INGINERIE GEODEZICĂ / MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF PROIECT DE DIPLOMĂ COORDONATOR ȘTIINȚIFIC Conf. dr. ing. SORIN NISTOR… [302038]

[anonimizat] / PROGRAMUL DE STUDIU

INGINERIE GEODEZICĂ / MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF

PROIECT DE DIPLOMĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. dr. ing. SORIN NISTOR

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

[anonimizat] / PROGRAMUL DE STUDIU

INGINERIE GEODEZICĂ / MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF

MONITORIZAREA TOPOGRAFICĂ A VERSANTULUI GRĂDINII PUBLICE „DEALUL CIUPERCA” DIN ORADEA

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. dr. ing. SORIN NISTOR

ABSOLVENT: [anonimizat]

2019

Introducere

Urmărirea în timp a [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], prin observarea directă a fenomenului, cât și prin măsurători efectuate cu ajutorul unor instumente și aparate de măsură speciale sau adaptate nevoilor.

Urmărirea în timp a construcțiilor și terenurilor este o [anonimizat] a [anonimizat].

Scopul acestei activități este de a [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat]. [anonimizat] I, [anonimizat], iar cea de-a [anonimizat], reprezintă partea practică.

Capitolul I, intitulat “Hazarde naturale”, [anonimizat], dar și efectele lor asupra mediului înconjurător și a vieților omenești.

[anonimizat] “Metode topografice de urmărire a construcțiilor și a hazardelor naturale”, constă în prezentarea metodelor topografice de urmărire a deplasărilor verticale și orizontale.

Capitolul III, “Metode spațiale de urmărire a construcțiilor și a hazardelor naturale”, conține principalele sisteme de poziționare globală prin sateliți și metodele de determinarea a poziției punctelor prin măsurători GPS.

[anonimizat] “Studiu de caz”, prezintă descrierea terenului și a construcției, de pe versantul Grădinii Publice “Dealul Ciuperca” din Oradea. [anonimizat], [anonimizat], amplasarea mărcilor pe versantul Grădinii Publice “ Dealul Ciuperca”, cât și metode de măsurarea asupra mărcilor amplasate în construcția Caffe Ciuperca.

[anonimizat], rezultate din măsurătorile efectuate asupra mărcilor amplasate pe elementele structurii de rezistență a [anonimizat] o perioadă de trei ani.

[anonimizat] a construcției, [anonimizat] a construcției.

Capitolul I – [anonimizat], pagube materiale majore și pot perturba activitățile umane.

Există hazarde naturale care se pot produce oriunde în lume (inundațiile), altele care se pot întâmpla doar în anumite zone (tornadale), iar unele care necesită condiții climatice și tectonice pentru a avea loc (furtunile tropicale, erupțiile vulcanice).

Activitățiile umane pot influența cât de des apar anumite hazarde naturale și cât de grave sunt acestea. Cunoașterea și înțelegerea acestor fenomene permit aplicarea unor măsuri adecvate pentru limitarea efectelor secundare produse în urma hazardelor (pierderea de vieți omenești, pagube materiale și distrugerea mediului înconjurător) dar și pentru a permite refacerea cât mai rapidă și cât mai eficientă a elementelor afectate.

Hazardele naturale sunt grupate în: hazarde endogene și hazarde exogene.

1.1. Hazarde endogene

Hazardele endogene sunt produse de energia provenită din interiorul Pământului. Din categoria hazardelor endogene fac parte: cutremurele de pământ și erupțiile vulcanice.

1.1.1. Cutremurele de pământ

Un cutremur de pământ este mișcarea scoarței Pământului, rezultat din eliberarea bruscă de energie în litosfera Pământului care creează unde seismice. Cutremurele pot varia de la unele care sunt atât de slabe încât nu pot fi resimțite până la unele suficient de violente pentru a distruge un întreg oraș.

Seismicitatea sau activitatea seismică a unei zone este frecvența, tipul și dimensiunea cutremurelor experimentate pe o perioadă de timp.

Locul unde începe un cutremur se numește epicentrul. Cel mai intens cutremur este resimțit în apropierea epicentrului, dar cu toate acestea vibrațiile produse de cutremur pot fi resimțite chiar și la sute sau chiar mii de kilometrii depărtare de epicentrul.

Cutremurele pot distruge clădiri, construcții și pot produce alunecări de teren.

Fig. 1.1. Cutremur de pământ

Sursa: www.adn.com

1.1.2. Erupțiile vulcanice

Erupțiile vulcanice se întâmplă atunci când lava și gazele sunt evacuate printr-o deschizătură a scoarței denumită ventră vulcanică.

Consecințele cele mai frecvente în urma erupțiilor vulcanice sunt numărul mare de oameni care sunt forțați să fugă de fluxul de lavă în mișcare și lipsa temporară de alimente.

Cel mai periculos tip de erupție vulcanică este denumit “avalanșa strălucitoare”. Acest tip de erupție se formează atunci când erupția magmei formează un flux piroclastic fierbinte care poate ajunge până la temperaturi de 1200℃. Fluxul piroclastic este format din roci vulcanice de înaltă temperatură formate în timpul erupției vulcanice.

Fluxul poate să coboare pe flancurile vulcanului cu o viteză de până la câteva sute de kilometrii pe oră și poate să ajungă la o distanță cuprinsă între 10 km și 40 km de locul producerii dezastrului.

Fig.1.2. Erupție vulcanică- “avalanșa strălucitoare”

Sursa: www.volcanodiscovery.com

1.2. Hazarde exogene

Hazardele exogene se clasifică în: hazarde geomorfologice, hazarde climatice, hazarde hidrologice, hazarde oceanografice și hazarde biologice.

1.2.1. Hazarde geomorfologice

Hazardele geomorfologice produc degradarea terenurilor, distrugerea solurilor și transformarea unor suprafețe întinse în terenuri neproductive sau slab productive și uneori, chiar și victime omenești.

Tipurile de hazarde geomorfologice sunt: alunecările de teren, prăbușirile și rostogolirile de roci, curgerile de noroi și avalanșele.

1.2.1.1. Alunecările de teren

Alunecările de teren sunt definite de mișcarea propiu-zisă a rocilor sau a depozitelor de pe versanți datorită gravitației. Materialele se pot deplasa prin cădere, răsturnare, alunecare, împrăștiere sau curgere.

Alunecările de teren pot fi declanșate de precipitații, modificări ale nivelului apelor subterane, cutremure, despăduriri, perturbări ale activităților umane sau orice combinație a acestor factori.

Unele dintre efectele principale a alunecărilor de teren sunt: distrugerea totală sau parțială a construcțiilor, a rețelelor edilitare (apă, canalizare, gaz), blocarea căilor de comunicații (rutiere, feroviare) și mai rar pierderea de vieți omenești.

Fig.1.3. Alunecare de teren

Sursa: http://www.weatherwizkids.com

1.2.1.2. Prăbușirile și rostogolirile de roci

Prăbușirile și rostogolirile de roci sunt deplasările rocilor de pe versanții abrupți, prin cădere liberă, salturi sau rostogolire. Prăbușirile reprezintă un mare factor de risc pentru localitățile și căile de comunicații din zona montană.

Cauzele prăbușirilor și rostogolirilor de roci sunt variate. Prăbușirile se produc deobicei la sfârșitul iernii, începutul primăverii din cauza alternanțelor dintre îngheț și dezgheț, care lărgesc crăpăturile, micșorând astfel coeziunea rocilor. Acest eveniment determină desprinderea unor stânci sau a unor pachete de strate.

Subsăparea bazei versantului datorată acțiunii râurilor reprezintă o altă cauză a prăbușiri. De asemenea, prăbușirile pot fi provocate și de cutremure de pământ sau ca urmare a unor explozii.

Fig. 1.4. Prăbușirile și rostogolirile de roci de pe versanți

Sursa: www.agendapompierului.ro

1.2.1.3. Curgerile de noroi

Curgerile de noroi sunt cauzate de pătrunderea unei cantități mari de apă a rocilor alterare de pe versanții despăduriți din regiunile montane. Din cauză că materialul noroios depășește de 1,5-2 ori densitatea apei, curgerile de noroi au o putere de transport și distrugere mare. Curgerile de noroi pot afecta infrastructura, pot distruge clădiri și chiar pot aduce pierderi de vieți omenești.

