Kliknij i pobierz biuletyn

Optymalizujemy procesy projektowania
Biuletyn techniczny: Infrastruktura nr 39
Projektowanie tuneli
Opracowanie: Bartosz Przychodniak, Jakub Jarosz
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
Aplikom Sp. z o.o.
94-104 Łódź
ul. Obywatelska 137
tel.: (+48) 42 288 16 00
fax: (+48) 42 250 31 19
www.aplikom.com.pl
NIP: 728-025-73-81, Regon: 004315195
Konto bankowe: BRE BANK S.A. Oddział Korporacyjny Łódź, Plac Wolności 3
Nr konta: 49 1140 1108 0000 2583 4400 1001
Kapitał zakładowy: 213.750 zł
KRS: Sąd Rejonowy dla Łodzi Śródmieścia w Łodzi,
XX Wydział Krajowego Rejestru Sądowego Nr 0000052704
strona
1 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
1. Linia trasowania
Linia trasowania osi musi być zdefiniowana wzdłuż całej drogi, w tym wzdłuż tunelu. Jeśli
projektowane są dwa odrębne, równoległe do siebie tunele najprościej jest utworzyć jedną
linię trasowania osi, biegnącą pomiędzy jezdniami. Jednak często tunele nie są projektowane
jako równoległe, szczególnie jeśli występują trudne warunki naturalne.
W takim wypadku każdy z tuneli powinien mieć zaprojektowaną własną linię trasowania
osi. Warto wtedy skorzystać z narzędzia, jakim jest polecenie Utwórz linię trasowania
odsunięcia.
Jeśli po utworzeniu linii trasowania odsunięcia chcesz ją dodatkowo modyfikować,
pamiętaj, aby w oknie Właściwości linii trasowania, na karcie Informacje zmienić Typ linii
trasowania na Oś.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
2 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
2. Profile i niweleta
Jeśli tunele nie mają odrębnych linii trasowania osi, a tylko oś główną biegnącą pomiędzy
nimi, profil terenu należy wygenerować za pomocą standardowego narzędzia do tego
służącego.
Jeśli każdy tunel ma odrębną linię trasowania osi, które zostały wygenerowane jako
odsunięcia głównej osi, należy skorzystać z narzędzia tworzenia profilu odsunięcia.
UWAGA! Polecenie pojawia się na wstążce po zaznaczeniu linii trasowania odsunięcia.
Przy projektowaniu niwelety mogą wystąpić dwa przypadki.
1) Niweleta tunelu pokrywa się z niweletą osi głównej biegnącej pomiędzy jezdniami.
• Utwórz profil terenu i widok profilu wzdłuż linii trasowania odsunięć.
• Utwórz niwelety odsunięć (osi jezdni) jako profil nałożony niwelety głównej
(polecenie pojawia się na wstążce po zaznaczeniu niwelety osi głównej) w
żądanym zakresie pikiet.
UWAGA! Profilu nałożonego nie można modyfikować.
2) Niweleta tunelu nie pokrywa się z niweletą osi głównej, ale zależy od niej (różnica
poziomów, spadki itp.).
• Utwórz prosty zespół z łącz definiujący relacje pomiędzy niweletą osi głównej i
niweletami odsunięć.
• Utwórz pomocniczy korytarz i jego powierzchnię.
• Utwórz profil z powierzchni pomocniczego korytarza wzdłuż linii trasowania
odsunięć korzystając z narzędzia Utwórz profil z korytarza (narzędzie pojawia
się na wstążce po zaznaczeniu pomocniczej powierzchni korytarza).
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
3 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
3. Zespoły
Podczas projektowania tunelu istnieją 2 efektywne sposoby tworzenia zespołów. Ważne
jest to, aby w trakcie tej czynności pamiętać o tym, że roboty ziemne obliczane są na
bazie powierzchni, które z kolei tworzone są na podstawie odpowiednio odkodowanych
łącz w zespole.
1) Podzespoły łącz.
W celu zaprojektowania wymaganego kształtu tunelu można wykorzystać kombinację
standardowych podzespołów drogowych oraz łącz. Podzespoły łącz dają
użytkownikowi szeroki wachlarz możliwości pod względem tworzenia geometrii oraz
kodowania.
