezu silnice budou nutné údaje o výhledové dopravě, vyjádřené v počtu vozidel za hodinu nebo za 24 hodin. Projekt parkoviště bude vyžadovat znalost maximálního počtu parkujících vozidel, pro návrh autobusové linky budou nutné údaje o požadovaném počtu přepravovaných osob. Podrobnost údajů a jejich přesnost bude záviset na období, pro které se projekt zpracovává. Přesnější data budeme vyžadovat, bude-li se projektovat na křižovatce světelné zařízení, které bude dáno do provozu následující rok, zatímco pro přibližné úvahy o volbě typu křižovatky (tzn. zda je třeba ji uvažovat jako křižovatku prostou, neřízenou, nebo řízenou světelnou signalizací, nebo dokonce jako křižovatku mimoúrovňovou pro potřebu dlouhodobého územního plánu) budeme vyžadovat data podstatně méně přesná.

2

Základním principem řešení dopravy by mělo být takové rozmístění jednotlivých míst lidské činnosti, jednotlivých funkcí, aby doprava mezi nimi byla omezená a co nejkratší. Všechny nejrozmanitější funkce však pochopitelně nelze stěsnat na jediné místo, abychom dopravu mezi nimi vyloučili. Je možné však minimalizovat dopravu správným vzájemným uspořádáním jednotlivých funkcí, tj. snižováním počtu přepravních vztahů a zkracováním jejich délky. Podaří-li se např. umístit co nejblíže bydliště k pracovišti, samozřejmě s ohledem na přírodní, hygienické a jiné požadavky, pak se většina dennodenně se opakujících cest za prací může uskutečnit pěšky a požadavky na přepravu dopravním prostředkem klesají.

Nezbytným předpokladem správného řešení každého problému, je důkladná znalost stávajícího, dnešního stavu. Pro řešení dopravního problému je nutná maximální znalost o soudobé, dnešní dopravě na území, které máme řešit. A komplexní, úplnější řešení ovšem vyžaduje mnohem důkladnější a zevrubnější popsání současného stavu. Proto dopravní průzkumy a jejich rozbory jsou naprosto nezbytným stadiem všech druhů dopravních řešení. Znalost současného stavu je nutná nejen pro vytipování míst a záležitostí, které je třeba nezbytně řešit, ale i pro odvození základních charakteristik dopravy, jako jsou projektové parametry, a dokonce i jako výchozí materiál pro prognostické výpočty, pro určení výhledových dopravních nároků a potřeb.

Pro komplexní pochopení dopravních problémů a především pro jejich řešení se ukazuje stále více potřebná znalost faktorů, které dopravu vyvolávají. Proto komplexní dopravní průzkumy se neobejdou bez sledování příčin, účelu a důvodu cest. Často jsou tyto průzkumy nazývány dopravně územní průzkumy či dopravně územní studie (land use transport study). Části těchto dopravně územních průzkumů jsou už průzkumy či záznamy o využití území, demografii obyvatelstva apod. a tedy se již vymykají oboru dopravních průzkumů, a jsou častěji popisovány v sociologii měst, v územním plánování apod.

Dopravní průzkumy zajišťují podklady:

pro zlepšení dopravních poměrů včetně bezpečnosti dopravy na stávajících dopravních zařízeních a dopravních cestách,

pro modernizaci silniční sítě,

pro projektování nové vybavenosti dopravních i provozních objektů,

pro plánování rozvoje dopravního systému,

pro řešení provozně-ekonomických, organizačních otázek apod., zpracovávaných k jednotlivým druhům „Dopravně-inženýrské dokumentace- DID“.

Pro potřeby DID se provádějí zejména:

průzkumy intenzity přepravních a dopravních proudů,

průzkumy objemů přepravních a dopravních vztahů,

průzkumy pěších proudů a pohybů,

průzkumy dopravy v klidu,

průzkumy k zjištění současného stavu organizace dopravy,

sociologické průzkumy,

zvláštní průzkumy.

Dopravní průzkumy dělíme podle zjišťovaných charakteristik na:

průzkum intenzity (počet vozidel, popř. osob, které projdou během určitého časového úseku daným profilem komunikace),

směrový průzkum (zjištění počtu vozidel nebo osob, které projedou mezi jednotlivými zdroji a cíli během určitého časového úseku),

3

průzkum kvality dopravy (zjištění základních dynamických charakteristik dopravního proudu - rychlost nebo zdržení).

Údaje z dopravních průzkumů slouží k důležitým plánovacím a projekčním podkladům sítě pozemních komunikací, zejména návrhu kategorie, funkční úrovně a jiných dopravně-technických charakteristik.

4.2 Třídění pozemních komunikací

Ve smyslu zákona č.13/1977 Sb. o pozemních komunikacích ze dne 23.1.1997 (tzv. silniční zákon) dělíme pozemní komunikace na tyto kategorie:

dálnice,

silnice,

místní komunikace,

účelové komunikace.

Zákon charakterizuje pozemní komunikaci jako dopravní cestu, která je určená k užití silničními a jinými vozidly a chodci, včetně pevných zařízení nutných pro zajištění tohoto užití. Pozemní komunikace tvoří nejrozsáhlejší a jednu z nejdůležitějších součástí infrastruktury České republiky. Označení jednotlivých druhů pozemních komunikací jako kategorie zavádí nově tento zákon, oproti dřívějšímu, který kategorii označoval technické znaky pozemních komunikací. Proto ve stávající ČSN 73 6101 se označení pro šířkové uspořádání kategorií (např. S 9,5) mění na „technickou kategorii“. O zařazení pozemní komunikace do kategorie dálnice, silnice nebo místní komunikace rozhoduje příslušný silniční správní úřad na základě jejího určení, dopravního významu a stavebně technického vybavení. Dojde-li ke změně dopravního významu nebo určení pozemní komunikace, rozhodne příslušný silniční správní úřad o změně kategorie.

Dálnice je pozemní komunikace určená pro rychlou dálkovou a mezistátní dopravu silničními motorovými vozidly, která je budována bez úrovňových křížení, s oddělenými místy napojení pro vjezd a výjezd a která má směrově oddělené jízdní pásy. Dálnice je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než 50 km/h.

Silnice je veřejně přístupná pozemní komunikace určená k užití silničními a jinými vozidly a chodci. Silnice tvoří silniční síť. Silnice se podle svého určení a dopravního významu rozdělují do těchto tříd:

silnice I.třídy, která je určena zejména pro dálkovou a mezistátní dopravu,

silnice II.třídy, která je určena pro dopravu mezi okresy,

silnice III.třídy, která je určena k vzájemnému spojení obcí nebo jejich napojení na ostatní pozemní komunikace.

Silnice I.třídy vystavěná jako rychlostní silnice je určena pro rychlou dopravu a je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než 50 km/h. Rychlostní silnice má obdobné stavebně technické vybavení jako dálnice.

Místní komunikace je veřejně přístupná pozemní komunikace, která slouží převážně místní dopravě na území obce. Místní komunikace může být vystavěna jako rychlostní místní komunikace, která je určena pro rychlou dopravu a přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než stanoví zvláštní předpis. Rychlostní místní komunikace má obdobné stavebně technické vybavení jako dálnice. Místní komunikace se rozdělují podle dopravního významu, určení a stavebně technického vybavení do těchto tříd:

místní komunikace I.třídy, kterou je zejména rychlostní místní komunikace,

místní komunikace II.třídy, kterou je dopravně významná sběrná komunikace s omezením přímého připojení sousedních nemovitostí,

místní komunikace III.třídy, kterou je obslužná komunikace,

4

místní komunikace IV.třídy, kterou je komunikace nepřístupná provozu silničních motorových vozidel nebo na které je umožněn smíšený provoz.

Účelová komunikace je pozemní komunikace, která slouží ke spojení jednotlivých nemovitostí pro potřeby vlastníků těchto nemovitostí s ostatními pozemními komunikacemi nebo k obhospodařování zemědělských a lesních pozemků. Účelovou komunikací je i pozemní komunikace v uzavřeném prostoru nebo objektu, která slouží potřebě vlastníka nebo provozovatele uzavřeného prostoru nebo objektu. Tato účelová komunikace není přístupná veřejně, ale v rozsahu a způsobem, který stanoví vlastník nebo provozovatel uzavřeného prostoru nebo objektu. V pochybnostech, zda z hlediska pozemní komunikace jde o uzavřený prostor nebo objekt, rozhoduje příslušný silniční správní úřad.

Vlastníkem dálnic a silnic je stát. Vlastníkem místních komunikací je obec, na jejímž území se místní komunikace nacházejí. Vlastníkem účelových komunikací je právnická nebo fyzická osoba. Dálnice a silnice mohou vést územím zastavěným nebo zastavitelným („průjezdní úsek dálnice“ nebo „průjezdní úsek silnice“), pokud se tím převádí převážně průjezdná doprava tímto územím.

Třídění silnic a dálnic podle ČSN 73 6101 pro účely plánovací a projekční je členěno na kategorie, resp. „technické kategorie“ takto:

silniční komunikace směrově nerozdělené (S),

silniční komunikace směrově rozdělené (S, R, D).

Základní „technické kategorie“ jsou pro dálnice, silnice I. a II.třídy stanoveny výhledovými záměry výstavby silnic, dálnic a rychlostních silnic. Pro silnice III.třídy se určují kategorie podle výhledových intenzit dopravních proudů a charakteristiky území. Kategorií (technickou kategorii) silniční komunikace rozumíme označení pro soubor technických rozlišujících znaků společných pro silniční komunikace téhož příčného uspořádání, dané návrhové rychlosti a režimu provozu (např. S 9,5/80, což znamená, že v čitateli se označuje písemným znakem komunikace - silnice -, rychlostní silnice, dálnice a kategorijní šířka v metrech, ve jmenovateli pak návrhová rychlost v km/h).

Kategorijní šířka, nebo-li příčné uspořádání silniční komunikace, představuje šířkové a výškové členění jejího příčného řezu. Návrhová rychlost znamená rychlost, pro níž jsou stanoveny minimální hodnoty návrhových prvků silniční komunikace. Těmi jsou geometrické a konstrukční prvky pro projektování silničních komunikací (směrové a výškové návrhové prvky, návrh tvaru zemního tělesa).

Šířkové členění směrově nerozdělených a rozdělených silničních komunikací je vidět na obr.4-1 a 4-2.

Obr.4-1 Šířkové uspořádání směrově nerozdělené silniční komunikace

Obr.4-2 Šířkové uspořádání směrově rozdělené silniční komunikace

5

Rozměry šířkového uspořádání směrově rozdělených a směrově nerozdělených silničních komunikací jsou uvedeny v tab.4-1 a 4-2.

Třídění místních komunikací podle funkčních skupin rozdělujeme podle ČSN 73 6110 na tyto kategorie:

místní rychlostní komunikace (MR),

místní sběrné komunikace (MS),

místní obslužné komunikace (MO),

městské obslužné s tramvají (MOT),

městské sběrné komunikace s tramvají (MST),

místní obslužné komunikace s krajnicí (MOK).

Tab.4-1 Dvoupruhové silniční komunikace

Kategorie Šířka v m

písmenný znak

b m návrhová rychlost km/h a ∗) v c e

7,5 ∗∗) 70; 60; 50 3,00 0,25 0,25 0,25

9,5 0,50

10,5 3,50 0,25 1,00 0,50 S

11,5

80; 70; 60;

1,50

R 11,5 100; 80; 70; 3,50 0,25 1,50 0,50 ∗) Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku ∗∗) Při intenzitě silničního provozu do 1 500 voz./24h se kat. typ S 7,5 provádí v tomto uspořádání :

S 7,5 70; 60; 50 3,00 0,00 0,00 0,75

Tab.4-2 Směrově rozdělené silniční komunikace

Kategorie Šířka v m

písmenný znak

b m

návrhová rychlost km/h a ∗) v1 v2 c d e b1, b2

S 22,5 100; 80; 70

R 120; 100; 80 3,50 0,25 0,50 1,50 3,00 0,50 10,25

S 24,5 100; 80

R 120; 100; 80 3,75 0,25 0,50 2,00 3,00 0,50 11,25

D a R 26,5 140; 120; 100; 80 3,75 0,25 0,50 2,50 4,00 0,50 11,75 ∗) Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku

6

4.3 Návrhové prvky pozemních komunikací

Mezi návrhové prvky zařazujeme geometrické a konstrukční prvky pro projektování pozemních komunikací. Tyto jsou většinou závislé na návrhové rychlosti, zejména směrové a výškové návrhové prvky. Mezi směrové návrhové prvky řadíme geometrické, které v půdorysném průmětu trasy pozemní komunikace (silnice) znázorňují její směrové vedení, tj. osu komunikace (oblouky a přímky). U výškových návrhových prvků je to soubor geometrických prvků, které v rozvinutém podélném profilu trasy silniční komunikace znázorňují její výškové vedení, tj. niveletu (přímky a oblouky).

Směrové, výškové, šířkové a konstrukční návrhové prvky určují tvar, vzhled a průběh komunikace v prostoru. Na obr.4-3 je vidět příčné uspořádání silniční komunikace v prostoru s názvoslovím základních návrhových a konstrukčních prvků.

Obr.4-3 Základní názvosloví silniční komunikace 1 - směrový sloupek, 2 - svah výkopu, 3 - hranice silničního pozemku, 4 - mezník, 5 - původní terén, 6 - humus a zatravnění, 7 - výkop (zářez), 8 - příkop, 9 - nezpevněná krajnice, 10 - zpevněná krajnice, 11 - vodicí proužek, 12 - jízdní pruh, 13 - násyp, 14 - svah násypu, 15 - svodidlo, 16 - osa komunikace

Podle obr.4-3 je vidět, že tvar a rozměry tělesa silniční komunikace jsou určeny trasou (osou a niveletou) a příčným uspořádáním komunikace. Zemní těleso je po obou stranách ohraničeno svahy. Sklony svahů jsou předmětem návrhů tvaru zemního tělesa. Průsečnice povrchu krajnic s rovinou svahů zemního tělesa se jmenuje hrana koruny silniční komunikace. Povrchová část silniční komunikace mezi těmito hranami je koruna silniční komunikace. Vedle svahů zemního tělesa obyčejně jsou příkopy na odvedení vody, popř. jiné odvodňovací zařízení. Výkopový svah se stýká s přilehlým terénem v temenní čáře svahu a jeho přechod do přilehlého území se provádí zaoblením. Násypový svah zemního tělesa se stýká s přilehlým terénem v temenní čáře svahu a prochází do přilehlého území patovým zaoblením.

Nejdůležitějším návrhovým a funkčním prvkem silniční komunikace v příčném řezu je jízdní pás, který je vyhrazen pro provoz vozidel. Skládá se z jízdních pruhů, které jsou určeny pro jednotlivé proudy dopravních prostředků. Kromě jízdního pásu může mít komunikace i přidružený pruh nebo pás, který je vyhrazen pro jeden nebo více přidružených druhů dopravního (silničního) ruchu (provozu). Jízdní pás po stranách lemují vodicí proužky, kterých šířku započítáváme do šířky krajnic a nebo při směrově rozdělených komunikacích do šířky středního dělicího (zeleného) pásu. Po stranách jízdního pásu jsou dále krajnice, které v přilehlé části k jízdnímu pásu jsou zpevněné a na vnější straně nezpevněné. Těleso silniční (dálniční) komunikace je vybudováno na silničním (dálničním) pozemku, který je ohraničen mezníky.

Dopravní pásy (jízdní pruhy, vodicí proužky a zpevněné krajnice) se vytváří (budují) zpevněním - vozovkou.

Vozovka je ta část komunikace, která je určena k jízdě nebo odstavení vozidel, jež podle platných předpisů o provozu na pozemních komunikacích ji mohou užívat. Je to konstrukce, sestávající zpravidla z několika vrstev, jejichž únosnost směrem dolů klesá ve shodě s ubývajícím napětím podle roznášení

7

tlaku kol vozidel směrem do hloubky. Pod konstrukcí vozovky je podloží, tj. vrstva rostlé nebo nasypané zeminy (horniny), které po upravení do předepsaného sklonu a minimální únosnosti tvoří pláň, na níž se kladou jednotlivé vrstvy vozovky (podrobněji jsou konstrukční vrstvy pojednány v kapitole 5).

Důležitou částí silničního tělesa jsou odvodňovací zařízení, které slouží k odvedení povrchové vody jak z vozovky, tak z přilehlého území. Jsou to různé příkopy, rigoly, plošné odvodňovací zařízení, drenáže, odvodňovací potrubí a jiné zařízení. Do tělesa silniční komunikace zařazujeme také silniční objekty. Jedná se o zařízení, která usnadňují překonání přírodních nebo umělých překážek silniční trasy.

Při návrhu silniční (pozemní) komunikace, pro splnění účelu komunikace pro který se budují, musíme navrhovat i pomocné součásti. Mezi ně zařazujeme:

vybavení (směrové sloupky, zábradlí, svodidla, osvětlení, dopravní značky a mezníky),

silniční zeleň (zatravnění, květinová výsadba, keře, stromy),

silniční pomocný pozemek (slouží pro skladování údržbových potřeb a materiálů),

dopravní plochy (odpočívadla, parkoviště, zastávky autobusových linek aj.),

silniční telefon (tvoří součást jen když ho spravuje správce pozemní komunikace),

údržbové příslušenství (zařízení, které slouží pro letní údržbu a zimní službu).