Fig. 1.5. Curgeri noroioase

Sursa: www.profudegeogra.wordpress.com

1.2.1.4. Avalanșele

Avalanșele sunt mase de zăpadă, gheață și roci care coboară rapid de pe un munte. Avalanșele dezastruoase apar atunci când plăci masive de zăpadă se desprind dintr-o parte a muntelui aducând la vale tone de zăpadă. Aceste mase în mișcare pot atinge viteze de 80 kilometri pe oră în aproximativ cinci secunde. Victimele prinse în aceste evenimente rareori pot fi salvate. Avalanșele pot fi declanșate de următorii factori: temperatura, vântul, panta abruptă și orientarea, terenul, vegetația. Diferitele combinații dintre acești factori creează pericole de avalanșă scăzute, moderate, considerabile și ridicate.

Fig.1.6. Avalanșe

Sursa: www.thebmc.co.uk

1.2.2. Hazarde climatice

Hazardele climatice sunt agenți ai dezastrelor în ceea ce privește efectul lor asupra oamenilor și a mediului înconjurător.

Principalele tipuri de hazarde climatice sunt: ciclonii tropicali, tornadele și seceta.

1.2.2.1. Ciclonii tropicali

Ciclonii tropicali sunt niște furtuni circulare, care se formează în zona apelor oceanice calde. Ei pot sa ajungă la diamentre de până la 200-600 de metrii.

Ciclonii tropicali sunt formați dintr-un sistem de vânturi circulare cu o viteză mare, care se învârt în jurul unui centru de presiune joasă, cunoscut sub numele de ochiul furtunii. În emisfera nordică ciclonii tropicali au o mișcare de rotație în sensul opus acelor de ceasornic iar în emisfera sudică în sensul acelor de ceasornic.

Efectele ciclonilor tropicali sunt reprezentate de numărul mare de victime în urma acestor fenomene care se formează pe neașteptate, producerea de pagube materiale și dezechilibrări ecologice.

Fig. 1.7. Ciclon tropical

Sursa: www.meteored.mx

1.2.2.2. Tornadele

Tornada este o mișcare violentă a aerului care apare bursc și are formă de pâlnie sau de coloană.

Tornada este însoțită de nori de furtună care pot conține și grindină.

Tornadele se formează în urma ciocnirii curenților de aer cald cu cei de aer rece, formându-se astfel pâlnia verticală. Aceste curente puternice de aer pot ajunge la o viteză de deplasare de 500-800 kilometrii pe oră.

Tornada are efecte devastatoare în zonele cu populație mare. Poate provoca pierderi mari de vieți omenești precum și pagube materiale considerabile.

Fig. 1.8. Tornada

Sursa: www.jurnalspiritual.eu

1.2.2.3. Seceta

Seceta este un fenomen extrem caracterizat prin lipsa apei, însoțită de caniculă. Seceta afectează culturile agricole, furajele verzi și cerealele folosite în hrănirea animalelor. Acest fenomen distruge sursele de alimente, provocând apariția foametei. Lipsa apei potabile și cea pentru salubritate publică și igienă personală, ajută la producerea bolilor care pun viața oamenilor în pericol. Dacă seceta se menține pe o perioadă mai lungă de timp, se poate ajunge la afectarea unor plante și animale, provocându-se și fenomenul de deșertificare și o lipsă extremă de umiditate.

Astfel, seceta are efecte dezastruoase asupra omenirii și a ecosistemului.

Fig. 1.9. Teren agricol în perioada de secetă

Sursa: www.lumeasatului.ro

1.2.3. Hazarde hidrologice

Hazardele hidrologice sunt fenomene naturale care implică existența apei și care au o influență negativă asupra vieții oamenilor, societății și a mediului înconjurător.

Principalele tipuri de hazarde hidrologice sunt inundațiile.

1.2.3.1. Inundațiile

Inundația este un fenomen de acoperire cu apă a unui teren care în mod normal nu este inundabil.

Apariția inundațiilor se datorează factorilor climatici care generează cantități mari de precipitații. Ele au loc în urma ploilor torențiale, în timpul viiturilor și în urma topirii bruște a zăpezilor.

De asemenea, inundațiile pot fi provocate și de către oameni. Pintre cauzele antropice care conduc la inundații se regăsesc, defrișări masive realizate de către oameni, realizarea construcțiilor hidrotehnice fără cunoașterea probabilității apariției nivelurilor și a debitelor maxime de apă.

Locuitorii din zonele inundate pot fi lăsați fără energie electrică și apă potabilă, provocând dezvoltarea unor boli mortale precum hepatita A, holera, etc.

Efectele inundațiilor sunt resimțite mai ales în zonele inundate care sunt adesea acoperite cu nămol și noroi după retragerea apelor și pot fi contaminate cu pesticide.

Fig. 1.10. Inundarea unui întreg oraș

Sursa: www.ro.wikipedia.org

1.2.4. Hazarde oceanografice

Hazardele oceanografice sunt fenomene care afectează litoralul continentelor și insulele.

Principalele tipuri de hazarde oceanografice sunt: valurile eoliene, tsunamiul, hazardurile legate de banchiza de gheață și aisberguri, El Nino și La Nina.

1.2.4.1. Valurile eoliene

Valurile eoliene sunt oscilații produse la suprafața peliculei apei și se întâlnesc pe suprafața liberă a oceanelor, lacurilor, râurilor, canalelor, bălților sau iazurilor.

Aceste valuri pot fi produse de vânt, de cutremure, de diferențe de temperatură ale apei sau de mișcarea Lunii și Soarelui.

Valurile eoliene pot ajunge la înălțimi de peste 10 metri prin combinarea energiei a mai multor valuri. Efectele acestor valuri sunt periculoase pentru ambarcațiuni și platforme petroliere marine.

Fig. 1.11. Valurile eoliene

Sursa: www.news.mit.edu

1.2.4.2. Tsunami

Tsunamiul reprezintă o serie de unde energetice care se propagă prin apa oceanelor. Acest fenomen este generat de mari cutremure de pământ sau erupții vulcanice. Înălțimea valului poate să depășească uneori 30 de metrii.

Viteza de deplasare a valului tsunami poate ajunge la 800 de km pe oră, fiind la fel de rapid ca și un avion cu reacție.

Valurile tsunami pot distruge aproape orice se află în calea lor, de la clădiri, lucrări de artă (poduri), căi de comunicație, până la vieți umane.

Fig. 1.12. Tsunami

Sursa:www.stiri.acasa.ro

1.2.4.3. Banchiza de gheață și aisberguri

Banchiza de gheață reprezintă stratul plutitor de gheață de la suprafața apei care se formează în zonele polare. Principala cauză a formării banchizei este înghețarea suprafeței marine. Aceasta are grosimea de un metru și poate să ajungă chiar și până la 4-5 metri. În cazuri excepționale poate ajunge chiar și la 20 de metri.

În ultimii ani, din cauza încălzirii globale, banchiza de gheață a început să se topească și să nu mai existe pe suprafețe întinse. În scurtă vreme, se preconizează că nu va mai exista pe timpul verii.

Aisbergurile sunt niște blocuri de gheață uriașe care se desprind din calotele glaciare și care navighează prin largul oceanului, fiind purtați de vânturi și curenți oceanici spre zonele calde influențând clima acestora.

Aisbergul reprezintă un bloc de gheață de apă pură, deoarece apa sărată nu îngheață la temperaturile existente pe planeta noastră și nu poate forma blocuri stabile de gheață. Blocurile de gheață sunt foarte compacte, dure și durabile, fiind considerate extrem de periculoare pentru navigația maritimă.

Fig. 1.13. Banchiză de gheață

Sursa: www.dreamgeek.ro

Fig. 1.14. Aisberg

Sursa: www.mendix.com

1.2.4.4. El Niño

El Niño este un fenomen ce se manifestă prin încălzirea suprafeței apelor Oceanului Pacific și care se deplasează din partea estică spre partea vestică a oceanului sub impulsul unor mase de aer cald. El se produce în zona tropicală, sudică, a Oceanului Pacific.

Efectele produse de acest fenomen sunt apariția secetei pe litoral, a furtunilor, inundațiilor și a cicloanelor puternice.

1.2.4.5. La Niña

La Niña este opusul fenomenului El Niño, fiind caracterizat prin temperaturi scăzute ale apei de la suprafața Oceanului Pacific. El se produce în zona ecuatorială. Fenomenul La Niña are un impact asupra climei globale, producând în unele locuri furtuni intense iar în altele secetă.

Continentele în care se resimte acest fenomen sunt Africa, Asia, America de Sud și America de Nord.

1.2.5. Hazarde biologice

Hazardele biologice se referă la substanțele biologice care reprezintă o amenințare pentru sănătatea organismelor vii, în special a oamenilor.

Principalele hazarde biologice sunt epidemiile, invaziile de insecte și incendiile naturale.

