بخشی از مقاله
چکیده
بسیاري از استانداردهاي طراحی راه استفاده از منحنی کلوتوئید را در طراحی قوسهاي اتصال توصیه میکنند. این منحنی عموماً بین مسیر مستقیم و قوس دایرهاي با شعاع ثابت و یا بین دو قوس با شعاعهاي متفاوت استفاده میشود. مزیتهاي اصلی استفاده از این منحنی افزایش تدریجی نیروي گریز از مرکز، ایجاد فضایی مناسب براي تأمین بر بلندي و فراهم کردن درك صحیحی از قوس براي راننده میباشند. انتخاب طول کوتاه کلوتوئید باعث عدم ایجاد فضاي مناسب براي اعمال بربلندي و همچنین باعث افزایش نرخ نیروي وارده به وسیله نقلیه و سرنشینان آن در واحد زمان میشود. متقابلا طول بلند کلوتوئید بالقوه داراي تاثیرات منفی بر درك و احساس راننده و ایمنی قوس می باشد به ویژه هنگامی که براي ورود به قوس کاهش سرعت الزامی باشد. استانداردهاي طراحی عموما از سه معیار جهت تعیین حدود طول کلوتوئید استفاده میکنند: کنترل آسایش و ایمنی، کنترل محدودیت اختلاف شیب کنارههاي آسفالت و کنترل درك و احساس صحیح از قوس. استفاده از این معیارها منتهی به محدودهي وسیعی جهت انتخاب طول کلوتوئید میشوند. در این پزوهش مقایسهاي اجمالی بر معیارهاي طراحی قوس کلوتویید در آیین نامههاي مطرح دنیا در زمینه راهسازي انجام شده است و نتایج حاصل از آن مختصرا با آیین نامه ایران مقایسه شده است. قوس دایره اي ساده، قوس سه مرکزي متقارن و قوس کلوتئید، از جمله قوس هاي پرکاربرد در طرح هندسی راه می باشند. هر کدام از این قوس داراي اختصاصات و ویژگی هاي مختلفی می باشند که کاربرد آنها را در شرایط مختلف، متفاوت می کند. در این مقاله سعی شده است تفاوت این قوس ها از منظر تغییرات شتاب گریز از مرکز نسبت به طول آنها، تحلیل و با یکدیگر مقایسه شود، و مناسب ترین قوس از جهت تعدیل شتاب گریز از مرکز در طول قوس انتخاب شود. در انتها با بررسی رفتار شتاب گریز از مرکز در این قوس ها، قوس کلوتئید به عنوان مناسب ترین قوس در تعدیل شتاب گریز از مرکز شناخته می شود.
کلید واژه: طراحی راه، قوس دایرهاي، قوس کلوتوئید، بربلندي
مقدمه
اولین و مهمترین وسیلهي ارتباطی انسانها در طی تاریخ، راه بوده است. راهها علاوه بر جابجایی انسان و کالا باعث پیشرفت و توسعه فناوري و علم بودهاند. طراحی راه نیز در گذر زمان دستخوش تغییرات زیادي شده و بشر براي نیل به اهدافی همچون افزایش ایمنی، کاهش هزینهها و کوتاهتر کردن مسیرها در محلهاي تلاقی مسیرها از قوس استفاده نموده است. قوسها امروزه به عنوان یکی از اصلیترین مباحث طراحی راه مطرح میگردند. ایمنی در قوس از اصلیترین پارامترهاي طراحی و ارزیابی آن میباشد. معمولا در راهسازي از قطاعی از دایره به عنوان قوس افقی استفاده میشود که با شعاع و زاویه انحراف تعریف میشود. هنگام عبور از قوس دایره به واسطهي وجود نیروي گریز از مرکز، وسیلهي نقلیه به سمت خارج از قوس سوق داده میشود که علاوه بر امکان برخورد با وسیلهي نقلیه عبوري از خط مقابل، احتمال واژگونی وسیلهي نقلیه نیز می رود. لذا جهت افزایش ایمنی در قوس نیروي گریز از مرکز را با اجراي شیب یکطرفه کنترل مینمایند. این شیب یکطرفه بربلندي یا دور نامیده میشود. این بربلندي قبل و بعد از قوس به صورت تدریجی در طول یک قوس اتصال اعمال میشود.[1,2]
امروزه تأثیر استفاده از یک طرح هندسی اصولی و استاندارددر اجراي پروژه هاي راهسازي، در جریان روان تر ترافیک، افزایش ایمنی وسایل نقلیه و کاهش تصادفات، امري بدیهی است. از این رو اخیراً اصول طرح هندسی استاندارد راهها در پروژه هاي راهسازي بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مباحث مهم و کاربردي در ظرح هدسی راه، بحث قوس ها در راهسازي می باشد. قوس هاي پرکاربرد در راهسازي عبارتند از قوس ساده، چندمرکزي متقارن، قوس معکوس، قوس سرپانتین و قوس یا منحنی هاي اتصال کلوتوئید.
