Obliczanie światła przepustówBUDOWNICTWO KOMUNIKACYJNE Materiał dydaktyczny Dr inż. Dariusz Sobala Piśmiennictwo 1. ROZPORZADZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI 1 ROZPORZADZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI MORSKIEJ nr 63 z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. (Dz. U. z dnia 3 sierpnia 2000 i ż i ki i i h t i (D U d i 3 i i 2000 r.) p p y 2. GDDKiA. Światła mostów i przepustów. Zasady obliczeń z komentarzami. IBDiM. Warszawa‐Żmigród. 2000. 3. Kubrak E., Kubrak J.: Hydraulika techniczna. Wyd. SGGW, Warszawa 2004 Warszawa 2004 4. Ratomski J.: Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich. Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000 5. Edel R: Odwodnienie dróg. WKŁ, Warszawa 2000 Zapoznanie się z ww. pozycjami piśmiennictwa 6. Czudek H., Radomski W.: Podstawy mostownictwa. PWN, jest ę poprawnego zrobienia p j g projektu z niezbędne do p p Warszawa 1983 Warszawa 1983 przedmiotu „Budownictwo komunikacyjne” wlotu i wylotu przepustu wg [1] lub [2] przepustu wg [1] lub [2] • Określenie spiętrzenia przepustem i (jeśli zachodzi taka potrzeba) profilu zwierciadła wody na odcinku taka potrzeba) profilu zwierciadła wody na odcinku dopływowym wg [1] lub [2] • Określenie głębokości wody i prędkości przepływu w przekroju wylotowym przewodu i poniżej przepustu wg [1] lub [2] • Ok śl i Określenie wymiarów umocnień i ich zakończenia i ó i ńii h k ń i oraz głębokości rozmycia wg [1] lub [2] . wg [6] ł i d j [6] • Określenie wymiarów przewodu.Zakres obliczeń hydraulicznych Zakres obliczeń hydraulicznych • Ok śl i Określenie przepływu miarodajnego. np. których przepustowość powinna być większa o 50% od przepustowość powinna być większa o 50% od wymaganej dla przepustu jednootworowego .02 • N Na potokach górskich i ciekach o spadku i≥ 0 002 k h ó ki h i i k h dk i 0.Zasady stosowania przepustów Zasady stosowania przepustów • P Przepusty powinny być stosowane na ciekach o i b ć i k h spadkach mniejszych niż 0. przez pnie lub gałęzie) – należy wtedy stosować przepusty o niezatopionym wlocie lub wtedy stosować przepusty o niezatopionym wlocie lub przepusty dwuotworowe o zatopionym wlocie.002 przepusty można budować tylko na drogach klasy L i D • N l ż Należy unikać budowy przepustów których wlot może ik ć b d ó kó h l ż zostać zatkany (np. • min. . 0.6m dla pozostałych dróg gdy Lp<10m.8m dla pozostałych dróg gdy Lp≥10m. 0. 1.Wymagania • Minimalne wymiary przekrojów: – Szerokość przekrojów prostokątnych Szerokość przekrojów prostokątnych. 0. • min.8m dla dróg klasy GP. G i Z. • min 0 8m dla pozostałych dróg gdy Lp≥10m min. owalnych lub kołowych: • min.0m dla dróg klasy A i S. 0m.Wymagania cd.9m. 0. 1. • przewód przełazowy min 1 9m . • Lp>20m min.2m. Wymagania cd • Minimalne wymiary przekrojów: – Wysokość przekrojów prostokątnych i Wysokość przekrojów prostokątnych i owalnych: • Lp≤20m dla dróg klasy L i D min. 1. • Lp≤20m dla pozostałych klas dróg min. przewód przełazowy min. 1.8m. 0m/s .5m – 3.5m/s – dla przepustów o wysokości ponad 1.5m wyniesioną ponad zwierciadło wody średniej w przepuście • Prędkość przepływu wody w przepuście vp nie powinna przekraczać: – dla przepustów o wysokości do 1.Wymagania cd.5m – 3. Wymagania cd • Przepusty dla małych zwierząt powinny mieć uformowaną ścieżkę o szerokości nie mniejszej niż 0. Wymagania cd. i ł k j i t i l i – głębokości wody dolnej w