Studii Privind Optimizarea Calculului Automat LA Lucrarile DE Drumuri

STUDII PRIVIND OPTIMIZAREA CALCULULUI AUTOMAT LA LUCRĂRILE DE DRUMURI

CUPRINS

Cap I. Introducere

Necesitatea și actualitatea temei de doctorat

Tendințele viitorului în circulația rutieră

Probleme de proiectare constatate pe drumurile nou construite în România

Obiectivele și structura tezei de doctorat

Obiectivele tezei de doctorat

Structura tezei de doctorat

Cap II. Prezentarea programelor de proiectare utilizate în prezent la calculul drumurilor

1. ADVANCED ROAD DESIGN

2. MX (MOSS

2. ISTRAM ISPOOL

3. ALL PLAN DRUMURI– Nemetschek

4. MICRO PISTE

Cap III. Influența softurilor de proiectare asupra performanțelor traseelor de drumuri

1. Criterii de performanță la drumuri

2. Influența softurilor de proiectare asupra performanțelor traseelor de drumuri

Cap IV. Metode de optimizare a rezultatelor procesului de proiectare a drumurilor

1. DESCRIEREA NOȚIUNILOR DE PERSPECTIVE ALE TRASEULUI

2. OPTIMIZAREA PROCESULUI DE PROIECTARE A DRUMURILOR PRIN ANALIZA PERSPECTIVELOR TRASEULUI

Cap V. Generarea automată a tablourilor de perspectivă a traseului cu ajutorul

“Road Perspective Design

FORMATAREA DATELOR NECESARE GENERĂRII TABLOULUI DE PERSPECTIVĂ

SPECIFICAREA PARAMETRILOR DE PERSPECTIVĂ ȘI PRELUCRAREA DATELOR

GENERAREA TABLOURILOR DE PERSPECTIVĂ

Cap VI. Studiu de caz

Cap VII. Aplicabilitatea „Road Perspective Design” în proiectarea drumurilor

APLICABILITATEA PRACTICĂ

APLICABILITATEA DIDACTICĂ

Cap VIII. Concluzii. Contribuții personale

Bibliografie

Introducere

Necesitatea și actualitatea temei de doctorat

Tendințele viitoare în circulația rutieră

Drumurile au fost dintotdeauna unele dintre elementele de bază în dezvoltarea unei societăți, asigurând mobilitatea oamenilor și a mărfurilor.

În funcție de destinația lor principală, drumurile pot fi:

-de interes social

-de interes turistic

-de interes economic

-de interes administrativ

-de interes militar

Procesul de viabilizare a rețelelor de transporturi rutiere cuprinde mai multe etape:

-proiectare

-execuție

-întreținere

-exploatare

Una din cele mai importante etape este cea de proiectare, care poate influența considerabil toate celelalte etape.

Criteriile de bază pentru stabilirea parametrilor de proiectare sunt:

-încadrarea traseului de drum în condițiile de relief

-asigurarea fluenței traficului rutier

-asigurarea condițiilor de comfort și siguranță a participanților la traffic

-asigurarea eficienței economice pentru cheltuielile de execuție și exploatare

Procesul de proiectare a drumurilor cuprinde următoarele etape:

-stabilirea traseului folosind hărți topografice și geologice

-realizarea studiilor de teren (planuri topografice, studii geotehnice)

-stabilirea elementelor geometrice ale traseului în plan, profil longitudinal și profil transversal

-proiectarea elementelor de colectare și evacuare a apelor

-realizarea planurilor de marcaje și semnalizare rutieră

-realizarea planurilor de plantații rutiere

-calculul cantităților de lucrări

-verificarea documentațiilor

Având în vedere tendința de dezvoltare rapidă a rețelelor naționale de drumuri, se impune analiza unor metode de proiectare rapidă a elementelor geometrice ale drumurilor, urmărindu-se în deplină concordanță toți parametrii de bază amintiți anterior.

Tendințele viitoare ale circulației rutiere sunt de a reduce cât mai mult influența factorului uman asupra procesului de conducere a vehiculelor prin realizarea unor sisteme care să “conducă” singure autovehiculele cu ajutorul unor ghidaje prin GPS, completate de ghidaje de la sol prin montarea unor senzori de ghidaj în interiorul marcajelor laterale ale drumului, calculatorul de bord al vehiculului putând “conduce” vehiculul prin stabilirea poziției în raport cu reperii din marcaj. Deja existând în țările dezvoltate vehicule capabile să meargă fără șofer.

În lucrarea “Robust Lane Marking Detection and Geometry Computation”, scrisă de A. LÓPEZ, J. SERRAT, C. CAÑERO, F. LUMBRERAS și T. GRAF, este descris procesul de calcul a geometriei traseului pe baza unor senzori amplasați în marcajele laterale ale benzilor de circulație.

Figura 1. “Robust Lane Marking Detection and Geometry Computation”– Determinarea traseului de urmat al unui vehicul prin calculul secvențial al poziției acestuia baza unor reperi din marcaj

Determinarea poziției vehiculului în raport cu senzorii din marcaj se poate face numai în condițiile în care nu există frângeri ale traseului pe distanța pe care se face recepția informațiilor secvențiale primate de la senzorii din marcaj, în cazul unor frângeri ale traseului putând apărea erori grave.

Pentru ca în viitor astfel de practici să poată fi implementate și în România, este nevoie ca geometria drumului să fie astfel realizată încât să existe cât mai puține frângeri ale traseului, cel puțin pe drumurile care se vor construi în viitor.

Probleme de proiectare constatate pe drumurile nou construite în România

În contextul dezvoltării accelerate a rețelei de drumuri, din dorința de a “eficientiza” la maxim costurile de realizare a investițiilor, apar la proiectele de autostrăzi unele probleme în ceea ce privește confortul optic al șoferilor participanți la trafic.

În mod normal, aceste drumuri sunt utilizate cu precădere de către șoferii care conduc o perioadă mai lungă de timp și cărora un traseu neconfortabil din punct de vedere al percepției traseului de urmat le sporește considerabil gradul de oboseală.

Din păcate, la parcurgerea traseelor de autostradă executate în ultimii ani în România se observă foarte multe zone de “frângere” a traseului – figura 2, sau crearea unui “efect de rampă” prin dispariția bruscă a traseului din perspectivă în zone de vârf de rampă – figura 3, pierderea din câmpul de vizibilitate a unui vehicul din față care circulă pe același sens – figura 4.

Figura 3 – Frângerea în perspectivă a unui traseu de autostradă

Figura 4 – Crearea unui efect de rampă pe un traseu de autostradă

Figura 5 – Pierderea din câmpul de vizibilitate a unui vehicul care circulă în același sens

Imaginile din figurile 2,3 și 4 au fost realizate pe diferite sectoare de autostradă din România. În figurile 2 și 4 s-a folosit aparatură de apropiere, imaginile fiind secvențiale pentru o mai bună evidențiere a defectelor de perspectivă generate de traseu. În figura 4 se observă cum vehiculul de culoare roșie din imaginea din stânga dispare din câmpul de vizibilitate în imaginea din dreapta.

Astfel de situații pot fi foarte periculoase pentru șoferii care se pregătesc să se angajeze în depășire, crezând că banda a doua este liberă.

Aceste situații pot fi evitate, în general, printr-o geometrizare corespunzătoare a traseului, cu corelarea elementelor din planul de situație cu cele din profil longitudinal, ținându-se cont de relieful parcurs.

De multe ori din dorința de a reduce cât mai mult costurile lucrărilor apare tendința de a ne apropia de trasee în plan cât mai drepte, lungimile de execuție fiind în aceste situații mai reduse, iar la proiectarea profilului longitudinal se adoptă de multe ori valorile limită ale razelor de racordare, din condiția de reducere a volumelor de terasament. Un alt motiv care generează, de obicei, rabat de la recomandările normelor de proiectare în ceea ce privește confortul optic al traseelor autostrăzilor este reducerea la minim a amprentei la sol a traseului de autostradă, în vederea reducerii suprafețelor de teren care trebuie expropriate pentru realizarea investiției.

Aceste reduceri de costuri, în general puțin semnificative, au efect pozitiv doar asupra costurilor inițiale de realizare a investiției, însă generează un impact negativ asupra economiei globale, prin creșterea numărului de accidente rutiere și mărirea consumului de carburant datorită realizării de către șoferi a unor manevre bruște asupra vehiculelor, în lipsa unei percepții din timp a traseului de urmat.

Este important de luat în seamă că deficiențele de confort optic generate de oricare din factorii amintiți anterior, se pot corecta doar cu costuri foarte mari, soluțiile de tipul plantațiilor rutiere nefiind eficiente în cazul autostrăzilor.

Obiectivele și structura tezei de doctorat

Obiectivele tezei de doctorat

Obiectivul principal al prezentei teme de doctorat este realizarea unui sistem care să contribuie la optimizarea modului actual de lucru în procesul de proiectare a drumurilor

Datorită complexității procesului de proiectare a drumurilor, lucrarea va urmări în principal metode de optimizare a modului de lucru în stabilirea elementelor geometrice și analiza parametrilor de confort a participanților la trafic (vizibilitate și comfort optic)

Printre obiectivele ce se doresc a fi studiate se numără: metode utilizate în practica actuală de proiectare a drumurilor, analiza softurilor de proiectare existente și stabilirea unor metode de optimizare a procesului de calcul automat al lucrărilor de drumuri.

În practica actuală, datorită termenelor accelerate ale procesului de proiectare a drumurilor, apar de multe ori neconcordanțe între ideea inițială de proiect și rezultatul proiectului, acest fenomen având un impact negativ asupra funcționalității traseului de drum.

De asemenea, în contextul în care în procesul de proiectare s-a trecut, nu de foarte mult timp, de la practica de lucru pe hâtie, „la planșetă”, la proiectarea asistată de calculator, s-a creat între inginerii proiectanți o rupere de generații, mulți dintre cei care lucrează în prezent în procesul de proiectare, neavând experiența urmăririi în execuție sau în exploatare a lucrărilor proiectate.

Tema de doctorat își propune identificarea unor metode de îmbunătățire a rezultatului procesului de proiectare, atât în etapele de execuție a lucrărilor de drumuri, cât și în exploatare. Este necesar să urmărim ca și ingineri proiectanți de drumuri și din perspectiva utilizatorilor finali, a șoferilor, rezultatele procesului de proiectare.

Astfel, se dorește prin tema de doctorat stabilirea unei proceduri pentru generarea automată a unor tablouri de perspectivă care să permită inginerului proiectant, să urmărească și să analizeze spațial rezultatele procesului de proiectare pentru evitarea situațiilor de disfuncționalități.

Structura tezei de doctorat

Teza de doctorat este structurată pe 8 capitole cuprinzând inventarierea practicilor actuale utilizate la proiectarea drumurilor și identificarea unor metode de optimizare a procesului de proiectare a drumurilor.

