Specializarea Cadastru Și Managementul Proprietăților Monitorizarea deformatilor la Complexul Rezidențial ISHO Timișoara Profesor Îndrumător… [306562]
MINISTERUL EDUCAȚIEI NATIONALE
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI
FACULTATEA DE GEODEZIE
Specializarea Cadastru Și Managementul Proprietăților
Monitorizarea deformatilor la Complexul Rezidențial ISHO Timișoara
Profesor Îndrumător Absolvent: [anonimizat].Univ.Dr.Ing. Caius Didulescu Bacria Iulian
București
2018
PROIECT DE DIPLOMĂ
Tema proiectului: Monitorizarea deformațiilor la Complexul Rezidențial ISHO Timisoara
Termen de predare: 13.07.2018
Elemente inițiale pentru proiect:
Material bibliografic;
Plan de încadrare în zonă;
Plan cu amplasarea martorilor si a reperilor;
Măsuratori altimetrice efectuate în șase etape pentru urmărirea comportării în timp a construcției.
[anonimizat]:
Măsurarea topografică a deplasărilor și deformațiilor construcțiilor;
Criterii de proiectare a rețelelor geodezice de urmărire și modalități de materializare a reperilor de referință;
Metode de măsurare specifice determinării deplasărilor în plan orizontal și vertical a construcțiilor;
Prelucrarea masurătorilor aferente lucrarilor de monitorizare;
Monitorizarea deformațiilor la complexul rezidențial ISHO Timișoara.
Denumirea materialului grafic conținut in proiect:
Schită cu mărcile de tasare;
Schița rețelei de monitorizare;
ISHO Fisă grafice TRANSA 6;
Data eliberări temei:
Îndrumator, Absolvent: [anonimizat].Univ.Dr.Ing. Caius Didulescu Bacria Iulian
Declarație de onestitate
Prin prezență declar ca Lucrarea de diplomă cu titlul ” Monitorizarea Deformațiilor la Complexul Rezidențial ISHO Timișoara” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentată niciodată la o altă facultate sau instituție de învațământ superior din țară sau străinatate.
[anonimizat], [anonimizat], cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:
[anonimizat], sunt scrise între ghilimele si dețin referință precisă a sursei;
reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține referință precisă;
rezumarea ideilor altor autori deține referință precisă la textul original.
București, 13.07.2018
Absolvent: [anonimizat] 1.3.1 Tasarea 10
Figura 1.3.2 Săgeata 11
Figura 1.3.3 Înclinarea 11
Figura 2.2.1 Tipuri de deplasări în funcție de perioada de desfășurare 16
Figura 2.3.1 Rețea de microtriangulație folosită la urmărirea comportării unui baraj arcuit 18
Figura 2.3.2 Direcțiile deformațiilor în cazul barajelor 19
Figura 2.3.3 Mărcile de tasare cu încastrare verticală 21
Figura 2.3.4 Repere fixe de adâncime 22
Figura 2.3.5 [anonimizat] a punctelor de stație în cazul unei construcții de tip bloc turn 23
Figura 2.3.6 [anonimizat] a punctelor de stație în cazul unui pod de beton armat 23
Figura 3.3.1 Procedeul vizării pe aliniament 30
Figura 3.3.2 Procedeul măsurării unghiurilor paralactice 33
Figura 3.4.1 Verificarea verticalității unei construcții 35
Figura 3.4.2 Determinarea înclinării unei construcții utilizând firul cu plumb 36
Figura 3.4.3 Determinarea abaterilor de la verticalitate ale construcțiilor de tip bloc turn 37
Figura 3.4.4 Determinarea înclinării unui coș de fum 39
Figura 3.5.1 Leica DNA03 40
Figura 3.5.2 Leica DNA03 – Accesorii 40
Figura 3.5.3 Leica DNA03 – Listă accesorii 41
Figura 3.5.4 Line Levelling 41
Figura 3.5.5 Select Job Figura 3.5.6 New Job 42
Figura 3.5.7 Actual Line Figura 3.5.8 New Line 42
Figura 3.5.9 Set Tolerances Figura 3.5.10 New Line 42
Figura 3.5.11 Leica GPCL2 43
Figura 3.5.12 Codurile mirei Leica 44
Figura 5 Complexul Rezidențial ISHO Timișoara în execuție 58
Figura 5.5.0.1 Linia 1 – RN1-RN1 58
Figura 5.5.0.2 Linia 2 – MT8-MT8 59
Figura 5.5.0.3 Fișier tip .asc 59
Figura 5.5.0.4 Linia 1 – Tranșa 1 60
Figura 5.5.0.5 Linia 2 – Tranșa 1 60
Figura 5.5.0.6 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 0 61
Figura 5.5.0.7 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 0 62
FIgura 5.5.1.1 Linia 1 – Tranșa 1 64
FIgura 5.5.1.2 Linia 2 – Tranșa 1 65
FIgura 5.5.1.3 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 1 66
FIgura 5.5.1.4 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 1 67
Figura 5.5.2.1 Linia 1 – Tranșa 2 69
Figura 5.5.2.2 Linia 2 – Tranșa 2 69
Figura 5.5.2.3 Linia 3 – Tranșa 2 70
Figura 5.5.2.4 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 2 71
Figura 5.5.2.5 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 2 72
Figura 5.5.2.6 Raport compensare Linia 3 – Tranșa 2 73
Figura 5.5.2.7 Raport compensare Linia 3 – Tranșa 2 74
Figura 5.5.3.1 Linia 1 – Tranșa 3 76
Figura 5.5.3.2 Linia 2 – Tranșa 3 77
Figura 5.5.3.3 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 3 78
Figura 5.5.3.4 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 3 79
Figura 5.5.4.1 Linia 1 – Tranșa 4 81
Figura 5.5.4.2 Linia 2 – Tranșa 4 82
Figura 5.5.4.3 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 4 83
Figura 5.5.4.4 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 4 84
Figura 5.5.5.1 Linia 1 – Tranșa 5 86
Figura 5.5.5.2 Linia 2 – Tranșa 5 87
Figura 5.5.5.3 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 5 88
Figura 5.5.5.4 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 5 89
Figura 5.5.6.1 Linia 1 – Tranșa 6 91
Figura 5.5.6.2 Linia 2 – Tranșa 6 92
Figura 5.5.6.3 Raport compensare Linia 1 – Tranșa 6 93
Figura 5.5.6.4 Raport compensare Linia 2 – Tranșa 5 94
Lista Tabelelor
Tabel 2.3.1 Metode geodezice de determinare a deplasărilor 17
Tabel 5.5.0.1 Rezultate Finale – Transa 0 63
Tabel 5.5.1.1 Rezultate Finale – Transa 1 68
Tabel 5.5.2.1 Rezultate Finale – Transa 2 75
Tabel 5.5.3.1 Rezultate Finale – Transa 3 80
Tabel 5.5.4.1 Rezultate Finale – Transa 4 85
Tabel 5.5.5.1 Rezultate Finale – Transa 5 90
Tabel 5.5.6.1 Rezultate Finale – Transa 6 95
Prefață
Urmărirea comportării în timp a construcțiilor, conform legislației în vigoare, se desfășoară pe toată perioada cerută de beneficiar și este o activitate sistematică de culegere și valorificare a informațiilor rezultate din observare și măsurători repetate asupra unor fenomene și mărimi care caracterizează proprietățile construcțiilor în procesul de interacțiune cu mediul ambiant și tehnologic. O serie de hotărâri ale guvernului (HG nr.766/21 nov. 1997), legi (Legea nr. 10/1995) și ordonanțe guvernamentale (OG nr. 1/14 ian. 1994, OG nr. 25/24 aug 1992 etc.), atestă importanța și actualitatea problemei urmăririi comportării în timp a construcțiilor.
Măsurătorile prevăzute prin tema-program inclusa în contract se efectuează în conformitate cu prevederile STAS-2745/90 „Urmărirea tasării construcțiilor prin metode topografice” si Normativului P 130-199.
Pentru determinarea vectorilor de deplasare pe verticală pentru construcții s-a folosit metoda nivelmentului geometric de precizie. Această metodă asigură cele mai ridicate precizii, de ordinul zecimilor de mm în determinarea tasărilor și un înalt grad de siguranță a rezultatelor. Interpretarea rezultatelor obținute asigură fundamentarea obiectivă a măsurilor care trebuie adoptate de către beneficiar, pentru a avea garanția exploatării construcțiilor în condiții de securitate și siguranță.
Determinarea vectorului deplasării verticale (tasări și ridicări) a punctelor de control sau a mărcilor de tasare de pe obiectivele aflate în studiu, cuprind următoarele etape: masurătorile de teren și prelucrarea lor cu programe specializate în calculul tasărilor.
Capitolul 1 – MĂSURAREA TOPOGRAFICĂ A DEPLASĂRILOR ȘI DEFORMAȚIILOR CONSTRUCȚIILOR
1.1 Generalități
Urmărirea comportării în timp a construcțiilor se desfășoară pe toată perioada de viață a construcției, începând cu execuția ei și este o activitate sistematică de culegere și valorificare (prin următoarele modalități: interpretare, avertizare sau alarmare, prevenirea avariilor, uzura prematură a unor utilaje sau părți componente ale unui echipament tehnologic, etc.) a informațiilor rezultate din observare și măsurători asupra unor fenomene și mărimi ce caracterizează proprietățile construcțiilor în procesul de interacțiune cu mediul ambiant și tehnologic.
Urmărirea comportării (în exploatare) a construcțiilor reprezintă o acțiune sistematică de observare, examinare, investigare a modului în care corespund (reacționează) construcțiile, în decursul utilizării lor, sub influența acțiunilor agenților de mediu, a condițiilor de explotare și a interacțiunii construcțiilor cu mediul înconjurător și cu activitățile utilizatorilor.
Pentru urmărirea atentă a evoluției fenomenului de comportare a elementelor de construcție supuse solicitărilor experimentale sau de exploatare, este necesară obținerea unui volum mare de date într-un timp relativ scurt.
Calculele de rezistență, dimensiune și stabilitate stau la baza elaborării proiectelor, sunt fundamentate, atât prin cercetări experimentale de laborator, cât mai ales prin observații și măsurători directe efectuate în timpul execuțiilor și după darea lor în exploatare.
Importanța și actualitatea acestei probleme este pusă în evidență de numeroasele ordonanțe guvernamentale, legi și hotărâri guvernamentale apărute în ultimul deceniu.
Din legislație se desprind obligația și răspunderile proprietarilor de investiții, proiectanților și executanților.
În Regulamentul privind urmărirea comportării în exploatare, intervențiile în timp și post utilizarea construcțiilor (anexa 4 la H.G. nr. 766/21.11.1997, publicată în M.Of. nr. 352/10.12.1997, și cap. 1, “prevederi generale” art. 1 arată că “urmărirea comportării în exploatare, intervențiile în timp și post utilizarea construcțiilor sunt componenete ale sistemului calității în construcții”.
Tot aici se precizează că această activitate se realizează prin:
urmărirea curentă
urmărirea specială
Obiectivul urmăririi comportării în exploatare a construcțiilor în timp este evaluarea stării tehnice a construcțiilor și menținerea aptitudinii la exploatare pe toată durata de existență a acestora.
Urmărirea comportării în exploatare a construcțiilor, intervențiile în timp și post utilizarea construcțiilor, reprezintă acțiuni distincte, complementare, astfel:
această activitate se face în vederea depistării din timp a unor degradări care conduc la diminuarea aptitudinii, la exploatare;
intervențiile în timp asupra construcțiilor se fac pentru menținerea sau îmbunătățirea aptitudinii la exploatare;
post utilizarea construcțiilor cuprinde activitatea de desființare a construcțiilor în condiții de siguranță și de recuperare eficientă a materialelor și a mediului.
1.2 Cadrul legal în care se desfașoară activitatea de urmărire a comportării construcțiilor
Legea 10/1995 – Legea privind calitatea în construcții;
H.G. nr. 766/10.12.1997 – Regulament privind conducerea și asigurarea calității în construcții;
H.G. nr. 766/10.12.1997 – Regulament privind urmărirea comportării în exploatare, intervențiile în timp și postutilizarea construcțiilor;
H.G. nr. 766/10.12.1997 – Regulament privind controlul de stat al calității în construcții;
H.G. nr. 766/10.12.1997 – Regulament de recepție a lucrărilor de construcții și instalații aferente acestora;
H.G. nr. 273/1994 – Norme de întocmire a Cărții tehnice a construcției;
STAS 10100/0-75 – Principii generale de verificare a siguranței construcțiilor;
STAS 10101/OA-77 – Acțiuni în construcții. Clasificarea și gruparea acțiunilor pentru construcții civile și industriale;
STAS 10101/2A1-87 – Acțiuni în construcții. Încărcări tehnologice din exploatare pentru construții civile, industriale și agrozootehnice;
STAS 10101/20-90 – Acțiuni în construcții. Încărcări date de vânt;
STAS 10101/21-92 – Acțiuni în construcții. Încărcări date de zăpadă;
STAS 10101/23-75 – Acțiuni în construcții. Încărcări date de temperatura exterioară;
STAS 11100/1-93 – Zonarea seismică. Macrozonarea teritoriului României;
STAS 2745-90 – Teren de fundare. Urmărirea tasărilor construcăiilor prin metode topografice;
STAS 1336-80 – Construcții. Încercarea în situ a construcțiilor prin încercări statice;
P100-92 – Normativ pentru proiectarea antiseismică a construcțiilor de locuințe, socialculturale, agrozootehnice și industriale;
C41-74 – Instrucțiuni tehnice pentru determinarea tasării construcțiilor de locuințe, social-culturale și industriale prin metode topografice;
C 205-81 – Instrucțiuni tehnice privind încercarea in situ prin încercări statice, conform STAS 1336-80 a construcțiilor civile și industriale.
1.2.1 Responsabilități si răspunderi ale investitorilor, conform P130-1999
Activitatea de urmărire a comportării în timp a construcțiilor este obligatorie pentru toți factorii implicați (investitori, proiectanți, executanți, proprietari, administratori, utilizatori, experți, specialiști, responsabili cu urmărirea comportării în exploatare a construcțiilor)
Obligații și răspunderi ale investitorilor:
a) stabilesc împreună cu proiectantul acele construcții a căror comportare urmează a fi supusă urmăririi speciale, menționând aceasta în nota de comandă și în proiectul de execuție, asigură fondurile necesare desfășurării acestei urmăriri;
b) asigură întocmirea proiectului de urmărire specială (atunci când este cazul) și comunică întocmirea lui la Inspecția de Stat în Construcții Lucrări Publice, Urbanism și Amenajarea Teritoriului;
c) comunică proprietarilor și / sau utilizatorilor, care preiau construcțiile, obligațiile ce le revin în cadrul urmăririi curente și dacă este cazul obligațiile ce le revin în cadrul urmăririi speciale;
d) asigură întocmirea și predarea către proprietari a Cărții tehnice a construcției;
e) asigură procurarea aparaturii de măsure și control prevăzută prin proiectele de urmărire, montarea și citirea în etapa zero.