Základní podmínkou pro stanovení návrhových prvků pozemních komunikací (geometrických a konstrukčních) je maximální rychlost, kterou navržená komunikace musí vozidlům zcela bezpečně umožnit za příznivých provozních podmínek (povětrnost, stav vozovky, intenzita dopravy a denní doba). Obyčejně se definuje jako maximální rychlost, kterou mohou na navržené komunikaci bezpečně používat řidiči motorových vozidel za příznivých provozních podmínek, a která je proto vzata za podklad pro návrh všech geometrických a konstrukčních prvků. Z hlediska homogenity (stejnorodosti) pozemní komunikace je důležité, aby vždy co nejdelší úsek silnice (dálnice) byl navržen na stejnou návrhovou rychlost. Zmíněnou homogenitu silnice nebo dálnice nutno ovšem vztahovat i na osobní návrhové prvky, jako např. minimální poloměr směrových oblouků, maximální podélný sklon, kapacitu komunikace apod.

4.4 Trasa komunikace

Jedním ze základních problémů kvalitního návrhu trasy pozemní komunikace spočívá v tom, že v žádné části projektu (návrhu) se současně nezobrazí souvisle osa i niveleta. Tato skutečnost klade mimořádné nároky na prostorovou představivost projektanta. Bezchybný návrh osy a nivelety může být ve vzájemné kombinaci prostorově závadný. Je možné návrh ověřit bodově (místně) dílčí prostorovou souvislost pomocí perspektivního zobrazení, ale tento postup je dosti náročný (pracný) a nedává nám souvislou představu o trase. Zpracování prostorového modelu je ještě pracnější a využívá se jen výjimečně. V současné době je již na postupu využívání výpočetní techniky i při návrhu silniční trasy v prostoru pomocí vizualizace a perspektivního pohledu řidiče nebo cestujících při jízdě vozidla po silnici. To je již celkem jiná dimenze návrhu trasy jakékoliv pozemní komunikace, kterou může projektant pečlivě začlenit do krajiny (prostředí) z hlediska technického i estetického.

Trasa komunikace obvykle není jen přímou spojnicí určitých míst, nýbrž obecnou čarou obvykle vyrovnanou v plynulou trasu různé křivosti. Silniční nebo dálniční trasa je spojnicí středů povrchu silniční (dálniční) koruny v jednotlivých příčných řezech tělesa komunikace, pokud ovšem koruna komunikace je vzhledem k ose jízdního pásu symetrická. Na směrově rozdělených silničních komunikacích (dálnicích) je osa uprostřed středního dělícího pásu. Silniční trasa je v důsledku členitosti terénu a s ohledem na trasovací zásady zpravidla čarou prostorovou. Je omezena prostorovým mnohoúhelníkem, s vrcholy výškového mnohoúhelníku, se stranami obecně různého směru a sklonu. Plynulost trasy vyžaduje, aby přechod z jednoho směru nebo sklonu do druhého, byl vytvořen plynulou křivkou, tvořenou směrovým, výškovým, popř. prostorovým obloukem a jejich vhodnou kombinací.

K názornému zobrazení trasy a tělesa komunikace a k snadnému výpočtu všech veličin a hodnot potřebných v projektové dokumentaci používáme v projektování komunikací dvou průměten, tj. půdorysu - polohopisného plánu (situace) a nárysu - podélného řezu, do nichž trasu komunikace, popř. celé její

8

těleso, promítáme. Na obr.4-4 je schematické znázornění silniční trasy jako čáry prostorové (a), jejího průmětu do vodorovné roviny - osy (b) a průmětu do nárysu - podélný řez (c).

Úkol projektanta při návrhu trasy silniční komunikace je poměrně složitý, poněvadž musí při své práci respektovat řadu požadavků jako například:

dosáhnout optimálního ekonomického řešení s přihlédnutím k dlouhodobé životnosti komunikace tak, aby nebyla v krátké době morálně zastaralá,

klást důraz na prostorový účinek trasy, tj. nejen sledovat začlenění komunikace do krajiny, ale sledovat plynulost trasy (tvrdost trasy, vyváženost směrových oblouků, délky mezipřímých, vazbu na výškové řešení apod.),

minimální objem zemních prací, tj. vést trasu pokud možno po terénu v mírných zářezech a násypech,

v maximální míře přihlédnout i k podmínkám půdně geologickým a hydrogeologickým tak, aby jinak velmi vhodná trasa nebyla vedena územím, kde by bylo nutno např. odstranit velké kubatury nevhodných zemin z podloží nebo nevhodný násypový materiál a zajistit jeho nákladný odvoz na deponie,

zachovat silniční estetiku tak, aby se těleso komunikace nestalo dominujícím prvkem území,

uvažovat s psychologií řidičů a s tím spojené nároky na vlastní trasu a její okolí.

Tyto požadavky nelze zachytit technickými normami, jejich respektování závisí pouze na zkušenosti a citlivém přístupu projektanta k návrhu trasy komunikace.

9

Obr.4-4 Trasa, osa a niveleta silniční komunikace a) trasa jako prostorová čára b) osa trasy c) podélný profil trasy

Návrh trasy, tj. určení nejvhodnějšího směrového a výškového řešení komunikace, se ve většině případů provádí na základě mapových podkladů s výškopisem. Protože trasa, kterou tvoří prostorová křivka, se zde navrhuje pouze jejím půdorysným průmětem (osou), vznikají nároky na projektanta představit si vrstevnicový plán plasticky. Vyhledávání trasy je jednou z prvních a nejzodpovědnějších prací na projektu komunikace. Snadnější volba trasy je v rovinatém terénu, kde směrové vedení bývá jednodušší, v pahorkatině a hlavně pak v horském terénu je trasování obtížnější. Než projektant přistoupí k návrhu trasy, provede tzv. rekognoskaci terénu za účelem seznámení se s územím, ve kterém má být trasa komunikace vedena a nebo podrobné prostudování mapového podkladu, které může rekognoskaci nahradit. Ve vrstevnicovém plánu vyhledáváme vhodný směr trasy při určitém dovoleném stoupání.

Při trasování se musíme snažit dosáhnout co nejvíce možného přímého spojení určeného začátku a konce trasy nejmenšími podélnými sklony a dosáhnout plynulosti trasy. V rovinatém terénu je hledání trasy podstatně jednodušší. Kromě umělých překážek se přírodní překážky vyskytují řidčeji, obvykle jen vodní toky, inundační nebo zamokřené území. Křížení se železnicemi a dálnicemi řešíme zásadně

10

mimoúrovňově s vhodným využitím konfigurace terénu. Ve vrstevnicovém plánu vyhledáváme vhodný směr trasy komunikace při určitém dovoleném stoupání pomocí tzv. řídicí (stupové) čáry. Takovýmto způsobem ji vyhledáváme zejména v území členitém s velkými výškovými rozdíly. V rovinatém území je vyhledání, resp. návrh trasy jednoduché a je možno od řídicí čáry upustit.

Řídicí čára je čára stejného sklonu (zvolené hodnoty podélného sklonu), která jde po povrchu území. Zjistíme ji pomocí intervalu d, tj. vypočtené úsečky, kterou v příslušném měřítku mapy přetínáme postupně všechny vrstevnice, pro něž bylo d vypočítáno, pomocí kružítka a to v žádaném směru - viz obr. 4-5.

Výpočet protínacího úseku „d“ Řídicí (stupová) čára

maxs 0,9v = d

d - délka protínacího úseku v m , kterou však musíme vynést v měřítku mapy,

v - výškový rozdíl vrstevnic v m,

smax - maximální podélný sklon v %.

Obr.4-5 Návrh řídicí čáry

Pomocí řídící čáry dostáváme tak lomenou čáru - polygon protínacích úseků „d“. Trasa vedená v řídící čáře by sice vyvolala minimum zemních prací, avšak směrově by byla pro dopravu nepřijatelná. Proto skutečná osa silniční (dálniční) komunikace nahrazuje tuto řídící čáru mnohoúhelníkem o menším počtu delších stran, jimiž se řídící čára vyrovnává. Vyrovnáním řídící čáry do tečnového polygonu a vložením do jeho vrcholů se osa komunikace proti řídící čáře zkrátí, což je vidět na obr.4-6. To vede k tomu, že její stoupání (s %) může překročit maximální dovolený podélný sklon. Aby se tomu zabránilo, určí se protínací úsek pro stoupání o 10-20 % nižší než je smax, tj. 0,9 smax - 0,8 smax. Téhož se dosáhne, zvětší-li se protínací úsek „d“ o 10 až 20 %, tj. 1,1-1,2 d. Ukázka návrhu dvou tras (osy) ve vrstevnicovém mapovém podkladu spolu s nahrazením řídící čáry tečnovým polygonem a vložením směrových kružnicových oblouků je na obr.4-6. Návrh trasy, tzn. vyhledání nejvhodnějšího směrového a výškového řešení silniční komunikace, se provádí v mapovém podkladu, kterým mohou být mapy základní, tematické a účelové, případně kopie map, které mohou být obsahově přiměřeně redukované a nebo i doplněné např. o výškopis apod.

Při návrhu trasy je třeba dbát plynulého prostorového vzhledu, vzájemného souladu směrových a výškových prvků trasy. Pro posouzení splnění tohoto požadavku se ve složitých podmínkách doplňuje projekt výkresem perspektivního zobrazení trasy, který běžně vyhotovuje kreslicí zařízení moderních počítačů. Někdy může být zhotoven i model.

11

Obr.4-6 Příklad vedení trasy ve vrstevnicové mapě

Pro estetický účinek a z důvodů homogenity trasy je třeba při návrhu polygonu dbát na to, aby délky stran byly vyvážené, tj. nemají být některé strany příliš krátké a jiné příliš dlouhé a úhly stran mají být v určitém poměru navzájem i k délkám stran, viz příklady na obr.4-7 a 4-8. Délky stran tečnového polygonu, tj. vzdálenosti mezi vrcholy, musí být minimálně tak dlouhé, aby součet tečen kružnicových oblouků i s přechodnicemi byl jim roven.

Vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků je směrově a výškově nutno volit tak, aby hodnoty poloměrů směrových oblouků postupně vzrůstaly nebo klesaly a vyjadřovaly tak pozvolný přechod do podmínek příznivějších nebo obtížnějších, a aby trasa stejnoměrně vyhovovala jízdě danou návrhovou rychlostí, aby po celé délce trasy byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení, a aby na dvoupruhových silnicích byla zajištěna délka rozhledu pro předjíždění. Délka úseku ve směrové přímce na směrově rozdělených silničních komunikacích má být co nekratší a úseky v prostorové přímce nemají být vůbec budovány.

12

Obr.4-7 Vyváženost délek stran tečnového polygonu

Obr.4-8 Poměr délky a úhlu tečnového polygonu

Z hlediska bezpečnosti silničního provozu je pak nutno ještě dodržovat zásadu, že za přímým stoupáním nesmí ve vrcholovém zaoblení následovat směrový oblouk a je-li takového řešení nutné, pak je změnu směru nutno naznačit již dříve, a to použitím dlouhé přechodnice. S ohledem na vozidla jedoucí z klesání je nutno, aby poloměry směrových oblouků na konci klesání byly navrhovány co největší. Je samozřejmé, že v členitém nebo zastavěném území není možné podřídit trasu všem požadavkům. Je třeba však všechny požadavky posoudit se zřetelem na jejich důležitost a provozní i stavební náklady trasy komunikace. Dobrý projektant musí obecně respektovat všechny požadavky na návrh trasy vždy z komplexního hlediska, vícekriteriálního posouzení celého návrhu. Vedle hledisek technických a ekonomických je nutno zdůraznit i hledisko zvýšené bezpečnosti a pohodlí jízdy cestujících na navrhované pozemní komunikaci.

4.5 Směrové prvky trasy

Trasa silnice, kterou jsme v základních pojmech definovali jako spojnici středů povrchu silniční koruny, je čára prostorová, kterou v silničním projektování zobrazujeme ve dvou průmětnách: vodorovné a svislé. Svislý průmět silniční trasy do vodorovné roviny (mapy, vrstevnicového plánu) znázorňuje směrové vedení trasy a nazývá se silniční osa. Při navrhování silniční osy v plánu nebo mapě, popř. přímo v terénu, je úlohou projektanta navrhnout spojení dvou míst, tj. začátku a konce komunikace tak, aby její výstavba, provoz na ní i údržba, byly co nejhospodárnější.

Nejkratší vzdáleností dvou bodů je jejich přímá spojnice. Přímá trasa by tedy měla být nejvýhodnější. Při zvlněném terénu a delších trasách není ovšem možno dodržet přímý směr, protože z důvodů technicko-ekonomických a jiných musí budoucí komunikace napojit četná mezilehlá místa, průmyslové podniky, železniční stanice apod., ležící stranou od přímé, nejkratší spojnice daných koncových míst navrhované komunikace. Kromě toho se trasa komunikace musí vyhýbat četným přirozeným a umělým překážkám, ležícím ve směru přímé spojnice obou koncových míst. V novodobém projektování se přímé trase vyhýbáme z důvodů provozních (oslňování, monotónní jízda apod.). Z uvedených důvodů se trasa komunikace v plánu jeví jako mnohoúhelník o různých délkách stran s vloženými oblouky. Na obr.4-9 je vidět předběžný návrh osového polygonu trasy mezi dvěma body A a B.

13

Obr.4-9 Osový polygon se směrovými oblouky

Z jedné strany tohoto mnohoúhelníku do druhé se přechází směrovým obloukem, který má zajistit plynulý pohyb vozidla v zatáčce. Trasa silnice promítnutá do plánu (mapy), čili silniční osa, se tedy v klasickém pojetí skládá z přímek a oblouků. Řešení silnic a dálnic v dlouhých přímkách není z mnoha příčin žádoucí, a proto se nedoporučuje.

Jízda v trase složené z oblouků menších poloměrů a přímek je v obloucích zpravidla obtížnější a méně pohodlná, než na trati přímé. Při jízdě v oblouku působí na ně bočným směrem odstředivá síla, která se snaží vozidlo vysunout v příčném směru vně zatáčky. Odstředivá síla může nepříznivě ovlivnit bezpečnost jízdy, zejména při velké rychlosti vozidla, malém poloměru oblouku, nedostatečné drsnosti povrchu vozovky (náledí), popř. i při nevhodné úpravě příčného sklonu vozovky. Vjezd do oblouku vyžaduje zvýšenou pozornost řidiče, který z důvodu bezpečnosti musí vozidlo udržet ve vyhrazeném dopravním pruhu. Cestující pociťuje při náhlém působení odstředivé síly bočný náraz, který je tím prudší, čím menší je poloměr zakřivení a čím větší je rychlost vozidla. Bezpečnost dopravy se snižuje, není-li v oblouku dostatečný rozhled (např. v hlubokých zářezech, při oplocení nebo vysokém porostu na vnitřní straně oblouku apod.)

4.5.1 Směrové přímky

Jízda v dlouhých přímých úsecích je jednotvárná, unavuje řidiče, jehož pozornost v důsledku toho ochabuje; dlouhé přímé úseky svádějí řidiče k nadměrnému zrychlení jízdy. Za noci dochází kromě toho na dlouhých přímých úsecích dálnic s úzkým dělícím pásem a zejména u dvoupruhových dvousměrných silnic k vzájemnému oslňování protijedoucích řidičů. Nejdelší přípustný přímý úsek nelze stanovit jednoznačně; doporučuje se, aby nepřesahoval délku 3 až 5 km. V projekční praxi byla vžita zásada, že největší délka úseku přímé trasy v situaci i v podélném řezu nemá být větší než úsek odpovídající dvěma minutám jízdy návrhovou rychlostí.

Dlouhé přímky mají být vystřídány plochými směrovými oblouky. Čím jsou přímé úseky delší, tím větší musí být poloměry vložených oblouků, aby nevznikaly oblouky krátké, které v perspektivním pohledu vyvolávají dojem lomené trasy. Vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků je třeba volit z vhodného prostorového účinku trasy tak, aby trasa působila plynulým dojmem a byly vyloučeny náhlé změny směru. Toto hledisko je třeba mít na paměti zejména při malých středových úhlech, pro něž je třeba volit co největší délky směrových oblouků. Praktické zkušenosti doporučují, že např. při středovém úhlu 5°, popř. 6g, nemá délka oblouku klesnout pod 150 m; pro každé další zmenšení středového úhlu o 1o, popř. 1g, má být délka oblouku zvětšena o 30 m. Ze stejných důvodů mají být vyloučeny přímky mezi dvěma stejnosměrnými oblouky. Delších přímých úseků lze použít tam, kde trasa sleduje jinou přímku, v terénu již danou (např. přímý úsek železniční tratě, průplavu apod.). Je vhodné zaměřit přímý úsek na dominantu v krajině (např. věž, skupinu stromů apod.). Vedení komunikace ve směrové přímce (přímé) je v současném náhledu na trasování nevhodné řešení. Bylo s oblibou používáno na římských starověkých silnicích a v novověku až zhruba do první poloviny 19.století. Přímka se však v přírodě prakticky nevyskytuje, je uměle vytvořena člověkem a je násilný zásah do přírody. ČSN 73 6101 doporučuje používat přímé úseky trasy co nejkratší a prostorové přímé zcela vyloučit, a dále vymezuje návaznost přímých a oblouků.