1.2.5.1. Epidemiile

Epidemia reprezintă extinderea unei boli contagioase la un număr mare de persoane, intr-un timp scurt, prin contaminare.

Epidemiile sunt provocate din cauza unor agenți patogeni, cum ar fi virusuri, bacterii, fungii și protozoarele.

Unele din cele mai grave maladii sunt transmise de țânțari (malaria, febra galbenă), musca țețe (boala somnului), puricii și păduchii (tifosul exantematic).

Epidemiile care se extind pe teritorii foarte mari generând milioane de victime se numesc pandemii.

Pentru a preveni tragediile produse de aceste boli se iau următoarele măsuri preventive: vaccinarea, păstrarea igienei, izolarea focarului epidemic și combaterea agenților purtători.

1.2.5.2. Invaziile de insecte

Invaziile de insecte produc pagube mari agriculturii, determinând distrugeri ale recoltelor.

Printre insectele dăunătoare se regăsesc, în special, lăcustele, dar și omizile, gândacii, păduchii, puricii, muștele, moliile și viermii.

Pentru combaterea dăunătorilor pot fi aplicate diverse măsuri, cum ar fi: utilizarea pesticidelor, fungicidelor, ierbicidelor, eliminarea terenurilor de reproducere și a surselor de hrană, introducerea unor insecte sterile, aplicarea unor chimicare care pot deregla comportamentul instectelor dăunătoare, etc.

Fig. 1.15. Invazie de lăcuste

Sursa: www.riscurinaturalesiantropice.blogspot.com

1.2.5.3. Incendiile naturale

Incendiile naturale sunt incendii provocate neintenționat, cauza lor fiind umiditatea scăzută și temperaturile ridicate.

Incendiile provocate de descărcările electrice sau de aprinderea vegetației uscate produc distrugeri majore ale mediului înconjurător și uneori pierderi de vieți omenești.

Fig. 1.16. Incendii naturale

Sursa: www. playtech.ro

Capitolul II – Metode topografice de urmărire a construcțiilor și a hazardelor naturale

2.1. Generalități

Măsurătorile topografice de monitorizare a construcțiilor și a hazardelor, pentru inspecțiile periodice sunt realizate prin măsurători continue sau prin măsurători la intervale de timp regulate. Intervalele de timp la care se vor realiza măsurătorile topografice vor varia conform tipului de structură monitorizat, dar și scopului pentru care se realizează monitorizarea.

Astfel, pentru efectuarea măsurătorilor topografice de monitorizare, în frecvența măsurătorilor se va ține cont de clasificarea riscului structurii monitorizate. Această clasificare se face pe clase de risc.

Din Clasa I fac parte structurile cu risc mare de prăbușire, ele solicitând o monitorizare continuă a structurii. Această clasă cuprinde două tipuri de structuri.

Tipul A reprezintă structurile cu un eșec potențial inevitabil. Astfel că, datele trebuie să fie preluate prudent, fiind valoroase pentru analiza realizată după eșecul structurii. Se utilizează orice metodă de măsurare pentru a aduna informații fără supunerea vieții proprii la vreun risc și fără a interveni în procesul de salvare a structurii.

Tipul B reprezintă structurile de potențială prăbușire. Structura necesită monitorizare continuă. Se va încerca o soluție pentru a salva structura și se va monitoriza în mod continuu până când în urma analizei datelor se va putea stabili că structura a fost stabilizată.

Din Clasa a II-a fac parte structurile cu risc mediu de prăbușire. Monitorizarea structurii se va face periodic. Structurile din această categorie sunt stabile, dar riscul prăbușirii lor ar afecta zona populată, producând pierdea proprietăților din zona respectivă.

Din Clasa a III-a fac parte structurile cu risc scăzut de prăbușire. Aceste structuri necesită monitorizarea an de an. Din această categorie fac parte structurile stabile.

Condițiile care indică o probabilitate crescută de prăbușire a structurilor sunt frecvența și magnitudinea cutremurelor care au existat în zona de risc, prăbușiri ale suprafeței situate deasupra golurilor miniere, stadii maxime prevăzute de viituri și inundații.

Această informație ajută la determinarea frecvenței măsurătorilor topografice de monitorizare, în special în cazul structurilor care au un design inovativ sau specializat.

Pentru urmărirea deplasărilor unei construcție sau teren sunt necesare amplasarea reperelor de urmărire și mărcilor de tasare în zona de monitorizare.

2.2. Repere utilizate la urmărirea în timp a terenurilor și a construcțiilor

Ca repere utilizate pentru urmărirea în timp a terenurilor și construcțiilor se folosesc reperele fixe și mărcile de tasare. Reperele fixe sunt folosite ca bază altimetrică pentru determinarea cotelor. Reperele sunt instalate în afara zonei de tasare a terenului.

Pentru construcțiile industriale și locative, reperele fixe se instalează la o distanță mai mare de 100 m de clădire, iar pentru construcțiile de mari dimensiuni-la distanța de până la 1 km.

Pentru verificarea stabilității, reperele se amplasează în grupuri a câte trei la o distantă mică unul de altul. Mâsurând dintr-o poziție a nivelei, diferența de nivel dintre ele și comparând rezultatele măsurărilor diferitelor cicluri, se determină reperul cel mai stabil. Acest reper este luat drept reper fundamental la efectuarea observațiilor asupra tasărilor.

Mărcile de tasare sunt utilizate pentru a pune în evidență deplasările diferențiale ale construcției studiate.

Cunoașterea efectelor defavorabile ale deplasărilor asupra comportării în timp a unei construcții, este o problemă în funcție de care se stabilesc pozițiile mărcilor pentru urmărirea deplasărilor pe orizontală și verticală ale elementelor structurale. Poziția mărcilor este aleasă astfel încât să se poată măsura tasarea diferențiată între, cel puțin, trei elemente portante alăturate.

Fig. 2.1. Reper fix de urmărire

2.3. Metode topografice de măsurarea a deplasărilor verticale

Deplasările pe verticală ale fundațiilor și a construcțiilor datorate deformării terenului de fundare poartă denumirea de tasări.

Principiul măsurării deplasărilor pe verticală, constă în determinarea repetată a cotelor punctelor de control, numite și mărci de tasare, fixate pe construcția studiată, în raport cu mai mulți reperi ficși, amplasați pe terenuri nedeformabile, în afara zonei de influență a construcției. Punctele de control încastrate în construcție, se deplasează împreună cu construcția și deci, prin observații efectuate asupra lor, se pot stabili valorile deplasărilor verticale.

Precizia determinării tasărilor depinde de viteza și uniformitatea apariției, de schema constructivă a clădirii și rigiditatea structurii.

Pentru determinarea deplasărilor verticale se folosesc următoarele metode:

metoda nivelmentului geometric de înaltă precizie;

metoda nivelmentului trigonometric de înaltă precizie;

metoda nivelmentului hidrostatic.

2.3.1. Metoda nivelmentului geometric de înaltă precizie

Metoda cea mai des utilizată în urmărirea deplasărilor verticale este metoda nivelmentului geometric de precizie. Această metodă se folosește atât în faza de exploatare cât și la urmărirea comportării în timp a structurii.

Nivelmentului geometric de înaltă precizie folosește principiul vizelor orizontale. Instrumentele care sunt folosite la realizarea măsurătorilor sunt: nivela și mira topografică. Nivela este un instrument optic, a cărei lunetă se poate roti numai în plan orizontal. Cu ajutorul lunetei se citește înălțimea de pe miră, amplasată pe punctul pe care vrem să-l determinăm.

Măsurarea înălțimilor sau a distanțelor verticale se pot face prin nivelement geometric de capăt sau nivel geometric de mijloc. În cazul nivelmentului geometric de capăt se așează nivela deasupra unui punct de cotă cunoscută și mira în punctul ce trebuie determinat. În cazul nivelmentului geometric de mijloc se așează nivela la mijlocul distanței dintre punctul de cotă cunoscută și punctul ce trebuie determinat, deasupra căruia se va așeza mira.

În funcție de tipul, forma și mărimea construcției studiate, se creează configurația rețelei de nivelment geometric.

În componența rețelei regăsim următoarele tipuri de puncte:

mărci sau puncte de control fixate pe construcția care este supusă studiului, numite în cazul acestei metode și mărci de tasare sau repere mobile;

repere fixe, numite și repere de referință, amplasate în terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției studiate.

La proiectarea drumuirilor de nivelment geometric, pentru urmărirea comportării în timp a construcțiilor, lungimea niveleurilor este preferabil a nu depăși 60 m, iar numărul de niveleuri maxime admisibil să fie 18, fapt ce conduce la limitarea lungimii drumuirilor nivelitice de precizie la maxim 1000 m.

