Kominem nazywamy wysoką budowlę, zawierającą przewód pionowy do odprowadzania produktów spalania z palenisk pieców do atmosfery. Jest to możliwe dzięki wytworzonemu przez komin naturalnemu ciągowi powietrza.

Zasady wykonywania pomiarów pionowości i met pomiarowe

Badania pionowości kominów wykonuje się następującymi metodami: 1 trygonometryczną (różnicową), 2 bezpośredniego rzutowania, 3wcięć kątowych, 4 projekcji laserowej, 5 fotogrametryczna..

Metody te różnią się między sobą sposobem rozwiązania, zastosowaniem i dokładnością.

Na dokładność wyników otrzymywanych tymi metodami wpływają następujące błędy pomiarów:

■ błędy wykonania poszczególnych części komina, ■ błędy celowania wynikające z obserwacji celu naturalnego i trudności związanych z jego identyfikacją, ■ błędy instrumentalne, szczególnie błąd niepionowości osi obrotu instrumentu. ■ błędy wynikające z kształtu osnowy pomiarowej i jej usytuowania w stosunku do położenia komina.

Niektóre z nich można całkowicie lub częściowo wyeliminować przez zastosowanie odpowiedniej metody pomiaru lub dodatkowych przyrządów. Jednak efekt końcowy jest uzależniony od dokładności i staranności wykonania pomiarów oraz sumienności opracowania wyników. Ważnym zagadnieniem, jest też właściwe zaprojektowanie osnowy pomiarowej.

Osnowa pomiarowa

Gdy wykonany pomiar inwentaryzacyjno-kontrolny jest badaniem jednorazowym, wystarczy, aby osnowa składała się tylko z 3 punktów obserwacyjnych oddalonych od badanego obiektu przynajmniej o 1,5 jego wysokości i rozmieszczonych tak, aby komin znajdował się w środku ciężkości trójkąta równobocznego, utworzonego przez jego wierzchołki. Taka osnowa zapewnia otrzymanie najkorzystniejszej figury błędów - trójkąta równobocznego

Przed przystąpieniem do pomiarów pionowości komina niezbędne jest określenie wzajemnego usytuowania punktów obserwacyjnych oraz badanego obiektu.

W związku z tym należy pomierzyć w terenie:

■ odległości i kąty poziome między punktami osnowy pomiarowej,
■ odległości od stanowisk instrumentu do badanego obiektu (jeżeli jest to możliwe), ■ kąty pionowe na obserwowane punkty komina w celu określenia ich wysokości.

Poziomy celowania na kominie należy obrać w ten sposób, aby możliwe było objęcie ich pomiarem ze wszystkich stanowisk obserwacyjnych.

Met. trygonometryczna polega na pomiarze kierunków do punktów kontrolnych, rozmieszczonych na różnych poziomach badanego obiektu. Efektem końcowym jest wyznaczenie wychyleń od linii pionu wierzchołka i innych badanych fragmentów obiektu w stosunku do jego podstawy, przy założeniu, że w czasie pomiaru jest ona stała. (bardzo często stosowana przy pomiarach pionowości budowli wysmukłych)

Zaleca się przed rozpoczęciem zasadniczego pomiaru wyznaczenie błędu pomiaru kierunku. Dzięki znajomości bł. pomiaru kierunku możliwe jest określenie liczby serii pomiarów kątowych potrzebnych do osiągnięcia wymaganej dokładności.

Po ustaleniu miejsc celowania na poszczególnych poziomach badanego komina należy, przy użyciu teodolitu, pomierzyć do nich kierunki ze wszystkich stanowisk obserwacyjnych. Na każdym z ustalonych poziomów konieczne jest celowanie na obie widoczne tworzące, śr arytm odczytów = kierunkowi do osi komina (gdy jego przekrój poziomy jest symetryczny). Kolejność obserwacji punktów powinna zachować się zgodnie z kierunkiem podziału kręgu poziomego teodolitu.

