INGINERIE GEODEZICĂ MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU [310164]

[anonimizat] / MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT IF

Proiect de diplomă

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Ș.L. DR. ING. TRAIAN MODOG

ABSOLVENT: [anonimizat], CADASTRU ȘI ARHITECTURĂ

INGINERIE GEODEZICĂ / [anonimizat], tranșa August 2018

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Ș.L. DR. ING. TRAIAN MODOG

ABSOLVENT: [anonimizat] 2-1 Deplasări și Deformații 7

Figură 2-2 Determinarea deplasărilor verticale a punctului de control P din două puncte ale unei baze fixe 28

Figură 2-3[anonimizat] A și B 33

Figură 2-4 [anonimizat] a două drumuiri 35

Figură 2-5 [anonimizat] 36

Figură 2-6 Rețea de nivelment folosită la calculul numărului ecuațiilor de condiție 38

Figură 2-7 Schema rețelei de nivelment rezolvată prin măsurători indirecte 43

Figură 2-8 Determinarea deplasărilor punctelor de stație în rețelele de microtriangulație 47

Figură 2-9 Rețea de microtrilaterație constrânsă 59

Figură 2-11 Metoda aliniamentului 61

Figură 2-12 [anonimizat] 63

Figură 2-13 [anonimizat] 67

Figură 2-14. Imagine cu Barajul Scoreiu 72

Figură 2-15 Poziționare baraj Scoreiu 73

Figură 2-16 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M1, M2 și M3 1

Figură 2-17 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M1, M2 și M3 1

Figură 2-18 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M4, M5 și M6 2

Figură 2-19 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M4, M5 și M6 2

Figură 2-20 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M8, M9, M11 și M12 2

Figură 2-21 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M8, M9, M11 și M1 3

Figură 2-22 Deplasări verticale DMD (dig mal drept) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R1, R2 și R3 5

Figură 2-23 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R1, R2 și R3 5

Figură 2-24 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R4, R5 și R6 6

Figură 2-25 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R7, R8 și R9 6

Figură 2-26 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R10, R11 și R12 6

Figură 2-27 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R13, R14 și R15 7

Figură 2-28 [anonimizat] 2010-2018, a reperelor R16, R17, R18 și R19 7

Figură 2-29 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R1, R2, R3 și R4 9

Figură 2-30 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R5, R6 și R7 9

Figură 2-31 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R8, R9 și R10 9

Figură 2-32 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R11, R12 și R13 10

Figură 2-33 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R14, R15 și R16 10

Figură 2-34 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R17, R18, R19 și R20 10

Figură 2-35 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R21, R22, și R23 11

Figură 2-36 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R24, R25, și R26 11

Figură 2-37 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R27, R28, și R29 11

Figură 2-38 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R30, R31, și R32 12

Figură 2-39 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R33, R34, și R35 12

Figură 2-40 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R36, R37, și R38 13

Figură 2-41 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R39 și R40 13

Lista de Tabele

Tabel 1 BARAJ SCOREIU- DEPLASĂRI ORIZONTALE (mm) 4

Tabel 2 BARAJ SCOREIU – DEPLASĂRI VERTICALE (mm) 7

Tabel 3 BARAJ SCOREIU – DEPLASĂRI VERTICALE DIG MAL STÂNG (mm) 14

Introducere

Importanța procesului de urmărire a comportării în timp a construcțiilor este esențială pentru obținerea unor informații generale, asigurarea exploatării normale a construcțiilor, evaluarea măsurătorilor ce se impun pentru prevenirea incidentelor și respectiv diminuarea pagubelor materiale dar și degradarea mediului.

Deci, lucrările topografice sunt utilizate chiar și după terminarea respectiv darea în exploatare a construcțiilor cu scopul de a urmări comportarea în timp a acestora.

Urmărirea comportării în timp a construcțiilor se efectuează pe întreaga perioadă de viață a acestora, de la execuție și continuând pe întreaga durată a exploatării, deci urmărirea comportării construcțiilor în timp poate fi definită ca : „ o activitate sistematică de culegere și valorificare a informaților rezultate din observare și măsurare a fenomenelor ce caracterizează construcțiile în procesul de interacțiune cu mediul ambiant și cu cel tehnologic.”

Cauzele pentru care urmărirea comportării în timp a construcțiilor este o activitate atât de necesară sunt:

Majoritatea materialelor de construcții prezintă la exploatare anumite fenomene precum relaxarea, contracția, curgerea lentă, îmbătrânirea, ș.a. Odată cu trecerea timpului, aceste fenomene produc schimbări în proprietățile fizico-chimice ale construcțiilor, deci și în rezistența și distribuția de eforturi/forță între elementele structurii de rezistență a acestora.

Indiferent de măsurile luate în etapa de proiectare nu se pot prevedea cu precizie încercările la care va fi supusă construcția.

Odată cu trecerea timpului se produc anumite schimbări ce au influență asupra construcții. Apar schimbări ale condițiilor de agresivitate a mediului și pot avea loc anumite cataclisme naturale, cutremure, inundații, etc. Toate acestea influențează stabilitatea și rezistența construcției ducând odată cu trecerea timpului la distrugerea ei.

Urmărirea comportării în timp a construcțiilor poate fi de doua tipuri și anume:

Curentă care se face pe baza observațiilor directe.

Specială care se face pe baza unor măsurători realizate în acest scop.

Procedeul de urmărire se realizează în mod periodic în funcție de categoria de importanță a construcției și astfel se hotărăște intervalul de timp dintre cele două citiri.

Urmărirea comportării în timp se aplică tuturor categoriilor de construcții cu excepția locuințelor fără etaj, construcțiilor provizorii și anexelor gospodărești.

Urmărirea comportării în timp a construcțiilor se poate face cu una din următoarele metode:

Metoda fizică: Se măsoară temperatura, presiunea apei și altor mărimi fizice cu ajutorul aparatelor de măsură și control.

Metoda geometrică: Determinarea deplasărilor și a deformațiilor cu ajutorul măsurătorilor topografo-geodezice.

De obicei metodele topografice au la bază determinarea periodică a poziției punctelor marcate pe construcția supusă observării în raport cu poziția unor puncte fixe aflate înafara influenței construcției urmărite. Valorile mici ale deplasărilor și a deformațiilor duc la necesitatea utilizării unor instrumente/metode care vor asigura o precizie superioară pentru măsurarea și încadrarea rezultatelor în limita anumitor toleranțe stabilite în raport cu felul construcțiilor supuse urmăririlor.

Urmărirea comportării în timp a construcțiilor prin metode geodezice se face separat pentru supravegherea deplasărilor planimetrice și supravegherea deplasărilor pe verticală.

Rețelele geodezice de urmărire vor fi realizate din rețele planimetrice de microtriangulație, trilaterație și rețele nivelitice care sunt constituite din traseele de nivelment geometric de înaltă precizie.

Aspecte Generale Privind Deplasările Și Deformațiile

Studiul construcțiilor pe modele și la scară naturală, are drept obiectiv cunoașterea anumitor parametrii ce caracterizează și explică comportarea locală sau de ansamblu a construcțiilor cercetate. Modificările construcției studiate, rezultate ca urmare a solicitărilor statice sau dinamice, sau a unor factori cum ar fi: natura terenului de fundație, variația nivelului apei subterane, acțiunea greutății proprii asupra fundației, variațiile de temperatură, acțiunea vântului, etc; sunt puse în evidență pe baza rezultatelor obținute din măsurători efectuate în timpul începerii lucrărilor, în timpul execuției, dar și după terminarea construcției și darea ei în exploatare.

În studiul construcțiilor se definește prin deplasare schimbarea unui punct al construcției supusă solicitărilor, iar prin deformație, schimbarea distanței relative dintre punctele construcției supusă solicitărilor.

Supravegherea în timp a construcțiilor are un rol vital în conceptul de exploatare în siguranță a acestora. Pentru a fi posibil acest lucru, încă din faza de proiectare a construcțiilor, acestea vor fi corect dimensionate, va trebui să se țină seama de toate eforturile la care este supusă construcția, de condițiile hidrogeologice specifice, de gradul de seismicitate al zonei, de toți factorii ce pot produce avarii sau fenomene periculoase nedorite în exploatarea construcțiilor. În timpul realizării construcțiilor, trebuiesc luate toate măsurile necesare pentru pentru realizarea corectă a proiectelor, din materiale de calitate pe amplasamentul indicat, cu toate pârțile constructive prevăzute.

Măsurile de siguranță a construcției trebuiesc continuate și în perioada ei de exploatare, astfel încât să se respecte tehnologia de exploatare în condiții de risc minim.

Toate aceste prevederi reprezintă o tendință generală care însă nu poate fi asigurată în totalitate. Deteriorările semnificative în timp ale construcției, deformațiile și deplasările anormale ale structurii și alunecările de teren permit apariția avariilor în diverse momente ale exploatării construcției. Din acest motiv, există întotdeauna un risc de care va trebui să se țină seamă. Acest motiv impune realizarea urmăririi comportării construcțiilor cu grad mare de periculozitate în caz de avarii, aceasta acționând ca o componentă obligatorie în activitatea de exploatare a construcțiilor.

Urmărirea comportării construcțiilor devine astfel obligatorie, de ea trebuie să ținem seamă în toate etapele, de proiectare, de realizare și de exploatare a unei construcții.

Urmărirea comportării construcțiilor se execută de obicei la comanda beneficiarului (proprietarul construcției). Proiectele de rețele geodezice de U.C.C. (Urmărirea Continua a Construcțiilor) se execută de către specialiștii geodezi proiectanți, pentru pârțile constructive ale pilaștrilor, reperelor și bornelor, participând și inginerii proiectanți/constructori.

Efectuarea seriilor de măsurători trebuie realizate de către specialiștii geodezi, având o dotare tehnică corespunzătoare – aparate de măsură și tehnică de calcul.

Frecvența seriilor de măsurători impuse de proiectant sunt influențate de mai multe elemente, cum ar fi tipul construcției, vârsta acesteia, starea construcției și condițiile impuse de fundare respectiv condițiile de exploatare, acestea fiind de la 2 – 6 ori pe an, până odată la cel mult 2 ani.

Definiții și clasificări ale deplasărilor și deformațiilor

Construcțiile în general își modifică în decursul timpului atât forma geometrică cât și poziția în spațiu ca urmare a variației nivelului apei subterane, presiunii vântului, naturii terenului de fundare, acțiunii și greutății proprii asupra fundației, fenomenelor microseismice și a altor cauze.

Modificările construcțiilor sunt puse în evidență pe baza rezultatelor obținute din măsurări efectuate în timpul încercărilor, în timpul execuției, ca și după terminarea construcției și darea ei în exploatare. Aceste modificări pot fi deplasări sau deformări sau ambele.

Prin deplasare înțelegem schimbarea poziției spațiale a unui punct situat pe o construcție ce este supusă solicitărilor.

Figură 2-1 Deplasări și Deformații

Prin deformație se înțelege modificarea formei unui obiect, manifestată prin modificarea mărimii distanțelor relative între punctele construcției observate.

Determinarea deformațiilor și deplasărilor presupune cunoașterea unei situații de referință stabilită printr-o primă serie de măsurători numită ciclul zero. La intervale prestabilite se efectuează etapele de măsurători ale căror rezultate se compară cu ciclul zero și cu rezultatele ciclurilor anterioare, care prin comparație trebuie să evidențieze evoluția eventualelor deformații apărute.

Există două posibilități de măsurare a deplasărilor și deformațiilor construcțiilor și anume:

metode fizice, în care aparatele de măsurat sunt amplasate pe construcție sau în interiorul acesteia, și la care aparatele se mișcă odată cu construcția. Prin aceste metode se măsoară mărimile relative ale deformațiilor și deplasărilor. Metodele fizice se folosesc în cercetările experimentale de laborator, dar și la monitorizarea construcțiilor. Prin aceste metode se măsoară deplasări și deformațiile liniare și unghiulare, deformațiile specifice și deformațiile dinamice etc.;

metode geometrice, care raportează poziția anumitor puncte fixate pe construcție, la puncte fixe situate în afara construcției, amplasate pe terenuri stabile, nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției studiate. Prin aceste metode se măsoară mărimile absolute ale deformațiilor și deplasărilor construcțiilor. Din această categorie, fac parte metodele geodezice și fotogrammetrice.

Măsurarea deplasărilor și deformațiilor poate avea un caracter relativ sau absolut, parțial sau total.

Caracterul relativ al măsurătorilor corespunde situației când se măsoară apropierea sau depărtarea a două sau mai multe puncte ale construcției supuse observației.

Caracterul absolut al măsurătorilor corespunde situației când deplasările punctelor construcției se măsoară în raport cu o serie de repere fixe, amplasate înafara zonei de influență a deformațiilor construcției și terenului de fundare alcătuind așa numitul sistem general de referință.

Caracterul parțial se referă la diferența rezultatelor dintre două cicluri conjugate.

Caracterul total se referă la diferența măsurătorilor dintre ciclul final (actual) și ciclul inițial.

Deplasările și deformațiile pot fi liniare, unghiulare și specifice:

Deplasări și deformații liniare.

Tasările definite ca deplasări pe verticală în jos ale fundațiilor construcțiilor și a terenului de fundare a acestora;

Bombări sau ridicări, ce reprezintă deplasări pe verticală în sus ale fundațiilor construcțiilor;

Săgețile caracteristice unor elemente de construcție precum grinzile, stâlpii, plăcile, supuse unor solicitări verticale sau orizontale ce provoacă încovoierea acestora;

Înclinările apărute ca efect al tasărilor inegale, fără însă a afecta integritatea construcțiilor;

Crăpături și fisuri ce sunt definite ca rupturi în plan sau în pârți separate ale construcției apărute ca urmare a tasării neuniforme și apariției tensiunilor suplimentare;

Deplasările pe orizontală ale unor elemente ale construcției sau ale construcției în ansamblul ei, datorate unor forțe orizontale (alunecări de teren, împingerea apei) sau modificările aduse echilibrului terenului de fundare al construcției.

Deplasări și deformații unghiulare.

