ZNACZENIE POMIARÓW DEFORMACJI
Dziedzina geodezji zajmująca się pomiarami deformacji jest stosunkowo młoda,
pierwsze pomiary tego typu przeprowadzono w latach 20-stych XX wieku w Szwajcarii.
Pomiary te wynikały z konkretnego zapotrzebowania gospodarki na kontrolę
bezpieczeństwa budowli inżynierskich, przede wszystkim zapór wodnych,
w trakcie ich eksploatacji.
Było to następstwem projektowania coraz większych i coraz oszczędniejszych konstrukcji,
które wymagały kontroli w warunkach naturalnych
Stateczność nowo budowanych budowli zależy od szeregu czynników,
których wpływ na stabilność tych budowli bardzo trudno jest przewidzieć
i uwzględnić w fazie projektowania wznoszonych obiektów.
Do czynników obniżających wytrzymałość samej budowli czy też jej podłoża
należy zaliczyć:
1. niedostateczne rozpoznanie podłoża, jego nieregularna strukturę,
2. błędy budowlano-montażowe,
3. ukryte wady materiału,
4. zmiany warunków hydrogeologicznych podłoża,
5. działanie długo- i krótkoterminowych obciążeń (wiatr, śnieg),
6. ruchy endogenne - (tektoniczne),
7. ruchy egzogenne (wiatr, szkodliwa działalność człowieka, woda, słońce).
Czynniki te mogą powodować, że wraz z upływem czasu eksploatacji obiekt
może doznawać takich zmian w przestrzennym usytuowaniu
elementów konstrukcyjnych, że zmiany te mogą:
- uniemożliwić prawidłową eksploatację,
- stanowić niebezpieczeństwo dla otoczenia,
- w skrajnym wypadku doprowadzić do katastrofy obiektu.
W celu przeciwdziałania tym zjawiskom i zapobieganiu ewentualnej katastrofie
niezbędne jest uzyskanie informacji o zachowaniu się budowli
w warunkach terenowych.
Zbieraniem tych informacji zajmuje się stosunkowo nowa dziedzina geodezji,
która nosi nazwę: pomiary deformacji.
Przemieszczenie względne punktu - to zmiana położenia punktu
zaistniała w rozpatrywanym okresie czasu w niestałym układzie odniesienia.
Przemieszczenie bezwzględne punktu - to zmiana położenia punktu
zaistniała w rozpatrywanym okresie czasu w stałym układzie odniesienia.
Stały układ odniesienia - układ współrzędnych, w którym wyrażone są
przemieszczenia punktów i obiektów, wyznaczone przez trwale zastabilizowane
punkty sieci kontrolno - pomiarowej i zidentyfikowany jako stały.
Przemieszczenie pionowe punktu - to pionowa składowa wektora
przemieszczenia punktu.
Przemieszczenie poziome punktu - to pozioma składowa wektora
przemieszczenia punktu.
Wyznaczone przemieszczenie punktu - wielkość przemieszczenia wyznaczona
w wyniku pomiarów i obliczeń.
Przemieszczenie obiektu - zmiana położenia obiektu polegająca na
przesunięciu lub obrocie albo na przesunięciu i obrocie,
przy którym wzajemne położenie punktów obiektu nie ulega zmianie.
Odkształcenie obiektu - zmiana kształtu lub objętości albo kształtu i objętości obiektu
powodująca zmiany wzajemnych odległości punktów tego obiektu.
Deformacja obiektu - to zmiana obiektu polegająca na
przemieszczeniu obiektu lub odkształceniu obiektu
albo przemieszczeniu i odkształceniu obiektu.
DEFORMACJA = PRZEMIESZCZENIE + ODKSZTAŁCENIE
Przemieszczenie trwałe - to przemieszczenie obiektu,
które po ustąpieniu przyczyny, która go spowodowała - pozostaje.
Przemieszczenie nietrwałe - to przemieszczenie obiektu,
które po zniknięciu przyczyny ustępuje.
Odchyłka usytuowana - jest to rozbieżność pomiędzy stanem faktycznym obiektu,
a jego modelem teoretycznym (projektem);
do wyznaczenia tej odchyłki wystarczy jeden pomiar.
Sieć kontrolno-pomiarowa-zespół punktów odniesienia i punktów kontrolowanych
połączonych ze sobą okresowo mierzonymi wielkościami w sposób umożliwiający
wyznaczenie deformacji punktów obiektu.
Punkty odniesienia - punkty sieci kontrolno - pomiarowej umożliwiające
wyznaczenie przemieszczeń punktów kontrolowanych w układzie odniesienia
oraz wyznaczające usytuowanie tego układu.
Punkty stałe - to punkty odniesienia sieci kontrolno - pomiarowej,
które nie zmieniają wzajemnego położenia w rozpatrywanym okresie czasu.
Punkty kontrolowane - punkty sieci kontrolno - pomiarowej
zasygnalizowane na powierzchni obiektu , w których przemieszczenia
są wyznaczane okresowo w celu wyznaczenie deformacji obiektu.
Pomiar okresowy - pomiar tych samych wielkości wykonywany co pewien
okres czasu w celu wyznaczenia zmian tych wielkości.
Pomiar wyjściowy (zerowy) - pierwszy pomiar okresowy, z którego wynikami
porównuje się wyniki następujących po nim pomiarów okresowych.
Pomiar przejściowy - zespół dwóch pomiarów okresowych, z których pierwszy
wykonuje się przed przewidywanym uszkodzeniem, wznowieniem lub przeniesieniem
znaków pomiarowych sieci kontrolno - pomiarowej, a drugi
po naruszeniu lub przeniesieniu tych znaków w celu zredukowania
wszystkich dalszych pomiarów o zmianę wynikającą z uszkodzenia i wznowienia.