II. Prezentarea programelor de proiectare utilizate în present la proiectarea drumurilor

ADVANCED ROAD DESIGN (ARD)

Aplicația Advanced Road Design (ARD) este dezvoltată de firma CadApps Australia, lucrează peste platformele BricsCAD, AutoCAD, AutoCAD Civil 3D având funcționalități avansate pentru proiectarea și reabilitarea drumurilor la standarde românești. Include comenzi de bază pentru trasarea elementelor geometrice ale drumurilor (plan și vertical), racordarea automată a intersecțiilor, generarea automată a profilelor longitudinale și transversale și calculul volumelor de terasamente

Aplicatia Advanced Road Design (ARD) este caracterizată la nivelul inginerilor proiectanți români, ca fiind una dintre cele mai performante și dinamice solutii software pentru proiectarea și reabilitarea drumurilor. De la modelarea terenului natural și geometrizarea traseului cu amenajarea automată a curbelor conform standardelor în vigoare (STAS 863-85, PD 162-2002, forestiere etc.), la extragerea listelor de cantităti și raportarea în fișiere a elementelor proiectate, la tipărirea automată a planșelor de executie în format AutoCAD, ARD se constituie drept un instrument indispensabil pentru orice inginer proiectant.

În ARD se îmbină metodele de geometrizare bazate pe aplicarea liniară a unui profil specific pe un aliniament, cu metodele bazate pe controlarea elementelor din profil transversal cu ajutorul stringurilor.

Principalele etape de realizare a unui proiect în ARDnt la proiectarea drumurilor

ADVANCED ROAD DESIGN (ARD)

Aplicația Advanced Road Design (ARD) este dezvoltată de firma CadApps Australia, lucrează peste platformele BricsCAD, AutoCAD, AutoCAD Civil 3D având funcționalități avansate pentru proiectarea și reabilitarea drumurilor la standarde românești. Include comenzi de bază pentru trasarea elementelor geometrice ale drumurilor (plan și vertical), racordarea automată a intersecțiilor, generarea automată a profilelor longitudinale și transversale și calculul volumelor de terasamente

Aplicatia Advanced Road Design (ARD) este caracterizată la nivelul inginerilor proiectanți români, ca fiind una dintre cele mai performante și dinamice solutii software pentru proiectarea și reabilitarea drumurilor. De la modelarea terenului natural și geometrizarea traseului cu amenajarea automată a curbelor conform standardelor în vigoare (STAS 863-85, PD 162-2002, forestiere etc.), la extragerea listelor de cantităti și raportarea în fișiere a elementelor proiectate, la tipărirea automată a planșelor de executie în format AutoCAD, ARD se constituie drept un instrument indispensabil pentru orice inginer proiectant.

În ARD se îmbină metodele de geometrizare bazate pe aplicarea liniară a unui profil specific pe un aliniament, cu metodele bazate pe controlarea elementelor din profil transversal cu ajutorul stringurilor.

Principalele etape de realizare a unui proiect în ARD constau din:

introducerea datelor topografice și realizarea modelului digital al terenului;

geometrizarea axei în plan a traseului drumului;

setarea parametrilor și a stilurilor de lucru;

definirea profilurilor transversale tip ale drumului;

crearea elementului drum și amenajarea în spațiu a curbelor;

geometrizarea profilului longitudinal;

editarea elementelor din profil transversal (variații, geometrizare particularizată a unor coduri din profilul transversal);

proiectarea drumurilor cu care se intersectează drumul principal și amenajarea intersecțiilor;

generarea planșelor și a rapoartelor de trasare;

generarea rapoartelor de cantități specifice proiectului.

O formă schematizată a precedeului de lucru cu ARD este următoarea:

Prezentarea principalelor etape ale proiectului în ARD

Crearea si analiza suprafetelor terenului natural

În funcție de platforma de lucru, modelarea terenului natural în ARD se poate realiza prin module proprii, în ARD peste platforma AUTOCAD sau BRICSCAD, respectiv folosind modulele dedicate din mediul CIVIL 3D, în cazul utilizării ARD peste platforma CIVIL 3D.

Suprafetele pot fi creeate din 3D face-uri, puncte, polilinii 3D, fisier de puncte sau importate dintr-un fisier XML.

Modulul de creare a suprafețelor teren în mediul Autocad și Bricscad

Suprafetele triangulate se pot afișa prin triunghiuri (3D Faces), prin curbe de nivel, direcții de înclinare a pantelor, sau se pot afișa palete de culori în funcție de cotele de nivel.

Trasarea în plan a axei drumului

Definirea axei drumului în ARD se poate face prin specificarea în program a vârfurilor curbelor și a elementelor curbelor de racordare specifice fiecărui vârf, prin convertirea unei polilinii in format AX (în cazul în care racordările sunt doar cu arce de cerc), prin import din format XML, sau cu ajutorul aplicației Horizontal Design, cu care se poate genera un fișier "Romal", sau se poate exporta elementul ax în fomat XML.

Geometrizarea axei în planpentru ARD

Aplicația Horizontal Design este o aplicație românească, dezvoltată la Cluj-Napoca de firma Civil Software. Aceasta are incluse regulile de geometrizare a axei în plan în conformitate cu standardele românești în vigoare (STAS 863-85, PD 162-2002, forestiere, etc.)

În forma actuală, Horizontal Design are o interfață grafică îmbunătățită, cu functii care permit definirea mai multor “drumuri” în același fișier de lucru, permițând, de asemenea, geometrizarea clotoidelor cap-la-cap si a celor cu arce inegale.

Ferestrele de introducere a datelor în Horizontal Design

Aplicația permite proiectarea fiecărei curbe în funcție de rază și viteza de proiectare, oferind utilizatorului posibilitatea de previzualizare a formei în plan a elementelor proiectate. În funcție de viteza de proiectare aleasă, programul indică valorile razelor minime și a celor recomandate, permitând corelarea tuturor elementelor specifice unei curbe, respectiv supraînălțarea, supralărgirea, lungimea curbelor de racordare și distanța de vizibilitate.

Dacă unghiul la vârf este U>198.75g, softul ne atentionează conform STAS 863-85 că nu mai este nevoie de racordare în plan rezultând o frântură.

Odată stabilite, elementele curbelor de racordare sunt afișate pe plan într-o tabelă care cuprinde numărul curbei, viteza la care a fost proiectată, unghiul la vârf format de aliniamente, raza de racordare aplicată, lungimile bisectoarei și a tangentei curbei , valoarea supraînălțării, lungimile arcelor de clotoidă și a arcului de cerc central, distanța de vizibilitate și valorile supralărgirii carosabilului la interiorul și la exteriorul curbei.

Modul de afisare a elementelor caracteristice ale curbelor de racordare în plan

Definirea profilurilor transversale tip ale drumului

În ARD, definirea profilurilor transversale tip ale drumului se face prin definirea succesivă prin distanțe orizontale și pante sau diferențe verticale a codurilor specifice profilului transversal, pornind din axa drumului (codul C.L.).

Straturile care alcătuiesc sistemul rutier, sau orice alte stratificații (trotuare, acostamente, etc.) se definesc prin funcția "Edit Section", în fereastra de declarare a stratificațiilor, fiind introduse grosimile straturilor și materialele din care acestea sunt alcătuite.

Definirea elementelor profilurilor transversale tip și a straturilor din structura rutieră

Programul are funcții care permit extinderea straturilor rutiere sau modificarea înclinației acestora, ori stabilirea bazei stratului pe suprafața existentă.

Fereastra de editare particularizată a straturilor rutiere

Amenajarea în spațiu a curbelor

Aplicarea automată a supraînălțărilor și supralărgirilor se realizează în ARD prin citirea fișierului de "speed" generat cu ajutorul Horizontal Design pe baza datelor din tabelele curbelor și a prametrilor specifici ai traseului (clasa tehnică a drumului, pantele transversale din aliniament, etc.), definiți în Horizontal Design prin funcția "Road Parameters". Astfel, soft-ul aplică automat suprainaltarile si supralargirile pentru un numar infinit de curbe respectand cerintele normativelor.

Aplicarea supraînălțărilor și supralărgirilor traseului

Proiectarea Profilului Longitudinal

Proiectarea profilului longitudinal în ARD se face prin definirea poziției pe orizontală și pe verticală a fiecărui punct de schimbare a declivității și specificarea elementelor de racordare care vor fi atribuite fiecăruia. În funcție de parametrii specificați în program, acesta calculează automat și propune o primă formă a profilului longitudinal, principiile de amenajare fiind de asigurarea lungimilor minime de racordare ținând seama de factorii de confort specifici pentru racordarea convexă și concavă, astfel încât volumele de terasamente să fie balansate. În mod dinamic și rapid, cu ajutorul câtorva butoane, utilizatorul poate modifica poziția schimbătorilor de declivitate, astfel încât aceștia să asigure condiții optime proiectului.

În funcție de dorința proiectantului, programul poate afișa în fereastra de lucru pozițiile kilometrice ale traseului, diferențele în ax ale profilului longitudinal, punctele de maxim și minim ale profilului longitudinal, volumele de terasamente, cotele proiect, cotele teren, declivitățile, tubulaturile intersectate.

Definirea elementelor din profilul longitudinal

Elementul principal prin care se definește ARD este modul de lucru dinamic, putând fi afișat simultan profilul longitudinal, planul de situatie si profilul transversal.

Vizualizarea simultană în program a planului de situație,

a profilului longitudinal și a profilurilor transversale

În versiunea actuală, având caracteristici dinamice îmbunătățite, programul permite actualizarea instantanee a planului de situatie la orice modificare a profilului longitudinal sau a elementelor din profilurile transversalelor inclusiv in zona intersectiilor.

Corelarea instantanee a elementelor din cele trei proiecții ale drumului, plan de situație,

profil longitudinal și profil transversal

În cadrul proiectelor de reabilitare a drumurilor existente, programul oferă posibilitatea calculării grosimii minime de ranforsare pentru fiecare profil transversal și aplicarea acesteia ca și contrângere în profil longitudinal.

Fereastra de definire a grosimilor minime de ranforsare

Editarea elementelor din profil transversal

Editarea elementelor din profil transversal se realizează din fereastra Edit Design Data (Design Data Form).

Rubricile cuprinse în "Edit Design Data" sunt: "Templates", "Variantions", "C3D Alignment Super", "Table Drains", "Batters", "Auto Merge", Design Constraints", Stripping", "Compaction Factors", "Subgrade Definition", "Template Super", "Subgrade Super", "Legacy Verges", "Conditional Templates", "Multi Leg Drains".

Dintre acestea, mai importante sunt "Templates" pentru aplicarea profilurilor transversale tip, "Variations" pentru definirea diverselor variații ale codurilor față de declarațiile din profilurile tip, pentru adăugarea sau ștergerea unor coduri din profilul tip, "Table Drains" pentru aplicarea diferitelor tipuri de șanțuri, "Batters" pentru modificarea înclinației și eventual a formei taluzurilor față de situațiile definite prin "template", "Design Constraints" pentru definirea constr\ngerilor care se impun unui cod din profilul transversal tip, "Striping" pentru definirea grosimilor de decapare a terenului vegetal, "Conditional Templates" pentru aplicarea condiționată a altor secțiuni tip decât cele declarate la rubrica "Templates", "Multi Leg Drains", pentru difinirea unor secțiuni particularizate de șanțuri, sau elemente de consolidare a terasamentelor.

Fereastra Edit Design Data din ARD

Prin funcțiile din "Edit Design Data", softul oferă posibilitatea aplicării unor profiluri longitudinale pentru marginile carosabilului sau pentru ale coduri din profilul transversal precum rigole, șanțuri, diferite de cele proiectate în axa drumului.