La executarea măsurătorilor se recomandă ca:

măsurătorile din toate ciclurile de observații, să se realizeze în condiții atmosferice favorabile, cum ar fi: în anotimpurile de primăvară sau toamnă, la temperaturi mai scăzute de aproximativ 20℃;

să se lucreze prin metoda drumuirii în sens direct, la fiecare nivelment observațiile făcându-se cu cel puțin două planuri de vizare. Să se utilizeze de fiecare dată aceleași mire (înainte-înapoi) pentru toate ciclurile de observații;

să se facă direct pe teren verificările specifice privind controlul citirilor și neînchiderile de poligoane.

Prelucarea datelor și calculul tasărilor se încep chiar în timpul observațiilor de teren, calculându-se diferențele de nivel pe fiecare niveleu între cele două orizonturi ale aparatului și apoi neînchiderile pe fiecare poligon. Evaluarea preciziei nivelmentului, se face după datele obținute înainte și după compensare.

Instrumentele folosite la nivelmentul geometric sunt: WILD N3, NIKON AS-2, ZEISS NI 002, DiNi 11T, SOKKIA B1, etc.

Fig. 2.3. Nivela WILD N3 Fig. 2.4. Nivela NIKON AS-2

Sursa: www.dehilster.info Sursa: www.forestry-suppliers.com

2.3.2. Metoda nivelmentului trigonometric de înaltă precizie

Teodolitele electronice de precizie mare și echipamentul EDM (Electronic Distances Meters) permit înlocuirea nivelmentului geometric cu cel trigonometric, fiind considerat mai economic. Vizele scurte cu lungimi de până la 100 m și utilizarea teodolitelor electronice de precizie permit obținerea unei precizii comparabile cu precizia oferită de nivelmentul geometric.

Metoda nivelmentului trigonometric de precizie are la bază principiul determinării diferenței de nivel în funcție de distanța orizontală și unghiul vertical. Deplasările verticale sunt obținute din diferențele cotelor din ciclul actual cu cotele din ciclul inițial.

Măsurarea unghiurilor zenitale trebuie efectuată în perioada de stabilitate a refracției atmosferice, fiindcă în momentul maxim al refracției atmosferice (miezul zilei), calitatea imaginii este scăzută, intervenind erorile de focusare a imaginii lunetei instrumentului.

Pentru distanțele mici, de până la 100 m, corecția totală datorită efectului de curbură a pământului și de refracție atmosferică este foarte mică. În cazul determinării deplasărilor verticale ale construcțiilor, prin nivelment trigonometric de precizie, influența curburii pământului și a refracției atmosferice se poate elimina aproape în întregime, prin modul de lucru, respectiv prin diferența măsurătorilor între două cicluri de observații.

La măsurarea deplasărilor verticale, mărimea unghiului zenital al fiecărei direcții este determinată cu câte trei măsurători complete, în ambele poziții ale lunetei, astfel, fie la toate cele trei fire zenitale (firul reticular orizontal și cele două fire stadimetrice), fie de trei ori la firul unic zenital (firul reticular orizontal), în funcție de forma reticulului instrumentului folosit.

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

Metoda nivelmentului trigonometric de înaltă precizie, oferă posibilitatea determinării deplasării verticale a punctelor de control, de pe construcția studiată, în funcție de diferențele unghiurilor zenitale măsurate în două cicluri de observații, pentru cazul general al variației orizontului instrumentului în punctele de stație.

Instrumentele care se utilizau până la apariția teodolitelor electronice (stațiile totale), erau teodolitele clasice, cu ajutorul cărora se măsurau unghiurile verticale și distanțele.

Fig. 2.5. Stație totală Leica TS09 Fig. 2.6. Stație totală Trimble C3

Sursa: www.sccssurvey.co.uk Sursa: www.indiamart.com

2.3.3. Metoda nivelmentului hidrostatic

Metoda nivelmentului hidrostatic, se folosește de regulă, în momentul când metoda nivelmentului geometric este dificil sau imposibil de aplicat.

Această metodă folosește principiul vaselor comunicante. În punctele de control, de pe construcția studiată sunt fixate tuburi gradate, care sunt unite între ele printr-un furtun. Diferența citirilor pe tuburile gradate, corespunzător nivelului apei din tuburi, reprezintă diferența de nivel dintre cele două puncte.

Metoda nivelmentului hidrostatic prezintă numeroase avantaje, principalele dintre acestea fiind precizia de realizare a lucrărilor și măsurarea nivelitică în același timp a mai multor puncte.

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

Principalele surse de erori care influențează măsurătorile sunt:

schimbarea cotei inițiale a nivelului lichidului din sistem, ca urmare a tasărilor tuburilor de măsurare;

schimbările de temperatură și efectuarea citirilor pe tuburi.

Metoda nivelmentului hidrostatic permite determinarea deplasărilor verticale cu o precizie ridicată, cuprinsă între ± 0,01 și ± 0,005 mm și se recomandă a se folosi la urmărirea comportării în timp a unor construcții masive (baraje), la care operația de observare se face permanent, pe întreaga durată a existenței în exploatare a construcției.

2.4. Metode topografice de măsurare a deplasărilor orizontale

Prin prelucrarea măsurătorilor liniare și unghiulare, se va putea obține fie direct mărimea vectorului deplasării orizontale, fie mai întâi mărimea componentelor pe axele de coordonate, apoi în funcție de acestea, mărimea vectorului deplasării.

Atât mărimea cât și direcția și sensul vectorului deplasării orizontale se poate determina prin metode grafice, metode numerice (trigonometrice, analitice) și metode riguroase folosind metoda celor mai mici pătrate, în funcție de natura și precizia cercetării.

2.4.1. Metoda microtriangulației

Metoda microtriangulației se folosește la determinarea vectorului deplasării orizontale ale punctelor de control, fixate pe construcția studiată, în raport cu un sistem de referință constituit din puncte fixate în terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției, acestea formând rețeaua punctelor de triangulație.

Metoda microtriangulației este folosită la urmărirea comportării în timp a construcțiilor masive (baraje, ecluze, viaducte, poduri), cât și a terenurilor din jurul acestora. Construcția rețelei de microtriangulație se realizează cu precizie foarte mare.

Determinarea vectorului deplasării orizontale a construcției, necesită efectuarea măsurătorilor repetate (ciclice) ale rețelei de microtriangulație, cu aceeași precizie cu care a fost construită inițial.

Calculele de compensare trebuie executate riguros, prin metoda celor mai mici pătrate, cu scopul de a se obține valorile cele mai probabile ale coordonatelor punctelor rețelei, avându-se posibilitatea aprecierii preciziei rezultatelor compensării și a preciziei de determinare a vectorului deplasării orizontale, a punctelor de control de pe construcția studiată.

În componența rețelei se regăsesc următoarele categorii de puncte:

puncte de control, numite și mărci de tasare, ce sunt fixate pe construcția ce urmează a fi observată;

puncte de stație, din care se fac observații repetate spre punctele de control de pe construcție;

punctele de referință, de la care se determină eventualele schimbări în poziția punctelor de stație;

punctele de orientare.

Procesul de măsurare a deplasărilor orizontale conține următoarele etape:

măsurarea direcțiilor orizontale, din toate punctele de stație și a distanțelor;

compensarea direcțiilor orizontale, măsurate în fiecare punct de stație, prin metoda riguroasă a măsurătorilor indirecte sau în cazul unor experimentări mai puțin precise, prin metodă empirică;

evaluarea preciziei măsurătorilor unghiulare și liniare;

verificarea stabilității punctelor de stație și calculul modificărilor în direcțiile punctelor observate.

2.4.2. Metoda aliniamentului

La determinarea deplasărilor orizontale ale construcțiilor, care în plan au o configurație liniară (baraje de greutate, poduri, viaducte, căi ferate) se aplică pe scară largă metoda aliniamentelor.

Metoda aliniamentelor, presupune determinarea poziției planimetrice a unui șir de puncte de control dispuse pe un aliniament, a căror abateri de la linia ce unește punctele de capăt, să nu fie mai mici de 3-4 cm. În acest scop, în afara punctelor materializate pe construcția ce urmează a fi observată, se fixează punctele de bază ale aliniamentului în locuri stabile și în afara zonei de influență a construcției. În planul vertical al aliniamentului, în punctele caracteristice ale construcției, se fixează punctele de control. În aceste puncte, se amplasează semnale sau mărcile de vizare prin observarea cărora, se determină valorile abaterilor față de aliniamente.