Badania deformacji - to całokształt procesu uzyskiwania
wielkości oraz kierunku zmian położenia obserwowanych punktów obiektu.
Proces ten obejmuje następujące czynności:
1. prace projektowe związane z opracowaniem konstrukcji
sieci kontrolno - pomiarowej,
2. stabilizacje punktów sieci oraz urządzeń kontrolnych,
3. pomiary geodezyjne (minimum dwukrotne),
4. ocenę dokładności tych pomiarów,
5. identyfikacje punktów stałych spośród punktów odniesienia,
6. obliczenie wielkości przemieszczeń,
7. ocenę dokładności wyznaczenia przemieszczeń.
ZASTOSOWANIE POMIARÓW DEFORMACJI
Pomiary deformacji mają zastosowanie dla:
oceny przebiegu reakcji badanego obiektu na z góry nieuniknione
wpływy czynników zewnętrznych i wewnętrznych:
- na reakcję murów zakładów przemysłowych na drganie maszyn (zew.),
- na reakcję zapory na zmianę obciążeń oraz zmiany wysokości lustra wody,
- reakcję konstrukcji budowli na zmianę temp.,
- reakcję pokryć dachowych na obciążenie śniegiem,
-reakcję konstrukcji budowli na parcie wiatru,
- reakcję konstrukcji mostowych na obciążenie ruchem,
- reakcję gruntów na zmianę stosunków wodnych w nich zachodzących,
- na reakcję gruntów na działanie wynikające z podziemnej eksploatacji.
2. ustalenia stopnia naruszenia równowagi obiektu na skutek
awarii oraz oceny skuteczności zastosowanych zabiegów
zabezpieczających.
3. prognozowej weryfikacji założeń projektowych tzn. dla oceny przebiegu
reakcji gruntów oraz nowych typów konstrukcji w warunkach doświadczalnych .
PODSTAWOWE WYMAGANIA STAWIANE
TECHNICE WYZNACZANIA DEFORMACJI
Aby pomiary deformacji spełniały swoje zadanie
harmonogram ich musi być ułożony z uwzględnieniem :
- rodzaju obiektu (duży , mały...),
- funkcji eksploatacyjnej obiektu,
- celu badań.
Wyznaczone okresowo wielkości deformacji muszą się odznaczać
następującymi cechami:
poprawnością - zgodnością z rzeczywistymi zmianami położenia
punktów obserwowanych w granicach wpływu błędów przypadkowych
2. minimalną uzasadnioną potrzebami dokładnością
3. aktualnością - tzn. że okres czasu od momentu rozpoczęcia pomiarów
do przekazania wyników musi być jak najkrótszy.
Przyjęte metody pomiaru są uzależnione od trzech podstawowych
czynników:
1. szybkości zmian zachodzących na badanym obiekcie,
2. rodzaju wyznaczanego przemieszczenia: pionowe, poziome,
3. wymaganej dokładności.
Wiarygodność otrzymywanych wyników pomiarów deformacji zależy
od wielu czynników czasoprzestrzennych oraz pomiarowych (Cacoń, 2001).
Do najistotniejszych czynników mających wpływ na wiarygodność
wyników pomiarów należy zaliczyć:
- lokalizację punktów,
- stabilizację punktów,
- stałość układu odniesienia,
- dokładność pomiarów,
- moment rozpoczęcia pomiarów,
- interwał czasu pomiędzy pomiarami,
- czasookres wykonywania pomiarów,
- czasookres opracowywania wyników
DOKŁADNOŚĆ POMIARÓW DEFORMACJI
Mp = r Ⴔ mp Ⴃ R Ⴔ P
gdzie:
Mp - błąd graniczny wyznaczenia przemieszczenia,
P - graniczne przemieszczenie określone dla danego obiektu lub jego część w projekcie
technicznym lub w odpowiednich przepisach techniczno- eksploatacyjnych (podaje konstruktor),
R - parametr określający jaką częścią granicznego przemieszczenia (P) może być błąd graniczny
jego wyznaczenia (Mp), R- zmniejsza wartość P i może przyjmować wartości:
R=0.5 - przy automatycznej sygnalizacji niebezpiecznych stanów obiektów,
R=0.3 - przy pomiarach mających na celu stwierdzenie czy graniczna wielkość
przemieszczenia została osiągnięta czy przekroczona,
0.01Ⴃ R Ⴃ0.1 - przy pomiarach służących do jakościowego i ilościowego badania zależności
między wielkościami przemieszczeń, a ich przyczynami i skutkami,
mp- błąd średni wyznaczenia przemieszczenia,
r - współczynnik, którego wartość zależy od wymaganego prawdopodobieństwa poprawności wyników
oraz od stopnia przypadkowości błędów pomiarów służących do wyznaczenia przemieszczenia.
Określenie wartości współczynnika r przy normalnym rozkładzie błędów pomiarów przemieszczeń,
gdy chcemy uzyskać prawdopodobieństwo poprawności określenia przemieszczenia na poziomie
P= 0.997 należy przyjąć r = 3; P= 0.988 należy przyjąć r = 2.5; P= 0.954 należy przyjąć r = 2 = 0.954
(tzn. gdy r = 2 to dwa razy dokładniej musimy mierzyć niż nam sugeruje Mp ).
W przypadku występowania wartości pomierzonych wskazujących na możliwość odbiegania rozkładu
błędów od rozkładu normalnego (możliwość występowania błędów systematycznych
np. refrakcji atmosferycznej) należy przyjąć r = 4.
