Kesit Nivelmanları

1. Kesit Nivelmanları Aplikasyon işlemi sırasında eksen boyunca her 50 m ‘ye ve arazi eğiminin değiştiği noktalara piketaj kazıkları çakılır. Bu kazıkların hemen yanına kazığın başlangıca uzaklığını gösteren bir yazı kazığı çakılır. Yazı kazığının üstüne noktanın km’si görülecek şekilde 20-30 cm yüksekliğinde toprak veya taş yığılarak höyükler yapılır. Eksenin aplikasyonu bittikten ve bütün noktalara başlangıçtan itibaren başlangıç kilometresi 0+000 alınarak aplike edilen noktalara kilometre verilir. Daha sonra, boyuna ve enine olmak üzere kesit nivelmanları yapılır.

2. Boykesit Nivelmanı Eksen boyunca gecen düşey düzlem ile doğal zeminin ara kesitine “boykesit” veya “boyuna kesit” denir. Bu arakesitin çıkartılması için eksen boyunca belirlenen noktaların yüksekliklerinin belirlenmesi için yapılan nivelmana “boykesit nivelmanı” denir. Boykesit nivelmanı için önce aplikasyon hattından 40-50 m uzaklıkta ve yaklaşık 500 m aralıklarla nivelman röper noktaları tesis edilir. Nivelman röper noktaları beton bloklar gömülerek yada köprü, çeşme veya kuyu kenarlarına bronz çiviler çakılarak tesis edilebilir. Piketaj kazıklarının diplerine mira tutularak, gerekli geri, orta ve ileri okumalar yapılmak suretiyle röperler arasında boykesit nivelmanı yapılır. Bu işleme, işin sonuna kadar devam edilir.

3. Boykesit nivelmanı Yapılan mira okumaları, nivelman karnesinde noktanın kilometresinin bulunduğu satırda ait olduğu sütuna yazılır. Mira yol kenarı, hendek, dere kenarı vb. gibi belli noktalara tutulmuşsa, bunlar da nivelman defterinin düşünceler sütununa yazılır. Noktaların kotları gözleme düzlemine göre hesaplanır. Hesap sırasında gerekli kontroller yapılarak hata sınırı içinde kalan hatalar ölçülere (geri ve ileri okumalara) eşit olarak dağıtılır.

4. Boykesitlerin Çizimi Boykesit nivelmanı ve kot hesapları bittikten sonra boykesitlerin çizimine geçilir. Boykesitler, kolay çizilebilmesi ve ucuz bir şekilde çoğaltılarak üzerinde proje çalışmalarının yapılabilmesi amacıyla milimetrik aydınger kağıtlar üzerine çizilirler. Kesitlerin uzun olması dolayısıyla da genişliği 30-50 cm arasında değişen rulo biçiminde kağıtlar kullanılır. Çizim ölçeği yatay uzunluklar için amaca göre 1/1000 – 1/5000 arasında alınır. Düşey ölçekler ise; genellikle arazinin yükseklik farklarını abartmalı olarak gösterecek şekilde ve yatay ölçeğe göre 10 kat daha büyük alınır. Örneğin 1/2000 yatay ölçeğinde çizilen bir kesitte düşey ölçek 1/200 alınır. Boykesitte nerelere kazık çakıldığı, noktaların yükseklikleri, başlangıca olan uzaklıkları, kırmızı çizgi eğimleri ve yatay kurbların dönüş yönleri ile yatay ve düşey kurblara ait ana bilgiler gösterilir. Bu nedenle kesitin altında Şekilde de görüleceği gibi, bu bilgilerin yazılacağı satırlara yer verilir. Kırmızı kot satırı projesi yapılacak yolun eğimine göre alacağı kotların ve düşey kurb proje kotlarının yazılacağı satırdır. Proje kotları kesite kırmızı mürekkeple yazıldığı için bunlara “kırmızı kot” adı verilir.