Metoda aliniamentului este simplă, precisă și necesită un volum redus de lucrări de teren și de birou, aceasta permițând repetarea ei la intervale scurte de timp. Deplasarea orizontală a unui punct de control, între două cicluri de observații, va rezulta din diferența abaterilor punctului față de aliniament, măsurate în ciclul final și în ciclul inițial (deplasări totale) sau între ciclul actual și ciclul inițial (deplasări parțiale).

Când condițiile terenului nu permit amplasarea punctelor de bază ale aliniamentului în terenuri nedeformabile, acestea se pot amplasa și în terenuri deformabile, pe construcție sau în interiorul construcției. În aceste cazuri, metoda aliniamentului se combină cu metoda microtriangulației, iar la determinarea abaterilor fiecărui punct de control față de aliniament și implicit a deplasărilor, se va ține cont și de deplasarea punctelor de bază ale aliniamentului.

Determinarea deplasărilor orizontale ale punctelor de control, de fapt a abaterilor față de aliniament, se face prin observarea unui singur aliniament pe toata lungimea lui, prin măsurarea unghiurilor paralactice, prin observarea aliniamentelor paralele suplimentare sau prin observarea aliniamentelor intersectate. Indiferent de situație, determinarea abaterilor punctelor de control, de pe construcția studiată, față de aliniament se poate executa prin metoda mărcii mobile, metoda măsurării unghiurilor paralactice sau prin metoda măsurării unghiurilor apropiate de 200g .

Capitolul III – Metode spațiale de urmărire a construcțiilor și a hazardelor naturale

3.1. Sisteme de poziționare globală prin sateliți

Sistemele Satelitare de Navigație Globală (GNSS) sunt sisteme care permit determinarea cu precizie ridicată a poziției într-un sistem de referință geocentric, în orice punct situat pe suprafața terestră, în apropierea sau exteriorul acesteia, folosind sateliți artificiali ai Pământului.

În momentul de față cele mai cunoscute sisteme GNSS sunt sistemele NAVSTAR-GPS (SUA), GLONASS (Rusia) și GALILEO (Europa).

3.1.1. NAVSTAR-GPS

Sistemul de Poziționare Globală (GPS) este un sistem de navigație prin sateliți, operat de Statele Unite ale Americi, fiind primul sistem GNSS complet funcționabil.

Sistemul poartă denumirea oficială de NAVSTAR GPS (NAVigation System with Timing And Ranging – Global Positioning System – adică sistem de poziționare globală pentru asistarea navigației bazate pe măsurările de timp și de distanțe relative a sateliților).

Sistemul GPS a început în anul 1970 și a fost declarat pe deplin operațional în 1995. De la lansarea primului satelit experimental în 1978, GPS a devenit un ajutor indispensabil în navigare în lume și a devenit o unealtă importantă pentru realizarea hărților și pentru măsurători terestre.

Sistemul este alcătuit în prezent din 31 de sateliți GPS, care se află pe orbita medie a Pământului (MEO) și formează o rețea în jurul Pământului.

Planurile orbitale pe care sunt amplasați sateliți au o înclinare de 55° (relativ la planul ecuatorial), și sunt separate de o ascensiune de 60°. Orbitând la o altitudine de 20.200 de kilometri (raza orbitală fiind de 26600 km), fiecare satelit efectuează două revoluții complete într-o zi siderală (care este echivalentul a 23 ore 56 minute 4,09054 secunde solare).

Avem nevoie de cel puțin 24 de sateliți operaționali, ca pe suprafața fizică a Pământului oriunde și oricând să putem „observa” concomitent de la 4 sateliți până la 8-10 sateliți, indiferent de locația de pe suprafața globului și de timpul zilei (la o elevație de 15°).

Acești sateliți au o mișcare de revoluție în jurul Pământului, cu o viteză de 3,8 km/s.

Sistemul este utilizabil 24 de ore pe suprafața Pământului, indiferent de condițiile meteo.

Semnalele transmise de sateliți permit receptoarelor GPS să determinare poziția, viteza și direcția de deplasare.

NAVSTAR-GPS utilizează un datum denumit WGS84 (World Geodetic System 1984, Sistemul Geodezic Mondial 1984).

Fig. 3.1. Constelația sistemului de poziționare globală NAVSTAR-GPS

Sursa: www.vice.com

3.1.2. GLONASS

GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) este un sistem de navigație prin sateliți cu unde radio, dezvoltat de fosta Uniune Sovietică și acum folosit de guvernul Rusiei, fiind operat de Forțele Spațiale Rusești.

Inițiat în anii 1980, sistemul și-a atins pentru prima dată capacitatea operațională deplină în 1995. În urma unei degradări temporare, constelația nominală de 24 de sateliți, a fost reînființată în 2011, iar sistemul a continuat să funcționeze de atunci. Acest sistem are actualmente 27 de sateliți, din care 23 complet operaționali, care asigură o funcționalitate 100% a sistemului, respectiv a unei accoperiri globale.

Cele 3 planuri orbitale pe care sunt amplasați sateliții GLONASS sunt decalate cu 120ș, fiecare plan conținând 8 sateliți cu distanță egală între ei. Orbitele se regăsesc la o altitudine de 19.100 km, fiind aproximativ circulare, cu o înclinare de 64,8ș. Fiecare satelit parcurge complet orbita în aproximativ 11 ore și 15 minute. Sateliții sunt astfel dispuși pe orbite încât din orice punct de pe Pământ să fie vizibil minim 5 sateliți cu o geometrie adecvată.

Datorită acestui fapt sistemul GLONASS, asigură o acoperire completă și performantă pentru observațiile de navigație.

GLONASS utilizează un datum denumit PZ-90 (Parametry Zemli 1990, Parametrii Pământului 1990).

Fig. 3.2. Constelația sistemului de poziționare globală GLONASS

Sursa: http://www.russianspaceweb.com

3.1.3. GALILEO

GALILEO este un sistem de sateliți de poziționare globală, în curs de realizare, fiind construit de European Satellite Navigation Industries pentru Uniunea Europeană și Agenția Spațială Europeană.

Constelația completă va fi alcătuită din 30 de sateliți, dispuși pe 3 planuri orbitale, cu o înclinare de 56° față de planul ecuatorial (9 sateliți operaționali și unul de rezervă pe fiecare plan orbital), având o înălțime orbitală de 23.222 km. Până în prezent, acest sistem are 22 de sateliți complet funcționali. Fiecare satelit va parcurge complet orbita în aproximativ 14 ore și 22 minute. Sateliții vor fi dispuși pe orbite, astfel încât să fie vizibili în cât mai multe locații de la 6 până la 8 sateliți.

GALILEO va asigura precizii ridicate pentru toți utilizatorii sistemului, precizii mai mari decât cele oferite de sistemele de poziționare globală NAVSTAR-GPS și GLONASS, fiind capabil să furnizeze măsurători orizontale și verticale cu precizii de până la 1 m. Sistemul va încerca îmbunătățirea serviciului de poziționare la latitudini mai mari, fiind destinat, în primul rând, pentru uz civil.

GALILEO utilizează un datum denumit GTRF (Galileo Terrestrial Reference Frame).

Fig. 3.3. Constelația sistemului de poziționare globală GALILEO

Sursa: www.gssc.esa.int

3.2. Metode de determinare a poziției punctelor prin măsurători GPS

3.2.1. Metoda statică

Metoda de măsurare statică, a fost prima metodă dezvoltată în cadrul măsurătorilor GPS. Ea este folosită pentru determinarea cu precizie, a vectorilor a căror lungime depășește 10 km.

Pentru această metodă se folosește un receptor care este amplasat pe un punct al cărui coordonate sunt cunoscute, cu precizie în sistemul WGS84. Acesta este cunoscut sub denumirea de receptor bază. Celălalt receptor este amplasat la celălalt capăt al bazei și este cunoscut sub denumirea de rover. Datele sunt apoi înregistrate de ambele stații simultan. Este important ca datele să fie înregistrate la același interval de timp de către fiecare stație. Receptorii trebuie să colecteze datele pentru o perioadă precisă de timp. Această perioadă este influențată de lungimea bazei, de numărul sateliților observați și de geometria sateliților. Bazele mai lungi necesită un timp de observație mai îndulengat, astfel, pentru o lungime a bazei mai mare de 10 km este nevoie de mai mult de o oră, iar uneori poate să ajungă până la câteva zile. Odată ce au fost colectate date suficiente, receptorii pot fi opriți. Roverul este mutat pe următorul punct pe care dorim să-l măsurăm.