CZĘSTOTLIWOŚĆ POMIARÓW DEFORMACJI
0.5 M p < T < 2 M p
T - odstęp między dwoma pomiarami - projektowany odstęp między dwoma
pomiarami okresowymi powinien być taki, aby przewidywane
przemieszczenia nie były większe od 2 Mp i mniejsze niż 0.5 Mp
Czas trwania jednego pomiaru okresowego nie powinien być dłuższy niż 0.3 Mp
t < 0.3 Mp
Czas liczy się z określeniem układu odniesienia oraz identyfikacją punktów stałych.
Przykład liczbowy:
Jeżeli przyjmiemy: - przemieszczenie graniczne - M p = 10 mm,
- przewidywane przemieszczenie - 2mm/mies.
to: 0.5 Mp = 5 mm = 2,5 mies.; 2 Mp = 20 mm = 10 mies.; 0.3 Mp = 3 mm = 1,5 mies.
co oznacza: że
- nie trzeba mierzyć częściej niż co 2,5 miesiąca,
- nie wolno mierzyć rzadziej niż co 10 miesięcy,
- nie wolno mierzyć i opracowywać wyniki dłużej niż 1,5 miesiąca.
Kontrolna sieć pomiarowa - to sieć punktów powiązanych ze sobą przy pomocy
obserwacji geodezyjnych.
Przez punkt sieci geodezyjnej rozumiemy jego materializację w postaci
geodezyjnego znaku pomiarowego (np.: reper, słup obserwacyjny, sygnał tarczowy ).
Zadaniem kontrolnej sieci pomiarowej jest wzajemne powiązanie punktów
utrwalonych na badanym obiekcie, zwanych punktami kontrolowanymi
z punktami odniesienia założonymi poza strefą oddziaływania obiektu na otoczenie.
W przypadku dużych stref oddziaływania powiązanie to odbywa się poprzez punkty wiążące.
Zadaniem punktów kontrolowanych jest zasygnalizowanie tych elementów obiektu,
na którym zostały osadzone, oraz uczestniczenie w ich ruchu w celu określenia
zmian położenia tych elementów.
Zadaniem punktów odniesienia jest utrwalenie położenia układu,
w którym wykonywane są pomiary przemieszczeń, od momentu wykonania
pomiaru wyjściowego począwszy przez możliwie cały czas trwania badań obiektu.
Ocenę stałości tych punktów dokonuje się w oparciu o tzw. identyfikację punktów stałych
(wykonuje się ją przed wyrównaniem sieci lub po jej wyrównaniu wstępnym).
Metody wyznaczania przemieszczeń są uzależnione w głównej mierze od;
- rodzaju badanych obiektów,
- zakładanych dokładności wyznaczania tych przemieszczeń.
Dzielą się one na metody:
- geodezyjne,
- nie geodezyjne (mechaniczno - geodezyjne),
- fotogrametryczne.
METODY GEODEZYJNE
służą do określania deformacji względnych i bezwzględnych.
Do badania przemieszczeń powierzchni terenu naturalnego i sztucznie
przetworzonego (kopalnie odkrywkowe, zwałowiska) oraz do badania dużych
obiektów inżynierskich (duże zakłady produkcyjne, zapory wodne, tereny znajdujące
się w zasięgu eksploatacji podziemnej) należy stosować następujące metody:
1. sieci trygonometryczne pełne i niepełne uzupełnione sieciami niwelacji precyzyjnej,
2. liniowe bądź kątowo liniowe sieci powierzchniowe płaskie wraz z sieciami
niwelacji precyzyjnej,
3. sieci przestrzenne mierzone metodami tradycyjnymi,
4. sieci przestrzenne realizowane przy zastosowaniu techniki satelitarnej GPS.
B. Do badań obiektów wydłużonych stosuje się następujące metody:
1. metoda sieci liniowych bądź kątowo-liniowych,
2. metoda stałej prostej odniesienia,
3. metoda strzałek,
4. metoda poligonową.
Wszystkie met. uzupełnione są pomiarami niwelacji precyzyjnej.
C. Do badań obiektów wysmukłych stosuje się:
1. metodę bezpośredniego rzutowania (metodę rzutowania),
2. metodę obserwacji kierunków obwodowych (metodę dwusiecznych),
3. metodę trygonometryczną (metodę wcięć).
Wszystkie uzupełnione pomiarami niwelacji precyzyjnej.
SIECI PEŁNE - zakłada się na
terenach o dużej przejrzystości,
na potrzeby wieloletnich
precyzyjnych obserwacji obiektów
wymagających dużej dokładności
pomiarów, narażonych
na duże i zmienne obciążenia,
których awaria mogłaby
spowodować utratę życia ludzkiego
bądź duże straty materialne.
SIECI NIEPEŁNE - zakłada się na
terenach o małej przejrzystości,
dla obiektów o mniejszej klasie
bezpieczeństwa.
Sieci te nie posiadają wszystkich
grup punktów lub powiązań
między nimi.
2. POWIERZCHNIOWE SIECI LINIOWE
BĄDŹ KĄTOWO - LINIOWE (PŁASKIE)
szersze zastosowanie tych sieci w chwili obecnej umożliwił duży rozwój
precyzyjnych dalmierzy. W zależności od długości boków w tych sieciach
zmienia się wzajemny stosunek dokładności pomiarów liniowych i kątowych.
W sieciach o bokach krótkich (do kilkuset metrów) dokładniejsze są
przeważnie pomiary kątowe, w sieciach o bokach rzędu kilku kilometrów pomiary liniowe.
3. SIECI PRZESTRZENNE
są to konstrukcje geometryczne, w których elementami pomiarowymi są:
kąty poziome, kąty zenitalne i odległości przestrzenne.
