Útépítési alapfogalmak A KÖZLEKEDÉS FOGALMA, ÁGAZATAI A közúti személy- és áruszállítás jelenlegi módjai és eszközei fokozatosan alakultak ki történelem. Mi a közlekedés? Személyek, tárgyak, dolgok helyváltozása, különböző mindig természetes, előre meghatározott pályákon, különböző eszközökkel történik. A közlekedés fogalmába tartozik a gyalogos- és a kerékpáros-helyváltoztatástól kezdve a közúti, vasúti, vízi és csővezetékes szállítás éppúgy, mint a légi közlekedés. Közlekedési pályák lehetnek: - Természetes: levegő, tenger, folyó - Mesterséges: út, vasút, csővezeték, csatorna (pl. TV.) A közlekedés speciális formája a hírközlés. Az információáramlás napjainkban, hatalmas mértékben felgyorsult, és fontos gazdasági tényezővé vált. Legkorszerűbb fajtája a technikailag szinte határtalan lehetőségeket megnyitó számítógépes kommunikáció, az Internet. A közlekedés alapvető emberi szükséglet, valamennyi emberi tevékenységhez, az életfeltételek biztosításához, a gazdálkodáshoz, a kereskedelemhez elengedhetetlenül szükséges. A közlekedéspolitika feladata a közlekedési igények kielégítése, amelyben a közlekedési módok közötti optimális munkamegosztásra éppúgy tekintettel kell lenni, mint a gazdaságossági és nem utolsósorban a környezetvédelmi kérdésekre. A közlekedési szükségletek kielégítése a közlekedési szakágazatok között, differenciáltan történik: A közúti közlekedés elsősorban a kis- és közepes távolságú személy- és áruszállítást, a gyűjtő- és elosztó szállításokat, darabáru-fuvarozást, a kényes és speciális áruk szállítását végzi. A vasúti közlekedés feladata a nagy tömegű áruszállítás és a nagy távolságokra irányuló személyszállítás, beleértve a nemzetközi forgalmat is. A vízi közlekedés a személyfuvarozásban menetrendszerűen az üdülőforgalomban vállal szerepet, valamint a belföldi és nemzetközi áruszállításban, a hajózóurak menti nagy tömegű áruszállítást bonyolítja. A légi közlekedés alapfeladata a közép- és nagy távolságú nemzetközi utasforgalom, valamint speciális, értékes és különleges áruk szállítása. A csővezetékes szállítás szerepe a speciális áruk, a nagy tömegű áruk viszonylag nagy távolságra történő szállítása.
A közúti közlekedés (közúti forgalom) tulajdonképpen: - a közlekedő emberek (járművezeték és utasok, gyalogosok), - a közúti járművek (személy- és tehergépkocsik, autóbuszok, motorkerékpárok, segédmotoros kerékpárok és kerékpárok, tömegközlekedési eszközök), - a pálya és környezte (útburkolat teherbíró képessége, felülete, csatlakozó zöldterületek, úttartozékok, forgalomszabályozó és információs rendszerek), - az időjárás és más külső tényezők befolyása alatt álló bonyolult és egymással kölcsönhatásban lévő kapcsolatrendszerek. Egy irányban érvényesülő hatások: az emberre hat a pálya és környezete, az időjárás; a pályára és környezetére, és a járműre hat az időjárás. Két irányban érvényesülő hatások: az ember és a jármű között; a jármű és a pálya között. Az útépítés az utak pályájával foglalkozik. MAGYARORSZÁG KÖZÚTHÁLÓZATA
A közutak egy országon belül hálózatot alkotnak. Az országos közutak jelenlegi számozási rendszerét követve a budapesti központból (Lánchíd, 0 km) a fő nemzetközi irányokba, valamint az országrészek bekötésére indulnak főutak, amelyeket az óramutató járásával megegyező irányban, növekvő számozással láttak el. Ez alól kivétel a 8-as főút, ami Székesfehérvárról indul, valamint a leendő M0-ás körgyűrű. Magyarország úthálózata az utak tulajdonviszonya szerint: közutakból és magánutakból tevődik össze. A közutak részben állami, részben önkormányzati tulajdonban vannak, ezeket a használat szerint országos, ill. helyi útként különböztetjük meg. A magánutak elsősorban erdészeti, mezőgazdasági és ipari utak (idetartozik pl. a benzinkutak belső útja is). A magánutak egy része a közforgalom számára is igénybe vehető. A közutak területi elhelyezkedésük szerint lehetnek: külterületi közutak (jele K); belterületi közutak (jele B). A külterületi közutak törzsúthálózatát: a külterületi elsőrendű utak (autópályák, autóutak, elsőrendű főutak); a külterületi másodrendű utak (másodrendű főutak, összekötő utak) alkotják. A főutak által meghatározott szektorokon belül az első- és másodrendű (két vagy három számjegyű) főutak tovább szűkítik a szektorokat. A belterületi közutak főúthálózatát: a belterületi elsőrendű utak (autópályák, autóutak, elsőrendű főutak -forgalmi utak); Az elsőrendű utak a kerületeket kötnek össze. a belterületi másodrendű főutak (forgalmi utak) alkotják. A másodrendű utak, a kerületen belüli forgalom lebonyolítását szolgálják. Kezelője az önkormányzat. Belterületi utaknál az autóutakat és az autópályát csak kényszerűségi okokból lehet átvezetni. Az átvezetés történhet magas vezetésű vonalvezetéssel ami csúnya és zajos, mélyvezetéssel alagutakban, ami drága. A közutak közé tartoznak a kerékpárutak, a gyalogutak, valamint a gyalog- és kerékpárutak. Mellékutaknak nevezzük külterületen a kisforgalmú utakat; belterületen a gyűjtő utakat, valamint a lakó- és kiszolgálóurakat. Mellékutak átmenő forgalomra nem alkalmasak, a célforgalmat szolgálják.