14

4.5.2 Směrové oblouky

Ve vzájemné kombinaci lze použít oblouk:

prostý kružnicový,

kružnicový s přechodnicemi,

přechodnicový,

složený

a) Prostý kružnicový oblouk

Prostý kružnicový oblouk je z hlediska průjezdu vozidla, zejména vyšší návrhovou rychlostí, velmi nevhodný. V místě napojení kružnice na přímou tečnu vzniká skok v křivosti. Tento motiv není silniční vozidlo schopné ani velmi malou rychlostí projet. Znamenalo by to, že v jednom bodě osy a v jediném okamžiku by se musel změnit rejdový (volantový) úhel. Natočení volantu však trvá zhruba 3-6 sekund a po tuto dobu musí vozidlo projíždět po křivce, která spojitě mění křivost. Jízdní dráha určená pro silniční vozidlo je však navrhována s určitou šířkovou rezervou, jízdní pruh má minimální šířku 3,00 m. V rámci této rezervy ji tedy může řidič vložit do kruhové dráhy přechodnice, aniž by vozidlo opustilo vymezený prostor.

ČSN 73 6101 použití prostého kružnicového oblouku připouští pouze v tom případě, když odsun normové přechodnice (tj. přechodnice k danému poloměru v minimální možné délce) by měl hodnotu ∆R ≤ 0,25 m. Pouze tehdy je možné krajní přechodnice vypustit. Podle této zásady jde pouze o kružnicové oblouky s velkými poloměry a přechodnicemi minimální délky. V ČSN 73 6101 je uvedena minimální hodnota poloměru oblouku R ≥ 800 m a nebo R ≥ 0,375 2

nV . Pro bezpečnou a pohodlnou

jízdu je nutné navrhovat pro poloměry oblouků R < 800 m (R < 0,375 2nV ) přechodnice, tj. takové

křivky, jejichž křivost se mění úměrně k délce. Z hlediska estetiky a zachování optické plynulosti trasy však je normou doporučeno i abnormálně velké poloměry kružnicových oblouků opatřit dlouhými krajními přechodnicemi. S prostým kružnicovým obloukem se na trase novostaveb dnešních komunikací setkáme pouze výjimečně. Jsou však zcela běžné na komunikacích předválečných. Jejich využití je omezeně možné i při malých návrhových rychlostech (Vn) např. u účelových komunikací nebo na méně významných křižovatkách.

b) Kružnicový oblouk s přechodnicemi

Kružnicový oblouk s krajními přechodnicemi je nejčastějším řešením směrového oblouku v praxi. Skládá se z kružnicové střední části, jejíž poloměr musí vyhovovat dané návrhové rychlosti a z oboustranných krajních protisměrných přechodnic, jimiž je napojen na přímou. Kružnice musí být odsazena o příslušné hodnoty ∆R směrem ke svému středu. Obě krajní přechodnice jsou na kružnici napojeny v dotykovém bodě, přes jednu tečnu (koncová tečna přechodnice je současně základní tečnou kružnicové části). Obvykle je rovněž zachován shodný koncový poloměr přechodnice o kružnicové části oblouku.

Navrhnou-li se dva protisměrné kružnicové oblouky s přechodnicí ve tvaru zvratného oblouku, musí se zachovat poměr parametrů stykových přechodnic A2 / A1 menší nebo rovný 1,5 a doporučuje se použití poměru poloměrů R2 I R1 menšího nebo rovného 2, kde R2 a A2 jsou větší z obou srovnávaných hodnot. Následují-li po sobě dva protisměrné prosté kružnicové oblouky, musí být mezi ně vložena mezipřímá alespoň v délce 2Vn metrů.

Vzhledem k tomu, že kružnice má nejkratší možnou délku tečny, je možno využívat kružnicových oblouků s minimálními délkami přechodnic v případech, kdy délka stran tečnového polygonu by neumožnila použití oblouků přechodnicových. Pomocí nesymetrických přechodnic pak lze řešit sled protisměrných oblouků na směrovou inflexi.

15

c) Přechodnicový oblouk

Přechodnicové oblouky se dle ČSN 73 6101 připouští tam, kde z trasovacích důvodů je vhodnější úplně vyloučit kružnicovou část a stykovat dvě krajní přechodnice (symetrické či nesymetrické kolem osy středového úhlu) přes společnou vrcholovou tečnu. Zpravidla bývá zachován i shodný koncový poloměr (poloměr oskulační kružnice oblouku), který musí vyhovovat dané návrhové rychlosti. U nesymetrických přechodnicových oblouků je normou stanovena podmínka, že poměr většího parametru (A2) k menšímu (A1), A2/A1 musí být roven nebo menší 1,5.

Je potřeba si uvědomit, že čisté přechodnicové oblouky jsou náročné na potřebnou délku tečny. U běžných středových úhlů je tečna oblouku přechodnicového prakticky dvojnásobná jak u oblouku kružnicového se stejným poloměrem. Používá se proto zejména pro menší středové úhly s dlouhými stranami směrového polygonu.

d) Složený oblouk

Složené oblouky jsou tvořeny více směrovými prvky v nejrůznější možné kombinaci. Jde např. o složené přechodnicové oblouky ze tří nebo více přechodnic, kružnicové oblouky napojené na tečny dvěma i více přechodnicemi, složené kružnicové oblouky, kde dvě sousední kružnice jsou propojeny mezilehlou přechodnicí a různé jiné. Složených oblouků používáme zejména tam, kde potřebujeme trasu důsledně přimknout k terénu, projít mezi složitě situovanými omezujícími body aj. Často jsou rovněž použity při řešení ramp mimoúrovňových křižovatek, nebo parkových komunikací pro pěší provoz, při řešení ploch náměstí aj.

Složený oblouk lze navrhnout tam, kde klasické řešení je z trasovacích nebo estetických důvodů prokazatelně méně vhodné. Lze jej sestavit :

nejvhodněji ze vzájemně vystřídaných úseků kružnicových, krajních a mezilehlých přechodnicových,

výjimečně z kružnicových částí o různém poloměru - obvykle s krajními přechodnicemi - pokud nejmenší z navržených poloměrů oblouku odpovídá návrhové rychlosti a příslušnému dostřednému sklonu, vzájemný poměr většího (R2) k menšímu (R1) ze dvou sousedních poloměrů R2 / R1 je menší nebo roven 2.

Při trasování rozeznáváme pravostranné směrové oblouky, odbočující ve směru trasy doprava (střed křivosti vpravo) a levostranné směrové oblouky, odbočující doleva (střed křivosti vlevo). V trase se střídají pravostranné a levostranné oblouky a to podle dopravních a ekonomických hledisek. Dále pak podle místních podmínek a podle požadavků na vedení silniční trasy. Když následují za sebou oblouky se středem křivosti na různé straně od osy silniční komunikace, nazýváme je protisměrné. Když jsou středy křivosti sousedních oblouků na jedné straně, jde o oblouky stejnosměrné.

4.5.3 Minimální poloměr směrového oblouku

Při navrhování směrových oblouků je třeba vyřešit tyto problémy:

jaký minimální poloměr oblouku je možné na trase navrhnout,

jak vytvořit plynulý přechod z přímé do oblouku,

jak zabezpečit rozhled v oblouku,

jak vzájemně sladit jednotlivé trasovací prvky a dosáhnout plynulou trasu.

Při jízdě automobilu po kružnicové dráze, pohybují se kola automobilu po kružnicích (obloucích) s různým poloměrem. Dosáhne se to pootočením roviny předních kol pomocí volantu a převodu řízení. Absolutně minimální poloměr kružnicového oblouku pro velmi pomalou jízdu, po kterém může vozidlo (automobil) projet, plyne z konstrukce vozidla, především z jeho výchylného (volantového) rejdového

úhlu α a rozvoru l (viz obr.4-10). Podle obr.4-10 bude Rl

= α tg , z toho minimální poloměr oblouku při

16

velmi malé rychlosti pohybu vozidla αtg

l= Rmin . Takovýto poloměr je možno použít pro pomalé

odbočování automobilů z původního směru, např. na parkovištích. Pro rychlou jízdu takovýto poloměr směrového oblouku nevyhovuje a pro zachování bezpečnosti jízdy vozidla po oblouku musí být dodržen určitý poměr mezi návrhovou rychlosti a minimálním poloměrem.

Obr.4-10 Schéma vozidla při jízdě v oblouku Obr.4-11 Schéma působení sil v oblouku

Z hlediska stability automobilu mohou při jízdě návrhovou rychlostí směrovým obloukem nastat tyto teoretické situace:

vozidlo se převrhne,

vozidlo se usmýkne dovnitř oblouku,

vozidlo se usmýkne vně oblouku.

Na automobil při jízdě po směrovém oblouku bude působit ve svislém směru tíha vozidla G a ve vodorovném směru kolmém ke směru jízdy odstředivá síla Fo v těžišti vozidla - viz obr.4-11.

Vzhledem k tomu, že hmotnost automobilu je konstantní, lze z rovnováhy obou sil k možnému bodu převrhnutí (vnější kola) stanovit pro danou návrhovou rychlost Vn minimální hodnotu poloměru směrového oblouku a to z rovnováhy momentů obou sil. Bezpečnost proti usmýknutí je dána z hlediska limitní hodnoty bočního smykového tření Tb, tj. reakce maximální příčné síly vyvozené kolem pneumatiky na vozovce. Projíždí-li vozidlo směrovým obloukem, působí v těžišti O jeho tíha a odstředivá síla. Silniční komunikace má kvůli odstranění vlivu odstředivé síly příčný sklon p = tg α, viz obr.4-11.

Proti výslednici těchto sil Fb, působí tření v příčném směru Tb. Aby nenastal smyk automobilu vně oblouku, musí platit:

Fb ≤ Tb , kde

);sin. F+ cos . (G f= T ;cos . = F F obbob ααα

kde fb je součinitel bočního (příčného) tření [-].

Když dosadíme za Fb a Tb do nerovnosti:

( ),sin. F cos . G f sin . G cos . F obo αααα +≤±

a za , Rv .

gG= F

2

o potom bude nerovnost:

. )sin . Rv .

gG + cos.G( f sin . G cos .

Rv .

gG 2

b

2αααα ≤±

17

Po úpravě obou stran, tj. vydělení hodnotou αcos . G a po dosazení za tg α = p bude nerovnost ve tvaru:

( ) ( ).p fg p . f -1 Rv

bb

2±≤

Jelikož hodnoty fb a p jsou velmi malé, lze jejich součin v nerovnosti zanedbat a vyjádřit poloměr R v závislosti na dostředném (příčném) sklonu p nebo naopak, takže minimální poloměr směrového oblouku bude:

( ) , p fg

v Rb

2

min ±≥

když dosadíme do tohoto vzorce za g hodnotu tíhového zrychlení a za fb hodnotu součinitele příčného tření a provedeme přepočet návrhové rychlosti z m/s na km/h a za příčný sklon p dosadíme hodnotu v procentech. Po úpravě dostaneme hodnotu minimálního poloměru směrového oblouku jako určitý podíl návrhové rychlosti:

, V0,30 nmin p

R2

= (pro Vn < 80 km/h);

, V0,36 nmin p

R2

= (pro Vn > 80 km/h)

kde Rmin je minimální poloměr směrového oblouku v m,

Vn návrhová rychlost v km/h,

p příčný (dostředný) sklon v oblouku v %.

Z této rovnice lze odvodit i velikost poloměru směrového oblouku, který nevyžaduje dostředný sklon. V tab. 4-3 jsou uvedeny nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a k dostřednému sklonu podle ČSN 73 6101.

Tab.4-3 Nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a k dostřednému sklonu podle ČSN 73 6101

Poloměr kružnicového oblouku v m

při dostředném sklonu vozovky v %

Návrhová

rychlost

v km/h 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

bez

dostřed.

sklonu

120 2200 1750 1450 1250 1100 975 875 800 725 - - 3500 (3800)

100 1500 1200 1000 875 750 675 600 550 500 - - 3500*) 2500 (2700)

80 1000 775 650 550 500 450 400 350 325 - - 3500*) 1500 (1700)

70 750 600 500 425 375 330 300 270 250 - - 1500

60 550 450 375 325 270 240 220 200 180 170 - 1500

50 375 300 250 220 190 170 150 140 125 120 110 1500

*) Platí jen na dálnicích a rychlostních silnicích ( ) Platí pro základní sklon 2,5 % Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN 73 6102.

18

Hodnoty poloměrů uvedených v tabulce vpravo od čárkované čáry je třeba přezkoušet z hlediska rozhledu pro zastavení, poloměry uvedené v tabulce vpravo od silné čáry je třeba přezkoušet i z hlediska výsledného sklonu.

K převrácení vozidla kolem vnějšího kola může dojít pouze při vysoko položeném těžišti vozidla a nepřiměřené rychlosti. Prakticky je vyloučeno, projíždí-li vozidlo obloukem rychlostí, která je menší nebo rovna návrhové.

Stojí-li vozidlo v oblouku, Fo = 0 a v těžišti působí jen tíha vozidla G, musí platit, aby nenastal smyk vozidla dovnitř zatáčky,

αα cos Gg f sin G b≤ .

Po vydělení obou stran nerovnosti hodnotou G cos α a po zavedení tg α = p dospějeme k nerovnici

p ≤ fb.

Pro náledí je hodnota fb = 0,1, a proto tedy maximální příčný sklon, případně výsledný sklon m nesmí přestoupit 10 %.

Na základě dlouholetých výzkumů bezpečnosti silničního provozu a nehodovosti, neměly by hodnoty minimálních poloměrů směrových kružnicových oblouků být při návrhové rychlosti Vn = 90 km/h menší než 400 m. V zásadě má projektant navrhnout co největší poloměry směrových oblouků, přičemž musí přihlížet ke konfiguraci terénu a na požadavek rozhledu, zejména v noci. Minimální poloměry směrových kružnicových oblouků je třeba považovat za povolenou výjimku a ne za pravidlo. Při návrhu se doporučuje uplatňovat zásadu, že čím delší jsou strany osového polygonu a čím menší je úhel mezi nimi, tím větší je třeba navrhnout poloměr směrového oblouku.

4.5.3.1 Vytyčovací prvky kružnicového oblouku

Základní vytyčovací prvky lze vypočítat ze známých hodnot středového (vrcholového) úhlu α a poloměru kružnicového oblouku R podle obr.4-12 na základě matematických vztahů goniometrických funkcí.

Obr.4-12 Základní vytyčovací prvky prostého kružnicového oblouku

Z trojúhelníku TK; VB; KT vyplývá délka tečny : KT-VBa VBTK −

19

; 2

tg . RT α=

Vzdálenost vrcholu (středu) oblouku KK od vrcholu osového mnohoúhelníku (průsečíku tečen) VB je:

; 1 -2

sec R= R -

2cos

R= z

α

α

kterou je možné dále vypočítat a vytyčit pomocí pravoúhlých souřadnic xKK a yKK a které jsou:

; 2

cos -1 R= 2

cos . R -R= yKK

αα

; 2

sin . R= xKKα

Délka kružnicového oblouku, tj. vzdálenost začátku TK a konce oblouku KT, je:

( ) ααπ arc . R= . 200 nebo 180

R . = O go

Základní vytyčovací prvky a podrobné body oblouku vytyčujeme obvyklými vytyčovacími metodami nižší geodézie.

4.5.4 Přechodnicové křivky

Projíždí-li motorové vozidlo z přímé do oblouku, je tato jízda jen tehdy zcela bezpečná, když projíždí rovnoměrnou rychlostí a s plynulým rovnoměrným vychylováním řídících kol. Kombinace přímky a kružnicového oblouku, dotýkajícího se této přímky, je geometricky plynulá. S přihlédnutím k průběhu křivosti takových dvou prvků trasy shledáme, že je to kombinace nevhodná. Každá prudší změna rychlosti nebo směru může vést ke smyku a k nehodě. To znamená, že projektant silniční komunikace musí navrhnout trasu tak, aby se v obloucích eliminoval nepříznivý vliv odstředivé síly.

V počátcích rozvoje automobilismu vyhověly silniční trasy navržené kružnicovými oblouky bez přechodnic. Až rozvojem po 1.světové válce a výstavbou prvních dálnic se začaly používat přechodnice různých typů, zejména kubické paraboly v počátcích, později používaná lemniskáta a Oerleyeova křivka. U nás se začala počátkem padesátých let používat „volantová přechodnice“ - klotoida (spirála), která nejlépe vyhovuje jízdě automobilu z přímého úseku do oblouku. Na obr.4-13 jsou vidět některé nejpoužívanější přechodnicové křivky.

Podle ČSN 73 6101 se přechodnice navrhuje ve tvaru klotoidy, ale nevylučují se i jiné vhodné křivky. Matematicky lze klotoidu odvodit z hlediska bezpečnosti jízdy vozidla pro křivku, které vozidlo vytváří po přechodnici a její tvar je :

L . R = A2

Obr.4-13 Nejpoužívanější přechodnicové křivky

20

Součin poloměru křivosti a délky pro každý bod křivky je konstantní. Odmocnina z konstanty A2 je tzv. parametr, který určuje poměrnou velikost křivky. Pro představu parametru uvádím tento příklad : A =100 m znamená, že přechodnice na délku L = 100 m dosahuje poloměru R = 100 m. Obdobně v bodě této přechodnice, vzdáleném jen 50 m od počátku, je poloměr křivosti R = 200 m, jak plyne ze základní rovnice klotoidy. Čím je parametr menší, tím rychleji se poloměr křivosti zmenšuje. Parametr tedy určuje i tvar klotoidy a je pro klotoidu tím, čím je poloměr pro kružnicový oblouk. Pro účely silničních přechodnic se však používá pouze krátký úsek od bodu 0, kde je poloměr R = ∞ (kde se napojuje na přímou) až k místu, kde je R shodné s poloměrem hlavního kružnicového oblouku, na který přechodnice přímku napojuje.

