Roads Construction I: Geometric Design

General

• Code: 304
• Semester: 3rd
• Study Level: Undergraduate
• Course type: Specialised General Knowledge and Skills Development
• Teaching and exams language: Greek
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Laboratorial exercises (2)
• ECTS Units: 5
• Prerequisite courses: (101) Mathematics, (105) Geodesy I: Methods and Instruments, (201) Geodesy II: Mapping and Stakeouts, (104) Technical – Topographic Design I, (206) Technical-Topographic Design II
• Course homepage: https://elearning.cm.ihu.gr/course/view.php?id=59
• Instructors: Panagiotopoulos Eleftherios

Course Contents

Σκοπός: η απόκτηση ικανοτήτων που πρέπει να διαθέτει ο/η απόφοι­τος/η, για αυτοδύναμη, αλλά και ομαδική εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον, προκειμένου : να ολοκληρώσει μελέτη χάραξης οδικού άξονα στα επίπεδα: ΧΨ (οριζοντιογραφία), ΧΖ (μηκοτομή), ΨΖ (κατά πλάτος τομές), τηρώντας τις θεσμοθετημένες προδιαγραφές, να την υλοποιεί στο έδαφος και να παράγει πληροφορίες από τη συσχέτιση της μελέτης με κτηματογραφικά δεδομένα.

Στόχος : του μαθήματος είναι η απόκτηση βασικών γνώσεων για τις κατηγορίες οδών, τις οδηγίες μελετών οδικών έργων (Ο.Μ.Ο.Ε.), τους προβλεπόμενους ελέγχους, τη δυνατότητα εφαρμογής στα στάδια οριζοντιογραφίας, μηκοτομής, διατομών, τη δυνατότητα μεταφοράς των στοιχείων μελέτης στο έδαφος και τη συσχέτιση του αποτελέσματος με κτηματο­γραφικά δεδομένα.

Περιγραφή μαθήματος: Αντικείμενο της Οδοποιίας, ιστορική εξέλιξη. Κατάταξη των οδών στην Ελλάδα και ισχύοντες κανονισμοί, τεύχη ΟΜΟΕ. Βασικές έννοιες και ορισμοί. Βασικοί στόχοι του γεωμετρικού σχεδιασμού των οδών. Στάδια μελετών. Χαρτογραφικά υπόβαθρα, πηγές δεδομένων. Ψηφιακά μοντέλα εδάφους. Λειτουργική κατάταξη οδικού δικτύου (ΛΚΟΔ-ΟΜΟΕ), αλληλο-εξάρτηση με χάραξη (ΟΜΟΕ-Χ) και διαμόρφωση διατομής οδού (ΟΜΟΕ-Δ). Παράγοντες που επηρεάζουν τη χάραξη μίας οδού. Επιλογή τυπικής διατομής. Δυναμική κίνηση οχημάτων, πρόσφυση, συντελεστής εγκάρσιας και εφαπτομενικής τριβής, επίκλιση, προδιαγραφές. Θεμελιώδεις αρχές χάραξης. Αρχές χάραξης οδού κατά ΟΜΟΕ, στόχοι γεωμετρικού σχεδιασμού και καθοριστικές ταχύτητες και κριτήρια ασφαλείας. Η χάραξη ισοκλινούς και η χρήση της. Η χάραξη της πολυγωνικής. Φάσεις επεξεργασίας της χάραξης (σε χάρτη ισοϋψών καμπυλών, ελεύθερο χέρι, ενσωμάτωση στοιχείων). Η χάραξη σε Οριζοντιογραφία. Η ευθυγραμμία, το κυκλικό τόξο, η καμπύλη συναρμογής και η φιλοσοφία της. Μαθηματική έκφραση της κλωθοειδούς. Πύκνωση-πασσάλωση ευθυγραμμίας, κυκλικού τόξου, κλωθοειδούς. Μετασχηματισμός των ανεξάρτητων συ/νων της καμπύλης συναρμογής και του κυκλικού τόξου σε ενιαίο σύστημα αναφοράς. Τρόποι υλοποίησης στο έδαφος. Ελικτότητα της οδού.
Η μηκοτομή και η χάραξη ερυθράς, κατάλληλοι έλεγχοι. Παρεμβολή κατακόρυφης καμπύλης συναρμογής. Μελέτη της οδού κατά τη διατομή. Τυπική διατομή, επικλίσεις. Διαπλατύνσεις και μαθηματικός προσδιορισμός. Σχεδίαση διαγράμματος οριογραμμών. Ορατότητες. Στοιχεία για τη Κτηματογράφηση. Ο Η/Υ σαν βοηθητικό μέσον κατά το σχεδιασμό της οδού. Εφαρμογή με Η/Υ.

