Fisika Kemiringan Tikungan Dalan
Nalika kendaraan liwat tikungan horisontal, ana gaya sentrifugal sing nyurung kendaraan metu saka dalan. Kanggo ngimbangi gaya iki, dalan digawe miring mlebu utawa sing diarani superelevasi (kemiringan melintang). Hubungan antarane kacepetan, radius tikungan, kemiringan, lan gesekan samping diterangake nganggo persamaan massa titik:
e + f = V² / (k · R)
Ing kene, e minangka tingkat kemiringan melintang (superelevasi), f minangka koefisien gesekan samping sing digunakake, V minangka kacepetan desain, R minangka radius tikungan sing diukur menyang garis tengah dalan, lan k minangka konstanta satuan (127 kanggo satuan metrik utawa 15 kanggo satuan imperial).
Kalkulator Superelevasi Dalan mbantu ngrancang lan mriksa ukuran kemiringan kasebut kanthi cepet. Piranti iki ngetung kabutuhan kemiringan, mriksa wates gesekan samping, nemokake radius minimal sing aman, nemtokake kacepetan saran kanggo tikungan sing wis ana, lan ngetung dawa transisi runoff lan runout miturut kritéria AASHTO Green Book (2018, edisi kaping 7).
Cara Kerja Distribusi Metode 5 AASHTO
Kanggo mbagi kabutuhan lateral antarane kemiringan dalan (e) lan gesekan samping (f), AASHTO nggunakake Metode 5. Cara iki mbagi kabutuhan lateral kanthi proporsional adhedhasar wates maksimum masing-masing:
e = (D · e_(max)) / (e_(max) + f_(max))
Ing kene, D minangka kabutuhan lateral total (D = V² ÷ (k · R)), e_(max) minangka wates kawicaksanan superelevasi sing dipilih, lan f_(max) minangka wates gesekan samping maksimum sing diijini ing kacepetan kasebut. Nilai f_(max) diinterpolasi saka tabel AASHTO, ing ngendi wates gesekan kanggo satuan metrik yaiku antarane 0.17 ing kacepetan 30 km/h nganti 0.09 ing kacepetan 120 km/h. Kanggo satuan imperial, watese yaiku 0.17 ing kacepetan 20 mph nganti 0.08 ing kacepetan 80 mph.
Kanthi nggunakake metode iki, kacepetan sing luwih dhuwur utawa tikungan sing luwih landhep bakal nggunakake luwih akeh kemiringan nganti tekan wates e_(max) sadurunge ngandelake gesekan samping sing luwih gedhe.
Input lan Parameter Desain
Kanggo nggunakake kalkulator iki, pangguna kudu ngisi sawetara parameter ing bagean Input tikungan:
- Goleki: Pilihan mode petungan antarane Tingkat kemiringan, Radius minimal, utawa Kacepetan saran.
- Satuan: Pilihan antarane metrik (km/h · m) utawa imperial (mph · ft).
- Kacepetan desain: Kacepetan sing dirancang kanggo tikungan. Jangkoan sing didhukung dening tabel gesekan yaiku 15–130 km/h (10–85 mph).
- Radius tikungan: Radius tikungan horisontal sing diukur menyang garis tengah dalan.
- Superelevasi sing ana: Kemiringan melintang tikungan sing diukur, minangka persentase antarane 0% lan 12%.
- Wates kawicaksanan (e max): Tingkat maksimum saka lembaga dalan, biasane 4–6% kanggo dalan kutha, 8% kanggo wilayah sing kerep ana es, lan nganti 12% kanggo wilayah sing bebas es.
- Amba lajur: Amba siji lajur dalan kanggo ngetung rincian transisi.
- Lajur sing diputer: Jumlah lajur sing diputer ing sacedhake poros ing salah siji sisi (antarane 1 lan 3.5).
- Kemiringan normal: Kemiringan melintang padinan ing bagean lurus, biasane antarane 0% lan 6% (umumne 2%).
