Proiectarea drumurilor forestiere asistata de calculator

PROIECTAREA DRUMURILOR FORESTIERE ASISTATA DE CALCULATOR

1. Generalitati

În vederea sporirii productivitatii muncii in activitatea de proiectare se impune extinderea calculatorului electronic la rezolvarea diferitelor faze de elaborare a proiectului tehnic. În acest sens, in cele ce urmeaza se prezinta procedeul drumuirii, care reprezinta principalul procedeu de proiectare, in conditiile utilizarii calculatorului electronic.

În acest scop s-au elaborat programe specifice calculatorului OLIVETTI PROGRAMA 101, programe ce stau la dispozitia proiectantilor de drumuri forestiere. Aceste programe se pot adapta cu usurinta oricarui tip de calculator electronic ce lucreaza pe baza de programe.

Programele acopera toata game de operatiuni,incepand cu calculul nivelmentului trigonometric si terminand cu calculul terasamentelor,conducand la o crestere simtitoare a productivitatii muncii in activitatea de proiectare, paralel cu asigurarea unei precizii de lucru corespunzatoare.

Elaborarea unui proiect de drum forestier, dupa acest procedeu, este conditionata de folosirea intregului set de programe. Se poate folosi doar o parte din programe pe baza carora se rezolva anumite probleme urmand ca pentru fazele de proiectare, unde nu se foloseste calculatorul, modul de rezolvare sa fie cel folosit in cadrul proiectarii uzuale.

În urma aplicarii in proiectarea curenta a acestui procedeu, pe baza experimentarilor si studiilor, au rezultat urmatoarele aspecte:

Ø     În cadrul activitatii de teren, volumul de lucrari cu specific topografic se reduce simtitor, fapt ce permite restructurarea timpului necesar proiectarii, in sensul acordarii unui timp mai mare studiului si alegerii traseului.

Ø     În aceeasi masura se reduce si necesarul de muncitori pentru masuratorile de teren.

Ø     La redactarea proiectului de executie apare posibilitatea prezentarii unui proiect in coordonate, lucru cerut de multe ori de beneficiari in lucrarile de complexitate deosebita.

Ø     Rezolvarea pe cale analitica a profilelor transversale si folosirea unui calculator performant, permite trecerea la o proiectare optima in sensul stabilirii unui volum minim de terasamente, pe baza compararii mai multor variante.

Ø     În ceea ce priveste calculele economice de fundamentare a drumurilor forestiere sub aspectul eficientei lor economice, prin folosirea calculatorului apare posibilitatea aprofundarii calculelor,in sensul redarii mai reale a tuturor factorilor care intervin in procesul productiei forestiere si care, cu procedeele actuale de prelucrare a datelor, nu pot fi luate in considerare din lipsa de timp. Se apreciaza ca trecerea la proiectarea pe calculator a drumurilor forestiere este realizata in etape, o prima etapa fiind aceea in care calculatorul furnizeaza initial o solutie aproximativa,pe baza careia proiectantul ia decizii, care, la o noua trecere a programului prin calculator, duc la finisarea si definitivarea proiectului.

2.Culegerea datelor de teren la un proiect de drum forestier

În cadrul proiectarii asistate de calculator, in teren, se executa urmatoarele operatii specifice:

Ø     stabilirea si materializarea liniei poligonale;

Ø     ridicarea in plan a liniei poligonale, inclusiv a elementelor de altimetrie;

Ø     ridicarea profilelor transversale.

Celelalte date necesare a fi culese din teren, in vederea elaborarii proiectului,cum ar fi:trasarea curbelor (serpentine), stabilirea lucrarilor de arta, a lucrarilor de aparare - consolidare, cartarea geotehnica a terenului, delimitarea suprafetelor pe proprietati etc., se efectueaza la fel ca si la procedeul uzual de proiectare.

Consideram ca normativul trebuie sa specifice categoriile de lucrari de proiectare ce se preteaza a fi rezolvate la calculator,programul sau programele corespunzatoare, precum si datele primare pe care proiectantul urmeaza sa le introduca in calcule.

2.1 Stabilirea si materializarea liniei poligonale

La teren se picheteaza o linie poligonala cat mai apropiata de axul drumului proiectat.

La stabilirea liniei poligonale trebuie respectate cateva reguli si anume:

Ø     Lungimea liniei poligonale trebuie sa se apropie cat mai mult de lungimea drumului proiectat, pentru a nu aparea diferente la realizarea profilului longitudinal.