Această metodă este aplicată atunci când se urmărește atingerea preciziei de sub 5 mm, și ca atare se utilizează la constituirea rețelelor continentale, la realizarea rețelelor naționale de ordin superior, la programe geodinamice, în cazul constituirii rețelelor de geodezie inginerească, la urmărirea deplasărilor (deformațiilor) și în cazuri în care lungimea vectorului depășește 20 km.

3.2.2. Metoda statică rapidă (Fast-Static)

Metoda statică rapidă nu diferă de metoda statică clasică, doar că este folosită pentru vectori cu lungimi care nu depășesc 10-15 km. Această metodă necesită vizibilitate către mai mulți sateliți, de preferință 5 sau 6 sateliți și o geometrie bună a sateliților (GDOP<4).

Perioada de determinare a unui punct prin metoda statică rapidă, este în funcție de receptorul folosit, în cazul în care se folosește receptor de simplă frecvență, se vor efectua observații timp de minim 20 de minute, iar în cazul în care se folosește receptor de dublă frecvență, se vor efectua observații timp de minim 10 minute.

Din cauza timpului redus de staționare, planificarea sesiunilor de observașii este greoaie, cea mai bună metodă fiind menținerea unui receptor (care va efectua observații neîntrerupte) într-un punct cunoscut, în mijlocul zonei de lucru, iar alt receptor (sau altele) va determina restul punctelor (în limita a 10-15 km de punctul fix).

Această metodă este utilizată atât pentru îndesirea rețelelor de ordin inferior (ordinul IV, V), cât și pentru îndesirea rețelelor de ridicare. Avantajul metodei față de metoda statică clasică este viteza, iar dezavantajul fiind precizia mai redusă (5-10 mm + 1 ppm).

3.2.3. Metoda semicinematică (Stop & Go)

În cazul metodei Stop & Go, receptorul fix (baza) se va instala pe punctul de referință, iar cu receptorul (rover) aflat în mișcare se va efectua inițializarea. Coordonatele punctelor de detaliu, se vor determina apoi folosind receptorul în mișcare. Metoda necesită vizibilitate către cel puțin 4 sateliți și pe parcursul deplasării între punctele de detaliu. Timpul necesar determinării poziției punctului este redusă, necesitând doar 1-3 epoci (epoch) de determinare, de obicei a câte 5 secunde. Doar acele puncte vor avea coordonate la care ne-am oprit și am efectuat măsurători, de aici provenind și denumirea metodei de Stop & Go. În cazul pierderii semnalului (a vizibilității către sateliți), se va efectua o nouă inițializare fie pe un punct cunoscut, determinat anterior, fie pe un punct nou, ceea ce prelungește timpul necesar efectuării măsurătorilor.

Avantajul metodei față de metoda statică este viteza. Dezavantajul este necesitatea recepționării semnalului și între puncte. Precizia metodei este de 1-2 cm + 1 ppm.

3.2.4. Metoda cinematică în timp real (RTK)

Metoda RTK (Real Time Kinematic) este o metodă de măsurare cinematică în mișcare (On The Fly), ce se derulează în timp real.

Pentru a folosi această metodă avem nevoie de o stație fixă (baza), de care atașăm o legătură radio. Stația fixă retransmite datele pe care le recepționează de la sateliți.

Datele transmise de stația fixă sunt recepționate de către receptor (rover). De asemenea, receptorul primește date și direct de la sateliți prin intermediul propriei sale antene GPS. Aceste două seturi de date, pot fi procesate împreună de către receptor în scopul rezolvării ambiguității, obținându-se o precizie ridicată a receptorului fix.

După ce receptorul fix a fost instalat și transmite datele prin legătura radio, roverul poate fi activat, începând procesul de inițializare.

În urma inițializării complete, sunt rezolvate ambiguitățile iar receptorul poate înregistra puncte și coordonate. Precizia de determinare a bazei, în acest moment este de 1-5 cm.

În cazul acestei metode, menținerea contactului cu receptorul fix este foarte importantă, deoarece dacă nu se ține cont de acest lucru, se poatea pierde ambiguitatea, care duce la calcularea poziției unui punct mult depărtată față de realitate.

Erorile intervin, de obicei, în cazul în care măsurătorile se fac în apropierea clădirilor înalte, copacilor, unde semnalul sateliților ar putea fi blocat.

Metoda RTK a devenit foarte repede cea mai întâlnită metodă de obținere a unor precizii ridicate, măsurători GPS de acuratețe mare pe arii restrânse și poate fi utilizată și pentru aplicații similare celor la care se folosesc stațiile totale.

Această metodă include și măsurători de detaliu, supraveghere, aplicații COGO, etc.

Capitolul IV – Studiu de caz

În cadrul acestui studiu caz, se vor prezenta cauzele și deplasările datorate alunecării de teren a versantului Grădinii Publice “Dealul Ciuperca”, din Municipiul Oradea.

Monitorizarea versantului dar și a construcției aflate în zona afectată, a început în anul 2017 și va continua pe o perioadă de minim 3 ani.

Pentru monitorizarea deplasărilor s-au efectuat măsurători realizate cu instrumente și aparate de măsură topo-geodezice. (stație totală, nivelă electro-optică).

Pentru urmărirea terenului se vor amplasa mărci cu rolul de a detecta deplasările stratului vegetal.

Pentru urmărirea construcției s-au amplasat repere de urmărire, care sunt considerate stabile pe întreaga perioadă de monitorizare a mărcilor. Mărcile sunt amplasate în cadrul construcției “Caffe Ciuperca”, ele având rolul de a evidenția deplasările diferențiale ale construcției.

În cele ce urmează, se vor prezenta detaliile despre zona monitorizată dar și rezultatele în urma efectuării monitorizării deplasărilor construcției.

4.1. Descrierea terenului

Din punct de vedere istoric, versantul Grădinii Publice “Dealul Ciuperca” este considerat ca fiind un amplasament nesigur, instabil și cu potențial de alunecare. În anii 1839-1840, a fost construită o capelă romano-catolică, pe actualul amplasament a Restaurantului Ciuperca. O alunecare de teren din anul 1938 a afectat grav capela. Clădirea capelei nu a mai fost reparată, fiind demolată în anul 1955 de autoritățile comuniste. Pe locul rămas liber a fost construit un restaurant în formă de ciupercă, cel care a și dat numele actual al acestui deal.

Fig. 4.1. Capela romano-catolică “Kálvária”

Sursa: http://www.evenimenteoradea.ro

Structura geologică naturală a amplasamentului facilitează producerea alunecărilor. Stratul de bază, format dintr-o argilă cenușie tare (argilă marnoasă), are o înclinare naturală spre baza versantului de 9% – 21%, la o diferență de cotă de 46 m, de la 192 m la 146 m. Peste roca de bază se află o pătură formată din argile prăfoase sau nisipoase moi, neconsolidate, friabile, de cca. 3,50 m grosime, conform studiului geotehnic realizat de SC PROIECT GEO 2003 SRL Oradea în 2014, care în prezența apei de infiltrație prezintă un permanent potențial de alunecare.

Conform Studiului de risc natural (SRL) nr. 5918/2014, înaintea începerii lucrărilor de amenajare a versantului, amplasamentul versantului Grădinii Publice Dealul Ciuperca, este situat pe toate cele 4 zone de risc (1 – probabilitate maximă de alunecare si cu alunecări active; 2 – potențial mediu de alunecare; 3 – potețial de alunecare redus; 4 – potențial de alunecare mic).

Astfel, încă din faza inițială de amenajare a versantului se semnala că pe amplasament există zone cu probabilitate maximă de alunecare și cu alunecări locale active.

Fig. 4.2. Grădina Publică “Dealul Ciuperca” și construcția Caffe Ciuperca

Sursa: http://www.evenimenteoradea.ro

4.2. Descrierea construcției

Construcția Caffe Ciuperca, aflată la partea superioară a versantului, este fundată direct, pe roca formată din argilă prăfos-nisipoasă, cafeniu-gălbuie, conform datelor din proiect. Terasa inferioară a clădirii, situată înspre versantul alunecat, este fundată prin fundații izolate sub stâlpi, tip bloc și cuzinet. Cota de fundare urmărește conformația terenului, de la 185,50 m la fundația din colțul terasei, până la 188,20 m la fundația extremă situată în zona laterală.

Deci, între fundațiile terasei se află o diferență de nivel proiectată de 2,70m. Așa cum s-a amintit, fundațiile sunt izolate, fără legătură între ele, ceea ce le face sensibile la tasări diferențiate și mai ales, în cazul de față, sensibile la posibile deplasări laterale.