Všechny klotoidy jsou si geometricky podobné, liší se jen jejich velikost, která je určena velikostí parametru. Známe-li hodnoty pro určitou klotoidu a její parametr, můžeme vypočítat hodnoty klotoidy s jakýmkoli jiným parametrem tak, že tyto hodnoty násobíme poměrem parametrů. Platí to o všech hodnotách délkových, neplatí to však pro úhel τ , který svírá tzv. krátká tečna (subtangenta) s tečnou vedenou ke klotoidické přechodnici v bodě s poloměrem R = ∞. Tento úhel se nemění, když měníme parametr.

Odvození minimálně možného koncového poloměru přechodnice je shodné se stanovením poloměru kružnicového oblouku. O pohodlí a bezpečnosti přejezdu po přechodnici však kromě koncového poloměru rozhoduje i délka přechodnice v závislosti na nárůstové rychlosti, tj. rychlosti

nárůstu křivosti .R1

=ρ

Potřebnou minimální délku přechodnice stanovujeme z těchto podmínek:

z přírůstku odstředivého zrychlení (dynamiky jízdy),

z potřebné doby průjezdu (kinematická podmínka),

z psychologicko-vizuálních (perspektivní obraz),

z bezpečnosti jízdy (maximální, resp. minimální sklon vzestupnice).

4.5.4.1 Navrhování přechodnice - klotoidy

Přechodnice se vkládá buď mezi přímou a kružnicový oblouk, nebo mezi dva stejnosměrné kružnicové oblouky různých poloměrů, navrhuje se ve tvaru klotoidy.

Délku přechodnice L v m se z estetických důvodů doporučuje navrhovat v závislosti na velikosti poloměru kružnicového oblouku v hodnotách uvedených v následující tabulce :

Doporučené délky přechodnice L podle ČSN 73 6101

R v m 100 200 300 500 1 000 1 500 2 000 3 000 4 000 5 000

L v m 60 80 100 120 160 210 290 430 400 550

Nelze-li těchto hodnot ve stísněných poměrech dosáhnout, navrhne se na délku vzestupnice nebo sestupnice, nejméně však :

1,5 .Vn metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem vnější hrany vodicího proužku,

1 . Vn metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem osy (Vn je hodnota návrhové rychlosti v km/h).

Od návrhu přechodnice lze upustit, když odsunutí kružnicového oblouku ∆R je menší než 0,25 m. Přibližné odsunutí kružnicového oblouku od tečny ∆R lze po vložení klotoidické přechodnice zjistit ze vzorce :

,...... 3168067224

1RLR

422

−+−=

ττ∆

21

kde R2L

R2A

AL

2

2

2

2===τ je vnější úhel tečen přechodnice,

A je konstanta (parametr) navržené přechodnice.

Pro úhly τ ≤ 30o je 12.L

R24LR

2 τ∆ ==

Je-li ∆R ≤ 0,25 m, přechodnice se již nenavrhuje.

Pro ∆R = 0,25 m pak platí R24

L2 = 0,25 m, odtud

6LR

2= , nebo .R6L =

Pro stanovení nejmenšího dovoleného poloměru směrového kružnicového oblouku, který lze již navrhnout bez přechodnice R v m, se za L dosazuje jednotně hodnota 1,5 Vn metrů, a to bez ohledu na odlišný způsob klopení vozovky v obloucích o menších poloměrech.

4.5.4.2 Vytyčovací prvky klotoidy

Pro klotoidu jako spirálovou křivku (radiolu) platí, že součin poloměru R v daném bodě a délky L od počátku pro daný bod je neustále konstantní (R . L = A2) - viz obr.4-14. Koncový bod klotoidy má pak souřadnice:

π2ayx ==

Podle obr.4-15 pro vytýčení klotoidické přechodnice musíme znát:

tečnový úhel τ v koncovém bodě přechodnice PK,

pravoúhlé souřadnice libovolných bodů x a y,

odsun kružnicového oblouku ∆R,

délku tečny, tzv. základní tečna,

vzdálenost xM průsečíku společné tečny, tzv. střední tečny přechodnice a kružnicového oblouku v bodě PK s hlavní, tzv. základní tečnou v bodě M.

Vztahy mezi základními prvky klotoidy, tj. mezi parametrem A, tečnovým úhlem τ, koncovým poloměrem R a délkou přechodnice L jsou tyto:

Obr.4-14 Klotoida

22

ττ.2

L.2RR.LA === ;

ττ .2AR.2R

AL .2

=== ;

ττ .2A

.2L

LAR

2=== ;

2

2

2

2

R2

A

A2

LR2L

===τ

Obr.4-15 Základní vytyčovací prvky klotoidy

Úhel τ je nutno dosazovat samozřejmě v obloukové míře [rad] nebo jako arc τ , tj. pro stupně

τπ.

180= a pro grady τπ

.200

= . Pokud se týká vzorce pro výpočet úhlu tečny R2

L=τ , je potřeba

poznamenat, že je obdobou vzorce pro výpočet úhlu tečny v kružnicovém oblouku RO

=α .

Pravoúhlé souřadnice x a y lze odvodit z diferenciálních rovnic:

τcos.dldx = a τsin.dldy = .

Po dosazení a úpravě rovnice, vyčíslení sinτ a cosτ rozvojem řady a integraci dostaneme v koncovém bodě přechodnice PK souřadnice xPK a yPK.

PKx ; ..... -!4 . 9

+ ! 2.5

-1 2. 2

A= 42

τττ

τcos.dldx =

23

PKy ; ..... + ! 3. 7

+ 3

-1 2. 2

A= 3

τττ

anebo po rozvinutí funkce τ :

... -A 3456

L + A 40

L -L= x 8

9

4

5

PK

... -A42240

L + A 336

L -A 6

L= y 10

11

6

7

2

3

PK

anebo po dosazení za A2 = R . L :

... -R 3456

L + R 40

L -L= x 4

5

2

3

PK

... -R42240

L +

R 336L

-R 6

L= y 5

6

3

42

PK

Protože rady pro yPK a yPK rychle konverguji, pro praktickou potřebu stačí použít jen první dva členy rovnic. Výpočet ostatních vytyčovacích hodnot přechodnice již není velký problém:

xs = xPK - R . sinτ ; xM = xPK - yPK . cotgτ ;

∆R = yPK - R . (1- cosτ ) ; T = xPK + yPK . tgτ ;

st ; sin

yτ

PK= z =τ cos

yPK ;

Největší potíže při výpočtu jsou s vyčíslením pravoúhlých souřadnic xPK a yPK. Proto při výpočtu vytyčovacích prvků klotoidy používáme tabulky nebo programovatelné kalkulátory.

4.5.5 Směrové oblouky s přechodnicemi

Mezi přímku a kružnicový oblouk můžeme přechodnici vložit když je středový úhel α > 2τ . Když bude α = 2τ vznikne oblouk ze dvou přechodnic, tzv. přechodnicový oblouk. Pokud α < 2τ řešení. tj. návrh přechodnic není možný. V takovém případě je třeba zvětšit poloměr oblouku R a nebo

zmenšit délku přechodnice L, protože R 2

L= τ .

Podle ČSN 73 6101 není možné vkládat přechodnici mezi přímku a kružnicový oblouk tehdy, když ∆R ≤ 0,25 m. Při malých středových úhlech (α < 6o) a dlouhých přímkách před a za obloukem se z hlediska estetického účinku doporučuje vkládat přechodnici též při velkém poloměru kružnicového oblouku.

24

Obr.4-16 Průběžný přechodnicový klotoidický oblouk - symetrický

Přechodnice v některých případech nemusí být z obou stran oblouku stejně dlouhá. Stává se to zejména tehdy, když je třeba naznačit ve výškovém zaoblení trasy komunikace, že za vrcholem zaoblení následuje směrový oblouk a nebo když je třeba vyloučit velmi krátkou mezipřímou mezi dvěma oblouky.

4.5.5.1 Přechodnicový klotoidický oblouk

Je-li středový úhel roven dvojnásobku tečnového úhlu čili α = 2τ , popř. α =τ 1 + τ 2, redukuje se kružnicový oblouk ve střední části oblouku pouze na oskulační kružnici ve vrcholu oblouku (viz obr.4-16). Oblouk je tvořen ve vrcholu na sebe navazujícími přechodnicovými klotoidickými oblouky Tyto mají v bodě PKP společnou oskulační kružnici a společnou tzv. střední tečnu a délka „čistého“ kružnicového oblouku je nulová.

Přechodnicový klotoidický oblouk se použije v případech, kdy z trasovacích nebo estetických důvodů bude vhodnější úplně vyloučit kružnicovou část směrového oblouku. Dále k dosažení plynulejšího přechodu do protisměrného oblouku, k odstranění krátké mezipřímé prodloužením přechodnice. Přechodnice mohou být stejné nebo různě dlouhé. V prvém případě mluvíme o přechodnicovém oblouku souměrném, ve druhém případě o přechodnicovém oblouku nesouměrném. Toto řešení po stránce dopravní bezpečnosti vyhovuje méně a mělo by se používat jen u malých středových úhlů (přesněji u malých vnějších úhlů tečnového polygonu, protože zde kružnicový oblouk vymizel). Obvykle lze toto řešení nahradit kružnicovým obloukem se dvěma přechodnicemi, aniž je nutno podstatněji změnit délku tečen nebo vzepětí. Při takovém řešení lze často vložit kružnicový oblouk většího poloměru, než je poloměr zakřivení v bodě PP přechodnicového oblouku. Přesné řešení není pro zaokrouhlenou délku přechodnic možné. Vynutí si malé pootočení jedné z polygonových stran a nebo jen přiblížení se ke středovému úhluα přechodnicového oblouku. Tím se vytvoří malá část kružnicového oblouku (např. 1 až 5 m).

Pro přesný návrh a výpočet hlavních vytyčovacích prvků klotoidických přechodnicových oblouků používáme tabulky Prof.Ing. V. Veselého a Ing. J. Kašpárka : Klotoida. Pro výpočet přechodnicového oblouku použijeme první části tabulek. Je třeba uvést, že jsou sestaveny podle úhlu τ a pro jednotkový parametr a = 100. Vzájemný vztah hodnot tabulkových ke skutečným je konstantní a platí, že

lL

= r∆

∆R=

rR

= y

y=

xx

= tT

= aA PKPPKP .....

25

Při výpočtu přechodnicového oblouku lze vycházet z jakéhokoliv vztahu, vypočítat parametr a ostatní

hodnoty, pak získat vynásobením tabulkové hodnoty vztahem aA

.

Při výpočtu parametru je nutno zvážit, je-li nutné zachovat přesně výchozí hodnotu a počítat dále s nezaokrouhleným parametrem, či máme-li možnost menšího zkrácení nebo prodloužení výchozí hodnoty a použít zaokrouhleného parametru. Parametry zpravidla zaokrouhlujeme a to na takové hodnoty, které jsou uvedeny ve druhé části tabulek. Tím při stanovení vytyčovacích hodnot podrobných bodů si práci značně ulehčíme.

4.5.5.2 Kružnicový oblouk s přechodnicemi

Bylo již řečeno, že jízda v přímé a v kružnicovém oblouku při správně vytvořeném dostředném sklonu nepůsobí žádné obtíže. Ty způsobuje pouze přechod z přímé do oblouku a naopak, který se však usnadňuje přechodnicemi. To je nejjednodušší a nejčastější případ použití klotoidy, při němž jen zbývá stanovit její vhodnou délku. V ČSN 73 6101 je délka určena z hlediska estetického působení trasy a ve stísněných poměrech ze závislosti návrhové rychlosti a způsobu klopení jízdního pásu.

Máme-li mezi přímou a kružnicový oblouk vložit přechodnice, musí se oblouk odsunout o hodnotu ∆R od hlavní tečny. Tato okolnost ovlivní výpočet základních vytyčovacích prvků od klasického výpočtu prostého kružnicového oblouku, což je vidět na obr.4-17.

Z obr.4-17 vyplývá, jak vypočítáme délku tečny odsunutého oblouku, hlavní tečnu, vzepětí oblouku (bisektrisa) a délku kružnicového oblouku. Při určování vytyčovacích prvků kružnicového oblouku se symetrickými přechodnicemi vycházíme z návrhové rychlosti Vn, velikosti poloměru R a ze středového úhluα . Délku přechodnice L navrhujeme podle podmínek ČSN 73 6101. V tabulkách vyhledáme základní vytyčovací prvky přechodnice nebo je spočítáme podle vzorců. Jde o hodnoty A, R, L, ∆R, xPK, yPK, xM, xS, st, τ . Prověříme, zda platí podmínka α ≥ 2τ a zda je nutné přechodnici navrhovat, tzn. zda je ∆R > 0,25 m.

Obr.4-17 Základní vytyčovací prvky kružnicového oblouku

se souměrnými klotoidickými přechodnicemi

26

Abychom mohli vynést vytyčovací prvky klotoidy, potřebujeme znát polohu bodu TP (PT), to znamená zjistit délku hlavní tečny, pro kterou platí vztah:

T = T´ + xs

T je délka tečny ke kružnicovému oblouku o poloměru R + ∆R:

( )2

tg . R ∆ + R= Ta

Vynesením vzdálenosti xM dostaneme na tečně směrového polygonu bod M, který je průsečíkem společné tečny přechodnice a kružnice v bodě PK (KP) s tečnou směrového polygonu. Polygonová a společná tečna svírají úhel τ , od společné tečny vytyčujeme podrobné body kružnicového oblouku. Vzdálenost z (bisektrisu) vrcholu oblouku od vrcholového bodu směrového polygonu, vzepětí určíme ze vztahu:

( ) ; R + 1 -

2 cos

1 . R + R= z ∆∆ α

Vzepětí kružnicového oblouku vůči průsečíku pomocných tečen z0 bude obdobně :

; 1 -2

sec . R= 1 -

2 cos

1 . R= R -

2 cos

1 . R= z 0

000

ααα

α 0 = α - 2τ

a délku „malé“ tečny kružnicového oblouku o poloměru R podle vztahu :

tg . R= T0 20α

Délka kružnicového oblouku mezi body PK a KP je dána výrazem :

O0 = R . arc α 0

Délka celého oblouku včetně přechodnic pak rovnicí :

O = L + O0 + L = 2 . L + O0

Výpočet podrobných bodů klotoidické přechodnice a kružnicového oblouku můžeme provést známým způsobem podle vytyčení, pravoúhlými nebo polárními souřadnicemi. Pro výpočet můžeme použít tabulky Prof.Ing.V.Veselého a Ing. J.Kašpárka : Klotoida; Doc.Ing. J.Puchríka,CSc.: Silnice a dálnice - Klotoida a nebo Ing. A.Kutnohorského : Vytyčovací tabulky pro klotoidické přechodnice ke kruhovým obloukům.

4.5.5.3 Protisměrné kružnicové oblouky

Kružnicové protisměrné oblouky bez přechodnic je třeba navrhovat tak, aby mezi nimi byla dostatečně dlouhá mezipřímá, podle ČSN 73 6101 min 2 . Vn. Ta je žádoucí pro zabezpečení plynulé jízdy automobilu, aby při jízdě z jednoho do druhého oblouku nedošlo k náhlé změně odstředivého zrychlení, což je dopravně závadné. Při použití protisměrných kružnicových oblouků s přechodnicemi by měla být mezipřímá delší než 15 m, když to není možné, tak mezi protisměrné oblouky vkládáme tzv. vratnou přechodnici, bez mezipřímé. Přechodnice protisměrných kružnicových oblouků se dotýkají v inflexním bodě, v němž mají dvě klotoidy poloměr křivosti R = ∞. Parametry obou přechodnic se

27

mohou lišit, je však žádoucí, aby byly pokud možno stejné, protože jen v tom případě je přechod příčných rázů (odstředivého zrychlení) zcela plynulý. Podle ČSN 73 6101 poměr jejich parametrů (A2 : A1) nemá být větší jak 1,5 a poměr poloměrů oblouků R2 : R1 se doporučuje menší jak 2, přičemž A2 a R2 je větší hodnota. Motiv řešení protisměrných oblouků je vidět na následujícím obr.4-18.

Princip řešení protisměrných oblouků :

je dáno - směrový polygon - společná tečna dvou protisměrných oblouků : V V1 2 = [m],

- středové úhly : α 1 ; α 2 ; [o ; g],

- poloměry kružnicových oblouků : R1 ; R2 ; [m],

Podstatou řešení bude, aby se sousední přechodnice protisměrných kružnicových oblouků dotýkaly (inflexní bod) a aby byly zhruba stejně dlouhé.

Obr.4-18 Protisměrné oblouky

V praxi se často využíval přibližný výpočet délek vratných přechodnic, kdy se určovala přípustná

mezipřímka a nebo krátké překrytí přechodnic do délky 40

A + A= d 21 Krátké překrytí (do 10 m) a nebo

krátká mezipřímka nejsou na závadu, protože leží v oblasti, kde se prakticky průběh od přímky neliší a rozdíl mezi přímkou a klotoidou je nepostřehnutelný.