Este permisă, de asemenea, realizarea casetelor de lărgire a carosabilului, corelată cu tehnologia de execuție a straturilor superioare prin păstrarea unei grosimi variabile la marginea interioara a casetei si o panta constanta pa toata latimea casetei pentru stratul de reprofilare.

Caseta realizata in ARD Detaliu conform cu tehnologia de executie

PROIECTAREA ȘI AMENAJAREA AUTOMATĂ A INTERSECTIILOR

ARD permite automatizarea racordărilor la intersecții cu corelarea cotelor străzilor

intersectate. Actualizarea cotelor la modificarea

profilului străzii se face automat. Racordările pot fi de mai multe tipuri, controlul profilului

longitudinal al acestora fiind corelat cu marginile străzilor din intersecție. Se pot tipări automat

planșele de execuție și extrage în fișiere de coordonate de trasare XYZ toate elementele transversalelor curente proiectate.

PROIECTAREA ȘI AMENAJAREA SENSURILOR GIRATORII

ARD permite proiectarea și sistematizarea verticală a intersecțiilor cu sensuri giratorii.

Cotele sunt corelate între cercul exterior al girației cu elementele de racordare ale intersecției cât și cu drumurile care se intersectează.

Intersecție denivelată modelată în ARD

Perspectivă generată pe baza datelor din ARD pentru o intersecție denivelată

PROIECTARE DRUMURI NOI EXPRESS ȘI AUTOSTRĂZI

PROIECTAREA ELEMENTELOR DE SCURGERE A APELOR. CALCUL LIMITE EXPROPIERI. TALUZĂRI COMPLEXE. TREPTE DE ÎNFRĂȚIRE. STRUCTURI RUTIERE COMPLEXE. RAPOARTE SPECIALE DE EXECUȚIE

• SPECIAL DRAINS – ELEMENTE DE SCURGERE A APELOR – ȘANȚURI DE RAMBLEU LA BAZA TALUZULUI, ȘANȚURI DE GARDĂ.

Calcul și plasare automată, generare profil longitudinal șanț cu corelarea cotelor în profilul transversal curent al drumului

• TREPTE ÎNFRĂȚIRE – definire conform normativelor în vigoare, afișarea automată în profilele transversale curente și extragerea automată a cantităților de săpătura aferente.

TALUZARI COMPLEXE

• LIMITE DE EXPROPIERI – calcul și afișare în plan a limitelor de expropiere funcție de rambleu și debleu conform OG 43_1997/Anexa nr.1 prin care se diferențiază :

1,50 m de la marginea exterioară a șanțurilor, pentru drumurile situate la nivelul terenului;

2,00 m de la piciorul taluzului, pentru drumurile în rambleu;

3,00 m de la marginea de sus a taluzului, pentru drumurile în debleu cu înălțimea până la 5,00 m inclusiv;

5,00 m de la marginea de sus a taluzului, pentru drumurile în debleu cu înălțimea mai mare de 5,00 m.

Printr-un simplu calcul limitele sunt extrase și evidențiate atât în plan, ca si polilinii continue, cât și în fișiere text cu coordinate și distanțe față de axul proiectat!

RAPOARTE

Functia MULTI OBJECT SETOUT prin care se selecteaza pichetii ce urmeaza a fi reprezentati

atat pe plan cat si in sectiuni precum si creearea unor tabele dinamice cu coordonate de

trasare ce se actualizeaza in timp real la orice modificare cu posibilitatea salvarii in fisiere

externe de tip TXT sau CSV.

GENERAREA RAPOARTELOR PENTRU GEOMETRIA AXULUI

In fereastra de Edit Alignment avem sectiunile

de Alignment / Curve Table.

Acestea ne permit crearea

unor rapoarte sub forma .csv sau tabelar in desen cu datele axului / curbelor

ALTE TIPURI DE RAPOARTE

Rapoarte complexe despre orice ax sau string din proiect ce ofera informatii cu privire la

distante, sectiuni transversale, cantitati, profil longitudinal, pozitii relative a unui drum fata

de altul, numarul total de picheti in sectiuni, lungimea drumului, etc.

TIPĂRIRE AUTOMATĂ CU CARTUS LA DIVERSE SCĂRI A PLANȘELOR AUTOCAD CU PLAN SITUATIE, PROFILE LONGITUDINALE ȘI TRANSVERSALE CURENTE

Programul ARD permite generarea in planul de situatie a tuturor muchiilor definite in profilul transversal, sub forma unor polilinii 2D sau polilinii 3D. Aplicatia ofera, de asemenea, afisarea pe planul de situatie a tuturor informatiilor (cote de nivel, coordonate, numar punct, etc.) legate de orice "Cod" din profilul transversal

Plan de situatie generat prin ARD

Profil longitudinal generat prin ARD

Profil transversal curent generat prin ARD

Reprezentari grafice 3D

2. MX ( MOSS)

MX este un program produs și comercializat de către firma americană Bentley Systems din Paxton, Philadelphia.

Aplicăția MX este o suită de programe destinată proiectării de infrastructuri, având module destinate pentru fiecare tip de infrastructură în parte.

MX Road este nivelul de bază și conține uneltele necesare proiectării de drumuri și autostrăzi.

MX Renew este un program destinat reabilitării și întreținerii drumurilor și conține uneletele necesare pentru calculul grosimilor minime de ranforsare, pentru calculul zonelor de frezare, pentru crearea casetelor, etc.

Pe lângă acestea mai este și modulul MX Urban, destinat modernizării străzilor ținând seama de inventarul bogat pe care are o stradă. Prin inventar mă refer la proprietăți vecine, spații verzi, conducte, stâlpi, cămine, etc. Programul permite recalcularea geometriei fără modificarea cotelor la limitele de proprietate și fără interferențe cu zonele de siguranță ale conductelor.

Module de lucru

MX poate funcționa in 3 moduri: Grafic, Linemode si Background.

Modul Grafic este modul “normal” de funcționare în care sunt prezentate butoane, casuțe de dialog etc, ca într-un program modern de proiectare. Modul principal de interacțiune este cu ajutorul mouse-ului pentru selectarea opțiunilor și apoi cu ajutorul tastaturii pentru introducerea datelor. Rezultatele operațiunilor sunt afișate instantaneu pe ecran.

Principalele avantaje ale acestui mod sunt:

– metode ușoare de introducere a datelor

– vizualizarea instantanee a rezultatelor

– interfața ghidează utilizatorul în folosirea programului

Modul Linemode permite introducerea datelor cu ajutorul comenzilor. Acest mod se adreseaza utilizatorilor avansați și pentru operațiunii scurte.

Modul Background este cunoscut ca și mod ne-interactiv. Ca și în mod Linemode datele și comenzile sunt introduse secvențial prin intermediul fișierelor input, care sunt procesate, un fișier de ieșire cu rezultatele procesării fiind disponibil pentru scopuri de verificare. Modul acesta are următoarele avantaje:

– procesarea multor fișiere fără a fi necesară intervenția umană

– repetitivitate și productivitate mare

– nu necesită timp pentru afișarea datelor

Acest mod este cel mai profesional, dar în același timp necesită stăpânirea limbajului de comenzi al MX. Acest mod permite stocarea întregului proiect într-unul sau mai multe fișiere care pot fi rulate secvențial, producând aceleași rezultate ca oricare mod de mai sus. Fișierele sunt un mod foarte bun de back-up deoarece utilizează spații mici de stocare și sunt compatibile cu majoritatea versiunilor existente.

STUDIUL TOPO

Studiile Topo și Geo efectuate pe teren necesită prelucrare înainte de a fi introduse în program.

Pentru studiile topo programul pune la dispoziția utilizatorului unelte necesare reducerii datelor și pregătirilor pentru modelare. Aceste instrumente se găsesc în meniul “File” → “Import”:

Fig. 2.1 Meniul “Import”

Opțiunile din acest meniu sunt diverse, din acestea cel mai des utilizate sunt “ASCII Import”, “LandXML”, “LIDAR Data” și “CAD Data”.

In versiunea sa actuală, MX V8i, programul permite conversia datelor grafice de orice tip în timp real. Pentru aceaste entitățile sunt simplu selectate câte una sau pe “layere” și în funcție de tipul lor vor fi convertite în modelul curent.

O alta metoda de introducere a datelor este digitizarea, care presupune atașarea hărților sau a planurilor de situație geo-referentiate în desenul curent și culegerea punctelor cu digitizorul sau cu mouse-ului.

Scopul acestor pași este crearea modelului terenului. După ce acest model a fost creat, următorul pas este analiza modelului terenului pentru validarea modelului terenului.

Modelul validat al terenului este baza proiectului de aceea este important ca acesta să reprezinte cu acuratete situația reală din teren. Acest model o dată finalizat și validat va fi exportat în fișier GENIO.

ALINIAMENTE

Pentru realizarea proiectelor de drumuri avem nevoie de un aliniament pe baza căruia vor fi realizate restul elementelor drumului. Aliniamentul are 2 componente: aliniamentul în plan; respectiv aliniamentul vertical.

MX oferă 2 metode de proiectare a aliniamentelor, o metodă “rapidă” (Quick Alignment) care permite concepția rapidă a aliniamentelor mai simple (fără curbe cu tangente comune și fără asocieri de aliniamente) și metoda complexă (Alignment). Pe lângă acestea în plan aliniamentele mai pot fi realizate și din polilinii convertite în aliniamente sau prin metode “Best Fit” care recuperează aliniamente pe baza unor constrângeri geometrice față de string-uri existente.

Opțiunile de editare / creare aliniamente se găsesc în meniul “Design”, care este oganizat în ordinea efectuării proiectelor de drumuri.

Uneltele pentru realizarea aliniamentelor prin metoda rapidă sunt grupate în paleta de unelte:

Fig. 2.2 Paleta de realizare a alinimentelor în plan

Paleta începe cu setările pentru parametrii curbei curente:

Fig. 2.3 Parametrii curbelor în “Quick Alignement”

Ca metodă de aplicare se vor indica vârfurile curbelor aliniamentului iar programul va realiza restul calculelor. Paleta are și posibilitatea de a edita aliniamente prin adaugare / ștergere de vârfuri, repoziționarea acestora, schimbarea caracteristicilor curbelor. Punctele pot fi indicate prin alegere de pe ecran sau prin întroducerea coordonatelor de la tastatură. Editarea este dinamică și rezultatele sunt actualizate imediat pe ecran. O altă componentă este aceea de interogare față de elementele invecinate pentru respectarea gabaritelor.

Metoda rapidă este o metodă foarte productivă și necesită cunoștințe minime de utilizare, beneficiind și de un suport grafic adecvat.

Metoda clasică este o metodă care permite un control mai bun asupra aliniamentelor, este o metodă recomandată când avem situații complicate de rezolvat, serpentine, puncte de trecere obligate, intersecții complexe cu multe aliniamente asociate. In principiu aliniamentele cu această unealtă se pot dezvolta în 2 metode: IP (intersection Pint) sau Element.