przewodzie przepustu prowadzącego wodę niepełnym przekrojem. – wysokości przekroju w przypadku przepustu prowadzącego wodę pełnym przekrojem . • F – pole przekroju strumienia o głębokości równej: – głębokości krytycznej w przewodzie przepustu prowadzącego wodę niepełnym przekrojem przy niezatopionym wlocie. Wymagania cd Qm vp = F gdzie: • Qm – przepływ miarodajny. p py j y. lecz przy zatopionym wlocie. zatapianie łąk. – Nasypy i przepusty długotrwale piętrzące wodę należy traktować jako budowle Nasypy i przepusty długotrwale piętrzące wodę należy traktować jako budowle piętrzące i projektować z uwzględnieniem przepisów obwiązujących dla tych budowli.5m na terenach długotrwale zalewanych.w Dopływ z rowu Przepust Dopływ z rowu . Korona drogi min. Dopuszcza się krótkotrwałe (do 1 doby) zatapianie łąk. pastwisk lub nieużytków przy przepływie miarodajnym. 70cm Wymagane umocnienie min. Skarpy nasypu drogowego powinny być umocnione na wysokość 0. – Podniesienie się zwierciadła wody wyżej niż na: • 0. pastwisk lub nieużytków przy przepływie miarodajnym. zakładów przemysłowych.0m gdy korpus drogi wykonany jest z gruntów o nieokreślonych właściwościach i • 1. • Nie dopuszcza się spiętrzeń wody przed przepustem powodujących: Ni d i i ń d d d j h – Zatopienie lub podtopienie zabudowań. • 1.Wymagania cd.5m powyżej poziomu piętrzenia. linii komunikacyjnych lub innych obiektów. 50cm w.7m do nawierzchni drogi przy nasypie z gruntów niewysadzinowych. opływowego przejścia od bystrotoku do wlotu przepustu. • • Na potokach górskich nie dopuszcza się stosowania przepustów z wlotem zatopionym. Przepusty na potokach górskich z ruchem spokojnym powinny mieć przekroje przewodów nie mniejsze niż przekrój koryta cieku przy przepływie wody średniej rocznej przed zabudową koryta.02. gdy i≥0.Wymagania cd. w samym przewodzie i na początkowym odcinku odprowadzenia za nim zapewniony był ruch rwący i wykluczona p y g j y możliwość powstania odskoku hydraulicznego. Jako jedno z możliwych rozwiązań zaleca się stosować łącznie: – przepust o dnie założonym ze spadkiem zbliżonym do spadku cieku. Przepusty na potokach górskich z ruchem rwącym należy projektować tak by na doprowadzeniu do wlotu. opływowego przejścia od bystrotoku do długiego i łagodnie wykształconego. Wymagania cd • Przepusty na potokach górskich z ruchem rwącym należy projektować tak. wielootworowych i z przewodem o przekroju kołowym. . – długiego i łagodnie wykształconego. – b bystrotoku doprowadzającego strumień do przepustu – szerokość bystrotoku k d d ńd k ść b k nie powinna przekraczać więcej niż dwukrotnie szerokości zwierciadła wody w przepuście przy przepływie miarodajnym. groźbę zamulenia nie powinien on być mniejszy niż 0 005 Na ciekach stale prowadzących wodę dopuszcza się niewielkie zamulenia dna cieku. prowadzącego wodę niepełnym przekrojem powinien być wyniesiony nad zwierciadło wody przy p py przepływie miarodajnym co najmniej 0. Jeżeli zastosowanie takiego nachylenia wymaga d l k h l nadmiernego wyniesienia wlotu lub wylotu przepustu nad dnem cieku.Wymagania cd. • • • . itp. Grunt na dnie i skarpach koryta i nasypu przy wlocie przepustu w obszarze Grunt na dnie i skarpach koryta i nasypu przy wlocie przepustu w obszarze działania wody należy chronić odpowiednimi umocnieniami ułożonymi na filtrze odwrotnym. ygę y przewodzie nie była większa od 0.005. Wymagania cd • Strop przewodu przepustu