28

4.5.5.4 Stejnosměrné kružnicové oblouky

Obr.4-19 Stejnosměrné kružnicové oblouky Obr.4-20 Složený oblouk

a - s mezipřímou, b - s přechodnicemi

Následují-li rušivě za sebou dva stejnosměrné kružnicové oblouky (viz obr.4-19), jeví se v silniční ose určitá strnulost a také v perspektivním pohledu mezipřímka působí rušivě. Křivost vykazuje náhlé zlomy, proto se takovému vedení trasy vyhýbáme. Pro rychlou jízdu jsou takové oblouky nevhodné a v perspektivním pohledu neestetické. Také při vložení je trasa deformovaná. Nepříznivý estetický účinek takovéto trasy se částečně odstraní, když je mezipřímá ve vypuklém výškovém oblouku. Proto se při stejnosměrných obloucích doporučuje krátké mezipřímé vyloučit, a to vložením mezilehlých přechodnic při složených obloucích a nebo návrhem jediného směrového oblouku s velkým poloměrem. Když jsou mezipřímé nezbytné, měly by být přiměřeně dlouhé, nejméně 250 m. Jinak se doporučuje

b a

29

prošetřit plynulost trasy z hlediska prostorového účinku (vzhledu). Při složených obloucích poměr většího a menšího poloměru R sousedních oblouků nesmí být větší než 2 a při stykovaných přechodnicích poměr většího a menšího parametru A nesmí být větší než 1,5. Složené oblouky (viz obr.4-20) se mohou uplatnit pro dobré začlenění silniční trasy do terénu, při odstranění krátkých přímek mezi stejnosměrnými oblouky a pro zlepšení prostorového vzhledu trasy.

4.6 Výškové prvky trasy

Podélný řez silnicí musí být s ohledem na bezpečnost, pohodlnost a hospodárnost dopravy čarou plynulou, tj. s niveletou bez lomů a v přiměřeném sklonu. Náhlé změny sklonů totiž vyvolávají u cestujících pocit nepohodlí a ohrožují bezpečnost dopravy, zejména při velkých rychlostech vozidla. Prakticky tedy podélný řez silnicí je vždy vytvářen úseky přímými, které jsou vzájemně propojeny zaobleními, jež tvoří výškové oblouky. Nutno ovšem mít na paměti, že studie nivelety nesmí být prováděna odděleně od studie trasy. Silnice ve svém prostorovém průběhu je ve skutečnosti zborcenou plochou. Zmíněné požadavky dopravy musí zůstat zajištěny i při změnách směru osy i sklonu nivelety. Je třeba zkoumat prostorový účinek trasy a vyloučit především ostré směrové oblouky v blízkosti výrazných změn výškového řešení.

Sklony nivelety a její zaoblení musí být navrženy s ohledem na stabilitu vozidla, jež je funkcí součinitele tření kol vozidla s vozovkou, ale také na hospodárnost dopravy a její bezpečnost, zejména ve vrcholových obloucích, dále s ohledem na pohodlí cestujících a konečně s ohledem na zajištění odvodnění vozovky. Je nutné připomenout, že trasa nejhospodárnější z hlediska konstrukce nemusí být nejvhodnější z hlediska dopravy. Všeobecně lze uvést, že nejlepší je taková trasa, pro níž součet stavebních nákladů na silnici a nákladů provozních je nejnižší. Dále musí být věnována pozornost okolnostem, které ovlivňují návrh nivelety. Sklonem nivelety je značně ovlivněna jízdní rychlost vozidel, zejména nákladních a tím také hospodárnost dopravy. Řazením nižších rychlostí se sice zvyšuje tažná síla motoru, ovšem při současném snížení rychlosti vozidla. K ujetí délkové jednotky při zařazení nižších rychlostí je třeba delší doby, a tím také dochází i k vyšší spotřebě pohonných hmot, tedy ke zvýšení dopravních nákladů. U osobních vozidel je vliv sklonu nivelety nepatrný do stoupání 6 %, u vozidel nákladních je však velmi značný.

4.6.1 Návrh nivelety

Podélný sklon nivelety se řídí členitostí území a návrhovou rychlostí. Největší dovolené hodnoty podélného sklonu podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tab.4-4.

Návrh nivelety ovlivňují i další faktory, z nichž nejdůležitější jsou:

geologické poměry,

množství zemních prací, které musí být úměrné významu silnice,

větší objekty ovlivňují podstatně volbu nivelety, protože se silnice buď musí přizpůsobit jejich podélnému sklonu (mosty, tunely, přehradní hráze) a nebo musí být zachována určitá pojízdná výška, tj. výška mezi povrchem vozovky a spodní hranou konstrukce objektu (nadjezdy, podjezdy),

vodní poměry (niveleta musí být minimálně 1,5 m nad maximální hladinou vody v nádržích nebo rybnících a také hladina spodní vody ovlivňuje niveletu),

niveleta musí mít podélný sklon minimálně 0,3 %, aby bylo umožněno odvodnění povrchu vozovky i v místech, kde příčný sklon p = 0,

ostatní komunikace podzemní, pozemní i nadzemní .

30

Tab.4-4 Návrhové rychlosti podle druhu území a největší dovolené podélné sklony (s) základních kategorií silničních komunikací *) podle ČSN 73 6101

Návrhová rychlost v km/h pro území

rovinaté nebo mírně zvlněné pahorkovité horské

Kategorijní typ silniční komunikace

podélný sklon (s) v %

D 26,5 120 120 100 80

R 26,5 ∗∗) 3 4 ∗∗∗) 4,5 ∗∗∗) 4,5 ∗∗∗)

R 26,5 120 100 80

R 24,5 a R 22,5 3,5 4,5 4,5 ∗∗∗)

100 80 70 R 11,5

3,5 4,5 4,5 ∗∗∗)

100 80 80 S 24,5

3,5 4,5 (6) ∗∗∗∗) 6

100 80 70 S 22,5

4 4,5 (6) ∗∗∗∗) 6

S 11,5; S 10,5 a 80 70 60

S 9,5 4,5 6 7,5

70 60 50 S 7,5

4,5 7 9 ∗) Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN 73 6102 ∗∗) Použití je vyhrazeno pouze pro možné pozdější přeřazení silnice do dálniční sítě ∗∗∗) Překročení hodnoty je třeba doložit rozborem zvýšení spotřeby pohonných hmot a je vázáno na souhlas příslušného ústředního orgánu státní správy ve věcech dopravy ∗∗∗∗) Vyšších hodnot lze použít v případech, kdyby neobvyklé zvýšení objemu zemních prací nadměrně zvětšilo ekonomickou náročnost řešení nebo by se nadměrně zvětšilo trvalé odnětí kvalitní nebo chráněné zemědělské půdy. Současně je však nutné při použití větších sklonů posoudit zvýšenou spotřebu pohonných hmot.

Volba nivelety je otázkou hlavně ekonomickou a má být u důležitých silnic řešena spolu s vyhodnocením provozních nákladů. Druh dopravy má vliv na volbu sklonu nivelety na silnicích s převážně těžkou nákladní dopravou. Proto na takto zatížených důležitých dálkových silnicích je odůvodněn menší sklon nivelety, než na silnicích s dopravou lehkou. Dalším nepříznivým vlivem velkých podélných sklonů dvoupruhových obousměrných silnic je výrazné snížení dopravní kapacity v důsledku toho, že rychlá vozidla jsou v pohybu omezována vozidly pomalými. Proto se na takových silnicích s těžkou nákladní dopravou, se značným a dlouhým stoupáním přidává na celou délku stoupání jeden dopravní pruh, tzv. přídatný pruh pro pomalá vozidla, takže rychlá vozidla nejsou nucena je sledovat bez možnosti předjetí.

Výchozím podkladem pro návrh nivelety je podélný profil terénu v ose silniční komunikace. Obdobně jako u řešení směrového, vychází řešení nivelety z výškového tečného polygonu, který musí umožnit takový výpočet nivelety, aby byly dodrženy normou předepsané podélné spády a alespoň minimální hodnoty zakružovacích oblouků, při respektování minimálního rozsahu zemních prací.

31

4.6.2 Výškový polygon

Výškový tečný polygon je dán absolutní nebo relativní výškou jednotlivých základních nebo vrcholových bodů, délkou polygonových stran měřené ve vodorovném průmětu a sklonem stran vůči vodorovné vyjádřených v %. Výšky základních bodů (začátku a konce trasy) a vrcholových bodů (lomů polygonu) jsou dány podmínkou zadání a konfigurací terénu. Schéma výpočtu výškového polygonu je na obr.4-21.

100

ls -H= H n1

An⋅

100

ls + 100

ls -H= H 2211A2

⋅⋅

100

ls -H= H 11A1

⋅

100ls -

100ls +

100ls -H= H 332211

AB⋅⋅⋅

Obr.4-21 Výpočet výškového polygonu

U výpočtu tečnového polygonu je třeba znát tři základní prvky: délku polygonových stran (l), sklon stran (s) a výšky jednotlivých vrcholových bodů. Zvolit, či zadat, je možné vždy jen dva z nich, třetí je nutno vypočítat.

Sklon tečen musí odpovídat z hlediska maximální hodnoty požadavkům ČSN 73 6101. Maximální podélný sklon (s) je omezen v závislosti na kategorii komunikace a charakteru terénu. (Např. dálnice D 26,5/120 v rovinatém terénu má smax = 3 %, S 7,5/50 v horském terénu smax = 9 % - viz tab.4-4). Je potřeba si uvědomit, že maximální hodnoty podélných sklonů výrazně zvyšují provozní náklady na komunikaci, zvláště tam, kde ve skladbě dopravního proudu je velký podíl těžkých nákladních vozidel, jejich využívání proto není žádoucí. V dobře provedeném návrhu jsou vyloučeny tzv. „ztracené spády“ (viz obr.4-22), tj. vhodnějším návrhem odstranitelné střídání stoupajících a klesajících úseků. Práce vozidla v ztracených spádech je z hlediska vedení dopravy zcela neefektivní.

32

Obr.4-22 Ztracené spády (∆h)

Z hlediska využití motoru však není vhodný ani nulový sklon. Běžný motor silničního vozidla má konstruovaný motor s poměrně velkou rezervou pro všechny převodové stupně. Vozidlo jedoucí po trvale vodorovném úseku má vyšší měrnou spotřebu, než vozidlo jedoucí po střídajících se úsecích s 2% stoupání a klesání. Hodnoty maximálních povolených podélných sklonů udané naší normou jsou poměrně dosti přísné. Stoupavost silničních vozidel tyto hodnoty značně převyšuje. Celá řada zahraničních norem udává povolené maximální sklony v horském terénu vyšší (Švýcarsko 10 %. SRN až 12 % aj.).

Minimální podélný sklon není normou přímo omezen. V úsecích, kde je zaručeno odvodnění vozovky trvalým příčným sklonem (tj. v úsecích, kde není nutno řešit vzestupnice) a odtok vody z tělesa je zabezpečen např. kanalizací, násypem s vyspádovanými příkopami aj., je možné použít i sklon nulový. V zářezech však vzniká vážný problém s podélným odvedením vody. Minimální podélný sklon nivelety pak je vhodné volit shodně s minimálním sklonem podélného odvodňovacího zařízení - 0,5 % (výjimečně až 0,3 %) u otevřených příkopů a rigolů a 0,5 % u podélné drenáže.

4.6.3 Lomy nivelety

Délky polygonových stran musí být navrženy v takové hodnotě, aby bylo možno provést zaoblení lomů tečnového polygonu pomocí parabolických oblouků s předepsanými oskulačními poloměry. Polygonová strana pak musí být alespoň tak dlouhá, aby vykryla délky tečen dvou navazujících oblouků. Zásada řešení výškového však má prakticky obrácené pravidlo o vkládání mezipřímé mezi následující oblouky. Mezipřímá mezi stejnosměrnými oblouky je nežádoucí. Umožňuje-li to konfigurace terénu a podmínky zadání, nahrazujeme vždy kratší mezipřímé složeným výškovým obloukem. Krátká mezipřímá působí pohledově rušivě. U oblouků protisměrných pak mezipřímá je z estetických důvodů nutná. Inflexe výškového řešení vede k pohledové deformaci trasy.

33

Obr.4-23 Lomy nivelety

Lomy tečnového polygonu nivelety zaoblujeme parabolickými oblouky druhého stupně se svislou osou. Výškový oblouk může být podle polohy v tečném polygonu buď vypuklý (vrcholový) - niveleta v zaoblení probíhá pod tečným polygonem, nebo vydutý (údolnicový) - niveleta v zaoblení probíhá nad tečným polygonem. Tyto základní oblouky řeší zaoblení nivelety v případech obrácených znamének navazujících sklonů tečen, tj. stoupání - klesání či obráceně. Jsou-li znaménka navazujících sklonů shodná, tj. leží-li zaoblení na úbočí svahu, vzniknou tzv. svahové vypuklé (vrcholové) či vyduté (údolnicové) oblouky.

4.6.4 Druhy výškového zaoblení

Do lomů nivelety, tj. do lomů výškového mnohoúhelníku, se vkládá zaoblení takové křivosti, aby nevznikalo vertikální přirychlení nepříznivé pro stabilitu vozidla a nepříjemné pro cestující. Tyto požadavky na zaoblení určují mez vertikálního přirychlení a jemu odpovídající křivost. Význam výškového zaoblení vzrůstá s rostoucí rychlostí vozidel. Kromě uvedených požadavků stability vozidla a pohodlí cestujících, musí zaoblení vyhovovat především podmínce dostatečného rozhledu, který je nutno zajistit pro bezpečnost dopravy.

Podle polohy rozeznáváme výškové zaoblení vrcholové, kde vkládáme vypuklé oblouky a výškové zaoblení údolnicové, kde vkládáme vyduté oblouky. Návrh zaoblení musí zahrnovat:

návrh tvaru,

určení polohy zaoblení ve výškovém polygonu,

určení délky zaoblení s návrhem poměru kružnice.

34

Nejjednodušší a nejpraktičtější tvar zaoblení lomu nivelety je parabola 2o a to ze dvou důvodů:

jednak změna sklonu její tangenty je konstantní, což je výhodné po stránce dopravní,

jednak rovnice paraboly umožňuje snadný výpočet pořadnic a tím jednoduché určení kót nivelety.

Minimální velikost poloměrů zakružovacích oblouků je odvozena z podmínky zajištění potřebných rozhledů. Pro oblouky vrcholové je dán absolutně nejmenší poloměr pro rozhled pro zastavení. Pro větší komfortnost a bezpečnost jízdy jsou navrhovány podstatně větší poloměry a to z podmínky zajištění rozhledu pro předjíždění. U oblouků údolnicových je definován absolutně minimální poloměr z podmínky zajištění rozhledu pro zastavení, kdy rozhled je omezen dosahem paprsků reflektorů při jízdě za snížené viditelnosti (v noci). Jelikož podmínky zajištění rozhledu jsou přísnější než podmínky vyplývající z meze vertikálního přirychlení, musí být podle ČSN 73 6101 navrženy nejmenší poloměry minimálně pro zastavení. Podrobněji je o podmínkách rozhledu pojednáno v kapitole 4.8.

Vypuklé lomy podélného sklonu se zaoblí tak, aby byl :

na dvoupruhových silnicích zajištěn podle možnosti rozhled pro předjíždění,

na všech silničních komunikacích zajištěn bezpodmínečně rozhled pro zastavení.

Nejmenší poloměry vypuklých výškových oblouků podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tab.4-5.

Tab.4-5 Nejmenší poloměry vypuklých výškových oblouků podle ČSN 73 6101

při návrhové rychlosti v km/h Ru v m

120 100 80 70 60 50

nejmenší doporučený pro zastavení

12 000 10 000 5 000 4 000 2 500 1 500

nejmenší dovolený pro zastavení

11 000 6 000 ∗) 3 000 ∗∗) 2 500 1 500 1 000

nejmenší dovolený pro předjíždění

- 38 000 21 000 15 000 10 000 6 000

∗) Platí jen do rozdílu podélných sklonů |s1 - s2 | ≤ 2,5 %, jinak je nutno dodržet hodnotu doporučenou. ∗∗) Platí jen do rozdílu podélných sklonů |s1 - s2 | ≤ 3,3 %, jinak je nutno dodržet hodnotu doporučenou.

Nejmenší poloměry vypuklých výškových oblouků, které jsou uvedeny v tab.4-5, mají být navrhovány co největší, zejména v případech malých rozdílů podélných sklonů a to proto, aby nevznikl dojem náhlého lomu nivelety.

Poloměry výškových oblouků (vypuklých i vydutých) mají být navrženy co největší. Čím menší je rozdíl podélných sklonů, tím větších poloměrů zaoblení je třeba použít. Normou stanovené nejmenší poloměry však nejsou hodnoty doporučované. Nebrání-li tomu některé okolnosti, např. rozsah zemních prací, možné délky tečen, vazby na směrové řešení aj., jsou používány poloměry podstatně vyšší. Není nijak výjimečné použití poloměrů v statisícových hodnotách a na dálnici i milionové.

Vyduté lomy podélného sklonu se zaoblí tak, aby byl zajištěn rozhled pro zastavení v noci (snížená viditelnost). Nejmenší poloměry vydutých výškových oblouků podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tab.4-6.

35

Tab.4-6 Nejmenší poloměry vydutých výškových oblouků podle ČSN 73 6101

při návrhové rychlosti v km/h Ru v m

120 100 80 70 60 50

nejmenší doporučený 6 000 4 200 3 000 2 000 1 500 1 200

nejmenší dovolený 5 000 3 400 2 100 1 500 1 000 700

Přímkové sklony mezi výškovými oblouky téhož smyslu jsou nevzhledné a v místech pohledově exponovaných musí být vyloučeny výškovým obloukem o větším poloměru nebo alespoň výškovým obloukem složeným. Následují-li těsně za sebou výškové oblouky opačného smyslu, doporučuje se vložit mezi ně přímkový sklon délky :

v

2n

p RV100

= C ,

kde Cp je délka svislého průmětu vloženého přímkového sklonu do vodorovné v m,

Vn návrhová rychlost v km.h-1,

Rv poloměr vypuklého výškového oblouku v m.

