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Musteraufgaben zur Klausur Straßenbau...

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Bergische Universität Wuppertal • FB D, Abt. Bauingenieurwesen • SE- SB – Lehr- und Forschungsgebiet Straßenentwurf & Straßenbau

Musteraufgaben zur Klausur Straßenbau

Anmerkungen: •

Die erforderlichen Anlagen (Grafiken und Tabellen) sind in der Klausur beigefügt.

Aufgabe 1 Beschreiben Sie stichpunktartig den durch den Höhenplan und das Krümmungsband dargestellten Straßenverlauf beurteilen Sie diesen stichpunktartig hinsichtlich der räumlichen Linienführung. H

L +K

L

-K

Aufgabe 1.1 Erläutern Sie den Begriff "Optischer Knickpunkt" aus der RAA (Räumliche Linienführung) und skizzieren Sie ein Beispiel (HP & LP).

Aufgabe 1.2 Erläutern Sie den Begriff "Flattern" aus der RAA (Räumliche Linienführung) und skizzieren Sie ein Beispiel (HP & LP).

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Aufgabe 2 Aus einer Trassierung im Sauerland wird Ihnen ein Höhenplan und darunter das zugehörige Krümmungsband vorgelegt. a) Nennen Sie den entscheidenden vorhandenen Mangel in der Trassierung hinsichtlich der räumlichen Linienführung. b) Begründen Sie Ihre Antwort.

H

L

+k L

-k

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Aufgabe 3 a) Definieren Sie kurz und treffend den Begriff Klothoide. b) Der Einsatz von Klothoiden im Straßenentwurf obliegt oberen (max A) und unteren (min A) Grenzen. Nennen Sie diese Grenzen. Aus welchem Grund sind diese Grenzwerte sinnvoll. c) In der untenstehenden Zeichnung sind folgende Elemente zu sehen: symmetrische Wendelinie Klothoide 1, Klothoide 2 Wendepunkt Wendetangente D E

α1 , α2 ε1, ε2 τ1, τ2 Kennzeichnen Sie die einzelnen Elemente in der Zeichnung. d) Welcher der beiden Kreisbögen ist größer? Begründen Sie Ihre Antwort.

Kreisbogenanfang

M1

M2

Kreisbogenende

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Aufgabe 4 Skizzieren Sie das Krümmungband einer Trasse mit der Elementfolge: Gerade, Kreis, Kreis einschließlich der erforderlichen Übergangsbögen.

Aufgabe 5 Eine unsymmetrische Wendeklothoide beginnt bei der Station X1 [km] und endet bei der Station X2 [km] mit dem Kreisbogen R2 [m]. Der erste Teil bis zum Wendepunkt ist L1 [m] lang. a) Welchen Wert hat A2 [m], wenn folgende Größen bekannt sind? X1 X2 L1 R2

= = = =

7,710 7,990 180 [m] 400 [m]

[km] [km]

k

X2 X X1

L1

A2

R2

Aufgabe 6 In einem Lageplan sind 2 Kreise (R1 = 200 m; R2 = 175 m), verbunden durch eine symmetrische Wendelinie (A = 150 m), gegeben. Ermitteln Sie anhand der beigefügten Anlagen den zugehörigen Mittelpunktsabstand.

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Aufgabe 7 Die Länge einer Klothoide bis zur Kennstelle 3 ist 100 [m]. Wie groß ist an dieser Stelle der Radius (mit Lösungsweg)?

Aufgabe 8

h [müNN]

TS 3 h=82,51 m

TS 4 h=78,90 m s3= -1,5 %

TS 1 h=75,99 m TS 2 s1 = -2,1 %

1+783,68

s2= +3,5 %

h=69,89 m

2+074,24

2+434,8

2+675,20 L [km]

nicht maßstäblich

a) Der Abstand zwischen TS 3 und TS 4 steht für die Ausrundung des TS 3 vollständig zur Verfügung. Eine konstante Längsneigung der Gradiente zwischen TS 2 und TS 3 soll vermieden werden. b) Welcher EKA entspricht dieser Streckenabschnitt (mit Nachweis)? c) Ferner werden die Stationen und Höhen der Gradientenhoch- und Gradiententiefpunkte gesucht.

