+ All Categories
Home > Documents > Trasarea Si Monitorizarea Cladirilor Inalte

Trasarea Si Monitorizarea Cladirilor Inalte

Date post: 15-Jul-2015
Category:
Upload: anda22iubitzika
View: 673 times
Download: 24 times
Share this document with a friend

of 38

Transcript

TRASAREA SI MONITORIZAREA CLADIRILOR INALTE CUPRINS 1.Particularitatile lucrarilor topografice la montajul constructiilor foarte inalte: ytrasarea cldirilor cu multe etaje ytrasarea construciilor in forma de turn 2.Procedee de masurare la verificarea montajului prefabricatelor yprocedeul vizarii laterale cu teodolitul yprocedeul interseciilor unghiulare yprocedeul prin fotogrammetrie terestr 3.Masurarea deplasarilor si deformatiilor unghiulare ygeneralitati ydeterminarea rotirilor care au loc in plan vertical-(inclinari ale constructiei) determinarea inclinarii constructiilor in raport cu o dreapta de referinta vertical sau un plan de referinta vertical a)Cu ajutorul firului cu plumb b) Cu ajutorul firului reticular vertical al teodolitului determinarea inclinarii constructiilor prinmetoda masurarii unghiurilor orizontale . 4. Influenta factorilor naturali asupra constructiilor inalte yinfluenta radiatiilor solare yinfluenta vantului si a seismelor 5.Instrumente i dispozitive pentru transmiterea pe vertical a punctelor yfirele cu plumb opticinstrumentulZenit NadirtipWildZNL instrumentul Zenit Nadir tip Kern OL Wild ZBL, Roof and Ground Plummet 6.Topul celor mai inalte cladiri din lume Particularitatile lucrarilor topografice la montajul constructiilor foarte inalte 1.Trasarea cldirilor cu multe etaje Aceast trasare depinde de tehnolgia de executie industrializat a acestor construcii cum sunt:cldiri cu structuri de beton armat turnate in cofraje la fiecare etaj si cu pereti si plansee din prefabricate,cladiri realizate din panouri mari prefabricate(imbinate la diafragma sau mai recent,imbinate pe golul ferestrei);cladiri din elemente spatiale din beton armat complet finisate si echipate din fabrica(camera complete sau camera spatiale)etc. Specificul lucrarilor topografice la ecutia cladirilor cu multe etaje este urmatorul: yAxele pricipale ale cladirilor se traseaza pe teren fata de punctele retelei de sprijin (de obicei,punctele poligonometrice din localitati) sau fata de linia rosie(proiectata la sistematizarea cartierului)cu eroarea relativa medie patratica de circa 1:6000...1:8000;aceste axe se fixeaza in afara zonei lucrarilor de constructii prin borne de beton armatsi repere de perete,devenind axe de trasare.Distantele din proiect dintre axele vecine se aplica cu ruleta etalonata cu eroarea in medie de 1...2 mm.Baza de trasare in inaltime este alcatuita prin nivelment geometric de ordinul IV. yIn timpul executiei pana la nivelul zero(cota planseului de la parter)axele se transpun cu teodolitul de pe bornele plantate pe imprejmuire,iar de pe aceasta prin intersectie repetata se transmite in groapa de fundatie,fixandu-le pe repere martori.Intre aceste axe se traseaza amplasamentele pentru turnarea sau montajul fundatiei si a panourilor pereti au subsolurilor cladirii.Montarea la cota proiectata a blocurilor de fundatie si a peretilor din subsol se face prin nivelment geometric. ySe transmite sistemul axelor de trasare de la nivelul zero la fiecare etaj,inclusiv cota orizontului de montaj respectiv. In cazurile simple axele de trasare se proiecteaza de la primul etaj la nivelurile urmatoare prin plonjarea lunetei teodolitului.Pentru control se masoara la fiecare orizont de montaj distantele dintre axele fixate,care nu trebuie sa difere de cele de la proiectare cu mai mult de 3...5mm.De la aceste axe se executa montajul scheletuluicladirii pentru etajul urmator.Verticalitatea elementelor de constructie se verifica prin fire cu plumb si mai ales prin nivele-boloboc de lungime mare(1,5...3m).Peretii din blocuri si panouri se monteaza intre sarme intinse pe ambele fete ale peretelui si fata de elemente martori fixate la coluri.Montarea in inaltime se face pe baza reperelor de executie pe planseele fiecarui orizont de montaj prin nivelment geometric.In cazul cladirilor complicate se alcatuieste o retea planimetrica de trasare spatiala sub forma de microtrilateratie,care are la toate etajele aceleasi sistem de coordonate. Transmiterea coordonatelor de la etaj la etaj se realizeaza prin procedeul verticalei optice care fixeaza pe placa de reazem a orizontului de montaj axele principale.Pentru control si cresterea preciziei,laturile retelei se masoara si se compenseaza.De la punctele acestei retele se traseaza toate elementele de constructie si se monteaza elementele cladirii. yCotele din proiect se transmit la inaltime cu ajutorul panglicilor de invar sau a ruletelor de otel atarnate si a doua instrumente de nivelment instalatela etajele corespunzatoare. Pentru a rescpecta dimensiunile in inaltime ale cladirilor se admite principiul stabilitatii relative a retelei de sprijin in inaltime alcatuita pe placa de fundatie,adica se considera cotele reperelor initiale ca netasabile,desi exista trasari ale fundatiei,iar fata de aceste repere se transmit cotele la toate etajele constructiei.Montajul in inaltime al elementelor de constructie la fiecare etaj se efectueaza fata de reperele de executie inglobate in fiecare planseu. Se monteaza cu deosebita grija in pozitie proiectata elementele golului(casei) ascensorului si se verifica verticalitatea ghidajelor cabinei. Se efectueaza ridicarea de executie,dupa terminarea montajului la fiecare etaj,aratand marimile si directiile abaterilor fata de proiect ale axelor blocurilor,panouri etc. 2. Trasarea construciilor in forma de turn(cosuri de fum,turnuri de racire ,furnale, castele de apa etc.)Necesitafixarea pe teren prin borne de beton a centrului O(fig.4.29) si cate doua repere pe fiecare din axele radiane ale constructiei(I si I`,II si II`etc.) astfel incat,semnalul apropiat se planteaza in apropierea fundatiei,iar cel departat ,la o distanta minima egala cu inaltimea constructiei.Distantele dintre aceste puncte se masoara cu precizie. Dupa turnarea fundatiei turnului la cota proiectata se restabileste pozitia centruluiO si se transpun pe soclul fundatiei punctele cele mai apropiate ale bazei de trasare(I` si II` etc.). Pentru trasarile si observatiile asupra stabilitatii turnurilor din beton armat se alcatuieste o retea de sprijin sub forma unui sistem inelar de microtrilateratie,de microtriangulatie sau combinat,retea liniar-unghiulara. Verticalitatea axei constructiei se verifica fata de reperul centrului O cu firul cu plumb,care este coborat din punctul central al cofrajuluifiecarei centuri.La turnurile inalte,din cauza oscilatiilor puternice,precum si la P.Z.L.Dispozitivul se aseaza desupra punctului central O sau in punctul fixatde pe planseu si se proiecteaza optic verticala in sus,a carei urma se marcheaza pe cofrajul centurii.De asemenea ,la fiecare planseu se traseaza si se verifica cotele proiectului fata de reperele de nivelment.La trasarea nivelurilor poate fi de asemenea folosit procedeul unghiurilor egale.Teodolitul se aseaza in statia departata I si se vizeaza punctul axial apropiat I`,facand citirea la cercul orizontal.Apoi indreapta luneta in sus la etajul care este de trasat fixand pe el aceasta pozitie:Se calculeaza unghiul orizontalcu relatia: tg=r/d, Unde:-r-este raza din proiect a inelului niveluluirespectiv; - d-distanta de la punctul de statie pana la centrul constructiei.