Obligații și răspunderi ale proprietarilor:
a) răspund de activitatea privind urmărirea comportării construcțiilor sub toate formele;
b) organizează activitatea de urmărire curentă prin mijloace și personal propriu sau prin contract cu o firmă specializată în această activitate, pe baza proiectului de execuție și a instrucțiunilor date de proiectant;
c) comandă proiectul de urmărire specială (atunci când este cazul), asigură fondurile necesare activității de urmărire specială și comandă efectuarea urmăririi speciale prin firme competente;
d) comandă inspectarea extinsă sau expertize tehnice la construcții în cazul apariției unor deteriorări ce se consideră că pot afecta durabilitatea, rezistența și stabilitatea construcției respective sau după evenimente excepționale (cutremure, foc, explozii, inundații, alunecări de teren etc.);
e) comandă expertize tehnice la construcțiile la care s-a depășit durata de serviciu cărora li se schimbă destinația sau condițiile de exploatare, precum și la cele la care se constată deficiențe semnificative în cadrul urmăririi curente sau speciale;
f) comunică, atunci când este cazul, urmărirea instituirii speciale la Inspecția de Stat în Construcții, Lucrări Publice, Urbanism și Amenajarea Teritoriului;
g) asigură păstrarea Cărții tehnice a construcției și ține la zi jurnalul evenimentelor;
h) iau măsurile necesare menținerii aptitudinii pentru exploatare a construcțiilor aflate în proprietate (exploatare rațională, întreținere și reparații la timp) și prevenirea producerii unor accidente pe baza datelor furnizate de urmărirea curentă și/sau specială;
i) la înstrăinarea sau închirierea construcțiilor, stipulează în contract îndatoririle ce decurg cu privire la urmărirea comportării în exploatare a acestora;
j) participă pe baza datelor ce le dețin, la anchetele organizate de diverse organe pentru cunoașterea unor aspecte privind comportarea construcțiilor;
k) rapoartele privind expertizele tehnice, inspecțiile extinse cît și cele privind urmărirea specială a construcției se vor trimite proiectantului general pentru cunoașterea aspectelor semnificative privind comportarea structurilor din pereți structurali din beton armat și centralizarea în bănci de date în vederea confecționării conceptelor de proiectare și a activității de urmărire a acestui tip de structură de rezistență;
l) nominalizează persoanele care efectuează urmărirea curentă și specială, atunci când este cazul, denumește responsabili cu urmărirea comportării construcțiilor. În cazul celor ce se ocupă cu urmărirea specială, aceștia trebuie să fie autorizați de către Inspecția de Stat în Construcții, Lucrări Publice, Urbanism și Amenajarea Teritoriului, conform Instrucțiunilor privind autorizarea responsabililor cu urmărirea specială a comportării în exploatare a construcțiilor;
m) asigură luarea măsurilor de intervenții provizorii, stabilite de proiectant în cazul unor situații de avertizare sau alarmare și comandă expertiza tehnică a construcției.
Obligații și răspunderi ale proiectantului:
a) elaborează programul de urmărire în timp a construcției și instrucțiunile de urmărire curentă;
b) stabilește împreună cu investitorii și / sau proprietarii acele construcții care sunt supuse urmăririi speciale;
c) elaborează proiectele de urmărire specială pentru construcțiile noi cât și în cazul construcțiilor aflate în exploatare, pe baza unor comenzi;
d) urmărește aplicarea proiectului de urmărire specială și introduce în acest proiect toate modificările ce survin datorită situațiilor de pe teren;
e) predă la recepția de la terminarea lucrărilor investitorului și / sau proprietarului proiectul de urmărire specială a construcției cu toate modificările survenite, pentru includerea în Cartea tehnică a construcției;
f) stabilește, în baza măsurătorilor efectuate pe o durată mai lungă de timp, intervalele valorilor caracterizând starea „normală” precum și valorile limită de „atenție”, „avertizare” sau de „alarmare” pentru construcție;
g) participă împreună cu investitorul și / sau proprietarul la luarea unor măsuri de intervenții în cazul în care sistemul de urmărire a comportării construcției semnalizează situații anormale;
h) participă la întocmirea unor bănci de date privind comportarea construcțiilor din pereți structurali din beton armat (în fazele de construcție și exploatare) în scopul îmbunătățirii activității de proiectare.
Obligații și răspunderi ale executanților:
a) efectuează urmărirea curentă a construcțiilor pe care le execută, pe durata execuției;
b) montează mijloacele de observare și măsurare în conformitate cu prevederile proiectului de urmărire specială atunci când este cazul, asigurând protecția și observarea lor pe timpul execuției construcției, până la admiterea recepției de la terminarea lucrărilor, când le predă investitorului și/sau proprietarului, cu proces verbal;
c) atenționează pe proiectant asupra neconcordanțelor cu prevederile proiectului de execuție rezultate pe timpul de execuție, spre a efectua corecturile necesare în documentația pentru Cartea tehnică a construcției;
d) întocmesc și predau investitorului și / sau proprietarului documentația necesară pentru Cartea tehnică a construcției;
e) asigură păstrarea și predarea către utilizator și / sau proprietar a datelor măsurătorilor efectuate în perioada de execuție a construcției;
f) în cazul în care se execută reparații sau consolidări întocmesc și predau investitorului și / sau proprietarului documentația tehnică necesară pentru Cartea tehnică a construcției.
Obligații și răspunderi ale utilizatorilor și administratorilor:
a) răspunde de realizarea obligațiilor contractuale stabilite cu proprietarul privind activitatea de urmărire a comportării construcțiilor sub toate formele;
b) asigură întreținerea curentă a construcției;
c) mențin în stare de exploatare normală mijloacele de observare și măsurare montate pe construcțiile aflate în utilizare sau administrare;
d)semnalează proprietarului degradările survenite în timpul exploatării construcției pentru luarea de către acesta a măsurilor de intervenții necesare pentru reparații sau consolidări.
Obligații și răspunderi ale responsabililor cu urmărirea comportării construcțiilor:
a) cunoașterea în detaliu a conținutului instrucțiunilor sau a proiectului de urmărire specială a comportării în exploatare a obiectivului pentru care au fost autorizați;
b) cunoașterea în detaliu a Cărții tehnice a construcției; întocmesc, păstrează și completează la zi jurnalul evenimentelor;
c) controlează respectarea condițiilor cuprinse în instrucțiunile sau proiectul de urmărire curentă și când este cazul a prevederilor din proiectul de urmărire specială a comportării în exploatare și a celor prevăzute în Cartea tehnică a construcției;
d) controlează la intervalele prevăzute și imediat după orice eveniment deosebit (cutremur, inundație, ploaie torențială, cădere masivă de zăpadă, supraîncărcare accidentală cu materiale, alunecare de teren, incendiu, explozie etc.) starea tehnică a construcției, în scopul punerii în evidență a acelor elemente de construcții care prin starea de degradare sau prin condițiile de exploatare reprezintă un pericol pentru siguranța și stabilitatea construcției;
e) solicită efectuarea unei expertize a unei inspecții extinse sau a altor măsuri prin firme sau specialiști specializați în cazul constatării unor degradări;
f) întocmesc rapoartele privind urmărirea curentă a construcției și participă la întocmirea rapoartelor privind urmărirea specială a construcției;
g) cunoașterea programului măsurătorilor corelat cu fazele de execuție sau exploatare;
h) asigură sesizarea celor în drept la apariția unor evenimente sau depășirea valorilor de control pentru a lua măsurile corespunzătoare.
1.2.2 Procedura
Urmărirea comportării în exploatare a construcțiilor va fi realizată în funcție de situațiile obiective înregistrate în timpul exploatării structurilor din pereți structurali din beton armat prin cele două categorii de urmărire impuse de legislația tehnică în vigoare privind urmărirea comportării în exploatare, intervențiile în timp și post utilizarea construcțiilor și anume :
urmărirea curentă;
urmărirea specială.
Observații:
În funcție de categoria de importanță și clasa de importanță a construcției, se poate impune (sau nu) o urmărire specială numai în cazul înregistrării unor avarii sau alte evenimente cu repercursiuni negative de tipul: cutremure, avarii datorită modificării depășirii parametrilor tehnologici prevăzuți inițial la proiectare, incendii, explozii, alunecări de teren etc. În general, urmărirea specială a comportării structurilor din beton armat pot fi de scurtă durată, sub forma unei încercări în situ, în care acțiunile sunt impuse și controlate de către experimentator sau de lungă durată, sub forma unei urmăriri în timp în care acțiunile se desfășoară nemijlocit. Urmărirea specială a unei structuri din beton armat nu exclude urmărirea curentă a aceleiași structuri.
* Activitatea de supraveghere curentă a stării tehnice are un caracter permanent, durata ei coincide cu durata de existență a construcției urmărite.
– Organizarea urmăririi curente a structurilor revine în sarcina proprietarilor și / sau a utilizatorilor care o execută cu personal și mijloace proprii. Proprietarul sau utilizatorul unei construcții de acest tip poate contracta activitatea de urmărire curentă cu o societatea abilitată în această activitate. Personalul însărcinat cu efectuarea urmăririi curente trebuie să fie autorizat în acet sens de către Inspecția de Stat în Construcții, Lucrări Publice, Urbanism și Amenajarea Teritoriului.
– Urmărirea curentă a construcțiilor de beton armat se efectuează în conformitate cu prevederile proiectului de execuție, a prezentei proceduri și instrucțiunile scrise ale proiectantului cuprinse în Cartea tehnică a construcției și a reglementărilor tehnice de urmărire a comportării în exploatare specifice acestei categorii de construcții.
Cerințele privind urmărirea curentă a construcțiilor cu structură din beton armat sunt următoarele :
1. Depistarea și semnalarea din fază incipientă a situațiilor ce periclitează aptitudinea pentru exploatarea construcției sub aspectul durabilității, siguranței și confortului în vederea luării din timp a deciziilor de intervenție pentru înlăturarea cauzelor și efectelor acestora
2. Culegerea sistematică de date privind starea tehnică a structurii de rezistență din beton armat în vederea menținerii acesteia în parametrii de utilizare proiectați.
3. Această activitate de supraveghere curentă a stării tehnice are un caracter
permanent, durata ei coincide cu durata de existență a construcției urmărite.
4. Urmărirea curentă a unei structuri din beton armat se efectuează prin examinare vizuală directă și cu mijloace de măsurare de uz curent.
5. Organizarea urmăririi curente a construcției revine în sarcina proprietarilor și / sau a utilizatorilor care o execută cu personal și mijloace proprii. Proprietarul sau utilizatorul poate contracta activitatea de urmărire curentă cu o societate abilitată pentru această activitate.
6. Instrucțiunile de urmărire curentă a comportării vor cuprinde în mod obligatoriu următoarele :
a) parametrii urmăriți prin observații vizuale sau dispozitive simple de măsură;
b) punctele de observație sau măsură cu amplasarea lor precisă;
c) amenajări necesare pentru dispozitivele de măsură sau observații (nișe, scări de acces, balustrade, platforme etc.)
d) instrucțiuni de utilizare pentru fiecare tip de aparat de măsură sau dispozitiv;
e) valorile apreciate de proiectant sau expert care caracterizează starea normală de atenție pentru fiecare punct sau zonă de observare sau măsurare;
f) programul de măsurători, prelucrări, interpretări, inclusiv cazurile în care observațiile sau măsurătorile se fac în afara periodicității stabilite;
g) modul de înregistrare și păstrare a datelor (ex. fișe, dischete de calculator etc.);
h) modul de prelucrare primară;
i) modalitatea de transmitere a datelor pentru interpretarea și luarea de decizii;
j) responsabilitatea luării de decizii.
– Urmărirea curentă a construcției se va efectua obligatoriu odată într-un an de zile și imediat după producerea de evenimente excepționale (seism, inundații, incendii, explozii, alunecări de teren etc.) de către personalul însărcinat cu efectuarea acestei activități.
– Constatările făcute în cadrul acțiunii de urmărire curentă se înregistrează în „Jurnalul evenimentelor” și în „Fișa tehnică de urmărire curentă a unei structuri din beton armat. Deficiențele semnalate de personalul investit cu această activitate vor fi comunicate investitorilor și / sau proprietarilor construcțiilor care urmează a lua măsurile de intervenție și remediere necesare. În cazul în care aceste măsuri depășesc competența proprietarului și / sau a utilizatorului, acesta se va adresa proiectantului structurii sau unui expert tehnic atestat.
– În cazul construcțiilor la care s-a depășit durata de serviciu și la cele cărora li se schimbă destinația sau condițiile de exploatare, proprietarul și / sau utilizatorul va comanda elaborarea unei expertize tehnice prin care se vor stabili măsurile necesare de intervenție.
– În cadrul urmăririi curente a construcției, la apariția unor deteriorări ce se consideră că pot afecta rezistența, stabilitatea și durabilitatea structurii de rezistență proprietarul și / sau utilizatorul va comanda o inspecție extinsă asupra construcției respective.
* Inspecția extinsă are ca obiect o examinare detaliată din punct de vedere al rezistenței, stabilității și durabilității a tuturor elementelor structurale și nestructurale, a îmbinărilor construcției și a zonelor reparate și consolidate anterior, precum și în cazurile speciale a terenului și a zonelor adiacente.
– Această activitate se efectuează în cazuri deosebite privind siguranța și durabilitatea construcțiilor cum ar fi :
a) deteriorări semnificative semnalate în cadrul activității de urmărire curentă;
b) după evenimente excepționale asupra construcțiilor (cutremur, incendii, explozii, alunecări de teren etc.) și care afectează utilizarea construcțiilor în condiții de siguranță;
c) schimbarea destinației și a condițiilor de exploatare a construcției respective;
– Inspectarea extinsă asupra unei construcții se va efectua de către specialiști atestați cu experiență în domeniul cercetării experimentale a construcțiilor.
– În cadrul inspectării extinse se utilizează dispozitive, aparatură, instrumente și echipamente și metode de încercări nedistructive și / sau parțial distructive;
– În vederea asigurării posibilității practice de efectuare a acestei inspectări extinse se vor prevede condiții de acces la elementele structurale și nestructurale, îmbinări etc.
– inspectarea extinsă se încheie cu un raport scris în care se cuprind separat observațiile privind degradările constatate (tip, cauze, gradul și efectul acestora) măsurile necesare a fi luate pentru înlăturarea efectelor acestor degradări precum și dacă este cazul extinderea măsurilor curente (anterioare) de urmărire a comportării în timp.
– raportul privind efectuarea inspectării extinse se include în Cartea tehnică a construcției și se vor lua toate măsurile pentru execuția eventualelor intervenții, reparații sau consolidări înscrise în acest raport.
1.2.3 Definiții
Deformația este o modificare de formă a unui obiect. Se manifestă prin modificarea distanțelor relative dintre punctele obiect situate pe construcția examinată.
Deplasarea reprezintă schimbarea poziției spațiale a unui punct situat pe construcția examinată.