Ø     În profil transversal distanta dintre pichetii drumului si axul definitiv al drumului sa fie minima.

Ø     Linia poligonala trebuie sa fie, pe cat posibil, fara schimbari bruste de directie.

Ø     Nu trebuie confundata succesiunea de curbe si aliniamente (poligonul de baza) in cadrul procedeului uzual de proiectare, cu linia poligonala in cazul procedeului drumuirii

Varfurile drumuirii se situeaza la distanta de 20-100m, in functie de relieful terenului si vizibilitate. Se va avea in vedere ca distanta intre picheti sa nu depaseasca 20-30m, astfel ca la executie conducatorul de utilaj sa aiba suficiente date pentru a ataca corect terasamentele. Pichetii la teren se numeroteaza in ordine crescatoare cu mentiunea ca, varfurile drumuirii primesc si indicativul "V" (varf).

2.2. Ridicarea in plan a liniei poligonale, inclusiv a elementelor de altimetrie

Operatiunea are un caracter strict topografic,avand drept scop sa stabileasca pentru fiecare pichet pozitia in plan orizontal si vertical.

Ridicarea in plan se face cu ajutorul unui teodolit sau busola topografica sau a unei statii totale.

Introducerea datelor culese in calculator trebuie facuta intr-o anumita ordine,aceasta impunand tipizarea carnetului de teren, care sa permita inscrierea datelor utile la aparat, in ordinea in care se prelucreaza la calculator.

Calculatorul prelucreaza datele introduse si in final se obtin coordonatele X,Y si cota Z a fiecarui punct din cadrul drumuirii.

2.3 Ridicarea in plan a profilelor transversale

Profilele transversale se pot ridica prin trei procedee:

Ø     Cu lata, prevazuta ca nivela cu bula de aer,in cazul in care panta transversala a terenului este neuniforma.

Ø     Cu clizimetrul cand panta transversala a terenului este uniforma, situatie intalnita la drumurile situate pe versant la o oarecare distanta de firul vaii. Acest procedeu este mult mai expeditiv decat primul.

Ø     Cu nivela topografica (asezata in afara profilului transversal),in situatii deosebite.

3. Prelucrarea la calculator a datelor de teren si elaborarea pieselor scrise si desenate ale unui proiect de drum forestier

La stabilirea procedeului de proiectare, bazat pe prelucrarea datelor la calculatorul electronic, s-a urmarit limitarea si simplificarea la minimum a lucrarilor de teren cu specific topografic.

Piesele principale ale unui proiect, si anume: planul de situatie, profilul longitudinal si profilele transversale de executie se elaboreaza simultan, datorita, interdependentei dintre ele.

3.1. Redactarea planului de situatie al drumului

Succesiunea operatiilor necesare pentru redactarea planului de situatie, in ipoteza prezentarii drumului in coordonate , este urmatoarea:

Ø     Stabilirea orientarii laturii formate din doua puncte cunoscute.

Ø     Calculul orientarilor laturilor liniei poligonale.

Ø     Calculul distantelor reduse la orizont si a cotei Z.

Ø     Calculul coordonatelor X,Y si a cotei Z pe baza unui singur program.

Ø     Raportarea drumuirii.

Ø     Stabilirea axului drumului proiectat.

Ø     Determinarea elementelor principale ale curbei, in functie de unghiul de varf si raza R .

Ø     Determinarea elementelor principale ale serpentinei, in functie de elementele culese pe teren.

3.2. Redactarea profilului longitudinal

Profilul longitudinal are drept scop sa stabileasca declivitatea longitudinala a drumului si totodata sa indice in fiecare pichet cota de lucru pozitiva sau negativa necesara constructorului ca sa realizeze platforma drumului.

Fazele de lucru la elaborarea profilului longitudinal sunt urmatoarele:

a)     Raportarea liniei terenului si stabilirea hectometrajului

Linia terenului se raporteaza pe baza datelor prelucrate cu ajutorul programului

D1 / I.S.

b)     Stabilirea niveletei

La stabilirea si definitivarea niveletei se procedeaza ca si in cazul procedeului uzual de proiectare cu respectarea aceleiasi metodologii de lucru. O data stabilita grafic niveleta pe profilul longitudinal, se stabileste hectometrajul si cota capetelor de panou.

Pe baza programului D7 si a elementelor de mai sus, calculatorul determina si tipareste declivitatea exacta a panoului respectiv. În continuare se introduce hectometrajul si cota terenului fiecarui pichet,in ordinea lor crescatoare.