Fig 4.29 Trasarea constructiilorin forma deturn prin procedeul unghiurilor egale. Prin adaugarea unghiuluila citirea pe limb si apoi scazandu-l,se obtin punctele D si D` din dreapta si din stanga ,care se fixeaza pe cofrajul etajului.Se repeta operatiilor cu teodolitul in cele doua pozitii ale cercului vertical,luand media pentru stabilirea pozitiei definitive a punctelor D si D`.Se procedeaza in mod analog din statiaII`,cand se traseaza pe cofraj punctele C si C`. In functie de precizia de trasare a unghiuluisi de masurare a distantei d,eroarea in determinarea razei r se poate calcula cu formula: m= * i + u,(4.76) Care serveste la verificarea executiei. Din relatia (4.76) se poate calcula precizia necesara de masurare a distantei d(m si de trasare a unghiului m ,cunoscand precizia de construire a razei centurei (m;aplicand principiul influentei egale a celor doi factori din dreapta relatiei (4.76) se optine:

si cos.(4.77) Ridicarea de executie a turnului terminat se face din punctele I si II` masurand cu teodolitul in cele doua pozitii ale cercului vertical unghiurile orizontale formate de directii la punctele axiale de jos si la punctele din dreapta si din stanga aflate pe centurile inferioare,superioara si intermediare.Dupa aceste date se determina inclinarea generala a turnului si precizia de construire a centurilor la diferite niveluri.Se folosesc teodolite de precizie,iar calarea lor in timpul masurarii trebuie efectuata foarte atent. Procedee de masurare la verificarea montajului prefabricatelor 1.Procedeul vizarii laterale cu teodolitul. Acest procedeu ,numitsi procedeul nivelmentului orizontal,determinadistantele orizontale de la planul vertical pana la cele patru colturi ale elementului montat.Aceste distante se citesc pe mirele orizontale aplicatein colturile elementului prefabricat (de exemplu panouri mari,peretii camerelor etc.)Citirile se executa intr-un plan vertical realizat de teodolit si marca de vizare- de exemplu,bazele AB si CD(fig.4.30,a,b).Pentru cladirile cu pereti portanti longitudinali baza trebuie sa fie paralela cu axa longitudinala a cladirii(fig.4.30,a).Baza se traseaza prin aplicarea distantelor fata de marcile axiale,fixate pe soclul cladirii. Abaterea axei panoului fata de pozitia proiectata se calculeaza cu relatia: ( = (4.78) unde:- este departarea bazei fata de axa din proiect a panourilor exterioare; a distanta de la planul vertical (ce trece prin baza AB) pana la coltul panoului b jumatate din grosimea reala a panoului. Fig.4.30.Determina abaterile la montaj prin procedeul vizarii laterale cu teodolitul : a vedere generala si detaliu de vizare la cele patru colturi ale banoului; b schema cu trasarea bazei. Eroarea medie patratica in determinarea valorii ( in cazul cladirilor cu pereti portanti longitudinali este: m( = mmm.(4.79) Distanta de obiceinu este mai mare ca 2 si poate fi masurata cu precizie ridicata ( 0,2...0,5). Abaterea maxima in determinarea grosimii panourilor nu trebuie sa depaseasca 1 mm. Eroaream este provocata de influenta unui numar mare de erori componente ,dintre cele mai importante sunt:m de centrare a teodolitului in punctul A; m de reductie (de excentricitate) a marcii de vizare in punctul B; m de vizare pe marca de vizare si pe mireta orizontala;m de neperpendicularitate a axei nivelei de calare de pe cercul alidad pe axa de rotatie a teodolitului (de calare); m erorile intamplatoare de divizare a miretei. Eroarea totala in determinarea distantei orizontale de la planul vertical pana la colturile elementelor montate se calculeaza cu relatia : m m mmm mmm mm. (4.80) Influentaerorii de centrare asupra preciziei de construire a aliniamentului se poate calcula cu relatia (1.223) adica : m= , (4.81) Unde: e este marimea liniara a abaterii de centrare a teodolitului; d distanta pana la mireta orizontala;S distanta orizontala pana la marca de vizare. Eroarea medie patratica de construire a aliniamentului provocata de excentricitatea marcii de vizare se determina cu relatia (1.225),adica : m= (e u S (4.82) Eroarea medie patratica de vizare pe tintele de vizare clare,amplasate la distanta mica de teodolit,la o iluminare buna se poate admite egala cu : =20 / v,(4.83) Unde : v este marimea lunetei teodolitului. Deoarece in cazul acestui procedeu se vizeaza de doua ori(la inceputul pe tinta de vizare asezata in capatulbazei,iar apoi pe mireta orizontala),eroarea totala de vizara,exprimata in marimea liniara,se calculeaza cu relatia: = /v * p. (4.84) Eroarea aproximatiei citirilor pe miretele cu diviziuni centimetrice se admite egala cu mc=0,5 mm.Eroarea in citirile provocata de neperpendicularitatea miretei orizontale pe planul vertical al aliniamentului bazei,se poate calcula cu formula : = (c *) : (2),(4.85) Unde :c este citirea pe mireta; - este unghiul de inclinare al miretei fata de planul vertical (de obicei 30). Eroarea totala provocata de inclinarea axei principale V V(de rotatie a alidadei teodolitului) se poate exprima in marime liniara cu relatia : = :p, (4.86) Unde : - este valoarea diviziunile fiolei nivelei de calare(sensibilitatea nivelei torice). Eroarea datorita variatiei focusarii se calculeaza cu formula := (2 * d)/p, (4.87) Unde: 1...2 este deplasarea medie a axei de vizare datorita variatiei focusarii in timpul vizarii. Inlocuind valorile liniare ale componentelor in expresia (4.80) se obtine: m = .