Hlavní vytyčovací prvky výškových parabolických oblouků jsou:

R = poloměr oskulační kružnice parabolického oblouku [m],

t = délka tečny oblouku [m],

ymax = vzepětí oblouku (maximální svislá pořadnice [m].

( ) ( )[ ] 21 s -s 200R t ±±=

R 2x

= y2n

n

R 2

t= y2

n 100s R= x 1

1 ⋅ 100s R= x 2

1 ⋅

Obr.4-24 Vytyčovací prvky výškového parabolického oblouku

Na obr.4-24 je vidět schéma výpočtu vytyčovacích prvků výškového parabolického oblouku.

Jsou-li znaménka sklonů s1 a s2 opačná (opačného smyslu) +, - nebo -, +, pak jsou sklony sčítány. Jsou-li znaménka sklonů s1 a s2 shodná +, + a -, -, pak je brán v úvahu jejich rozdíl a sklon s1 je absolutně větší (čitatel zlomku s1 ± s2 udává absolutní rozdíl sklonů tečen ve vrcholu nivelety). Vypočítané svislé

36

pořadnice yn jednotlivých bodů výškového oblouku se buď odečtou nebo přičtou k absolutním výškám tečny výškového oblouku.

4.7 Rozhledy ve směrových a výškových návrhových prvcích

Protože bezpečnost silničního provozu je rozhodujícím hlediskem na pozemních komunikacích, musí být při projektování (silnic, dálnic, místních a účelových komunikací) směrových I výškových návrhových prvků respektována zásada rozhledu pro řidiče v jakékoliv poloze na trase. Tento rozhled musí být zabezpečen tak, aby řidič mohl spatřit překážku na dostatečnou vzdálenost - minimálně na brzdní vzdálenost s určitým bezpečnostním odstupem od překážky. Je to tzv. délka rozhledu pro zastavení Dz, tyto délky jsou samozřejmě různé a závisí od návrhové, resp. jízdní rychlosti a také od sklonů nivelety. Délky rozhledu pro zastavení podle ČSN 73 6101 jsou uvedeny v tab.4-7, její podrobný výpočet je uveden v příloze citované normy podle tohoto vzorce:

( )s 0,01 f 3,6 g 2V

+ 3,6

V1,5 = D

v2

n

2nn

z±⋅

[m] ;

kde Vn je návrhová rychlost v km/h,

gn normální tíhové zrychlení (gn = 9,81 m/s2),

fv výpočtový součinitel brzdného tření na mokré vozovce při hloubce dezénu pneumatiky v hodnotě 1 mm,

s podélný sklon jízdního pásu v %.

Samozřejmě, že takové komunikace, které by splňovaly tyto podmínky, by byly bezpečné, ale při větší intenzitě, vzhledem k jízdní rychlosti pomalých vozidel (nákladních) by se tvořily kongesce (zácpy) a provoz by se stával rizikovým až nebezpečným. Proto je nutno zabezpečit na všech dvoupruhových silnicích předjíždění pomalejších vozidel a to zabezpečením délky rozhledu pro předjíždění Dp. Je to vzdálenost nutná pro bezpečné předjetí pomalejšího vozidla za předpokladu, že na počátku mají obě dvě vozidla stejnou rychlost. Délky rozhledu pro předjíždění pro návrhové, resp. jízdní rychlosti jsou předepsány ČSN 73 6101, kde je v příloze také uveden podrobný výpočet těchto vzdáleností.

Tab.4-7 Délky rozhledu pro zastavení podle ČSN 73 6101

Délka rozhledu pro zastavení Dz [m]

Sklon nivelety [%] Návrhová rychlost

vn [km/h] -4 -3 -2 -1 0 1 2 3

120 220 220 210 210 200 200 190 100

160 160 160 160 150 150 150 140 140

80 100 100 100 100 100 100 90 90

70 75 75 75 75 75 70 70 70

60 60 55 55 55 55 55 55 55

50 40 40 40 40 40 40 40 40

Tab.4-8 Délky rozhledu pro předjíždění podle ČSN 73 6101

Návrhová rychlost v km/h 100 80 70 60 50 40

Délka rozhledu Dp v m 490 440 370 300 240 180

37

V tab.4-8 jsou uvedeny podle této normy délky rozhledu pro předjíždění Dp.

Zajištění potřebného rozhledu pro zastavení nebo předjíždění se plně uplatňuje při návrhu směrového a výškového řešení trasy silniční komunikace. Dostatečný rozhled musí být také zajištěn na všech křižovatkách.

Předepsané délky rozhledu musí být ve všech směrových obloucích dodrženy minimálně pro zastavení, na dvoupruhových silnicích však musí být zajištěn rozhled pro předjíždění. Potřebná rozhledová pole jsou vymezena obalovými křivkami tětiv určujících jízdních stop v rozhledových délkách Dz a Dp. Určující jízdní stopy se umisťují do osy toho jízdního pruhu na jízdním pásu, který je pro vymezení rozhledového pole rozhodující - viz obr.4-25. Při zajištění rozhledového pole mimo těleso silniční komunikace zemními nebo demoličními pracemi, uvolníme rozhledové pole pro zastavení 0,30 m pod hranu silniční koruny. Rozhledové pole pro předjíždění uvolníme do výšky 0,90 m nad hranou silniční koruny. Podle obr.4-25 jsou hranice bočního rozhledu pro zastavení Cz a pro předjíždění Cp dány obalovou čárou rozhledových tětiv. Při zajišťování délky rozhledu pro předjíždění se za překážku nepovažují svodidla a jiná neprůhledná zařízení nižší než 1,20 m.

Také výškové návrhové prvky, zejména výškové oblouky, musí být navrženy tak, aby řidič mohl v každém okamžiku zastavit své vozidlo před překážkou na vozovce. Proto je požadavek ČSN 73 6101 na zajištění rozhledu takový, aby nedošlo ke střetu vozidla s překážkou na vozovce a nebo s protijedoucím vozidlem, tedy délky rozhledu pro zastavení Dz a délky rozhledu pro předjíždění Dp musí odpovídat návrhové, resp. dovolené jízdní rychlosti. Na jednosměrném jízdním pásu se vozidlo nemůže střetnout s protijedoucím vozidlem, ale s nepohyblivou překážkou (předmět ležící na silnici aj.), jejíž výšku (h2) udává ČSN 73 6101 od 0,10 m do 0,00 m, podle návrhové rychlosti. Délka rozhledu se uvažuje od oka řidiče k překážce na vozovce, výška oka řidiče přitom norma uvažuje 1,20 m nad vozovkou.

Obr.4-25 Rozhledové pole pro zastavení a předjíždění

1 - osa jízdního pásu, 2 - určující jízdní stopa, a - jízdní pruh, v - vodicí proužek, c - zpevněná krajnice, e - nezpevněná krajnice, Dz - délka pro zastavení, Dp - délka pro předjíždění, Cz - boční rozhled pro zastavení, Cp - boční rozhled pro předjíždění

Při obousměrném jízdním pásu může podle obr.4-26 dojít k předjíždění vozidla G za splnění podmínek normy, tj. bude-li dostatečná délka dráhy vozidla umožňující předjíždění, délka pro předjíždění Dp pro návrhovou, resp. jízdní rychlost uvedenou v tab.4-8.

38

Uplatnění rozhledu pro předjíždění v údolnicových vydutých obloucích nepřichází v úvahu za jízdy vozidla v noci. Uplatňuje se pouze podmínka zabezpečení rozhledu pro zastavení Dz, na kterou vzdálenost musí být zabezpečeno osvětlení světlomety vozidla.

Obr.4-26 Rozhled pro předjíždění ve vypuklém vrcholovém oblouku

4.8 Sladění směrového a výškového návrhu trasy

Bezchybný směrový a výškový návrh osy a nivelety silniční komunikace není ještě zárukou optimálního působení trasy. Je třeba si uvědomit, že obě samostatné složky trasy vytváří v situačním průmětu ve vodorovné rovině i ve svislé rovině rozvinutého nárysu vždy rovinnou křivku v celém svém rozsahu. Trasa komunikace však může být a většinou bývá, křivka prostorová. Zatímco rovinná křivka zůstává z jakéhokoliv pohledu pořád rovinnou křivkou, prostorová křivka mění svůj zdánlivý průběh podle místa pozorování. V zdánlivém průběhu může dojít nejen k obrácení podélných spádů, ale i ke změně znaménka křivosti, optickému zasmyčkování apod. Názorným příkladem může být trasa vedoucí po šroubovici. Směrově je osa v kružnici, výškově v přímé, tudíž obě složky jsou navrženy bez závad. Výsledné působení však může být buď přijatelná vlnovka, směrová úvrať nebo smyčka.

Plynulost a prostorový vzhled trasy jsou dány vzájemným souladem směrových a výškových složek trasy. Proto je třeba vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků směrově i výškově volit tak, aby se podmínky z příznivých měnily na obtížnější postupně a aby:

trasa stejnoměrně vyhovovala jízdě danou návrhovou rychlostí,

po celé délce trasy byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení a u dvoupruhových silnic také délka rozhledu pro předjíždění,

délka úseku ve směrové přímce na směrově rozdělených silničních komunikacích byla co nejkratší a na směrově nerozdělených nepřesáhla doporučenou hodnotu podle ČSN,

úseky v prostorové přímé, tedy úseky trasy s osou v přímé a niveletou bez výškových oblouků nebo lomů , byly vzhledem k možnosti oslněni protijedoucích řidičů pokud možno zcela vyloučeny,

za přímým stoupáním nenásledoval ve vrcholovém zaoblení směrový oblouk - změnu směru je třeba signalizovat již dříve použitím dlouhé přechodnice,

směrový oblouk byl pokud možno delší než výškové zaoblení, nacházející se v něm,

poloměry směrových oblouků na začátku stoupání většího než 3 % byly navrženy co největší s ohledem na vozidla jedoucí z klesání,

39

umístění úrovňových křižovatek, mostů a ostatních objektů bylo zvoleno tak, aby byla zajištěna přehlednost, bezpečnost a plynulost trasy; na mostech se doporučuje volit co největší směrové oblouky a je nutno na nich dodržet maximální a minimální podélné skony nivelety.

Celkovým působením a začleněním silniční komunikace, včetně jejich obslužných dopravních zařízení do krajiny, se zabývá estetika. Estetika silniční komunikace se dělí na tzv. vnitřní estetiku, tj. estetický dojem, který komunikace vyvolá u přímého uživatele (řidič, chodec, spolujezdec apod.), který vidí celou komunikaci z poměrně malého nadhledu, vnější estetiku, tj. estetické působení na pozorovatele mimo komunikaci a konečně na estetiku objektů začleněnou jak do vnitřní, tak i do vnější estetiky, ale mající některé specifické prvky. Na obr.4-27a je příklad "ztracené trasy" a na obr.4-27b je příklad "odskakující trasy" v perspektivním pohledu.

Obr.4-27 Nepříznivý vjem řidiče na:

a) - ztracenou trasu, b) - odskakující trasu

Vedení trasy silniční komunikace musí v prvé řadě splňovat dopravně-technická hlediska. V zájmu ochrany životního prostředí je však nejméně důležité respektování zásad prostorové plynulosti trasy, jejího začlenění do okolní krajiny a celkového estetického působení. I dokonalé technické dílo může necitlivým způsobem znehodnotit krajinu. Je nutno důsledně respektovat zájmy ekologie, chráněná území, památkové objekty apod. Musí být přihlédnuto i k poměrům klimatickým, povětrnostním, biologickým, geologickým, vodohospodářským apod. Dále je nutno pamatovat na vzájemné propojení území, které bylo rozděleno silniční komunikací. Tento požadavek vystupuje do popředí zejména u dálnic a rychlostních komunikací. Je potřeba si uvědomit jak obrovské plochy jsou novostavbou odnímány z půdního fondu. I z hlediska kvality zabrané zemědělské či lesní půdy je nutno posuzovat návrh. Silniční komunikace by neměla přetínat lesní masívy ani velké zemědělské parcely v dlouhých přímých. Svahy zemního tělesa by měly být v úměrných proporcích jak k významu komunikace, tak i k okolnímu terénu. Z pohledového hlediska vnější estetiky působí příznivěji zářez, který naruší ráz krajiny méně než násyp. Z technologického hlediska a s ohledem na údržbu, zejména zimní, je vhodnější násyp. Nemalou roli v osazení komunikace do krajiny hraje i výsadba. Ozelenění svahů, keřová či stromová výsadba, využití stávající zeleně apod. může výrazným způsobem změnit estetické působení komunikace. Důkazem toho jsou např. i staré tereziánské silnice lemované vzrostlými alejemi stromů, které se po dobu trvání zcela sžily s okolní krajinou.

40

4.9 Silniční komunikace v příčném řezu

Silniční komunikace v příčném řezu má své šířkové a výškové uspořádání. Při šířkovém uspořádání máme na mysli především šířkové prvky, které vytvářejí povrchovou část silniční komunikace, její korunu. (Podrobněji bylo o tomto pojednáno v kapitole 4.2 a 4.3). Uspořádání silniční komunikace v příčném řezu, stručně šířkové poměry, závisí na řadě činitelů, jimiž jsou druh i intenzita dopravy, její změny apod. Šířka silniční komunikace tedy závisí především na maximálním dopravním množství (intenzity, resp. počtu vozidel), jehož přepravu má navrhovaná komunikace umožnit v přijatelných podmínkách. Nutno připomenout, že šířka silniční komunikace není spojitou funkcí intenzity vozidel, nýbrž funkcí stupňovitou, a to ve funkci vždy celé šířky jízdního pruhu.

Se šířkou komunikace je úzce spjat tvar silničního tělesa, jehož tvar i rozměry ovlivňují:

šířka koruny silniční komunikace,

svahy, resp. sklony svahů silničního tělesa,

tvar, resp. sklon povrchu území a jeho únosnost,

výška nivelety silniční komunikace nad povrchem území (terénem).

Šířky koruny silniční komunikace uvedené v ČSN 73 6101 musí zůstat v celé trase zachovány. To platí jak pro trasu v zastavěném území (intravilán) nebo ve volné krajině (extravilán), samozřejmě také v násypech, zářezech a zejména na objektech (mostech a podjezdech). Pro návrh a prostorovou úpravu mostů jsou šířky komunikace (volné šířky) dány v závazné ČSN 73 6101. Vychází se ze zásady, že musí být zachováno prostorové uspořádání stejné na mostech a objektech jako mimo ně, tj., že šířka jízdního pásu musí být na mostech (podjezdech) stejná jako na přilehlých úsecích silniční komunikace, a aby na okrajích mostů (podjezdů) ohraničovaly volnou šířku silniční komunikace obrubníky. Výše zmíněná norma předepisuje také výšku průjezdného prostoru (obrys) na mostech podjezdech, a která je dána od minimálních 4,2 m (na místních) až do maximálních 5,20 m (na vybraných komunikacích).

4.9.1 Šířka koruny silniční komunikace

Jak již bylo popsáno v kapitolách 4.2 a 4.3 koruna silniční komunikace se skládá z jízdního pásu, popř. dopravního pásu, krajnic, cyklistických pruhů a nebo chodníků a někdy také z dělícího pásu. Nejdůležitějším skladebním prvkem je jízdní pás, resp. jízdní pruhy, které slouží pohybu vozidel. U nás se používají šířky jízdních pruhů 3,00; 3,50 a 3,75 m podle kategorie komunikace. Jízdní pruhy o šířce 3,00 a 3,50 m se podle ČSN 73 6101 v obloucích o poloměru menším než 320 m rozšiřují, hodnoty rozšíření jsou uvedeny v tab.4-9.

Tab.4-9 Rozšíření jízdního pruhu podle ČSN 73 6101 ve směrovém oblouku se základní šířkou pruhu 3,50 a 3,00 m

Poloměr směrového oblouku v ose jízdního pásu v m

Rozšíření jízdního pruhu ∆av m

320 > R ≥ 250 0,15

250 > R ≥ 200 0,20

200 > R ≥ 170 0,25

170 > R ≥ 141 0,30

141 > R ≥ 125 0,35

125 > R ≥ 110 ∗) 0,40 ∗) Rozšíření jízdních pruhů u směrových oblouků menších poloměrů než jsou uvedeny v této tabulce se provede v týchž hodnotách jako na větvích křižovatek podle ČSN 73 6102

41

Celková hodnota rozšíření jízdního pásu dvoupruhové silnice je dvojnásobkem rozšíření připadajícího na jeden jízdní pruh. Vnitřní jízdní pruh se rozšiřuje na vnitřní stranu a vnější jízdní pruh na vnější stranu směrového oblouku. Na směrově rozdělených silnicích se základní šířkou jízdního pruhu 3,50 m se rozšíření provede pouze pro pravý krajní jízdní pruh ve směru jízdy. Předepsané rozšíření ve směrovém oblouku, jak v mezipřímkových úsecích, tak i ve větvích křižovatek, a jeho opětné zrušení, se provede náběhovým klínem lineárně na délku přechodnice. Průběh rozšíření jízdního pásu na vnější straně oblouku nesmí však být pohledově patrný. Způsoby provedení rozšíření jízdního pásu jsou patrny z obr.4-28.