نتایج پژوهش نشان می دهد با اینکه قوس دایره اي ساده از لحاظ راحتی در طرح و اجرا قوس پرکاربردي می باشد. اما بعد از وارد شدن شتاب گریز از مرکز به خودروها، قوس مطلوبی نمی باشد. زیرا به علت تغییر ناگهانی شعاع از بینهایت به R ، تغییر شتاب گریز از مرکز نیز ناگهانی می باشد که این موجب کاهش ایمنی وسایل نقلیه خصوصاً در سرعت هاي بالا می شود. قوس سه مرکزي متقارن از نظر تغییرات شتاب گریز از مرکز شرایط مطلوب تري را نسبت به قوس ساده دارد. با اینکه در مقاطعی از قوس، تغییرات شتاب به صورت ناگهانی می باشد، اما در کل تغییرات شتاب در سه قسمت قوس به صورت پله اي بوده و وسایل نقلیه متحمل فشار کمتري می شوند. منحنی کلوتوئید از سه قسمت کلوتوئید دایره کلوتوئید تشکیل شده است. این قوس از نظر تغییرات شتاب گریز از مرکز شرایط مطلوب تري نسبت به دو قوس دیگر دارد. تغییرات شتاب گریز از مرکز به علت تغییر تدریجی شعاع در منحنی کلوتوئید، در اول و آخر قوس، در هیچ نقطه اي تغییرات ناگهانی در شتاب وجود ندارد. از این رو داراي ایمنی بیشتري براي وسایل نقلیه نسبت به دیگر قوس ها می باشد.
همگام و همراه با توسعه و پیشرفت فرهنگی،اقتصادي واجتماعی،نیاز به راه یا به عبارتی نیاز به جاده افزایش پیدا کرد،به طوري که گذرگاه هاي خاکی مالروي دیروزتبدیل به آزاد راه هاي وسیع و مقاوم امروز شد ومتناسب باوسایل نقلیه متفاوت،انواع واقسام مسیرها درشکل هاي مختلف،طراحی واحداث گردید که مطمئنا درآینده هم به اشکال ناشناخته دیگري ساخته خواهد شد.
شکل گیري هر اجتماع نوین، طبیعتا ساخت مسیر هاي ارتباطی جدیدي را به همراه خواهد داشت.این شکل گیري میتواند به تنهایی شامل مجموعه اي از مناطق مسکونی،درمانی،اقتصادي،صنعتی،نظامی و عمومی … باشند که متراکم شدن وانبساط هندسی آن الزاما” ایجاد تغییر شکل مسیرهاي موجود منطبق با تحولات ذکر شده اجتناب ناپذیر خواهد بود.
کلمه آلمانیstrasse و کلمه انگلیسی street هر دو به معنی جاده از ریشه یونانی سنگ مسیر - Via Lapidpus strata - گرفته شده که به معنی راهی است که به وسیله سنگ مستحکم شده باشد.
بر اساس تاریخ راهسازي 4 هزار سال قبل قدیمی ترین جاده ها در مصر و بابل وایران بزرگ و پهناور قدیم ساخته شده است که می توان اساس وریشه تکنیک جاده سازي را در آن زمان جستجو کرد.
در هزاره قدیم در رم احتمالا تعلیم دانش جاده سازي وجود داشته است که مهندسان راهسازي را ،مجهز به دانستنی هاي علمی آن روز،به جامعه تحویل می داده است.قابل ذکر وتوجه است که در آن زمان مجموع جاده هاي سنگی به 80 هزارکیلومتر میرسیده که آثاري از آنها هنوز پابرجاست.