(4.88) In functie de tipul si dimensiunile dimensiunile cladirii din panouri prefabricate etc. Parametrii S si d se admit egali cu 50...10. Pentru asigurarea unei vizari comode la etajele superioare ale cladirii,capetele bazei A si B se amplaseaza la distante de 25...30 m fata de partea frontala a cladirii.In asemenea conditii,marimea S se poate admite egala cu 150m.Lungimea razei de vizare cu luneta pe mireta orizontala pana la colturile de la partea inferioara a panoului parter variaza de la = 25 m pana la = 125 m,iar la vizarea colturilor de la partea superioara a etajelor urmatoare de la = 35 m pana la = 145 m.Acceptand e==0,5mm;v=,c =2000m,=20,=20, se optine 3,1mm; ; 4,3mm. Pentru controlul si cresterea preciziei masuratorilor este necesar ca observatiile pe aceeasi mireta sa fie executate din ambele capete ale bazei.In acest caz erorilor rezultatelor medii ale observatiilor pe puncte 1-2 si 3-4 vor fi egale intre ele, adica: = = = :2 = 2,7mm. Este evident c erorile rezultatelor observaiilor din ambele capete ale tuturor celorlalte coluri ale panourilor vor fi de asemenea in limitele2,6 ...2,7 mm.Eroarea medie ptratic in determinarea abaterii de montaj este: = Precizia determinrii abaterilor de montaj prin aceast metod cum au artat studiile i cercetrile experimentale [91] este destul de ridicat, totui folosirea procedeului vizrii laterale ntr-o serie de cazuri devine dificil. Se recomand ca determinarea abaterilor de montaj s se efectueze imediat dup montaj, cand exist posibilitatea deplasrii sau ajustrii elementului n poziie proiectat. Deoarece zona de aciune a macaralei de montaj se ntinde n lungul faadelor cldirii, trasarea bazei cat i prezena ajutorului de la miret in aceast zon este oprit de regulamentul de securitatea muncii. La cldirile cu panouri portante transversale utilizarea acestui procedeu de determinare a abaterilor de montaj este de preferat, dei volumul lucrrilor este mult mai mare. In acest caz se observ partea frontal a panourilor de rezisten (portante) jos i sus. Observaiile se execut din punctele bazei amplasate n acelai aliniament cu feele panourilor portante sau pe un aliniament paralel cu acestea. Mrimea abaterii de montaj se determin cu aceeai formul (4.78). Eroarea medie ptratic n determinarea distanelor se calculeaz cu relaia general:= (4.89) Unde :- este eroarea de poziie a mrcilor axiale fixate pe soclul cldirii; restul erorilor componente au aceeai semnificaie ca n relaia (4.80). Expresia (4.89) se poate pune sub forma: =Su m m Su

(b) Valorile S si d,la o deprtare a teodolitului mai mare de 50 m de faada ciadiru, se pot considera egale. Atunci expresia (b) devine:m=m mm (4.90) Abaterile obinute la montajul panourilor mari ale cldirilor cu perei portani transversali folosind procedeul vizrii laterale cu teodolitul, se pot considera practic de aceeai precizie, n schimb la cldirile cu perei portani longitudinali abaterile obinute nu mai snt de aceeai precizie. 2.Procedeul interseciilor unghiulare. Abaterile colurilor pereilor montai din panouri prefabricate fa de planul vertical se pot determina de asemenea prin metoda interseciei unghiulare nainte aplicat pentru fiecare col al panoului. In cazul unei cldiri de volum mare, baza de intersecie se amplaseaz fa de faada cldirii la distana de maximum x050m, pentru o lungime a cldirii pan la 90...100 m. Pornind de la aceti doi parametri se proiecteaz baza fa de cldire, de obicei paralel cu faada i mrimile unghiurilor de Intersecie si (fig. 4.31) Fig 4.31. Determinarea abaterilor de montaj prin procedeul intersectie unghiulare inainte. Totodat, admind punctul A ca origin a sistemului de axe de coordonate rectangulare plane, iar baza de intersecie, ca axa ordonatelor y, atunci, n cazul amplasrii bazei paralel cu faada cldirii, abscisa planului vertical al panourilor va fi egal cu x0 = 50 m. n acest caz, abaterile colurilor panourilor fa de planul vertical se determin cu relaia [61]: ( = x0 - ((4,91) unde: x0 este abscisa fa de axa din proiect; b - jumtate din grosimea real a panourilor. Deplasarea panourilor in planul peretelui se calculeaz cu formula: =y y (4.92) unde: si y - reprezint abscisa i ordonata calculat a colului panoului;y- ordonata proiectat a aceluiai col. Eroarea medie ptratic de poziie a punctului intersectat n sistemul de axe local din figura 4.31 este data de componentele m si m din relatia:(1.98,a),adica[91]:

m S cos S cos m S sin S sin(4.93) unde: m este eroarea medie ptratica de msurare a unghiurilor si ; S si S -distanele de la capetele bazei pan la punctul intersectat. Eroarea medie ptratica m de msurare a unghiurilor si este variabil In acest caz. Valoarea ei va crete odat cu mrirea unghiului de nclinare a axei de vizare datorit creterii influenei erorilor componente provovate de nclinarea limbului, de instabilitatea erorii de colimaie la variaia focusarii lunetei, de nclinarea axei principale a teodolituluiVV i de asemenea datorit variaiei mrimii unghiului de intersecie n punctul intersectat). Pentru calculul preciziei necesare la determinarea abaterilor colurilor panourilor se poate neglija inconstana valorii erorii m. Erorile calculate cu relaiile (4.93) reprezint in acelai timp i precizia necesar a abaterilor colurilor panourilor cldirii. n tabela 4.2 se prezint rezultatele calculului cu formulele (4.93) pentru colurile unui sir de panouri, cand m = 5" [61]. Metoda interseciilor unghiulare este convenabil a fi folosit la msurtorile de control al montajului panourilor mari ale cldirilor cu perei portani transversali, deoarece aici volumul lucrrilor este mult mai mic, iar influena formei geometrice a interseciei este mai favorabil, decit la cldirile cu perei portani longitudinali. Trebuie menionat c metoda interseciei unghiulare folosit la msurtorile de control al montajului prefabricatelor consum un mare volum de msurtori in teren i de calcule. Totui o serie de cazuri o fac ca singura metod posibil, cum ar fi n locuri nguste de pe antierul de construcii, unde lucreaz macaraua de montaj, iar folosirea altor procedee topografice de msurare nu este posibil. n asemenea situaii se fac studii folosind metodele de statistic matematic pe un colectiv de minimum 200 puncte, pentru a stabili prile din cldire al cror montaj este necesar a fi verificat prin procedee topografice. Valorile preciziei de asteptat la determinarea abaterilor colturilor panourilor cladirii[61] .