Aceste deformații sunt caracterizate de rotirea elementelor de fundație ale construcțiilor datorită acțiunii solicitărilor și modificării echilibrului terenului de fundare. Acestea pot avea loc în plan vertical sau în plan orizontal.

Deplasări și deformații specifice.

În această categorie sunt alungirile sau scurtările unui element al construcției sub efectul tensionării sau comprimării elementului respectiv.

Deplasările și deformațiile se pot clasifica și în funcție de durata fenomenului:

oscilații, acestea sunt deplasări care au loc pe o perioadă între 0,01 secunde și 1 secundă, cum sunt cele ale instalațiilor de mașini și deplasări cu o durată între 1 secundă și 10 secunde, cum sunt oscilațiile proprii ale construcțiilor;

mișcări de scurtă durată, care se înregistrează pe o perioadă de 10 secunde până la 10 zile și cuprind deformațiile construcțiilor sub solicitări, datorită radiațiilor solare, vântului sau mișcărilor diurne specifice;

mișcări de lungă durată, care sunt mișcări cu o perioadă cuprinsă între 10 zile și 10 ani, cum ar fi tasările și mișcările sezoniere ale construcțiilor noi, sau mișcări cu o perioadă între 10 ani și 100 ani ce caracterizează mișcările scoarței terestre.

Măsurarea deplasărilor și deformațiilor construcțiilor utilizează în general metode și aparatură specializată precum și un personal specializat în execuția măsurătorilor și interpretarea rezultatelor. Există două posibilități de măsurare a deplasărilor și a deformațiilor:

cu aparatele de măsură instalate în corpul construcției, caz în care aparatele se deplasează împreună cu construcția, deci se măsoară numai deplasările și deformațiile relative (de exemplu: pendulul invers, clema dilatometrică, bolțuri deformetrice și deformetru Hugggenberger, sonda termometricǎ rezistivǎ );

cu aparatele de măsură instalate în afara construcției, raportând măsurătorile la o rețea de puncte fixe situate în afara zonei de influență a factorilor ce acționează asupra construcției și terenului de fundare; deci se măsoară numai deplasările și deformațiile absolute. Acestea sunt măsurătorile prin metode topografo-geodezice, măsurători care pot fi extinse și asupra zonei de amplasare a construcției și a întregii regiuni care suferă deformații.

Precizia necesară la măsurarea deplasărilor și deformațiilor

Precizia de măsurare se stabilește în funcție de problemele ce trebuie rezolvate, pe baza analizei valorilor măsurate ale deplasărilor și deformațiilor. Precizia de măsurare depinde și de destinația și structura construcției însăși. Necesitatea respectării acestor condiții duce de obicei cu cerința că erorile măsurătorilor să fie de cel puțin 10 ori mai mici decât deformațiile ce pot conduce la distrugerea integrității construcției.

Poziția orizontală a mărcilor de observație de pe construcțiile executate pe teren stâncos se determină cu o eroare medie pătratică sub ±1÷1,5 mm, pentru construcții executate pe teren puțin compresibil (E ≥ 200 kg/cm²), se admite o eroare medie pătratică ±2÷3 mm, iar pentru construcțiile executate pe terenuri cu compresibilitate mare (E ≤ 75 kg/cm²) , la baraje de pământ eroarea medie pătratică admisă este ±5÷7 mm. În cazul construcțiilor portuare, maritime și fluviale precizia prevăzută în documentele normative pentru măsurarea deplasărilor orizontale și verticale este ±5 mm.

Precizia de măsurare a tasării se stabilește independent pentru fiecare caz în parte în funcție de sensibilitatea construcției și a instalației respectiv față de eventualele tasări inegale, în funcție de caracteristicile concrete în care se vor efectua măsurătorile și în funcție de viteza de evoluție a deformației. În cazul unei evoluții rapide a deformației este necesară o precizie mai mare, iar în cazul unei evoluții lente precizia poate fi mai redusă.

Importanța Cunoașterii Stabilității Reperelor în Lucrările de Urmărire a Comportării Construcțiilor

Dezvoltarea impetuoasă a științei și tehnicii conduce la necesitatea elaborării unor studii asupra activității umane pe baza unui bogat material observațional, care deschide noi perspective soluțiilor de proiectare și tehnologiilor de execuție în domeniul construcțiilor.

Calculele de rezistență, dimensionare și stabilitate, care stau la baza elaborării proiectelor sunt fundamentate, atât prin cercetări experimentale de laborator, cât mai ales, prin observații și măsurători directe, efectuate în timpul execuției construcțiilor și după darea în folosință a acesteia.

Cercetările experimentale și analiza solicitărilor și deformațiilor pe modele furnizează datele necesare privitoare la calitatea materialelor la forma cea mai economică a construcției și permit aprecierea coeficientului de siguranță. Numai rezultatele măsurătorilor efectuate pentru urmărirea comportării reale permit verificarea calculelor statistice de proiectare și a cercetărilor de laborator, acestea asigură și controlul comportării structurilor în exploatare.

Cu toate că pentru proiectare se iau în considerare toate solicitările posibile, în combinațiile cele mai diverse, acestea nu pot fi exact evaluate. În exploatare materialele de construcție manifestă anumite schimbări de structură, care evoluează în timp și modifică neașteptat, caracteristicile fizio-mecanice și distribuția eforturilor. De asemeni, intervin schimbări ale factorilor din mediul extern (influențe greu previzibile cu exactitate), care pot afecta grav construcția. Toate acestea justifică și explică caracterul științific și economic al activității de urmărire a comportării în timp a construcțiilor, precum și necesitatea organizării dotărilor și personalului corespunzător pentru realizarea măsurătorilor indispensabile soluționării problemelor.

Stabilitatea construcțiilor este urmărită cu ajutorul măsurătorilor efectuate cu diferite instrumente, aparate și metode.

În funcție de aparatura și metodele folosite, aceste măsurători se împart în două categorii:

măsurători fizice – efectuate pe aparate înglobate în construcții (pendule, clinometre, roc-metre), care oferă informații privind deplasările relative ale unor elemente structurale. Rezultatele sunt obținute rapid și nu necesită prelucrări laborioase pentru determinarea deplasărilor, dar nu se obțin nici un fel de date asupra deplasării construcției în ansamblu sau fată de teren;

măsurători topo-geodezice – pentru determinarea repetată a coordonatelor unor mărci, amplasate pe construcții, stabilirea deplasărilor făcându-se prin compararea rezultatelor obținute la momente diferite în timp. Pentru efectuarea măsurătorilor topo-geodezice este necesară realizarea unei rețele formate din pilaștri, materializați în teren și mărci amplasate pe construcția urmărită, aceste puncte fiind legate prin măsurarea unor elemente geometrice (unghiuri, distanțe, diferențe de nivel), pentru a li se determina coordonatele într-un sistem de referință. Se pot folosi mai multe metode de măsurare: microtriangulația, metoda aliniamentului, poligonometria – pentru rețele de urmărire a comportării construcției în plan (planimetrice), respectiv: nivelment geometric de precizie, nivelment hidrostatic, nivelment trigonometric, pentru rețele de urmărire a comportării pe înălțime (nivelitice).

Pentru stabilirea tasării construcției se folosește, în general, nivelmentul geometric de precizie, efectuat asupra unor repere mobile instalate în construcție și care alcătuiesc rețeaua de sprijin. În funcție de felul, forma și mărimea tasării, rețeaua de nivelment poate fi realizată sub formă de poligoane închise sau sub formă de drumuiri aproximativ paralele între ele. Rețeaua sub formă de poligoane închise se aplică la examinarea mișcării terenului sau ansamblului mare de construcții, iar drumuirile de nivelment se folosesc la examinarea obiectivelor alungite ca: poduri, foraje, viaducte, etc. În componența rețelelor de nivelment geometric intră reperele de pe obiectivul examinat, denumite mărci, precum și reperele fixe din interiorul construcțiilor numite repere de control. Reperele de control se amplasează în locuri alese special, pe cât posibil înafara zonei de influență a construcției și se realizează constructiv, astfel încât nivelul lor să nu fie modificat în timp prin:

influenta construcțiilor care se urmăresc

variația apelor subterane;

vibrațiile produse de circulația vehiculelor, etc.

De regulă se recomandă ca reperele de control să fie construite în cămine vizibile, iar cota capului acestuia să fie cu maxim 0,5m mai sus decât cota prevăzută în sistematizarea verticală. Amplasamentul fiecărui corp de control trebuie ales astfel încât de la el să se poată da vize direct la cât mai multe mărci mobile.

Mărcile de pe construcție se fixează pe elementele acesteia, a căror mișcare este prevăzută a fi urmărită în așa fel încât ele să poată fi conservate, păstrate și accesibile măsurătorilor pe toată perioada de exploatare a construcției.

Reperele de control trebuie să-și păstreze stabilitatea pe toată durata măsurătorilor dar practica ne arată faptul că asigurarea stabilității reperelor de control pentru o perioadă îndelungată de ani de zile este foarte dificilă.

În cadrul fiecărei rețele de urmărire este necesară determinarea unui număr minim de puncte care să fie stabile în timp, fată de acestea urmând a se calcula coordonatele celorlalte puncte, considerate mobile. Verificarea stabilității reperelor de control se face prin compararea diferenței de nivel măsurate cu cele calculate. Dacă diferențele de nivel între reperele de control măsurate în cele două cicluri nu diferă între ele cu mai mult decât valoarea erorii de măsurare, atunci acestea pot fi considerate stabile.

Alegerea punctelor stabile trebuie să fie făcută cu maximum de atenție. Corectitudinea valorilor deplasărilor depinde de respectarea ipotezei de stabilitate a punctelor de referință. O atenție deosebită trebuie acordată conservării în timp a elementelor de marcare și materializare a rețelei.

Precizia valorilor mai este influențată de o serie de factori: calitatea instrumentelor, acuratețea observațiilor, condițiile de mediu, conformația rețelei, dispunerea punctelor rețelei.

Prin compararea valorilor măsurate cu cele rezultate din analizele statistice efectuate pe modele ale deformațiilor și pe baza experienței, se verifică dacă deformațiile se stabilizează și dacă se confirmă ipotezele teoretice. Se stabilește astfel coeficientul de siguranță al construcției și, eventual, necesitatea unor modificări sau consolidări.

Activitatea de urmărire a deformațiilor vizează toate tipurile de construcții, cu precădere construcțiile cu importantă deosebită (lucrări hidrotehnice, combinate industriale) sub aspectul securității și necesităților economiei.

Marcarea si Clasificarea Punctelor topografice

Marcarea punctelor topografice (Cosmin Constantin Musat)

Marcarea reprezinta operatia de fixare a punctelor topografice pe teren. Aceasta operatiune permite concretizarea punctelor si ajuta la planuirea corecta a urmatorilor pasi. Marcarea acestor puncte se face avand in vedere scopul si importanta acestora, ele pot fi de doua tipuri.

Marcare provizorie

Marcare permanenta

Marcarea provizorie

Aceasta marcare este de scurta durata si este de incredere timp de 2-4 ani si se materialieaza folosind urmatoarele materiale.

Tarusi din lemn : care provin din copaci de esenta tare precum Stejarul, Carpen si Ulm-ul, avand sectiunea patratica sau rotunda cu raza de 4-6 cm. Pe partea superioara se va bate un cui topografic iar acesta va marca punctul matematic al tarusului. Acest tip de tarus se realizeaza la marcare provizorie a punctelor fie de drumuire sau de detaliu aflate in extravilan.

Poza tarus lemn

Tarusi din fier : au diametrul intre 1,5 – 3 cm si lungimea 15 respectiv 25 cm. Acest tip de tarus se realizeaza la marcarea punctelor din intravilan.

Poza tarus fier

Stalpi din lemn : au diametrul de 10 cm iar lungimea intre 1 – 1,25 m. Acesta se va materializa cu scopul de a acoperi punctele ce necesita o durabilitate mai mare.

Poza stalp lemn

Marcarea permanenta

Marcarea permanenta se mai numeste si bornarea punctelor. Materializarea punctului topografic de lunga durata se face prin borne. Se borneaza punctele retelei de sprijin ca si cele de indesire.

Bornele se confectioneaza fie din beton fie din beton armat sub forma unui trunchi de piramida cu sectiunea patrata. Aceste borne pot fi borne fara martori sau borne cu martori.

Poza borna martori si poza borna fara martori.

Marcarea punctelor de nivelment

Marcarea punctelor de nivelment se va face prin untilizarea semnelor (repere) care pot fi de doua tipuri:

Repere provizorii

Repere permanente

Repere permanente :

Pentru puncte topografice de ordinul I-II : repere fundamentale de adancime.

Pentru puncte topografice de ordinul III-IV si V : repere de sol (repere ordinare) si repere de perete (marci)

Reperele de sol : Se construiesc dintr-o teava metalica cu diametru de 60mm incastrata intr-un bloc de beton. In partea superioara a tevii este sudata marca cu un cap sferic. Inaltimea marcii fata de blocul de beton se maosara de la un cui forjat cu varful indoit, cu precizia de 1mm.

Poza cu reper de sol

Reperele de perete : denumite si repere consola, sunt turnati din fonta si contin coada, placa portcota sau numarul de ordine, consola si pastila semisferica pe care se aseaza mira. Locurile unde se planteaza reperele si marcile de nivelment, se aleg astfel sa asigure permanent stabilitatea lor, precum si folosirea lor in bune conditiuni.

Marcile se incastreaza in fundatiile sau peretii constructiilor rezistente si netasabile, in stanci etc. Incastrarea marcilor in peretii constructiilor se face la o inaltime de la sol de circa 40-60 cm.

Marcarea punctelor retelei de nivelment locale se face permanent prin repere si marci de tipul corespunzator preciziei nivelmentului ce se executa sau provizoriu, functie de destinatia retelei si timpul cat va fi folosita.

Ca repere provizorii se folosesc borne de beton, tarusi metalici, stalpi din lemn, soclul de zid sau de piatra a unei cladiri sau garduri, stanci.

La plantarea reperelor sau marcilor de nivelment se descrie locul de amplasare, in mod asemanator cu descrierea topografica a punctelor de sprijin planimetrice.