Należy pamiętać o tym, że nie można definiować łącz w kształcie łuku. Jeśli taka
geometria jest wymagana, trzeba zastosować sekwencję krótkich odcinków łącz tak,
aby otrzymać łuk przybliżony. Liczba prostych zależy od tego, jak duża dokładność
geometrii jest wymagana. Konstrukcję drogi najefektywniej jest projektować
standardowym podzespołem pasa drogowego.
Detale (takie jak drenaż), które powinny być wrysowane na przekrojach
poprzecznych, ale nie muszą być modelowane, można dodać jako bloki.
WNIOSKI:
Zalety:
- możliwość zamodelowania niemalże każdego kształtu tunelu,
- pełna kontrola nad kodami zespołu,
- możliwość edycji zespołu po wygenerowaniu korytarza (parametryzacja zespołu),
- możliwość wykorzystania obiektów docelowych podczas generowania korytarza.
Wady:
- stosunkowo duży czas tworzenia zespołu.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
4 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
2) Podzespoły z polilinii.
Istnieje możliwość tworzenia podzespołów na podstawie wcześniej wrysowanej
polilinii. Ponadto użytkownik może dowolnie kodować taki podzespół (kody punktów,
łącz i kształtów).
Funkcja Dodaj do zespołu pozwala związać nowo utworzony podzespół z istniejącym
zespołem.
Domyślnie jako punktu wstawienia program użyje punktu początkowego polilinii.
Użytkownik może jednak edytować ten punkt poprzez narzędzie Zmień początek.
W przypadku projektowania tunelu zaleca się utworzyć 2 podzespoły z polilinii – dla
górnej i dolnej części przekroju. Podczas konwersji polilinii wybierz opcję Pojedyncza
w sekcji Tworzenie łącza. Wybór tej opcji powoduje, że do całego podzespołu
przyporządkowywany jest jeden zdefiniowany kod.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
5 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
Z kolei wybór opcji Wiele powoduje, że do każdego segmentu polilinii
przyporządkować można różny kod łącza.
WNIOSKI:
Zalety rysowania podzespołów na podstawie polilinii:
- możliwość utworzenia dowolnego kształtu,
- pełna kontrola nad kodami zespołu.
Wady rysowania podzespołów na podstawie polilinii:
- podzespół z polilinii jest statyczny, nie można przyporządkować do niego obiektów
docelowych oraz nie odczytuje zdefiniowanej dla linii trasowania przechyłki,
- brak możliwości zmiany kształtu, gdy podzespół zostanie już zdefiniowany.
UWAGA! Istnieje możliwość zaprojektowania własnego podzespołu cechującego się
zaawansowanymi atrybutami, takimi jak: możliwość przyporządkowania obiektów
docelowych, odczytywanie przechyłki z linii trasowania lub parametryzacja
segmentów podzespołu. Umożliwia to aplikacja Subassembly Composer, która
dostępna jest po zainstalowaniu AutoCAD Civil 3D (instrukcja do aplikacji
zamieszczona została w Biuletynie nr 33, który można pobrać z tego adresu:
http://www.aplikom.com.pl/biuletyn/civil3d/31-40/Biuletyn_Techniczny_Aplikom_33.zip
4. Tworzenie korytarza
W celu utworzenia korytarza tunelu należy w pierwszej kolejności znaleźć pikiety
początkową oraz końcową konstrukcji. Warto wspomóc się widokiem profilu oraz
narzędziem służącym do etykietowania rzędnej pikiety (narzędzie pojawia się po
zaznaczeniu profilu w widoku).
W celu sprawdzenia, gdzie tunel przecina się z istniejącym terenem, warto stworzyć
nową powierzchnię i postąpić zgodnie z poniższą procedurą:
- utworzyć powierzchnię korytarza po łączach o kodzie Góra,
- utworzyć nową powierzchnię objętościową, której powierzchnią bazową jest teren
istniejący, a powierzchnią porównawczą powierzchnia utworzona w pierwszym
podpunkcie,
- nadać powierzchni objętościowej nowy styl, który wyświetla m.in. warstwice
zdefiniowane przez użytkownika,
- ustawić Typ analizy na Warstwice zdefiniowane przez użytkownika, nadać 1 zakres
i ustawić rzędną 0.