Pomiary należy wykonywać przynajmniej w 2 seriach met. kierunkową.

Z obserwacji wykonanych na poszczególnych stanowiskach należy określić wielkości różnic kątowych odpowiadających wyznaczanym wychyleniom osi komina, przyjmując za kierunek odniesienia średnią wartość kierunków na poziom zerowy (najniższy). Różnice te znajduje się przez porównanie kierunków średnich na wyższych poziomach z kierunkiem na poziom zerowy, czyli Δα_i = K_i-K₀. Następnie oblicza się wartości poprzecznych wychyleń liniowych osi komina względem poszczególnych płaszczyzn kolimacyjnych teodolitów ze wzoru p_i=s tgΔα_i lub p_i=(s/ρ)*Δα_i, gdzie : s - dł celowej, ρ = 636620^cc.

błąd średni wychylenia badanego punktu wyrazi się wzorem m_p=(s*√2)/ρ*m_k lub m_p=(s/ρ)*m _Δα gdzie m _Δα jest bł śr pomiaru kąta Δα. Znając wartości wychyleń osi komina na poszczególnych poziomach badawczych względem płaszczyzn kolimacyjnych teodolitów, należy określić poziome wychylenia w przyjętym układzie odniesienia: prostokątnym (dwie składowe liniowe wektora wychylenia) lub biegunowym (kierunek i długość wektora). Można dokonać tego metodą graficzną, analityczną przybliżoną lub ścisłą.

W metodzie bezpośredniego rzutowania pomiary kątowe zastąpiono pomiarami liniowymi. Metoda ta polega na zastosowaniu płaszczyzny kolimacyjnej teodolitu do przerzutowania poszczególnych kierunków z punktów badanego obiektu na stałą bazę, którą stanowi łata niwelacyjna umieszczona poziomo i prostopadle do osi celowej między stanowiskiem obserwacyjnym a budowlą. Po każdorazowym wycelowaniu na badany punkt komina opuszcza się lunetę, celując na łatę i dokonuje się z niej odczytu odpowiadającego położeniu kreski pionowej krzyża kresek teodolitu. Odległość łaty od instrumentu uwarunkowana jest możliwością dokonania dokładnego odczytu z łaty (z oszacowaniem 1 mm), która zależy od powiększenia G lunety teodolitu i zdolności obserwatora.

Warto zaznaczyć, że błąd odczytu można zmniejszyć nawet poniżej ±0,1mm przez zastosowanie do pomiaru pionowości łaty bisekcyjnej, wykorzystując wielką wrażliwość oka ludzkiego na symetrię.

Zaleca się określenie wielkości błędów pomiarowych (łącznie celowania i odczytu). Pomiar należy wykonać przynajmniej w 2 seriach, w obu położeniach, celując na obie tworzące komina na wybranych poziomach. Z odczytów odpowiadających kierunkom na tworzące na tym samym poziomie oblicza się odczyt średni odpowiadający kierunkowi na oś komina. Porównując następnie obliczone odczyty średnie z analogicznym odczytem średnim dla poziomu odniesienia, otrzyma się wartości wychyleń poprzecznych poszczególnych punktów osi budowli od pionu zrzutowane na łatę. Są to zatem wychylenia poprzeczne określone w pewnej skali, zależy ona od odl stan obserw od badanego obiektu i odl łaty od tego stan. Po obliczeniu różnic średnich odczytów z łaty Δr_i = R_i- R₀, gdzie: R_i - odczyt z łaty odpowiadający kierunkowi do osi komina na danym poziomic, R₀ - odczyt z łaty odpowiadający kierunkowi do osi komina na poziomie odniesienia, należy wyznaczyć wychylenia poprzeczne (w stosunku do płaszczyzny kolimacyjnej teodolitu) ze wzoru p_i = (s/d)*Δr_i, gdzie : s - odl stan obserw od osi badanego obiektu, d - odl łaty od stan obserwa, Δr_i - różnica odczytów średnich z łaty.