Tipuri de Repere și Clasificarea lor

Reperele trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

stabilitate – să servească drept sprijin astfel încât variația centrului reperului în plan și înălțimea să fie mai mică decât toleranța admisă;

conservare îndelungată – să poată fi folosite ca puncte de sprijin nu numai în procesul de trasare-montare, dar și în verificările periodice ale instalațiilor în perioada de exploatare;

accesibilitate – centrul reperului să permită instalarea rapidă, sigură și cu precizie a instrumentelor topografice;

locul de amplasare al reperului să fie comod pentru efectuarea măsurătorilor de precizie, să asigure un control sigur al pozițiilor reciproce și să permită măsurarea deplasărilor mărcilor cu o eroare medie pătratică în limitele a ±1mm.

Materializarea permanentă a reperelor de nivelment se realizează prin diferite metode, pe clădiri, pe stânci sau în pilaștrii de beton montați în teren. Reperele se pot amplasa în apropierea colțurilor unor clădiri care să prezinte siguranța (să fie în exploatare de 3-5 ani și să nu fie expuse unor influențe interioare sau exterioare).

Pentru amplasarea bornelor de nivelment pe teren se tine seama de înclinarea terenului, natura solului, nivelul apei freatice, necesitatea protejării împotriva deteriorărilor provocate de transport sau de lucrări agricole. Locurile adecvate sunt cele de pe stânci, pietriș, nisip cu granulație mare. Pentru stabilizarea reperelor trebuie avute în vedere: adâncimea de fundare, nivelul apei freatice și adâncimea de îngheț. Adâncimea necesară stabilizării punctelor fixe de înălțime trebuie să fie de 2,0-2,3 m.

La unele construcții se utilizează repere de adâncime, care ajung la câțiva zeci de metri în sol. Stabilitatea reperelor este asigurată printr-o gaură special amenajată pentru eliminarea influențelor dăunătoare ale rocilor de la suprafață și a rocilor necoezive.

Pentru materializarea punctelor se folosesc repere tip pană sau tip fus, confecționate din fontă, sau repere din materiale speciale (sticlă, bronz, oțel). Aceste materiale sunt rezistente la umiditate, acizi și coroziune. În ambele cazuri reperul se protejează împotriva influențelor exterioare cu o vopsea pe bază de miniu sau cu vaselină.

Formele reperelor montate pe clădiri pot avea diferite forme: tip pană, tip fus, respectiv repere obișnuite, din bare de oțel sau corniere, eventual nituri cu cap semirotund. În fundații de asfalt și beton se pot monta repere în formă de pană, prin împușcarea cu un pistol special.

Formele și materialele din care se confecționează reperele se aleg în funcție de condițiile locale: forma și materialul clădirii urmărite și condițiile mediului. Amplasarea trebuie să țină cont de necesitatea poziționării verticale a mirelor. În locul reperelor tip fus, s-a propus folosirea de repere din deșeuri de oțel pentru armături, cu diametrul de 16-18mm, pe al căror cap se montează prin sudare o bilă de oțel, care este apoi cromată. Aceste repere sunt ieftine și ușor de fabricat.

Numărul de puncte de observație de pe clădirea urmărită trebuie să permită determinarea precisă a deplasărilor. Deoarece un număr mare de mărci se distrug sau devin inaccesibile pe parcursul exploatării clădirii, se recomandă montarea a cel puțin trei mărci pentru fiecare parte independentă a clădirii. Numărul mărcilor depinde de forma clădirii, de materialul de construcție și de scopul măsurătorilor. Reperele de înălțime se pot monta pe o placă de fundație sau pe soclul fundației, fiind protejate cu un capac de oțel sau beton împotriva deteriorării.

Repere speciale pentru lucrări de precizie

Cercetările efectuate asupra rețelelor de referință au demonstrat că marcarea la zi a punctelor, chiar și prin pilaștrii monolit de beton cu dispozitive de centrare forțată nu asigură cerințele preciziei și stabilității; oscilațiile diurne și anuale ale temperaturii aerului influențează sensibil poziția reperului. De asemenea, dacă este distrus reperul de la zi, rețeaua nu mai poate fi reconstituită precis. Din această cauză s-au construit diverse tipuri de repere subterane de înaltă stabilitate și pilaștri cu posibilități de centrare precisă a instrumentelor de măsurare pe verticala reperului subteran. Transpunerea pe verticală a reperului subteran la zi se poate realiza într-un sistem mecanic sau optic.

Repere subterane cu transpunere mecanică

Aceștia sunt așa numiții repere hidrostatici sau “umezi”, funcționând pe principiul pendulului invers.

Marca subterană, numită și marcă de adâncime, se amplasează la o adâncime evaluată în funcție de factorii descriși mai sus. De la marcă pornește pe verticală o coloană, umplută cu apă, intrând în bazinul, în care plutește flotorul cu aripi stabilizatoare, ancorat printr-un fir de oțel de reper. La partea superioară, flotorul are o placă reticul, menținută permanent în aceeași poziție fată de verticala locului, prin împingerea hidrostatică a flotorului. Centrarea cu mare precizie pe placa reticul este realizată cu un dispozitiv optic. Stabilitatea reticulului fată de verticala mărcii de adâncime este asigurată la ±0,05¸0,10mm.

Principalul neajuns al reperelor hidrostatice constă în dificultatea realizării practice a acestora, se mai adaugă însă și pericolul înghețării lichidului din cazul lipsei unei incinte speciale de protecție.

Repere speciale cu transpunere optică

Reperul, împreună cu pilastrul formează un ansamblu simplu, ușor de executat, economic și precis. Calculele efectuate și experiența practică demonstrează posibilitatea atingerii unei precizii de centrare pe verticala locului de cel puțin ±0,01 respectiv ±0,02mm, care satisface pe deplin exigențele de precizie ale măsurătorilor geodezice.

Determinarea amplasamentului optim a reperelor de control

După cum este cunoscut, reperele de control trebuie amplasate în afara zonei de influență a construcției urmărite. Reperele de control pot fi montate pe clădiri, pe stânci stabile, pe pilaștrii din beton construiți pe teren, sau pe borne de beton.

Clădirile pe care se montează reperele de control trebuie să îndeplinească câteva condiții:

să fie consolidate;

să fie în exploatare de cel puțin cinci ani;

să nu fie supuse diferitelor influențe interioare și exterioare, cât și trepidațiilor;

să nu fie amplasate pe terenuri inundate sau subminate (cu gol dedesubt).

Deoarece nu avem posibilitatea determinării prealabile, cu precizie, a limitelor teritoriului influențat de construcție, mai ales în cazul unor construcții de dimensiuni mari. Nu putem afirma cu siguranță că toate reperele care au punctele fixe se vor găsi în afara suprafeței în care se resimte efectul tasării construcției. De asemenea, acțiunea unor factori geologici, atmosferici sau tehnici, poate să ducă la perturbarea stabilității unora din reperele de control.

Reperele de control se așază, de regulă, în apropierea colțurilor, unde stabilitatea este mai mare.

Reperul de control amplasat pe construcții sau pe stâncă prin încastrare, este de regulă confecționat din oțel sub formă de tijă, prevăzut cu un cap semisferic, executat din metal dur, inoxidabil, pe care se va așeza mira. Acest reper se fixează cu mortar de ciment în orificiile săpate în ziduri sau stânci. Reperele deosebit de importante vor fi prevăzute cu capace de protecție. Reperele de control de pe obiectul cercetat trebuie să fie amplasate în acord cu proiectantul general al construcției, în așa fel încât deplasările lor să caracterizeze comportarea construcției în ansamblu.

Condiția de bază în amplasarea reperelor de pe obiectul cercetat este aceea că orice astfel de reper să poată fi observat din cel puțin trei puncte de observație și numai în mod cu totul excepțional din două astfel de puncte.

Pentru măsurarea deplasărilor verticale ale straturilor de pământ situate la diferite adâncimi – cazul barajelor de pământ – se folosesc mărci de adâncime. Construcția acestor repere trebuie să asigure o legătură bună între ele și stratul de pământ examinat, astfel încât toate mișcările verticale ale acestui strat să poată fi transmise fără deformări bulonului asupra căruia se fac măsurători.

Pentru ca deplasările verticale ale stratului urmărit să se transmită mărcii măsurate fără deformații trebuie ca tija reperului, care face legătura între stratul urmărit și marca de suprafață, să fie izolată cu ajutorul unei țevi de protecție, evitând astfel eventualele frecări nedorite sau alte influențe.

Reperele de control amplasate pe teren, numite și repere de suprafață, sunt construite sub formă de borne din beton armat, având formă de trunchi de piramidă cu baze pătrate. Borna din beton armat se sprijină pe o talpă din beton armat, de care este legată cu ajutorul unei armături metalice.

Se poate aprecia, pe baza experienței practice, că distanta minimă admisă pentru amplasarea reperelor de control fată de construcția urmărită este de 2H (H=înălțimea construcției) sau de 4S (S=lățimea gropii de fundație). Normativele elaborate de I.N.C.E.R.C. pentru determinarea tasărilor construcțiilor civile și industriale prin metode topografice, prevăd “stabilirea distanței minime D (în metri) de la construcție până la punctul de amplasare a reperului de control și se poate determina cu relația: D = 5 B în care B este lățimea minimă a radierului sau a tălpii de fundație, exprimată în metri”.

În cazul barajelor cu înălțimi de peste 40m, zona de influență se va calcula pe baza distribuției eforturilor în masivul de rocă. La alegerea amplasamentelor reperelor de control trebuie să se acorde mare atenție nivelului apelor subterane, acestea afectând foarte mult stabilitatea, prin bombarea terenului din cauza înghețului.

Stabilirea zonelor cu o adâncime convenabilă a apelor subterane se realizează în funcție de două elemente: adâncimea maximă a înghețului și înălțimea ridicării capilare a umidității de la nivelul apelor subterane. Adâncimea de îngheț este diferită și aceasta depinde de proprietățile solului, de durata gerului și de înălțimea zăpezii. Deoarece în țara noastră adâncimea maximă a înghețului este de 1,20 m, iar înălțimea ridicării capilare a umidității în terenurile argiloase este de 1,40 m, nivelul favorabil al apelor subterane se consideră 3,00-3,50 m. În concluzie, adâncimea optimă de fundare a reperelor de control trebuie să fie de 2,00-2,50 m.

La materializarea reperelor de adâncime se execută un foraj, realizat special pentru eliminarea influenței rocilor de la suprafață și a rocilor necoezive asupra stabilității. Structura geologică a zonei respective are o importantă hotărâtoare la alegerea și stabilirea adâncimii de amplasare a reperelor. Reperele trebuie amplasate astfel încât să se fundeze pe roci stabile, practic necontractabile, la cea mai mică adâncime posibilă pentru roca de bază. De asemenea, se caută evitarea zonelor cu focare seismice. Adâncimea de dispunere a reperelor se calculează cu ajutorul următoarelor elemente: oscilațiile diurne și anuale ale temperaturii aerului în imediata apropiere a solului; coeficientul de conductibilitate termică al rocii de bază; și variațiile pânzei freatice, rezultate din documentațiile amănunțite asupra factorilor meteorologici, hidrologici și geofizici.

Se consideră suficientă adâncimea la care oscilațiile diurne și anuale ale temperaturii aerului la sol se amortizează până la ±1¸0,2°C, valori care nu mai influențează semnificativ stabilitatea. Ca și repere de control pentru urmărirea comportării în timp a unei construcții pot fi folosite și reperele nivelmentului de precizie de stat, dacă se găsesc prin apropiere. Atunci când reperii de control se amplasează în terenuri moi, sau adâncimea straturilor de pământ macroporice depășește doi metri, se impune folosirea reperelor de adâncime. Talpa acestor repere poate ajunge până la câțiva zeci de metri adâncime. În acest fel ele oferă siguranța că nu se vor deplasa în timp.

Prevederi și Reglementări Tehnico-Legislative

În țara noastră urmărirea comportării construcțiilor și a terenurilor se realizează conform anumitor legi, normative și standarde. Toate acestea reprezintă punctul de plecare in realizarea măsurătorilor geodezice cu privire la urmărirea comportării în timp a construcțiilor.

Reglementările cele mai importante utilizate la urmărire sunt:

STANDARDELE DE STAT (STAS):

STAS 2745/1990 cu referire la terenurile de fundare și urmărirea tasărilor fundațiilor prin diverse metode topografice.

STAS 7883/1990 cu referire la controlarea comportării construcțiilor în timp.

STAS 10439/1976 cu referire la marcarea și semnalizarea punctelor pentru supravegherea terenurilor și a construcțiilor în timp.

HOTĂRÂRI ALE GUVERNULUI ROMÂNIEI (HGR):

Hotărârea Guvernului României 766/1997 pentru avizarea regulamentelor privind calitatea construcțiilor.

Hotărârea Guvernului României 925/1995 pentru modificarea și completarea Regulamentului de verificare și expertizare tehnică de calitate a proiectelor, privind execuția lucrărilor de construcții.

Hotărârea Guvernului României 261/1994 pentru aprobarea unor reglementări din OUG 2/1994 referitoare la calitatea în construcții.

NORMATIVE:

PE 130/1997 – Normativ pentru urmărirea comportării în timp a construcțiilor.

PE 734/1989 – Norme tehnice pentru întocmirea unor procedee sau instrucțiuni de urmărire a comportării construcțiilor în timp.

PE 702/1981 – Instrucțiuni tehnice pentru realizarea lucrărilor topo-geodezice și cartografice necesare proiectării, executării sau exploatării unor amenajări hidroenergetice.

LEGEA NUMĂRUL 10/1995: referitoare la calitatea în construcții.

Categoriile de urmărire, perioadele de timp la care se efectuează urmărirea respectiv metodologia efectuării de urmărire sunt de obicei stabilite de către proiectant in colaborare cu expert, în funcție de categoria de importanță a construcției supusă urmăririi.