Calculatorul determina si tipareste urmatoarele elemente:

Ø     distanta dintre picheti;

Ø     cota proiectului la fiecare pichet;

Ø     cota de lucru (de executie) la fiecare pichet.

c)     Completarea profilului longitudinal

Dupa stabilirea profilului longitudinal, acesta se completeaza cu celelalte elemente necesare, si anume:

Ø     natura terenului;

Ø     amplasarea lucrarilor de arta;

Ø     amplasarea lucrarilor de aparare - consolidare;

Ø     aliniamente si curbe, cu indicarea elementelor principale.

3.3.Redactarea profilelor transversale de executie

Profilele transversale de executie sunt piese desenate ale proiectului, la o scara convenabila (de obicei 1:100), care prezinta elementele necesare realizarii terasamentelor si lucrarilor de aparare - consolidare.

Profilele transversale se intocmesc pentru toti pichetii stabiliti la teren si cuprind urmatoarele date:

Ø     numarul pichetului si pozitia hectometrica a acestuia;

Ø     linia terenului si pozitia pichetului;

Ø     cota de lucru;

Ø     latimea platformei cat si a santului de scurgere;

Ø     taluzurile de rambleu si debleu;

Ø     suprafetele de terasamente si de lucrari de aparare - consolidare.

În vederea cresterii productivitatii muncii este posibil ca profilele transversale sa se rezolve pe cale analitica, cu ajutorul calculatorului.

Folosind programele existente la calculator se pot rezolva urmatoarele operatii:

Ø     Optimizarea profilului transversal, pe baza principiului compensarii transversale a volumelor de rambleu si debleu.

Ø     Calculul suprafetelor de rambleu si debleu.

În rezolvarea pe cale analitica a profilelor transversale de executie succesiunea operatiilor este redata in cele ce urmeaza.

3.3.1 Determinarea profilului optim in fiecare pichet

Ridicarea profilului la teren se va face,de preferinta, cu clizimetru, iar optimizarea se realizeaza pe baza programului D9,avand la indemana urmatoarele elemente:

Ø     latimea platformei din ax spre rambleu;

Ø     latimea platformei din ax spre debleu, inclusiv latimea santului;

Ø     inclinarea taluzului de rambleu;

Ø     inclinarea taluzului de debleu;

Ø     cota de lucru;

Ø     panta transversala a terenului in aval si amonte de pichet.

Prin prelucrarea datelor se obtine distanta dintre pichet si axa profilului optim, cu semnul (-) daca axa platformei se situeaza spre debleu si semnul (+) daca se situeaza spre rambleu.

3.3.2 Determinarea suprafetelor de debleu si rambleu, in ipoteza ridicarii profilelor transversale cu clizimetrul

În acest caz exista doua posibilitati de calcul:

a) Axul drumului se situeaza in planul pichetului stabilit. În acest caz pe baza programului D8 si in functie de:

Ø     latimea platformei

Ø     taluzele de debleu - rambleu

Ø     cota de lucru

Ø     panta transversala a terenului

calculatorul determina si tipareste suprafetele de debleu si rambleu.

b) Axul profilului transversal nu coincide cu pichetul materializat pe baza programelor D11 si D 12 si a urmatoarelor elemente:

Ø     inclinarea taluzurilor;

Ø     latimea platformei;

Ø     cota de lucru;

Ø     distanta dintre pichet si axa platformei;

Ø     panta transversala a terenului.

3.3.3 Calculul suprafetei de debleu si rambleu in ipoteza ridicarii profilelor transversale cu lata ,prevazuta cu nivela cu bula de aer

În astfel de situatii, calculul suprafetelor se face pe baza a doua programe si anume:

Ø     Programul D 14 daca profilul este omogen (in debleu sau in rambleu);

Ø     Programul D 15 daca profilul transversal este mixt.

Pentru determinarea tipului de profil, proiectantul se orienteaza dupa inclinarea terenului si valoarea cotei de lucru.

3.4 Calculul terasamentelor

Calculul terasamentelor se face pe baza programului D 24 si a urmatoarelor elemente:

Ø     distanta dintre picheti;

Ø     suprafetele de debleu si rambleu.

Calculatorul determina si tipareste urmatoarele date:

Ø     distanta aplicabila;

Ø     volumul terasamentelor pe interprofil;

Ø     excedentul de volum pe interprofil.

Programul EXCEL rezolva si urmatoarele faze de calcul cum ar fi:

Ø     miscarea terasamentelor intre interprofile in depozite sau gropi de imprumut;

Ø     centralizarea volumelor de terasamente.