Obr.4-28 Rozšíření jízdního pásu

4.9.2 Příčný a výsledný sklon

Z provozního hlediska by byl ideální příčný sklon nulový v přímce. Ve směrových obloucích je pro alespoň částečnou eliminaci účinků odstředivé síly prováděn jednostranný dostředný příčný sklon. V přímé se zpravidla provádí sklon střechovitý. Z důvodu snadnějšího odvodnění, ve vhodných terénních podmínkách, v oblasti úrovňových křižovatek apod., může být proveden i jako jednostranný. Změny střechovitého sklonu na jednostranný, musí být provedeny plynule tak, aby byly co nejméně patrné. Základní příčný sklon jízdních pruhů v přímé i v obloucích (viz obr.4-29), pokud nevyžadují sklon větší, se bez ohledu na druh krytu navrhuje zpravidla 2,5 %, nejméně 2,0 %.

Dostředný sklon ve směrových obloucích musí být v odpovídajícím vztahu k návrhové rychlosti a k poloměru podle údajů uvedených v ČSN 73 6101. Největší dovolené hodnoty dostředného sklonu pro návrhové rychlosti v území pahorkovitém a horském odpovídají nejmenším hodnotám směrových oblouků. V území rovinatém a mírně zvlněném se použijí jako největší hodnoty o 0,5 % nižší. Přitom však nesmí být s výjimkou toček navržen dostředný sklon větší než 6 % v území s častými námrazami. U všech oblouků, jejichž poloměr nedosahuje hodnot, u nichž podle normy již není třeba dostředného sklonu, a které nevyžadují většího dostředného sklonu, než je sklon základní, se navrhne dostředný sklon v hodnotě 2,5 %, nejméně však 2,0 %. Velké dostředné sklony povrchu vozovky mohou být nebezpečné pro pomalá vozidla, zejména když je povrch kluzký. Z tohoto důvodu ČSN 73 6101 stanovuje povinnost

42

prověření dostředných sklonů a předepisuje z hlediska bezpečnosti provozu tzv. výsledný sklon je prostorová veličina jízdního pásu m v % , který je určen vztahem:

2 2 p + s= m ,

kde s, p jsou hodnoty podélného a příčného sklonu jízdního pásu v %.

Takto vypočtený výsledný sklon je normou omezen hodnotou maximální, zajišťující bezpečnost před smykem a hodnotou minimální, umožňující odtok vody (0,50 %).

Přechod střechovitého sklonu do jednostranného dostředného se provádí klopením (otáčením) jízdních pruhů. Toto klopení, nebo-li postupná změna příčného sklonu, se provádí na délku přechodnice (stejně jako rozšíření) postupným zvedáním vnější hrany vozovky po plynulé křivce, která se nazývá vzestupnice (sestupnice).

Obr.4-29 Příčný sklon povrchu vozovky

4.9.3 Klopení vozovky v oblouku

Po celé délce kružnicového oblouku musí být vozovka převýšena v konstantním dostředném (příčném) sklonu. Do tohoto převýšení musí být vozovka přivedena postupně od počátku přechodnice až do jejího konce. Přechod vozovky z příčného řezu ve tvaru střechovitém v přímé, do předepsaného dostředného příčného sklonu, se podle ČSN 73 6101 vytváří otáčením příčného řezu kolem osy jízdního pásu, nebo kolem vnějšího okraje vodicího proužku.

Střechovitý příčný sklon jízdního pásu se klopí zásadně nejdříve podle osy jízdního pásu. Po dosažení jednostranného příčného sklonu se v případě potřeby většího dostředného sklonu klopí dále podle způsobů a), b) uvedených na obr.4-30.

Na směrově rozdělených komunikacích se klopí každý jízdní pás zvlášť (obr. 4-30c až 4-30h). Způsob klopení je závislý na sledovaném účelu, např. na jednoduchosti provádění (obr.4-30c), zploštění vypuklého výškového oblouku (obr.4-30e), zmírnění vzestupnic a sestupnic (obr.4-30d), zachování vodorovného středního dělícího pásu (obr.4-30f), popř. jeho minimálního příčného sklonu (obr.4-30g a 4-30h) a na možnosti snadného odvodnění sestupnicových proláklin bez zvýšení nákladů, popřípadě na

43

nutné prohlubování odvodňovacích zařízení (obr.4-30d až 4-50h). Ve všech případech je ovšem třeba přezkoušet a zajistit plynulý odtok srážkové vody i z nejnižších míst koruny silniční komunikace. Je-li při klopení podle obr. 4-30a, 4-30c a 4-30e vychýlen vnější vodicí proužek až za přídatný pruh (pro pomalá vozidla, odbočovací nebo připojovací), klopí se jízdní pás kolem teoretického pokračování původní (ještě nevychýlené) vnější hrany vnějšího vodicího proužku, takže osa klopení zůstává i v úsecích s přídatnými pruhy na témž místě jako v trase bez přídatných pruhů. Na obr.4-31 je zobrazen axonometrický pohled na klopení.

Obr.4-30 Způsoby klopení jízdního pásu

Obr.4-31 Klopení jízdního pásu - axonometrický pohled

44

4.9.3.1 Klopení kolem osy jízdního pásu

Klopení probíhá tak, že nejprve se začne zvedat vnější polovina jízdního pásu do vodorovné polohy (poloha 2 na obr.4-32a, 4-32b, 4-32c) a zvedá se dále až celý jízdní pás dosáhne dostředného sklonu p0 (poloha 3). Od tohoto okamžiku se začne otáčet celý pás kolem osy až do požadovaného dostředného sklonu p (poloha 4). Vnější hrana vytváří přitom vzestupnici a vnitřní sestupnici. Příčné řezy v jednotlivých polohách jsou na obrázku 4-32b.

a) b)

c)

Obr.4-32 Klopení příčného řezu kolem osy

Z obr. 4-32c vyplývá výpočet kót vnější hrany vnějšího a vnější hrany vnitřního vodicího proužku.

200p . s= h 0

0 100

p . s= h

0

0z

h + 2h

L . h . 2= L

kde š je šířka jízdního pásu a vodicích proužků v m,

p0 příčný sklon jízdního pásu v přímé v %,

p maximální dostředný sklon jízdního pásu v oblouku v %.

45

4.9.3.2 Klopení kolem vnějšího okraje vodicího proužku

Tento způsob klopení probíhá tak, že v prvé fázi se nejprve zdvihá vnější polovina jízdního pásu do vodorovné (poloha 2 na obr.4-33a, 4-33b a 4-33c) a dále až celý jízdní pás dosáhne sklonu p0 (poloha 3). Od tohoto okamžiku se začne otáčet celý jízdní pás kolem vnější hrany vnitřního vodicího proužku až do požadovaného maximálního dostředného sklonu p (poloha 4). Vnější hrana vytváří přitom vzestupnici, vnitřní hrana sleduje sklon průběžné nivelety a od polohy 3 se v ose zvedá niveleta. Příčné řezy jednotlivých poloh jsou na obr.4-33b.

a) b)

c)

Obr.4-33 Klopení kolem vnější hrany vnitřního vodicího proužku

Z obr. 4-33c vyplývá výpočet kót vnější hrany vnějšího a vnější hrany vnitřního vodicího proužku.

200p . s

= h 00

100p . s= h

kde š je šířka jízdního pásu a vodicích proužků v m,

p0 příčný sklon jízdního pásu v přímé v %,

p maximální dostředný sklon jízdního pásu v oblouku v %.

46

4.9.4 Vzestupnice - sestupnice

Při klopení na začátku přechodnice (TP) začíná stoupat vnější hrana vnějšího vodicího proužku. Překonává tak plynule výškový rozdíl mezi nepřevýšenou hranou v přímé a převýšenou hranou na začátku oblouku. Toto výškové vedení vnější hrany vnějšího vodicího proužku se nazývá vzestupnice.

Vzestupnice (sestupnice) se zpravidla navrhuje do délky přechodnice. Přitom však musí být zachována její nejmenší délka podle ČSN 73 6101, jinak je třeba délku přechodnice zvětšit. Nelze-li délku přechodnice zvětšit, nebo není-li nezbytná, lze vzestupnici (sestupnici) částečně nebo úplně posunout do navazující přímé. U kružnicového oblouku o poloměru, pro který by výpočtová hodnota podle ČSN již dostředný sklon nevyžadovala, ale požaduje se podle Rmin, lze vzestupnici (sestupnici) umístit i do jeho kružnicové části. Půdorysně se vzestupnice (sestupnice) umisťuje do vnějšího okraje nevychýleného vodicího proužku, který při zvoleném způsobu klopení mění svou výškovou polohu a provádí se zásadně v jednotném přímkovém podélném sklonu (viz obr.4-32c a 4-33c). Lomený přímkový podélný sklon se provede tehdy, jestliže v rozmezí základních příčných sklonů -2,5% (min -2,0%) až +2,5% (min +2,0%) je nutno uplatnit nejmenší podélný sklon vzestupnice (sestupnice) ∆s. Sklon vzestupnice (sestupnice) ∆s je rozdílem mezi podélnými sklony okraje nerozšířeného jízdního pásu a osy klopení:

a . L

p p= s ∆vz

1 2 ′−,

kde ∆s je sklon vzestupnice v %,

p2 příčný sklon jízdního pásu na konci vzestupnice (sestupnice) v %,

p1 příčný sklon jízdního pásu na začátku vzestupnice (sestupnice) v %,

Lvz délka vzestupnice (sestupnice) v m,

a´ vzdálenost okraje jízdního pásu od osy klopení v m.

V průběhu celé délky vzestupnice nesmí být překročen její největší sklon a v rozmezí základních příčných sklonů zpravidla -2,5 % až +2,5 % (nejméně -2,0 % až +2,0 %) nesmí klesnout pod hodnotu nejmenšího sklonu vzestupnice (sestupnice). Největší a nejmenší sklony vzestupnice (sestupnice) jsou uvedeny v tab.4-10.

Tab.4-10 Největší a nejmenší sklony vzestupnice (sestupnice)

max ∆s (%) min ∆s (%) Návrhová rychlost

v km/h a´ ≤ 4,25 m a´ > 4,25 m a´ ≤ 4,25 a´ > 4,25 m

≤ 50 1,2 1,4

60 až 70 1,0 1,2

80 až 90 0,7 0,85

100 až 120 0,6 0,7

0,1 a´ 0,07 a´

(≤ max ∆s)

Lomy na začátku a konci vzestupnice (sestupnice) se výškově zaoblí na délku tečny, rovnající se minimálně 1/6 délky vzestupnice (sestupnice), přičemž se vypočtená délka vzestupnice (sestupnice) prodlouží o dvojnásobek délky tečny. Od zaoblení lze však upustit v případech, kdy největší svislá pořadnice zaoblení ymax nepřestoupí hodnotu 0,025 m.

47

4.9.5 Tvar silničního (zemního) tělesa

Zemní těleso spolu s odvodňovacím zařízením, objekty, vozovkou, vodicími proužky, zpevněnými a nezpevněnými krajnicemi včetně dopravních ploch vytváří těleso pozemní komunikace (silnice, dálnice, místní komunikace). Zemní těleso je vytvářeno zemními pracemi a případně i vegetačními úpravami. Bývá provedeno buď celé ve výkopu nebo celé v násypu nebo konečně z části ve výkopu a z části v násypu, čili v odřezu. Podle toho, jaká je poloha nivelety vzhledem k povrchu území, nebo jaký je příčný sklon povrchu území vzhledem k silniční trase. Upravená povrchová plocha zemního tělesa, na které se buduje konstrukce vozovky, je označována jako pláň zemního tělesa. Tvar a rozměry silničního zemního tělesa jsou podle výše uvedených případů určeny šířkou koruny B, rozdílem výšek nivelety a povrchu území ∆H, sklonem svahů násypu nebo výkopu 1:n, tvarem příkopů a tvarem a sklonem povrchu území (viz obr.4-34). Při kladné hodnotě rozdílu výšek ∆H je niveleta komunikace nad povrchem území - v násypu. Při záporné hodnotě rozdílu výšek je niveleta komunikace pod povrchem území - ve výkopu. Je-li rozdíl výšek H = 0, jde o zemní těleso v tzv. nulovém profilu.

Obr.4-34 Tvar zemního tělesa a jeho svahy v příčném řezu

Při návrhu zemního tělesa komunikace platí ustanovení několika norem, zejména ČSN 73 3050, ČSN 73 6101 a ČSN 73 6133. Rozhodujícím cílem je však vytvořit takový tvar zemního tělesa, který vyhoví podmínkám norem z hlediska stability, ale také i z hlediska začlenění do okolního terénu. U zářezů (výkopů) je nutno brát ohled na vzhled krajiny, ale také zásad geotechniky, které mohou být rozhodující při zabezpečení stability. Závažným úkolem je stanovení sklonů zářezových svahů, které navrhujeme (pokud nevyžadujeme mírnější z praktických důvodů) takto:

při hloubce zářezu do 2,00 m s jednotným sklonem 1:2,

při hloubce zářezu od 2,00 do 6,00 m s jednotným sklonem 1:1,75,

při zářezech hlubších než 6,00 m je třeba navrhnout sklon podle vlastností hornin zjištěných inženýrskogeologickým průzkumem,

sklon svahů skalních zářezů se určí v závislosti sklonu skalních vrstev, soudržnosti vylamované horniny a na způsobu těžby a určí se podle výsledků petrografického průzkumu (obvyklý sklon v celistvých horninách je 5:1).

Sklony násypových svahů silničního zemního tělesa, na rozdíl od sklonů výkopových (zářezových) svahů, se navrhují obvykle odstupňované. Násypové zemní těleso je tvořeno dovezenou, po vrstvách rozprostřenou a zhutněnou zeminou na odhumusovaném stávajícím terénu. Sklony svahů pro běžné typy násypů (pokud ustanovení norem nebo jiné okolnosti nevyžadují jinak) se navrhují podle výšek v těchto sklonech:

v pásmu do 3,00 m ve sklonu 1:2,5;

v pásmu od 3,00 do 6,00 m

48

při výšce násypu do 6,00 m ve sklonu 1:1,5,

při výšce násypu nad 6,00 m ve sklonu 1:1,75,

v pásmu od 6,00 m výše ve sklonu 1:1,5,

pro kamenité násypy v pásmu nad 3,00 m v jednotném sklonu 1:1,5, bez ohledu na jejich výšku.

Základním úkolem při řešení návrhu zemního tělesa je zabezpečit jeho stabilitu. Stabilitou zemního tělesa rozumíme rovnováhu vnitřních sil v zemním tělese za působení vnějších sil a vlivu vody, větru a mrazu. Při návrhu násypů, zejména vysokých, je nutno na základě inženýrsko-geologického průzkumu stanovit únosnost a sedání podloží a navrhnout případnou úpravu v aktivní hloubce podloží. Velkou péči při návrhu je nutno věnovat silničnímu zemnímu tělesu v odřezu, které vznikne kombinací zářezu v jednom příčném řezu.

Vytvoření zemního tělesa je poměrně náročná práce vyžadující energeticky náročný přesun a těžbu zeminy. Velikost zemních prací závisí nejen od výšky (hloubky) silniční pláně od terénu, ale i na použitém sklonu svahů zemního tělesa. Použitím strmějších sklonů se jednak absolutně zmenší rozsah zemních prací a navíc klesá nárok na nutný zábor pozemků. Zvýšit sklon svahů lze různými způsoby, např. volbou vhodné zeminy (pokud je v dosahu) a větším úhlem vnitřního tření, vyztužením svahu např. geotextilií, rychlým zatravněním svahu apod. Svahy zemního tělesa je nutno chránit před erozí. Obvyklá ochrana je zatravnění. Zatravnění lze provést klasickým způsobem, tj. ohumusováním a osetím nebo je vhodné travní semeno přidáno již do humusu. Moderní metoda, využitelná ale pouze u větších ploch, je hydroosev. Z hlediska estetiky norma doporučuje všechny svahy zářezů a násypů zaoblit.

Velmi důležitou částí zemního tělesa je pláň. Pláň je rovina o určitém sklonu, jejímž hlavním účelem je přenesení zatížení celé konstrukce vozovky spolu s nahodilým zatížením. Podle typu zemního tělesa může být pláň v zářezu (rostlá) nebo v násypu (nasypaná). Pláň silničního zemního tělesa ve směrové přímce a v oblouku bez dostředného sklonu či s dostředným sklonem menším jak 3,00 % je v příčném střechovitém sklonu. Jeho velikost závisí na vlastnostech zeminy v podloží pláně, typu vozovky a použití technologie při stavbě. Základní, resp. minimální sklon je 3,00 %, maximální kolem 5,00-6,00 %. Ve směrových obloucích s dostředným sklonem větším jak 3,00 % se příčný sklon pláně provádí vždy rovnoběžně se sklonem krytu vozovky. Změna střechovitého sklonu pláně na sklon jednostranný se provede v oblasti vzestupnice na co možná nejkratší délce. Přitom je nutno připomenout, že hodnoty výsledného sklonu vozovky platí taky pro pláň, zejména jeho minimální hodnota m = 0,50 %.