Rețele Geodezice pentru Urmărirea Comportării în timp a Construcțiilor

Rețelele geodezice pentru urmărirea comportării construcțiilor sunt de regulă proiectate ca rețele planimetrice de microtriangulație respectiv microtrilaterație, dar pot fi proiectate și ca rețele nivelitice.

Alegerea rețelei planimetrice pentru urmărirea construcțiilor se face ținând cont de următoarele chestiuni:

sensul și mărimea deplasărilor urmărite.

configurația terenului, condițiile de vizibilitate între puncte și condițiile de realizare a pilaștrilor și reperelor.

mărimea obiectului urmărit respectiv întinderea suprafeței urmărite.

condițiile de stabilitate ale punctelor rețelei.

durata de timp în care trebuie efectuate măsurătorile și obținerea deplasărilor reperelor mobile.

aparatura de măsurare existentă și posibilitățile de echipare cu dispozitive de măsurare a direcțiilor azimutale și zenitale respectiv a distantelor în rețea.

De regulă, rețelele nivelitice se proiectează, similar cu rețelele planimetrice ținându-se cont de următoarele:

mărimea deplasărilor urmărite,

condițiile practice de efectuare a traseului nivelmentului,

suprafața construcției supusă urmăririi,

perioada de timp la care trebuie efectuată măsurătoarea.

Tipuri de rețele geodezice de urmărire a comportării în plan

Rețelele geodezice de urmărire a comportării în plan pot fi grupate în rețele complete, rețele incomplete sau rețele simple.

Rețeaua completă este o rețea geodezică alcătuită din patru tipuri de puncte: puncte de stație, puncte de control, puncte de orientare respectiv puncte de observație. Punctele de observație și cele de control sunt staționabile pe când punctele de pe obiectul cercetat și cele de orientare nu pot fi staționate.

Rețeaua incompletă este rețeaua geodezică unde între punctele de stație și cele de control nu există vize reciproce și punctele de control nu sunt staționabile. Această rețea se compune din puncte de control, de orientare și detaliile obiectului urmărit.

Rețeaua simplă este o rețea geodezică ce este compusă din stații de observație, puncte de observație și puncte de control. Reperele de pe obiectul cercetat sunt înlocuite cu o rețea a stațiilor de observație, legate între ele și legate reciproc cu punctele de control. Punctele de control se află în afara zonei supusă deplasării.

Aparatura geodezică utilizată

Aparatura geodezică utilizată va fi întotdeauna determinată individual de către proiectul curent și de situația terenului unde se vor efectua măsurătorile. Aceasta va fi aleasă și pe baza importanței dar și a preciziei cerute. Important de reținut este optimizarea chimiei dintre aparatura folosită și metoda sau metodele utilizate pentru a reduce timpul folosit pe teren. În acest caz vom folosi aparatul Leica TS30, care are o precizie de măsurare a unghiurilor de 0.5cc și o precizie de măsurare a distanțelor de 0.6mm + 1ppm.

Principii de alegere a aparaturii geodezice de măsură

Ținându-se seamă de scopul urmărit, de gradul de precizie, respectiv de deplasările ce se urmăresc, operatorul va alege aparatele care îi asigure determinarea deplasărilor cu precizie superioară, un timp de lucru scurt, efort cât mai mic în timpul efectuării măsurătorilor.

Evoluția aparatelor geodezice și a tehnologiilor influențează pozitiv și considerabil calitatea lucrărilor/măsurătorilor dar și eficiența acestora, totuși operatorul poate în orice moment să fie trădat de tehnologie dacă nu este atent la cum utilizează aparatul și metoda pe care o folosește la executarea măsurătorilor.

Orice operator indiferent de gradul de experiență trebuie să își cunoască “uneltele” cu care lucrează deoarece se pot produce greșeli fără intenție care pot duce la reluarea măsurătorilor.

Înainte de începerea măsurătorilor de urmărire a comportării construcțiilor în timp este important ca executantul să verifice dacă precizia aparatelor propuse spre utilizare corespunde obiectului urmărit pentru a obține date care să asigure precizia impusă deplasărilor punctelor obiect.

Aparate geodezice recomandate în supravegherea construcțiilor energetice

Pentru rețelele de microtriangulație se recomandă utilizarea teodolitelor clasice, electronice dar și a stațiilor totale care să asigure măsurarea unghiurilor cu precizia rețelelor de triangulație de stat, de ordinele I – IV.

Teodolitele clasice, denumite în acest caz de înaltă precizie, au următorii parametri:

puterea de mărire M a lunetei poate fi schimbată de la 30x – 80x, prin schimbarea ocularelor;

cea mai mică diviziune de pe micrometru este 1cc.

sensibilitatea nivelei torice de calare este de 20cc/2 mm.

au greutate și stabilitate mare.

există posibilitatea iluminării cercurilor gradate pentru a asigura condiții favorabile pentru citirea direcțiilor.

Teodolitele electronice și stațiile totale utilizabile pentru ordinul I de precizie la măsurători de direcții au caracteristici asemănătoare cu cele ale teodolitelor clasice, însă au în plus următoarele avantaje:

se îndepărtează operația subiectivă de realizare a coincidenței citirilor pe micrometru

sunt aparate ce corectează automat citirile orizontale și verticale când calarea nu este perfectă

cresc viteza de măsurare

Metode Topografo-Geodezice de Măsurare a Deplasărilor și Deformațiilor Verticale ale Construcțiilor

O importanță majoră în analiza comportării construcțiilor, atât pe perioada încercărilor pe modele sau la scară naturală, cât și după darea în folosință și exploatare au datele cu privire la deplasările pe verticală a construcțiilor.

Principiul de măsurare a deplasărilor și deformațiilor pe verticală constă în determinarea repetată a cotelor punctelor de control, fixate pe construcția observată, în raport cu mai multe repere fixe, amplasate pe terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției. Punctele de control încorporate pe construcție, se deplasează împreună cu construcția și deci prin observațiile realizate asupra lor, se pot stabili valorile deplasărilor verticale.

Metodele utilizate la determinarea tasărilor construcțiilor pot fi împărțite astfel:

Metoda nivelmentului geometric de înaltă precizie.

Metoda nivelmentului trigonometric de precizie.

Metoda nivelmentului hidrostatic.

Mărimile deplasărilor verticale, tasări sau ridicări, pot fi determinate prin metode semiriguroase, numerice și utilizând prelucrarea datelor din măsurători de pe teren prin metoda celor mai mici pătrate. Alegerea unui anumit tip de măsurătoare se va face după natura și precizia cerută dar având în minte și aparatura folosită. (Având un aparat cu precizie scăzută sau acesta este decalat)

Metoda nivelmentului geometric de înaltă precizie

Principala metodă de determinare a tasărilor construcțiilor este metoda nivelmentului geometric de precizie. Aceasta este o metodă ce asigură precizia cea mai mare la măsurarea deplasărilor verticale ale construcțiilor.

După forma, tipul și mărimea construcției studiate, se realizează configurația rețelei de nivelment geometric care poate fi efectuată sub formă de poligoane închise sau sub formă de drumuiri poligonometrice.

În componența rețelei de urmărire intră următoarele tipuri de puncte:

Mărci sau puncte.

Repere fixe sau de referință.

Mărcile vor fi amplasate pe construcția urmărită, acestea sunt numite și mărci de tasare sau repere mobile. Punctele de control au rolul de a reda cât mai aproape de adevăr componentele verticale ale deplasărilor unor elemente separate, sau a construcției ce se tasează, pe care acestea sunt fixate. Ele se încastrează în componentele de rezistență ale construcției și trebuie să asigure verticalizarea pe acestea a mirelor de nivelment.

Reperele fixe sau de referință sunt fixate în terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției studiate. Ele au rolul realizării unui plan de comparație fată de care se vor determina deplasările verticale ale punctelor de control. La amplasarea acestora trebuie să se țină cont de condițiile geotehnice și hidrologice ale terenului, de necesitatea asigurării condițiilor optime pentru a efectua citirile pe mire și de sistematizarea terenului în jurul construcției studiate. Sunt necesare minim două repere fixe, în așa fel dispuse încât să acopere cât mai uniform zona din împrejurul construcției.

Reperele fixe sau de referință se pot clasifica în repere de suprafață și repere de adâncime. Reperele fixe de adâncime și cele de suprafață într-o mai mică măsură au rolul de a asigura stabilitatea planului orizontal de referință, fată de care se determină deplasările verticale ale punctelor de control încorporate pe construcția studiată.

Ca o regulă putem afirma că reperele fixe sau de referință se amplasează în afara zonei de influență a construcției studiate, sub adâncimea de îngheț până la roca de bază, sau sunt încastrate în construcțiile existente, vechi, masive și stabile sau în stânci, respectiv locuri accesibile pentru observații.

Procesul prin care se determină deplasările verticale ale punctelor de control (mărcilor de tasare) cuprinde următoarele etape:

Etapa măsurătorilor de nivelment la locul experimentării, în laborator sau pe teren, în fiecare ciclu de măsurare.

Etapa prelucrării măsurătorilor pentru determinarea deplasărilor verticale ale construcției.

Etapa de testare a stabilității reperelor fixe ale rețelei de referință, în raport cu care se efectuează măsurătoarea deplasărilor verticale ale construcției. Dacă se constată că unele repere fixe și-au modificat poziția pe verticală, se vor introduce corecțiile corespunzătoare.

Etapa de calcul a deplasărilor verticale ale punctelor de control de pe construcția studiată.

Etapa de evaluare a preciziei de determinare a deplasărilor verticale și stabilirea intervalelor de încredere.

Etapa întocmirii documentației tehnice.

Metoda nivelmentului trigonomeric de precizie

Metoda nivelmentului trigonometric de precizie se folosește pentru măsurarea deplasărilor verticale pentru punctele de control de pe construcțiile studiate, în special a punctelor îndepărtate și greu accesibile ale construcțiilor înalte.

La baza metodei nivelmentului trigonometric de precizie stă determinarea cotelor punctelor de control. După obținerea acestor cote, deplasările verticale se obțin din diferențele cotelor din ciclul actual și al corespondentelor acestora din ciclul inițial.

Măsurarea unghiurilor orizontale și verticale (zenitale) se efectuează cu teodolite de precizie pentru citire unghiulară de ±1cc și ±0,5cc, de precizie înaltă sau cu stații totale cu această precizie.

Măsurarea unghiurilor zenitale se realizează în perioada de stabilitate a refracției atmosferice, pentru că în momentul maxim al refracției atmosferice adică miezul zilei, calitatea imaginii este scăzută, rezultând astfel erori de focusare a imaginii lunetei aparatului.

Prin experimentările din laborator și pe teren, s-a demonstrat că nivelmentul trigonometric de precizie cu vize scurte (până la 100 metri) permite obținerea unei precizii comparabile cu precizia nivelmentului geometric. În condiții de laborator, s-a obținut determinarea diferenței de nivel dintre două puncte, aflate la o distanță de 60 metri, cu o eroare medie pătratică de ± 0.1 mm. În condițiile de teren, pentru distanța de 80 metri, diferența de nivel s-a determinat cu o eroare medie pătratică de ± 0.2 mm. În cazuri de dificultate în lucru, ca urmărirea comportării barajelor, metoda nivelmentului trigonometric cu vize scurte devine mai profitabilă din punct de vedere economic în comparație cu metoda nivelmentului geometric.

Pentru distanțe mai mici de 100 metri, corecția totală datorită efectului de curbură a Pământului și de refracție atmosferică este neglijabilă. În cazul determinării deplasărilor verticale ale construcțiilor, prin nivelment trigonometric de precizie, refracția atmosferică și influența curburii Pământului poate fi eliminată aproximativ în întregime, prin modul de lucru, respectiv prin diferența măsurătorilor între două cicluri de observații. La măsurarea deplasărilor verticale valoarea unghiului zenital este determinată cu câte trei măsurători complete, în cele două poziții ale lunetei, astfel:

La cele trei fire zenitale (firul reticular orizontal și cele două fire stadimetrice)

De trei ori la firul unic zenital în funcție de forma reticulului aparatului folosit.

Media aritmetică a valorilor rezultate din cele n măsurări reprezintă valoarea probabilă a unghiului zenital măsurat.

Eroarea medie pătratică a unui unghi zenital măsurat este:

Eroarea medie pătratică a unghiului zenital mediu este:

unde: .

În cazul distanțelor scurte, precizia de determinare a cotelor punctelor prin metoda nivelmentului trigonometric este ridicată, astfel metoda poate fi folosită în cazul unor studii, în special când măsurarea deplasărilor orizontale și verticale se face concomitent.

Determinarea deplasărilor verticale din diferența cotelor punctelor obținute în ciclul actual și ciclul inițial presupune un volum mare de calcule. Determinarea deplasărilor verticale este în relație directă cu diferențele unghiurilor zenitale, măsurate în punctele de capăt ale unei baze fixe, când orizontul instrumentului se modifică în fiecare ciclu de observații.

Se consideră o bază fixă, în raport cu punctele de capăt ale acesteia A și B, odată cu măsurarea elementelor necesare determinării deplasărilor orizontale (b, , ) se efectuează și măsurarea elementelor necesare determinării deplasărilor verticale () ale punctului de control P de pe construcția observată.

Figură 2-2 Determinarea deplasărilor verticale a punctului de control P din două puncte ale unei baze fixe

În ciclul inițial, cota punctului determinată din punctul A al bazei este dată de relația:

unde: HA – orizontul instrumentului în punctul de stație A și – diferența de nivel dintre orizontul instrumentului din stația A și punctul de control P

Orizontul aparatului din punctul de stație A, determinat de la reperul R de cotă cunoscută este dată de relația:

Reperul de cotă cunoscută va fi stabilit cât mai aproape de punctele de stație, A și B, iar citirea pe miră, , va fi valoarea rotundă, aceeași în toate ciclurile de observații, aleasă astfel încât unghiul zenital să fie aproximativ drept .Orizontul locului se va determina cu formula:

Diferența de nivel dintre orizontul instrumentului din punctul de stație A și punctul de control P este dată de relația:

Deplasarea verticală a punctului de control, între cele două cicluri de observație, determinată din punctul de stație A este dată de formula:

În mod asemănător, deplasarea verticală a punctului de control, determinată din stația B are forma:

Diferențele dintre valorile orizonturilor instrumentului din cele două cicluri de măsurători, necesare la calculul deplasării verticale a punctului de control vor fi:

Notăm cu:

și

Prin liniarizare necesara a relațiilor de mai sus se obțin următoarele expresii:

Deplasările verticale ale punctului de control, determinate din cele două puncte de stație vor fi:

Ca valoare definitivă a deplasării verticale a punctului de control se va lua media aritmetică:

sau media ponderată a celor două valori:

Metoda prezentată oferă posibilitatea determinării deplasării verticale a punctelor de control, de pe construcția supusă observărilor, în funcție de diferențele unghiurilor zenitale, măsurate în două cicluri de măsurători, pentru cazul general al variației orizontului instrumentului în punctele de stație, reprezentând o metodă eficientă în cazul folosirii nivelmentului trigonometric de precizie.