Περιεχόμενο διαλέξεων θεωρίας:

• Αντικείμενο της Οδοποιίας, ιστορική εξέλιξη. Βασικές έννοιες και ορισμοί. Βασικοί στόχοι του γεωμετρικού σχεδιασμού των οδών.
• Νομοθετικό πλαίσιο μελετών και στάδια. Κατάταξη των οδών στην Ελλάδα και ισχύοντες κανονισμοί, τεύχη ΟΜΟΕ. Χαρτογραφικά υπόβαθρα, πηγές δεδομένων. Ψηφιακά μοντέλα εδάφους
• Λειτουργική κατάταξη οδικού δικτύου (ΛΚΟΔ-ΟΜΟΕ), αλληλο-εξάρτηση με χάραξη (ΟΜΟΕ-Χ) και διαμόρφωση διατομής οδού (ΟΜΟΕ-Δ). Κατηγορίες οδών. Παράγοντες που επηρεάζουν τη χάραξη μίας οδού. Επιλογή τυπικής διατομής.
• Δυναμική κίνηση οχημάτων, συντελεστής εγκάρσιας και εφαπτομενικής τριβής, επίκλιση, προδιαγραφές. Θεμελιώδεις αρχές χάραξης.
• Αρχές χάραξης οδού κατά ΟΜΟΕ, στόχοι γεωμετρικού σχεδιασμού και καθοριστικές ταχύτητες και κριτήρια ασφαλείας
• Μελέτη κατά την οριζοντιογραφία. Η χάραξη ισοκλινούς και η χρήση της. Η χάραξη της πολυγω­νικής και η λογική εξισορρόπησης εμβαδών. Αξιολόγηση ευθυγραμμιών (εξαρτημένες/ ανεξά­ρτητες). Κυκλικό τόξο και σχέση διαδοχικών καμπυλών. Αυτοματοποίηση υπολογισμών σε λογιστικό φύλλο (ανάλογα με τις συν/νες διαδοχικών κορυφών, εύρεση για δεξιόστροφη αρι­στερόστροφη κατεύθυνση οδού, αποστάσεις μεταξύ κορυφών, ΚΑ και κυκλικά τόξα κλπ)
• Η κλωθοειδής ως καμπύλη συναρμογής, εύρεση εύρος παραμέτρου κλωθοειδούς, μετατροπή διαγράμματος προσδιορισμού παραμέτρου κλωθοειδούς σε μαθηματικό μοντέλο. Αυτοματο­ποίηση υπολογισμών σε λογιστικό φύλλο και με κλωθοειδή.
• Πύκνωση-πασσάλωση του άξονα. Τοπικό και ενιαίο σύστημα αναφοράς για τις συν/νες των πασσάλων. Μεταφορά μελέτης στο έδαφος.
• Μηκοτομή εδάφους, χάραξη ερυθράς, γραμμική παλινδρόμηση ως αρχική εκτίμηση της ερυθράς επιλογή καμπύλης συναρμογής σε σχέση με τις προδιαγραφές
• Υπολογισμός υψομέτρων επί ευθυγραμμίας ερυθράς και επί καμπύλης. Παραδείγματα υπολογισμού.
• Επικλίσεις στην ευθυγραμμία και στο κυκλικό τόξο. Προσαρμογή επίκλισης στη καμπύλη συναρμογής, πρόσθετη κλίση της οριογραμμής ΔS.
• Μήκος ορατότητας και έλεγχος
• Στοιχεία για τη Κτηματογράφηση και τρόποι αυτοματοποίησης.

Περιεχόμενα εργαστηριακών ασκήσεων.

• Απόκτηση ευχέρειας για την «ανάγνωση» με άνεση ενός διαγράμματος με ισουψείς καμπύλες (πλαγιά, κορυφή, μισγάγγεια, αυχένας, ράχη κλπ). Από τομή αξονικής γραμμής μέγιστα και ελάχιστα υψόμετρα και επαφή με την έννοια των κλίσεων.
• Συνόρθωση γεωαναφορά διαγράμματος με ισοϋψείς καμπύλες, αξιολόγηση αποτελέσματος. Κλίση και ισοδιάσταση. Χάραξη ισοκλινούς με επαναληπτικές διαδικασίες. Η πτύχωση του εδάφους, ο συντελεστής και η διαδικασία χάραξης.
• Η φιλοσοφία χάραξης της πολυγωνικής και το ισοζύγιο επιφανειών. Επιλογή παρεμβολής κυκλικών τόξων και στοιχεία που μεταβάλλονται. Η αναγκαιότητα χρήσης λογισμικού επαναληπτικών και υπολογιστικών διαδικασιών.
• Η δημιουργία των κατάλληλων πεδίων σε λογιστικό φύλλο, ώστε με δεδομένα τις συν/νες των κορυφών της πολυγωνικής να επιστρέφουν ως αποτελέσματα τις σχηματιζόμενες γωνίες, αν είναι δεξιόστροφες ή αριστερόστροφες, το μήκος των πλευρών της πολυγωνικής. Αν δοθούν μήκη ακτίνων σε κάθε κορυφή να υπολογίζονται τα : ΚiΑi, μήκος κυκλικού τόξου που παρεμβάλλεται, ευθύγραμμο τμήμα μεταξύ διαδοχικών κορυφών, συνολικό μήκος.
• Σε δεδομένη πολυγωνική και για δεδομένη κατηγορία οδού πρέπει να υπολογιστούν οι συντελεστές τριβής, οι ακτίνες στις κορυφές, η αρμονική σχέση στις διαδοχικές καμπύλες, το min, max ευθύγραμμο τμήμα μεταξύ καμπυλών, το ελάχιστο μήκος κυκλικού τόξου, κριτήρια επιλογής κλωθοειδούς, μετατροπή γραφήματος σε υπολογιστική διαδικασία, σχέση ευθυγραμμίας τόξου, υπολογισμός λοιπών στοιχείων, έλεγχος κριτηρίων ασφαλείας, πινακοποίηση αποτελεσμάτων για κάθε περιοχή.
• Επέκταση των υπολογισμών στο λογιστικό φύλλο. Πύκνωση-πασσάλωση, υπολογισμός συν/νων σε τοπικό και ενιαίο σύστημα. Δειγματική υλοποίηση στο έδαφος
• Διαδικασία παρεμβολής για εκτίμηση υψομέτρων των πασσάλων από τις ισοϋψείς καμπύλες. Εκτίμηση της μέγιστης και ελάχιστης κατά μήκος κλίσης, δημιουργία μηκοτομής.
• Χάραξη ερυθράς, Επιλογή των κατάλληλων τόξων συναρμογής, υπολογισμός υψομέτρων πασσάλων. Ενημέρωση του διαγράμματος της μηκοτομής.
• Έλεγχος διαπλάτυνσης και ορατότητας. Πιθανές τροποποιήσεις. Σχεδίαση διατομών με ιδιαίτερη έμφαση στις καμπύλες συναρμογής και στα κυκλικά τόξα.
• Όριο κατάληψης και όριο απαλλοτρίωσης. Η κτηματογράφηση και εισαγωγή στην απαλλοτρίωση