prostokątnego oraz zwornik przepustu Strop przewodu przepustu prostokątnego oraz zwornik przepustu kołowego.25m oraz tak by głębokość wody w j y j j .75hp Dno przepustów na rzekach nizinnych zaleca się projektować ze spadkiem zbliżonym do potrzebnego na pokonanie oporów ruchu przy przepływie miarodajnym. należy od tego spadku odstąpić i zastosować inny. jednak ze względu na groźbę zamulenia nie powinien on być mniejszy niż 0. owalnego. sprzyjające utrzymaniu ciągłości ekosystemu. sklepionego. w których zwykle panuje ruch spokojny (nadkrytyczny).Podział przepustów Podział przepustów • W l ż ś i d W zależności od spadku cieku i przewodu przepustu.02. . budowane na ciekach o spadkach równych i większych niż 0. na jego wlocie i wylocie. dk i k i d głębokości wody na wlocie i wylocie. budowane na ciekach o spadkach mniejszych niż 0. przy których odbywa się rwący (podkrytyczny) ruch wody – dla tego typu przepustów nie (podkrytyczny) ruch wody – dla tego typu przepustów nie podano zasad obliczeń. kształtu wlotu.02. jego wlocie i wylocie • Przepusty w zależności od spadku cieku dzieli się na: – nizinne budowane na ciekach o spadkach mniejszych niż nizinne. – górskie. długości i hydraulicznej szorstkości przewodu mogą długości i hydraulicznej szorstkości przewodu mogą wystąpić różne warunki przepływu w przepuście. Cztery najbardziej typowe schematy hydrauliczne przepustów to: • przepust o niezatopionym wlocie i wylocie. . Cztery najbardziej hydrauliczne działania przepustów. • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę niepełnym przekrojem. • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem. • przepust o zatopionym wlocie i wylocie prowadzący t t i l i i l i d wodę pełnym przekrojem.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów W zależności od warunków przepływu na wlocie w W l ż ś i d kó ł l i przewodzie i na wylocie wyodrębnia się schematy hydrauliczne działania przepustów. hkr – głębokość krytyczna w przewodzie. gdzie: H – głębokość spiętrzonej wody przed wlotem.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o niezatopionym wlocie i wylocie spełniający warunki: – niezatopienia wlotu H≤1.2hp. hd – głębokość wody dolnej (wzniesienie zwierciadła wody dolnej) nad dnem przepustu w przekroju dolnej (wzniesienie zwierciadła wody dolnej) nad dnem przepustu w przekroju wylotowym. – niezatopienia wylotu hd≤1.25hkr. . hp – wysokość przewodu przepustu. . – niezatopienia wylotu hd≤1.2hp.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę niepełnym przekrojem spełniający warunki: prowadzący wodę niepełnym przekrojem spełniający warunki: – zatopienia wlotu H>1.25hkr. gdzie ip – spadek dna przepustu.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i niezatopionym wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem spełniający warunki: – zatopienia wlotu i przepływu pełnym przekrojem co wymaga jednoczesnego: zatopienia wlotu i przepływu pełnym przekrojem. co wymaga jednoczesnego: • zastosowania opływowego wlotu.4hp. it – spadek potrzebny na pokonanie oporów przepływu pełnym di i d kd t i d k t b k i ó ł ł przekrojem . • głębokości przed przepustem H>1. • spadku ip<it. . – zatopienia wylotu hd≥1.2hp.1hp.