Eficiența metodei este cu atât mai mare cu cât numărul punctelor de control, precum și numărul ciclurilor de măsurători este mai mare, proprietate remarcabilă în practica încercării construcțiilor ca și a urmăririi comportării lor în timp.

Metoda nivelmentului hidrostatic

Măsurarea deplasărilor verticale ale construcțiilor, în cazuri mai speciale se poate efectua de asemenea prin metoda nivelmentului hidrostatic. Metoda este aplicată cu rezultate foarte bune în condiții speciale, în condiții grele de lucru (locuri greu accesibile în interiorul clădirilor, la înălțimi mari), unde metoda nivelmentului geometric de precizie înaltă este dificilă sau uneori imposibilă de aplicat.

Prin metoda nivelmentului hidrostatic se asigură un control permanent și continuu a stabilității construcțiilor, aceasta metodă permite de asemenea o automatizare a înregistrării datelor măsurate.

Comparativ cu metoda nivelmentul geometric, metoda nivelmentului hidrostatic prezintă numeroase avantaje, avantajul principal fiind precizia de efectuare a lucrărilor și măsurarea nivelitică în același timp a mai multor puncte.

Determinarea diferenței de nivel prin nivelment hidrostatic permite eliminarea unor erori ale instrumentului, erori ce pot fi întâlnite la metoda nivelmentului geometric. În plus, realizarea nivelmentului geometric de precizie înaltă, în cazul observării unor construcții aflate în execuție sau date în exploatare, poate întâmpina foarte multe greutăți.

De multe ori nu avem posibilitatea instalării aparatului fără dispozitive specifice, nu se poate tine mira în punctele de control de pe construcția studiată, nu se poate opri procesul de producție pentru a executa măsurătorile. Dezavantajele menționate se elimină prin folosirea nivelmentului hidrostatic care se execută mult mai rapid decât nivelmentul geometric de precizie și aparatura folosită este de construcție simplă, este mult mai ieftină și se depozitează mai ușor.

Un dezavantaj al metodei poate fi considerat faptul că se pot măsura doar diferențe de nivel mici. Precizia nivelmentului hidrostatic depinde și de operatorul care realizează contactul dintre vârful șurubului și oglinda apei. Alți factori cu importantă în precizia de măsurare a diferențelor de nivel prin această metodă sunt: distanța reciprocă a aparatelor, diferența de nivel dintre acestea, condițiile exterioare și calitatea umplerii aparatului cu apă.

Metoda nivelmentului hidrostatic este bazată pe principiul vaselor comunicante. În punctele de control de pe construcția studiată sunt amplasate tuburi gradate unite între ele cu un furtun. Diferența citirilor pe tuburile gradate, corespunzătoare nivelului apei din tuburi, acestea prezintă diferența de nivel dintre cele două puncte. Sistemul hidrostatic mai cuprinde și un rezervor suplimentar cu rol de compensator.

Deplasările verticale ale unor pârți ale construcției se vor produce împreună cu diferitele dispozitive de prindere a tuburilor gradate. Pe parcursul măsurătorilor aparatura poate fi montată fix pe clădire sau poate fi mobilă, adică deplasată în diferite puncte.

În cel dintâi caz deoarece un tub este instalat într-un reper fix deplasările verticale ale construcției se determină din diferența citirilor efectuate pe tubul situat în punctul de control, corespunzător diferitelor cicluri de observații. În al doilea caz determinarea deplasărilor verticale se face ca și în cazul nivelmentului geometric.

Diferența de nivel dintre tuburile gradate și legate între ele printr-un furtun, amplasate în punctele A și B se calculează cu relațiile:

unde: și – înălțimile tuburilor gradate și și – distanțele de la capetele tuburilor până la nivelul lichidului, exprimate de citirile pe scalele celor două tuburi.

Când sistemul hidrostatic cuprinde atât tuburi în repere fixe cât și tuburi fixate în puncte de control, determinarea deplasărilor verticale ale punctelor de control se face ca la drumuirea de nivelment geometric sprijinită pe repere de cote cunoscute.

Compensarea Rețelelor de Nivelment

Metoda măsurătorilor condiționate

Figură 2-3Metoda măsurătorilor condiționate – cazul drumuirii sprijinite pe două repere A și B

A și B – repere de control fixe;

M1, M2 – mărci de urmărire în poziția inițială (ciclul I de măsurători);

M1’, M2’ – mărci de urmărire în poziția actuală (ciclul II de măsurători);

h1, h2, h3 – diferențele de nivel măsurate în ciclul I de măsurători;

h1’, h2’, h3’ – diferențele de nivel în ciclul II de măsurători;

Δ1, Δ2 – deplasările verticale ale mărcilor în intervalul dintre cele 2 cicluri de măsurători.

Vom considera o porțiune dintr-o rețea de nivelment și anume o drumuire sprijinită la capete pe două repere A și B pe care le considerăm fixe. Avem diferențele de nivel măsurate pe teren între punctele drumuirii în două cicluri de măsurători.

Dacă am renunța la h3 și h3' și am raporta deplasările mărcilor M1, M2 numai la un singur reper de control (A) vom putea scrie:

Măsurând h3 și h3' drumuirea se leagă și de reperul (B) creând astfel o condiție geometrică. Dacă luăm în considerare și corecțiile măsurătorilor V și V' vom putea scrie o egalitate între diferențele de nivel măsurate inițial și cele actuale:

,

de unde rezultă o ecuație de condiție a corecției:

,

unde:.

Considerăm o rețea formată din 2 drumuiri de nivelment sprijinite pe aceleași 2 repere de control A și B.

Figură 2-4 Metoda măsurătorilor condiționate –cazul a două drumuiri

unde: M1, M2 , M3 , M4 , M5 – mărci de pe obiectul urmărit și h1, h2, h3 , h4, h5, h6, h7– diferențe de nivel măsurate în ciclu.

Din figura de mai sus putem scrie:

ciclul 1 ciclul 2

Se observă că suma diferențelor de nivel de pe cele 2 trasee trebuie să fie egală. Deci punem condiția de închidere a drumuirilor de nivelment:

Ecuația d) este combinația liniară a ecuațiilor a), b), c) și că ecuația c) este combinația ecuațiilor a), b), d). În consecință la compensarea rețelei vom lua în considerare oricare 3 din cele 4 ecuații, cele 2 drumuiri AM1M2B și AM3M4M5B dau fiecare câte o ecuație de condiție.

Identitatea punctelor de sprijin ale acestor drumuiri are drept consecință scrierea unei ecuații suplimentare de închidere a drumuirii.

Considerăm o rețea de sprijin sub forma unei drumuiri de nivelment închisă pe punctul

Figură 2-5 Metoda măsurătorilor condiționate –cazul unei drumuirii izolate

Din această figură rezultă următoarele ecuații de condiție:

, ciclul 1

, ciclul 2

Ecuația c) este o combinație a ecuațiilor a) și b) sau ecuația b) este o combinație a ecuațiilor a) și c). Deci la compensarea rețelei trebuie să se ia în considerare numai 2 din cele 3 ecuații. În majoritatea cazurilor se iau pentru rezolvare ecuațiile b) și c).

Considerăm ca rețea de sprijin o drumuire de nivelment închisă care nu cuprinde reperul de control ci este numai legată de el în mod indirect.

În acest caz vom lua în considerare că deplasarea eventuală a mărcii M1 determinată prin intermediul legăturii cu reperul de control A este cunoscută. În consecință marca M1 poate avea caracterul reperului de control. În drumuirea închisă M1M2M3 se vor scrie obligatoriu ecuațiile b) și c) specificate la cazul precedent.

Analizând aceste cazuri de rețele de sprijin putem stabili numărul de condiții independente. Se observă că în drumuirile care se sprijină la ambele capete pe reperele de control, numărul de ecuații de condiție independente este:

unde:

D – numărul diferențelor de nivel măsurate de două ori.

M – numărul mărcilor mobile.

N – numărul ecuațiilor de condiție independente.

Determinarea numărului de ecuații de control independente

Verificarea rețelei de calcul a numărului ecuațiilor de condiție o vom face considerând rețeaua din figura următoare:

Figură 2-6 Rețea de nivelment folosită la calculul numărului ecuațiilor de condiție

Această formulă poate fi verificată în următoarea rețea sub forma unei drumuiri de nivelment formată din 3 reperi A, B și C.

Se observă că ecuațiile a) + b) = c), prin urmare nu există decât 2 ecuații independente. Același rezultat se obține dacă aplicăm relația de mai sus în care:

Drumuirea închisă pe punctul de plecare creează posibilitatea scrierii unei condiții suplimentare și deci numărul ecuațiilor independente în rețea se determină cu relația:

unde: I – numărul închiderilor.

Această relație poate fi verificată în rețeaua din figura anterioară completată cu drumuiri care formează închideri cu drumuirile suplimentare.

D=9, M=5, I=2 N=D-M+I=6

++

Din ecuațiile de mai sus primele 6 sunt independente, celelalte provin din combinațiile celorlalte 6.

Alegând din ecuațiile de mai sus oricare din 6 ecuații independente le putem transforma în 6 ecuații de condiție ale corecției. Din primele 6 ecuații independente se obține următorul sistem liniar de ecuații de condiție ale corecțiilor:

+

+

unde coeficienții corecțiilor vor fi (+1) sau (-1), iar termenii liberi vor fi:

Se trece la sistemul normal de ecuații care are forma:

unde: p – ponderile de nivel măsurate.

Prin rezolvarea acestui sistem de ecuații se obțin valorile corelatelor cu ajutorul cărora se calculează corecțiile astfel:

Corecțiile astfel obținute se aplică diferențelor de nivel măsurate și aflăm valorile definitive ale acestora. Se calculează apoi deplasările verticale ale mărilor, calcul care se face pe diferite căi luând ca bază pentru control diferite repere stabile.

Diferențele dintre valorile rezultate în calculul deplasărilor pe diferite căi nu trebuie să depășească 0,01 milimetri și aceasta datorită rotunjirilor.

Eroarea medie pătratică a unității de pondere calculată după compensare va fi:

unde: N – numărul ecuațiilor de condiție

Aprecierea condițiilor deplasărilor determinate va consta în calcularea valorilor medii ale acestor deplasări ca erori ale funcțiilor de observații compensate:

Conform relației:

unde: φ – derivatele parțiale ale funcțiilor F în raport cu mărimile observate și q – numărul succesiv al ultimei reducții a expresiei .

De exemplu pentru deplasarea mărcii M2 calculată cu ajutorul primei căi vom obține:

Cu ajutorul căii a treia vom avea:

Coeficienții φ calculați îi trecem în partea de jos a tabelului și îi considerăm drept coeficienți ai ecuațiilor de corecție. Eroarea medie pătratică a deplasării calculată pe diferite căi trebuie să fie aceeași. Când măsurătorile inițiale și cele finale s-au executat cu aceeași pondere se schimbă doar coloana termenilor liberi.

Metoda măsurătorilor indirecte

Figură 2-7 Schema rețelei de nivelment rezolvată prin măsurători indirecte

Pornind de la relația stabilită la metoda măsurătorilor condiționate:

și introducând corecțiile observațiilor, obținem:

Se poate scrie un sistem de ecuații de tipul celui de mai sus prin rezolvarea căruia se vor obține deplasările diferitelor puncte din rețeaua de nivelment.

Înlocuirea diferenței corecțiilor prin corecția „”:

adică eroarea termenului liber:

Acesta este cazul de trecere de la măsurători condiționate la măsurători indirecte când se obține sistemul de ecuații al erorilor:

Din acest sistem obținem necunoscutele , adică deplasările punctelor din rețeaua de nivelment. Dacă avem de urmărit deplasarea pe verticală a unui singur reper mobil legat de câteva repere de control se poate proceda astfel:

……………………………….

.

Rezolvând sistemul vom obține valoarea lui :

.

Metode de Măsurare și Determinare Topografo-Geodezice a Deplasărilor și Deformațiilor Orizontale ale Construcțiilor

La măsurările deplasărilor orizontale, metodele topografo-geodezice sunt deseori singurele metode care permit determinarea absolută a mărimii și direcției deplasării unei construcții sau anumite zone de teren. Instrumentele geodezice permit măsurarea la distanță a deplasărilor și deformațiilor, ele aflându-se în afara zonei de influență a construcției, staționând în puncte considerate imobile, ce formează rețeaua de sprijin.

Determinarea deplasărilor construcțiilor în plan orizontal are mare importantă la construcțiile masive de tipul podurilor și barajelor la care sub efectul forțelor orizontale se pot produce deplasări importante ce pot avea efecte periculoase.

Metodele topografo-geodezice folosite în acest sens sunt diferite și corespund condițiilor de lucru și preciziei ce se cer unor asemenea categorii de construcții. Se pot utiliza următoarele metode: metoda microtriangulației; metoda microtrilaterației; metoda aliniamentului; metoda poligonometrică și metoda combinată.

Cele mai utilizate metode topografo-geodezice în prezent din cele enumerate mai sus sunt metoda microtriangulației, microtrilaterației și metoda aliniamentului.

Metoda microtriangulației

Metoda microtriangulației este utilizată pentru determinarea vectorul deplasării orizontale a punctelor de control fixate pe construcția urmărită , raportat la un sistem de referință.