3.Procedeul prin fotogrammetrie terestr Acest procedeu este avantajos cand este necesar s se determine coordonatele unui numr mare de puncte, cat i verificarea obiectelor inaccesibile. Totui nu trebuie opuse procedeele fotogrammetrice cu cele topografice, deoarece procedeele topogra-fice sant mai simple ca tehnologie i mod de organizare, inclusiv la controlul msurtorilor efectuate prin procedeele fotogrammetrice. De aceea, alegerea unuia din aceste procedee este condiionat de posibilitatea i utilitatea folosirii fiecruia. Intr-o serie de cazuri este raional folosirea combinat a procedeelor topografice i fotogrammetrice. Procedeul msurtorilor de control al montajului folosind fototeodolitul const in determinarea coordonatelor sau a creterilor de coordonate dintre punctele cldirii i compararea lor cu valorile proiectate corespunztoare. Dac trebuie gsit poziia reciproc dintre punctele cldirii, se poate lucra numai in coordonate fotogrammetrice. Trecerea de la coordonate fotogrametrice la coordonate geodezice, i deci la utilizarea fototeodolitului in procesul de constructii-montaj, este necesar numai atunci cand se determin deformatiile construciilor, precizia montajului, volumul lucrrilor de terasamente etc. Tehnica de msurare fotogrammetric, relaiile pentru calculul abaterilor si precizia de obinere a acestora sint date n lucrrile de specialitate [61]; [72]: [106]; [154]. MASURAREA DEPLASARILOR SI DEFORMATIILOR UNGHIULARE 1.GeneralitatiConstructiile suple si inalte (cosuri de fum,turnuri de racire chiar si blocuri de loncuite inalte) datorita greutatii proprii foarte mari in raport cu suprafata de fundatie, precum si a unor factori naturali,sunt supuse unor deformatii care se caracterizeaza in general prin rotiri.Aceste rotiri pot avea loc in plan vertical (inclinari ale constructiei), in plan orizontal (rasuciri ale constructiei ) precum si vibratii si oscilatii ale acestora din cauza unor factori naturali ca vant,seisme etc. 2.Determinarea rotirilor care au loc in plan vertical(inclinari ale constructiei) Aceste deformatii unghiulare sunt cele mai importante, intru-cat caracterizeaza stabilitatea constructiei in ansamblu,iar cunoasterea lor asigura o exploatare la parametrinormali a tuturor echipamentelor si instalatiilor din cadrul acesteia. Pentru determinarea inclinarii constructiilor,s-au conceput diverse procedee care au utilizat unele dispositive tehnice speciale sau o parte din aparatura folosita la masurarea deplasarilor orizontale si vertical.Dintre cele mai cunoscute procedee de determinare,se mentioneaza urmatoarele: a) determinarea inclinarii constructiilor in raport cu o dreapta de referinta vertical sau un plan de referinta vertical; b) determinarea inclinarii constructiilor prin metoda masurarii unghiurilor orizontale; c) determinarea inclinarii constructiilor inalte dupa marimea tasarii fundatiilor (prin nivelment geometric). 2.1.Determinarea inclinarii constructiilor in raport cu o dreapta de referinta vertical sau un plan de referinta vertical a)Cu ajutorul firului cu plumb Unul din cele mai simple procedee pentru determinarea inclinarii constructiilor este folosirea firului cu plumb,care suspendat genereaza o dreapta de referinta verticala. In partea superioara a constructiei se suspenda un fir cu plumb (luandu-se masuri de evitare a oscilatiilor). Prin masurarea distantelor de la fata constructiei(in anumite puncte) la firul cu plumb si compararea acestor distante intre ele( care ar trebui sa fie egale), se poate trage concluzia in ceea ce priveste verticalitatea constructiei. Metoda nu ofera precizii prea ridicate,intrucat curentii de aer influenteaza puternic stabilitatea firului,chiar daca greutatea e introdusa intr-o baie de ulei. Masuratorile se pot face si cu un aparat de vizare pe vertical(P.Z.L. 100) si o mira orizontala;precizia in acest caz fiind mult mai mare. b) Cu ajutorul firului reticular vertical al teodolitului Atunci cand partea superioara a constructiei nu permite sa se fixeze firul cu plumb sau cand inaltimea constructiei este mai mare si precizia oferita de firul cuplumbsuspendat depaseste toleranta ceruta , se recomanda utilizarea unui teodolit bine verificat si rectificat. Teodolitul se instaleaza intotdeauna pe aceeasi borna. Se marcheaza pe cladire un punct A (la partea superioara ) care este transmis la baza constructiei(B) prin bascularea lunetei in plan vertical. Daca la o noua masuratoare se constata ca firul reticular vertical se abate de la punctul B, avem de a face cu o inclinare a cladirii. Inclinarea se poate obtine prin masurarea deplasarii in plan orizontal pe directia punctului B.Inclinarea zidurilor cladirilor se determina prin observatii, cu teodolitul, pe 2 directii perpendicular intre ele. Inclinarea totala I se stabileste in functie de inclinarea I1 constanta din statia S1 si respectiv I2 din statia S2.