Prima metodă este asemănătoare cu metoda rapidă prin precizarea vârfurilor curbelor aliniamentelor. Cea de-a doua metodă este mai complexă și permite specificarea elementelor care alcătuiesc aliniamentele. Acestea pot fi aliniamente (linii drepte), arce de cerc sau chiar arce de clotoidă dispuse cap la cap. Elementele care alcătuiesc aliniamentele au grade de libertate care le permite să culiseze relativ la o dreaptă sau arc, acest fapt mărește complexiatatea aliniamentelor dar conferă utilizatorului libertate deplină în a alege cea mai bună soluție de proiectare.

Fig. 2.4 Meniul de începere a aliniamentelor clasice

In figura de mai sus primul buton nu este de “Undo”, este de întoarcere în dialogul precedent. Primul buton este “Orizontal”, urmat de “Vertical” si “Amenajare în Spațiu”, cea de a doua grupare de butoane reprezintă opțiunile de salvare, copii de siguranță, editare, etc și de părăsire a ferestrei curente.

Fig. 2.5 Aliniament prin elemente

Bara cu instrumente de crearea aliniamentelor prin elemente, prima grupare prezintă elemente liniare sau curbilinii și metode de amplasare, a doua grupare reprezintă geometria “specială” aliniamente dintr-o singură componenetă liniară, respectiv curbilinie și conexiuni speciale (frânturi). Ultima grupare conține editările asupra aliniamentelor și verificarea gabaritelor și aliniamentelor deja construite.

Ultimul buton este de încheiere a aliniamentului care va fi urmat de analiza acestuia din punct de vedere a integrității lui. În funcție de parametri specificați, componentele aliniamentului vor fi analizate precum și relațiile dintre elemente, în cazul unor neconformități programul va cere modificarea elementelor până acestea respectă specificațiile proiectului.

Metodele de creare ale aliniamentelor verticale sunt similare cu cele orizontale. In figura 2.22 sunt prezentate opțiunile pentru crearea aliniamentelor verticale:

Fig. 2.6 Uneltele pentru relizarea aliniamentelor verticale

In partea de sus sunt diverse unelte de setare a parametrilor și de inserare / ștergere VP (Vertical Point), etc, în partea de jos sunt unelete pentru afișaj și câțiva indicatori de abscisă / elevație, panta, săpătură / umplutură și diferențe în ax care ne pot da o idee asupra volumelor de excavație și cât de bine aproximează profilul terenului existent.

Fig. 2.7 Parametri profilului longitudinal

Parametrii profilului longitudinal sunt dați în figura de mai sus, se observă 2 metode de proiectare, conform razelor racordărilor verticale sau conform cu coeficientul de confort. Există și posibilitatea de a bloca elemetele create astfel încât razele sau lungimile curbelor să nu se schimbe în cazul mutării VP-urilor. Pe lângă acestea mai există și posibilitatea editării aliniamentelor cu ajutorul unui tabel centralizator al parametrilor aliniamentului.

PLATFORMA DRUMULUI

Proiectarea platformei drumului se poate realiza în 2 moduri, automat sau manual, în continuare ne vom ocupa doar de metoda automată.

In meniul “Design” sub opțiunile referitoare la aliniamente se gasește sub-maniul “Road Design” care înseamnă proiectarea drumurilor. In acest submeniu sunt organizate etapele pentru proiectarea drumurilor.

Carosabilul

Primul pas în meniul de “Road Design” este “Carriageways” care reprezintă partea carosabilă a drumului.

Pentru aceasta trebuie să selectăm un aliniament creat anterior, și să-i aplicăm un profil transversal tip.

Fig. 2.8 Selectarea profilului tip

Aceste profiluri tip sunt disponibile în fișiere care sunt editabile în funcție de ce avem nevoie. Profilele tip sunt cu 1 bandă, 2 benzi, 3 benzi pe sens, în acestea pot fi înglobate și alte elemente (rigole, parapete, piste cicliști) dar numai în cazul în care avem sectoare de drum care nu necesită amenajare în spațiu sau supralargiri.

Editarea profilurilor tip se face relativ simplu și este prezentată în figura de mai jos:

Fig. 2.9 Editarea profilelor tip

Editarea se face dând click pe partea pe care dorim să o edităm apoi schimbăm lățimea și deverul și putem să adăugăm sau să eliminăm elemente. O dată terminată editarea, schimbările vor fi salvate într-un fișier pentru reutilizare.

Ultima etapă este aceea de definire a zonei de aplicare care se poate face prin introducerea directă a pozițiilor kilometrice sau prin selectarea punctelor pe ecran. Se pot defini mai multe profiluri tip pentru un drum și acestea pot fi aplicate prin repetarea pașilor într-o singură sesiune de “Carriageway”, la sfârșitul sesiunii programul va efectua automat trecerile dintr-un profil într-altul cu condiția ca marginile de carosabil să-și pastreze numele.

Amenajarea în spațiu

Amenajarea în spațiu a curbelor se poate face după ce string-urile ce alcătuiesc partea carosabilă au fost adaugate la model.

Amenajarea în spațiu se poate face automat pentru porțiunile de traseu sau individual, curbă cu curbă. Uneori suntem nevoiți să amenajăm și curbele pe rând deoarece unele “favoruri” din STAS 865/85 nu sunt agreate de către MX.

Pentru început trebuie selectate modelul care conține string-urile și aliniamentul cu pozițiile kilometrice între care se va efectua amenajarea conform figurii de mai jos:

Fig. 2.10 Selecția aliniamentului pentru amenajarea în spațiu

O dată stabiliteaxul și pozițiile kilometrice trebuie alese regulile de aplicare a amenajării în spațiu. Regulile de amenajare în spațiu sunt cuprinse în fișiere care conțin parametri necesari realizării acesteia, fișierele conțin inclusiv indicatori pentru numărul de benzi de circulație pe un sens cât și metodele de pivotare. Ca și regulă amenajarea în spațiu se face în funcție de cel puțin 2 parametri, viteza și raza curbelor. După selecția fișierului cu reguli, vom selecta viteza de proiectare a parții de drum pe care o dorim amenajată, aceasta se poate obține din string-ul de aliniament ca urmare a indicării acesteia în timpul proiectării sau poate fi aleasă de către utilizator. Pasul următor este de a selecta metoda de pivotare a string-urilor pentru realizarea supraînălțărilor și convertirilor.

Fig. 2.11 Selecția metodei de pivotare a string-urilor

Metodele de pivotare sunt diferite pentru drumuri cu 1 bandă pe sens sau cu mai multe benzi pe sens, motiv pentru care fișierul cu regulile de aplicare trebuie ales ca atare.

Cu fișierul de reguli și cu metoda de aplicare alese, traseul va fi analizat pentru compatibilitate cu regulile selectate. Un rapot succint va apărea pentru confirmare, în cazul în care se doresc modificări acestea vor putea fi efectuate după cum urmează.

Fig. 2.12 Fereastra cu conflicte și geometrie

Pentru fiecare punct de tangență al aliniamentului felul în care se aplică supraînălțările sau convertirile poate fi alese individual, conform figurii de mai jos:

Fig. 2.13 Fereastra cu punctele de tangență

Metodele de aplicare sunt 2, prima este ca în figura de mai sus în care se indică punctul dorit și sunt alese sau introduse valori directe ale supraînălțărilor. Cealaltă metodă este de precizarea pozițiilor kilometrice și de alegere a distanțelor de aplicare și a valorilor deverelor. In cazul în care geometria axului este corect aleasă și în concordanță cu regulile de amenajare în spațiu, numărul de curbe analizate manual este relativ mic sau chiar toată amenajarea poate decurge automat. In cazul traseelor sinuoase intervenția operatorului pentru realizarea supraînălțării va fi mai consistentă.

Fig. 2.14 Precizarea poziției kilometrice și a valorii deverului.

La terminarea aplicării amenajării în spațiu, marginile carosabilului vor avea deverele aplicate și programul va produce un raport cu toate pozițiile kilometrice unde deverul a suferit modificări față de aliniament.

Supralărgiri

Supralărgirile se aplică pentru fiecare parte și string separat.

Metodele sunt cu sau fără lungimi incluse în aplicare, conform STAS 863/85 vom folosi cu precadere “Exclude Taper Lengths”, “Taper” este echivalentul pentru zona de tranziție de la lățimea normală la supralărgire. “Taper Application” se referă la felul în care va fi realizată trecerea, liniar sau circular (gradual), fără colțuri. Distanțele de calcul pot fi după lungime, efectiv specificând o lungime conform STAS, un raport între lățime și lungime și în funcție de valoarea supralărgirii lungimea acesteia va fi stabilită automat. By “Chainage” este echivalentul kilometrajului dar în acest caz zonele de supralărgire 0 vor fi strămutate astfel încat să fie un multiplu de un kilometraj specificat (1, 2 sau 5).

Alegerea kilometrajului de început și de sfârșit și a lungimii supralărgirii care poate fi simetrică sau asimetrică, precum și a valorii supralărgirii.

Metoda de aplicare a deverului pe supralărgire, “proiectat” sau “balama”. Dever proiectat înseamnă că deverul va fi egal cu cel de pe banda curentă, “balama” înseamnă că are o valoare modificată (prestabilită sau cu o fracțiune mai mică sau mare decât cel proiectat). O altă opțiune este aceea de a păstra string-ul de margine a carosabilului dinaintea supralărgirii.

Acostamente, borduri, trotuare și rigole

Aceste lucrări adiacente pot fi generate în MX cu ajutorul opțiunilor de “Shoulders” și respectiv “Kerbs, Verges and Footways” din “Road Design”.

In ceea ce privește trotuarele, bordurile și rigolele, metodologia este identică cu crearea părții carosabile.

In ceea ce privește acostamentele, lucrurile sunt mai diversificate pentru a putea asimila standarde diferite.

Tipul de acostament poate fi cu panta fixă sau cu panta care urmează panta carosabilului în aliniament, pentru curbe se poate defini o metodă diferită pentru interior sau exterior.

TERASAMENTE

Lucrările de terasamente în MX sunt denumite “Earthworks” iar string-urile care le alcătuiesc sunt denumite interface strings. String-urile interfață fac legătura dintre string-urile care alcătuiesc platforma drumului și terenul existent. Realizarea acestor string-uri este una dintre cele mai laborioase părți ale proiectului deoarece în lucrările de terasamente sunt incluse șanțurile care trebuiesc modificate astfel încat să se asigure scurgerea apelor.

De obicei terasamentele se modelează pe bucați mici și apoi se încorporează în modele complete.

Fig. 2.15 Fereastra de începere a tersamentelor

Conform figurii de mai sus, observăm că acestea pot fi definite relativ la aliniament sau la oricare string, ambele metode prezentând avantaje și dezavantaje, de regulă se lucrează cu axul drumului și poziții kilometrice. “Level Datum String” este string-ul de unde se începe calculul interfeței, aceste string-uri sunt folosite pentru generarea secțiunilor transversale în care se fac calculele de interfață și pentru comparararea cotelor pentru stabilirea tipului de interfață săpatură / umplutură cât și a formei acesteia. In MX putem specifica pentru o sapatură mai multe criterii de construire în funcție de condițiile locale cât și de diferențele de cotă dintre string-ul de începere și string-ul de intersecție dintre proiect și teren. Pot fi combinate un număr foarte mare de astfel de soluții alternative găsindu-se soluția cea mai potrivită pentru fiecare situație.