Metoda se folosește la urmărirea comportării în timp a construcțiilor masive și a terenurilor din împrejurul acestora.

Determinarea vectorului deplasării orizontale a construcției necesită realizarea unor măsurători repetate, cu aceeași precizie cu care a fost construită inițial.

Metoda microtriangulației „este de fapt o triangulație cu laturi relativ mici de 100 – 300 metri și în care unghiurile trebuie măsurate foarte precis”.

În practică cum am mai amintit anterior întâlnim următoarele tipuri de rețele: rețea completă, rețea incompletă și rețea simplă.

În funcție de tipul rețelei se fixează dar și proiectează pe terenul din vecinătatea construcției următoarele puncte:

Punctele semnalizate denumite și mărci de vizare. Acestea redau cu exactitate mărimile și direcțiile de deplasare a elementelor construcției.

Punctele de observație. Acestea servesc la așezarea pe ele a teodolitului sau a semnalelor.

Punctele de control. Cu ajutorul acestora se determină eventuale schimbări ale stațiilor de observație.

Punctele de orientare. Acestea sunt amplasate de regulă în afara zonei de influență a construcției.

Determinarea deplasărilor orizontale ale punctelor de stație în rețelele de microtriangulație

În cadrul rețelei de microtriangulație sunt efectuate observații unghiulare și liniare. Prin metoda celor mai mici pătrate se determină în final coordonatele acestor puncte. Se repetă măsurătorile și se vor obține fie aceleași rezultate, fie alte rezultate generate de deplasările punctelor.

Vom examina în continuare o porțiune dintr-o rețea de microtriangulație conform figurii alăturate:

Figură 2-8 Determinarea deplasărilor punctelor de stație în rețelele de microtriangulație

Considerăm punctul de stație și vizăm punctele S1, S2, S3 măsurând direcțiile k1, k2, k3.

După un interval de timp stabilit datorită eventualelor deplasări care apar, punctul de stație își va modifica poziția în S´´ și punctele vizate în S1´, S2´, S3´ după aceea vom măsura direcțiile k1´, k2´ și k3´.

Deplasarea punctului de stație a produs o variație a direcțiilor măsurate cu cantitățile , iar deplasarea punctelor vizate provoacă o variație a direcțiilor măsurate cu cantitățile .

Diferențele între unghiurile obținute în cele două cicluri de măsurători depind de mărimea deplasărilor și de erorile de măsurare. Pe baza acestor diferențe se vor putea determina componentele cele mai probabile ale deplasărilor punctelor de referință.

Notăm cu corecțiile pentru direcțiile măsurate inițial și cu corecțiile pentru direcțiile măsurate actual și vom obține conform figurii niște condiții de egalitate pentru stația de observație S:

În fiecare din relațiile de mai sus se observă o componentă comună –„necunoscuta de orientare a stației S ”:

Astfel ecuațiile pot fi scrise sub forma:

.

Variațiile și ale orientării unei direcții provocate de variația coordonatelor capetelor sale sunt date de relații cunoscute:

.

Folosind variațiile coeficienților de direcție, vom obține:

Prin înlocuirea variațiilor vom obține pentru fiecare direcție observată următoarele ecuații:

.

Precizia determinării deplasărilor punctelor de stație

După rezolvarea sistemului de ecuații normale este necesar calculul mărimii erorii medii pătratice a unității de pondere pe baza compensării efectuate care este dată de expresia:

unde: r – numǎrul de ecuații,

n – numǎrul de necunoscute și p și p´ – ponderile observațiilor.

sau

unde: q – numărul reducerilor succesive.

Calculul corecțiilor (V și V’ ) cere să se calculeze în prealabil mărimile corelatelor ki. Această operație va fi evitată folosind metoda de la măsurători indirecte și vom calcula direct [] + [] astfel:

Adunăm cele două relații și va rezulta următoarea relație:

În continuare vom obține:

++

+

+

+

Primele patru componente din partea dreaptă a egalității vor fi egale cu zero, deci va rămâne ultima componentă. Înlocuim pentru mărimile calculate (x, y, z și u) și se va obține relația:

Termenul , este ultima reducție din schema Gauss. În cazul general de n necunoscute, expresia o vom nota , astfel formula : , va avea forma:

Erorile individuale ale necunoscutelor se vor calcula prin intermediul coeficienților de pondere astfel:

Identificarea punctelor stabile în rețelele de microtriangulație

La proiectarea rețelei de microtriangulație se urmărește ca punctele să fie așezate în zone care să asigure stabilitatea lor. Sub influența unor factori ce sunt dificili de urmărit, poziția punctelor de stație nu este stabilă și apar deplasări mici care introduc în rețea erori mari raportate la deplasările construcției.

Pentru a putea determina deplasările orizontale ale punctelor de stație trebuie să cunoaștem două puncte fixe care între două măsurători și-au păstrat poziția și astfel în ecuațiile de corecție aceste puncte vor interveni sub forma următoarei relații:

Stabilirea punctelor de stație rămase fixe se realizează prin metode cum ar fi: compararea distanțelor măsurate cu precizie, compararea unghiurilor, compararea orientărilor, compararea cotelor punctelor de stație sau compararea stării nivelei fixate pe pilaștrii din punctele de stație. Utilizarea acestor metode necesită volum mare de muncă, timp mult și de asemenea cheltuieli mari.

Un procedeu simplu, ieftin și des folosit pentru identificarea punctelor stabilite constă în studiul invariabilității unghiurilor formate în rețeaua punctelor de stație. În cazul rețelelor mari această metodă devine însă greu de aplicat.

Punctele A, B și C (în realitate stabile) nu vor putea fi identificate cu ajutorul metodei anterioare. Astfel identificarea se face admițând ca stabile două puncte și determinând deplasările celorlalte. Când adaptarea stabilității punctelor a fost justă și în componența rețelei intră și alte puncte de stație stabile, deplasările și vor fi apropiate de valoarea zero. Când adaptarea stabilității punctelor este greșită iar unul din punctele stabile nu este fix, pentru celelalte puncte se vor obține deplasări diferite de zero care cuprind și influența deplasării punctului fix. Astfel este posibil ca unele puncte să redea în urma compensării deplasări nule dar în realitate să fie deplasate, iar altele să rezulte ca fiind deplasate și de fapt să fie stabile.

Punctelor de stație stabile se pot identifica și cu ajutorul testelor statistice. Cel mai folosit fiind Testul Student , utilizat pentru a decide dacă deplasările Dh sau Dx, Dy determinate pentru repere sau mărci de urmărire sunt întâmplătoare, sau pot fi acceptate cu un anumit grad de siguranță, ca semnificative pentru rețeaua examinată:

respectiv

Măsurarea unghiurilor orizontale prin metoda reiterației

Metoda reiterației constă din măsurarea repetată a unghiurilor din jurul unui punct, pe porțiuni diferite ale limbului. Se realizează prin vizarea punctelor din rețea, pornindu-se de la un punct de orientare mai îndepărtat dar cu condiții bune de observare, efectuând măsurători în mai multe serii. O serie cuprinde două semi-serii. Fiecare semi-serie se închide cu viză pe punctul de plecare (controlul turului de orizont). Într-o serie se admit maxim 18 vize.

Seriile se efectuează cu origini diferite; intervalul I dintre serii se calculează cu relația:

I = 400g/m·n

unde: m = numărul dispozitivelor de citire și n = numărul seriilor.

Diferențele între citirile efectuate la începutul și la sfârșitul unei semi-serii (închiderile în tur de orizont) nu pot depăși toleranța impusă în funcție de ordinul de precizie.

În cazul nerespectării închiderilor în tururile de orizont indicate în tabel, este necesară refacerea observațiilor. În situațiile deosebite a staționării pe construcția în funcțiune cu vibrații se va impune realizarea a 6 serii.

Compensarea rețelelor de microtriangulație prin măsurători indirecte

Rezolvarea sistemului de ecuații

Din bazele teoriei de specialitate se știe că în cazul măsurătorilor indirecte pentru determinarea unui număr k de mărimi se face un număr n de măsurători. Întotdeauna în cazul măsurătorilor indirecte, numărul măsurătorilor este mai mare sau egal cu numărul mărimilor de determinat.

Sistemul ecuațiilor de erori în acest caz este de forma:

……………………………….

.

Considerăm un sistem de ecuații de erori de n ecuații cu trei necunoscute care poate fi scris astfel:

………………………………………….

Măsurătorile indirecte pot avea aceeași precizie sau precizii diferite. În cazul măsurătorilor indirecte de precizii diferite, sistemul considerat are aceeași formă doar că ecuațiile au ponderile

Sistemul de ecuații este nedeterminat din punct de vedere algebric pentru că intervin ca necunoscute, pe lângă mărimile ce se determină x, y, z și erorile aparente . Rezolvarea lui se face atașând condiția:

respectiv

.

Erorile aparente după cum rezultă din sistemul ecuațiilor de erori sunt funcții de x, y, z deci putem scrie:

= minim, pentru măsurători de aceeași precizie , iar pentru măsurători de precizii diferite avem:

minim

Derivând parțial funcțiile în raport cu și se obține sistemul ecuațiilor normale de forma:

pentru măsurători de aceeași precizie iar pentru măsurători de precizii diferite avem:

Rezolvarea sistemelor de mai sus se face prin una dintre metodele cunoscute.

Măsurătorile indirecte sunt caracterizate prin faptul că pentru compensarea lor se pot scrie sisteme de ecuații în care numărul de necunoscute este mai mic decât numărul de ecuații.

Calculul erorilor medii pătratice în cazul măsurătorilor indirecte

Eroarea medie pătratică a unei singure măsurători

Eroarea medie pătratică a unei singure măsurători, în cazul măsurătorilor de aceeași precizie, se determină cu relația:

În cazul măsurătorilor de precizii diferite vom calcula eroarea medie pătratică a unității de pondere cu relația:

Erorile medii pătratice ale mărimilor determinate

unde : și – coeficienți de pondere.

Compensarea rețelelor de microtriangulație prin măsurători condiționate

Rezolvarea sistemului de ecuații

Sistemul ecuațiilor de erori în acest caz este de forma:

..…………………………..

Analizând sistemul ecuațiilor de erori observăm că algebric este nedeterminat, numărul ecuațiilor este mai mic decât numărul necunoscutelor.

Pot fi însă găsite valori pentru necunoscutele sistemului care să-l verifice, dacă se atașează condiția:

Sau în cazul măsurătorilor condiționate de precizii diferite.

Aceste valori, vor fi însă valori probabile, cele adevărate situându-se într-un interval corespunzător de precizie.

Considerând o funcție compusă de forma:

= minim – pentru măsurători de aceeași precizie, respectiv :

pentru măsurători de precizii diferite .

Vom obține sistemul normal de ecuații care are forma:

…………………………………….

pentru măsurători de aceeași precizie:

………………………………………………………….

pentru măsurători de precizii diferite.

Rezolvând acest sistem de ecuații se obțin corelatele cu ajutorul cărora se calculează corecțiile .

Calculul erorilor în cazul măsurătorilor condiționate

Eroarea medie pătratică a unei singure măsurători se determină cu relația:

– pentru măsurători de aceeași precizie

– pentru măsurători de precizii diferite

unde: – este numărul necunoscutelor din sistemul ecuațiilor de erori.

Eroarea medie pătratică a unei funcții de mărimi măsurate direct și supuse la condiții se calculează cu relația:

– atât pentru măsurători de aceeași precizie, cât și pentru măsurători de precizii diferite.

unde: este coeficientul de pondere pentru funcții de mărimi măsurate direct și supuse la condiții.

Metoda microtrilaterației

Rețelele liniare pot fi divizate ulterior ca rețele constrânse, în cazul în care sistemul de axe, în raport cu care se calculează poziția punctelor noi este definit aprioric printr-un număr de elemente mai mare decât necesarul (coordonatele X, Y ale unui punct și orientarea unei laturi), sau ca rețele libere, în cazul în care sistemul de axe este ales convenabil.

În cazul rețelelor constrânse, sistemul de axe este dat de regulă în mod supra-abundent, prin intermediul a două perechi de puncte vechi de coordonate cunoscute A,

B , acestea formează baza intersecțiilor liniare și C , D ce vor forma baza de control sau așa-numitul element de constrângere a rețelei.

Figură 2-9 Rețea de microtrilaterație constrânsă

Pornind de la bazele, de orientări cunoscute în plan, se determină apoi treptat, prin intersecții obișnuite sau uneori prin radieri, coordonatele punctelor noi.

Când punctele vechi nu alcătuiesc o bază de intersecție liniară, rețeaua nu are un punct nou care împreună cu celelalte date să formeze un triunghi, astfel coordonatele punctelor noi nu pot fi calculate direct în sistemul de axe ce a fost dat. Ele se vor calcula întâi într-un sistem local. Coordonatele locale obținute vor fi supuse unei transformări liniare pentru aducerea în sistemul de axe dat.

Fig. 6.3. Rețea de microtrilaterație liberă

La o rețea liniară liberă, coordonatele punctelor noi se recalculează într-un sistem local, ales în mod convenabil. Determinarea coordonatelor plane X , Y ale unui punct P, sau a unui grup de puncte , cu ajutorul distanțelor măsurate se poate realiza prin: intersecție liniară simplă, intersecție liniară multiplă sau compensarea grupului de puncte.

Atunci când utilizăm rețele liniare constrânse avem posibilitatea de a determina cu ușurință și precizie deplasările și ale unor puncte supuse urmăririi. Deplasările orizontale ale unor puncte pot fi determinate dacă le referim la un sistem de puncte situat în afara zonei de influență a deplasărilor, însă este necesar să avem o rețea de referință cu puncte fixe.

Din rețeaua de urmărire formată din punctele de referință A, B, C, D, E și F respectiv din punctele noi supuse urmăririlor se efectuează măsurători în ciclul I și ciclul II. Cu metoda intersecției liniare simple se determină la ciclul I coordonatele punctelor noi (1, 2, 3) necompensate, deci acestea devin coordonate provizorii. Repetând măsurătorile în ciclul II vom avea între anumite puncte distanțe diferite, ceea ce ne va furniza termenii liberi . Se va putea apoi aplica algoritmul de calcul al grupului de puncte din care vor rezulta creșterile de coordonate și ce vor reprezenta direct deplasările punctelor urmărite.