Mają one zastosowanie w terenach trudnodostępnych gdzie niemożliwe lub
bardzo utrudnione jest wykonywanie geometrycznej niwelacji precyzyjnej.
Sieci te umożliwiają jednoczesne określenie przemieszczeń poziomych i pionowych w przybliżeniu z jednakową dokładnością
(na obecnym stanie techniki od kilku do kilkunastu milimetrów przy długościach boków do kilku kilometrów).
Zastosowanie sieci przestrzennych:
- badania współczesnych ruchów skorupy ziemskiej,
- badania ruchów górotworu wywołanych działalnością człowieka
na terenach kopalni odkrywkowych i głębinowych na obszarach osuwisk i zwałowisk,
- badania przemieszczeń innych dużych trudnodostępnych obiektów inżynierskich.
METODY NIE GEODEZYJNE-
służą do badania deformacji względnych,
wykorzystują specjalistyczny sprzęt pomiarowy taki jak:
szczelinomierze (dystansometry) - służą do pomiaru wzajemnych zmian odległości
bloków budowli w poszczególnych miejscach szczelin dzielących te bloki,
pochyłomierze - służą do pomiarów zmian nachylenia,
klinometry - służą do wyznaczania szerokości szczelin,
inklinometry - służą do wyznaczania kątowych wychyleń obiektów,
wahadła - służą do wyznaczania wielkości liniowych lub kątowych
pochyleń budowli.
STABILIZACJA ZNAKÓW GEODEZYJNYCH
OSNÓW SŁUŻĄCYCH DO BADANIA DEFORMACJI
Punkty odniesienia, punkty wiążące oraz stanowiska obserwacyjne
stabilizuje się słupami betonowymi z głowicami do wymuszonego centrowania
z reperami usytuowanymi w cokole słupa.
Punkty sieci przestrzennej posiadają również tzw. reper górny usytuowany
na górnej płaszczyźnie głowicy słupa, pozwalający na bezpośrednie określenie
wysokości instrumentów oraz sygnałów pomiarowych.
Punkty kontrolowane oraz kontrolne markowane są sygnałami stałymi
w postaci celowników płaskich lub dwustronnych, a także za pomocą
tarcz i innych sygnałów ustawionych poprzez wymuszone centrowanie.
WYZNACZNIE PRZEMIESZCZEŃ I ODKSZTAŁCEŃ
Metodyka wyznaczania przemieszczeń polega na rejestrowaniu dwóch
lub większej ilości stanów badanego obiektu.
Przemieszczenie jest wielkością wektorową, otrzymujemy ją poprzez
porównanie stanu aktualnego i wyjściowego.
Poszczególne, kolejne pomiary powinny być realizowane w ściśle określonych
interwałach czasowych: ∆t = ti - to.
Aby umożliwić uzyskanie szczegółowego obrazu zmian, niezbędny jest
odpowiedni harmonogram pomiarów, określający jednoznacznie częstotliwość
realizacji kolejnych cykli pomiarowych.
Dobór odpowiedniej metody geodezyjnej daje nam dość dużą swobodę
w obliczaniu wielkość przemieszczeń, które możemy określić
w sposób następujący, jako:
- różnice funkcji z reguły współrzędnych, które zostały otrzymane poprzez
odrębne wyrównanie elementów pomierzonych w czasie t1 i odrębnie w czasie t2,
- różnice funkcji pomierzonych elementów w czasie t1 i t2, z reguły współrzędnych,
otrzymane z wspólnego wyrównania.
IDENTYFIKACJA PUNKTÓW STAŁYCH
Identyfikacja układu odniesienia przeprowadzana jest w sposób analityczny,
bądź analityczno -graficzny. Proces ten polega na poszukiwaniu
z całego zbioru punktów sieci, potencjalnych punktów odniesienia,
to znaczy takich, które pozostają w stosunku do siebie nie przemieszczone.
Proces ten przebiega w oparciu o odpowiedni przetworzone wyniki pomiarów.
W literaturze znanych jest bardzo wiele metod, które pozwalają na identyfikacje
właściwego układu odniesienia, są one oparte na dwóch charakterystycznych
procesach:
Identyfikacja jako osobny proces poprzedzający obliczanie przemieszczeń,
zwykle przeprowadzany na etapie wyrównania wstępnego, polegający
na dokonaniu ścisłej klasyfikacji i wyborze punktów odniesienia.
Identyfikacja włączona w iteracyjny proces obliczeniowy,
gdzie pierwszy etap wyrównania pełni zazwyczaj role wyrównania wstępnego,
zaś kolejne iteracje doprowadzają do udokładniania wstępnie przyjętej
bazy odniesienia, (Prószyński, 2006).
Spośród metod identyfikacji punktów stałych
wyróżnia się dwie najczęściej stosowane:
Metodę Hermanowskiego, mającą zastosowanie
w sieciach niwelacyjnych (wysokościowych).
Metodę transformacji poszukiwawczych, mającą zastosowanie
w sieciach poziomych oraz przestrzennych
Metoda Hermanowskiego
Metoda ta ma zastosowanie do sieci niwelacyjnych obejmujących obszar
od 0,5km2 do 12km2, czyli dla sieci określanej jako sieci średniej wielkości.
Metoda polega na porównywaniu różnic przewyższeń dla wszystkich
kombinacji par reperów wstępnie przyjętych za stałe.
Porównanie to jest przeprowadza się w oparciu o kryterium Hermanowskiego,
które wyraża się za pomocą nierówności:
gdzie:
Δh' - różnice wysokości pomiędzy reperami z pomiaru wyjściowego,
Δh - różnice wysokości pomiędzy reperami z pomiaru aktualnego,
mo - średni błąd pojedynczego spostrzeżenia przed wyrównaniem
z pomiaru wyjściowego i aktualnego,
n' - liczba stanowisk w ciągu łączącym repery odniesienia
w pomiarze wyjściowym,
n - liczba stanowisk w ciągu łączącym repery odniesienia
w pomiarze aktualnym.