4.9.5.1 Stanovení kubatur zemního tělesa

Podkladem pro výpočet kubatur zemního tělesa jsou zpravidla příčné řezy silničního zemního tělesa. Přesnost výpočtu je závislá na přesnosti stanovení ploch příčných řezů, na proměnlivosti konfigurace terénu, vzdálenosti příčných řezů a jejich vhodném umístění. Při orientačním stanovení (výpočtu) kubatur zemních prací se výkopové nebo násypové plochy v jednotlivých příčných řezech vypočítávají obvykle z rozdílu kóty nivelety a kóty terénu pomocí nomogramů (grafů). Každý nomogram respektuje sklony násypových a výkopových svahů v závislosti na jejich výšce a kategorijní šířce, resp. koruny silniční komunikace, avšak předpokládá vodorovný příčný sklon terénu. Pro přesné stanovení kubatur zemních prací však musíme vypracovat pracovní příčné řezy v určitých vzdálenostech po trase. Polohu řezů volíme tak, abychom dosáhli co nejpřijatelnější přesnost výpočtu podle průběhu terénu mezi nimi. Velikost násypových a výkopových ploch zjišťujeme nejčastěji pomocí polárního planimetru (při velkých plochách) a běžně principem nitkového planimetru nahrazeného milimetrovým papírem (proto se příčné řezy kreslí na něj) nebo analyticky pomocí software z počítače. Výpočet provádíme ve formuláři zobrazeného v tab.4-11.

Po zjištění ploch výkopů a násypů určíme kubaturu tak, že sečteme plochu dvou sousedních příčných řezů zvlášť pro násyp a pro výkop a vynásobíme poloviční vzdáleností příčných řezů. Pro zjištění přebytku výkopu nebo nedostatku násypu v jednotlivých profilech musíme tam, kde se vyskytuje výkop i násyp zároveň, odečíst tzv. příčný přehoz. Příčný přehoz je tedy to množství zeminy, které v tomtéž profilu spotřebujeme. Po odečtení příčného přehozu dostáváme celkové přebytky výkopu nebo nedostatky násypu v jednotlivých profilech.

49

Označíme-li přebytky výkopu jako kladné hodnoty a nedostatky násypu jako záporné, dostáváme postupným sčítáním pořadnice součtové čáry hmot a jejím narýsováním - tzv. hmotnici. Je to plynulá čára, vyjadřující součtově přírůstek (když čára vzrůstá), případně úbytek (když čára klesá) hmoty zeminy určené k podélnému rozvozu, kde stoupající větev hmotnice představuje zásobu zemních hmot (zeminy) a klesající pak spotřebu hmot. V této čáře (hmotnici) řešíme podélný rozvoz hmot s určením střední rozvozní vzdálenosti. Jednotlivé položky, tj. vypočítané, resp. graficky určené kubatury, odměřené rozvozní vzdálenosti a vypočítané dopravní momenty (součin kubatury a vzdálenosti) sestavujeme do tabulky a vypočítáme střední rozvozní vzdálenost ze vzorce:

( ) [ ]( ) [ ] [ ]m=

m Vzeminy objemům m . V momentů dopravních

= L 3

4i

stř∑

∑;

Na obr.4-35 je příklad výkresu hmotnice s určenými rozvozními vzdálenostmi.

Obr.4-35 Grafické znázornění hmotnice

50

4.10 Odvodňovací zařízení

Celé těleso silniční komunikace, zejména aktivní zóna podloží, pláň zemního tělesa, konstrukce vozovky i okolní pozemky musí být chráněny před možnými škodlivými účinky povrchové i podzemní vody. Základem odvodňovacího zařízení vozovky je příčný sklon pláně (min. 3%) a krytu (min. 2,5%, výjimečně 2%). Jak povrchová dešťová voda, tak i voda z pláně, jsou příčným sklonem svedeny mimo silniční korunu buď do terénu, nebo do podélného odvodňovacího zařízení.

Jako podélné odvodňovací zařízení lze použít:

otevřené podélné odvodňovací zařízení (příkopy, rigoly, skluzy, kaskády),

kryté podélné odvodňovací zařízení (trativody, odvodňovací potrubí, kanalizace),

vhodná kombinace ad a), ad b)

Při volbě druhu odvodňovacího podélného zařízení se kromě funkce musí zohlednit zejména nárok na zábor půdy a nároky na rozsah zemních prací. V posouzení vhodnosti je nutno zvážit i náročnost údržby. Samostatnou skupinu odvodňovacího zařízení tvoří zařízení upravující původní vodní režim podloží, např. hloubkové trativody, studně, plošné odvodnění aj. Tyto zařízení se navrhují na základě hydrogeologického průzkumu.

Pro převedení vody pod silniční komunikací slouží i různé objekty, jako např. propustky, mosty a shybky.

Příkopy

Příkopy se zřizují v základním tvaru trojúhelníkovém, kde svah přilehlý k vozovce musí být navržen ve sklonu 1:3 nebo mírnějším. Protilehlý svah ke komunikaci je proveden jednotně ve sklonu 1:2 nebo navazuje na použitý sklon zářezového svahu. Pokud je provedeno zpevnění dna příkopu příkopovou tvárnicí (se zaoblením dna), je příkop posuzován jako trojúhelníkový. Hloubka příkopu je min. 0,40 m od hrany příkopu (tj. vodorovnou rovinou proloženou hranou silniční komunikace, nebo nižší hranou mezi příkopem a stávajícím terénem). Pokud je použit lichoběžníkový profil, musí být šířka příkopu ve dně min. 0,50 m a komunikace musí být v hraně koruny osazena svodidlem. Sklony svahů lichoběžníkového profilu jsou min. 1:1,25. Dno příkopu, má-li zabezpečit i odvedení vody z pláně zemního tělesa, musí být u silnic min. 0,20 m, u dálnic 0,40 m pod vyústěním podsypné (ochranné) vrstvy vozovky. Na obr.4-36 je vidět uspořádání trojúhelníkového příkopu.

a)

51

b)

Obr.4-36 Úprava trojúhelníkového příkopu a) zpevněného, b) s trativodem

Podélný sklon příkopů nesmí být menší jak 0,5 %, výjimečně, u zpevněných příkopů 0,3 %. Největší přípustný sklon závisí na podélném sklonu nivelet komunikace, půdních poměrech nebo druhu zpevnění příkopu a množství a rychlosti převáděné vody. Největší podélný sklon nezpevněného příkopu nemá zpravidla přestoupit hodnotu 3 %, u příkopů zpevněných 5-6%. Při větších spádech je nutno snížit podélný spád stupni.

Uspořádání příkopu musí zabezpečit i převedení největšího průtokového množství zjištěného hydrotechnickým výpočtem. Intenzita patnáctiminutového deště s periodicitou 2 se pro běžné výpočty uvažuje q15 = 100 l.s-1 .ha-1.

Zvláštním typem příkopů jsou tzv. záchytné příkopy budované pod svahem zářezu nebo zárubní zdí pro ochranu zemního tělesa před přívalovou vodou z výše položených svažitých území.

Rigoly

Rigoly mají obdobnou funkci jako příkopy. Jejich hloubka od hrany je však max. 0,30 m. Jsou-li použity jako podélné odvodňovací zařízení silniční komunikace v zářezu, musí být spojeny s odvodněním pláně pomocí drenáže.

Rigoly navrhujeme zejména v zářezech pro úsporu zemních prací a zemědělské půdy a na dopravních plochách, které nelze odvodnit do okolního území.

Rigoly jsou zpravidla zpevněné, mnohdy i pojížděné.

Základní trojúhelníkový profil má svah přilehlý k vozovce ve sklonu 1:3, protilehlý svah buď navazující na plochu nadlehlého svahu nebo rovněž 1:3. Šířka rigolu je min. 0,50 m. Podélný sklon je shodný se sklonem příkopů. Je-li podélný sklon nivelety menší než min. spád rigolu, provede se vyspádování rigolu střechovitým podélným spádem 0,5 % (0,3 %) se zaústěním nejnižších míst do dešťových vpustí a do kanalizace.

Trativody

52

Podélné trativody se navrhují v zářezech, v násypech podél patních příkopů, jejichž dno leží nad úrovní rostlé pláně a v zelené části středního dělicího pruhu směrově rozdělených komunikací.

V zářezech se trativod umisťuje do prostoru mezi dnem příkopu nebo rigolu a zpevněnou krajnicí a to tak, aby byla umožněna prohlídka a údržba trativodu bez nutnosti vybourání konstrukce vozovky či zpevnění příkopu či rigolu.

Dno rýhy trativodu musí ležet min. 0,25 m pod rostlou plání, ale vždy v takové hloubce, aby horní hrana drenážních trubek ležela min. 0,10 m pod úrovní pláně. V každém případě však musí být dno umístěno až v nezámrzné hloubce. Nejmenší profil trativodních trubek z pálené hlíny je ∅ 100 mm, jsou-li použity perforované trativody z umělé hmoty je min. ∅ 80 mm.

Podélný sklon trativodu je min. 0,5 %. Voda je z podélného trativodu odváděna příčným trativodem do svahových skluzů nebo je provedeno zaústění do odvodňovacího potrubí nebo do kanalizace. V místech napojení příčných trativodů nebo v místech směrových lomů se zřídí revizní šachty.

4.11 Bezpečnostní zařízení

Bezpečnostní zařízení na pozemních komunikacích se navrhují v místech, kde hrozí zvýšené nebezpečí úrazu sjetím vozidla, cyklisty nebo pádem chodce z tělesa komunikace, popř. střetnutí motorového vozidla s jiným účastníkem silničního provozu (např. s jiným vozidlem, chodcem apod.). Bezpečnostní zařízení se rozdělují podle svého účelu na:

záchytná

vodicí

4.11.1 Záchytná bezpečnostní zařízení

Záchytná bezpečnostní zařízení se navrhují jako svodidla, zábradelní svodidla nebo zábradlí. Na úsecích silnic s nejvýše dovolenou (trvale předpokládanou) rychlostí 60 km/h lze od osazení svodidel upustit v případech podle ČSN 73 6101. Dálnice a rychlostní silnice se vybavují pouze svodidly. Používat se smí pouze konstrukce svodidel odpovídající předpisům a technickým podmínkám vydaným Ministerstvem dopravy a spojů České republiky. V současné době se používá již několik druhů schválených typů svodidel, zábradlí nebo zábradelních svodidel. Mezi progresivní druhy svodidel patří nové typy ocelových i betonových svodidel, u nás zejména vyráběné v Nové Huti, a.s. Ostrava (ocelové svodidlo) a v a.s. Stavby silnic a železnic Praha (betonové svodidlo profilu New-Jersey).

Silniční svodidla jsou bezpečnostní zařízení, které snižují nárazovou energii vozidel a brání vozidlům vyjet z vymezeného dopravního pásu. V dnešní přibývající hustotě dopravy jsou svodidla nutná ve všech prudkých obloucích, strmých násypech a dalších nebezpečných místech a také ve středních dělicích pásech směrově rozdělených komunikacích. Svodidlo se osazuje v nejkratší nutné délce, nejméně však v minimální spolupůsobící délce své konstrukce podle ČSN 73 6101.

Jednostranné svodidlo se osazuje v prostoru nezpevněné části krajnice v těchto případech:

na násypech vyšších než 4,00 m za předpokladu dodržení sklonů násypových svahů podle článku 126 ČSN 73 6101,

nad všemi opěrnými zdmi vyššími než 2,0 m podle ČSN 73 6201,

podél všech vodních toků a nádrží, pokud je horní hrana břehu blíže než 0,5 m od hrany koruny silniční komunikace:

s normální hloubkou vody větší než 1,0 m,

s výškovým rozdílem dna větším než 2,0 m (od hrany koruny silniční komunikace).

podél všech souběžných pozemních komunikací nebo železničních tratí, je-li vzdálenost mezi jejich okraji menší než 10,0 m a leží-li níže než 1,50 m nad hranou koruny silniční komunikace,

53

podél všech pevných překážek vzdálených od hrany jízdního pásu méně než 4,50 m a leží-li pata této překážky níže než 1,50 m nad hranou koruny silniční komunikace (neplatí pro silnice s Vn≤60 km/h),

před pevnými překážkami v koruně silniční komunikace jako jsou mostní podpěry apod.

Jednostranné svodidlo se dále osazuje:

na všech mostech bez přesypávky,

na mostech a nad propustky s přesypávkou a nad propustky bez přesypávky, jejichž římsy leží výše než 2,0 m nad terénem, dnem vodního toku a povrchem přemosťované komunikace.

Na obr.4-37. je vidět osazení jednostranného svodidla na násypu.

Obr.4-37 Příklad použití svodidla na krajnici v násypu

V krajních polohách středního dělicího pásu se osazuje jednostranné svodidlo:

v případě výskytu překážek (pilíře, sloupy osvětlení),

na mostech se střední mezerou mezi konstrukcemi.

Oboustranné ocelové nebo betonové svodidlo se doporučuje průběžně osadit ve středním dělicím pásu o šířce ≤ 5,0 m, ale vždy musí být osazeno, je-li roční průměr denních intenzit silničního provozu u čtyřpruhových komunikací 10 000 a více vozidel za 24 hodin.

Zábradelní svodidla se navrhují k ochraně chodců místo jednostranných svodidel, není-li zřízen chodník:

nad všemi opěrnými zdmi bez ohledu na výšku přesypávky,

podél všech vodních toků nebo nádrží,

s normální hloubkou vody větší než 1,0 m,

s výškovým rozdílem dna větším než 2,0 m (od hrany koruny silniční komunikace) pokud je horní hrana břehu blíže než 5,0 m od hrany silniční komunikace.

Nejmenší výška horní hrany zábradelního madla je 1,10 m nad přilehlým povrchem.

Zábradlí schválených typů se navrhuje v místech, kde je ho třeba k ochraně chodců před pádem z tělesa pozemní komunikace nebo k zabránění jejich vstupu do jízdního pásu. Navrhuje se:

na vnější straně chodníků s nadobrubníkovým svodidlem v místech podle čl. 200 ČSN 736101,

na mostech bez přesypávky podle ČSN 73 6201; nad mosty a propustky s přesypávkou a na propustcích bez přesypávky, leží-li horní hrana římsy výše než 1,00 m a níže než 2,00 m nade dnem vodního toku

54

nebo překračované překážky a podél všech toků nebo vodních nádrží s normální hloubkou vody od 0,50 m do 1,00 m, pokud je horní hrana břehu blíže než 5,00 m od hrany koruny silniční komunikace,

na stezkách pro pěší nebo cyklisty podle zásad uvedených v čl. 200 ČSN 73 6101,

na lávkách pro pěší nebo cyklisty podle ČSN 73 6201,

k usměrnění chodců na úrovňový přechod apod.

Výšku horní hrany zábradelního madla na mostních objektech stanoví ČSN 73 6201, v ostatních případech je stejná jako v čl. 200 ČSN 73 6101, tj. 1,10 m. Pokud zábradlí vymezuje volnou (popř. dílčí volnou) šířku silniční komunikace a nahrazuje směrové sloupky, musí být opatřeno odrazkami tak, aby spolu se svodidly a směrovými sloupky tvořilo funkčně jednotný vodicí systém na silniční komunikaci.

4.11.2 Vodicí bezpečnostní zařízení

Vodicí bezpečnostní zařízení slouží pro orientaci řidiče, pokud jde o směr a šířku pozemní komunikace. Funkci vedení vozidel plní vodicí proužky a směrové sloupky, kterými se vybavují všechny silniční komunikace.

Vodicí proužky se funkčně, v příčném uspořádání komunikace, považují za součást trvale nepojížděné plochy, k níž přiléhají, tj. zpevněné části krajnice, středního (popř. postranního) dělicího pásu a dopravního ostrůvku. Vodicí proužky, mající týž příčný sklon a stavební konstrukční vrstvy jako přilehlý pruh, umisťují se:

na rozmezí jízdního pásu a zpevněné části krajnice v šířce 0,25 m,

na rozmezí jízdního pásu a zelené části středního dělicího pásu v šířce 0,50 m.

Šířku vodicí čáry, jíž se vyznačí vodicí proužek, stanovuje ČSN 01 8020. Podle ČSN 73 6101 se vodicí proužky provádějí i podél dopravních ostrůvků a stínů na křižovatkách i v jejich blízkosti.

Směrové sloupky se umisťují tam, kde nejsou jiná bezpečnostní zařízení, osazují se v nezpevněné části krajnice nebo ve středním dělicím pásu na hranici volné šířky (kategorijní) komunikace. Jsou vysoké 1,05 m u směrově rozdělených silničních komunikací a 0,80 m u ostatních silnic a mají mít obrysovou plochu o šířce 0,10 až 0,13 m. Používat se smí pouze směrové sloupky schválených typů, z ohebných nebo lehce destruovatelných hmot, vybavených oranžovými a bílými odrazkami. Osazují se vstřícně, tj. v témže příčném řezu. Vzájemná vzdálenost směrových sloupků je:

v přímé a ve směrovém oblouku o poloměru Ro ≥ 1 250 m 50 m

ve směrových obloucích s hodnotami poloměrů 1 250 m > R ≥ 850 m 40 m 850 m > R ≥ 450 m 30 m 450 m > R ≥ 250 m 20 m 250 m > R ≥ 50 m 10 m > R < 50 m 5 m

Vzájemná vzdálenost směrových sloupků se měří vždy v ose jízdního pásu. V úsecích s častým výskytem mlh se doporučuje podle ČSN 73 6101 největší dovolené vzájemné vzdálenosti snížit. Na obr.4-38 je vidět příklad umístění směrového sloupku na nezpevněné části krajnice.

55

Obr.4-38 Umístění směrového sloupku na krajnici