5. Boykesitlerin Çizimi Çizim dik koordinat esasına göre yapılır. Yatay eksen uzunlukları, düşey eksen yükseklikleri gösterir. Çizim için milimetrik çizgilerden yararlanılır. Önce dördüncü satıra kazıkların başlangıç noktasından uzaklıkları ölçeğe göre milimetreler sayılarak işaretlenir ve üçüncü satırakazık numaraları yazılır. Beşinci satırabaşlangıca olan uzaklıklar, altıncı satıra hektometreler, yedinci satıra kilometreler yazılır. İkinci satıra noktaların doğal zemin kotları (siyah kotlar) kaydedilir. Güzergahtaki yatay kurblar ve bunlara ait bilgiler, dokuzuncu satırda gösterilir. Kesitin çizilebilmesi için önce kot başlangıç çizgisine (yatay eksene) çizime uygun bir kot verilir. Düşey ölçeğe göre ve siyah kotlar yardımıyla kazıkların yerleri işaret edilir. İşaret edilen noktalar birleştirilerek kesit (doğal zemin çizgisi) tamamlanır. Çizim yapılırken kesit kağıdın dışına çıkabildiği gibi, aşağıda kotların yazıldığı satıra da girebilir . Bunu önlemek için gereken yerde yatay eksen için kabul edilmiş itibari kot değiştirilerek kesit uygun bir miktarda aşağı veya yukarı kaydırılır.

6. Boykesit

8. Boykesit üzerinde kırmızı çizginin çizilmesi Doğal zemine ait boykesit üzerinde yolun profili (kırmızı çizgisi) çizilir. Kırmızı çizgi, bir seri doğru parçaları ile bu doğruları birbirine bağlayan eğrilerden (düşey kurblardan) oluşur. Kırmızı çizgi çizilmesinde dikkat edilmesi gereken hususlar şunlardır. 1)Max eğimi aşmamalıdır. 2)Yarma ve dolgu miktarları mümkün olduğunca eşit olmalıdır. 3)Yarma yerlerinden alınan toprak dolguya taşınacağından, kırmızı çizgi bu taşımaların yokuş aşağı yapılmasının sağlayacak şekilde geçirilmelidir. 4)Zorunlu kalmadıkça max eğime yaklaşılmamalıdır.

9. Boykesit üzerinde kırmızı çizginin çizilmesi 5)Devamlı çıkışlar uygun değildir. 2-3 km de bir 300-400m uzunluğunda daha az eğimli sahanlıklar bırakılmalıdır. 6)Kotun en düşük olduğu yerlerde yolun altından suların akışı için büz, menfez vb. sanat yapıları inşa edileceğinden kırmızı çizgi uygun yükseklikten geçirilmelidir. 7)Köprü yerlerinde taşkın su seviyenin üzerinde bir kırmızı çizgi geçirilmelidir. 8)Yağış sularının yol boyunca hendeklerden akışını sağlamak için düz arazilerde yol %0.5 eğim verilmelidir. 9)Derin yarma ve dolgulardan kaçınılmalıdır. 10)Düşey kurbların köprü üstüne rastlamamasına ve trafik emniyeti bakımından köprülere büyük eğimle yaklaşılmamasına çalışılmalıdır. 11)Aynı kesime rastlayan yatay ve düşey kurblar trafik emniyeti yönü ile etüd edilmelidir. 12)Hareket halindeki taşıtın kinetik enerjisinden yararlanmak için taşıtların yüksek hızla gittikleri düz kesimlerin sonuna mümkünse en fazla eğimli kırmızı çizginin çizilmesine çalışılmalıdır.

10. Boykesit üzerinde kırmızı çizginin çizilmesi 13)Ova ve düz arazilerdeyer altı sularının ve kar toplanmasının etkileri dikkate alınarak kırmızı çizgi yeterli yükseklikte geçirilmelidir. 14)Yüksek kotlu geniş ve uzun boyunlardakar mücadelesi kolaylığı acısından kırmızı çizgi dolgudan geçirilmelidir. 15)Düz arazilerdeki uzun alinymanlarda gece sürüşlerindeki farların etkisini önlemek için uzun kırmızı çizgi yerine dalgalı kırmızı çizgiler geçirilmelidir. 16)Düşey kurb uzunluklarının seçimindeemniyetli duruş için emniyeti görüş mesafesi ve emniyetli geçiş için gerekli emniyetli geçiş mesafelerine dikkat edilmelidir.