Wartość błędu m0 przyjmuje się jako średnią, dla dwóch analizowanych
pomiarów, wartość błędu pojedynczego spostrzeżenia μ0, obliczoną
na podstawie ciągów lub obwodów, w zależności od konstrukcji
geometrycznej sieci:
Metoda transformacji poszukiwawczych
Metoda ta polega na:
- wykonaniu obliczeń sieci badawczych w wybranych dwóch okresach badawczych jako sieci swobodnych (niezależnych),
- wykonaniu wstępnej transformacji Helmerta na wybrane punkty sieci przyjęte za stałe,
- dokonanie analiz poprawek Hausbranta, ewentualne odrzucenie punktów „odstających” oraz ewentualne dobranie punktów „przystających”,
- wykonanie kolejnych transformacji aż do uzyskania optymalnego rozwiazania.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa
z dnia 21.02.1995 r. w sprawie rodzaju i zakresu opracowań
geodezyjno - kartograficznych oraz czynności geodezyjnych
obowiązujących w budownictwie - Dziennik Ustaw nr 25 poz.133.
Przepisy rozporządzenia określają wymagania stawiane przed wykonawcami robót geodezyjnych podczas projektowania, budowy, remontu i utrzymywania obiektów budowlanych, dla których jest wymagane uzyskanie pozwolenia na budowę.
Ogólnie prace związane z obsługą geodezyjną realizacji
obiektów budowlanych można podzielić
na trzy etapy podstawowe:
Czynności geodezyjne realizowane przed rozpoczęciem budowy,
- wykonanie opracowań geodezyjno - kartograficznych dla celów projektowych,
- geodezyjne opracowanie planów realizacyjnych,
- wytyczenie osnowy realizacyjnej,
- wyznaczanie obiektów w terenie.
Roboty geodezyjne wykonywane w toku budowy,
- geodezyjna obsługa budowy i montażu:
- wpasowanie osi konstrukcyjnych na stan zerowy,
- wykonanie niwelacji stanu zerowego,
- tyczenie wskaźników osi konstrukcyjnych na kondygnacjach powtarzalnych,
- kontrola kształtu oraz wymiarów elementów prefabrykowanych,
- bieżące inwentaryzacje powykonawcze obiektów lub elementów obiektów,
- bieżące pomiary przemieszczeń obiektów i ich podłoża,
Roboty geodezyjne realizowane po zakończeniu budowy
- końcowe inwentaryzacyjne pomiary powykonawcze, połączone
z aktualizacją mapy zasadniczej,
- pomiary deformacji obiektów szczególnego znaczenia.
Czynności geodezyjne przed rozpoczęciem budowy
Pierwszym zadaniem niezbędnym do wykonania
przed rozpoczęciem inwestycji jest przeprowadzenie
czynności geodezyjnych związanych
z wykonaniem mapy do celów projektowych
Mapy do celów projektowych powinny obejmować obszar
otaczający teren inwestycji w pasie, co najmniej 30 m,
a w razie konieczności również teren strefy ochronnej.
Mapy te są przeważnie kopiami mapy zasadniczej,
która może być 2 razy pomniejszona lub powiększona.
Aktualność mapy do celów projektowych,
w sensie dopuszczalności okresu wykorzystania mapy
wynosi 6 miesięcy.
Skalę map do celów projektowych należy dostosować
do rodzaju i wielkości obiektu lub całego zamierzenia budowlanego, przy czym:
1) skala map dla działek budowlanych nie powinna być mniejsza niż 1:500,
2) skala map dla zespołów obiektów budowlanych oraz
terenów budownictwa przemysłowego nie może być mniejsza niż 1:1000,
3) skala map dla rozległych terenów z obiektami budowlanymi
o dużym rozproszeniu oraz obiektami liniowymi może wynosić 1:2000.
Wielkość obszaru oraz skalę map do celów projektowych
dla danej inwestycji określa w razie potrzeby organ właściwy
do wydania pozwolenia na budowę.
INSTRUKCJA TECHNICZNA G-3
Geodezyjna obsługa inwestycji
Wydanie piąte, Warszawa 1988
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji
z dn. 24 marca 1999 r., Dziennik Ustaw nr 30, poz. 297,
- wykaz standardów technicznych - poz. 6.
Przepisy niniejszej instrukcji regulują postępowanie przy wykonywaniu prac geodezyjnych na etapach:
- studiów przedprojektowych opracowywania założeń techniczno - ekonomicznych,
- projektowania technicznego i realizacji inwestycji,
- przy wykonywaniu geodezyjnych pomiarów obiektów w czasie ich eksploatacji.
W szczególności przepisy niniejszej instrukcji dotyczą prac geodezyjnych dla potrzeb:
- budownictwa ogólnego /osiedlowego i indywidualnego/,
- budownictwa przemysłowego /zakłady przemysłowe i pojedyncze obiekty przemysłowej komunikacji
/koleje, drogi, ulice, place, tunele, mosty, wiadukty, lotniska, drogi wodne, porty morskie i rzeczne/,
- budownictwa urządzeń inżynieryjnych
/przewody podziemne, naziemne i napowietrzne oraz urządzenia im towarzyszące/,
- budownictwa wodnego,
- realizacji obiektów sportowych i rekreacyjnych.
W planowaniu, programowaniu i projektowaniu inwestycji należy wykorzystywać
przydatne do tych celów materiały geodezyjno - kartograficzne
z ośrodków dokumentacji geodezyjno-kartograficznej.