Bł śr wychylenia poprzecznego badanego punktu m_p = ((s*√2)/d)*m_R lub m_p = (s/d)*m_Δr, gdzie m_Δr jest bł śr określenia odcinka Δr na łacie.

Dysponując wartościami wychyleń poprzecznych osi komina, określonymi względem każdego z 3 stan obserw, należy obliczyć poziome wychylenia badanych punktów w przyjętym układzie odniesienia, wykorzystując do tego celu znajomość jednej z dwóch metod opracowania wyników pomiaru: graficzną lub analityczną przybliżoną.

Metoda wcięć kątowych polega na wykonaniu obserwacji kątowych z wzajemnie widocznych stanowisk obserwacyjnych w celu wyznaczenia wsp. badanych punktów osi komina, na podstawie których oblicza się następnie wychylenia tych punktów od linii pionu przechodzącej przez punkt odniesienia. Pomiary kątów wykonuje się analogicznie jak dla metody trygonometrycznej (zrektyfikowanym teodolitem sekundowym przynajmniej w 2 seriach, w sprzyjających warunkach atmosferycznych). Z pomierzonych kierunków na lewą i prawą tworzącą komina na danym poziomie oblicza się średnią arytmetyczną, która odpowiada kierunkowi do osi komina na tym poziomic. Następnie dla każdego stanowiska zestawia się kąty między kierunkami na sąsiednie stanowiska i kierunkami na punkty osiowe, położone na kolejnych poziomach badanego komina. Przed przystąpieniem do zasadniczego pomiaru pionowości zaleca się określenie błędu pomiaru kąta (kierunku). Pozwoli to na przeprowadzenie wstępnej analizy dokładności wyznaczenia położenia badanych punktów za pomocą wzoru m_p = + (2√2)/(3√3)*b*m_α/ρ., gdzie: b - dł boku osnowy pomiarowej, m_α - śr bł pomiaru kąta. (założenie: położenie punktów osnowy jest bezbłędne, a sama osnowa ma kształt trójkąta równobocznego, w środku ciężkości które-go znajduje się badany komin).

Na podstawie dokonanych pomiarów osnowy należy obliczyć dokładne współrzędne stan obserw (najlepiej przez wyrównanie obserwacji metodą spostrzeżeń pośredniczących). Dalsze obliczenia można przeprowadzić w dwojaki sposób - metodą przybliżoną lub ścisłą.

Metoda projekcji laserowej jest odmianą metody trygonometrycznej. Osnowa pomiarowa w tej metodzie musi być założona z jednej strony badanego obiektu, aby umożliwić jednoczesną obserwację punktów na zasygnalizowanych poziomach ze wszystkich stanowisk. Na środkowym stanowisku ustawia się teodolit laserowy, który spełnia jednocześnie rolę instrumentu mierzącego i wskazującego poziom obserwacji dwóm pozostałym teodolitom. Ze wszystkich trzech stanowisk wykonuje się obserwacje na obie tworzące komina na poziomie zasygnalizowanym przez światło lasera. Oprócz pomiaru kierunków poziomych konieczny jest również pomiar kątów pionowych w celu określenia wysokości badanych poziomów.

Metoda ta jest stosowana w sytuacjach, w których na badanym obiekcie nie można wyodrębnić poszczególnych poziomów obserwacyjnych (brak możliwości identyfikacji celów). Każdy poziom jest wtedy wyznaczany przez plamkę światła laserowego wysyłanego ze środkowego stanowiska obserwacyjnego. Opracowanie uzyskanych wyników pomiarów należy przeprowadzić analogicznie jak opracowanie wyników uzyskanych z pomiaru metodą trygonometryczną.