Metoda aliniamentului

Metoda este utilizată la baraje rectilinii, la poduri, diguri de sprijin și construcții alungite, unde există posibilitatea fixării punctelor de observat în același aliniament și la același nivel.

Figură 2-11 Metoda aliniamentului

Deplasările se poate determina prin mai multe metode, cum ar fi:

metoda măsurării unghiului paralactic, se folosește la măsurarea unghiului paralactic dintre aliniament și punctul observat având scopul de a determina deplasarea punctului respectiv.

metoda mărcilor mobile, cu ajutorul căreia se poate determina direct mărimea deplasării.

Măsurătoarea se poate face astfel: se așază aparatul în punctul din capătul aliniamentului și se vizează pe marca fixă din celălalt punct situat pe aliniament, și se vizează semnalele cu mărci mobile amplasate în punctele de control, marca mobilă este de regulă dotată cu un șurub micrometric. Pentru a determina mărimea deplasării se va centra marca mobilă pe punctul observat și se va muta ținta de vizare a mărcii cu șurubul micrometric până când se va suprapune perfect pe direcția de vizare a aparatului. Se va efectua citirea pe gradarea șurubului micrometric, din care se scade valoarea locului zero, obținând astfel deplasarea punctului respectiv. Locul zero este citirea pe partea gradată a șurubului micrometric, când axa de simetrie a țintei de vizare trece prin centrul mărcii. Se efectuează aproximativ 3-5 citiri și se face media.

Metoda constă în modificările de poziție a punctelor observate fată de planul vertical care trece prin două puncte fixe. Este una din cele mai răspândite metode pentru măsurarea deplasărilor pe orizontală și este aplicată atunci când punctele observate sunt grupate în lungul unei linii drepte.

Metoda este compusă din două procedee de bază:

Procedeul vizării pe aliniament, utilizat în cazul deplasărilor transversale mici ale punctelor construcției, de ordinul mm până la câțiva cm (construcții relativ rigide și stabile).

Principiul de aplicare constă în faptul că în axul longitudinal al construcției sau paralel cu acesta se va determina un aliniament care se materializează cu patru pilaștrii A, B, C și D , doi de fiecare parte a obiectului studiat, amplasați în afara zonei de influentă a construcției.

Figură 2-12 Metoda aliniamentului – procedeul vizării pe aliniament

Pilaștrii sunt dotați cu dispozitive pentru centrarea mecanică a aparatului și a semnalelor. Pe unul din pilaștrii (spre exemplu pe cel din B) se așază un aparat destinat acestui scop cu o mărire considerabilă a lunetei (@ 60x) prevăzut cu o nivelă de calare precisă.

La celălalt capăt al aliniamentului (în C) se așază pe pilastru o marcă de vizare stabilă cu discul fix. Pe construcția supusă studierii se montează dispozitive de centrare mecanică în punctele 1, 2, … , n; în care se așază succesiv marca de vizare cu discul mobil. Aceasta servește pentru determinarea deplasărilor orizontale ale punctelor pe aliniamentul de vizare.

La aceste mărci discul cu semnul de vizare se deplasează cu ajutorul unui șurub micrometric. Valoarea deplasării se determina pe o riglă gradată sau pe tamburul micrometrului cu o precizie de 0,1 ÷0,01 mm.

Realizarea măsurătorilor se face în cele două poziții ale lunetei ceea ce formează o serie de observații. Într-un ciclu de măsurători se efectuează cel puțin trei serii de observații atât într-un capăt cât și în celălalt capăt al aliniamentului. La fiecare serie se face media măsurătorilor efectuate în cele două poziții ale lunetei notată.

Măsurătorile se realizează astfel:

se așază axa de vizare a aparatului pe axa aliniamentului vizând marca cu discul fix din celălalt capăt;

se instalează marca de vizare cu discul mobil succesiv în punctele 1, 2, 3 de pe construcția urmărită astfel încât discul acesteia să fie pe aliniament;

se mută discul mobil al mărcii până când reperul de vizare ajunge în axa de vizare și în axa aliniamentului;

se citește cu ajutorul dispozitivului de citire distanța între poziția deplasată și cea de 0 a mărcii;

se modifică poziția discului și se readuce în axa de vizare făcând o nouă citire;

se repetă operația de mai multe ori, citirile nu trebuie să difere cu mai mult de 0,3 mm;

se fac aceleași operații și pentru celelalte puncte de pe construcția urmărită, apoi se repetă măsurătorile cu luneta în poziția a 2-a;

se realizează măsurători din celălalt capăt al aliniamentului .

Abaterea a unei mărci de vizare, obținută din măsurătorile executate din stația B respectiv abaterea a aceleiași mărci obținută din măsurătorile efectuate în stația C sunt:

unde este valoarea corespunzătoare poziției de zero a mărcii.

Efectuând n serii în stația B și n serii în stația C vom avea:

=- stația B

= – stația C

Iar abaterea medie a unei mărci va fi:

Abaterea totala a unei mărci i într-un ciclu de măsurători va fi:

unde:

= distanța de la pilastrul C la punctul i,

L= lungimea aliniamentului.

Deci în calculul abaterilor totale diferența b se repartizează proporțional cu distanțele de la punctul i la punctul B respectiv C.

Deplasarea orizontală a unei mărci fixate pe un punct al construcției se obține cu relația:

unde este abaterea totalǎ a punctului i în ciclul I de mǎsurǎtori, iar este abaterea totalǎ a punctului i în ciclul zero de mǎsurǎtori.

La fiecare ciclu de măsurători se verificǎ poziția punctelor B și C față de aliniamentul AD. Acolo unde este posibil se recomandă încadrarea aliniamentului într-o rețea de microtriangulație și se face verificarea acesteia la fiecare ciclu de măsurători.

Aprecierea preciziei măsurătorilor se face cu relațiile:

eroarea medie pătratică de determinare a abaterii fiecărei mărci față de aliniament

unde v – este diferența față de media aritmetică, r – este numărul de citiri într-o serie.

eroarea medie pătratică a mediei abaterilor din n serii :

eroarea medie pătratică a mediei abaterilor obținute din punctul B respectiv C:

eroarea medie pătratică de determinare a deplasării

Deci precizia observațiilor efectuate este influențată în mod special de eroarea de vizare și de condițiile exterioare ca de exemplu refracția laterală.

Procedeul măsurării unghiurilor paralactice – constă ca și în cazul procedeului anterior din stabilirea unui aliniament cât mai aproape de linia ce unește punctele construcției observate. Punctele de sprijin ale aliniamentului și servesc și ca puncte de stație pentru aparat.

În punctele observate 1 ,2, … , n se instalează anumite bucșe metalice în care se amplasează în timpul măsurătorilor mărci de vizare, mirele de vizare sau simple repere metalice ce vor fi vizate în scopul măsurării unghiurilor și .

Unghiurile se măsoară cu aparate de precizie ridicată. Distanțele de la punctele de stație la cele observate se determină prin măsurători de precizie ridicată.

Măsurătorile unghiurilor orizontale ale observațiilor efectuate în cele două poziții ale lunetei formează o serie de observații. Pentru fiecare dintre serii se calculează valorile medii ale unghiurilor și pentru fiecare reper observat.

Figură 2-13 Metoda aliniamentului – procedeul măsurării unghiurilor paralactice

Abaterea corespunzătoare deplasării unui punct al construcției din poziția în atunci când toate punctele sunt inițial coliniare va fi:

În cazul în care punctele aliniamentului nu sunt coliniare inițial se determină în același mod, abaterea inițială „” a punctului față de aliniament.

Deplasarea punctului i fâță de poziția sa inițială este dată de relația:

unde poate lua și valori nule dacă inițial punctele sunt coliniare.

Acest procedeu permite o determinare simplă a deplasărilor punctelor dar necesită o măsurare cu precizie ridicată a unghiurilor și.

Precizia măsurătorilor se determină cu relațiile:

Eroarea medie pătratică a valorii medii a unghiului și din n serii :

unde v reprezintă eroarea reziduală obținută prin diferența între valoarea unghiului respectiv dintr-o serie și media acestor unghiuri obținută din n serii.

Eroarea medie pătratică de determinare a abaterilor mărcilor de pe construcție:

Eroarea medie pătratică de determinare a deplasării față de aliniament:

Se consideră că punctul de pe construcție s-a deplasat numai atunci când:

Metoda poligonometrică

Se recomandă utilizarea metodei poligonometrice pentru a determina deplasările orizontale când nu poate fi folosită metoda aliniamentului, vizibilitatea dintre capetele aliniamentului fiind împiedicată de obstacole, cauze naturale sau distanțe mari.

Această metodă se utilizează de regulă la urmărirea deformațiilor orizontale ale construcțiilor în galeriile subterane, tuneluri și la construcțiile puțin curbate. Se obțin rezultate favorabile la măsurarea deplasărilor terenurilor în mișcare, unde este vorba de deplasări de ordinul centimetrilor sau și mai mari. Pentru măsurătorile poligonometrice ale deplasărilor se recomandă utilizarea de linii poligonale, pe cât posibil drepte – perpendiculare pe direcția principală a deplasărilor prevăzute.

Precizia de determinare a poziției punctului central este caracterizată prin eroarea transversală și longitudinală. Prin această metodă, se poate obține o precizie de ±1÷5 mm.

Drumuirile poligonometrice se tratează într-un mod unitar, factorul cheie constituindu-l omogenitatea. Abordarea unor astfel de rețele după sistemul ierarhic ar conduce inevitabil la porțiuni de rețea cu precizii diferențiate.

În cazul rețelelor poligonometrice proiectate pentru lucrări de urmărire, se recomandă tratarea acestora ca rețele ce nu sunt constrânse, păstrându-se nealterată precizia interioară a rețelei, și atunci când în rețea au fost incluse puncte dintr-un sistem existent, cum ar fi Sistemul National.

Cunoaștem faptul că pentru fiecare poligon închis se pot scrie 3 ecuații geometrice de condiție:

O ecuație pentru unghiuri: Suma unghiurilor într-un poligon să fie egală cu 200g (n-2) sau suma celor exterioare să fie egală cu 200g (n+2), unde n – reprezintă numărul laturilor poligonului;

Două ecuații pentru creșterile de coordonate: Suma creșterilor coordonatelor X, Y pe conturul unui poligon să fie egală cu zero.

Numărul ecuațiilor de condiție într-o rețea poligonometrică ce nu este constrânsă va fi în total de 3 ori numărul poligoanelor închise. Ca dezavantaj în raport cu alte metode este că automatizarea calculelor este destul de dificilă, deoarece ecuațiile de condiție depind de configurația fiecărui poligon.

Metoda combinată

Metoda combinată este îmbinarea dintre metoda de microtriangulație și metoda aliniamentelor. Se aplică atunci când reperele de capătul aliniamentului sunt supuse și ele deplasărilor sau atunci când forma construcției nu este liniară în plan. În ambele cazuri determinarea deplasării orizontale a fiecărui punct de urmărire se face ținând seama de deplasările punctelor de bază ale aliniamentului, măsurate în raport cu punctele de triangulație.

Mai întâi se determină deplasările punctelor de bază ale aliniamentului din punctele de triangulație, punctele de bază fiind cuprinse în rețeaua de microtriangulație. Aici distingem următoarele cazuri:

un punct de bază al aliniamentului și-a păstrat poziția inițială, iar celălalt s-a deplasat.

ambele puncte de bază ale aliniamentului s-au deplasat într-o direcție, dar cu mărimi diferite.

punctele de bază ale aliniamentului s-au deplasat în direcții diferite și cu valori diferite.

Determinând deplasarea punctelor de bază, se poate măsura în continuare deplasarea punctelor de urmărire cu ajutorul metodei aliniamentelor.

Măsurători topografo – geodezice pentru determinarea deplasărilor orizontale și verticale la Acumularea Hidroenergetică Scoreiu, tranșa August 2018

Prezentarea Obiectivului Urmărit

Figură 2-14. Imagine cu Barajul Scoreiu

Descrierea Amenajării Scoreiu

Obiectivul urmărit în această lucrare este Barajul Scoreiu, situat pe Olt, județul Sibiu. Barajul este de tip stăvilar din beton cu eșantionare de tip parament amonte din beton, construit în anul 1992 având o înălțime de 22 m, o lungime a coronamentului de 60 m și cota coronamentului la o altitudine de 397.5 m. Centrala Scoreiu situată în frontul de retenție, aliniată cu barajul deversor de ape mari având o cădere de 10 m și putere instalată de 14.2 MW, care permite un debit deversor de 180 mc/s, principalul scop al barajului fiind de producere a energiei electrice.

Figură 2-15 Poziționare baraj Scoreiu

În timpul efectuării măsurătorilor topografo – geodezice, condițiile de exploatare au fost normale asigurând condiții de lucru optime.

Măsurătorile topografice în rețeaua de microtriangulație au fost efectuate în data de 08.08.2018.

Scopul lucrării

Măsurătorile topo-geodezice efectuate la Acumularea Scoreiu au ca scop determinarea deplasărilor orizontale și verticale ale construcțiilor acumulării prin măsurători topo-geodezice efectuate asupra reperelor de urmărire încastrate în aceste construcții. Deplasările se obțin prin diferența între coordonate, respectiv cotele determinate în tranșa actuală de măsurători și aceleași date determinate în tranșa inițială.

Documente de referință

La efectuarea măsurătorilor și întocmirea documentației s-au avut următoarele documente:

Prevederile proiectelor de urmărire specială prin metode geodezice a construcțiilor hidrotehnice din sucursale, nominalizate în proiectele de urmărire specială.

Reglementări tehnice cu caracter general și specifice activității de supraveghere a construcțiilor hidroenergetice:

Legea 10/1995 si HGR nr. 766 din 1997.

HGR nr. 925/20.11.1995.

STAS 7883/90 – Construcții hidrotehnice. Supravegherea comportării în timp.