Educational Goals

Object of Road Construction, historical development. Classification of roads in Greece and current regulations, IRWS issues. Basic concepts and definitions. Basic objectives of the geometric design of roads. Stages of studies. Cartographic backgrounds, data sources. Digital terrain models. Functional classification of the road network (FCRW-IRWS), interdependence with marking
(IRWS-X) and configuration of the road cross-section (IRWS-CS). Factors affecting the design of a
road. Standard cross-section selection. Vehicle dynamics, traction, coefficient of transverse and
tangential friction, inclination, specifications. Fundamental principles of engraving. Road design
principles according to IRWS, geometric design objectives and determining speeds and safety criteria. Drawing isoclines and its use. The drawing of the polygon. Processing phases of the engraving (on contour map, freehand, integration of elements). The drawing of the street in horizontal planning. The straight line, the circular arc, the concatenation curve and its philosophy. Mathematical expression of the cloth. Compaction-piling of straight line, circular arc, clothoid. Transformation of the independent coordinates of the splicing curve and circular arc into a single reference system. Ways of implementation on the ground. Road tortuosity. The section along the ground, the drawing of the "red line", suitable checks. Vertical fit curve interpolation. Cross-sectional study of the road. Standard cross-section, gradients. Expansions and mathematical determination. Drawing a boundary line diagram. Visibility. Data for Land Registry. The computer as an aid in the design of the road. Application with PC.

General Skills

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραί­τη­των τεχνολογιών
• Λήψη αποφάσεων για την επάρκεια και την ποιότητα των δεδομένων, προκειμένου να συνταχ­θεί η μελέτη στα διάφορα στάδια, σύμφωνα με τις προδιαγραφές ή/και να εξαχθούν οι κατάλληλες πληροφορίες για υλοποίηση μελετών στο έδαφος.
• Αυτόνομη εργασία (σπάνιο φαινόμενο για οδοποιία).
• Ομαδική εργασία, είναι το αντικείμενο από τη φύση του (πχ τεχνικά έργα, υδραυλικά, περιβάλ­λον κλπ) για ανταλλαγή δεδομένων.
• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Teaching Methods

Πρόσωπο με πρόσωπο
Εργαστήριο σε Η/Υ

Use of ICT means

Διδασκαλία με χρήση ηλεκτρονικών εποπτικών μέσων
Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω e-learning
Χρήση λογισμικού AutoCad και ΔΙΟΛΚΟΣ

Teaching Organization

Students Evaluation

Γλώσσα αξιολόγησης Ελληνική.
Στη θεωρία (70%): γραπτή εξέταση, με ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών, ερωτήσεις σύντομης ανάπτυξης και επίλυση προβλημάτων. Σε κάθε ερώτηση αναγράφεται ο βαθμός.

Στο εργαστήριο (30%): Απαραίτητη η παράδοση των εργασιών, συνο­δευόμενες με τεχνικές εκθέσεις. Κάθε εργασία πρέπει να είναι προβιβάσιμη.

Recommended Bibliography

• Αναστάσιος Αποστολέρης, ΟΔΟΠΟΙΙΑ Ι – ΧΑΡΑΞΕΙΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΩΜΑΤΙΣΜΩΝ, Εκδότης ΑΠΟΣΤΟΛΕΡΗΣ ΚΑΙ ΣΙΑ Ο.Ε., 2015
• Henning Natzschka, ΟΔΟΠΟΙΙΑ : ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ, Εκδόσεις ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, 2014