A közutak tervezési osztályba sorolását betű és számjegy is jelzi, amely utal: a területi elhelyezkedésre; a hálózati szerepkörre; a forgalmi jelentőségre. A különböző típusokhoz meghatározott keresztmetszeti méretek (forgalmi sáv- és koronaszélességek) tartoznak. A közutak keresztmetszeti méreteit, a tervezéskor alapul veendő műszaki jellemzőket, a környezeti körülmények (A, B, C) domborzati viszonyok figyelembevételével, előírt tervezési sebesség alapján kell meghatározni A"jelű környezet síkvidéki 50 m ig. B" jelű környezet dombvidéki 50 500 m között C"jelű környezet hegyvidéki 500 m fölött A magasság különbséget 10 km-es körzetben kell vizsgálni. SEBESSÉGFOGALMAK Minden út vízszintes és magassági vonalvezetését szigorú szabályok írják elő. Az előírások alapja a sebesség. A járművek a rájuk ható erők eredőjének megfelelően vagy egyenletes sebességgel haladnak, vagy gyorsítanak, ill. lassítanak. A járművek teljesítőképességük alapján eltérő gyorsító képességűek, és természetesen különböző a maximális sebességük is. Az egyes járművek, ill. járműcsoportok haladását vizsgálva, a következő fontosabb, sebességfogalmak határozhatók meg: Tervezési sebesség: az a legnagyobb egyenletes sebesség, amely normális időjárási és szabad forgalmi viszonyok mellett, az út minden szakaszán biztonságosan kifejthető. A tervezési sebesség alapján a műszaki jellemzők minimumát határozzák meg, így a kedvezőbb műszaki paraméterű szakaszokon ennél magasabb sebességgel is közlekedhetnek a járművek. Legnagyobb aktív menetsebesség: az a sebességérték, amellyel a szóló jármű egy adott útszakaszon közlekedni tud úgy, hogy sebességét csupán az út vonalvezetési jellemzői befolyásolják. Átlagos menetsebesség: az a sebességérték, amely a forgalmi viszonyokat is figyelembe veszi. Az összes jármű menetidejéből számított átlagos menetidőt osztjuk az úthosszal. Megengedett sebesség: jogszabályban (pl. KRESZ) előírt olyan sebességérték, amellyel a közlekedés az adott kategóriájú és környezetű úton, adott közigazgatási körülmények között megengedett. Pillanatnyi sebesség: egy rövid útszakaszon mért sebesség-eloszlási görbe adott, általában 85%-os (esetleg 15%-os) értékéhez tartozó sebességérték. Azt a sebességértéket jelenti, amellyel, vagy amelynél kisebbel a járművek 85%-a közlekedik.