STAS 10439/76 – Marcarea si semnalizarea punctelor pentru supravegherea construcțiilor și terenurilor.

STAS 2745/90 – Urmărirea tasărilor construcțiilor prin metode topografice.

PE 702/81 – Instrucțiuni tehnice pentru executarea lucrărilor geodezice, topografice si cartografice necesare proiectării, executării și exploatării amenajărilor hidroenergetice.

P 130 – 1999 și “Normele de muncă pentru lucrări geodezice O – 1987”

Reglementarea tehnică “Metodologie și caiete de sarcini pentru proiectarea, execuția și prelucrarea măsurătorilor de tasare-deplasare executate prin metode topo-geodezice la construcțiile existente în cadrul hidrocentralelor și termocentralelor din subordinea RENEL”.

Prevederile standardului “Sistemele calității. Model pentru asigurarea calității în proiectare, dezvoltare, producție, montaj și service” – cod SR-EN-ISO-9001/2001.

Prezentarea rețelelor geodezice

Urmărirea comportării în timp, în plan orizontal, a Barajului și centralei Scoreiu s-a realizat prin metoda microtriangulației.

Rețeaua de microtriangulație a fost formată din 10 pilaștri, 12 repere de urmărire amplasate pe fețele aval ale pilelor barajului și centralei. Mărcile M7 și M10 sunt distruse. Pilaștrii sunt amplasați astfel :

Cinci pilaștri pe malul stâng: PII, PIV, PVI, PVIII și PX

Cinci pilaștri pe malul drept: PI, PIII, PV, PVII și PIX

Coordonatele punctelor rețelei sunt determinate într-un sistem de coordonate local, XOY, constituit special în scopul urmăririi în timp a construcțiilor acestui baraj, respectiv pentru determinarea deplasărilor orizontale ale acestora. Axele acestui sistem sunt orientate astfel :

– axa X este orientată pe direcția aval – amonte, cu sens de creștere a coordonatelor (+) înspre amonte.

– axa Y este orientată pe direcția mal drept – mal stâng, cu sens de creștere a coordonatelor (+) înspre malul stâng.

Pentru compensarea măsurătorilor efectuate, în rețeaua de microtriangulație, prin teste de stabilitate au fost determinați ca ficși pilaștrii P VIII și P IX.

Schița rețelei geodezice de urmărire planimetrică a construcțiilor acumulării este prezentată în partea desenată a lucrării.

Rețeaua niveliticǎ de urmărire a Barajului Scoreiu este formată din două repere fundamentale și 19 repere de urmărire amplasate pe baraj și pe centrală. Digul mal drept are 5 repere de urmărire și un reper fundamental distrus. Digul mal stâng are 40 repere de urmărire și 2 repere fundamentale.

Condiții de executare a măsurătorilor

Măsurătorile în rețeaua de microtriangulație s-au făcut cu o stație totală Leica TS30, care are o precizie de măsurare a unghiurilor de 0.5cc și o precizie de măsurare a distanțelor de 0.6mm + 1ppm. Instalarea aparatului pe capul pilastrului s-a făcut prin centrare mecanică (forțată) cu ajutorul unui dispozitiv cu nucă de centrare. Pe ceilalți pilaștri din rețea au fost instalate prisme circulare cu reflexie totală.

Metoda de măsurare a unghiurilor în rețeaua de urmărire planimetrică a barajului a fost metoda seriilor, efectuându-se trei serii complete. În triunghiurile formate, neînchiderile rezultate nu depășesc 20cc. Abaterea standard medie de determinare a deplasărilor în rețeaua de urmărire planimetrică a barajului, este de 1.57 mm. .

Măsurătorile în rețeaua niveliticǎ de urmărire au fost efectuate cu un instrument de nivelment de tip Leica DNA 03, care asigură o precizie de 0.3 mm/1km de dublu nivelment.

Citirile au fost efectuate pe mire prevăzute cu cod de bare. Măsurătorile efectuate în rețeaua altimetrică de urmărire au fost compensate, prin metoda celor mai mici pătrate, constrânse pe reperele fundamentale, determinate ca fiind stabile. Precizia de determinare a deplasărilor verticale (tasări), rezultată în urma compensării măsurătorilor este de 0.75 mm , la centrală, baraj și dig mal drept și pentru digul mal stâng.

Metode de prelucrare a datelor și evaluarea rezultatelor

Măsurătorile efectuate, cele planimetrice cât și cele nivelitice au fost compensate (prelucrate) cu ajutorul unui program specializat, numit APORT 2000, agreat de HIDROELECTRICA. Acesta prelucrează datele în mod riguros prin metoda celor mai mici pătrate aplicată măsurătorilor indirecte.

Măsurătorile efectuate în rețeaua planimetrică au fost compensate. În primă etapă, ca măsurători în rețea liberă. Aceasta s-a făcut în scopul determinării punctelor fixe, ceea ce nu s-a putut realiza deoarece nu au fost îndeplinite condițiile necesare și anume « ΔX/mx < 3, DY/my < 3 ». Ca urmare a acestui fapt punctele stabile au fost determinate prin teste de stabilitate și au fost determinate ca puncte fixe pilaștrii P2, P5 și P9. In următoarea etapă a fost compensată rețeaua constrânsă pe puncte fixe obținându-se deplasările punctelor rețelei cu o precizie medie este de 1.57 mm.

In urma compensării riguroase a diferențelor de nivel măsurate în rețeaua niveliticǎ, ca drumuire de nivelment sprijinită la capete pe punctele de cotă cunoscute : RNF1 – RNF3, pentru centrală, baraj și dig mal drept; ca drumuire închisă pe punctul de plecare RNF1, pentru dig mal stâng. Precizia de determinare a deplasărilor verticale (tasări), rezultată în urma compensării măsurătorilor este de 0.75 mm, la centrală, baraj, dig mal drept și 1.00 mm pentru digul mal stâng.

Observații și recomandări

Având în vedere situația din teren, proiectele prin care s-a stabilit modul de realizare a urmăririi comportări în timp a construcțiilor și prevederile normativelor din domeniu dar și în scopul obținerii unor rezultate reale care sa asigure o bună interpretare a fenomenului complex de deplasare în timp a construcțiilor urmărite și totodată activitatea topografică de determinare a deplasărilor punctelor rețelelor de urmărire respectiv a construcțiilor să se poată desfășura în condiții bune și să fie eficientă, se vor impune următoarele condiții:

Întreținerea rețelei prin defrișarea periodică a vegetației din jurul pilaștrilor și dintre aceștia, respectiv dintre aceștia si baraj.

Marcarea reperelor și numerotarea acestora în mod corespunzător de pe paramentul aval al barajului pentru o identificare corectă a acestora în timpul măsurătorilor.

Deplasările obținute prin urmărire

În urma efectuării măsurătorilor și a prelucrării acestora prezentăm următoarele concluzii :

Deplasările maxime, fată de tranșa de bază sunt următoarele:

Repere pe paramentul aval al centralei și ale pilelor barajului:

-120.7mm pe axa X la reperul M9 (înspre aval)

-63.3mm pe axa Y la reperul M1 (înspre mal drept)

Repere de nivelment:

-86.6 mm (tasare) la reperul R19 – pe centrală

-265.7 mm (tasare) la reperul RD1 – pe dig mal drept

-132.4 mm (tasare) la reperul R1 – pe dig mal stâng

Concluzii

După prezentarea unei serii de aspecte importante atât pentru teorie, cât și pentru practică, se conturează în final unele concluzii privind activitatea desfășurată pentru realizarea unui astfel de proiect.

Unul dintre obiectivele acestei lucrări a constat în evidențierea legăturii puternice existente între cunoștințele teoretice și desfășurarea efectivă a activității în domeniul topografiei dar în special în cea de urmărire. Au fost evidențiate modurile în care activitatea practică și soluțiile găsite în teren pot să vină în completarea cunoștințelor teoretice, acestea din urmă oferind o bază solidă pentru activitatea desfășurată și reprezentând o sursă pentru rezolvarea problemelor întâlnite.

Supravegherea în timp a construcțiilor are un rol important în conceptul de exploatare în siguranță a acestora. Modificările construcției studiate rezultă fie ca urmare a solicitărilor statice, fie ca urmare a solicitărilor dinamice. Modificările construcției sunt puse în evidență pe baza rezultatelor obținute din măsurători, efectuate în timpul testărilor, efectuate în timpul execuției, cât și după terminarea construcției și darea ei în exploatare.

Barajele sunt construcții cu durată de viață foarte lungă, pe lângă faptul că realizarea lor necesită investiții importante, supravegherea comportării barajelor se realizează prin inspecții vizuale efectuate de personal calificat și interpretarea datelor obținute din monitorizarea comportării cu aparatură de măsură a unor parametri relevanți.

În stadiul actual există în general opinia că un sistem de monitorizare, oricât de complex ar fi el, nu poate înlocui o inspecție vizuală directă. Unele dintre cele mai periculoase evenimente, deformații locale, fisuri, infiltrații concentrate sau pete umede nu pot fi detectate cu instrumente de măsură. Odată ce o anomalie a fost detectată prin inspecțiile vizuale, evoluția ei va putea fi urmărită prin sistemul de monitorizare și interpretată pe baza datelor furnizate de acesta.

Barajele aflate în exploatare pot funcționa fie în situație normală, fie în situație excepțională. Situația normală este caracterizată prin valori normale ale solicitărilor exterioare (niveluri în lac, debite afluente sau defluente, temperaturi), corecta funcționare a elementelor componente ale amenajării și un răspuns la solicitări corespunzător celui prognozat.

Urmărirea barajelor se face prin măsurători ciclice, fiind două tranșe pe an, de obicei primăvara și toamna, când temperatura aerului este constantă.

Bibliografie

Dima, Nicolae, Geodezie, Petroșani, Ed. Universitas, 2005

Ghițău, Dumitru, Geodezie și gravimetrie geodezică, București, Editura Didactică și Pedagogică, 1983

Neamțu, Mircea, Neuner, Johan, Onose, Dumitru, Măsurarea topografică a deplasărilor și deformațiilor construcțiilor, București, Institutul de Construcții, 1988

Nistor, Gheorghe, Geodezie aplicată la studiul construcțiilor, Iași, Editura Gheorghe Aschi, 1993

Modog,Traian, Contribuții la urmărirea fenomenelor de stabilitate a construcțiilor hidrotehnice aferente zonei Criș – Drăgan Iad, Someș, Teză de doctorat, Universitatea din Petroșani, 2008

Modog, Traian, Curs:Urmărirea comportării construcțiilor, 2015

Normativ privind urmărirea în timp a construcțiilor, indicativ P130 – 1999, elaborat de Institutul Național de cercetare – dezvoltare în construcții și economia construcțiilor , http://www.bicau.ro/static/legislatie/p_130_1999.pdf

Ghergheleș, Liliana, Analiza proceselor dinamice ale construcțiilor și terenurilor, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică din București, 2011, http://dsd.utcb.ro/teze/Ghergheles%20Liliana%20-%20Rezumat.pdf

Dima N., Teoria prelucrării mărimilor măsurabile, Fascicola 2, Universitatea „1 Decembrie 1918” Alba Iulia, 2000

Cristescu, N.; Neamțu, M.; Ursea, V.; Sebastian – Taub, M.; Topografie, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1980

Neamțu, M.; Ulea, E.; Atudorei, M.; Bocean, I.; Instrumente topografice și geodezice, Editura Tehnică, București, 1982

Cristescu, N.; „Topografie inginerească”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1978 Sebastian – Taub, M.;

http://www.ct.upt.ro/users/SorinHerban/Mudc.pdf, accesat la data de 26.02.2019

Anexe

Verificat : Întocmit :

Ș.L. DR. ING. Traian Modog Suciu Florin

Figură 2-16 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M1, M2 și M3

Figură 2-17 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M1, M2 și M3

Figură 2-18 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M4, M5 și M6

Figură 2-19 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M4, M5 și M6

Figură 2-20 Deplasări orizontale pe axa X urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M8, M9, M11 și M12

Figură 2-21 Deplasări orizontale pe axa Y urmărite în perioada 2010-2018 ale mărcilor M8, M9, M11 și M1

Tabel 1 BARAJ SCOREIU- DEPLASĂRI ORIZONTALE (mm)

Grafic deplasare verticală DMD (Dig Mal Drept)

Figură 2-22 Deplasări verticale DMD (dig mal drept) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R1, R2 și R3

Graficele deplasărilor verticale Baraj – Centrală

Figură 2-23 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R1, R2 și R3

Figură 2-24 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R4, R5 și R6

Figură 2-25 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R7, R8 și R9

Figură 2-26 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R10, R11 și R12

Figură 2-27 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R13, R14 și R15

Figură 2-28 Deplasări verticale Baraj-Centrală urmărite pe perioada 2010-2018, a reperelor R16, R17, R18 și R19

Tabel 2 BARAJ SCOREIU – DEPLASĂRI VERTICALE (mm)

Graficele deplasărilor verticale DMS (Dig Mal Stâng)

Figură 2-29 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R1, R2, R3 și R4

Figură 2-30 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R5, R6 și R7

Figură 2-31 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R8, R9 și R10

Figură 2-32 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R11, R12 și R13

Figură 2-33 Deplasări verticale DMS (dig mal stâng) urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R14, R15 și R16

Figură 2-34 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R17, R18, R19 și R20

Figură 2-35 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R21, R22, și R23

Figură 2-36 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R24, R25, și R26

Figură 2-37 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R27, R28, și R29

Figură 2-38 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R30, R31, și R32

Figură 2-39 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R33, R34, și R35

Figură 2-41 Deplasări verticale DMS urmărite pe perioada 2010-2018 a reperelor R39 și R40

Tabel 3 BARAJ SCOREIU – DEPLASĂRI VERTICALE DIG MAL STÂNG (mm)

Carnet de teren

Compensarea planimetrică în bloc (Rețea constrânsă)

Măsurători Incluse în Compensare

Rezultate Compensate

Măsurători Compensate

Compensare Etapa Nivelment

Rezumat Condiții de prelucrare

Masuratori