Interfațarea poate fi facută pe modele triangulate, string sau chiar pe profiluri transversale măsurate direct pe teren. Este de dorit ca interfațarea să se calculeze pe modele triangulate, deoarece celelalte metode sunt limitate și pot produce rezultate nesatisfăcătoare din punct de vedere ale acurateței.

Fiecare soluție alternativă poate fi stocată într-un fișier și utilizată ulterior la calculul interfețelor, în figura de mai jos sunt prezentate modurile în care se aleg interfețele în funcție de tip și parte. Soluțiile alternative se selectează cu “Alternative Strategy” iar în cazul în care dorim să modificăm parametri o putem face cu “Edit”. Am specificat anterior că în multe cazuri se va lucra pe bucățele, aici intervine opțiunea ”Undefined” adică nedefinit.

Fig. 2.16 Alegerea interfeței

Fig. 2.18 Editarea interfeței

In cazul în care dorim să personalizăm interfața avem posibilitatea prin fereastra de mai sus să adăugăm circa 500 de elemente, dacă este cazul. Dimensiunile elementelor pot fi precizate sub forma de înălțimi sau lățimi și pante.

Terasamentele pot avea o varietate foarte mare de forme, inclusiv șanturi de formă circulară sau elemente repetitive. Ultimul element al interfeței are întotdeauna lungime infinită pentru a avea un punct de intersecție cu terenul natural.

In urma calcului interfeței vom obține string-uri 5D pentru ca pe lângă X,Y,Z vom avea offset și bearing, offsetul string-urilor interfață este necesar pentru reprezentarea / hașurarea acestora.

De asemenea din cauza trecerilor dese din săpătură în umplutură și a condițiilor variabile din teren putem avea sau nu anumite string-uri în unele secțiuni, pentru a se evita crearea unui număr mare de string-uri există opțiunea de generare a spațiilor in string-uri.

Fig. 2.19 Opțiuni la generarea string-urilor interfață

Sistemul rutier

Pentru terminarea proiectului și generarea cantităților de lucrări trebuiesc introduse datele despre sisitemul rutier. Aceasta se face prin “Pavement and Subgrade Design” din meniul “Design”.

Operațiile legate de sistemul rutier și generarea cantităților se efectuează printr-o fereastră centralizatoare care dirijează utilizatorul pe parcursul tuturor etapelor.

Fig. 2.20 Managerul pentru sistemul rutier

Prima etapă este legată de straturile sistemului rutier, aceasta se face cu ajutorul unor sisteme rutiere predefinite, dacă nu avem în baza de date ceea ce dorim, se poate crea unul nou care apoi se salvează în vederea re-utilizării

Fig. 2.21 Crearea sistemului rutier

Cu ajutorul editorului de sisteme rutiere se pot selecta grosimile straturilor, metodele de extindere, tipurile de materiale din straturi, corecțiile de cost, cum sunt cuantificate (mp / mc / tonă). Sistemul rutier selectat se atașează unei “zone”, zonele sunt sectoare de drum pe care avem același profil transversal tip.

Profilurile transversale tip atașate unei zone au mai multe “arii”, o arie este o portiune dintr-un profil transversal pe care dorim aplicarea unui anumit sistem rutier. Aceste arii pot fi: carosabil, acostament, spațiu verde, trotuar, caseta de extindere a sistemului rutier etc. Ariile sunt delimitate de 2 string-uri sau 2 string-uri și o distantață. In figura de mai jos se definește o arie pentru partea carosabilă.

Fig. 2.22 Definirea unei arii de profil transversal tip

Aplicarea sistemului rutier ales poate fi urmarită în fereastra grafică din partea dreaptă unde sunt vizualizate toate profilele drumului cu sistemul rutier aplicat.

Pe lângă lucrările de terasamente și așterenerea sistemului rutier mai avem lucrările pregătitoare, acestea pot fi introduse la rândul lor, în figura de mai jos este introdusă o decapare a terenului vegetal.

Fig. 2.23 Lucrări adiacente

Pe lângă decaparea solului vegetal mai avem și straturi de îmbunătățire a fundației și a patului drumului. Crearea acestor lucrări este exemplificată în figura de mai jos.

Fig. 2.24 Crearea patului drumului

Fig. 2.25 Crearea acostamentelor

Atașarea lucrărilor fiind terminată, putem vizualiza secțiunile transversale pentru depistarea erorilor sau a cazurilor nesatisfăcătoare. Pentru vizializare avem opțiunea de scalare care ajută la depistarea posibilelor erori sau greșeli de aplicare.

Fig. 2.26 Vizualizarea profilurilor transversale

Dacă rezultatul este satisfăcător, atunci putem genera profilurile transversale finale.

Aceasta se face urmând o serie de pași logici care sunt ilustrați în figurile de mai jos.

Fig. 2.27 Alegerea suprafețelor și a rubricilor profilului transversal

Rubricile, spațierile, culorile, textul, etc, pot fi salvate în fișiere cu setări care apoi pot fi re-utilizate.

Fig. 2.28 Setarea desenării transversalurilor

Profilurile transversale pot fi desenate și aranjate în pagină în mai multe feluri, figura de mai sus prezintă fereastra de setare a scărilor, distanțelor față de ax, unităților pentru devere, distanța minimă față de planul de comparație a celui mai de jos punct din profil.

Fig. 2.29 Setarea atributelor secțiunilor sistemului rutier

Prin intermediul acestor casuțe de dialog putem seta aspectele legate de desenarea profilurilor transversale de lucru, rezultatul final se poate vedea in figura de mai jos.

Fig. 2.30 Desenul final al secțiunilor transversale

Generarea desenelor de execuție este doar o parte din pregătirea documentației unui proiect, o altă parte importantă sunt listele de cantități.

Fig. 2.31 Generarea rapoartelor de cantități

MX posedă capacitatea de a genera rapoarte de cantități detaliate pe articole, aceste rapoarte sunt tabulate în Microsoft Excel și pot fi sub formă de foi de calcul individuale sau cumulate într-un singur fișier.

Fig. 2.32 Fișierul Excel cu cantitățile

Acest program are multe factilități și posibilități care nu au fost prezentate în lucrarea de față.

3. ISTRAM – ISPOL

ISTRAM ISPOL este o aplicație special concepută pentru întocmirea proiectelor de inginerie civilă.

Spre deosebire de alte aplicații, mediul de lucru este conceput special pentru a permite inginerului gruparea datelor geometrice provenite de la diferite faze de proiectare, obținându-se în final rezultate grafice și informații într-un timp foarte scurt, fără a fi necesară parcurgerea succesivă a unor ferestre suplimentare de dialog.

Structura sa modulară permite alegerea configurației optime în funcție de necesități existând posibilitatea de a opta pentru o variantă simplă care să cuprindă proiectarea drumurilor și autostrăzilor, ajungând până la una foarte complexă care permite rezolvarea proiectelor de căi ferate, distribuție și alimentare prin intermediul rețelelor de aducțiune, reabilitarea părților carosabile existente, proiecte pentru urbanizări, extracții de minereuri, etc.

Module de lucru

CARTOGRAFIE DIGITALA

Reprezintă mediul de lucru destinat editării cartografiei digitale, oferind utilizatorului instrumente caracteristice proprii editoarelor CAD dar și alte instrumente tipice utilizate pentru proiectele de inginerie civilă. Spre deosebire de alte aplicații ISPOL lucrează 100% cu entități 3D.

Aplicația poate monitoriza importul și exportul datelor de proveniență multiplă, incluzând aici stații totale, echipamente GPS precum și formate digitale preluate de la alte aplicații.

Sistemul se completează cu un puternic generator de modele digitale, un modul dedicat gestionării imaginilor raster și un sistem complet de plotare.

PROIECTE DE LUCRARI LINIARE

ISPOL permite întocmirea tuturor proiectelor de infrastructură începând cu proiecte simple de căi de comunicații (drumuri comunale, rețele stradale, etc) până la cele mai complexe proiecte de autostrăzi, rezolvând în mod automat relațiile existente între axe, fapt obișnuit în cazul executării unui nod rutier sau a unei bretele (conexiune).

Puterea de calcul, controlul asupra proiectului și filozofia de proiectare bazată pe suprafețe și coduri dau posibilitatea de rezolvare a oricărui tip de particularitate constructivă. Ca o principală remarcă se detașează facilitatea și versatilitatea de realizare a secțiunilor de tunel.

Aplicația pune la dispoziția utilizatorului asistența în vederea îndeplinirii și verificării normativelor obișnuite de proiectare pentru traseul aferent, întocmind analize de vizibilitate, diagrame de viteze și traiectorii pentru autovehicule.

Posibilitatea de personalizare a rapoartelor grafice, a utilităților și complementelor dezvoltate permit inginerului să dispună de planuri și rapoarte complete.

Una dintre funcționalitățile cele mai puternice se evidențiază prin motorul de calcul ce permite obținerea tuturor tipurilor de calcule pentru volume ce conduc în final la evaluarea economică a tuturor unităților constructive din proiectul dumneavoastră.

MODELAREA SUPRAFETELOR

Aplicația oferă o listă variată de instrumente 3D cu aplicabilitate pentru proiectele de lucrări neliniare (platforme de depozitare, extragere minereuri, cariere de suprafață, etc). Cu ajutorul acestei aplicații se proiectează și urmăresc cariere, halde de steril, bazine de acumulare, etc.

Acest modul permite lucrul cu cartografia bazată pe curbe de nivel, rețele 3D sau cu modele digitale de teren ce pot fi generate automat.

Același modul permite realizarea de analize spațiale, determinând și calculând intersecțiile dintre suprafețe, generând zonele cu potențial inundabil sau limitele de vizibilitate.

FOTOREALISM SII REALITATE VIRTUALA

Acest modul oferă posibilitatea de reprezentare virtuală combinând proiectul cu cartografia, utilizând fotografia aeriană pentru a contribui la îmbunătățirea informației grafice relative la terenul existent prin culoare și textură.

De acest modul se poate face uz în cazul prezentărilor publice a proiectelor, a studiilor de impact ambiental sau vizual precum și a simulărilor de diverse tipuri. Modulul oferă posibilitatea de generare a animațiilor.

Fluxul de lucru este mai simplu decât în cazul aplicațiilor 3D convenționale. Trebuie menționat de asemenea faptul că puterea de lucru a fost dezvoltată special pentru a lucra cu elemente proprii sau tipice proiectelor de infrastructură.

Fig. 3.1 Perspectivă traseu

SISTEM DE INFORMAȚII GEOGRAFICE

GIS-ul a fost dezvoltat special și adaptat lucrului cu cartografia vectorială, bazându-se pe un sistem puternic și intuitiv pentru controlul topologiei.

Proiectele de lucrări liniare sunt încărcate în mod automat. Administrarea proceselor de expropriere ca principală aplicație sunt foarte simple și intuitive.

Un ansamblu complet de instrumente permite realizarea analizelor spațiale de diverse tipuri, inclusiv a celor legate de rețele. Generarea rapoartelor și graficelor obișnuite se obține într-un mod foarte ușor.

În final acest modul este caracteristic întreținerii și conservării infrastructurilor liniare permițând o administrare optimă a datelor inventariate și a sarcinilor corespunzătoare de întreținere.