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Aufgabe 9 Entwerfen Sie ein Krümmungsband zum Höhenplan aus Aufgabe 8. Zu beachten sind : •

Entwurfsmerkmale der EKA 3, RAA (Tab 26),

•

die Radienrelationen und

•

die Verhältnisse A zu R ( R/3 ≤ A ≤ R)

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Aufgabe 10 Die skizziert dargestellte einfache Klothoide ist der Übergangsbogen zwischen einer Geraden und einem Kreisbogen mit dem Radius R = 170 m. Der Parameter des Übergangsbogens ist 100 m. Die Länge des Übergangsbogen ist (Bezeichnung und Maß): ? Tragen Sie in die leeren Kästchen der Skizze die jeweiligen Bezeichnungen und Maße ein, entnehmen Sie die Maße aus einer der Tabellen in Kasper/Schürba/Lorenz.

A=

Aufgabe 11  Legen Sie sich Blätter mit ausreichend großer Skizze gemäß dieser Abbildung an. Es soll ein Übergangsbogen von der Geraden auf den Kreisbogen (in Pfeilrichtung) eingeplant werden, die Lage der Geraden ist somit gleich der Lage der Wendetangente. Der Klothoidenparameter ist zwar über das (festgelegte) ΔR bekannt, soll hier aber numerisch nicht verwendet werden. Nehmen Sie je zwei der in den Kopfzeilen der A-, L-, R-Tabellen genannten Konstruktionsgrößen, die es erlauben, Anfangs- und Endpunkt der Klothoide festzulegen. Tragen Sie diesen Konstruktionsvorgang als solchen – ohne Werte – ein, nummerieren Sie dabei die Hilfslinien in der Reihenfolge der Bearbeitung.

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Aufgabe 12 Die skizziert dargestellte einfache Klothoide ist der Übergangsbogen zwischen einer Geraden und einem Kreisbogen. Der Parameter des Übergangsbogens ist 270 m. Die Länge des Übergangsbogen ist 243 m. Tragen Sie in die leeren Kästchen der Skizze die jeweiligen Bezeichnungen und Maße ein, entnehmen Sie die Maße aus einer der Tabellen in Krenz/Osterloh.

.

A=

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Aufgabe 13 In der skizziert dargestellten Situation ist ein Übergangsbogen (12) zwischen zwei Kreisbögen in Pfeilrichtung einzuplanen. Die Radien sind R1 = 250 m und R 2 = 300 m. Der Mittelpunktsabstand sei mit 575 m aus der Vorplanung entnommen. 1. Bestimmen Sie mit Hilfe des „Osterloh-Diagramms“ („Arbeitsblätter“ oder Bild 6.43 in Natzschka oder ...) den Parameter A des Übergangsbogens (Wendeklothoide, WKl). 2. Wählen Sie einen „runden“ Wert für A aus Tabelle 3. Ermitteln Sie damit die Werte der Konstruktionsparameter D, ε und E sowie den neuen Wert für den Mittelpunktsabstand. 4. Korrigieren Sie in der Graphik (nur „in Gedanken“) den Mittelpunktsabstand entsprechend. 5. Zielsetzung ist die Konstruktion der WKl entsprechend der einfachen Klothoide mit Anfangs- und Endpunkt, Lage der Wendetangente und des Wendepunktes (Klothoiden-Nullpunkt). Welche Werte brauchen Sie dazu und woher bekommen Sie diese ? Notieren Sie die Größen und entnehmen Sie die zugehörigen Werte aus einschlägigen Tabellen unter Nennung der Quelle („aus Tabelle ..... “). 6. Konstruieren Sie die WKl gemäß Pkt. 5; tragen Sie die Hilfslinien und -größen so nummeriert ein, dass damit der Konstruktionsablauf nachvollziehbar ist (Skizze, keine exakte Konstruktion).