AVARIE: Orice degradare, deteriorare sau consecință dăunătoare (nefavorabilă) pentru starea fizică a unui produs, a unei construcții, părți sau element component al acesteia cauzată de un accident tehnic.
Observații:
Se deosebesc două categorii principale de avarii:
a) avarii structurale produse în elementele sau îmbinările structurii de rezistență a unei construcții;
b) avarii nestructurale produse în elementele sau părțile de construcții care nu fac parte din structura de rezistență.
Avariile pot fi aparente sau ascunse.
CARTEA TEHNICĂ A CONSTRUCȚIEI: ansamblul documentelor tehnice referitoare la proiectarea, execuția, recepția, exploatarea și urmărirea comportării în exploatare a construcției, cuprinzând toate datele, documentele și evidențele necesare pentru identificarea și determinarea stării tehnice (fizice) a construcției respctive și a evoluției acesteia în timp.
CLASA DE IMPORTANȚĂ: categorie specifică de importanță care privește construcția sau numai părți ale acesteia sub anumite aspecte definite.
CLASA DE PRECIZIE : clasa echipamentelor de măsurare, care satisfac anumite cerințe metrologice, destinate să mențină erorile în limitele prevăzute.
COMPORTAREA ÎN EXPLOATARE: manifestare a modului în care un produs (lucrare, construcție) reacționează prin calitatea sa (totalitatea proprietăților și caracteristicilor sale) la cerințele stabilite, privind aptitudinea sa la utilizare, în cursul duratei sale de serviciu.
Observații:
În cazul abordării de performanță, comportarea în exploatare a unui produs, se apreciază prin măsura în care performanțele acestuia, răspund exigențelor specificate.
Comportarea în exploatare a unui produs reflectă durabilitatea acestuia, respctiv menținerea în timp a performanțelor sale.
ECHIPAMENT (APARAT) DE MĂSURARE: dispozitiv (instrument, mijloc) destinat (utilizat) singur sau împreună cu alte mijloace, pentru efectuarea de măsurători ale unei mărimi date.
Observații:
Un echipament (instrument, aparat) de măsurare poate fi utilizat separat sau ca o componentă a unor sisteme complexe ca:
a) sisteme de măsurare, constituind ansambluri complete de instrumente de măsură și alte dispozitive, pentru a executa operații de măsurare specificate;
b) Echipamente de măsurare și încercare, destinate să efectueze operații de încercare și măsurare, în vederea obținerii unor date privind caracteristicile unui produs.
METODA DE MĂSURARE: ansamblul de operații teoretice ș practice, în termeni generali, aplicate pentru executarea măurăorilor, dupăun principiu dat.
URMARIREA COMPORTĂRII COSTRUCȚIILOR: acțiune sistematică de observare, examinare, investigare a modului în care răspund (reacționează) construcțiile în decursul utilizării lor, sub influența acțiuniilor agenților de mediu, a condițiilor de exploatare și a interacțiunii construcțiilor cu mediul înconjurător și cu activitățile utilizatorilor.
1.3. Clasificarea deplasărilor și deformațiilor construcțiilor
O construcție supusă unui regim de solicitare poate suferi urmatoarele tipuri de deplasări si deformații:
a)liniare;
b)unghiulare;
c)specifice.
a) Deplasările si deformațiile liniare:
-tasările : sunt deplasări pe verticala în jos ale fundațiilor construcțiilor si ale terenurilor de fundare ale acestora.
Figura 1.3. Tasarea
-bombările (ridicările) : sunt deplasări pe verticala în sus ale unor părți din fundațiile construcțiilor.
Figura 1.3.2 Bombarea
-săgețile : sunt specifice unor elemente ale construcțiilor precum grinzile, stîlpii, plăcile supuse unor solicitari orizontale sau verticale care provoacă înconvoierea acestora.
Figura 1.3. Săgeata
-înclinările : apar ca efect al tasarilor inegale fara a afecta integritatea construcției.
Figura 1.3. Înclinarea
-crăpăturile si fisurile : sunt rupturi ale planurilor construcției ca urmări ale tasărilor neuniforme si a aparitiei de tensiuni suplimentare.
-deplasări pe orizontală ale construcțiilor : sunt specifice unor elemente ale construcțiilor sau a construcției în ansamblul ei; apar datorita moificarii echilibrului terenului de fundare sau în cazul translatărilor artificiale ale construcțiilor;
b) Deplasările si deformațiile unghiulare: sunt cauzate de rotiri ale elementelor de fundație ale construcției. Apar datorită unor solicitări suplimentare ce pot fi in plan vertical (cazul înclinărilor) sau în plan orizontal.
c)Deformații specifice :
-cel mai des apar alungiri sau scurtări ale elementelor construcției (grinzi de beton armat, grinzi metalice sau numai armături);
-apar ca efect al tensionarii si comprimarii elementului respectiv.
1.4 Precizia de determinare a deplasărilor si deformațiilor construcțiilor
Măsurătorile pentru determinarea deplasărilor și a deformațiilor se execută cu ajutorul instrumentelor de precizie.
Sensibilitatea aparatelor de măsură trebuie să asigure pentru măsurători o precizie de maximum +/- 0,1 mm.
Măsurătorile pentru determinarea tasărilor se execută cu ajutorul instrumentelor de nivelment de precizie de tipul nivelelor cu laser sau cu raze infraroșii, pe principiul vizelor orizontale.
Diferența de nivel se obține din citirile de pe mirele de precizie, cu bandă de invar, prevăzute cu nivele sferice pentru asigurarea verticalității.
1.5 Metode de măsurare
Dezvoltarea tehnologiilor de măsurare din ultimul deceniu a creat posibilitatea de a se observa și pune în evidență aproape în timp real a modului de comportare a construcțiilor studiate. În principiu, prin aceste metode se urmărește determinarea repetată a coordonatelor unor mărci amplasate pe construcție, stabilirea deplasărilor făcându-se prin compararea coordonatelor obținute în momente diferite.
Utilizarea metodelor geodezice implică realizarea unei rețele formată din pilaștri materializați pe teren și mărci amplasate pe construcție, aceste puncte fiind legate prin măsurători de mărimi geometrice (unghiuri, distanțe, diferențe de nivel) efectuate în scopul determinării coordonatelor în sistemul de referință ales.
Se constată că dintre metodele geodezice cele mai folosite pentru determinarea deplasărilor în plan ale obiectelor cercetate, se numără metoda trigonometrică – microtriangulația, metoda aliniamentului, metoda poligonometrică, metoda fotogrametrică și în ultimii ani prin tehnologia GPS.
Pentru determinarea deplasărilor pe verticală se folosește metoda nivelmentului geometric, metoda nivelmentului trigonometric și metoda nivelmentului hidrostatic.
În decursul timpului, au fost încercate mai multe sisteme de clasificare a metodelor de cercetare și observații. Astfel, au fost făcute clasificări în felul deformațiilor, felul aparatelor și de locul unde sunt amplasate aparatele în timpul cercetării.
Practica a arătat că o clasificare corectă se poate face în funcție de locul în care este amplasat aparatul în timpul cercetării. Din acest punct de vedere, metodele le putem împărți în:
1.5.1 Metode fizice, care necesită fixarea aparatelor de măsurare directă pe construcția cercetată, sau în interiorul ei, și la care aparatele se mișcă odată cu construcția. Metode “fizice” care se efectuează cu aparate amplasate în construcția urmărită (pendule, climometre cu nivelă în pendul, rocmetre, teledelatometre, micrometer de rost, comparator cu tijă, comparator cu fir si cu tija, etc.) care dau informații privind deplasările relative ale unor elemente din structura construcției. Rezultatele sunt obținute rapid, nefiind necesare prelucrări laborioase ale măsurătorilor pentru a determina deplasările.
Aceste metode au dezavantajul că nu furnizează date privind deplasările construcției în ansamblu sau față de obiectivele și terenul din apropiere.
Prin aceste metode se măsoară mărimile relative ale deplasărilor.
1.5.2 Metode geometrice, care raportează poziția anumitor puncte fixate pe construcție, numite puncte de control (mărci de tasare), la o serie de puncte fixe (rețeaua altimetrică de referință), situate în afara zonei de influență a construcțiilor pe terenuri stabile, formând rețeaua de referință. Prin această metodă se măsoară mărimile absolute ale deplasărilor pe verticală, orizontală sau spațială a construcțiilor. Deasemenea, această metodă determină mărimile absolute ale deplasărilor și deformațiilor construcțiilor. Aici sunt incluse metodele geodezice și fotogrametrice. Prezentarea sintetică a metodelor de urmărire a deformațiilor și deplasărilor construcțiilor studiate.
O importanță deosebită în analiza comportării construcțiilor, atât în timpul încercărilor pe modele sau la scară naturală, atât în timpul execuției, cât și după darea lor în exploatare, o au datele privind deplasările pe vericală ale acestora, numită în limbajul specialiștilor tasări, pentru deplasările în jos, și ridicări, pentru deplasările în sus.
Metoda nivelmentului geometric de precizie înaltă, este cea care asigură cea mai ridicată precizie de ordinul (zecimilor și chiar sutimilor de milimetri) la măsurarea deplasărilor verticale ale construcțiilor și echipamentelor tehnologice.
1.5.3 Metode fotogrametrice
Măsurătorile geodezice de urmărire a comportării construcțiilor masive (baraje de greutate, poduri, etc.) pot fi înlocuite de metodele fotogrametrice pentru următoarele considerații:
înregistrarea oferă o imagine completă și permanentă a situației la momentul fotografierii;
în anumite cazuri se obține o precizie suficientă pentru aprecierea fenomenului de deformație;
înregistrarea pe fotogramă este instantanee pentru întreaga construcție, comparativ cu măsurătorile de tip discret efectuate prin metode topografice;
numărul punctelor măsurate pe fotograme este nelimitat, putând fi studiate deplasările critice ale obiectivului de supravegheat;
metodele fotogrametriei sunt mult mai economice față de metodele topografice clasice;
în studiul deformațiilor unor construcții masive nu este necesar să se facă referire la sistemul de referință absolut, putându-se folosi date de referință relative;
măsurătorile repetitive pot fi referite la măsurătoarea inițială;
în cazul apariției sezoniere a fenomenelor ce îngreunează măsurătorile topografice si/sau geodezice (vegetatie, căderea zăpezilor, etc.) folosirea fotogrametriei aeriene este net avantajoasă.
Pentru că în studiul deformațiilor sunt folosite, în general, numeroase puncte, este recomandat să se folosească tehnici digitale de prelucrare.
1.6 Măsurarea deplasărilor pe verticală
Toate măsurătorile inițiale (nivel de referință) pentru determinarea tasărilor construcției vor fi făcute de către responsabilii tehnici desemnați ai executantului lucrărilor de construcții, asistați de către cei ai beneficiarului / proprietarului (diriginte lucrare), după terminarea lucrărilor de construcții-montaj și înainte de recepția finală, conform celor prevăzute în prezenta instrucțiune.
Toate măsurătorile inițiale pentru determinarea tasărilor vor fi realizate după materializarea în situ (teren) a reperelor de nivelment. Aceste repere de nivelment urmează a fi fixate pe suprafețele laterale ale tronsoanelor construcției. Construcția acestor repere este reglementată prin STAS 7008-64. Poziția acestor repere nu este necesar să fie determinată și planimetric, fiind suficientă o descriere detaliată, însoțită de schițele necesare .
Măsurătorile inițiale pentru determinarea tasărilor vor fi făcute în mod obligatoriu pentru toate reperele, rezultatele măsurătorilor vor fi înregistrate într-un releveu, releveu care se va constitui ca rețeaua de nivelment inițială a construcției (nivel de referință).
Toate înregistrările de calitate ce privesc proiectarea, execuția, inclusiv înregistrările de calitate rezultate în urma efectuării „observațiilor și măsurătorilor inițiale de lungă durată” vor fi centralizate și predate beneficiarului pentru constituirea „CĂRȚII TEHNICE A CONSTRUCȚIEI”.
1.7 Efectuarea măsurătorilor pentru determinarea deschiderii fisurilor.
Prima măsurătoare se începe după 24 ore de la dispunerea reperelor, și apoi în perioada exploatării.
Măsurătorile inițiale trebuie executate cu atenție, în condiții atmosferice favorabile.
Ruperea martorilor de sticlă indică evoluția fisurilor. Lațimea crăpăturii martorului se măsoară săptămânal.
După darea în exploatare a construcției, măsurătorile pentru stabilirea cotelor reperelor și martorilor se vor face astfel:
– la intervale de 3 luni, în primul an;
– la intervale de 6 luni, în al doilea an;
– din an în an, până la stingerea completă a tasărilor.
În cazul în care deschiderile fisurilor se maresc într-un ritm accentuat, măsurătorile se vor face la intervale de timp din ce în ce mai mici, care se vor stabili de proiectant și specialistul care urmărește deschiderea acestora.
Ori de câte ori sunt indicații că anumite acțiuni influențează mișcările construcției, cum ar fi de exemplu: variația nivelului apelor meteorice provocată de cauze naturale sau artificiale, executarea de terasamente înalte, baterea piloților sau vibrații în apropierea construcției, producerea de explozii, etc., se va face o nouă măsurătoare a reperelor și mărcilor, în cel mai scurt timp posibil după sesizarea fenomenului.
Atunci când deschiderile măsurate depășesc prevederile din proiect, prin grija investitorului sau beneficiarului, va fi anunțat proiectantul construcției.
Capitolul 2 – Criterii de proiectare a rețelelor geodezice de urmărire și modalități de materializare a reperilor de referință
2.1 Obiective de construcție supuse monitorizării în timpul execuției și în exploatare
Sutele de lucrări executate sau în curs de execuție de urmărire a comportării construcțiilor la baraje de greutate, baraje de beton arcuite, podurile dunărene, podul de la Giurgiu, combinate petrochimice, siderurgice, CET-uri, construcții speciale-CNE, fabrici de ciment, construcții civile, metrou, etc., unde fiecare are particularitatea sa din punct de vedere al condițiilor de măsurare, precizie, etc. Existenta acestui impresionant volum de lucrări a condus la aparitia unor tehnologii de măsurare si determinare pentru studierea în timpul exploatării a comportării unor echipamente tehnologice, ca de exemplu: turbine, cuptoare rotative, benzi transportoare, căi de rulare, etc., unde preciziile de determinare a tasărilor sunt de ordinul zecimilor de milimetru.
Proiectarea și construcția barajelor au fost derulate în acord cu legile și standardele naționale aflate la randul lor în concordanță cu dispozițiile internaționale în materie. Performanțele tehnice de realizare a acestor construcții masive dar și profesionalismul cu care s-a desfașurat urmărirea comportării acestor construcții în perioada de funcționare au facut ca incidentele să fie minore, astfel încat putem afirma cu toată certitudinea că in acest moment barajele din Romania funcționează în siguranța și la parametrii de proiectare.