Metoda fotogrametryczna

Zalety metody: ■obserwacje (wykonanie zdjęć) mogą być przeprowadzone w stosunkowo krótkim czasie, ■ wykonanie zdjęć fotogrametrycznych pozwala na jednoczesne wyznaczenie wychyleń wszystkich, dowolnie wybranych punktów badanego obiektu, ■ zdjęcia fotogrametryczne są wolne od błędów osobowych, ■ pomiary wykonywane na zdjęciach mogą być powtórzone w każdej chwili przez inne osoby.

Aby określić wychylenie punktów osi komina od pionu, należy wykonać zdjęcia fotogrametryczne badanego obiektu przynajmniej z 2 stanowisk. Osnowa dla pomiaru fotogrametrycznego powinna spełniać takie same warunki, jakie muszą spełniać osnowy do klasycznych pomiarów pionowości. Bardzo istotnym czynnikiem przy pomiarach fotogrametrycznych jest staranne spoziomowanie kamery. Zdjęcia ze wszystkich stanowisk należy wykonywać jednocześnie. W celu wyznaczenia składowych wychylenia punktów osi komina od pionu konieczne jest pomierzenie odległości stanowisk kamer od badanego obiektu. Wykonane zdjęcia fotogrametryczne badanego obiektu, opracowuje się kameralnie na stereokomparatorze. Na wybranych poziomach komina przeprowadza się pomiar współrzędnych tłowych badanych punktów, przy czym do pomiaru szczególnie ważnej do określenia wychylenia osi komina współrzędnej x' wykorzystuje się śrubę paralaks podłużnych, podnosząc w ten sposób dokładność odczytów.
W oparciu o znane współrzędne tłowe osi komina na wybranych poziomach można obliczyć wychylenie poprzeczne badanych punktów w skali zdjęcia, korzystając ze wzoru p_i' = x_i' - x₀' , gdzie: p_i' — wychylenie badanego punktu w stosunku do linii pionu przechodzącej przez punkt odniesienia (środek podstawy), w kierunku prostopadłym do osi obiektywu kamery, określone w skali zdjęcia; x_i' - wsp tłowa badanego punktu,
x₀' — wsp tłowa punktu odniesienia. Następnie, chcąc obliczyć wartości rzeczywistych wychyleń poprzecznych punktów osi komina, należy wymnożyć otrzymane wielkości p_i' przez mianownik M skali zdjęcia, czyli p_i = p_i'*M

Dysponując wartościami wychyleń poprzecznych badanych punktów komina w stosunku do płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś obiektywu kamery ustawionej na stanowisku obserwacyjnym, dalsze prace należy przeprowadzić tak samo jak przy pomiarze pionowości metodą trygonometryczną lub bezpośredniego rzutowania. Obliczenie długości i kierunku lub składowych prostokątnych wektorów wychylenia poszczególnych punktów w przyjętym układzie odniesienia można przeprowadzić metodą graficzną lub analityczną przybliżoną. Otrzymane wyniki należy zilustrować wykresami przebiegu osi badanego komina.

Operat techniczny

W wyniku przeprowadzonych prac polowych i kameralnych powinien powstać operat techniczny zawierający wszystkie dokumenty geodezyjne uzyskane w trakcie pomiaru pionowości komina przemysłowego. Należą do nich:

■ opis badanego obiektu, ■ treść opracowania, ■ wstępna analiza dokładności, ■ szkic osnowy pomiarowej, ■ dzienniki pomiaru osnowy,

■ obliczenia dotyczące osnowy, ■ szkic rozmieszczenia poziomów obserwacyjnych na badanym kominie, ■ dzienniki pomiarowe,
■ zestawienie ostatecznych wyników pomiarów, ■ obliczenia wychyleń poprzecznych osi komina na badanych poziomach, ■ określenie wychyleń badanych punktów komina, ■ wykres rzutu osi komina na płaszczyznę poziomą, ■ wykres rzutu osi komina na dwie płaszczyzny pionowe wzajemnie prostopadłe, ■ wykres przestrzenny osi komina, ■ zestawienie wyników pomiaru pionowości komina, ■ analiza dokładności otrzymanych wyników, ■ sprawozdanie techniczne

---