Pangguna bisa ngeklik Momot conto kanggo ngisi kolom nganggo conto angka, utawa Resiki kanggo ngosongake kabeh input. Yen telung kolom transisi (Amba lajur, Lajur sing diputer, lan Kemiringan normal) diresiki utawa dikosongake, kalkulator bakal ngliwati petung transisi.
Asil lan Rumus Substitusi
Asil petungan bakal dituduhake ing bagean Desain tikungan lan Rincian transisi. Kalkulator uga nyedhiyakake bagean Rumus lan substitusi sing nuduhake rincian petungan langkah-demi-langkah:
- Kabutuhan lateral: D = V² ÷ (k·R)
- Wates gesekan: f_max (tabel AASHTO, diinterpolasi miturut kacepetan)
- Metode 5: e = D·e_max ÷ (e_max + f_max)
- Gesekan samping: f = D − e
- Sudut kemiringan: atan(e)
- Radius minimal: R_min = V² ÷ (k × (e_max + f_max))
- Kacepetan saran: V² = k·R·(e + f_max(V)) ditanggapi kanthi bisection — asil dibunderakake mudhun menyang kelipatan 5 kanggo papan tanda.
- Runoff: Lr = (w·n₁·e ÷ Δ)·b_w
- Runout: Lt = (crown ÷ e)·Lr
- Penempatan: Kanggo tikungan tanpa spiral, udakara rong pertelu (67%) saka runoff (Lr) diselehake ing tangent sadurunge wiwitan tikungan, sapertelu sawise.
Pangguna bisa ngeklik Salin asil kanggo nyalin kabeh data kasebut menyang papan klip.
Aturan Khusus lan Pènget Keamanan
Kalkulator iki nduweni sawetara aturan otomatis kanggo nangani kahanan khusus lan njaga keamanan desain:
- Dalan Kutha Kacepetan Cendhek: Kanggo dalan kanthi kacepetan desain 70 km/h (45 mph) mangisor, kalkulator bakal nuduhake pènget: "Dalan kutha kanthi kacepetan cendhek ngetutake kriteria Green Book sing beda — anggep iki minangka pamriksan, dudu desain.".
- Kemiringan Ngisor Normal Crown: Yen asil kemiringan luwih cilik tinimbang kemiringan normal, bakal metu katrangan: "Tingkat sing dipetung ana ing sangisore normal crown — bagean normal-crown bisa dipertahankan ing kene.".
- Wates Kawicaksanan Dhuwur: Yen milih e_(max) ing dhuwur 8%, bakal metu pènget: "Wates ing dhuwur 8% ditujokake kanggo wilayah sing bebas es.".
- Penempatan Transisi: Kanggo tikungan tanpa spiral, transisi dipasang kanthi aturan rong pertelon (67%) saka runoff manggon ing bagean lurus (tangent) sadurunge wiwitan tikungan, lan siji pertelon (33%) manggon ing njeron tikungan.
Keamanan Data lan Pangolahan
Saben angka dipetung ing browser iki — ukuran tikungan panjenengan ora bakal ninggalake piranti iki. Ora ana data sing diunggah menyang server, saengga proses petungan iki aman lan njaga privasi pangguna kanthi kebak.
Pitakonan sing Kerep Ditakokake (FAQ)
Kepiye carane kalkulator nemtokake pilihan antarane kemiringan lan gesekan?
Persamaan massa titik e + f = V² ÷ (127 · R) nemtokake kabutuhan lateral D saka kacepetan lan radius. Metode 5 saka AASHTO banjur mbagi kabutuhan kasebut kanthi proporsional adhedhasar rong nilai maksimum: e = D · e_(max) ÷ (e_(max) + f_(max)), ing ngendi f_(max) minangka wates gesekan samping adhedhasar kenyamanan saka Green Book kanggo kacepetan desain — 0.17 ing kacepetan 30 km/h mudhun nganti 0.09 ing kacepetan 120 km/h, sing diinterpolasi ing antarane nilai tabel. Kacepetan sing luwih dhuwur lan tikungan sing luwih nikung bakal mindhah luwih akeh kabutuhan menyang kemiringan nganti tekan wates kawicaksanan; sawise iku, radius kasebut pancen cilik banget, lan kalkulator bakal nuduhake radius minimal tinimbang mbatesi asil kanthi meneng-meneng.