2.2 Clasa de importanță a construcțiilor și programul de monitorizare a acestora
În funcție de categoria de importanță și clasa de importanță a construcției, se poate impune (sau nu) o urmărire specială numai în cazul înregistrării unor avarii sau alte evenimente cu repercursiuni negative de tipul: cutremure, avarii datorită modificării depășirii parametrilor tehnologici prevăzuți inițial la proiectare, incendii, explozii, alunecări de teren etc. În general, urmărirea specială a comportării structurilor din beton armat poate fi de scurtă durată, sub forma unei încercări în situ, în care acțiunile sunt impuse și controlate de către experimentator sau de lungă durată, sub forma unei urmăriri în timp în care acțiunile se desfășoară nemijlocit. Urmărirea specială a unei structuri din beton armat nu exclude urmărirea curentă a aceleiași structuri.
Programul de monitorizare se realizează în funcție de momentele principale prin care trece o construcție. Acest program se poate constitui pe baza următoarei scări logaritmice
Figura 2.2. Tipuri de deplasări în funcție de perioada de desfășurare
în care:
oscilații ale instalațiilor de mașini industriale;
oscilații proprii construcțiilor datorate vantului;
mișcări diurne datorate încălzirii neuniforme ale unei părți ale construcției;
deformații de genul tasărilor construcțiilor;
mișcări ale scoarței terestre, mișcări tectonice, mișcări geologice.
2.3 Proiectarea rețelelor geodezice de urmărire
2.3.1 Criterii de proiectare a retelelor geodezice
a) Generalități
Indiferent de metoda de urmărire geodezică folosită, este necesar să se realizeze pe teren rețele geodezice de măsurare alcătuite din puncte fixe și puncte mobile conform tabelului:
Tabel 2.3. Metode geodezice de determinare a deplasărilor
Sistemul informatic proiectat asigură determinarea deplasărilor construcțiilor pe baza măsurătorilor geodezice și nu include aspectele legate de preluarea si prelucrarea măsurătorilor fizice.
În cadrul fiecărei rețele de urmărire este necesar să se stabilească un număr minim de puncte care să fie considerate stabile în timp, față de care urmând a se determina coordonatele celorlalte puncte considerate mobile.
Alegerea punctelor stabile se face pe considerent de amplasament (pilaștri fundați pe rocă cu avizul geotehnicianului – adâncimea de fundare – în afara zonei de influență a construcției și trebuie făcută cu maximum de atenție.
Corectitudinea valorilor determinate pentru deplasări depinde de respectarea ipotezei privind stabilitatea punctelor de referință, astfel că este necesar să se prevadă în proiectul de urmărire posibilitatea verificării acestora. Deasemenea, o atenție deosebită trebuie acordată conservării în timp a elementelor care materializează punctele rețelei.
Pe de altă parte, precizia valorilor respective este influențată de o serie de factori dintre care cei mai importanți sunt: calitatea măsurătorilor (calitatea instrumentelor, acuratețea observațiilor, condițiile de mediu), conformația rețelei, distanța medie dintre puncte, dispunerea punctelor fixe, etc.
b) Metoda microtriangulației
Se folosește la determinarea vectorului deplasării orizontale ale punctelor de control, fixate pe construcția luată în studiu, în raport cu un sistem de referință, constituit din puncte fixate în terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției, formând rețeaua punctelor de microtriangulație.
Metoda microtriangulației este folosită la urmărirea comportării în timp a construcțiilor masive (baraje, ecluze, viaducte, poduri), ca și a terenurilor din jurul acestora. Construcția rețelei de microtriangulație se face cu o precizie mare.
Determinarea vectorului deplasării orizontale a construcției necesită efectuarea măsurărilor 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 deci și a preciziei de determinare a vectorului deplasării orizontale a punctelor de cotrol, de pe construcția studiată.
În fig. 2.3.1 se prezintă rețeaua de microtriangulație folosită la urmărirea comportării unui baraj arcuit.
Figura 2.3. Rețea de microtriangulație folosită la urmărirea comportării unui baraj arcuit
În componența rețelei intră următoarele categorii de puncte:
– puncte de cotrol, numite și mărci de vizare, ce sunt fixate pe construcția ce urmează a fi observată (în cazul de față sunt încastrate în paramentul aval al barajului). Aceste puncte, P1, P2, ……. , P9, au rolul de a da cu exactitate mărimile și direcțiile deplasărilor. Semnalizarea lor se face cu mărci speciale de diferite forme, confecționate din bronz cromat spre a rezista la coroziune. Cercetările au arătat că cele mai bune sunt semnalele sub formă de disc, diametrul cercului reprezentând din distanța medie de la punctul fix la punctul de determinat. De exenplu, la o distanță de 400 m diametrul cercului va fi de 20 mm. Această formă corespunde atât cazului vizelor orizontale, cât și al vizelor înclinate.
– puncte de stație ,din care se fac observații repetate spre punctele de control de pe construcție. Punctele se stație, de exemplu I, II, III si IV din fig. 2.3.1. sunt materializate prin pilaștri de beton armat, cu fundație adancă, avand la partea superioară piese speciale de centrare și prindere a aparatului. La partea superioară a pilastrului s-a fixat, în beton, o placă de oțel în mijlocul căreia se află dispus un reper cu filet ce înlocuiește șurubul pompă. Astfel se asigură o perfectă centrare a teodolitului și a semnalelor de vizare pe punctele de stație;
– punctele de referință, K1, K2, K3, fig. 2.3.1., de la care se determină eventualele schimbări în poziția punctelor de stație sunt amplasate în terenuri stabile și la distanțe de 200 … 300 m de construcția observată, spre a se elimina orice influență a acesteia asupra lor;
– punctele de orientare, O1, O2, O3, fig. 2.3.1., amplasate la distanțe mai mari, în terenuri care prezintă un grad ridicat în privința stabilității, indicate de studiile geotehnice;
Rețeaua de microtriangulație se poate prezenta sub una din următoarele tipuri:
– rețea completă, care cuprinde toate cele patru categorii de puncte și cu vize reciproce între punctele de stație și punctele de referință;
– rețea incompletă, când nu sunt asigurate vizele reciproce între punctele de stație și punctele de referință;
– rețea superficială, compusă din puncte de stație și puncte de referință.
La realizarea rețelei de microtriangulație se urmărește obținerea unei bune conformații a figurilor geometrice componente, în vederea obținerii unei precizii antecalculate care să satisfacă pe deplin cerințele impuse. Se alege un sistem de axe rectangular care să coincidă cu axele principale ale construcției observate. De exemplu, în cazul urmăririi comportării unui baraj, deformațiile rezultate pe axa Y, paralelă cu axa barajului, sunt mai mici decât cele pe verticală, adică după axa Z, care la rândul lor sunt mai mici decât cele paralele direcției presiunii axei, adică după axa X (fig. 2.3.2).
Figura 2.3. Direcțiile deformațiilor în cazul barajelor
În general, se măsoară două baze, cu precizia relativa de 1:200.000 – 1:600.000. Cercetările făcute în ultimele două decenii au arătat însă, că măsurarea cu mare precizie a două baze nu este justificată din punct de vedere economic și că este suficientă măsurarea unei singure baze..
Observațiile în punctele rețelei de microtriangulație se execută cu precizia corespunzătoare rețelelor de ordinul I…II, uneori chiar III, prin metoda seriilor complete (reiterațiilor) sau prin metoda Schreiber. În timpul măsurărilor unghiulare se iau toate măsurile pentru a se elimina complet influența erorilor sistematice și pentru a se reduce la minimum influența erorilor aleatoare.
La calculul deplasărilor orizontale ale construcției, unghiurile, orientările și coordonatele punctelor din ciclul inițial de măsurări devin, după compensare, elemente de referință. Față de acestea, se raportează toate elementele obținute în ciclurile urmăatoare de observații.
2.3.2 Etapele proiectării și amplasarea judicioasă în teren a punctelor rețelei geodezice de urmărire
Procesul determinării vectorului deplasării orizontale a punctelor de control, de pe construcția studiată, cuprinde următoarele etape:
I.Etapa măsurărilor unghiulare și liniare la locul experimentării, în laborator sau pe teren, în fiecare ciclu de observații și care cuprinde:
măsurarea direcțiilor orizontale din toate punctele de stație și a distanțelor;
compensarea direcțiilor orizontale, măsurate în fiecare punct de stație, prin metoda riguroasă a măsurărilor indirecte sau, în cazul unor experimentări mai puțin precise, prin metoda empirică;
evaluarea preciziei măsurărilor unghiulare și liniare;
cercetarea stabilității punctelor de stație și calculul modificărilor în direcțiile punctelor observate.
II. Etapa prelucrării datelor măsurărilor, pentru calculul vectorului deplasării construcției și evaluarea preciziei, care cuprinde:
testarea stabilității punctelor fixe în raport cu care se efectuează măsurarea vectorului deplasării; dacă se constată că unele puncte fixe și-au modificat poziția, se calculează mărimile deplasărilor punctelor fixe, ca și direcțiile deplasărilor și se introduc corecțiile corespunzătoare;
calculul vectorului deplasării orizontale, ale punctelor de control, de pe construcția studiată;
evaluarea preciziei de determinare a vectorului deplasării și stabilirea, pentru o probabilitate dată, a intervalelor și domeniilor de încredere în care se află;
întocmirea documentației tehnice a cercetării.
2.3.3 Retele geodezice altimetrice
Se poate spune că metoda nivelmentului geometric de precizie înaltă a fost și este cea mai folosită metodă în studiul construcțiilor.
În funcție de tipul, forma și mărimea construcției studiate, se creează rețeaua de nivelment geometric. În componența rețelei intră:
– punctele de control, fixate pe construcția care este supusă cercetării, numite în cazul acestei metode și mărci de tasare sau repere mobile. Deoarece, de cele mai multe ori, se face măsurarea simultană atât a deplasărilor orizontale cât și a celor verticale, folosindu-se aceleași puncte, sau o parte din acestea, în continuare vor fi denumite puncte de control, așa cum au fost denumite în cazul măsurării vectorului deplasării orizontale;
– reperele fixe, numite și repere de referință, amplasate în terenuri nedeformabile și în afara zonei de influență a construcției studiate.
Punctele de control (mărcile de tasare), au rolul de a reda cât mai fidel componentele verticale ale deplasărilor unor elemente separate sau a construcției care se tasează, pe care ele sunt fixate, ca și crearea posibilităților de măsurare a acestor componente. Ele se încastrează în elementele de rezistență ale construcției și trebuie să asigure verticalizarea pe acestea a mirelor de nivelment sau montarea dispozitivelor de nivelment hidrostatic. Formele, dimensiunile și modul de încastrare a mărcilor de tasare se face conform stasurilor în vigoare. Mărcile de tasare determinate prin nivelment geometric de precizie înaltă pot fi cu încastrare verticală (fig. 2.3.3) sau mărci la sol.
Figura 2.3. Mărcile de tasare cu încastrare verticală
1 – marca de tasare; 2 – cutie de protecție de tipul gurilor de acces la robinete;
3 – beton simplu; 4 – elementul de construcție.
Reperele fixe au rolul de a realiza un plan de comparație față de care se determină deplasările verticale ale punctelor de control. La amplasarea lor trebuie să se țină seama de condițiile geotehnice și hidrologice ale terenului, de necesitatea asigurării condițiilor optime pentru efectuarea citirilor pe mire, de elementele de organizare a șantierului, de sistematizarea terenului în jurul construcției studiate. Numărul reperelor fixe va fi de minim două, dispuse astfel ca să acopere cât mai uniform zona înconjurătoare a construcției.
Reperele fixe sunt de două feluri: de suprafață și de adâncime. Reperele fixe de adancime au rolul de a asigura stabilitatea planului orizontal de referinta fata de care se determina deplasările verticale ale punctelor de control. In figura 2.3.4 este prezentată schița unui asemenea reper.
Figura 2.3. Repere fixe de adâncime
Spre exemplu, pentru măsurarea tasărilor turnului de televiziune din Berlin, cu înălțimea de 536,5 m, s-au construit două repere de adâncime, de 37,7 m și respectiv 40,2 m.
Ca regulă generală, reperele fixe se amplasează în afara zonei de influență a construcției observate, sub adâncimea de îngheț și până la roca de bază, sau sunt încastrate în construcții existente vechi, masive și stabile, sau în stâncă, în locuri accesibile pentru observații. Amplasamentul ales trebuie să asigure conservarea lor pe toată perioada cercetărilor.
Mărcile și părțile metalice se confecționează din materiale inoxidabile (oțel inoxidabil, bronz).
Măsurarea deplasărilor verticale ale construcțiilor, atât în faza încercărilor de laborator, pe modele sau la scară naturală, cât și în faza de exploatare, la urmărirea comportării în timp a construcției, se face pe baza unui proiect de măsurare întocmit de proiectant. În cadrul acestui proiect, se face repartizarea punctelor de control (mărcilor de tasare) de pe construcția studiată, amplasarea reperelor fixe și fixarea stațiilor de nivelment.
Repartizarea mărcilor de tasare se face în funcție de forma și dimensiunile fundației și de încărcarea diferitelor părți ale acesteia . Ele se repartizează în lungul axelor fundațiilor pentru a se determina direcțiile respective , în locurile unde se așteaptă tasări mari, la rosturile de dilatație, în jurul zonelor cu cele mai defavorabile condiții geologice.
În cazul urmăririi comportării în timp a construcțiilor, în peroada execuției și apoi a exploatării, se va avea în vedere luarea de măsuri având ca scop măsurarea deplasărilor verticale începând cu turnarea radierului de egalizare și sfârșind cu darea construcției în exploatare. În acest fel, se va putea stabili dependența deplasărilor verticale de greutatea proprie a construcției în diferite etape de execuție, de greutatea tuturor utilajelor înglobate în construcție, la darea în funcțiune a acesteia, ca și la încărcarea construcției. În același timp, se vor urmări și deplasările verticale ale terenului înconjurător, produse de influența construcției asupra terenului.
Odată cu amplasarea pe teren a reperelor fixe și cu încastrarea mărcilor de tasare pe construcția observată, se face fixarea punctelor de stație ale drumuirilor de nivelment, cu scopul păstrării numărului de stații și ale pozițiilor acestora , constante în toate ciclurile de observații.
Figura 2.3. Schița dispunerii reperelor fixe, ale puntelor de control și a punctelor de stație în cazul unei construcții de tip bloc turn
În figura 2.3.5. se prezintă schițele dispunerii reperelor fixe, ale punctelor de control și ale punctelor de stație în cazul urmăririi comportării unei constructii de tip bloc turn și a unui pod de beton armat cu o singură deschidere(fig. 2.3.6).
Figura 2.3. Schița dispunerii reperelor fixe, ale puntelor de control și a punctelor de stație în cazul unui pod de beton armat
Reperele fixe s-au notat cu R1, R2, …, punctele de control (mărcile de tasare) cu P1, P2, …, iar punctele de stație cu S1, S2, …. Pentru a se asigura egalitatea vizelor, în scopul eliminării influenței erorii de focusare și a eroii de neparalelism dintre directricea nivelei torice și axa de vizare a lunetei, se folosesc puncte intermediare, materializate temporar, prin broaște de nivelment, sau permanent, prin buloane sau alte repere, notate cu b1, b2, …, care reprezintă puncte de legătură în drumuirile de nivelment.