2.2 Determinarea inclinarii constructiilor prin metoda masurarii unghiurilor orizontale ypentru constructiile cu sectiune rectangulara

Pentru inclinarea cladirilor, unul dintre procedeele frecvente intalnite in practica este cel al masurarii unghiurilor orizontale. Se marcheaza in teren, la circa 20-30 m de cladirea in cauza statiile S1 si S2 (prin bornare) pe prelungirea zidului in cauza al cladirii. La partea superioara a cladiriise amplaseaza o marca A.prin instalarea teodolitului in statia S1, respectivS2, se masoara unghiul 1 si 2, unghiuriformate de marca A pe cladire si un punct b stabil. Din masurarea periodica a unghiurilor 1 si 2 , se pot determina cresterile liniare ale inclinarilor partiale ale constructiei. I=(icc x Li)/cc Unde i diferenta dintre unghiurile orizontale dintre doua etape diferite Lidistanta orizontala de la statia in cauzala marca A =636620cc y Pentru constructiile cu sectiune rotunda In cazul cosurilor de fum, se vor allege 2 statii S1 si S2 situate la o distanta de aproximativ (2-3) ori inaltimea cosului. Cu teodolitul instalat in statia S1 se va viza la baza cosului de fum(stanga si dreapta) si la partea superioara a cosului( stanga si dreapta) dupa tangent, efectuandu-se citirile corespunzatoare pe cercul orizontal gradat. Se repeta operatia de masurare din statia S2. Se recomanda masurarea in ambele pozitii ale lunetei. Se calculeaza media citirilor pentru baza cosului si pentru varful acestuia. Daca cele 2 medii coincid,pentru aceeasi statie, cosul este vertical;in caz contrar, diferenta dintre citirile medii reprezinta marimea unghiulara a inclinarii corespunzatoare distantei de la teodolit la cos. Se va masura, distant de la statia S1 la cos (L1), respectiv, de la statia S2 la cos (L2). L1=L1+r; L2=L2+r, unde r =raza cosului ,L1 este perpendicular pe L2. Deplasarea centrului pe directia S1C va fi: d1=L1*tg1, unde 1 =diferenta dintre valorile medii ale citirilor la varful si la baza cosului in statia S1. Deplasarea centrului pe directia S2C va fi: d2=L2*tg 2, unde 2=diferenta dintre valorile medii ale citirilor la varful si la baza cosului in statia S2. Marimea totala a inclinarii:I= Verificarea verticalitatii unui co de fum se poate verifica prin metoda determinarii coordonatelor rectangulare ale centrului sectiunilor transversal, uniform repartizate pe inaltimea cosului. Se va tine cont ca, la diferite inaltimi, sectiunea circular are raza diferita. In jurul cosului de fum, se vor marca mai multe puncte de statie ce vor face parte dintr-o drumuire planimetrica inchisa. Unghiurile orizontale si distantele orizontale din drumuirea planimetrica se vor masura cu un tahimetru electrooptic(statia totala). In figura de mai sus se considera un punct de coordinate cunoscute I fata de un sistem de referinta XOY, cat si valorile orientarilor obtinute ca rezultat al vizarii tangente la sectiunea circulara a cosului. Astfel putem determina coordonatele centrului cosului respective raza cosului la diferite inaltimi fata de baza. Cu cat numarul de statii din jurul cosului este mai mare cu atat pozitia centrului va fi mai precis determinata. Pozitia fiecarei sectiuni pe verticala se poate determina prin nivelment trigonometric de capat. Distantele de la punctul de statie pana la central cosului se pot determina din coordonatele statiei si ale centrului cosului, iar unghiurile vertical se vor masura direct. Metoda prezentata da rezultate foarte bune,este usor de aplicat, nu pune problem accesului in interiorul cosului si da posibilitatea urmarii in timp a comportarii cosului de fum in cauza , prin efectuarea de masuratori, la diferite interval de timp. Se pot trage concluzii asupra abaterii de la vertical si se pot determina aceste abateri. Se recomanda masurarea distantelor cu precizia de 1/20000 iar unghiurile, cu aparate de precizie scrisa sub 1c. metoda poate fi extinsa la orice constructive de forma circular. Determinarea inclinarii unor constructii inalte se poate face si prin folosirea tasarii fundatiilor, tasare determinate prin nivelment geometric de precizie. Pentru constructii inalte, peste 50-60 m, se fac determinari la diferite nivele, de regula din 50 in 50 m, care se raporteaza toate la masuratorile unghiulare facute la baza constructiei. Repetand masuratorile si calculele in mod analog la anumite interval de timp stabilite si raportandu-le la marimile obtinute din masuratorile initiale, se obtine marimea cresterilor inclinarilor, cu ajutorul carora se poate stabili si viteza acestor deformatii. La constructiile suple si inalte, trebuie tinut cont insa ca acestea sunt puternic influentate de conditiile atmosferice ca: iradierea neuniforma si cu intensitate diferita de catre soare sau influenta vantului, care poate influenta substantial interpretarile masuratorilor geodezice. 