A sebesség függvényében írja elő a közúti út szabályzat pl. a következőket: - min. körívsugár - min. átmeneti ív hossz - max. hosszesésm13% - a hossz-szelvények lekerekítő értéke - min. oldalesés - max. túlemelés - min. látótávolság - min. előzési látótávolság AZ ÚTPÁLYÁRA JUTÓ ERŐHATÁSOK A jármű a kerekein keresztül érintkezik az útpályával, és az útpályára különböző irányú erőket ad át. A járműveket úgy tervezik, hogy egy kerékre 5 kn terhelés essen. Az erők lehetnek: az útpályára merőleges erők; az útpálya síkjába eső erők (hosszirányú erők, keresztirányú erők). Az útpályára merőleges erők A közúti jármű tömege következtében a kerékabroncs benyomódik, és ún. felfekvési felületen érintkezik az útburkolattal. A pályára ható függőleges igénybevételből származó feszültség függ: az egy kerékre jutó terheléstől; a gumiabroncs fajtájától; az abroncsban lévő nyomástól függő felfekvési felülettől. Átlagos feszültség: σ á = F / A kn/cm ahol F a jármű tömegéből az egy kerékre jutó terhelés, kn A a kerék felfekvési felülete, cm Az útpálya síkjába eső erők Az útpálya síkjában ható erők hossz- és keresztirányú komponensekből állnak. A gépkocsi egyenes vonalú mozgását a hosszirányú erők (vonóerő ellenállások) eredője határozza meg. Az ívben haladó jármű mozgását a keresztirányú erők (centrifugális erő, keresztirányú súrlódás, a burkolat oldalesése) befolyásolják. Hosszirányú erők: A vonóerő a gépjármű mozgásirányával megegyező irányú. A gépjármű mozgását a különböző áttételi szerkezeteken át a motortól a hajtott keréktengelyekre átadódó forgatónyomaték idézi elő. Vonóerő függ, az alábbiaktól: - sebesség - fordulatszám - hengerűrtartalom - kompresszió
A jármű által kifejthető vonóerő értékének határt szab az útpálya felületétől és a gumiabroncstól függő hosszirányú súrlódási f tényező, valamint a hajtott tengelyekre jutó tömeg. Ha a burkolat, csúszós, jeges (az f értéke kicsi), vagy ha a nyomaték túl nagy, a kerék kipörög, a gépjárművel nem lehet elindulni. (Ez a jelenség megfigyelhető az induló gőzmozdonyok kerekeinél is.) Ellenállások. A gépjárművet a motor forgatónyomatékából származó vonóerő hozza mozgásba és tartja mozgásban. A mozgással szemben különböző ellenállások ébrednek. Ha a vonóerő és az ellenállások nagysága megegyezik, a jármű egyenletes, állandó sebességgel halad. Ha a vonóerő nagyobb, mint az ellenállások, akkor a jármű gyorsul. Ha az ellenállás nagyobb, minta vonóerő, a jármű lassul, majd megáll. Az ellenállások fajtái: gördülési ellenállás; légellenállás; emelkedési ellenállás. A gépjármű mozgása közben - a jármű tömege miatt - a kerekek az útburkolat felületével érintkezve alakváltozást szenvednek, a gumiabroncs jobban, a burkolat felülete kisebb mértékben benyomódik. Az E g gördülési ellenállás: E g =µq N, ahol, µ a fajlagos gördülési ellenállás-tényező, N/kN; Q a jármű tömegéből átadódó erő, kn. A fajlagos gördülési ellenállás-tényező azt fejezi ki, hogy 1 kn járműtömegből adódó erőre hány N gördülési ellenállás jut. Értéke függ: a burkolat fajtájától; a burkolat minőségétől és állapotától; a gumiabroncsban lévő nyomástól; a gumiabroncs állapotától; a haladási sebességtől. A µ tájékoztató értékei: beton-, aszfaltbeton burkolatok, 15...0 N/kN; aszfaltmakadám burkolatok, 0...30 N/kN vizes makadámburkolatok, 30...35 N/kN; földút 50...150 N/kN. Az E l légellenállás a szélcsendben haladó gépkocsi esetén a mozgás irányára merőleges felületre ható légnyomásból, az oldalfelületen ébredő súrlódásból és a jármű mögötti légörvény szívóhatásából tevődik össze.