Construirea reperelor fixe se face cu cel putin trei luni înaintea începerii urmăririi comportării construcției cercetate, pentru a se putea realiza stabilizarea acestora și determinarea prealabilă a cotelor reperelor fixe ale rețelei de referință. În toată această perioadă, ca și după începerea observării construcției, se va efectua analiza stabilității reperelor fixe.
Alegerea instrumentelor, aparatelor și metodelor de executare a nivelmentului geometric se face în funcție de precizia cerută la determinarea deplasărilor verticale. La executarea drumuirilor de nivelment geometric se va avea în vedere verificarea și rectificarea prealabilă a instrumentelor și aparatelor, eliminarea sau micșorarea influenței erorilor sistematice prin aplicarea de corecții sau prin metoda de lucru folosită, precum și reducerea la minimum a influenței erorilor aleatoare.
La stabilirea ciclurilor de observații se pleacă de la ideea că, frecvența acestora trebuie să fie mai mare în faza de execuție și în faza imediat dării în exploatare a construcției, după care, frecvența lor se micșorează, pe măsură ce se produce stingerea tasărilor și deci, stabilizarea construcției.
Drumuirile de nivelment geometric de precizie înaltă, executate cu scopul măsurării deplasărilor verticale, se execută pe baza prescripțiilor tehnice ale nivelmentului geometric de ordinul I sau II. În general, ele formează poligoane în care se includ atât reperele fixe ale releței de referință (de bază), cât și punctele de control (mărcile de tasare). Determinarea diferențelor de nivel se face prin nivelment geometric de mijloc, lungimile porteelor fiind de 25 … 50 m. Efectuarea măsurărilor se face cu ajutorul nivelelor de precizie înaltă, de tip Zeiss Ni 004, KONI 007, Ni 002, nivelelor digitale și a mirelor cu bandă de invar, având lungimi de 1,75 m sau 3 m. Nivelele de precizie înaltă, la care orizontalizarea axei de vizare se face cu ajutorul nivelei torice (Ni 004), fie cu ajutorul compensatorului cu pendul (Ni 002). Modul de lucru cu aceste aparate și instrumente, ca și verificarea și rectificarea lor, este cunoscută.
La măsurarea deplasărilor verticale prin metoda nivelmentului geometric de precizie înaltă, o influență mare asupra instrumentului o au vibrațiile produse de vehicule grele în mișcare sau de funcționarea unor mașini sau utilaje. Problema a fost studiată atât în țara noastră, cât și în alte țări. În condiții de vibrații se recomandă folosirea nivelelor de precizie clasice, micșorarea lungimilor porteelor sub 15 m și instalarea picioarelor trepiedului pe terenuri plastice, care atenuează efectul vibrațiilor.
Ca și în cazul determinării vectorului deplasării orizontale, procesul determinării deplasărilor verticale ale punctelor de control (mărci de tasare), de pe construcția observată, cuprinde următoarele etape:
I. Etapa măsurătorilor de nivelment la locul experimentării, în laborator sau pe teren, în fiecare ciclu de măsurări, și care cuprinde:
– verificarea și rectificarea în atelierul optic a nivelei înaintea fiecărui ciclu de observații;
– verificarea mirelor cu bandă de invar în legătură cu banda gradată, starea tălpii și a nivelei sferice, cu care se efectuează verticalizarea;
– verificarea traseului ce urmează a fi executat în legătură cu starea reperelor și a platformelor amenajate, în cazul traseelor în pantă;
– efectuarea măsurătorilor de nivelment geometric de mijloc, cu două orizonturi, sau dus-întors, în condiții exterioare optime (fără vânt, ceață sau soare excesiv) și cu protejarea permanentă a aparatului cu o umbrelă. În fiecare ciclu de observații, punctele de stație (materializate) și lungimile porteelor vor fi aceleași;
– verificarea citirilor pe mira cu bandă de invar, prin compararea diferenței celor două citiri cu mărimea constantei (606500);
– calculul citirilor adevărate, ca medie a citirilor efectuate pe cele două scale. Citirea se obține prin împărțirea sumei citirilor la patru, aceasta deoarece intervalul de 5 cm de pe miră este împărțit în zece și deci numerotarea scalei reprezintă dublul valorii unei diviziuni;
– controlul determinării diferențelor de nivel în cele două orizonturi, sau la dus-întors și calculul diferenței de nivel medii pentru fiecare niveleu. În cazul când determinările se fac dus-întors, se face media valorilor absolute a celor două diferențe de nivel, luându-se semnul de la dus.
II. Etapa prelucrării măsurărilor pentru calculul deplasărilor verticale ale construcției studiate și evaluarea preciziei, care cuprinde:
– testarea stabilității reperelor fixe ale rețelei de referință, în raport cu care se efectuează măsurarea deplasărilor verticale ale construcției; dacă se constată că unele din reperele fixe și-au modificat poziția pe verticală, se vor introduce corecțiile corespunzătoare;
– calculul deplasărilor verticale ale punctelor de control de pe construcția luată în studiu;
– evaluarea preciziei de determinare a deplasărilor verticale și stabilirea, pentru o probabilitate dată, a intervalelor de încredere în care se află;
– întocmirea documentației tehnice a cercetării.
2.4 Stabilirea tipurilor de repere de referință , de control și a mărcilor de tasare
2.4.1 Tipuri de repere
Pornind de la solicitările de precizie extrem de ridicate, stabilirea tasării construcțiilor se va face prin nivelment geometric repetat, efectuat asupra unor repere mobile (mărci de tasare) încastrate în elementele de rezistență ale construcțiilor, care se deplasează odată cu aceasta, față de alte repere fixe (repere de control), situate în afara zonei de influență a construcției și care alcătuiesc rețeaua de sprijin.
Rețelele speciale de nivelment se compun, de regulă, din:
– mărci de tasare, fixate pe elementele de rezistență ale construcției supusă observațiilor (repere mobile);
– repere de control, amplasate în afara zonei de influență a construcției.
2.4.2 Amplasarea reperelor
Reperele de control se amplasează în locuri special alese, pe cât posibil în afara zonei de influență a construcțiilor, în așa fel încât nivelul lor să nu fie modificat în timp prin influența construcțiilor, prin variația nivelului apelor subterane și a pânzei freatice, vibrații, circulația auto.
Rolul reperilor de control este stabilirea nivelului de referință față de care se determină deplasările pe verticală ale mărcilor de tasare.
Amplasarea reperilor se face ținând seama de:
– condițiile geotehnice și hidrologice;
– necesitatea asigurării condițiilor optime pentru efectuarea citirilor;
– elemente de organizare a șantierului;
– sistematizarea terenului din jurul construcției urmărite, etc.
Numărul de repere de control care se amplasează în vederea urmăririi unei construcții care se tasează va fi de minim 3, dispuse astfel încât să acopere uniform zona înconjurătoare a construcției.
2.5 Determinarea stabilității reperilor de control
Metoda clasică de verificare a stabilității reperilor de control presupune compararea diferențelor de nivel dintre reperi obținute din măsurătorile “initiale” și cele “actuale”. Metodele moderne presupun aplicarea unor teste statistice asupra etapelor de măsurare, din care rezultă concluzii asupra stabilității reperilor.
Dacă diferențele de nivel măsurate inițial și cele actuale (măsurători efectuate între reperii de control) nu diferă cu mai mult decât valoarea erorii de măsurare atunci reperele pot fi considerate stabile. De regulă, în aceste cazuri se poate considera că elementul de care depinde calculul erorii de măsurare (ponderea) este numărul de stații în locul lungimii traseului.
Dacă admitem ca unitate a observațiilor media diferențelor de nivel de la dus și întors dintr-o stație, această medie va avea ponderea 1. În drumuirea compusă din n stații ponderea unei singure măsurători a diferențelor de nivel va fi:
– la dus:
– la întors:
Ponderea mediei diferențelor de nivel va fi:
Aceasta este valabil în cazul în care numărul de stații de la dus și întors este același și deci și precizia de măsurare a diferențelor de nivel este aceeași.
Dacă numărul de stații diferă, deci n’ diferă de n’’, rezultă:
Având diferențele de nivel măsurate la dus și la întors, atât în etapa inițială cât și în etapa actuală, putem calcula eroarea medie pătratică a unității de pondere:
unde:
d – este diferența dintre diferențele de nivel de la dus și întors;
n – este numărul de stații considerat într-o singură direcție;
r – este numărul diferențelor d sau numărul drumuirilor.
În practică, nivelmentul pentru stabilitatea reperilor de control se execută de cel puțin două ori (în etapa inițială și în etapa actuală). Rezultatele măsurătorilor nu sunt aceleași datorită erorilor de măsurare.
Aprecierea preciziei măsurătorilor destinate determinării stabilității reperilor de control trebuie să se facă ținând seama de rezultatele tuturor măsurătorilor (din cele două etape de măsurare) între toți reperii. Această apreciere globală se poate face prin:
Capitolul 3 – Metode de măsurare specifice determinării deplasărilor în plan orizontal și vertical a construcțiilor
3.1 Metoda nivelmentului geometric
Stabilirea tasării construcțiilor se face prin nivelment geometric repetat, efectuat asupra unor repere mobile (mărci de tasare) încastrate în elementele de rezistență ale construcțiilor, care se deplasează odată cu aceasta, față de alte repere fixe (repere de control), situate în afara zonei de influență a construcției și care alcătuiesc rețeaua de sprijin. În funcție de felul, forma și mărimea obiectivului examinat, rețeaua de nivelment geometric poate fi realizată sub formă de poligoane închise sau sub formă de drumuiri.
La executarea observațiilor în vederea determinării vectorilor de deplasare pe verticală se utilizează instrumente de nivelment de precizie (Ni 002, Ni 004, Ni 007), verificate, în condiții de laborator, înaintea începerii fiecărei tranșe de măsurători.
Ca accesorii, în cazul acestor tipuri de măsurători, se utilizează mire cu bandă invar (de 1,75 m și de 3 m), verificate și etalonate înaintea începerii fiecă-rei tranșe de măsurători.
Metoda de lucru consacrată în cazul acestor tipuri de măsurători este nivelmentul geometric de precizie repetat, executat în fiecare etapă – pe cât posibil – pe aceleași trasee de nivelment și în condiții tehnice asemănătoare.
În etapa inițială, nivelmentul se va executa în condiții atmosferice favora-bile, în sens direct și invers (dus-întors) sau cu două planuri de vizare atât asupra reperilor de control cât și asupra mărcilor de tasare. Din aceste măsurători se ob-țin cotele tuturor mărcilor de tasare.
Celelalte etape de măsurători se execută pe măsura creșterii sarcinilor asupra fundației.
Pe teren există posibilitatea efectuării controlului măsurătorilor prin:
– controlul citirilor efectuate pe cele două scale ale mirei cu bandă invar (diferența citirilor trebuie să fie egală cu o constantă k = 606500, care este diferența originilor celor două scale);
– controlul măsurătorilor prin calculul neînchiderilor în poligoane.
De cele mai multe ori, în urma efectuării observațiilor asupra unei clădiri sau a unui grup de construcții rezultă o rețea de nivelment. După efectuarea calculelor preliminarii, această rețea se poate prelucra riguros prin metoda celor mai mici pătrate, utilizând procedeul măsurătorilor condiționate sau al măsurătorilor indirecte, obținându-se în final cotele compensate ale mărcilor de tasare.
Pentru calculul deplasărilor pe verticală a mărcilor de tasare se poate utiliza:
– calculul diferențelor de nivel între punctele urmărite, în diferite etape de măsurare;
– calculul tasărilor pe baza cotelor mărcilor de tasare obținute în diverse etape.
3.2Metoda nivelmentului hidrostatic
Instrumentele de nivelment hidrostatic funcționează pe principiul vaselor comunicante. Un astfel de instrument se compune, în general, din două țevi (vase) legate printr-un tub de cauciuc . Țevile sunt prevăzute cu un dispozitiv pentru citirea precisă a înălțimii nivelului apei (un vârf deplasabil, cu un tambur micrometric).
Tasarea sau ridicarea se obțin față de un reper de referință, măsurându-se diferența de nivel h dintre reperele observate, măsurată cu ajutorul suprafeței libere a apei care se ridică la același nivel în cele două țevi.
În timpul măsurătorilor aparatura poate fi montată fix pe clădirea observată sau poate fi confecționată ca o instalație transportabilă.
Un instrument care funcționează pe acest principiu a fost construit în Germania (Freiburg), după proiectul prof. Meisser și sistemul poartă numele acestuia.
Acest sistem este compus din două tuburi de sticlă, legate între ele cu un furtun flexibil (30 – 50 m).
Tuburile de sticlă sunt prevăzute cu un dispozitiv de citire precisă a înălțimii nivelului apei, format dintr-un vârf mobil și un șurub micrometric cu tambur. Prin acționarea șurubului micrometric, aflat în legătură cu vârful mobil care atinge oglinda apei în cilindru (moment semnalizat luminos prin închiderea unui circuit electric) se poate determina diferența de nivel, prin citiri pe tambur.
Diferența de nivel se poate măsura cu o precizie de 0.01 mm.
3.3 Metoda aliniamentului
Principiul metodei constă în măsurarea modificărilor de poziție ale punctelor observate față de planul vertical care trece prin două puncte fixe. Este cea mai răspândită metodă pentru măsurarea deplasărilor pe orizontală, care se aplică în special atunci când punctele observate sunt grupate aproximativ în lungul unei linii drepte.
Metoda comportă două procedee de bază, determinate de situațiile următoare:
– atunci când sunt de așteptat deplasări transversale relativ mici ale punctelor construcției, de ordinul milimetrilor până la câțiva centimetri (cazul construcțiilor relativ rigide și stabile de beton armat și metalice: poduri, baraje) se aplică procedeul în lungul aliniamentului.
– atunci când sunt posibile deplasări transversale mai mari ale punctelor observate de pe aliniament de ordinul centimetrilor (cazul construcțiilor de pământ sau cazul studierii alunecării terenurilor) se aplică procedeul măsurării unghiurilor făcute de aliniament cu laturile ce unesc capetele acestuia de fiecare punct observat.
3.3.1Procedeul vizării pe aliniament
Principiul de aplicare a acestui procedeu constă în aceea că pe axul longitudinal al construcției (pod sau baraj) sau paralel cu acesta se determină un aliniament care se materializează cu patru pilaștri: A, B, C, D, câte doi de fiecare parte a obiectului examinat, amplasați în afara zonei de influență a construcției.
Figura 3.3. Procedeul vizării pe aliniament
Pilaștrii sunt prevăzuți cu dispozitive pentru centrarea mecanică a aparatelor și a semnalelor de vizare. Pe unul din pilaștri (de exemplu în B) se așează un aparat destinat special acestui scop cu o mărire considerabilă a lunetei (circa 60x) prevăzut cu o nivelă precisă de calare, demontabilă cu sensibilitatea de cca. 10” – 15”, fără cercuri divizate.