Wates kawicaksanan endi sing kudu dakpilih?
Cocogake karo kawicaksanan lembaga dalan, sing nimbang antarane biaya tikungan karo stabilitas kendaraan sing mlaku alon lan iklim. AASHTO nyedhiyakake limang wates: 4% lan 6% kanggo wilayah kutha sing kerep mandheg lan lalu lintas alon, 8% kanggo wilayah sing kerep ana salju lan es, lan 10% utawa 12% mung kanggo wilayah sing bebas es ing dalan gedhe padesan kanthi kacepetan dhuwur — amarga kendaraan sing mlaku alon bisa mleset mlebu ing tikungan sing miring banget nalika ana es.
Kepiye carane nemokake kacepetan saran (advisory speed) saka tikungan sing wis ana?
Iki minangka kacepetan paling dhuwur ing ngendi kabutuhan gesekan tikungan tetep ana ing njeron wates kenyamanan — kanthi ngrampungake V² = 127 · R · (e + f_(max)(V)) kanggo V, nganggo kemiringan e sing diukur. Amarga wates gesekan dhewe mudhun nalika kacepetan mundhak, persamaan iki ora duwe rumus langsung, saengga kalkulator nindakake iterasi bisection kanggo nemokake titik temu lan mbunderake asile MUDHUN menyang kelipatan 5 sabanjure kanggo nilai sing dipasang. Yen kacepetan paling ngisor ing tabel wae isih ngluwihi wates, tikungan mbutuhake radius sing luwih gedhe utawa kemiringan sing luwih dhuwur; yen titik temune ngluwihi 130 km/h, tikungan kasebut ora mbatesi kacepetan ing jangkoan sing dicakup.
Apa sing diarani superelevation runoff lan tangent runout?
Kemiringan melintang ora bisa langsung mlumpat saka kemiringan normal menyang kemiringan kebak ing titik tikungan. Tangent runout muter lajur njaba saka kemiringan normal nganti rata; banjur superelevation runoff muter kabeh perkerasan saka rata nganti tekan tingkat kemiringan kebak. AASHTO nemtokake ukuran runoff saka gradien relatif maksimum antarane pinggir perkerasan lan sumbu rotasi — 0.80% ing kacepetan 20 km/h mudhun nganti 0.38% ing kacepetan 120 km/h — saengga dalan kanthi kacepetan dhuwur entuk transisi sing luwih dawa lan luwih landai. Kanggo tikungan tanpa spiral, udakara rong pertelon (67%) saka runoff dipasang ing bagean lurus (tangent) sadurunge wiwitan tikungan; yen nganggo spiral, runoff digawe ing sadawane dawa spiral kasebut.
Kapan metode iki ora bisa ditrapake?
Jalur sepur nggunakake peninggian rel (equilibrium cant), yaiku rumus sing beda. Dalan kutha kanthi kacepetan kurang (70 km/h / 45 mph mangisor) duwe kriteria Green Book dhewe kanthi nilai gesekan sing luwih dhuwur. Tikungan sing disambungake nganggo spiral nggawe runoff ing sadawane spiral, dudu nganggo pamisahan tangent sing dituduhake ing kene. Lan ora ana petung kemiringan sing bisa ngganti desain saluran banyu, jarak pandang, lan desain perkerasan — owah-owahan arah kemiringan melintang ora kena manggon ing titik profil sing paling ngisor, lan wilayah sing ana es mbutuhake wates kemiringan sing luwih ngisor.