Értéke a következőképpen számítható: E l = cav N, ahol c a légellenállási tényező; A a gépjármű homlokfelülete, m ; v a jármű sebessége, km/h. Az A homlokfelület nagysága a jármű méreteiből számítható: A= 0,9MSz m, ahol M jármű legnagyobb magassága, m; Sz a jármű legnagyobb szélessége, m. A c tájékoztató értékei: személygépkocsinál, 0,015...0,035; autóbuszoknál, 0,03; versenyautónál, 0,01...0,015; tehergépkocsiknál, 0,05...0,06. Nagyobb szél esetén a gépjármű sebessége helyett egy relatív sebességgel számolunk. Ellenszél esetén (v + v o ), Hátszél esetén (v - v o ) a figyelembe veendő relatív sebesség. A m/s-ban kifejezett szélsebességet át kell váltani (km/h = 3,6 m/s). Az E e emelkedési ellenállás nem más, mint a jármű tömegének a lejtő irányában ható komponense. Az emelkedési ellenállás nagysága: E e = Q. sinα kn. Az emelkedő kis hajlásszögére való tekintettel a következő helyettesítést tehetjük: E e = Q. tgα = Q. % E e = Q. l0e N; = % ahol Q a jármű tömegéből adódó erő, kn; e az emelkedő, ill. lejtő nagysága, %. Az 1000-szeres szorzóra a kn-ról N-ra történő átszámítás miatt van szükség. N
A gépjárműre ható ellenállások az egyes ellenállások összegeként adódnak: ΣE = E g +E l +E e ΣE = µq ± Q. l0e% + ca(v±v o ) Fv = ΣE = Q(µ ± l0e%)+ ca(v±v o ) N Az emelkedési ellenállás előjeles érték, lejtőben a jármű mozgását segíti. A + előjelet emelkedőben, a előjelet lejtőben haladó járműre ható ellenállások számításakor kell alkalmazni. Keresztirányú erők: A keresztirányú erők a burkolat oldaleséséből, a centrifugális erő kicsúsztató hatásából és az oldalszél hatásából keletkeznek. A burkolat oldaleséséből és az oldalszél hatásából származó keresztirányú erők elhanyagolhatók. Az R sugarú ívben haladó járműre ható centrifugális erőt azonban a forgalombiztonság szempontjából figyelembe kell venni. Az ívben haladó járműre ható F c centrifugális erő: F c = N vagy kn ahol Q a jármű tömege, N vagy KN; R a körív sugara, m; v a sebesség, km/h. A centrifugális erő minden esetben horizontális (vízszintes). A tömegerő minden esetben vertikális (függőleges). De ezeket az erőket az útpálya síkjában vizsgáljuk.
Számpéldák: 1. példa: Számítsa ki az ellenállás érétkét, ha - a jármű tömege 40 kn (Q) - a gördülési ellenállás értéke 30 N/kN (µ) - a jármű 3,5% emelkedőn halad - a jármű alaki tényezője 0,015 (c) - a jármű homlokfelülete 3,5 m (A) - a jármű sebessége 90 km/h (v) - a jármű 8 m/sec ellenszélben halad (v 0 ) = μ±10%+ ± ² E = 40[kN] (30[N/kN] + 10 3,5[%]) + 0,015 3,5[m ] (90[km/h] + 8,8[km/h] ) = 3340,95 [N] = 3,34 [kn] - ha a jármű 3,5% lejtőn halad - és hátszélben 8m/sec 8 m/sec = 8 3,6 = 8,8 km/h E = 40 (30 10 3,5) + 0,015 3,5 (90 8,8) = - 3,36 [N]. példa: Milyen burkolaton haladhat a v = 80 km/h sebességgel a gépjármű, 5 m/s hátszél esetén, hogy a keletkező ellenállások ne haladják meg az E = 3,8 kn-t? A gépjármű tömege: Q = 50 kn c = 0,03 A homlokfelület: A = 7,0 m E A gördülési ellenállási tényező értékei: Burkolatfajta e = 3% emelkedő Gördülési ellenállási tényező N/kN Beton és aszfaltburkolat 10 0 Öntöttaszfalt érdesítve 15 0 Kevert és itatott aszfaltmakadám, felületi bevonattal 0 30 Kőburkolat 15-5 Hátszél: v o = 5 3,6 = 18km / h = ( µ + 10 e) Q + c A ( v v ) 0 3800 = ( µ + 10 3) 50 + 0,03 7 (80 18) 3800 307,4 µ = = 9,85N / kn 50 A gépjármű a táblázat szerint kevert ill. itatott aszfaltmakadám burkolat, felületi bevonással, minősített burkolaton haladt.