3. INFLUENTA FACTORILOR NATURALIASUPRA CONSTRUCTIILOR INALTE yInfluenta radiatiilor solare Din cauza incalzirii partii constructiei expuse spre soare,aceasta sufera o rotire in plan orizontal,in sens opus rotirii pamantului in jurul axei sale. Miscarea diurnal a cosntructiei urmareste un traseu elliptic,in functie de latitudinea geografica si de inaltimea constructiei. Aceste rotiri in plan orizontal se pot determina prin metode geodezice, urmarindu-se marci amplasate pe constructive la diferite inaltimi si la diferite ore din zi. Cunoasterea rasucirilor in plan orizontal ca urmare a influentei razelor solare asupra constructiei, prezinta interes pentru interpretarea corecta a masuratorilor,ele de regula neconstituind insa un pericol pentru utilitatea si siguranta in exploatare,desi pot atinge pentru turnuri din beton armat la inaltimea de 200 m valori de pana la20-25 cm pe directia est-vest si 10-15 cm pe directia nord-sud. y Influenta vantului si a seismelor Vibratiile si oscilatiile constructiilor inalte sunt generate in special de factori naturali cum sunt vantul si seismele, care in anumite conditii pot duce la deteriorarea acestora. Seismele au o perioada de aparitie destul de indelungata,anis au chiar zeci de ani, si nu influenteaza practice masuratorile geodezice repetate. Mult mai interesant si cu efect direct asupra masuratorilor geodezice este actiunea vantului. In apropierea suprafetei terestre(pana la 600m inaltime) vantu apare ca un strat turbulent a carui rafale constituie practicsolicitari ale acestora.La constructiile inalte si suple rafalele de vant pot duce la fenomenul de rezonanta care este un fenomen destul de daunator. La constructiile cu profil circular mai apare suplimentar fenomenul de formare a unor curenti turbionari care genereaza oscilatii laterale ale constructiei fata de directia vantului,acest fenomen fiind denumit efectul Karman. EXEMPLE DE CONSTRUCTII INCLINATE Constructiile inalte sunt predispuse la fenomenul de inclinare al constructiilor. Turnul inclinat din Pisa, Italia Cunoscuta ca si Turnul inclinat din Pisa, constructia reprezinta de fapt clopotnita catedralei din Pisa. Inalt de 55,86 m, cu o grosime a zidului la baza de 4,09 m si o greutate estimata la 14500 tone, turnul a fost proiectat sa stea vertical. Datorita insa proastei calitati a solului, fundatia a inceput sa se scufunde imediat dupa inceperea constructiei, in anul 1173, provocand inclinarea turnului spre sud. De-a lungul timpului turnul a suferit mai multe operatii de consolidare, prin care s-a incercat stoparea sau chiar reducerea inclinarii turnului. Datorita importantei sale pentru industria turismului din Pisa, guvernul italian s-a implicat serios in ultima consolidare care a inceput in anul 1990. In decembrie 2001 turnul a fost declarat stabil si sigur pentru 300 de ani si a fost redeschis accesului publicului. Pn nu demult existau temeri serioase c celebrul turn nclinat din oraul italian Pisa avea s cad n cele din urm, din cauza faptului c fundaia sa, dei adnc de 3 metri, nu fusese turnat pe roc solid. Din cauza proastei caliti a solului, fundaia a nceput s se scufunde imediat dup nceperea construciei, n anul 1173, provocnd nclinarea spre sud a turnului. Recent, dup finalizarea unor lucrri de restaurare care au durat 18 anis-a spus c nclinarea progresiv i afundarea turnului au fost stopate, astfel c este posibil ca celebra construcie s rmn un obiectiv turistic important pentru mult vreme de acum nainte. Rmne totui ntrebarea: de ce s-a meninut n picioare aceast construcie pe care mai toate ilustratele o nfieaz ca fiind pe punctul s cad? Suprafaa de sprijin pe sol joac un rol extrem de important n meninerea n poziie vertical a diverselor obiecte sau construcii.Dac un obiect nu are stabilitate, se poate rsturna extrem de uor. Dar care este regula care i confer stabilitate unui obiect aflat n poziie vertical sau unei construcii? Ideea este c un obiect se va rsturna atunci cnd centrul su de mas va ajunge ntr-un punct care, ducnd perpendiculare pe sol, se va afla n afara suprafeei de sprijin (vezi imaginea de mai jos). Pentru bicicleta pomenit anterior, este nevoie de doar un foarte mic impuls exterior pentru a-i deplasa centrul de mas n afara suprafeei de sprijin, astfel c sarcina de a ine o biciclet aflat n repaus n poziie vertical este una extrem de dificil.

Centrul de mas al Turnului din Pisa cade n interiorul suprafeei de sprijin. Pentru a crete stabilitatea unei construcii este ntotdeauna nevoie de o suprafa de sprijin ct mai mare, lucru care face aproape imposibil deplasarea centrului de mas al edificiului n afara suprafeei de sprijin. n cazul Turnului din Pisa, nalt de 56 de metri, explicaia pentru meninerea sa n picioare este urmatoarea:dei vrful su s-a deplasat n timp cu 3,9 metri fa de locul unde ar fi fost dac turnul era perfect vertical, proiecia la sol a centrului de mas al construciei s-a meninut ntotdeauna n interiorul suprafeei de sprijin (vezi figura de mai sus). Turnul a fost nchis pentru public pe o perioad de 12 ani, pn spre finalul anului 2001, cnd lucrrile de restaurare au redus cu mai bine de 40 de centimetri nclinarea care atinsese la un moment dat aproape 4,5 metri. Pe atunci nclinarea cretea cu 1,25 milimetri anual, ceea ce ar fi dus n cele din urm la deplasarea centrului de mas al cldirii n afara suprafeei de sprijin. Presiunea la care este supus construcia crete cnd aceasta se nclin, deoarece pereii i fundaia au fost proiectate astfel nct greutatea lor s se distribuie pe vertical i nu n lateral, cum se ntmpl acum. Exist chiar pericolul ca pereii exteriori s cedeze la un moment dat, iar turnul s se curbeze undeva spre mijlocul su, asta n cazul n care lucrrile de restaurare nu vor continua i ele. Turnul din Pisa nu este cea mai nclinat cldire din Europa Specialitii olandezi spun c cea mai nclinat cldire din Europa este turnul bisericii Walfridus din Bedum, care dateaz din secolul al XII-lea, i nu celebrul Turn din Pisa. Matematicianul olandez Jacob van Dijk a declarat c msurtorile efectuate la turnul bisericii Walfridus din Bedum, nalt de aproape 36 de metri, arat c acesta este mai nclinat dect Turnul din Pisa, care a fost ndreptat parial n timpul lucrrilor de restaurare. Cu o nlime de 55,86 metri, Turnul din Pisa are o nclinaie de circa 4 metri, n timp ce turnul din Bedum are o nclinaie de 2,61 metri, la o nlime de 35,7 metri. Dac