În celălalt capăt al aliniamentului, de exemplu în punctul C, se instalează pe dispozitivul de centrare mecanică a pilastrului o marcă de vizare stabilă cu discul fix.
Pentru construcția supusă observației (pe coronamentul barajelor, pe pilonii podurilor, etc.) se montează de asemenea dispozitive pentru centrarea mecanică a aparatului în punctele 1, 2, …, n, în care se introduce succesiv cilindrul mărcii de vizare cu discul mobil. Marca de vizare cu discul mobil servește pentru determinarea nemijlocită a deplasărilor orizontale ale puctelor de pe aliniamentul de vizare.
La aceste mărci discul cu semnal de vizare se deplasează cu ajutorul unui șurub micrometric. Mărimea deplasării se determină pe o riglă gradată sau pe un tambur al micrometrului cu precizia de până la 0,1 – 0,01 mm.
La începutul fiecărui ciclu de măsurători, operatorul îndreaptă axa de vizare a lunetei de-a lungul aliniamentului BC, în acelși timp ajutorul operatorului instruit, introduce marca cu discul mobil în bucșa dispozitivului de centrare din punctul 1. Se așează discul mărcii mobile să fie perpendicular pe direcția de vizare BC, apoi, ajutorul, la indicațiile operatorului așează cu ajutorul șurubului micrometric, semnul de pe discul mărcii, în axa de vizare a lunetei, citind cu ajutorul vernierului poziția discului față de scară. Deplasează lateral discul mărcii aducându-l din nou pe axa mărcii de vizare și face o nouă citire. Operațiunile se repetă de exemplu de trei ori în același punct. Citirile nu trebuie să difere între ele cu mai mult de 0,3 mm.
După aceste trei citiri, ajutorul operatorului duce marca cu discul mobil în punctul 2 de pe construcție, unde se fac de asemenea trei citiri. După ce au fost observate astfel punctele 1, 2, 3, …, n, rea;izăm poziția a doua a lunetei și orizontalizăm axa de rotație a lunetei și executăm operațiile identice în punctele n, …, 3, 2, 1.
Măsurătorile realizate în cele două poziții ale lunetei formează o serie de observație. Într-un ciclu de măsurători se efectuează cel puțin trei serii în care teodolitul a fost pus atât în stația B cât și în stația C. La fiecare serie se calculează media valorilor măsurate în cele două poziții .
Diferenta dintre abaterea ai a unei mărci de vizare, obținută din măsurătorile executate din stația B și abaterea ai a aceleiași mărci obținută din măsurătorile executate din stația C este:
(aio)B – (aio)C = b
Abaterea totală a mărcii i într-un ciclu de măsurători se obține astfel:
aio = (aio)B + (li x b)/L = (aio)C + (L – li) x b/L
l1 = distanța orizontală de la punctul de referință la punctul obiect i
L = lungimea totală a aliniamentului B-C
În calculul abaterilor totale deferența b se repartizează proporțional cu distanțele de la punctul de stație, respectiv C până la punctul observa de pe construcție.
Deplasarea orizontală δ a unei mărci fixate pe un punct al construcției se obține cu ajutorul abaterilor a față de aliniament, măsurată în două cicluri, astfel:
δio-j = aij – aio
unde: aij = abaterea unei mărci într-un ciclu oarecare (i) la etapa 0;
aio = abaterea unei mărci într-un ciclu oarecare (i) la etapa j.
În fiecare ciclu de observații se verifică poziția punctelor de sprijin B și C față de aliniamentul AD, toate punctele să fie perfect coliniare. În acest scop aparatul se instalează în punctul A, marca cu discul fix în punctul D, iar marca cu discul mobil succesiv în punctele B și C. Concordanța între citirile pe scara mărcii mobile (în limitele erorilor de măsurare) va constitui o dovadă a stabilității punctelor B și C față de aliniamentul AD.
Aliniamentul de referință nu trebuie să fie perfect o linie dreaptă. Instalațiile de pe pilaștri se pot abate de pe direcția dreptei în limitele a câtorva centimetri, cu condiția ca deplasările maxime prevăzute ale punctelor de pe construcție să fie cuprinse în limitele scării mărcii mobile.
Aprecierea preciziei rezultatelor măsurătorilor, deplasărilor orizontale, efectuate prin acest procedeu se face cu următoarele formule:
– eroarea medie pătratică de determinare a abaterii fiecărei mărci față de aliniament dintr-o singură serie:
unde: v = abaterea de la media aritmetică
r = numărul de determinări dintr-o serie.
– eroarea medie pătratică a mediei abaterilor din n serii:
– eroarea medie pătratică a mediei abaterilor obținute din stația B și stația C se determină cu ajutorul formulei mediei ponderate:
la etapa 0
la etapa j
– eroarea medie pătratică de determinare a deplasării δ de la aliniamentul comun, obținută ca diferență a abaterilor ei în două cicluri de măsurători:
În concluzie
– procedeul nu permite determinarea deplasărilor longitudinale;
– deplasările transversale se obțin prin calcule simple, atenție deosebită trebuie acordată preciziei efectuării măsurătorilor.
Figura 3.3. Procedeul măsurării unghiurilor paralactice
Procedeul constă în stabilirea unui aliniament cât mai apropiat de linia care unește punctele construcției observate.
Punctele de sprijin ale aliniamentului AB servesc pentru instalarea teodolitului cu care se face măsurarea unghiurilor φi și ψi.
Unghiurile orizontale φi și ψi se măsoară cu un teodolit de precizie ridicată, așezat în stațiile A, respectiv în B.
Distanțele dintre stațiile A și B precum și cea dintre A și marca 1 se determină în prealabil prin măsurare directă.
Unghiurile φi și ψi se măsoară cu 3-5 serii de observații efectuându-se medii pentru valorile obținute.
Poziția punctului 1 în prima etapă de măsurători:
Poziția punctului 1 după al II-lea ciclu de măsurători se determină cu relațiile:
Deplasarea punctului față de poziția sa inițială, δ se obține în acest caz ca o diferență între cele două abateri
Observații:
-Acest procedeu permite o determinare simplă a deplasărilor transversale, dar nu permite determinarea deplasărilor longitudinale.
-Măsurătorile din diverse etape trebuie să aibă precizii comparabile
-Impune măsurarea precisă a unghiurilor φi și ψi.
Aprecierea preciziei:
Abaterea standard empirică a mediei unghiurilor φi și ψi se determină cu relația
Abaterea standard empirică de determinare a abaterii mărcii 1.
Abaterea standard empirică de determinare a deplasării δ este
Se consideră că marca de pe construcție pentru care δ > (2-3)σδ s-a deplasat.
3.4 Determinarea abaterilor de la verticalitate a construcțiilor
În figura 3.4.1, punctul 1 se proiecteaza în cele doua pozitii ale lunetei, rezultand punctul 1’ si 1”, punctul 1o fiind poziția medie. Abaterea punctului 1o fată de punctul proiectat 1 notată cu reprezintă înclinarea laterală (). Înclinarea unghiulară este notată cu .
Figura 3.4. Verificarea verticalității unei construcții
3.4.1 Determinarea înclinărilor construcțiilor
Problema aceasta se pune în special la construcțiile înalte, cum ar fi coșurile de fum, turnurile de răcire, castele de apă, alte turnuri, faruri, structuri metalice înalte (antene, blocuri de locuința, etc).
Au fost imaginate și folosite mai multe procedee de determinare a înclinării, care utilizează atît dispozitive concepute special, cît și aparatură topografică cunoscută.
Ca procedee topografice amintim urmatoarele:
-cu firul cu plumb;
-prin măsurarea unghiurilor orizontale.
a) Determinarea înclinării cu firul cu plumb
Figura 3.4. Determinarea înclinării unei construcții utilizând firul cu plumb
Din partea superioară a construcției se coboară firul cu plumb (cablu subțire cu greutate), pană la nivelul terenului și se măsoară distanțele orizontale de la un punct superior al clădirii la fir și de la un punct al clădirii situat la nivelul solului, pană la fir; în figura 3.4.2 cele două distante măsurate sunt notate cu ds, respectiv dj, iar înclinarea, pe direcția lor de măsurare (perpendiculara pe fațadă) este dată de diferența dintre citirea de jos si cea de sus (=dj-ds). Lucrîndu-se pe două direcții (fațade) perpendiculare se obțin înclinările pe direcțiile celor două fațade (si ), iar prin compunerea acestor vectori (regula paralelogramului) din punctul de jos (Pj) al liniei de intersecție a fațadelor de lucru, se obține valoarea si direcția înclinării.
Dacă distanțele măsurate sus și jos sunt egale (dj=dS) atunci construcția nu este înclinata pe direcția de măsurare.
Procesul se poate repeta în timp, obținandu-se evoluția în timp a înclinării construcției.
b) Determinarea înclinării prin măsurarea unghiurilor orizontale
Se disting două situații, în funcție de tipul construcției:
1) construcție tip bloc de locuințe (cu fațade)
Lucrări de teren:
• se fixează stațiile A si B la circa 20-50 m de clădire (figura 3.4.3) în prelungirea fațadelor; se vizează din ambele stații punctele PS (punct colț sus) și Pj (punct colț jos ), care pot fi mărci speciale plantate pe fațade (mai rar), dar cel mai frecvent se vizează pe muchia construcției determinată de fațade; citirile la cercul orizontal (în ambele poziții ale lunetei ) ale teodolitului se fac în raport cu două puncte fixe de pe teren, T1 pentru stația A si T2 pentru stația B, obținandu- se, în final unghiurile orizontale respectiv .
• se măsoară distanțele orizontale DA si DB de la stații la clădire;
Figura 3.4. Determinarea abaterilor de la verticalitate ale construcțiilor de tip bloc turn
Lucrări de birou:
• se calculează variațiile unghiulare și , corespunzătoare proiecției muchiei PS-Pj în plan orizontal
;
Observație: semnele indică sensul înclinării: (+) în sensul topogrfic; dacă construcția este verticală, PS se proiecteaza în Pj, deci ;
• se calculează abaterile liniare transversale ale lui PS fata de Pj:
• mărimea Q exprimată liniar si sensul înclinarii se obțin prin compunerea vectorilor q1 si q2 (la scară), cu originea în Pj; mărimea se obține și cu relația:
Acest procedeu este des folosit, el fiind comod și asigurand precizia cea mai mare.
2) construcții circulare (tip turn, coș de fum, castel de apa, turn de răcire, etc)
Pentru determinarea înclinării unui astfel de obiectiv, se procedeaza astfel (fig. 3.4.4.):
• se stabilesc două stații de teodolit, SI si SII, la o distanța de construcție de circa 1.5 ori înălțimea acesteia, astfel dispuse încat direcțiile de vizare către axa verticală a construcției să formeze un unghi de 100g;
• din statia SI se execută măsurători de direcții orizontale (prin metoda seriilor) pentru determinarea unghiurilor orizontale (vize jos, tangente la baza coșului in punctele 1 si 2) si (vize sus, tangente la gura cosului în punctele 3 si 4 fața de directia de referintă SI-OI);
• din stația SII se obțin unghiurile si vizand punctele 5, 6 (jos) respectiv 7, 8 (sus), fața de direcția de referința SII-O2;
• se măsoară distanțele orizontale D1 si D2, de la stațiile SI respectiv SII la centrul coșului;
• se calculează următoarele:
În statia SI:
1. unghiurile orizontale între direcția de referința SIO1 și axa coșului la baza(), respectiv gura coșului ():
considerat corect
2. abaterea unghiulară
3. abaterea liniară corespunzătoare abaterii unghiulare
În stația SII:
4. unghiurile orizontale între direcția de referință SIIO2 și axa coșului la baza () respectiv gura coșului ();
considerat corect
5. abaterea unghiulară
6. abaterea liniară corespunzătoare abaterii unghiulare
7. mărimea și sensul înclinării pe direcția compusă, se obțin prin compunerea grafică, la scară, a vectorilor qI și qII:
Figura 3.4. Determinarea înclinării unui coș de fum
3.5 Descrierea nivelei digitale Leica DNA03
Leica DNA03 face parte din a doua generație de nivele digitale de la Leica, inventatorii primei nivele digitale, cu design modern și ergonomic, ecran LCD mare, tehnologie electronică de ultimă generație, sisteme excelente optice și mecanice.
Figura 3.5. Leica DNA03
Nivela vine in cutie cu următoarele accesorii:
Figura 3.5. Leica DNA03 – Accesorii
Figura 3.5. Leica DNA03 – Listă accesorii
Instrument
Încărcător cu accesorii (opțional)
Lemo-0 RS232 cablu de date (opțional)
Adaptor 220 pentru redresor (opțional)
Inbusuri (2x)
Baterie GEB121 (opțional)
PCMCIA-card (opțional)
Parasolar (opțional)
Baterie GEB111 (opțional)
Husă ploaie
Manual de utilizare, CD-ROM
Pentru realizarea unei drumuiri de nivelment se urmăresc următorii pași:
În meniul ”Measure & Record – Măsurare și înregistrare” se selectează meniul ”Line Levelling – Drumuire de nivelment”
Figura 3.5. Line Levelling
În acest acestui meniu se setează ”Job-ul” în care se va lucra si in care măsurătorile vor fi stocate. În caz ca nu dorim sa setăm un job nou date se vor înregistra în job-ul default. Într-un singur job se pot realiza mai multe drumuiri de nivelment, drumuiri ce se diferențiază între ele prin linia setată.
Figura 3.5. Select Job Figura 3.5. New Job
Se setează numele drumuirii, metoda folosită, numele și cota reperului de nivelment de pe care se începe drumuirea.
Figura 3.5. Actual Line Figura 3.5. New Line
Se pot seta de asemenea și toleranțele maxime admise precum: toleranța maximă de neînchidere a unei drumuiri, diferența dintre distanțele de la instrument către mire maximă admisă dar și distanța maximă admisă a unei portee din drumuire.
Figura 3.5. Set Tolerances Figura 3.5. New Line
Date tehnice principale ale nivelei digitale Leica DNA03:
Deviația standard de dublu nivelment pe Km:
Cu mire de invar 0.3 mm
Cu mire standard 1.0 mm
Măsurare optică 2.0 mm
Pentru măsurători de distanță 5mm/10m
Distanța maximă și minimă de măsurare prin măsurători electronice:
Pentru mire mai mari de 3 m 1.8m – 110 m
Pentru mire de 2.7 m 1.8m – 100 m
Pentru mire de 1.82m – 2 m 1.8m – 60 m
Distanța de măsurare recomandată 1.8m – 60 m
Timpul de măsurare 3 secunde
Mărirea maximă a telescopului 24 x
Diametrul obiectivului 36 mm
Constanta de adăugare 0 mm
Câmpul de vedere 3.5 m – 100 m
Sensibilitatea bulei circulare 8’/2 mm
Dimensiunea (L x B x H) 240 x 210 x 168 mm
Dimensiunea carcasei (L x B x H) 468 x 254 x 355 mm
Greutate 2.85 Kg
Înregistrare în memoria internă 6000 măsurători
Temperatura de stocare -40oC – +70oC
Temperatura de operare -20oC – +50oC
Principale corecții aplicate:
Corecția liniei de vizare – în cazul în care într-o stație metoda de măsurare este de măsurare de două ori a reperelor vizate, instrumentul de măsurare aplică următoarea corecție:
α = arctan ((A1-B1+B2-A2)/(d1-d2+d3-d4))
În formula de mai sus notațiile reprezintă:
A1, B1, A2, B2 – înălțimile măsurate în reperele A și B în cele două măsurători;
d1, d2,d3, d4 – distanțele de la instrument la punctele vizate în cele două măsurători.