M1 



M2

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Aufgabe 14 In der skizziert dargestellten Situation ist ein Übergangsbogen (1  2) zwischen zwei Kreisbögen in Pfeilrichtung einzuplanen. Die Radien sind R1 = 160 m und R 2 = 120 m. Der Mittelpunktsabstand M sei mit 39,90 m aus der Vorplanung entnommen. 1. Bestimmen Sie mit Hilfe des „Osterloh-Diagramms“ (Bild 6.46 in Natzschka oder ...) den Parameter A des Übergangsbogens (Ei-Klothoide, EKl). 2. Wählen Sie einen „runden“ Wert für A aus derTabelle. 3. Ermitteln Sie damit die Werte der Konstruktionsparameter D, ε und L sowie den neuen Wert für den Mittelpunktsabstand. 4. Korrigieren Sie in der Graphik (nur „in Gedanken“) den Mittelpunktsabst. entsprechend. 5. Aufgabe ist die Konstruktion der EKl entsprechend der einfachen Klothoide mit Anfangs- und Endpunkt, Lage der Wendetangente und des Klothoiden-Nullpunktes. Welche Werte brauchen Sie dazu und woher bekommen Sie diese? Notieren Sie die Größen und entnehmen Sie die zugehörigen Werte aus einschlägigen Tabellen unter Nennung der Quelle („aus Tabelle ..... “). 6. Konstruieren Sie die EKl gemäß Pkt. 5; tragen Sie die Hilfslinien und -größen so nummeriert ein, dass damit der Konstruktionsablauf nachvollziehbar ist (Skizze, keine exakte Konstruktion).

M1  M2 

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Aufgabe 15 Ein Straßenabschnitt ist durch das folgende Krümmungsband dargestellt. Der Übergangsbogen beginnt bei der Station X1 = 1,70 [km] und endet bei der Station X3, bei der Station X2 = 1,86 [km] ist die Krümmung k2. Die Klothoidenparameter sind A1 = 200 [m] und A2 = 250 [m]. a) Berechnen Sie mit dieser Gleichung den Wert von X3 [km].

+k LKl X1

X2

X3 L [km]

0,0

A1

A2

k2

Unmaßstäbliche Skizze

-k

Aufgabe 16 Ein Straßenabschnitt ist durch das folgende Krümmungsband dargestellt. Der Übergangsbogen beginnt bei der Station X 1. Ein Klothoidenparameter ist A1 = 200 [m]. Bei der Station X2 = 2,14 km ist die Krümmung k2 = + 0,004 [1/m]. Bei der Station X3 = 2,48 km ist die Krümmung k3 = - 0,002 [1/m]. a) Berechnen Sie mit dieser Gleichung den Wert von A2 [m]

+k k1

Unmaßstäbliche Skizze

A1

k2

X0

X3 L [km]

0,0

X1 k3

-k

X2

A2

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Aufgabe 17

Einfache Klothoide Sie haben eine Gerade mit Wasserabfluss (in Trassierungsrichtung) zur rechten Seite trassiert, danach folgt bis zur Linkskurve (R = 550 m) ein Übergangsbogen (A = 500 m). Zugrunde gelegt sind: RQ 31,5, EKA 3. 1. Skizzieren Sie das Rampenband für diesen Bereich (Drehachse mittig). 2. Berechnen Sie die vorhandenen Anrampungsneigungen. 3. Falls hier eine Überprüfung der mini- und maximalen Anrampungsneigung erforderlich ist, ermitteln Sie die beiden Grenzen und führen Sie die Überprüfung durch. 4. Was wäre hier bei Nicht-Einhaltung zu tun?

Aufgabe 18 Einfache Klothoide Sie haben eine Gerade mit Wasserabfluss (in Trassierungsrichtung) zur rechten Seite trassiert, danach folgt bis zur Rechtskurve (R = 950 m) ein Übergangsbogen (A = 600 m). Zugrunde gelegt sind: RQ 28,0, EKA 2. 1. Skizzieren Sie das Rampenband für diesen Bereich (Drehachse mittig). 2. Berechnen Sie die vorhandenen Anrampungsneigungen. 3. Falls hier eine Überprüfung der mini- und maximalen Anrampungsneigung erforderlich ist, ermitteln Sie die beiden Grenzen und führen Sie die Überprüfung durch. 4. Was wäre hier bei Nicht-Einhaltung zu tun?

Aufgabe 19 Eilinie Sie haben eine Linkskurve (R 1 = 1000 m) und eine anschließende Linkskurve (R 2 = 1500 m) mit einem Übergangsbogen (A = 700 m) trassiert. Zugrunde gelegt sind: RQ 43,5, EKA 1. 1. Skizzieren Sie das Rampenband für diesen Bereich (Drehachse mittig). 2. Berechnen Sie die vorhandenen Anrampungsneigungen. 3. Falls hier eine Überprüfung der mini- und maximalen Anrampungsneigung erforderlich ist, ermitteln Sie die beiden Grenzen und führen Sie die Überprüfung durch. 4. Was wäre hier bei Nicht-Einhaltung zu tun?