turnurile ar avea aceeai nlime, cel din Bedum ar avea o nclinaie cu 6 centimetri mai mare, susine Van Dijk. Inspectorii topografi au descoperit ca turnul cu ceas al Palatului Westminster, cunoscut sub denumirea de Big Ben, a inceput sa se incline, lucru care va continua si in anii urmatori. Expertii estimeaza ca varful turnului se afla la 435 de milimetri distanta fata de axa perpendiculara pe Pamant si este inclinat spre partea de nord-vest la 0,26 grade. Studiile arata ca aceasta miscare s-a accelerat in ultimii ani. Inginerii nu pot explica inclinarea turnului Big Ben printr-un singur factor. Din anul 2003, instrumentele care au masurat inclinatia indica o crestere a acesteia cu 0,9 milimetri pe an, in comparatie cu media de dinainte de 0,65 milimetri. Daca acest fenomen se va dezvolta in cotinuare fara oprelisti, intr-o zi Big Ben se va prabusi. La viteza de acum a inclinarii, peste 4.000 de ani turnul va ajunge la unghiul de inclinare al Turnului de la Pisa si inca si mai multi ani ca sa ajunga sa se prabuseasca, mai exact peste birourile Parlamentului, aflate de cealalta parte a Bridge Street. Motivul acestei problemele arhitecturale a fost pus pe seama deceniilor intregi de lucrari in subteranul cladirii. In anii 1860 a fost construita o retea de canalizare, iar in anii 1970 o parcare subterana pentru membrii Parlamentului. Specialistii au observat ca partea dinspre nord s-a scufundat in pamant intr-o mai mare masura decat cea din sud. Atunci cand magistrala de metrou Jubilee a fost extina si in Westminster au fost folosite tehnici speciale pentru a crea o bariera din ciment sub turn pentru a nu-i pune in pericol integritatea. Gradul de inclinare al Big Ben deja afecteaza peretii Casei Comunelor, precum si coridoarele in care salasluiesc birourile oficialilor. "Inclinatia este vizibila. Poate fi vazuta daca stai in Piata Parlamentului si privesti spre est, inspre fluviu". Instrumente i dispozitive pentru transmiterea pe vertical a punctelor yInstrumente si dispozitive clasice Transmiterea cu ajutorul firului cu plumb optic Firele cu plumb optic sunt instrumente la care liniade viz este reflectat n unghi dreptprintr-o prism, astfel ncat aceasta este orizontal prin ocular i vertical prin obiectiv (fig. 32). La unele instrumente de acest tip, prisma poate fi dirijat n sus sau n jos (de exemplu :instrumentele PZL sau Wild ZNL). Alte tipuri (Korn OL) snt prevzute eu dou lunate,ceea ce permite vizarea concomitenta n sus i in jos (fig.33). Instrumente i dispozitive pentru transmiterea pe vertical a punctelorToatebeneficiaz de: - un design durabil. -minimul de piese n micare - protecia mpotriva prafului i umezelii -stabilitate excepional -rezistenta la intemperii. Ca fir cu plumb optic poate fi utilizat teodolitul dac acesta este prevzut cu un ocular prismatic care refract linia de vizare n unghi drept. Firele cu plumb se utilizeaz la transmiterea pe vertical a punctelor prin orificii prevzute special n acest scopnelementeleorizontale ale construciei. Transmiterea unui punct prin vizare direct spre partea .superioar se realizeaz prin calarea instrumentului pe planeul pe care este marcat punctul ce urmeaz a fi transmis, deasupra acestuia i vizarea prin ocular n direcia ascensional (fig. 34). Pentru transmiterea la nlime a unui punct marcatla un nivel inferior sau n jos a unui punctmarcat la un nivel superior, n condiiile posibilitiide vizibilitate totalntre cele dou puncte, serecomandutilizareainstrumentuluiP.Z.L.(ZeissJena)asociatcudispozitivuldecentrare optic Zeiss.Utilizarea instrumentului permite obinerea unei precizii de verticalizare de pn la 2 mm/50 m.Pentru transmiterea concomitent pe nlime, n sus sau n jos a unui punct se recomand :instrumentulZenit-NadirtipWildZNL,carepermitevizareapeverticalnambelesensuri, funcie de poziia pe care oia prismamanevrabil dela exterior, cu care este dotat instrumentul; acesta poate fi ntrebuinat independent sau poate fi ataat-detaat la ambaza unui teodolit tip Wild, precizia ce se obine fiind de 1 mm/30 m ; instrumentul Zenit-Nadir tip Kern OL, care permite vizarea pe vertical n ambele sensuri cu ajutorul a dou lunete independente ; abaterea ce se obine pe vertical este2 mm/100 m. O versiune mai mic, Wild ZBL, Roof and Ground Plummet, ofera precizie de 1 mm/100 m., deosebit de utile n construcii i minerit..Precizia este crescuta n toate cele patru cadrane.Acesta poate fi detasatambaza sischimbat cu un teodolit, etc. Punctul poate fi marcat, la etajele superioare, cu ajutorul unei plci transparente pe care se traseaz o reea i un sistem de coordonate. Coordonatele punctului de pe plac, care coincide cu centrul firelor reticulare ale instrumentului,poate fi uor reperat.Poziia punctului transmis poate fi marcata i cu ajutorul unui dispozitiv de centrare fixat in golul practicat n planeu (fig 35). Se recomand ca, n acest mod s fie transmise intersecii de linii de baz sau de poziionare, nraport cu care se poate realiza cu uurin la fiecare nivel, transmiterea acestora. Transmiterea unui punct prin vizare direct spre partea inferioar se realizeaza princalarea instrumentului pe planeul pe care se dorete transmiterea punctului i centrarea prin vizarea n jos a marcajului acestuia (fig. 36). Poziia punctului transmis poate fi marcat ca i n cazul transmiterii prin vizare ascesional. Transmiterea unui punct prin vizare excentric spre partea inferioar este similar cumetoda indicat la transmiterea unui punct prin vizare direct spre partea inferioar dar n acest caz, centrarea instrumentului pe marcajul punctului ce urmeaz a fi transmis, nu mai este o condiie