Aplicatii ale programului

Proiecte de Cale Ferată

Se utilizează la întocmirea traseelor de cale ferată simplă sau dublă și rezolvă cu ușurință problemele legate de folosirea aparatelor de cale.

Alimentări și distribuție, conducte

Domeniul de aplicare al acestui submodul este legat de definirea șanțurilor și conductelor. Beneficiind de instrumente ce calculează diferiți parametri și relații puteți ajunge să creați secțiuni de maximă complexitate.

Proiecte de reabilitare și reconstrucție

Rezolvă cu mare rapiditate relațiile complexe ce intervin la definirea parametrilor în proiectele de reabilitare (ranforsare sistem rutier, lărgire parte carosabilă, îmbunătățire traseu în plan, etc). Toate calculele de volum implicate în aceste procese au un răspuns foarte rapid.

Urmărirea și controlul proiectelor

Gestionează lucrările de execuție controlând măsurătorile de volume și toleranțele din cadrul fiecărei faze, utilizând instrumente ce permit o prelucrare rapidă a datelor de teren.

Controlul proiectelor de tunele

Controlul geometriei proiectate și construite se realizează comparând și analizând datele obținute de la profilometru cu cele din proiect.

Diagrama maselor și compensarea terasamentelor.

Oferă instrumentele necesare pentru proiectarea și gestionarea deplasărilor de pământ asociat proceselor de execuție din cadrul lucrărilor liniare. Graficele schematice realizate, prezintă originea și destinația din cadrul fiecărei operații și care, completate cu celelalte informații, permit inginerului să evalueze corect din punct de vedere tehnic și economic soluțiile alese.

Calculul și proiectarea grinzilor prefabricate

Permite definirea geometriei pilelor și grinzilor, obținându-se o multitudine de date care pot fi apoi reutilizate în procesele constructive.

4. ALL PLAN DRUMURI– Nemetschek

ALL PLAN DRUMURI este o marcă înregistrată a Nemetschek AG, Munich, fiind un soft de proiectare de proveniență germană. Programul include module de lucru pentru arhitectură și urbanism, inginerie și management de proiect.

Modulul Teren

Allplan Drumuri contine un modul destinat modelării terenului, modul caree a fost dezvoltat astfel încât sa raspunda cerintelor planificarii traseelor. Caracterizat de pante si contururi, modelul digital de teren nu ofera doar o baza pentru proiectarea drumurilor, ci ofera si posibilitatea de a modifica traseul astfel incat sa se incadreze in mediul inconjurator. Datele pot fi importate in diverse formate (inclusiv LandXML, GeoTIFF, ESRI) provenite din programe speciale sau fotografii aeriene (inclusiv LIDAR). Pentru a obtine o mai buna corespondenta intre realitate si model puteti defini linii de structura si de rupere, precum si alte puncte. Sunt posibile, de asemenea, atat retele neregulate de triunghiuri (TIN) cat si grile regulate. Pentru a optimiza structura de date, modelul digital de teren sustine lucrul cu densitati diferite de puncte astfel ca suprafete netezite pot coexista cu linii de rupere ascutite.

Trasee si pante

Aliniamente, arce, clotoide si parabole permit definirea oricarui tip de traseu. Traseele si pantele pot fi dezvoltate interactiv intr-o baza grafica, tinand cont de limitari si de punctul de intersectie tangential.

Profile transversale

Profile transversale predefinite, cu structuri rutiere, acostamente si taluzuri pot fi usor selectate dintr-o biblioteca si atribuite traseului. Modificari ale profilului pot fi aplicate si gradual, pe tronsoane diferite. Pantele transversale pot fi calculate automat si adaptate manual. Modificarile asupra terenului sau a drumului nu sunt reflectate doar in modelul 3D, ci sunt aplicate imediat asupra planului de situatie, asupra profilului longitudinal si asupra profilelor transversale si a listelor.

Pichetare

Toate detaliile punctelor din proiect pot fi exportate impreuna cu coordonatele si descrierile lor intr-un fisier ASCII. având, de asemenea, posibilitatea de a crea tabele de pichetaj (polare sau ortogonale).

Generare automata a listelor de cantitati

Lungimile elementelor drumului, suprafete si volume (inclusiv sapatura si umplutura) sunt calculate automat si servesc ca baza pentru ofertare.

Generarea planșelor

Planurile sunt generate automat pe baza modelului. Inainte de printare acestea pot fi prelucrate grafic si, daca este cazul, completate.

Fig. 4.1 Generarea planului de situație pentru nod rutier Fig. 4.2 Profilul longitudinal al traseului

Simularea realista a traseului

Este disponibila o functie speciala de calcul a traiectoriei asfel incat se poate verifica fezabilitatea sensurilor giratorii, a intersectiilor, a deschiderilor drumurilor si a zonelor de acces, bazată pe realizarea unor simulari realiste ale traseului pentru diferite tipuri de masini, camioane si autobuze, in situatiile cele mai defavorabile.

Fig. 4.3 Simularea realistă a traseului

Influența softurilor de proiectare asupra performanțelor traseelor de drumuri

Performanțele traseului sunt dependente de o gestionare performantă a procesului de proiectare, folosind personal specializat și softuri care să permită utilizatorilor dezvoltarea conceptului traseului astfel încât să poată fi pus cu succes în teren; de performanțele la execuție obținute cu utilaje și echipamente performante, cu personal specializat și cu materiale care să asigure cerințele de calitate.

În mod normal, proiectarea drumurilor ar trebui să urmărească atent, în funcție de nivele de performanță impuse pentru categoriile sau clasele tehnice ale drumurilor, obținerea performanțelor drumului în ceea ce privește siguranța în exploatare, durabilitatea lucrărilor și eficiența economică atât la execuție cât și în exploatare.

Siguranța în exploatare rezultă din aplicarea tuturor măsurilor care se impun pentru condiții de siguranța circulației și asigurarea confortului participanților la trafic.

Pentru a obține parametri corespunzători de circulație, la proiectare se fac simulări ale traseelor, pentru a stabili un echilibru în ceea ce privește costul lucrării și condițiile traseului. Analizarea corespunzătoare a traseului din punct de vedere a vizibilității și a confortului optic are influențe directe asupra modului în care se exploatează traseul și asupra costurilor de exploatare a traseului.

Elementele de vizibilitate și confort optic, rezultate prin suprapunerea tuturor proiecțiilor traseului (plan de situație, profil longitudinal și profil transversal), influențează capacitatea de circulație a traseului și comportamentul șoferilor în trafic, toate acestea având influențe importante asupra costurilor de exploatare a traseului, în ceea ce privește consumul de carburant, timpul de parcurgere a traseului și costurile cu spitalizarea în cazul unor accidente petrecute pe traseu.

Elementele geometrice ale traseului, respectiv pantele longitudinale și transversale ale drumului influențează în mod direct durabilitatea traseului, în funcție de valorile lor și de corelarea lor în mod corespunzător rezultând condițiile de scurgere a apelor.

O geometrizare corespunzătoare a traseului, are influență directă asupra costurilor de execuție, prin echilibrarea volumelor de terasament.

Astfel de performanțe ale proiectului se pot obține numai folosind pentru geometrizarea traseului, softurile adaptate cerințelor.

Se impune astfel stabilirea unor criterii de analiză a capacităților softurilor de proiectare și o analiză a modului de lucru a softurilor, pentru atingerea nivelelor de performanță corespunzătoare ale drumurilor proiectate.

Criteriile după care se face analiza capacităților softurilor de proiectare sunt:

– adaptabilitatea la standardele românești;

– modul de prelucrare a datelor topografice;

– modul de înregistrare a datelor;

– interfața de lucru și aplicabilitatea în proiecte liniare și neliniare de mare anvergură;

– acuratețea rezultatelor și posibilitatea de transpunere a acestora în teren;

– timpul necesar pentru prelucrarea datelor;

– posibilitatea unor intervenții ulterioare asupra proiectului;

– modul în care programul contribuie la stabilirea unor măsuri de siguranța circulației.

1. Adaptabilitatea la normativele românești a softurilor de proiectare

Având în vedere că majoritatea softurilor performante de proiectare sunt produse în alte țări, este important a se urmări adaptabilitatea acestora la prevederile normativelor românești, în ceea ce privește geometrizarea axei în plan și amenajarea în spațiu.

Dintre softurile care răspund cel mai bine acestor cerințe sunt Civil Design și ARD.

CIVIL DESIGN este un soft dezvoltat în România de firma Civil Software, inițial ca și aplicație internă de lucru și mai apoi ca și aplicație comercială de proiectarea drumurilor. Aplicația are definite toate elementele ale standardelor românești de geometrizare.

ARD (ADVANCED ROAD DESIGN) este un soft de proiectare a drumurilor, produs în Australia și adaptat standardelor românești de proiectare. Softul are aplicabilitate la proiectarea drumurilor noi, la reabilitarea și ranforsarea drumurilor existente, modernizarea străzilor, sistematizări verticale și amenajarea platformelor industriale, rezolvând situații dintre cele mai complexe precum și taluzurile complexe și șanțurile de gardă. Adaptarea la standardele românești a softului s-a realizat prin înglobarea modului de "Horizontal Design" din aplicația Civil Design.

MX este un program produs și comercializat de către firma americană Bentley Systems din Paxton, Philadelphia, adaptabilitatea la standardele românești realizându-se de către inginerii proiectanți. În funcție de abilitățile acestora se pot realiza aplicații auxiliare care să reglementeze anumiți parametri ai softului în concordanță cu normele naționale.

ISTRAM ISPOOL este o aplicație concepută pentru întocmirea proiectelor de inginerie civilă, de proveniență spaniolă. Adaptabilitatea la standardele românești se realizează de către inginerii proiectanți

ALL PLAN DRUMURI este o marcă înregistrată a Nemetschek AG, Munich, fiind un soft de proiectare de proveniență germană. Programul include module de lucru pentru arhitectură și urbanism, inginerie și management de proiect. Adaptabilitatea la standardele românești se realizează de către inginerii proiectanți

MICRO PISTE este un program de proiectare de proveniență franceză, fiind dezvoltat de Sétra (serviciul de studii tehnice a drumurilor și autostrăzilor).

2. Modul de citire a datelor topografice:

Modul în care softul prelucrează datele topografice, influențează în mod direct precizia cu care se geometrizează traseul, în raport cu terenul natural.

Din punct de vedere al modului de citire a datelor topografice softurile se grupează astfel:

– softuri care lucrează pe suprafețe triangulate ale terenului natural: ARD, CIVIL 3D, MX, ISTRAM ISPOOL, ALL PLAN, MICRO PISTE, etc.

– softuri care prelucrează datele topografice prin citirea punctelor 3D aliniate pe profile, din ridicarea topografică : CIVIL DESIGN, MICRO PISTE, etc.

Modul de lucru pe suprafețe triangulate:

În categoria programelor care lucrează pe suprafețe triangulate ale terenului natural intră ARD, CIVIL 3D, MX, ISTRAM, ALL PLAN, MICRO PISTE, etc.

Metoda modelării suprafețelor triangulate constă în introducerea în modulul teren al programului, punctele specifice și a limitele de rupere de pantă din ridicarea topografică.