3. példa Számítsa ki mekkora keresztirányú súrlódási tényezőnél nem következik be a gépjármű kicsúszása, ha a gépjármű tömegéből átadódó erő 85 kn, a jármű sebessége 95 km/h, a körív sugara 70 m? Valamint bekövetkezik-e a gépjármű kicsúszása q = 4,8%-os túlemelt szakaszon, ha a súrlódási tényező f 1 = 0, A centrifugális erő értéke: Qv 85 95 76715 F c = = = =, 37kN 17R 17 70 3490 Kicsúszás vizsgálata vízszintes pályán: f Q = 0, 85 17kN 1 = F c > f 1 Q,37 kn > 17 kn tehát kicsúszik a jármű! Kicsúszás vizsgálata túlemelt pályán: tgα = q/100 = 4,8 / 100 = 0,048 F c cosα = f 1 Q cosα + Q sinα mindkét oldal osztva cosα-val F c = f1 Q + Qtgα = 0, 85 + 85 0,048 = 1,08,37 kn > 1,08 kn tehát kicsúszik a jármű! Miután a túlemelés esetén is kicsúszik a jármű, a biztonságos közlekedés feltétele, hogy a sebességet csökkenteni kell! 4. példa: Mekkora ellenszélben tud haladni a gépkocsi v = 80 km/h sebességgel, ha F v = 6,0 kn µ = 0 N/kN e = 3% emelkedő Q = 70 kn c = 0,05 A = 7,0 m F ( 10 e) Q A c ( v v v = µ ± + ± ) 0 6000 = (0 ± 10 3) 70 + 7 0,05 (80 ± v km v = 4, 0 5 h ) 0
LÁTÓTÁVOLSÁGOK A biztonságos járművezetés alapvető feltétele, hogy a járművezető az útpályát, ill. az útpályán lévő meghatározott méretű akadályt kellő távolságból észlelje, az útpályát kellő hosszon át tudja tekinteni. Az áttekinthetőség teszi lehetővé, hogy a járművezető a szemmagasságból (általában 1, m) a mindenkori pálya-, forgalmi és környezeti viszonyokat át tudja tekinteni, és szükség esetén az akadály előtt biztonsággal meg tudjon állni. Megállási látótávolság: A megállási látótávolság az a távolság, amelyről a járművezető 1, m szemmagasságból látja a burkolat felületét, és egy ott elhelyezkedő akadály előtt biztonságosan meg tud állni. Így a megállási látótávolság megegyezik a biztonsággal növelt fékúttal. Fékút: A fékút két részből tevődik össze: U = U 1 + U m, U 1 = a cselekvési idő alatt (általában 0,5...,0 s) egyenletes sebességgel megtett út hossza, m; U = a műszaki fékút, az az úthossz, amely alatt a fékezőerő felemészti a jármű mozgási energiáját, m. U l = 1 (s) s (m/s) = 1, (km/h) = 0,78 v m. s = sebesség m/s f Q f U =! " U = 0,00394 #! $± % &'' A + előjel emelkedőnél, a - pedig lejtőnél érvényes. Vízszintes pályán az e/ 100 tagot elhagyjuk. A fékút képlete: U = 0,78 v + 0,00394 (± m Feltételezzük, hogy a jármű kerekei csúsznak. A megállási látótávolságot a vonalvezetés minden elemén biztosítani kell. Ez biztosítja a pálya keresztmetszetében a megfelelő látószélességet is.
Előzési látótávolság: Két forgalmi sávos utakon, kétirányú forgalom esetén a gyorsabb jármű az előtte haladó járművet csak az ellenirányú forgalomra szolgáló útpálya ideiglenes igénybevételével tudja megelőzni. Az előzési látótávolság az az úthossz, amelyet a járművezetőnek át kell tekintenie ahhoz, hogy az előzési műveletet biztonságosan végrehajtsa. Az előzési látótávolság az előzést végrehajtó járműnek az előzési idő alatt megtett útjából, a szemben haladó járműnek ugyanezen idő alatt megtett úthosszából és a biztonsági távolságból áll. Az előzési látótávolság szükséges mértékének meghatározása jelentős mértékben függ a jármű gyorsító képességétől, az út vonalvezetési viszonyaitól. A számítások egyszerűsítése érdekében, az előzési idő 10 s-ban történő felvételével és 1 s biztonsági idő figyelembevételével az előzési látótávolság: L e = 6 v m Az előzési folyamatnak van egy olyan közbülső helyzete is, amikor az előzni szándékozó jármű már áttért az ellenirányú forgalom sávjára, de látja, hogy az előzést nem tudja biztonságosan végrehajtani, ezért visszatér a saját forgalmi sávjára. Az ehhez a művelethez tartozó látótávolságot redukált előzési távolságnak nevezzük: L e,red = 4 v m Számpélda: 1. példa Számítsa ki a fékút hosszát, ha - a jármű sebessége 75 km/h (v) - a hosszirányú súrlódási tényező 0,5 (f) - emelkedő mértéke 5% U 0 = 0,78v + 0,00394 v e% f + 100 U 0 = 0,78 75 + 0,00394 )*! $+, &'' = 61,145 m