Warstwica, która pojawi się będzie przecięciem tunelu z istniejącym terenem.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
6 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
5. Warstwy geologiczne
Niezbędne w projektowaniu budowli podziemnych są informacje o istniejących
warstwach geologicznych. Informacje te najczęściej są podawane projektantowi w
plikach tekstowych. Civil 3D pozwala automatycznie importować te dane dwoma
sposobami.
a. Dane o odwiertach geologicznych w pliku tekstowym
Procedura tworzenia warstw geologicznych na podstawie pliku tekstowego z
informacjami o odwiertach jest czasochłonna. Dane mogą zostać zaimportowane
jako standardowe punkty COGO.
UWAGA! W trakcie importu warto utworzyć odrębną grupę punktów dla
odwiertów oraz zaznaczyć opcję korekty rzędnej.
Przydatne okazać się może narzędzie Borehole importer, dostępne z instalacją
Civila lub w przyborniku obszaru narzędzi. Narzędzie pozwala automatycznie
importować pliki o różnych formatach.
Zwykle odwierty nie są robione ze stałą częstotliwością wzdłuż danej osi. W celu
jak najdokładniejszego zamodelowania warstwy geologicznej należy postępować z
poniższą procedurą:
1. utworzyć powierzchnię terenu istniejącego tylko na podstawie punktów w
miejscach odwiertów (można wykorzystać górne punkty odwiertów
geologicznych).
2. Utworzyć warstwę geologiczną na podstawie odpowiednich punktów z
odwiertów.
3. Utworzyć powierzchnię objętościową na podstawie powierzchni
wygenerowanych w poprzednich punktach.
4. Skopiować powierzchnię objętościową do nowo utworzonej powierzchni.
5. Utworzyć końcową powierzchnię objętościową na podstawie pierwotnego
modelu terenu oraz powierzchni powstałej w punkcie 3.
b. Dane o warstwach geologicznych w pliku tekstowym jako profil
Jest to najbardziej efektywny sposób importu danych o warstwach geologicznych.
Jeśli geolog tworzy plik tekstowy zawierający informacje nie tylko o rzędnych, ale
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
7 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
również o pikietach, można wykorzystać narzędzie Utwórz profil na podstawie
pliku.
UWAGA! W celu poprawnego importu pliku dane o pikiecie i rzędnych muszą być
rozdzielane spacją.
6. Obliczanie robót ziemnych
Obliczenia robót ziemnych są niezwykle istotną częścią projektu. Tunel może być
drążony w trudnych warunkach geologicznych, a każda warstwa zalegającego gruntu
powinna być kalkulowana osobno. Civil 3D pozwala obliczać objętości warstw
ograniczonych co najmniej dwiema powierzchniami.
Możliwości programu ilustruje poniższy rysunek. W przykładzie występują 3rodzaje
gruntów i są one ograniczone formą tunelu oraz warstwami geologicznymi. W celu
definicji i obliczenia objętości w tym przypadku potrzeba zatem 4 powierzchni:
powierzchni górnej i dolnej tunelu oraz dwóch powierzchni geologicznych.
Kryteria obliczenia robót ziemnych należy zdefiniować w następujący sposób:
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
8 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
7. Wykop.
DOLNA POWIERZCHNIA WYKOPU
W pierwszej kolejności należy utworzyć powierzchnię dolną wykopu. Można
wygenerować ją zgodnie z poniższą metodą:
a. narysuj linię AutoCAD, która stanowić będzie oś wykopu. Przekształć ją na linię
charakterystyczną za pomocą narzędzia Utwórz linie charakterystyczne na
podstawie obiektów.
b. Zdefiniuj rzędne wierzchołkom linii charakterystycznej. Rzędna linii
charakterystycznej przy początku tunelu powinna być mniejsza niż rzędna
powierzchni odniesienia obiektu w tym miejscu.
c. Zdefiniuj nachylenie linii charakterystycznej pomiędzy wierzchołkami, aby
zapewnić odpływ wody od tunelu.
d. Używając narzędzia Utwórz linię charakterystyczną na podstawie odsunięcia
stopniowanego utwórz krawędzie dolnej powierzchni wykopu (przyjmij spadek
równy 1.5%).
e. Utwórz powierzchnię dolną wykopu na podstawie trzech linii charakterystycznych
wygenerowanych w poprzednich punktach.
f. Za pomocą narzędzia Wyodrębnij obiekty (karta Narzędzia powierzchni na
dynamicznej wstążce wybranego obiektu) utwórz polilinię 3D z obwiedni
powierzchni.
g. Za pomocą narzędzia Utwórz linie charakterystyczne na podstawie obiektów
utwórz linię charakterystyczną na podstawie polilinii z punktu f.