Aceste suprafețe pot fi create cu ajutorul punctelor topografice și a liniilor conținute în fișierul de lucru, sau prin importarea datelor din formate externe de tip ".txt", ".csv" sau XML. Avantajul metodei este acela de a avea posibilitatea interogării cotelor sau secționării în orice punct a modelului terenului prin interpolare pe triangulația acesteia.

Odată generate suprafețele pot fi exportate pentru siguranță și în fișiere externe de tip "XML" sau "Genio", de unde pot fi reimportate în orice moment în fișierul de lucru.

Modelarea datelor topografice în mediul ARD (versiunea care lucrează sub mediul AUTOCAD sau BRICS CAD):

În programul ARD (versiunea care lucrează sub mediul AUTOCAD sau BRICS CAD) introducerea datelor topografice se poate face cu ajutorul elementelor conținute în fișierul DWG sau prin importarea din fișiere XML.

Elementele din DWG cu ajutorul cărora se generează suprafețele 3D pot fi puncte în spațiu, polilinii 3D, polilinii 2D puse la cotă, reprezentând curbe de nivel.

ARD lucrează în două moduri, respective sub mediul AutoCad ori BricsCad sau sub mediul Civil 3D.

În mediul AutoCad sau BricsCad, programul are inclus și modulele SURVEY pentru generarea suprafețelor 3D ale terenului natural, iar în mediul civil 3D, programul folosește suprafețele de teren definite în Civil 3D.

Modelarea suprafeței terenului în ARD în mediul Autocad sau BricsCad

Modelarea datelor Topografice în mediul Civil 3D

În mediul Civil 3D modelul terenului natural se definește prin introducerea punctelor Civil 3D, a “ break line” – urilor, a curbelor de nivel „ contours ”, fișiere externe de puncte 3D, conturul suprafeței, precum și obiecte 3D din desenul DWG (puncte AutoCad, blocuri de date și alte elemente poziționate la cotă, etc.)

Modelarea suprafeței terenului cu Civil 3D

Programul are, de asemenea, opțiunea de importare a suprafețelor topografice din fișier extern XML sau de a genera o suprafață triangulată din Google Earth.

În cazul suprafețelor importate din Google Earth, trebuie luat în considerare faptul că au la bază măsurători din satelit, în cazul zonelor ecranate cu vegetație sau cu construcții, erorile putând fi de ordinul zecilor de metri. Totuși în multe situații această metodă poate completa cu succes măsurătorile realizate în teren cu aparatură topografică, oferind o imagine de ansamblu a terenului natural și a direcțiilor în care se scurg apele pe versanți.

Completarea informațiilor din ridicarea topografică prin

suprafețe importante din Google Earth în Civil 3D

Pentru georeferențierea hărților și ortofotoplanurilor, programul are un modul "Map", cu ajutorul căruia hărțile sau ortofotoplanurile pot fi poziționate pe poziția geografică.

Datele topografice în MX

În MX suprafețele 3D ale terenului se generează prin conversia datelor grafice din fișierul de lucru, prin importarea acestora din fișiere externe sau prin importarea efectivă a unor suprafețe triangulate din fișiere externe "Genio" sau "LAND XML".

O altă metodă de introducere a datelor topografice este digitizarea, care presupune atașarea hărților și culegerea punctelor cu digitizorul.

Datele topografice în ISTRAM ISPOOL

Modulul teren al aplicației ISTRAM ISPOOL permite lucrul cu cartografie bazată pe curbe de nivel, rețele de puncte și linii 3D.

Modelarea suprafețelor triangulate ale terenului în ALL PLAN – DRUMURI

În ALL PLAN – DRUMURI, modelarea suprafețelor triangulate ale terenului se face prin linii de rupere de pantă și contururi. Suprafețele generate pot fi importate în formate LAND XML.

Modelarea suprafețelor triangulate ale terenului în MICRO – PISTE

În Micro – Piste modelarea suprafețelor triangulate ale terenului se realizează prin importarea din DXF a fișierelor de puncte și linii, pe care programul le prelucrează într-o rețea de triangulație.

Programul oferă și posibilitatea de introducere a profilurilor transversale din teren , generate prin selectarea punctelor din ridicarea topografică.

Modul de prelucrare a datelor topografice prin citirea punctelor 3D din ridicarea topografică

În categoria programelor care prelucrează datele topografice prin citirea punctelor 3D din ridicarea topografică intră Civil Design, Micro – Piste, etc.

Metoda constă în selecția în mediul AutoCad a punctelor, profil cu profil și salvarea lor în fișiere externe în cazul Micro – Piste, respectiv în blocul de date al profilului în cazul Civil Design.

Chiar dacă necesită un timp de lucru mai mare pentru selecția profilurilor transversale, metoda poate fi la îndemâna inginerilor în cadrul unor proiecte care necesită o precizie mai mare a cotelor proiectate față de cotele teren (covoare asfaltice subțiri, etc.)

Metoda poate fi folosită cu succes și pentru verificarea cantităților de lucrări pe profilele executate, caz în care, metoda interpolării pe profile cu triangulație poate genera erori considerabile.

Există și programe care lucrează pe suprafețe triangulate, dar care pentru eliminarea erorilor din calculul pe profile interpolate au introdus în metodele de generare a profilurilor transversale la distanțe predefinite și profilurile prin punctele definite de utilizator. În ARD, cu opțiunea "Use Profile" se oferă posibilitatea utilizatorului de a defini profilurile transversale exact în punctele măsurate în teren, reducându-se astfel erorile din interpolare.

3. Modul de stocare a datelor proiectului

Felul în care programul stochează datele proiectului are influență directă asupra siguranței datelor din proiect.

În cadrul programelor de proiectare a drumurilor datele proiectului pot fi stocate în baze de date externe sau în fișierele de lucru.

Din categoria programelor care lucrează cu baze de date externe fac parte: ARD, MX, CIVIL DESIGN, MICRO – PISTE, iar din categoria programelor care stochează datele proiectului în fișierul de lucru este și CIVIL 3D.

4. Interfața de lucru a programelor și aplicabilitatea lor în proiectele mari

Pentru obținerea unor rezultate bune ale proiectului, programul de proiectarea trebuie să ofere posibilitatea utilizatorului de a se concentra asupra deciziilor care trebuie luate asupra proiectului, înțelegând cu ușurință pașii care trebuie urmați în program pentru dezvoltarea proiectului.

Un aspect important în dezvoltarea programelor este interfața de lucru și ușurința utilizatorilor de a opera în interiorul programului de calcul.

În general majoritatea programelor au modulele de lucru structurate pe meniuri și submeniuri, unele având și palete cu butoane de lansare a comenzilor.

Structura de meniuri din ARD Butoane de lansare comenzi din ARD

Metodele de lucru pot fi prin aplicarea profilului transversal tip pe o axă a drumului (ARD, Civil Design, ALL PLAN, Civil 3D, Micro – Piste, etc.) sau prin definirea unor stringuri interdependente care să stabilească secțiunea transversală a drumului (MX ).

Ușurința utilizatorilor (inginerilor proiectanți) de a înțelege și de a opera în interiorul programului de proiectare are o influență deosebită asupra calității proiectului și implicit asupra performanței traseului de drum. Este astfel important modul în care se face prezentarea softului în manualele de prezentare și operativitatea "tutorialelor" din "Help"

Prezentarea principalelor etape ale proiectului în Help-ul ARD pentru Civil 3D

În momentul de față nu se mai poate vorbi de proiectarea drumurilor fără a vorbi de programe de proiectare a drumurilor.

Tendințele programelor de proiectare sunt de a acoperi o gamă cât mai largă a proiectelor de drumuri, dezvoltând în permanență metode de proiectare a ranforsărilor drumurilor existente, metode optimizate de geometrizare a drumurilor noi și de amenajare a intersecțiilor de drumuri și a nodurilor rutiere.

În cazul unor proiecte mari de tipul rețelelor stradale (cartiere), autostrăzilor sau șoselelor ocolitoare în zone accidentate în care intervin volume mari de lucrări, dinamicitatea programelor de proiectare și capacitatea de a rezolva situații complexe sunt hotărâtoare pentru calitatea și eficiența economică a traseelor.

În țara noastră cele mai utilizate programe de calcul în cazul proiectelor mari și complexe sunt MX ( datorită complexității sale) și ARD ( datorită ușurinței în modelarea traseelor și datorită funcțiilor sale complexe).

În ARD, principiul de bază este definirea profilului transversal tip, "template" care se aplică apoi pe axa drumului formând elemente de tip "road" . Programul are și metode de control a elementelor din profilul transversal prin string-uri, metoda fiind numită sugestiv „string design”.

În asemenea situații, funcții de echilibrarea a volumelor de terasamente de tipul “Balanced Earthworks” din ARD sunt foarte importante asupra economicității proiectului de drum.

Programul permite balansarea volumelor de terasamente luând în calcul factori de multiplicare pentru debleu / rambleu, pentru situațiile în care nu tot pământul rezultat din săpătură poate fi folosit în umplutură.

De asemenea în cazul proiectelor mari apar de multe ori ramblee sau debleie înalte, care generează situații complexe a profilurilor transversale, introducându-se condițiile de racord cu terenul natural, care pot varia din profil în profil.

În aceste situații este important ca în program să existe funcții de rezolvare a taluzurilor complexe de tipul “ Complex Batters “ din ARD.

Elementele care definesc profilul transversal ca și profil complex sunt taluzurile cu berme și șanțurile de gardă. Acestea se numesc elemente complexe, deoarece pentru automatizarea lor este necesară programarea unor condiții prin care softurile să adauge anumite coduri suplimentare profilului transversal definit ca profil caracteristic ("template").

Sunt cazuri des întâlnite la lucrări de drumuri noi, în special autostrăzi în zonă de deal.

Profil transversal tip de autostradă în zonă de deal

Pentru definirea taluzurilor complexe în ARD, se folosește funcția ”Create/Edit Multi Section Batters” din meniul „Roads”.

Meniul ”Create/Edit Multi Section Batters” din ARD

Definirea taluzurilor și banchetelor cu ”Multi Section Batter Template Editor” din ARD

Se caută progresiv pe intervalele de înălțime stabilite pentru introducerea bermelor, funcție de natura terenului (în cazul de față din 6 în 6m), punctul de intersecție a taluzurilor cu terenul natural. Dacă punctul nu întâlnește linia terenului în intervalul studiat, se adaugă coduri suplimentare pentru berme, respectiv pentru rigolele aplicate pe berme.

Se pot adăuga condiții prin care dacă diferența de nivel dintre ultimul punct analizat și intersecția liniei taluzului cu terenul natural este mai mică decât o anumită valoare stabilită de către utilizator (proiectant), să se forțeze păstrarea înclinației taluzului până la intersecția cu terenul natural, fără a mai introduce suplimentar banchete. De exemplu, pentru situația în care înălțimea punctului de intersecție cu terenul natural este la 6.05m, față de 6.0m cât era intervalul definit pentru adăugarea bermelor, se impune în soft taluzul de 6.05m înălțime, fără banchete.