11. Kırmızı Çizgi Ara Nokta Kotlarının Hesabı Çizilen boykesit üzerinde bazı esaslar göz önünde bulundurularak yol profili (kırmızı çizgi) geçirildikten sonra, düşey some noktalarının kilometreleri ve kotları boykesit üzerinden okunur. Someler arası uzunluklar ve somelerin kotları yardımıyla kırmızı çizgilerin eğimi, formülüyle hesaplanır. Ara noktaların kotları; genel formülüyle hesaplanır.

12. Düşey kurblar G=g1-g2<0 ise açık düşey kurb G=g1-g2>0 ise kapalı düşey kurb

13. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması İkinci derece parabolik düşey kurbun matematiksel eşitliği g1 ve g2eğimleri, L düşey kurp boyu ve HT1 başlangıç noktasının yüksekliği ile belirlenir. 2. derece parabolik düşey kurb denklemi; şeklindedir ve bu eşitliğin katsayılarının belirlenmesi için aşağıdaki koşullar yazılır. •   T1 başlangıç noktası için hesaplanacak yükseklik değeri y=HT1 olmalıdır. (1) eşitliğinde T1 noktasının koordinat değerleri yerine yazılırsa c=HT1 olur. Olarak elde edilir.

14. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması • Herhangi bir fonksiyonun bir noktadaki türevi eğimini verdiği için A noktasında parabolik düşey kurp eşitliğinin türevi , y‘=g1 olmalıdır. (1) eşitliğiyle verilen parabolün türevi, y‘=2a+b dir. Bu eşitlikte noktasının koordinat değerleri (x=0) yerine yazılırsa olur. olur. • Benzer şekilde parabolün T2 bitim noktasında türevi y‘=g2 olmalıdır. B noktasının koordinat değerleri (x=L), y‘=2a+b eşitliğinde yerine yazılırsa; y‘=2aL+g1 ; eşitliği elde edilir. Olarak elde edilir.

15. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması • Parabolik Düşey kurp için belirlenen a, b ve c değerleri (1) eşitliğinde yerine yazıldığında; İkinci derece parabolik düşey kurbun matematiksel eşitliği elde edilir. Bu eşitlikle düşey kurbun istenen noktasının koordinat değerleri hesaplanabilir. ile gösterilirse;

16. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması

17. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması T1 noktasının kotu HT1 ise; P noktasının kotu;

18. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması Düşey kurb başlangıç ve bitiş noktalarının kilometreleri ve kotları;

19. Örnek 1 L=300m seçilmesi durumunda S1 de uygulanan düşey kurb noktalarının kırmızı kotlarını hesaplayalım g1=0.04180298 g2=-0.057456017 G=g1-g2=0.099258998 (Kapalı Düşey kurb) T1km=S1km-L/2=0+675.30; HT1=HS1-g1.(L/2)=568.23 T2km=S1km+L/2=0+975.30; HT2=HS1+g2.(L/2)=565.882

20. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması

21. Örnek 2 L=200m olarak seçilmiştir.

22. Örnek L=200m seçilmesi durumunda S1 de uygulanan düşey kurb noktalarının kırmızı kotlarını hesaplayalım g1=-0.027159 g2=+0.052342 G=g1-g2=-0.07950 (Açık Düşey kurb) T1km=S1km-L/2=1+269.70; HT1=HS1-g1.(L/2)=1037.516 T2km=S1km+L/2=1+469.70; HT2=HS1+g2.(L/2)=1040.034

23. Düşey (parabolik) Kurblar ve proje kotlarının hesaplanması

24. Düşey kurb uzunluklarının hesaplanması Düşey kurb uzunlukları; • Kapalı düşey kurblarda; • Yol tek yönlü ise (gidiş-dönüş ayrı), sürücünün yol üzerinde 1.35m yükseklikte oturduğu ve 0.10m yükseklikteki bir engele çarpmadan güvenle durması için gerekli görüş uzaklığına göre; • Çift yönlü (gidiş-dönüş) bir yol ise, öndeki arabayı güvenle geçebilmesi için gerekli görüş uzaklığına göre; • Açık düşey kurblarda; • Gece far aydınlatmasına göre; güvenle duruş için görüş mesafesine göre, • Alt geçit olması durumunda, yeterli görüş uzaklığının sağlanması durumuna göre;