Pomocniczym źródłem informacji o zagospodarowaniu terenu mogą być
materiały fotogrametryczne takie jak:
- fotogrametryczne zdjęcia lotnicze i naziemne,
- powiększenia zdjęć, fotoszkice, fotomapy i ortofotomapy.
Dopuszcza się stosowanie map pochodnych wykonanych przez pomniejszenie.
W przypadku pomniejszenia ponad dwa i półkrotnego wymagana jest
generalizacja treści mapy, stosownie do potrzeb użytkownika.
Dopuszcza się stosowanie map wykonanych przez powiększenie maksymalne 2.5 - krotne
z klauzulą informującą o powiększeniu.
Do opracowania planu realizacyjnego wykorzystuje się mapę zasadniczą uzyskaną przez:
1. wykorzystanie zaktualizowanych materiałów kartograficznych,
odpowiednio uzupełnionych wymaganymi elementami,
w szczególności map topograficznych oraz mapy zasadniczej i map pochodnych,
2. nowy pomiar, w wypadku, gdy brak materiałów nadających się do wykorzystania.
Mapy powinny obejmować teren inwestycji oraz tereny otaczające
w pasie co najmniej 30 m licząc od granic terenu inwestycji,
a w razie konieczności ustalenia strefy ochronnej, także teren tej strefy.
Skale map należy dobierać następująco:
1. do studiów, koncepcji i opracowań przedprojektowych - mapy topograficzne
w skalach: 1 : 200 000, 1 : 100 000, 1 : 50 000, 1 : 25 000, 1 : 10 000, 1 : 5 000;
2. do założeń techniczno-ekonomicznych mapę zasadniczą lub pochodną
w skalach 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000;
3. do projektu technicznego mapę zasadniczą lub pochodną
w skalach: 1 : 2 000, 1 : 1 000, 1 : 500, 1 : 250.
Skalę map do opracowania planu realizacyjnego
należy dostosować do rodzaju i obszaru inwestycji, przy czym dla:
1. inwestycji budowlanych skala map nie może być mniejsza niż 1 : 1 000,
2. inwestycji o dużej rozległości i niewielkim zagęszczeniu obiektów budowlanych
może być stosowana skala 1 : 2000, a dla terenów strefy ochronnej - 1 : 5 000,
3. szlaków i stacji kolejowych stosuje się w zasadzie mapy w skali 1 : 1000,
a dla większych stacji kolejowych mapy w skalach 1 : 500 i 1 : 250.
Dla szlaków o mniejszym znaczeniu można stosować mapy w skali 1 : 2 000,
4. inwestycji drogowych stosuje się mapy w skali 1 : 1000,
a w wyjątkowych przypadkach 1 : 5 000, 1 : 2 000 i 1 : 500,
5. inwestycji liniowych napowietrznych, zlokalizowanych poza terenami zabudowanymi,
stosuje się z zasady mapy w skalach 1 : 25 000, 1 : 10 000,
6. inwestycji urządzeń melioracji wodnych, zlokalizowanych poza terenami zabudowanymi,
stosuje się mapy w skalach 1 : 10 000 - 1 : 2 000.
W zależności od rodzaju obiektu zakres uzupełnienia treści map
określa zamawiający w oparciu o odpowiednie przepisy resortowe.
W przypadku braku przepisów wymienionych powyżej
zakres uzupełnień treści mapy zamawiający powinien uzgodnić
z jednostką wykonawstwa geodezyjnego w ramach warunków technicznych.
Osnowę realizacyjną poziomą i wysokościową dzieli się na:
1. podstawową,
2. szczegółową.
Podstawowa osnowa realizacyjna służy do:
- powiązania tyczonego obiektu z otaczającym go terenem,
- wyznaczenia szczegółowej osnowy realizacyjnej
- bezpośredniego (w miarę możliwości) wykonywania pomiarów realizacyjnych.
Podstawowa osnowa realizacyjna powinna być nawiązana geodezyjnie
do punktów wcześniej założonych w sposób umożliwiający prawidłowe określenie
nowych punktów w państwowym układzie współrzędnych lub wysokości.
Szczegółowa osnowa realizacyjna służy do bezpośredniego oparcia pomiarów realizacyjnych
Pozioma osnowa realizacyjna może być zakładana jako:
- osnowa będąca zagęszczeniem osnowy państwowej,
- osnowa lokalna.
Poziomą osnowę realizacyjną mogą stanowić:
- sieci powierzchniowe kątowo - liniowe regularne bądź nieregularne,
- sieci powierzchniowe liniowe,
- sieci i pojedyncze ciągi poligonowe,
- układy baz,
- punkty wcięte.
KRYTERIA OCENY DOKŁADNOŚCI WYZNACZANIA OSNOWY POZIOMEJ
Głównym kryterium oceny dokładności wyznaczenia poziomej osnowy realizacyjnej jest:
średni błąd po wyrównaniu długości najbardziej niekorzystnie położonego boku sieci.
Pomocniczymi kryteriami oceny dokładności wyznaczenia poziomej osnowy realizacyjnej są:
1. średnie błędy kierunków i kątów w sieci po wyrównaniu,
2. średnie błędy podłużne i poprzeczne punktów (na przykład średnie błędy współrzędnych),
3. długości półosi i kierunki dłuższych półosi elips błędu średniego,
4. średnie błędy położenia punktów sieci, odniesione do jej punktu głównego
i kierunku głównego, przyjętych do wyrównania.
Wykonanie wytyczenia stwierdza wykonawca pomiarów
przez dokonanie odpowiedniego wpisu w dzienniku budowy.
Wykonawca pomiarów przekazuje po dwa egzemplarze szkicu tyczenia,
inwestorowi lub wykonawcy robót budowlano-montażowych.