Corecția curburii pământului – cu ajutorul distanței măsurate pe teren între instrument și reperul vizat, distanța D și a razei pământului R = 6378000 m, instrumentul aplică corecția de curbură a pământului prin următoarea formulă:
Nivela lucreaza împreună cu mira de invar Leica GPCL2.
Figura 3.5. Leica GPCL2
Codul de pe miră trebuie privit ca un cod binar, întrucât este format numai din elemente alb-negru (figura 8.15). Codul complet cuprinde 2000 de elemente pe o lungime a mirei de 4050 mm. Lățimea unui element de bază a codului este deci: 4050 / 2000 = 2,025 mm. Prelucrarea codului fiind realizată prin corelație, s-a ales un model neperiodic pseudostohastic pentru acesta. Acest cod are și proprietăți speciale, care permit utilizarea principiului corelației într-un interval pentru distanță cuprins între 1,8 – 100 m.
Figura 3.5. Codurile mirei Leica
CAPITOLUL 4 – PRELUCRAREA MĂSURĂTORILOR AFERENTE LUCRARILOR DE MONITORIZARE
4.1. Prelucrarea Masuratorilor Prin Metoda Observatiilor Indirecte (Modelul Gauss-Markov)
Cazul General:
În cazul măsuratorilor indirecte,valoarea mărimilor care ne intereseaza se obtine prin intermediul unei (unor) mărimi măsurate direct, mărimile măsurate direct si cele de determinat fiind funcțional dependente intre ele.
Fie , valorile medii ale unor mărimi, rezultante din măsurători directe si , mărimile ce urmează a fi determinate indirect.
Să presupunem ca între mărimile fizice măsurate direct si parametrii de determinat, există următoarele dependențe funcționale:
Modelul funcțional:
unde: i = 1..n.
Problema care se pune este, ca în relația de mai sus să deducem valorile cele mai probabile pentru
Dacă valorile măsurate direct ar fi neafectate de erori, atunci relația de mai sus îsi păstrează forma:
i = 1…n,
unde: cu n s-a notat numarul de măsuratori efectuate, iar cu h numarul de necunoscute.
Se fac următoarele observatii:
dacă n < h atunci, din punct de vedere matematic, sistemul este nedeterminat; din punct de vedere ‘geodezic’, numarul de măsuratori este insuficient pentru rezolvarea problemei.
dacă n = h atunci, din punct de vedere matematic sistemul este compatibil cu solutie unica; din punct de vedere ‘geodezic’, se masoara numai strictul necesar pentru rezolvarea problemei.
daca n > h atunci, din punct de vedere matematic sistemul este incompatibil; din punct de vedere ‘geodezic’, datorita erorilor de masurare, sistemul devine incompatibil.
În practica, cu oricata grijă si pricepere si in oricat de bune conditii s-ar efectua măsuratorile, acestea sunt afectate in mod inerent de erori.
Datorită erorilor de măsurare, sistemul este incompatibil, de aceea mărimilor măsurate trebuie sa li se aplice niste corecții, astfel încat sistemul să fie compatibil cu necunoscutele
Astfel sistemul devine:
unde
Sistemul precedent este compatibil dar nedeterminat deoarece avem n ecuații (n mărimi cunoscute) si n + h necunoscute (n corecții aplicate mărimilor măsurate si h corecții aplicate parametrilor determinati indirect).
Valorile cele mai probabile ale corectiilor se determină aplicand metoda celor mai mici patrate.
Deci mărimile reprezintă corecțiile ce trebuiesc aplicate mărimilor măsurate direct, pentru a fi satisfăcute toate ecuațiile de tipul ce pot fi întocmite, pentru rezolvarea unei anumite probleme.
Liniarizarea ecuatiilor
Deoarece în majoritatea cazurilor funcțiile din relatia sunt neliniare, compensarea devine foarte greoaie. De aceea, pentru usurarea calculelor de compensare, aceste ecuații se aproximeaza cu niste ecuatii liniare ce se obtin prin dezvoltarea în serie Taylor, în vecinătatea unor valori, apropiate de cele adevarate. Valorile probabile ale necunoscutelor vor fi deci:
în care reprezinta niste corecții ce urmeaza să le determinăm prin compensare.
Aceste corecții trebuie sa fie suficient de mici, astfel ca în dezvoltarea in serie să putem neglija termenii de ordinul 2 si mai mari.
Notatii:
Regula practică de calcul a termenului liber este: Termenul liber = Valoarea calculată – Valoarea masurată.
Relatiile dezvoltării în serie Taylor vor deveni cu ajutorul notatiilor de mai sus:
Aceasta relatie poarta numele de: ‘sistemul liniar al ecuatiilor de corectii’.
Modelul stochastic:
Vectorul mărimilor măsurate, fiind un vector n dimensional si ținand seama si de relatia :
,
rezultă că matricea de varianta – covarianta va avea forma:
În formula de mai sus a matricei de varianță – covarianță s-au folosit notatiile:
– care este varianța măsurătorii
– care este coeficientul de corelatie intre marimile si ;
și
Unde este covarianța măsurătorilor si .
Trebuie menționat că în relațiile si termenul este definit uzual ca eroare adevarată. Erorile adevarate sunt definite ca diferențe între măsurătorile si valorile lor adevarate si se calculează cu urmatoarea formulă:
În cazul măsurătorilor independente pentru j si , matricea de varianță – covarianță devine diagonală si anume:
Sistemul de mai sus mai poate fi scris si sub următoarea formă:
Ținând cont că: , rezultă că:
Dacă măsurătorile sunt independente si de aceiasi precizie ultima formă a matricei de varianță – covarianță devine:
unde:
Se fac urmatoarele observatii:
fiecare măsurătoare generează cate o ecuație de corecție;
din expresiile coeficientilor si termenilor liberi, se observa ca marimea masurata direct , deci cea care este afectata de erori, intervine numai in termenul liber;
din relația se deduce că eroarea termenului liber este egală cu eroarea mărimii măsurate, deoarece marimile sunt niste constante.
Rezultă deci că eroarea unei ecuații de corecție este egală cu eroarea termenului liber a acesteia, coeficientii putând fi considerati niste constante lipsite de erori.
dacă mărimile măsurate , sunt determinate cu aceiasi precizie si ecuațiile sistemului liniar al corecțiilor vor avea aceiasi precizie. În caz contrar vom avea un sistem liniar al ecuațiilor de corecții ponderat.
Rezolvarea sistemelor de ecuatii liniare
Metodele de rezolvare a sistemelor de ecuatii liniare se împart in două grupe:
1. Metode exacte, care dau un algoritm finit pentru calculul solutiei (de exemplu regula lui Cramer sau metoda eliminarii lui Gauss);
2. Metode iterative, care permit sa gasim solutia cu o eroare arbitrara mica (dar nenula), sub forma unui sir convergent de vectori Rn (unde n reprezinta numarul ecuatiilor si al necunoscutelor din sistemul dat), a carui constructie se face printr-un proces unic, numit ‘proces de iteratie’.
Desigur, metodele exacte nu dau solutia numerica decat cu aproximatie, in masură in care rezultatul unui calcul simplu, de exemplu rezultatul impartirii unor numere prime intre ele, nu se poate da decat cu aproximatie oricat de mica, dar nenula.
Metodele iterative sunt, de regula, simple si comode pentru folosirea masinilor de calcul. Dar fiecare proces iterativ are un domeniu limitat de aplicare, deoarece un proces iterativ poate fi divergent pentru un sistem dat, sau poate sa convearga atat de incet incat sa fie practic inutilizabil.
De regula, metodele iterative se aplica atunci cand coeficientii diagonali ai sistemului sunt mai mari in valoare absoluta decat coeficientii nediagonali, convergenta fiind asigurata in acest caz. Sistemele normale, rezultate in procesul de compensare, se bucura in general de aceasta caracteristica (mai ales in cazul retelelor de nivelment).
Rezolvarea sistemelor de ecuatii normale cu un numar mare de necunoscute necesita calcule destul de laborioase, iar erorile de calcul pot atinge valori apreciabile.
De aceea, caracteristicile si structura ecuatiilor normale, impun alegerea cu discernamant a celor mai adecvate metode de rezolvare.
Verificările principale la compensarea prin metoda măsurătorilor indirecte
Liniarizarea ecuațiilor si stabilirea valorilor aproximative pentru necunoscute
Controlul acestei etape se face prin verificarea principală a compensării care consta in determinarea in dublu mod a valorilor marimilor compensate MI, si anume:
Prin introducerea necunoscutelor: in ecuatiile initiale, trebuind sa avem:
Daca conditia din relatia de mai sus nu este îndeplinita, înseamna că liniarizarea, dupa regula Taylor, nu a fost bine executata, sau valorile aproximative au fost alese nefavorabil, astfel ca termenii de ordinul II si superiori neglijati au valori ce influențează compensarea.
În acest caz întreaga compensare trebuie refacuta, rezultatele obtinute X, fiind folosite ca noi valori aproximative.
Întocmirea ecuatiilor normale
Verificarea se face cu ajutorul sumelor pe rânduri.
Rezolvarea ecuațiilor normale
Verificarea se face cu ajutorul sumelor pe randuri din schema Gauss ( în faza de reducere) si prin introducerea necunoscutelor in sistemul normal.
Calculul corecțiilor
Verificarea se face prin calculul [ vv ], prin mai multe metode.
Tratarea matriceală a măsurătorilor indirecte. Cazul măsurătorilor ponderate.
Fie sistemul liniar al ecuațiilor de corecții ponderat (de pondere pi):
Notații:
matricea coeficientilor sistemului de ecuatii de corectii,
;
vectorul corectiilor sistemului de ecuatii de corectii
;,
vectorul corectiilor aduse parametrilor determinati indirect
;,
vectorul termenilor liberi,
;
matricea ponderilor sistemului de ecuatii de corectii
;
Cu ajutorul acestor notații rezultă ca forma generală a sistemului de ecuatii de corecție va fi:
Valorile cele mai probabile se determină utilizând metoda celor mai mici pătrate, aceasta putându-se exprima sub forma:
efectuand înlocuirile, folosindu-ne de relatiile si rezulta:
Ultima relație reprezintă sistemul normal în cazul măsurătorilor indirecte ponderate.
Rezolvarea sistemului normal se face astfel:
Notam:
si relația sistemului normal în cazul măsurătorilor indirecte ponderate devine:
Relatia reprezintă rezolvarea sistemului normal in cazul măsurătorilor indirecte ponderate.
Corectiile se vor aplica mărimilor determinate indirect, mărimilor aproximative rezultand mărimile estimate:
unde:
– reprezinta valori compensate
– reprezinta valori aproximative (provizorii)
– reprezintă corecțiile aplicate valorilor aproximative.
Cu ajutorul valorilor determinate în relația se determina vectorul rezidurilor , care se aplica marimilor masurate , rezultand marimile estimate ale acestora date de relatia:
Calculul preciziilor in cazul măsurătorilor indirecte ponderate
Pentru evaluarea preciziilor se folosesc urmatoarele relatii:
Eroarea medie patratica a unitatii de pondere:
;
unde:
n – reprezinta numarul de ecuatii (numarul de masuratori);
h – reprezinta numarul de necunoscute.
2. Erorile medii patratice ale necunoscutelor:
;
unde cu Q s-a notat matricea cofactorilor:
Eroarea medie patratica a unei functii de marimi determinate indirect:
Fie functia , unde parametrii reprezinta marimi determinate indirect. Eroarea medie patratica a acestei functii este:
unde:
,
în care
;
Tratarea matriceala a masuratorilor indirecte. Cazul masuratorilor de aceiasi precizie.
În acest caz forma generală a sistemului de ecuații de corecție va fi:
Sistemul normal de ecuatii va avea forma:
notam,
reprezintă matricea normală a sistemului
Cu notatia de mai sus si cu ajutorul ultimei relații a sistemului normal rezultă:
vectorul necunoscutelor
Relatia matricei normale a sistemului reprezintă rezolvarea sistemului normal in cazul măsurătorilor indirecte de aceiasi precizie.
Ca si în cazul măsurătorilor indirecte ponderate, corecțiile obtinute din relația se vor aplica mărimilor aproximative rezultand mărimile estimate. Cu aceste mărimi estimate se va determina vectorul rezidurilor, care se va aplica mărimilor măsurate pentru a determina mărimile estimate ale acestora. Relațiile folosite in acest caz sunt similare celor folosite in cazul măsurătorilor indirecte ponderate.
Calculul preciziilor in cazul masuratorilor indirecte de aceiasi precizie
Evaluarea preciziilor se va face cu relatiile:
1. Eroarea medie patratica a unei singure masuratori:
unde:
n – reprezintă numarul de ecuatii(numarul de măsuratori);
h – reprezintă numarul de necunoscute.
2. Erorile medii patratice ale necunoscutelor:
unde cu Q s-a notat matricea cofactorilor
Capitolul 5 – MONITORIZAREA DEFORMAȚIILOR LA COMPLEXUL REZIDENȚIAL ISHO TIMIȘOARA
Figura 5 Complexul Rezidențial ISHO Timișoara în execuție
5.1 DATE GENERALE
Pe amplasamentul situat pe B-dul Take Ionescu, nr.46B, Timișoara, se construiește un imobil având funcțiunea de clădire de birouri și spatii comerciale cu regim de înălțime S+P+7E+Eth Faza I. Deoarece pe acest teren se vor construi mai multe clădiri ce se vor alipi, se propune a se realiza un program de monitorizare a tasării construcției în curs de execuție.
In conformitate cu prevederile legii nr.10/1995 – privind calitatea in construcții și a normativului P130-1999 privind comportarea în timp a construcțiilor, s-a stabilit un program de urmărire specială a comportării în timp a prezentei construcții fată de construcțiile învecinate.
Scopul acestui program de urmărire specială este:
supravegherea evoluției tasărilor construcției în curs de execuție față de construcțiile existente adiacente.
Metoda de investigare folosită în cadrul urmăririi speciale este :
măsurarea tasării ansamblului de construcții în curs de execuție.