25. Düşey kurb uzunluklarının hesaplanması Görüş uzaklığı: yollar üzerindeki taşıtların emniyetle hareket edebilmesi için sürücünün önündeki yolun yeterli uzunluktaki bir bölümünü görmesi gerekir. Emniyetli duruş için görüş uzaklığı: Sürücünün yol üzerinde oluşabilecek her hangi bir tehlikeyi taşıtını emniyetli bir şekilde durdurabilmesi için gerekli olan mesafedir. Bu uzaklık, sürücünün intikal (0.25-2.5sn) ve reaksiyon zamanı (1 sn) zarfında taşıtın aldığı yol ve fren mesafesi toplamıdır. Fren mesafesi; V:hız, f:sürtünme katsayısı, g:eğim

26. Emniyetli duruş için görüş mesafesi

27. Emniyetli geçiş için görüş mesafesi Emniyetli geçiş için görüş mesafesi: iki şeritli yollarda önde yavaş giden taşıtların geçilebilmesi için gerekli görüş uzaklığıdır.

28. Kapalı düşey kurblarda; Emniyetli duruş için için gerekli düşey kurb uzunluğunun hesabı: 1) S>L için 2) S<L için Emniyetli geçiş için için gerekli düşey kurb uzunluğunun hesabı: 1) S>L için 2) S<L için

29. Emniyetli duruş için için gerekli düşey kurb uzunluğu

30. Açık düşey kurblarda; Far aydınlatmasına göre güvenle duracak şekilde düşey kurb uzunluğunun hesabı: 1) S>L için 2) S<L için Alt geçiş olması durumuna göre emniyetli duruş için düşey kurb uzunluğunun hesabı:

31. Far aydınlatmasına göre güvenle duracak şekilde düşey kurb uzunluğu

32. Açık düşey kurblarda; Alt geçiş olması durumuna göre emniyetli duruş için düşey kurb uzunluğunun hesabı: 1) S>L için 2) S<L için

33. Örnek 1 V=80km/h g1=0.04180298 g2=-0.057456017 G=g1-g2=0.099258998 (Kapalı) Emniyetli duruş için için gerekli görüş uzaklığı S=110.39m 1) S>L için şart sağlanmıyor 2) S<L için şart sağlanıyor. O halde düşey kurb uzunluğu L=280m seçilir.

34. Örnek 2 V=80km/h g1=0.04180298 g2=-0.057456017 G=g1-g2=0.099258998 (Kapalı) Emniyetli geçiş için için gerekli görüş uzaklığı S=480m 1) S>L için şart sağlanmıyor 2) S<L için şart sağlanıyor. O halde düşey kurb uzunluğu L=2100m seçilir.

35. Örnek 3 V=70km/h g1=-0.027159 g2=+0.052342 G=g1-g2=-0.07950 (Açık ) FAR aydınlatmasına göre Emniyetli duruş için için gerekli görüş uzaklığı S=92.44m 1) S>L için şart sağlanmıyor 2) S<L için şart sağlanıyor. O halde düşey kurb uzunluğu L=150m seçilir.

36. Enkesit çizimleri Karayolu projesindeki yarma ve dolgu hacimlerinin hesaplanması için enkesit çizimlerine ihtiyaç vardır. Enkesitler milimetrik kağıtlar üzerine çizilir. Çizimde yatay ve düşey ölçek aynı olacak şekilde ve genellikle 1/100 veya 1/200 ölçeğinde çizilir. Çizim için önce eksen noktası işaretlenerek km. si ve siyah kotu yazılır. Çizim dik koordinat esasına göre yapılacaksa, eksene olan uzaklıklar yatay eksen üzerinde noktaların siyah kotları düşey eksen üzerinde işaretlenir. Bu noktalar birleştirilerek doğal zemin enkesiti çizilir. Bu enkesitler üzerine yol platformu ve şevler çizilerek enkesit çizimi tamamlanır.

37. Dolgu tipi enkesit Yarma tipi enkesit

38. Dever hesapları Herhangi bir taşıt kurb üzerinde hareket ederken, bu taşıtı kurbun dışına sürüklemek ve devirmek isteyen bir merkezkaç kuvveti meydana gelir. Kurbun yarıçapına ve ve taşıtın hızına bağlı olarak merkezkaç kuvveti; Formülü ile hesaplanır.