POWIERZCHNIA SKARP
Powierzchnię skarp można modelować trzema sposobami. Poniżej przedstawiono
każdy z nich.
SKARPY – METODA I
a. Utwórz wymaganą skarpę używając Narzędzi tworzenia skarp, tak aby górna
krawędź znajdowała się ponad terenem (wykorzystaj linię charakterystyczną
wygenerowaną w punkcie g metody tworzenia powierzchni dolnej).
UWAGA! Pamiętaj, aby podczas tworzenia
automatycznego tworzenia powierzchni.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
skarpy
zaznaczyć
opcję
strona
9 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
b. Korzystając z narzędzia sprawdzania minimalnej odległości pomiędzy między
powierzchniami (karta Analiza -> Dane o terenie -> Minimalna odległość między
powierzchniami) utwórz polilinię stanowiącą przecięcie terenu i powierzchni
skarpy.
c. Upewnij się, że utworzona w poprzednim punkcie polilinia jest zamknięta (jeśli nie
jest, dodaj wierzchołek).
d. Dodaj polilinię do powierzchni skarpy jako linię nieciągłości.
e. Dodaj polilinię do powierzchni skarpy jako zewnętrzną obwiednię.
Widok powierzchni przed krokiem b.
Widok powierzchni po wykonaniu całej procedury.
Rezultatem jest powierzchnia, której załamania o kącie mniejszym niż 180° są
wyłukowane, a załamania o kącie większym niż 180° są ostre.
Powierzchnia utworzona w ten sposób zachowuje się dynamicznie. Jedyną
czynnością, która musi być powtórzona, jeśli teren lub powierzchnia dolna wykopu
zostaną zedytowane, jest utworzenie polilinii przenikania się (punkt b).
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
10 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
SKARPY – METODA II
a. Używając narzędzia Utwórz linię charakterystyczną na podstawie odsunięcia
stopniowanego, wybierając krawędź dolnej powierzchni wykopu, utwórz górne
krawędzi skarpy. Krawędzie powinny być położone powyżej terenu.
b. Utwórz skarpę do dolnej powierzchni wykopu używając Narzędzi tworzenia skarp
(pamiętaj, aby użyć takich samych parametrów stopniowania, jak w punkcie a).
c. Utnij powierzchnię skarpy postępując wg punktów b – e z metody I.
Powierzchnia skarpy powstała wg metody II
Rezultatem jest powierzchnia, której załamania o kącie większym niż 180° są
wyłukowane, a załamania o kącie mniejszym niż 180° są ostre.
Powierzchnia utworzona w ten sposób zachowuje się dynamicznie. Jedyną
czynnością, która musi być powtórzona, jeśli teren lub powierzchnia dolna
wykopu zostaną zedytowane, jest utworzenie polilinii przenikania się (punkt b z
metody I).
SKARPY – METODA III
a. Utwórz wymaganą skarpę używając Narzędzi tworzenia skarp, tak aby górna
krawędź znajdowała się ponad terenem.
b. Dwukrotnie rozbij utworzoną skarpę.
c. Połącz polilinie o tej samej rzędnej używając polecenia Faza (fazy mają być równe
0).
d. Utwórz nową powierzchnię i dodaj polilinie jako linie nieciągłości.
e. Utnij powierzchnię skarp powtarzając punkty b – e z metody I.
Skarpowanie od poszczególnych krawędzi powierzchni dolnej wykopu.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
11 / 12
Optymalizujemy procesy projektowania
Powierzchnia przed dodaniem obwiedni.
Rezultatem powyższej procedury jest powierzchnia o ostrych załamaniach.
Powierzchnia utworzona w ten sposób nie zachowuje się dynamicznie.
© 2013, APLIKOM Sp. z o.o.
strona
12 / 12