4.3. Urmărirea în timp a construcției

Urmărirea curentă a construcției amplasate pe versantul grădinii publice ”Dealul Ciuperca” Oradea urmează a se efectua prin examinare vizuală directă și aceasta se face în paralel cu urmărirea specială care se bazează pe metodele topografice speciale.

Dacă prin examinările curente vizuale se constată defecte de structură, cum ar fi: coroziuni ale armăturilor și ale elementelor metalice existente în structuri, fisuri transversale sau înclinate în grinzi și stâlpi, dezaxări ale elementelor structurale, etc., atunci sunt necesare:

efectuarea unor teste specifice de verificare a capacității de rezistență;

verificarea stabilității structurii, efectuată de către un colectiv de specialiști.

Anual se va urmări starea tehnică a construcțiilor de către Comisia Tehnică de control, numită prin decizia conducerii Complexului – in conformitate cu programul de urmărire in timp a comportării construcțiilor conform normativ P130-1999.

Pentru urmărire construcției au fost necesare amplasarea reperelor de urmărire și a mărcilor, iar în cazul terenului, amplasarea reperelor pe versantul Grădinii Publice “Dealul Ciuperca”.

4.3.1. Amplasarea reperelor de urmărire

Se vor amplasa cinci repere de urmărire. Aceste repere sunt considerate stabile pe întreaga perioadă de monitorizare a mărcilor. Scopul acestora este de a putea face observații geodezice cu precizie ridicată.

Reperul 1 se va încastra în baza fundației construcției amplasate în partea de Nord a Restaurantului Ciuperca.

Deoarece întreaga zona a versantului Grădinii Publice ”Dealul Ciuperca” este considerată ca fiind instabilă, stabilitatea reperelor de urmărire 2,3,4 și 5 va fi determinată cu ajutorul stațiilor GNSS permanente din – REȚEA GNSS/GPS REGIONALĂ PENTRU MONITORIZAREA DEFORMĂRILOR IN SPAȚIUL CARPATO – DANUBIANO – PONTIC. Acestea se vor folosi cu scopul de a se monitoriza eventualele deplasări ale acestor repere. În cazul în care se vor observa deplasări ce vor depăși valoarea de 1 cm pe axele X, Y și Z, poziția acestora se va redetermina.

Amplasarea lor este prezentată în Figura 4.3.

Fig. 4.3. Poziția reperelor de urmărire

4.3.2. Amplasarea mărcilor în construcția Caffe Ciuperca

În cadrul construcției Caffe Ciuperca au fost amplasate doisprezece (12) mărci cu rolul de a pune în evidentă:

deplasărilor diferențiate din partea superioară a construcției care vor fi evidențiate de mărcile M1 – M6;

deplasările diferențiate pentru partea inferioară a terasei vor fi date de mărcile M7, M8, M9, M11 și M12.

marca M10 se va amplasa în pilonul de sub terasă doar după finalizarea lucrărilor de consolidare a fundației construcției.

Modul de amplasare a acestora este prezentat în figurile următoare.

Fig. 4.4. Poziția mărcilor de urmărire M1-M6

Fig. 4.5. Poziția mărcilor de urmărire M7-M10

Fig. 4.6. Poziția mărcilor de urmărire M10-M12

Fig. 4.7. Imaginea de ansamblu a poziției mărcilor amplasate în construcția Caffe Ciuperca

4.3.3. Amplasarea mărcilor pe versantul Grădinii Publice “Dealul Ciuperca”

Amplasarea mărcilor pentru monitorizarea terenului se va face conform unui Grid cu latura de 25 m. Acestea se vor materializa pentru a permite detectarea deplasării stratului vegetal. Poziția lor este prezentată în Figura 4.8. – Gridul de culoare albastră.

Poziția mărcilor la partea superioară a versantului se va face pe două linii aproximativ paralele – punctele de culoare roșie. În cazul în care în urma amenajării va rezulta imposibilitatea amplasării mărcilor într-un Grid care să respecte latura de 25 m, acestea se vor amplasa în locurile în care terenul va permite realizarea lor, astfel încât să nu fie deteriorate.

În punctele de belvedere se va realiza de asemenea o materializare a unor mărci care să permite realizarea de observații și rezultate concludente.

După materializarea mărcilor, se va realiza planul de amplasare a acestora, conform poziției lor din teren.

Amplasarea mărcilor din teren se va realiza doar după ce toate lucrările de amenajarea a versantului au fost realizate.

Fig. 4.8. Amplasarea mărcilor din teren

4.4. Măsurătorile efectuate asupra mărcilor amplasate în construcția Caffe Ciuperca

Pentru urmărirea tasărilor construcției s-a folosit nivelmentul geometric de înaltă precizie.

Am utilizat drumuirea de nivelment închisă pe punctul de plecare, de coordonate cunoscute. În cazul drumuirii de nivelment închisă pe punctul de plecare se consideră că punctul inițial coincice cu punctul final, între ele determinându-se cotele unor puncte intermediare. Punctele intermediare se materilează prin borne de beton, țăruși sau broaște de nivelment. Condiția matematică a acestei metode este ca suma diferențelor de nivel să fie nulă.

Astfel, în cazul drumuririi de nivelment închisă pe punctul de plecare, realizată în cadrul măsurătorilor de urmărire a studiului de caz prezentat, s-au utilizat următoarele instrumente: nivelă optico-electrică Leica DNA 03, miră telescopică Leica cu gradații sub formă de cod de bare și broască de nivelment.

După așezarea instrumentului în stația se efectuează citirea pe mira din punctul A (punct de coordonate cunoscute). Mira din punctul A se mută pe broască de nivelment din punctul 1, efectuându-se citirea . După realizarea acestor două citiri se mută aparatul în stația următoare. Mira din punctul 1 se rotește cu față spre aparatul așezat în stația , și se efectuează viză înapoi spre punctul 1 (citirea ). În continuare se fac citirile corespunzătoare punctelor care urmează, în același mod ca cel prezentant mai devreme.

Fig. 4.9. Drumuire de nivelment închisă pe punctul de plecare

Sursa: www.ct.upt.ro

Distanțele dintre puncte se măsoară cu ajutorul lunetei instrumentului de nivelment.

După terminarea măsurătorilor se calculează diferențele de nivel provizorii cu ajutorul citirilor efectuate pe miră ca fiind:

(4.3)

Se verifică corectitudinea calculelor diferențele de nivel provizorii cu ajutorul citirilor efectuate:

(4.4)

Suma diferențelor de nivel provizorii trebuie să îndeplinească următoarea condiție:

(4.5)

Astfel, eroarea (e) de determinare a diferențelor de nivel este dată de relația:

(4.6)

La acestă drumuire închisă pe punctul de plecare se consideră că punctul final se suprapune peste punctul inițial:

(4.7)

Pentru măsurarea mărcilor amplasate pe construcția Caffe Ciuperca s-a folosit stația totală. Metoda folosită pentru determinarea unghiurilor orizontale a fost metoda seriilor. Măsurătorile s-au făcut în ambele poziții ale lunetei.

Metoda seriilor se utilizează atunci când se urmărește determinarea mărimii unghiurilor orizontale dintr-un punct de stație în care converg mai multe vize. Din totalitatea vizelor, se alege ca direcție de referință (inițială) viza cea mai lungă, de la care se vizează toate celelalte puncte, în ordine, în sens orar, încheindu-se turul de orizont tot pe viza inițială. Pentru acest tur de orizont, luneta aparatului este in pozitia I.

Se aduce aparatul în poziția a II-a, se vizează aceeași direcție inițială, după care vizarea se desfășoară în sens antiorar până la închiderea turului de orizont pe aceeași viză inițială.

Fig. 4.9. Metoda seriilor

Sursa: http://www.creeaza.com

Valorile măsurate se prelucrează, prin procedeul calculul mediilor între cele două poziții, a neînchiderii și a corectiei totale și unitare și prin aplicarea celei din urmă la obținerea valorilor compensate pentru direcțiile măsurate.

Prin efectuarea diferenței între direcția inițială (considerată valoare justă) către punctul A și direcția finală (considerată viza afectată de erori) tot către punctul A, se obține valoarea corecției totale.

Acestă valoare se va repartiza proporțional fiecărei vize, cu o cantitare , și anume:

(4.1)

unde, c – corecția totală; n – numărul de puncte vizate;

Viza inițială fiind neafectată de erori nu va primi nicio corecție, viza către punctul B va primi , viza către punctul C va primi 2, iar viza către punctul D va primi 4. Se observă că prin aplicarea corecției corespunzătoare la valoarea măsurată, viza finală devine egală cu viza inițială.