Profiluri transversale de autostradă cu/ fără berme, generate automat din ARD

Avantajul de a opera cu ARD în cazul profilurilor de autostradă, este dat de posibilitatea de a urmări poziția marginii platformei din "template" (codurile de acostament) comparativ cu nivelul terenului natural și de a stabili ce soluții să se aplice la marginea platformei: rigolă de acostament și spațiu pentru parapet în cazul profilurilor de rambleu, respectiv rigolă triunghiulară la marginea acostamentului, prevăzută cu guri de scurgere, și spațiu pentru amplasarea rețelelor de canalizare pluvială și de telefonie, în situațiile de debleu. Funcțiile din ARD folosite în aceste situații sunt „Conditional Delete” și “Conditional Template”. „Conditional Delete” șterge din “template” codurile de rambleu în situațiile de debleu, respectiv codurile de debleu când profilul este în rambleu, iar “Conditional Template” aplică diferențiat profilul caracteristic pentru situațiile de rambleu sau debleu.

Pentru condiționarea aplicării șanțurilor de gardă în situațiile de debleu, se adaugă profilului transversal un punct situat la 5.0 m distanță pe orizontală din punctul de intersecție a taluzului proiectat cu terenul natural (lățimea liberă de la vârful taluzului până la șanțul de gardă). Se specifică în program ca pe cei 5.0m, linia proiectată să urmărească fidel linia terenului. Se adaugă un alt punct de control situat pe orizontală, la distanță mică (1-10cm) de ultimul punct, în exteriorul intervalului de 5.0m și se compară poziția lui față de terenul natural. Dacă este mai sus decât terenul natural, rezultă că terenul natural are tendință de scădere spre exteriorul platformei drumului, nefiind necesară adăugarea șanțului de gardă, iar dacă este sub cota terenului natural, se consideră că terenul natural adună apă spre platforma drumului și se introduc punctele pentru șanțul de gardă.

Profil debleu cu șanț de gardă Profil debleu fără șanț de gardă

În situațiile de rambleu, din condițiile de protejare a mediului înconjurător, la piciorul taluzului, s-au definit continuu codurile pentru șanțurile de descărcare. În aceste situații șanțurile au rolul de a dirija apele uzate de pe platforma drumului spre separatoarele de uleiuri.

Pentru descărcarea apelor din rigolele triunghiulare amplasate pe banchete (berme) la baza taluzurilor, s-au prevăzut pe taluzuri, casiuri cu trepte, conectate la podețe în cazul profilurilor de debleu sau la șanțurile de descărcare, pentru profilurile de rambleu.

5. Acuratețea rezultatelor și posibilitatea de transpunere a acestora în teren

Un factor important pentru ca un traseu de drum să corespundă criteriilor de performanță este acuratețea rezultatelor din programele de proiectare și posibilitatea de transpunerea acestora în teren.

Pentru a transpune în teren datele din proiect este nevoie de funcții din program care să genereze rapoarte de trasare a tuturor punctelor care influențează traseul de drum, respectiv coordonatele axei în plan și elementele geometrice ale acesteia, elementele profilului longitudinal cu evidențierea poziției schimbătorilor de declivitate și a racordărilor verticale, a variațiilor pantelor transversale și a lățimilor carosabilului, precum și a coordonatelor rectangulare a tuturor elementelor care alcătuiesc profilul transversal al drumului.

Este de asemenea important modul în care se extrag din program rapoartele cantităților de lucrări ale proiectului.

În ARD, generarea listelor de cantități de lucrări se poate face prin însumarea cantităților de lucrări aferente proiectului sau cu specificarea pe poziții kilometrice a cantităților aferente fiecărui profil transversal. Cu funcții de generare automată a planșelor de execuție, ARD și ALL PLAN, aduc formate tipizate ale planșelor, reducându-se posibilitatea apariției unor erori de redactare.

În cazul unor proiecte complexe de tipul modelării alunecărilor de teren, este importantă capacitatea programelor de a lucra cu mai multe suprafețe reprezentând stratificația terenurilor, nivelul apelor subterane, etc., astfel încât să se poată stabili în orice punct poziția lucrărilor de consolidare față de fiecare strat din subasment, astfel încât alegerea punctelor de calcul de stabilitate să se poate face în punctele cele mai defavorabile din punct de vedere a stabilității terenului.

Modelarea spațială a lucrărilor de consolidare în ARD, cu evidențierea stratificației terenului

Pentru analiza situațiilor proiectate se recomandă generarea unor modele spațiale a situațiilor proiectate.

Model proiectat pentru o alunecare de teren, generat prin ARD și Civil 3D

6. Timpul necesar pentru prelucrarea datelor în program

Având în vedere tendințele de accelerare a proceselor de dezvoltare a rețelelor de drumuri, este necesar a ne îndrepta tot mai mult atenția asupra modului în care se gestionează timpul pentru prelucrarea datelor în program. Sunt astfel utile programe care lucrează cu baze de date externe, permițând divizarea proiectului cu posibilitatea de a lucra mai mulți ingineri în același timp pe un proiect. Asamblarea datelor se face în acest caz prin funcții de import a datelor din fișiere externe.

În ARD importul datelor din fișiere externe se poate face cu funcțiile “ Import VC “, din “Vertical Gradient Editor / Compute Vertical Design from Existing Data” pentru a importa profilul longitudinal geometrizat în afara proiectului, respectiv funcția “Import” din “Design Data Form“ pentru a importa specificațiile proiectului legate de variațiile profilului transversal al drumului, definite în afara proiectului.

În MX acest import se poate face din fișierele "Genio".

7. Posibilitatea unor intervenții ulterioare asupra proiectului

Un alt element pe care un program de proiectare trebuie să îl ofere unui proiect de drum este flexibilitatea soluțiilor și posibilitatea unor intervenții ulterioare asupra proiectului.

În acest sens este important dinamicitatea proiectului și capacitatea de a corela în timp real cele trei proiecții ale traseului, respectiv plan de situație, profil longitudinal și profil transversal . Acest mod de lucru se regăsește în ARD și MX.

În ARD orice modificare asupra profilului longitudinal sau transversal asupra proiectului, se regăsește automat în toate cele trei proiecții modificându-se automat și listele de cantități.

Refăcând rapoartele de trasare și regenerând planșele de execuție se reîmprospătează practic tot proiectul cu opțiunile de import și export a datelor din profil longitudinal și profil transversal, programul oferă utilizatorului opțiuni de “what if” (ce se întâmplă, dacă) punând inginerul proiectant în situația de a analiza toate opțiunile și de a alege cea mai bună variantă a proiectului, cu posibilitatea de revenire la o situație salvată anterior, în cazul în care se constată că acea variantă aducea proiectului parametri mai buni decât versiunea curentă. O atenție deosebită trebuie acordată în cazul modificărilor traseului în plan, având în vedere că toate elementele de proiectare din profil longitudinal (schimbători, declivități) și din profil transversal (domenii de aplicare și variații ale profilului transversal tip) se definesc pe baza pozițiilor lor kilometrice.

8. Modul în care programul contribuie la stabilirea unor măsuri de siguranța circulației

În practica proiectării drumurilor, foarte important este modul în care după punerea în practică a proiectului este influențat nivelul de viață al participanților la trafic.

Astfel este important ca luarea unor decizii asupra proiectului să fie orientată către beneficiarii direcți ai proiectului, respectiv participanți la trafic.

Este important ca programele de proiectare să ofere inginerului posibilitatea luării unor decizii în ceea ce privește măsurile care se impun pentru asigurarea vizibilității și confortului optic.

Conducerea autovehiculului este un fenomen complex care are la bază un sistem format din conducător auto – vehicul – traseu de drum. Este important ca la stabilirea parametrilor drumului să se țină seama de acest sistem și de strânsa legătură între părțile sale componente.

Șoferul percepe informația, despre traseu, cu ajutorul ochilor și după ce o procesează își modifică parametrii de mișcare acționând asupra vehiculului. Procesul de conducere a autovehiculului depinde de geometria traseului de drum, vehicul, condiții meteo, condiții de trafic și chiar de însuși conducătorul auto.

Comportamentul șoferului este puternic influențat de geometria traseului de drum, în special parametrii din plan orizontal precum razele curbelor de racordare sau frecvența alternării sensurilor curbelor au un impact important asupra comportării șoferilor în trafic. Corelat cu elementele din plan, trebuie acordată o atenție sporită declivităților și racordărilor verticale, lățimii benzilor de circulație, lățimii acostamentului și distanțelor de vizibilitate.

Odată ce s-au stabilit elementele geometrice din plan orizontal, profil longitudinal și profiluri transversale, este esențial a se realiza analiza spațială a traseului prin metode în care se urmărește modul în care șoferul percepe traseul, urmărindu-se, în spațiu, punctele în care se pierde vizibilitatea, eventuale poziții în care apar frângeri spațiale ale traseului, care disturbă percepția confortabilă a șoferului asupra manevrelor pe care urmează să le facă.

În situațiile în care distanța de vizibilitate asigurată, este aproape de valorile STAS necesare pentru depășire, însă sub limita acestor valori, este important să se ia măsuri de limitare a distanțelor de vizibilitate prin plantații rutiere ori alte mijloace. Aceste situații creează șoferilor senzația falsă că au o percepție suficientă asupra traseului pentru a efectua în condiții de siguranță manevre de depășire, fiind cauză importantă în producerea accidentelor.

De asemenea posibile frângeri ale traseului, cauzate de o necorelare corespunzătoare a celor trei proiecții ale traseului, respectiv plan orizontal, profil longitudinal și profil transversal, concentrează atenția șoferilor asupra punctelor critice în care se simt nesiguri, provocând acționări bruște asupra vehiculelor, disturbând percepția fluentă asupra traseului de urmat.

Analiza traseului din punct de vedere al confortului optic se poate face prin metode statice, generând perspective ale traseului, în punctele critice, sau prin redare dinamică cu aplicații care simulează parcurgerea traseului de la diferite înălțimi ale ochiului șoferului.

Rapoartele cu punctele de pierdere a vizibilității se pot obține ușor prin aplicații care permit analiza spațială a traseului pe modelul 3D al proiectului. Imaginile ce urmează redau un raport de vizibilitate generat prin modelare cu ARD, cu funcția "SIGHT DISTANCE", analizând traseul din ambele sensuri de mers.

Definirea parametrilor pentru analiza de vizibilitate în ARD

Raport cu puncte de pierdere a vizibilității în sensul kilometrajului, generat prin ARD

Pe baza rapoartelor de vizibilitate se poate stabili lungimea de traseu pe care este asigurată posibilitatea de depășire. În funcție de clasa tehnică pentru asigurarea capacității de circulație, lungimea tronsoanelor cu posibilitate de depășire, trebuie să fie cel puțin 50% pentru drumurile din clasa tehnică II, 40% pentru drumurile din clasa tehnică III, 30% pentru drumurile din clasa tehnică IV, 25% pentru drumurile din clasa tehnică V și drumuri de exploatare.

Prin rapoarte de vizibilitate se pot observa ușor punctele critice ale traseului, înlesnind posibilitățile de îmbunătățire a traseului.

Analiza traseului din punct de vedere al confortului optic se poate rezolva prin metode statice, generând tablouri perspective ale traseului, în punctele critice, sau prin redare dinamică a drumului, folosind aplicații care simulează parcurgerea traseului de la diferite înălțimi ale ochiului șoferului.

Tablou de perspectivă a traseului, realizat prin metode statice pe baza datelor din ARD

Redare traseu prin metode dinamice cu funcția “Drive” din CIVIL 3D