5.2 Urmărirea tasărilor
Pe structura de rezistență a clădirilor învecinate noii construcții care se afla în zona învecinată a construcției în curs de execuție, se vor monta de mărci de tasare (RN1, RN2, RN3, RN4, respectiv RN5) înaintea executării planșeului din beton armat de la cota +3,84. S-au folosit reperi montați în vecinătatea imobilului, în structurile de rezistență ale clădirilor învecinate obiectivelor prin ancorare chimică (conform Planșa 002 – Plan cu amplasarea reperilor de nivelment și a mărcilor de tasare).
Marcile de tasare, în număr de 25 sunt montate, conform planului anexat, în concordanță cu nevoile beneficiarului (conform Planșa 002– Plan cu amplasarea reperilor de nivelment și a mărcilor de tasare). Mărcile de tasare folosite sunt mărci de tasare metalice prinse prin ancorare chimică (M1-M25). Mărcile M1 și M20 s-au montat la transa a 2-a.
5.3Metode de măsurare/determinare și aparatură necesară
5.3.1 Mărci de tasare și repere de referință
Mărcile de tasare sunt repere mobile de nivelment, care se alcătuiesc și se fixează în elementele de construcție astfel încât să fie asigurată conservarea lor în timp pe întreaga durată a efectuării observațiilor și să fie posibilă efectuarea măsurărilor atât în timpul execuției cât și în timpul exploatării.
Alcătuirea și dispunerea mărcilor de tasare se stabilesc de către unitatea care efectuează măsurătorile, de comun acord cu proiectantul, executantul și beneficiarul, ținând seama de precizia impusă măsurării, de particularitățile constructive ale construcției. Mărcile de tasare vor fi confecționate în conformitate cu STAS 10493-91;
Precizăm că utilizarea unor mărci de tasare alcătuite din două părți (o teacă înglobată în elementul de construcție și un bolț detașabil) nu este recomandată în cazul măsurărilor de precizie, conform pct. 4.5. din STAS 2745-90;
Confecționarea și montarea aparaturii de măsurare și control se va face de către executantul lucrării, în colaborare cu echipa de ingineri geodezi atestați pentru astfel de lucrări;
Mărcile de tasare care au fost deteriorate, nu vor mai fi folosite la măsurarea tasărilor; Reperele de referință vor fi amplasate conform planului anexat și vor fi semnalizate prin împrejmuire de protecție și vopsite în culori de contrast;
Reperele de referința vor fi conform STAS 10493-91.
5.3.2 Efectuarea măsurării tasărilor
Măsurătorile prevăzute prin tema-program inclusa în contract se efectuează în conformitate cu prevederile STAS-2745/90 „Urmărirea tasării construcțiilor prin metode topografice” si Normativului P 130-199.
Pentru determinarea vectorilor de deplasare pe verticală pentru construcții s-a folosit metoda nivelmentului geometric de precizie. Această metodă asigură cele mai ridicate precizii, de ordinul zecimilor de mm în determinarea tasărilor și un înalt grad de siguranță a rezultatelor. Interpretarea rezultatelor obținute asigură fundamentarea obiectivă a măsurilor care trebuie adoptate de către beneficiar, pentru a avea garanția exploatării construcțiilor în condiții de securitate și siguranță.
Determinarea vectorului deplasării verticale (tasări și ridicări) a punctelor de control sau a mărcilor de tasare de pe obiectivele aflate în studiu, cuprind urmatoarele etape: masurătorile de teren și prelucrarea lor cu programe specializate în calculul tasărilor (Leica Geo Office).
Stabilitatea reperelor de referință va fi controlată la fiecare ciclu de observații.
Măsurătorile în timpul execuției se vor programa astfel încât să coincidă, pe cât posibil, cu terminarea unei etape de lucru (înainte și după realizarea fiecărui nivel – total sau parțial, în funcție de etapele de turnare).
Etapele la care se efectuează măsurările se vor desfășura conform programului anexat și se va adapta corespunzător evoluției tasărilor;
Se vor efectua obligatoriu măsurători suplimentare în cazul apariției în timpul perioadei de monitorizare a unor evenimente speciale și care sunt resimțite în zonă, cum ar fi :
Cutremure;
Explozii;
Variația importantă a nivelului apei subterane;
Precipitații abundente;
Aplicarea unor supraîncărcări în clădire și/sau în imediata vecinătate a incintei ;
Discontinuități în timp privind execuția construcției – se vor face măsurări atât înainte cat și după efectuarea încărcării.
5.3.3 Înregistrarea și prelucrarea observațiilor
Valorile măsurate ale cotelor mărcilor de tasare se înregistrează pe teren în carnetul de nivelment. Se consemnează totodată datele necesare pentru prelucrarea și interpretarea ulterioară a rezultatelor, ca de exemplu :
Dispoziția în plan a construcțiilor cu amplasarea reperelor de referință și a mărcilor de tasare
Date asupra încărcării în momentul efectuării citirii sau, cel puțin, asupra stadiului fizic atins de lucrare.
Prelucrarea măsurătorilor pentru calculul tasărilor mărcilor de tasare amplasate pe obiectivele cercetate cuprinde:
compensarea riguroasă a diferențelor de nivel măsurate prin nivelment geometric de precizie și prin nivelment trigonometric, în care sunt incluși și reperii altimetrici de referință;
calculul cotelor mărcilor de tasare;
evaluarea preciziei de determinare a deplasărilor verticale (calculul abaterilor standard ale diferențelor de nivel și ale cotelor punctelor)
întocmirea documentației tehnice.
* Toate calculele sunt executate cu soft-ul specializat Leica Geo Office Terrestrial.
Datele privind tasările mărcilor se vor trece într-o fișă de urmărire a tasărilor întocmită pentru respectivul obiect de construcție. Alcătuirea fișei de urmărire a tasărilor se va face în conformitate cu indicațiile STAS 2745-90, Anexa C.
Prelucrarea grafică a rezultatelor măsurătorilor cuprinde construirea pentru fiecare marcă de tasare a unei diagrame de evoluție în timp a tasării, în corelare cu evoluția în timp a încărcării transmise terenului de către construcție. Diagramele de evoluție în timp a tasărilor și a încărcării se vor face în conformitate cu indicațiile STAS 2745-90, Anexa D ;
Pe baza tasărilor mărcilor individuale se calculează tasarea medie a construcției, a cărei evoluție în timp se poate reprezenta în aceeași diagramă ;
Rezultatele măsurătorilor de tasare se vor transmite după fiecare ciclu de observații proiectantului care, pe baza interpretării lor, avizează asupra menținerii, modificării sau sistării programului de observații, precum și asupra altor măsuri specifice, în vederea exploatării în siguranță a clădirii
5.3.4 Programul măsurătorilor tasărilor
Înainte și după realizarea fiecărui nivel (total sau parțial, în funcție de etapele de turnare) pe toată durata execuției structurii de rezistență a construcției în curs de execuție;
dată pe lună timp de un an de la finalizarea structurii de rezistență a construcției în curs de execuție;
Se vor efectua măsurători la clădirea deja executată odată la 6 luni, în continuare, pe toată durata existenței programului de monitorizare
5.3.5 Valori limită ale deplasărilor și tasărilor
Pentru construcția analizată
Tasarea totală a unei mărci depășește 50 mm;
Deplasarea orizontală totală a unei mărci depășește 10mm;
Diferența de deplasare între două măsurători succesive ale unei mărci depășește 5 mm;
Pentru construcțiile alipite, executate în Faza 2 și Faza 3 a proiectului
Diferențele de tasare dintre mărcile adiacente (amplasate în poziții similare pe construcții alipite) depășește 5mm.
5.4 Instrumentele, metodologia și precizia de măsurare
Alegerea instrumentelor, aparatelor și a metodelor de execuție a nivelmentului geometric s-a facut avându-se în vedere precizia cerută de beneficiar (prin reprezentanții lui) în determinarea tasărilor. Pentru executarea măsuratorilor de nivelment geometric, la această lucrare s-a utilizat nivela digitală Leica DNA 03. Ea este caracterizată printr-o precizie de ± 0.3 mm pe dublu kilometru de nivelment.
Inaintea ciclului de măsurători s-a realizat verificarea și rectificarea aparatelor în condiții de teren. De asemenea s-a executat compararea și verificarea mirelor de invar cu coduri de bare Leica GPCL2 care au fost utilizate în procesul de măsurare și a nivelelor sferice.
5.4.1 Prezentarea rezultatelor
În Tabelul 1 sunt prezentate tasările fiecarui martor de tasare, la data fiecărui ciclu de măsurători :
în coloana 1 sunt prezentate numele fiecărui martor de tasare și dacă este cazul și locația în care el este amplasat;
în coloana 2 (5-8-11) sunt prezentate cotele fiecarui martor de nivelment rezultate în urma măsurătorilor compensate;
în coloana 3 (6-9-12) sunt prezentate diferențele între ciclul actual și cel anterior;
în coloana 4 (7-10-13) sunt prezentate diferențele între ciclul actual și ciclul 0.
* În cazul în care vor fi observații de făcut asupra stării sau situației unui martor de tasare, acestea se vor face în dreptul fiecărui martor și a fiecărei transe.
În Planșa 001 este prezentat un plan al amplasamentului monitorizat și dacă este cazul, al imprejurimilor lui.
În Planșa 002 este prezentată amplasarea reperilor de nivelment și a mărcilor de tasare .
În Planșa 003 este prezentată amplasarea mărcilor de tasare cu valorile cotelor la transa „0” .
În Planșa 004 este prezentată amplasarea mărcilor de tasare cu valorile diferențelor între măsurătorile de la tranșa „0” și tranșa curentă (valori obținute începând cu tranșa 1).
În Graficul cu evoluția mărcilor de tasare față de ciclul 0 este prezentată evoluția grafică a deplasărilor mărcilor față de ciclul 0.
Observatie : pâna la tranșa 0 se consideră o tasare uniformă de 3mm . Practic, la valorile tasărilor din fișa de urmarire se mai adaugă 3mm.
*În funcție de numărul tranșelor din fiecare raport predat beneficiarului, numerotarea planșelor se va schimba.
5.5 Etapele de măsurare
Etapa 0 – de referință
Pentru fiecare tranșă s-au realizat 2 drumuiri de nivelment RN1-RN1, in această drumuire MT8 a fost folosit ca și reper intermediar, acesta fiind folosit ulterior in cea de-a doua drumuire de nivelment MT8-MT8
Figura 5.5.0. Linia 1 – RN1-RN1
Figura 5.5.0. Linia 2 – MT8-MT8
După ce prima drumuire este compensată se va prelua cota reperului intermediar MT8 si se va modifica cota de pe care s-a plecat în cea de-a doua drumuire.
Se efectuează măsurătorile într-o transa, acestea se descărcă în format .asc pentru a putea fi verificate pentru eventuale erori de măsurare, notare a reperilor, introduceri de valori greșite pentru reperul de pe care s-a plecat, si in format .gsi pentru a putea fi folosit ulterior la prelucrarea măsurătorilor.
Figura 5.5.0. Fișier tip .asc
Date de intrare etapa 0 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
Figura 5.5.0. Linia 1 – Tranșa 1
Figura 5.5.0. Linia 2 – Tranșa 1
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.0. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 0
Linia 2
Figura 5.5.0. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 0
Rezultate finale
Tabel 5.5.0. Rezultate Finale – Transa 0
OBSERVATIE: Până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
Date de intrare etapa 1 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
FIgura 5.5.1. Linia 1 – Tranșa 1
FIgura 5.5.1. Linia 2 – Tranșa 1
Raport de compensare
Linia 1
FIgura 5.5.1. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 1
Linia 2
FIgura 5.5.1. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 1
Rezultate finale
Tabel 5.5.1. Rezultate Finale – Transa 1
OBSERVATIE: Până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
Date de intrare etapa 2 – Măsurătorile s-au realizat pe 3 linii
Figura 5.5.2. Linia 1 – Tranșa 2
Figura 5.5.2. Linia 2 – Tranșa 2
Figura 5.5.2. Linia 3 – Tranșa 2
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.2. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 2
Linia 2
Figura 5.5.2. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 2
Linia 3
Figura 5.5.2. Raport compensare Linia 3 – Tranșa 2
Figura 5.5.2. Raport compensare Linia 3 – Tranșa 2
Rezultate finale
Tabel 5.5.2. Rezultate Finale – Transa 2
OBSERVATIE: până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
La transa 2 s-a constatat ca martorul M21 este vizibil lovit
Date de intrare etapa 3 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
Figura 5.5.3. Linia 1 – Tranșa 3
Figura 5.5.3. Linia 2 – Tranșa 3
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.3. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 3
Linia 2
Figura 5.5.3. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 3
Rezultate finale
Tabel 5.5.3. Rezultate Finale – Transa 3
OBSERVATIE: până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
La transa 3 s-a constatat ca martorul M24 este vizibil lovit
Date de intrare etapa 4 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
Figura 5.5.4. Linia 1 – Tranșa 4
Figura 5.5.4. Linia 2 – Tranșa 4
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.4. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 4
Linia 2
Figura 5.5.4. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 4
Rezultate finale
Tabel 5.5.4. Rezultate Finale – Transa 4
OBSERVATIE: până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
Date de intrare etapa 5 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
Figura 5.5.5. Linia 1 – Tranșa 5
Figura 5.5.5. Linia 2 – Tranșa 5
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.5. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 5
Linia 2
Figura 5.5.5. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 5
Rezultate finale
Tabel 5.5.5. Rezultate Finale – Transa 5
OBSERVATIE: până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
Date de intrare etapa 6 – Măsurătorile s-au realizat pe 2 linii
Figura 5.5.6. Linia 1 – Tranșa 6
Figura 5.5.6. Linia 2 – Tranșa 6
Raport de compensare
Linia 1
Figura 5.5.6. Raport compensare Linia 1 – Tranșa 6
Linia 2
Figura 5.5.6. Raport compensare Linia 2 – Tranșa 5
Rezultate finale
Tabel 5.5.6. Rezultate Finale – Transa 6
OBSERVATIE: până la tranșa 0 se consideră o tasare de 3mm
Bibliografie
Neamțu, M., Onose, D., Neuner, J.,(1988) – Măsurarea topografică a deplasărilor și deformațiilor construcțiilor, editura Conspress, București
Reglementarea tehnică "Cod de proiectare seismică Partea I – Prevederi de proiectare pentru clădiri", indicativ P 100-1/2006 din 19.09.2006
And 530 Instructiuni Privind Controlul Calitatii Terasamente
Adrian Traian G.M. Rădulescu, Gheorghe M.T. Rădulescu, (2017) – URMĂRIREA COMPORTĂRII TERENURILOR ȘI A CONSTRUCȚIILOR Metode, Tehnologii și Instrumente
Conf. univ. dr. ing. GABRIEL POPESCU, (2015) – NOTE DE CURS MONITORIZAREA DEFORMĂRII CONSTRUCȚIILOR (MDC)
Prof.dr.ing. Johann Neuner – IMM II – Note de curs
Materiale traduse:
https://leica-geosystems.com
https://translate.google.ro
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Specializarea Cadastru Și Managementul Proprietăților Monitorizarea deformatilor la Complexul Rezidențial ISHO Timișoara Profesor Îndrumător… [306562] (ID: 306562)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.