Dacă se dorește o creștere a preciziei determinărilor se pot executa mai multe serii, însă cu origini diferite ale direcției inițiale. Intervalul între serii se stabilește cu relația:

(4.2)

unde, I – intervalul între serii; m – numărul dispozitivelor de citire; n – numărul de serii ce se execută;

În cazul urmăririi construcției Caffe Ciuperca, din punctul de reper 2 s-au vizat mărcile de pe construcție, M1, M2, M3, M4, M5 și M6, din punctul de reper 4 s-au vizat mărcile M7 și M8, iar din punctul 5 s-au vizat mărcile M9, M10, M11 și M12, folosindu-se metoda seriilor, prezentată mai sus.

În acest studiu de caz, vor fi prezentate măsurătorile efectuate din luna iulie a anul 2017, până în luna aprilie, a acestui an. Pe baza acestor măsurători au fost realizate grafice cu deplasările absolute ale construcției Caffe Ciuperca.

Timpul pentru construcției, vor fi considerate măsurătorile efectuate în data de 22 iunie a anului 2019, în funcție de care se vor calcula deplasările absolute pe parcursul monitorizării.

În luna decembrie a anului 2017, mărcile M4 și M5 au fost deterioare, astfel, fiind necesar refacerea și recalcularea lor. Valorile inițiale a mărcilor M4 și M5 ca find , au fost înlocuite cu valorile recalculate ale noilor mărci amplasate.

Tabelul 4.1. Coordonatele punctelor mărcilor construcției considerate ca fiind , înainte de distrugerea mărcilor M4 și M5

Tabelul 4.2. Coordonatele punctelor mărcilor construcției considerate ca fiind , după distrugerea și recalcularea mărcilor M4 și M5

Măsurătorile realizate pe parcursul celor trei ani de urmărire a deplasărilor construcției, vor fi regăsite în Anexa 1, a acestei lucrări.

Astfel, în continuarea acestui capitol vor fi prezentate graficele cu deplasările absolute pe axa X, Y, Z, a măsurătorile efectuate pe perioada celor 3 ani, a mărcilor construcției.

Fig. 4.10. Deplasările absolute ale mărcii M1 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.10. deplasarea cea mai mare, se observă pe axa Z, obținută în perioada 27 martie 2019 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.11. Deplasările absolute ale mărcii M2 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.11. deplasarea cea mai mare, se observă pe axa Z, obținută în perioada 31 decembrie 2018 – 31 ianuarie 2019.

Fig. 4.12. Deplasările absolute ale mărcii M3 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.12. se poate vedea că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z în perioada 29 noiembrie 2018 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.13. Deplasările absolute ale mărcii M4 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.13., deplasarea cea mai mare, se observă pe axa Z, obținută în 25 aprilie 2019.

De asemenea, se poate observa că în perioada 7 iulie 2017 – 29 noiembrie 2017, nu s-au făcut măsurători la marca M4, din cadrul construcției, deoarece această marcă a fost distrusă.

Marca M4 a fost refăcută și recalculată, ca mai apoi să se poată continua observațiile.

Coordonatele calculate a mărci noi, amplasată în M4, sunt considerate ca fiind T0, luând locul valorilor inițiale.

În cadrul figurii 4.14., deplasarea cea mai mare, se observă pe axa X, obținută în 16 noiembrie 2017.

Marca M5, a fost deteriorată, cauză care a dus la valori eronate în perioada 16 noiembrie 2017 – 23 noiembrie 2017.

Astfel, M5 a fost refăcută și recalculată, la fel ca și marca M4, ca mai apoi să se poată continua observațiile.

Coordonatele calculate a mărci noi, amplasată în M5, sunt considerate ca fiind T0, luând locul valorilor inițiale.

Fig. 4.14. Deplasările absolute ale mărcii M5 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

Fig. 4.15. Deplasările absolute ale mărcii M6 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.15., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z în perioada 29 august 2018 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.16. Deplasările absolute ale mărcii M7 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.16., se poate observa că sunt deplasări mai mari pe axa X și pe axa Z, în perioada 18 octombrie 2018 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.17. Deplasările absolute ale mărcii M8 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.17., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z, în perioada 29 noiembrie 2018 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.18. Deplasările absolute ale mărcii M9 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.18., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z, în perioada 18 septembrie 2018 – 29 noiembrie 2018.

Fig. 4.19. Deplasările absolute ale mărcii M10 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.19., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z, în perioada 29 noiembrie 2018 – 25 aprilie 2019.

Fig. 4.20. Deplasările absolute ale mărcii M11 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.20., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z, în 31 decembrie 2018.

Fig. 4.21. Deplasările absolute ale mărcii M12 exprimate în mm și efectuate în perioada 4 iul. 2017 – 25 apr. 2019

În cadrul figurii 4.20., se poate observa că deplasările cele mai mari sunt pe axa Z, în 29 noiembrie 2018.

Conform STAS 3300-2-85 și NP 112-2014 tasarea maximă admisă pentru astfel de lucrări este de 8 cm. Pentru urmărirea construcției Caffe Ciuperca, conform proiectului de monitorizare, valoarea de alertă, în cazul determinării deplasărilor reperelor de urmărire încastrate în construcție va fi de 2 cm.

Valorile de alertă față de timpul considerat T0, în cazul reperelor de urmărire încastrate în construcție, va fi de 4 cm.

Conform graficelor realizate pentru urmărirea în timp a deplasărilor absolute, ale mărcilor încastrate în construcția Caffe Ciuperca, cele două valori de alertă nu au fost prezente până în momentul realizării ultimelor observații (25 aprilie 2019), prezentate în cadrul acestui studiu de caz.

CONCLUZII

În urma materialului bibliografic studiat, pentru elaborarea proiectului de diplomă, am constatat că studiul urmăririi în timp a construcțiilor și a terenurilor, este foarte important pentru evitarea unor accidente care pot provoca daune materiale costisitoare, degradării terenurilor și uneori punerea în pericol de vieți omenești.

Monitorizarea construcțiilor și a terenurilor este posibilă prin efectuarea unor observații și măsurători sistematice, asupra parametrilor considerați caracteristici, pentru observarea deformațiilor și a deplasărilor elementelor construcției.

Datorită importanței supravegherii în timp a construcțiilor, pentru determinarea deformațiilor absolute, alegerea intervalului de măsurare precum și tipul măsurătorilor efectuate reprezintă una dintre cele mai importante etape, de ele depinzând acuratețea punerii în evidență a deformațiilor.

În cadrul studiului de monitorizare a construcțiilor, aplicarea corectă a metodelor topo-geodezice, reprezintă o condiție esențială în reprezentarea evoluției în timp a unui element al construcției sau a întregii structuri. Aplicarea corectă a metodelor specifice de urmărire, oferă garanția unei evidențieri corecte a fenomenelor de instabilitate și în cazul terenurilor supuse sub observație.

Pentru determinarea deplasărilor absolute ale construcției este necesară realizarea unei rețele de urmărire, alcătuită din puncte de observație. Modul de materializare și de păstare pe întreaga perioadă a desfășurării programului de monitorizare, a reperilor de urmărire și a mărcilor încastrate în construcție, conduc la valorile reale sau eronate ale deplasărilor și deformațiilor clădirii studiate.

Analizând valorile măsurate în cadrul construcției Caffe Ciuperca, am constatat că față de măsurătorile inițiale “T0”, valorile obținute în urma ciclurilor de măsurători efectuate în perioada 2017-2019, se încadrează în valori normale, nedepășindu-se valorile de alertă în cazul determinării deplasărilor reperelor de urmărire încastrate în construcție.

Astfel, pe baza studiului de caz realizat în cadrul urmării construcției Caffe Ciuperca, amplasată pe versantul Grădinii Publice “Dealul Ciuperca” din |Oradea, și a rezultatelor concrete obținute în urma observațiilor și a măsurătorilor efectuate asupa reperilor de urmărire, am constatat că alegerea unei metode corecte și a tehnologiei corespunzătoare, reprezintă certitudinea unei interpretări corecte a valorilor măsurate, fiind prelucrate ulterior pe baza algoritmilor de calcul bazate pe conceptele de prelucrare a observațiilor din teoria erorilor de măsurare.

LISTA FIGURILOR

LISTA TABELELOR

BIBLIOGRAFIE

ANEXA

Tabel centralizator cu măsurătorile efectuate în perioada 4 iulie 2017 – 25 aprilie 2019

Marcile M4, M5 s-au refacut și recalculat, luând valorile actuale ca fiind T0.