Vízszintes pályán: U 0 = 0,78 75 + 0,00394 )*!,* = 65,15 m Ha az út felülete jeges, az f értéke 0,1 U 0 = 0,78 75 + 0,00394 U 0 = 0,78 75 + 0,00394 )*!,-+, &'' )*!,-., &'' = 168,6 m a fékút: emelkedő esetén = 464,1 m a fékút: lejtő esetén U 0 = 0,78 75 + 0,00394 )*!,- = 4 m a fékút: vízszintes pálya esetén. feladat Számítsa ki a gépjármű sebességét, ha fékútjának hossza e = 4%-os emelkedőben U 0 =85m! Mekkora a gépjármű fékútjának hossza vízszintes szakaszon és e= 5%-os lejtőn, ha f = 0,6? a) A gépjármű sebessége U 0 = 0,78v + 0,00394 f v e% + 100 v 85 = 0,78v + 0,00394 0,6 + 4% 100 0 = 0,00394v + 0,1779v 54,4 v 1, 0,1779 ± = v = 97,07 97 km h 0,1779 0,00394 4 0,00394 ( 54,4) b) Fékúthossza vízszintes szakaszon v U 0 = 0,78v + 0, 00394 f U 0 = 0,78 97 + 0,00394 97 0,6 U = 6,97 + 61,79 88, 76m 0 =
c) Fékúthossza 5%-os lejtőben U 0 = 0,78v + 0,00394 f v e% 100 U 0 97 = 0,78 97 + 0,00394 5% 0,6 100 U = 6,97 + 67,40 94, 37m 0 =
Az úthálózat szerkezeti elemei A közúti közlekedés számára épített pályaszerkezet nem helyezhető egyszerűen a terepre. A különböző természetes, ill. mesterséges akadályokat ki kell egyenlíteni, mégpedig úgy, hogy azok az út használójának leginkább megfeleljenek. A folyamatos és egyenletes vonalvezetést több tényező befolyásolja, ill. akadályozza, pl. a domborzati viszonyok, a beépítettség stb. Az utak szerkezeti elemei két, jól elkülöníthető részre oszthatók: az alépítményre, a felépítményre. A terep egyenetlenségeinek kiküszöbölésére, valamint a pályaszerkezet alátámasztására szolgál az alépítmény, más szóval a földmű. Az alépítmény fontos feladata az is, hogy a pályaszerkezet tömegét, valamint a közúti járművek tömegéből átadódó terhelést elosztva továbbítja az altalajnak. A földmű ezt az összetett feladatot csak akkor képes ellátni, ha kellően állékony, vagyis terhelés hatására az alakját nem változtatja, és a változó időjárási körülmények mellett is kellően tömör és megfelelő teherbírású. A földmunka mennyiségét a tervezéskor alkalmazott műszaki jellemzők, a domborzati viszonyok, a beépítettség és az egyéb akadályozó körülmények befolyásolják. A megfelelően elkészült alépítményre kerülhet a közvetlen terhelésnek kitett felépítmény, más szóval pályaszerkezet. Az útpálya a gépjárművek gumiabroncsain átadódó terhelést a burkolaton veszi át, a burkolat továbbjuttatja a burkolatalapra, ez pedig a talapra. A burkolat és a burkolatalap együttesen a pályaszerkezet. A közvetlen erőhatásokat a pályaszerkezet az alépítményre egyenletesen elosztva továbbítja, olyan mértékben, hogy abban káros alakváltozások ne jöhessenek létre. Az utak szerkezeti elrendezése. Az alépítmény Az alépítmény, attól függően, hogy az eredeti terepszint és a leendő pályaszint hogyan helyezkednek el egymáshoz viszonyítva, háromféle lehet: töltés; bevágás; vegyes szelvény.
Ahol a pályaszint a teljes útkorona szélességében a meglévő terepszint felett vezet, ott töltést kell építeni. A töltés meghatározott, megfelelő minőségű talajból épített földmű. Ahol a pályaszint a teljes útkorona szélességében a terepszint alatt vezet, ott bevágásban vezetjük az utat. A bevágás természetes, termett talajon kialakított földmű.