Wykonawca przechowuje szkice dokumentacyjne i szkice tyczenia
do chwili zakończenia budowy, po czym przekazuje je zamawiającemu.
DOKŁADNOŚĆ TYCZENIA
Dokładności tyczenia ustala się przez określenie granicznego błędu wytyczenia Mt :
Mt = r x mt ≤ K dL,
gdzie:
dL - graniczna odchyłka usytuowania wytyczonego elementu obiektu
mt - błąd średni tyczenia,
K - parametr określający, jaką częścią, granicznej odchyłki dL może być graniczny błąd wytyczenia
Wartość parametru K zależy od stopnia ważności wyniku tyczenia dla możliwości
prawidłowego wykonania robót montażowych, wytrzymałości obiektu,
prawidłowości działania obiektu oraz zachowania przez obiekt walorów architektonicznych.
Wartość parametru K przyjmuje się:
- od 0,4 - przy wysokim stopniu ważności przedmiotu tyczenia
- do 1,0 - przy niskim stopniu ważności przedmiotu tyczenia
Wartość parametru K powinna być ustalona przez projektanta obiektu lub
przez inspektora nadzoru budowlanego oraz skonsultowana pod względem geodezyjnym.
Pożądaną wartość średniego błędu tyczenia określa się na podstawie wzoru:
mt = Mt / r
gdzie:
Przy normalnym rozkładzie błędów tyczenia:
dla Pt =0,9973, przyjmuje się współczynnik r = 3,
dla Pt = 0,9876 przyjmuje się współczynnik r = 2,5
dla Pt = 0,9545 przyjmuje się współczynnik r = 2
W przypadku występowania warunków pomiarów wskazujących na możliwość odbiegania
rozkładu błędów tyczenia od rozkładu normalnego, należy przyjmować r = 4
Wartość współczynnika r określa wykonawca pomiarów.
ZASADY REALIZACJI OBSŁUGI BUDOWY I MONTAŻU
Wykonanie każdego z etapów robót geodezyjnych potwierdza się
wpisem do dziennika budowy.
Kierownikowi budowy przekazuje się dwa egzemplarze szkiców tyczenia
i kontroli położenia fundamentów i poszczególnych elementów obiektu budowlanego,
zawierające dane geodezyjne umożliwiające wznowienie lub kontrolę wyznaczenia.
Wykonawca przechowuje po jednym egzemplarzu szkicu do chwili zakończenia budowy.
W razie stwierdzenia niedopuszczalnych rozbieżności między wynikami pomiarów,
a ustaleniami projektu obiektu budowlanego, fakt ten należy odnotować w dzienniku budowy.
POMIARY POWYKONAWCZE WYBUDOWANYCH OBIEKTOW I URZĄDZEŃ
Inwestor jest obowiązany zapewnić sporządzenie powykonawczych
pomiarów inwentaryzacyjnych zakończonych obiektów budowlanych
w celu zebrania odpowiednich danych geodezyjnych dotyczących
zagospodarowanego terenu, w tym także jego ukształtowania pionowego.
2. Sporządzona w wyniku realizacji inwestycji dokumentacja
geodezyjno - kartograficzna, w tym mapa zakładu powinna zawierać dane
niezbędne do wniesienia zmian na mapę zasadniczą.
3. Dokładność inwentaryzacyjnych pomiarów powykonawczych,
powinna odpowiadać dokładności pomiarów sytuacyjno -wysokościowych
określonych w instrukcji technicznej G-4.
4. Przewody podziemne i elementy podziemne budowli należy poddawać
pomiarowi powykonawczemu po ułożeniu w wykopie, ale przed ich zasypaniem.
Obowiązek zgłoszenia obiektów do pomiaru przed przykryciem spoczywa
na zamawiającym i wykonawcy robót budowlano-montażowych.
ROBOTY GEODEZYJNE WYKONYWANE W TOKU BUDOWY
- wpasowanie osi konstrukcyjnych na stan zerowy,
- wykonanie niwelacji stanu zerowego,
- tyczenie wskaźników osi konstrukcyjnych na kondygnacjach powtarzalnych,
- kontrola kształtu oraz wymiarów elementów prefabrykowanych
Za stan zerowy wznoszonego budynku przyjmuje się:
- dla budynku nie podpiwniczonego moment zrealizowania
ścian fundamentowych,
- dla budynku podpiwniczonego moment zrealizowania stropu
na kondygnacji piwnicznej.
Tyczenie elementów obiektów realizuje się
przy zachowaniu wewnętrznej dokładności tyczenia.
Tyczenie wskaźników osi konstrukcyjnych na kondygnacjach powtarzalnych
realizuje się przy zastosowaniu dwóch rodzajów osnów:
- osnowy budowlano - montażowej zewnętrznej, gdzie stosuje się metody:
- metodę rzutowania,
- metodę prostej odniesienia,
- osnowy budowlano montażowej wewnętrznej, gdzie stosuje się metody:
- prostokąta podstawowego,
- bazy tyczenia.
Tyczenie wskaźników można realizować metodą pomiarów GPS
przy wykorzystaniu zarówno osnów zewnętrznych oraz wewnętrznych.
Tyczenie wskaźników osi konstrukcyjnych wykonywane jest zawsze w dwóch etapach:
Pierwszy etap realizowany jest po wykonaniu wpasowania osi konstrukcyjnych na
stan zerowy i polega przede wszystkim na założeniu osnowy realizacyjnej
służącej do wykonywania powtarzalnych etapów zasadniczych
oraz na wykonaniu niezbędnych pomiarów przygotowawczych.