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Aufgabe 20 In der nachfolgenden Skizze ist ein unvollständiges Rampenband dargestellt. Die Drehung der Fahrbahn erfolgt über die Fahrbahnachse. Vorgegeben sind: RQ 31,5 EKA 3, q 1 = 6,0 %,

R1 q3

= 600 m, = 6,5 %,

R3 = 700 m, q5 = 6,0 %,

R5 = 800 m, L 2 = 150 m,

L4 = 80 m.

Überprüfen Sie die Bereiche 2 und 4, ob eine durchgehende Verwindung möglich ist und begründen Sie das.

Fahrbahnrandhöhe h [cm]

Unmaßstäbliche Skizze

L [km]

1

2

3

4

5

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Aufgabe 21

La g e p la n

1. Wann können lange Geraden im Lageplan von Vorteil und wann von Nachteil sein? 2. Was versteht man unter „Radienrelation“? Ist sie besonders im Bereich kleiner, mittlerer oder großer Radien einzuhalten (mit Begründung)? 3. Skizzieren Sie eine „kurvenstetige“ und eine „kurvenunstetige“ Trasse im Lageplan. 4. Wie wirken kurze Bögen mit kleiner Tangentenlänge zwischen Geraden auf den Fahrer? 5. Begründen Sie, ob die Sicherheit des Verkehrsablaufs einer geschlängelten Trasse mit vielen Kurven je Längeneinheit durch eine kleinere Kurve dazwischen wesentlich beeinträchtigt wird. 6. Wie lässt sich der ungünstige Eindruck einer Lageplangeraden in bewegter Topographie mildern?

H ö h e n p la n 1. An eine lange Gefällestrecke mit konstanter Neigung schließt sich eine lange Steigungsstrecke an. Auf was ist bei der Ausrundung zu achten? 2. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wannen soll eine kurze Gerade im Höhenplan geplant werden. Wie bewerten Sie das? 3. Die Relation Kuppen- zu Wannenhalbmesser ist geländeabhängig. Erläutern Sie die Gründe und nennen Sie die diesbezüglichen Richtlinien-Empfehlungen. 1. Durch was erfolgt primär und sekundär die optische Führung? Wie wird eine gute optische Führung eines Straßenzuges erreicht?

R ä u m li ch e Lin ie n fü h r u n g

2. Wann ist bei der Überlagerung von Lageplan und Höhenplan eine optisch, entwässerungstechnisch und fahrdynamisch gute Linienführung gewährleistet? 3. Im Lageplan liegt eine lange Gerade vor. Skizzieren Sie dazu einen Höhenplan mit „höhenplanfremder Abbildung“. Wann ist die Abbildung des Fahrbahnbands dazu „höhenplanverwandt“? 4. Was ist bei Wannen in Lageplankurven zu beachten? 5. Was versteht man unter „lageplanverwandter Abbildung“? Skizzieren Sie ein Beispiel einer lageplanfremden Abbildung des Fahrbahnbands. 6. Gibt es Richtlinien-Empfehlungen für das Verhältnis Radius im Lageplan zu Radius im Höhenplan; falls ja, wie lauten sie? 7. Skizzieren Sie eine „gekrümmte Kuppe/Wanne“ und zeichnen Sie die dazugehörigen Elemente im Lageplan und Höhenplan. 8. Was ist ein „Wendepunkt im Höhenplan“ (Beispiel skizzieren)? Gibt es Richtlinien-Empfehlungen für die Zuordnung der Wendepunkte im Lageplan und Höhenplan; falls ja, welche? 9. Fachbegriffe in der räumlichen Linienführung sind u.a. „Flattern“, "Brettwirkung" und „optischer Knickpunkt“. Skizzieren Sie räumlich dazu Beispiele. Zeichnen Sie die dazugehörigen Elemente im Lageplan und Höhenplan. Beschreiben Sie, wie derartige Trassierungen planerisch zustande kommen können und wie sie der Verkehrsteilnehmer beim Befahren empfindet.

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