Ahol pedig a meredek terepesésből adódóan a pályaszint és a terepszint metszik egymást, ott vegyes szelvényt kell kialakítani. Ebben a különleges esetben egy keresztszelvényen belül mind töltést, mind pedig bevágást is ki kell alakítani. Rézsűhajtás, terephajlás. A földművek határoló élei nem függőlegesek, hanem a vízszintessel bizonyos szöget zárnak be. Ezeket a határoló síkokat rézsűknek nevezzük. A megfelelő dőlésszögű rézsűk alkalmazását a következő szempontok befolyásolják: talajmechanikai okok; forgalombiztonsági okok; vízelvezetési lehetőségek; esztétikai követelmények; hófúvás elleni védekezés. Talajmechanikai szempontból a rézsű hajlását elsősorban a talaj jellemzői határozzák meg: a talajfajta és a talajrétegződés; a talaj fizikai jellemzői, szerkezete; a talaj víztartalma. Állékonyság szempontjából a rézsűket az alkalmazott talajfajtának megfelelő természetes hajlással kell megépíteni. Forgalombiztonsági szempontból a rézsűvel szemben támasztott követelmény az, hogy az útkoronáról bármilyen okból letérő gépjárműben a legkisebb kár keletkezzen. Ez a követelmény a lapos rézsűk alkalmazását indokolja. Vízelvezetés szempontjából a cél az, hogy a csapadékvíz, ill. az útkoronáról a rézsűre lefolyó víz minél hamarabb hagyja el a rézsűt, de közben ne okozzon kárt azzal, hogy kimossa a rézsű anyagát. Ez ellen a rézsű füvesítésével védekezhetünk.
Kis mélységű bevágások esetében, ha a rézsűhajlás lapos, kisebb a hó lerakódás veszélye a téli hónapokban. A lapos rézsűkön kisebb a munkagépek felborulási veszélye. A lapos rézsűk alkalmazásának egyik hátránya, hogy a földmunka mennyisége nő, ami jelentősen növeli az építés költségét, a másik probléma a földmű nagy területigénye. f 4 3 v 6/4 4/4 1 6 5 4 3 1 A rézsű hajlásának mértékét a ferde sík vetületeinek hányadosával fejezhetjük ki. Az egyik módszer szerint a rézsű vízszintessel bezárt α szögének ctg-értékével határozhatjuk meg a rézsű dőlésszögét: ctg α = v / f. ahol, v a vízszintes, f a függőleges méret Ajánlatos értékek: 4/4, 6/4, 8/4, 10/4. A másik lehetőség ugyanezen a szög tg-értékének használata: tg α = f / v. A leggyakoribb rézsűhajlások: 1:1, 1:1,5, 1:, 1:,5. Az alkalmazható rézsűhajlásokat szabvány írja elő. Ettől eltérni a következő esetekben szabad: ha a földmű állékonysága nem megfelelő (laposabb rézsű alkalmazása); sziklatalaj esetén (meredekebb rézsű alkalmazása); ha hófúvás veszélye fenyeget; földanyag-kitermelés és -deponálás esetén (gazdaságosság); meglévő utak korszerűsítése esetén (a régi rézsűhöz csatlakozva); támfalak, bélésfalak alkalmazása esetén (gazdaságosság, egyéb kötöttség). A terephajlás a keresztszelvény függőleges síkjának és a terep hajlásának metsződésénél mérhető. A terephajlás jele: λ, és a vízszintessel bezárt szög tangensével fejezhető ki: tg β= f / v. λ β f v Nagyságát %-os értékkel jelöljük: tg β = 1/10 = 0,1 = 10%.
A felépítmény A közlekedésből származó terhelést közvetlenül a burkolat viseli, majd továbbítja az alaprétegekre, ahonnan a terhelés az alépítményen keresztül a talajra jut. A felépítmény vagy más néven pályaszerkezet két fő részből áll: burkolat; burkolatalap. A burkolat legfőbb feladata, hogy a forgalom igényeinek megfeleljen. Legfontosabb, hogy felületi érdessége minden igényt kielégítsen (súrlódási tényezők), valamint felületi egyenetlenségei ne okozzanak utazáskényelmi szempontból kellemetlenséget (kátyúk, hullámok). Ezeken kívül a pályaszerkezet kellően állékony legyen, vagyis a pályaszerkezeti rétegek az alépítménnyel és az altalajjal együtt teherbírók és időállók legyenek. (CBR= teherbírás meghatározás: betömörített talajmintába 50 mm átmérőjű tűt nyomnak fokozott terhelés mellett, a,5 és 5 mm benyomódáshoz tartozó terhelő értéket viszonyítják a 100%-os teherbírású tömör zúzottkő réteghez) A terhelések hatására a pályaszerkezet alakváltozást szenved és ezen alakváltozás hatására feszültségek keletkeznek benne. Mind a burkolat, mind pedig a burkolatalap több rétegből állhat. A pályaszerkezetet attól függően, hogy milyen rétegekből épül fel, hajlékony, merev, ill. félmerev pályaszerkezetnek nevezzük.