39. Dever Taşıtların kurbda emniyetle seyredebilmesi için, doğacak merkezkaç kuvvetinin karşılanması gerekir. Karşılayacak kuvvetlerden biri lastikler ile yol yüzeyi arasındaki sürtünmedir.Büyük yarıçaplarda ve düşük hızlarda sürtünme merkez kaç kuvvetini karşılayabilir. Diğer durumda ise; kurblarda yolun dış tarafı yeteri kadar yükseltilerek (yola dever verilerek) merkezkaç kuvveti karşılanır.

40. Dever Sürtünme katsayısı f ve dever s ile gösterilirse, yukarıdaki formüldeki kuvveti, sürtünme ve dever karşıladığından; elde edilir. Sürtünme ve dever bileşimi ülkelere göre farklı şekilde uygulanmaktadır. T.C. Karayollarında uygulanan ilke %75’nin dever, %25’inin sürtünme ile karşılanmasıdır. Bu durumda;

41. Dever hesabı Bu formülden; Dever formülü elde edilir. Burada, s: % olarak dever değeri, V: proje hızıdır. Bu formül ile bulunan değer ; Ilıman iklimin hüküm sürdüğü yerlerde maximum %10 ‘u geçemez Soğuk iklimin hüküm sürdüğü yerlerde maximum %8 ‘i geçemez

42. Dever rakordmanı Alinyman üzerinde yollara eksenden itibaren banketlere doğru enkesitte -%2 normal bombe verilir. Alinymandan kurba geçilen TO noktasında yola birden bire dever vermek, sürücünün arabayı kullanmada karşılaşacağı zorluk nedeniyle mümkün değildir. Bu nedenle bombeden tam devere geçişin bir “Rakordman boyu” üzerinde uygulanması seyir konforu ve emniyet için gereklidir. Bu geçiş yüksek standartlı yollarda geçiş eğrisi (klotoid) ile sağlanır. Ülkemiz devlet yollarında dever rakordmanı teğet noktaları civarında kısmen alinyman ve kısmen de kurb içinde uygulanmaktadır. Rakordman boyu; Formülü ile hesaplanır. Ancak, bu formül ile bulunan rakordman boyu 45 m den kısa ise Ls=45m seçilir.

43. Şekilde görüldüğü gibi rakordman boyunun 2/3 ‘ü alinymanda, 1/3 ‘ü kurb içerisinde uygulanır.

44. Örnek R=250m V=70km/h için S=%8 seçilir Ls=50m seçilir. R=400m V=80km/h için S=%7 seçilir Ls=45m seçilir.

46. Dever uygulaması 1) İç kenar etrafında rotasyon:platform iç tarafı sabit tutularak dış tarafı yükseltilir.

47. Dever uygulaması 2) Dış kenar etrafında rotasyon:platform dış tarafı sabit tutularak iç tarafı indirilir.

48. Dever uygulaması 3) Eksen etrafında rotasyon:platform ekseni sabit tutularak dış taraf yükseltilir, iç tarafı indirilir.

49. 3) Eksen etrafında rotasyon: Bu durumda eksen kırmızı kotu değişmediğinden, ilgili kesitlerde platform iç ve dış kenar kotlarının hesaplanması gerekir. Bu yöntem uygulaması en kolay olan yöntemdir. Uygulamada dever eğimleri %0,5 artırılarak hesaplanmaktadır.

50. Örnek: Banketlerle birlikte platform genişliği P=9,50m olan iki şeritli bir yolun sağ kurbu için proje hızı V=70km/h, R=200m, T0km=0+140.41, Tfkm= 0+474.30, HTo=503.68, HTf=518,14m, yol boyunca yolun eğimi +%4,33117 dir. a) Kurbda uygulanması gereken dever ve rakordman boyunu hesaplayınız? b) Eksen etrafında rotasyon yapılırken dış kenar eğimi %1 artacak şekilde ilgili kesitlerdeki iç ve dış kenar kotlarını hesaplayınız? c) Yatay ölçek 1/500, düşey ölçek 1/20 ve eksen kotları sıfır olacak şekilde dever rakordmanını çiziniz?