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów • przepust o zatopionym wlocie i wylocie prowadzący wodę pełnym przekrojem spełniający warunki: pełnym przekrojem spełniający warunki: – zatopienia wlotu H>1. możliwe należy dobierać metody obliczeniowe indywidualnie • Na zdolność przepustową przepustów o niezatopionym wlocie i wylocie znaczny wpływ ma dławienie boczne i budowle te dzieli się na: – przepusty o pełnym dławieniu bocznym B0≥6b. Takich przypadków należy unikać. dla których uwzględnia się straty energii na długości przekroju i Lp>hp.25hkr. w których H>1.2hp i jednocześnie hd>1. gdzie Lp – długość przewodu przepustu. Jeśli nie jest to możliwe należy dobierać metody obliczeniowe indywidualnie. dla których Lp≤hp i nie uwzględnia się strat energii na długości przewodu. . – przepusty o częściowym dławieniu bocznym. • Ze względu na straty energii na długości przewodu przepusty dzieli się na: gę y g g p p p y ę – długie. b – największa szerokość otworu wlotowego przepustu lub suma tych szerokości w przepuście wielootworowym. gdzie B0 – szerokość zwierciadła wody przed przepustem. – krótkie.Schematy hydrauliczne przepustów Schematy hydrauliczne przepustów • Omawiane zasady obliczeń nie obejmują przypadków przepustów. oblicza się prędkość przepływu miarodajnego w przewodzie dla jgę y obliczeniowej głębokości wody. porównuje się obliczone napełnienie przewodu. W przypadku przepustów o innych kształtach przekroju poprzecznego przewodu tok postępowania jest podobny. . wstępnie średnicę przepustu wyznacza się z tablicy dla znanych Q i D sprawdza się za pomocą podanych wzorów wartość H dla znanych Q i D sprawdza się za pomocą podanych wzorów wartość H lub dla danego H i D wartość Q. oblicza się głębokość rozmycia. Różnice wynikają ze sposobu określania parametrów przekroju poprzecznego b k śl i tó k j występujących w w podanych dalej wzorach obliczeniowych. ęgę y dobiera się niezbędne umocnienia biorąc pod uwagę głebokość rozmycia. piętrzenie i prędkości z wartościami dopuszczalnymi.Sposób ustalania światła przepustu o przekroju kołowym a) b) c) d) ) e) f) dla zadanego przepływu miarodajnego Q i ustalonej dopuszczalnej dla zadanego przepływu miarodajnego Qm i ustalonej dopuszczalnej głębokości wody spiętrzonej przed przepustem H. Orientacyjne parametry przepustów o przekroju okrągłym . Prędkości dopuszczalne w korytach umocnionych wg [2] . Prędkości nierozmywające w gruntach niespoistych wg [2] . Prędkości nierozmywające w gruntach spoistych wg [2] . Wartość współczynnika szorstkości Wartość współczynnika szorstkości . Wartość współczynnika szorstkości Wartość współczynnika szorstkości . 25hkr Nie podaje się metodyki obliczeń Gdy: H<=1.1hp.1a) ( h t31 ) Gdy: H>1.25hkr.Schematy hydrauliczne i przykłady obliczeniowe Przepusty Na ciekach o spadkach ip > lub = 0. może być częściowo lub całkowicie wypełniony PRZYKŁAD 2 PRZYKŁAD 3 PRZYKŁAD 4 .2 hp i jednocześnie hd>1. niezatopiony wlot.02 (górskich) Nie podaje się zasad obliczeń.1c) Gdy: H>1.1b) ( h t 3 1b) Gdy: H>1. ip>it hd<1.2hp. a jedynie ogólne obliczeń wskazówki Na ciekach o spadku ip<0 02 <0. hd<=1. zatopiony wylot t i l t (schemat 3.1hp.2hp. hd>1. hd=>1. niezatopiony wylot (schemat 3.4hp.2hp.02 Z przeppływem niepełnym przekrojem przewodu Z przepływem pełnym przekrojem przewodu Gdy H>1.1d) ( h t 3 1d) Długi Lp>20hp Krótki Lp<=20hp Długi Lp>20hp Krótki Lp<=20hp o pełnym dławieniu bocznym B>=6b o niepełnym dławieniu i ł dł i i bocznym B<6b PRZYKŁAD 1 Gdy: 0<ip<ikr. niezatopiony wylot (schemat 3. niezatopiony wylot (schemat 3. zatopiony wlot.25hkr. zatopiony wlot. zatopiony opływowy wlot.