A hajlékony és merev útpályaszerkezet A két legjellegzetesebb pályaszerkezet (hajlékony, merev) a terhelések hatására különbözőképpen reagál. Az aszfaltburkolat, amely a hajlékony pályaszerkezetek csoportjába tartozik, nagy alakváltozást képes elviselni anélkül, hogy megrepedne, nagyobb terhelést ad át a földműnek. A merev, betonburkolatú pályaszerkezetek kisebb alakváltozást szenvednek, de a terheket egyenletesebben elosztva adják át az alépítménynek. A pályaszerkezet a kedvezőbb teherelosztás miatt több rétegből áll, ez teszi lehetővé, hogy az alsóbb rétegeket kevésbé jó minőségű anyagokból építsük, mivel ezekre kevesebb terhelés jut. A gazdaságosság megkívánja, hogy minden rétegbe csak olyan teherbírású anyagot építsünk, amilyent a rá jutó terhelés megkíván. Az alaprétegek után a teher a földműre jut. Amennyiben az alépítmény gyengébb teherbírású vagy fagyveszélyes, úgy a földmű felső rétegét védőrétegként alakítjuk ki. A szabvány szerint a védőréteg teherbírása nem a pályaszerkezet rétegrendjébe számítandó be, hanem a földmű teherbírását javítja. Az úthálózat forgalomtechnikai elemei A keresztszelvény az út tengelyére merőleges, függőleges metszet, amelynek részei meghatározó elemei az út teljesítőképességének, szolgáltatási színvonalának. Az egyes elemek mérete, minősége jelentősen befolyásolja az útépítési költségeket, majd később a fenntartás, valamint az üzemeltetés kiadásait. Egy útvonal konkrét keresztszelvényei a szabvány előírásainak alkalmazásával a mintakeresztszelvényekből kerülnek levezetésre. A mintakeresztszelvényt az útvonal osztályától függően forgalmi méretezéssel határozzák meg. Használják még a jellemző keresztszelvény fogalmat, amely a tervezés során az egy-egy rövidebb útszakaszra érvényes, tervezett keresztszelvényt jelenti. A mintakeresztszelvény kialakítására a szabványban példák találhatók. Az útkorona szélessége nem szabványosított. Az útkorona minden elemének funkciója van, ezek fontossága a következő tényezőktől függően változhat: az út osztályba sorolása; a környezeti körülmények; a tervezési sebesség; a forgalom nagysága és minősége. A szabvány különbséget tesz belterületi, valamint külterületi közutak között a keresztszelvény elemeinek csoportosítása és paraméterei terén.
Belterületi közutak keresztszelvényelemei A külterületi közutak keresztszelvényelemei két csoportra bonthatók. Az egyikbe tartoznak azok az elemek, amelyek gyakorlatilag egy-egy szakaszon belül változatlanok, ezek az útkoronán belül helyezkednek el. A másik csoportba azok, amelyek az útkoronán kívül helyezkednek el, és változó jellegűek. Az útkoronán belüli keresztszelvényelemek közvetlenül bonyolítják le a közúti közlekedést (forgalmi és különleges forgalmi sávokon), míg az útkoronán kívüli rész elemei átmenetet képeznek az útkorona éle és a terep között, továbbá egyes esetekben segítenek a vízelvezetés és a környezetvédelem problémáinak megoldásában. Külterületi közutak keresztszelvényelemei
A keresztszelvény útkoronán belüli elemei Forgalmi sávok belső forgalmi sáv; középső forgalmi sáv; külső forgalmi sáv; autóbuszsáv; kerékpársáv Többlet (különleges) forgalmi sávok, öblök: Folyópályán kapaszkodósáv; autóbuszmegálló-öböl; leálló- (várakozási) öböl. Csomópontoknál irányrendeződési sáv; gyorsítósáv; lassítósáv; kanyarodósáv Szélső sávok: leállósáv; várakozási sáv; biztonsági sáv; padka. Elválasztó sávok: középső elválasztó sáv; szélső elválasztó sáv Egyéb forgalmi építmények az útkoronán: közúti vasút (villamos) építményei (belterületen); csomópontok építményei (szigetek stb.); forgalomtechnikai és biztonsági építmények (KRESZ-táblák, korlát stb.); környezetvédelmi építmények; útdíj szedő építmények. A keresztszelvény útkoronán kívüli elemei (a leggyakrabban előfordulók): rézsűk; támfalak és bélésfalak; vízelvezető létesítmények; járdák;. lépcsők; gyalogutak; kerékpárutak; a közvilágítás létesítményei; pihenőhelyek.