obligatorie.Metoda este ilustrat in fig. 37. n campul de viz al firului cu plumb optic, se va aeza o rigl, n unghi drept fa de linia de baz i se va citi distana dintre linia de baz i linia de viz.Pe planeul pe care urmeaz s fie transmis punctul se marcheaz poziia punctului transmis,prin msurare cu rigla (fig. 38). Se procedeaz similar cu cea de a doua linie de baz, transminduse punctul corespunztor. Se traseaz cele dou linii i la intersecia acestora se va regsi poziia corect transmis a punctului de baz.Cand punctele sunt transmise pe distane verticale mari, se recomand ca msurarea distanelor dintre linia de viz i liniile de baz s se fac cu rigla n form de sector circular (fig. 39), pe care gradaiile sunt semiconcentrice. O astfel de rigl se plaseaz cu mai mult uurin n campul de viz al instrumentului. yInstrumente si dispozitive moderne Un sistem de poziionare global GPS (Global Position System) permite determinarea poziiei exacte (coordonate n domeniul milimetric) a unui punct de pe suprafaa Pmntului, ntrun sistem tridimensional de referin, prin trilateraia spaial . Procedeul presupune msurarea la un moment dat, a distanelor pn la cel puin patrusatelii i cunoaterea poziiei acestora n sistemul de referin adoptat .Aceste elemente trebuie determinate cu precizie maxim ludu-se n considerare o serie de erorii corecii corespunztoare. Prin calcule ulterioare (post procesarea datelor) se vor determina coordonatele ce dau poziia n spaiu a punctului n raport cu un sistem de referin. Burj Dubai Cea mai inalta cladire din lume, turnul Burj Dubai are o inaltime de peste 800 metri si constructia lui a fost finalizata in anul 2008. Ridicarea acestuia a fost realizata de Leica Geosystems folosind observatiile GPS-ului, obtinundu-se coordonatele definitive sigure pentru etajele inalte ale cladirilor. Datorita vanturilor, radiatiilor solare si altor factori vor avea loc miscari la etajele superioare ale cladirii. Forma structurii estecomplexa si necesita un numar mare de puncte de control. Punctele primare apropiate de pamant nu produc modificari, odata cu trasarea in inaltime a urmatoarelor etaje apar dificultati.S-a realizat o retea de trasare astfel incat a rezultat un numar suficient de puncte cares-auputututilizacandauaparutmiscarialeconstructiei.Pentrufiecareetajau rezultat240depunctedecontrol.Reteauaafostastfelconstruitaincatsatolereze miscarilesisapermitaconstructieisainaintezepeverticalalaurmatoareleetaje.Constructia este afectata de 3 tipuri de miscari:-miscari ale constructiei pe perioada lunga(intre 1 saptamana si 6 luni)-miscari zilnice(efectele solare)-miscari dinamice(rezonanta cladirii si miscarile vantului) . Toti acesti factori determina deplasarea de la axa verticala teoretica . Trasarea pana la etajul 20 s-a realizat cu puncte de control din exterior care erau situate la distante de 100 metri pana la 150 metri de baza turnului. La etajele superioare miscarile structurii au creat o serie de dificultati: deplasarea fata de axa verticala si alte coordonate pentru instrument. De la etajul 20 nu se mai puteau utiliza punctele din exterior si s-a utilizat o noua metoda. Pentru trasarea urmatoarelor etaje s-a utilizat GPS-ul. Sistemul cuprinde 3 receptoare montate pe fiecare etaj al cladirii. In fiecare recptor este asezata cate o prisma iar o statie totala este pozitionata pentru a avea o vizibilitate buna pentru toate statiile GPS. Sistemul de trasare pentru realizarea etajelor inalte este alcatuit din GPS si o statie totala. Pentru aceasta cladire s-a utilizat Leica GPS GRX1200Pro cu AT504 chokering antenna si Leica GPS Spider software folosind Leica Geo Office software(LGO) Pentru construirea celei mai inalte cladiri din lume Tunul Burj Dubai s-a utilizat o combinatie intre o statie totala, tehnicile GPS-ului, clinometrele de citire si modelele de matematica. TOPUL CELOR MAI INALTE CLADIRI DIN LUME Nr.10 - Jin Mao Building - Shanghai - China - are 88 de etaje si o inaltime de 421m. Lansarea a avut loc in anul 1999. Nr.9 - Trump International Hotel and Tower (Chicago) - Chicago - SUA - constructia are 92 etaje si 423m in inaltime. Inaugurarea a fost in anul 2009 Nr.8 - Guangzhou Twin Towers West Tower - Guangzhou - China - constructia are 103 etaje si o inaltime de 432m. A fost inaugurata in anul 2009. Nr.7 - Willis Tower (Sears Tower) -Chicago - SUA-cladirea are 110 etaje si o inaltime de 442m.In anul 1974 a avut loc inaugurarea aceste constructii.Este cea mai veche constructie din top Nr.6 - Nanjing Greenland Financial Complex - Nanjing - China -Constructia are 89 de etaje si o inaltime de 450m. Inaugurarea a avut loc in anul 2010. Nr.5 - Petronas Tower - Kuala Lumpur - Malaezia - fiecare turn are 88 de etaje si o inaltime de 452m. Inaugurarea a avut loc in anul 1998. Este cea mai inalta constructie din Malaezia si un simblo al acestei tari. Nr4 - International Commerce Centre - Union Square - Hong Kong - China - Constructia are 118 etaje si o inaltime de 484m. Afost inaugurata in anul 2010. Nr.3 - Shanghai World Financial Center - Shanghai - China -constructia are 101 etaje si o inaltime de 492m. Inaugurarea a avut loc in 2008. Este cea mai inalta cladire din China Nr.2 - Taipei 101 - Taipei - Taiwan - cladirea are 101 etaje si 508 m in inaltime si a fost construita in anul 2004 Nr.1 - Burj Khalifa Tower - Dubai - Emiratele Arabe Unite -cladirea are 160 de etaje si 828 m in inaltime. Detine recordul de cea mai inalta cladire construite vreodata de mana omului . Inaugurarea oficiala a avut loc pe 4 ianuarie 2010. Detine si recordul pentru cel mai inalt si rapid lift din lume.


Recommended