Drugi etap polega na właściwym, powtarzalnym realizowaniu
zespołu czynności pomiarowych niezbędnych dla przeniesienia
osi konstrukcyjnych na kolejne piętra realizowane budowli.
Metoda rzutowania:
Warunki stosowania: znaczna dostępność placu budowy w odległościach równych,
co najmniej wysokości budynku. Niski stan zerowy umożliwiający wytyczenie
osnowy ponad konstrukcją fundamentów.
Etap pierwszy: Założenie punktów osnowy realizacyjnej na przedłużeniach osi konstrukcyjnych
w odległościach równych, co najmniej wysokości budynku. Zaznaczenie kierunków osi na
fundamentach budowli i jeżeli jest to możliwe na trwałych obiektach po przeciwległej dla obiektu stronie.
Etap drugi: Tyczenie osi konstrukcyjnych na kolejnych kondygnacjach
przy zastosowaniu metody rzutowania, realizowanej koniecznie w dwóch położeniach lunety
w odniesieniu do punktów zaznaczonych na stanie zerowym.
Kontrola wzajemnego położenia punktów osi konstrukcyjnych.
Metoda dokładna, dla której błąd pomiaru rośnie wraz z wysokością budynku
i wynika przede wszystkim z błędu inklinacji.
Metoda prostej odniesienia:
Warunki stosowania: znaczna dostępność placu budowy w odległościach równych,
co najmniej wysokości budynku. Wysokość stanu zerowego dowolna.
Etap pierwszy: Założenie punktów osnowy realizacyjnej na prostych równoległych
do osi konstrukcyjnych przesuniętych poza budynek na odległości np.: 1m.
Przesunięcie realizowane jest przy zastosowaniu łat wyposażonych w libellę oraz tarczę
celowniczą oddaloną od punktu zerowego łaty (przykładanego do osi konstrukcyjnej) o wartość 1 m.
Etap drugi: Tyczenie osi konstrukcyjnych na kolejnych kondygnacjach przy zastosowaniu
metody rzutowania, realizowanej koniecznie w dwóch położeniach lunety w odniesieniu
do przeciwległych punktów osnowy. Kontrola wzajemnego położenia punktów osi konstrukcyjnych.
Metoda mniej dokładna od metody rzutowania, bardziej pracochłonna i mniej bezpieczna,
dla której błąd pomiaru rośnie wraz z wysokością budynku i wynika przede wszystkim
z błędu inklinacji oraz ze staranności przykładania łaty.
Metoda prostokąta podstawowego
Warunki stosowania: metoda stosowana przy ograniczonym dostępie do placu budowy,
dla jej realizacji wymagane jest występowanie przynajmniej czterech otworów w stropach
kondygnacji piwnicznej oraz kondygnacji powtarzalnych.
Etap pierwszy: Założenie minimum 4 punktów osnowy realizacyjnej usytuowanych nad (pod)
otworami technologicznymi stropów. Wykonanie pomiarów z poszczególnych stanowisk
metodą biegunową do punktów przecięć osi konstrukcyjnych w nawiązaniu do pozostałych
stanowisk osnowy.
Etap drugi: Wyznaczanie punktów osnowy na poszczególnych kondygnacjach poprzez centrowanie
przez otwory w stropach przy zastosowaniu pionowników optycznych.
Odtworzenie i kontrola kształtu osnowy.
Wytyczenie punktów przecięć osi konstrukcyjnych metodą biegunową przynajmniej z
dwóch punktów osnowy. Kontrola wzajemnego położenia punktów osi konstrukcyjnych.
Metoda mniej dokładna od metody rzutowania i metody prostej odniesienia,
w której błędy nakładają się w wyniku kolejnego przenoszenia punktów osnowy
na wyższe kondygnacje. Metoda mniej bezpieczna wymagająca posługiwania się instrumentami
geodezyjnymi bezpośrednio na wznoszonym obiekcie.
Metoda bazy tyczenia
Warunki stosowania: metod stosowana w przypadku braku otworów technologicznych
i wymagającą wykucia przynajmniej dwóch otworów.
Etap pierwszy: Założenie minimum 2 punktów osnowy realizacyjnej usytuowanych
nad (pod) otworami technologicznymi stropów (założenie bazy).
Wykonanie pomiarów z obu stanowisk metodą biegunową do punktów
przecięć osi konstrukcyjnych w nawiązaniu do drugiego stanowiska osnowy.
Wykonanie dodatkowych pomiarów na punkty kierunkowe widoczne z każdej kondygnacji.
Etap drugi: Wyznaczanie punktów osnowy na poszczególnych kondygnacjach poprzez
centrowanie przez otwory w stropach przy zastosowaniu pionowników optycznych.
Odtworzenie i kontrola kształtu osnowy. Wytyczenie punktów przecięć osi konstrukcyjnych
metodą biegunową przynajmniej z obu punktów osnowy.
Kontrola wzajemnego położenia punktów osi konstrukcyjnych.
Metoda jeszcze mniej dokładna od powyższych, w której błędy nakładają się w wyniku
kolejnego przenoszenia punktów osnowy na wyższe kondygnacje.
Metoda mniej bezpieczna wymagająca posługiwania się instrumentami
geodezyjnymi bezpośrednio na wznoszonym obiekcie.
Czynności geodezyjne po zakończeniu budowy
Po zakończeniu budowy poszczególnych obiektów budowlanych należy sporządzić
geodezyjną inwentaryzację powykonawczą w celu zebrania aktualnych danych
o przestrzennym rozmieszczeniu elementów zagospodarowania działki lub terenu.
Po zakończeniu prac budowlanych, a przed oddaniem obiektu do użytkowania,
należy wykonać pomiar stanu wyjściowego obiektów, dla których
przewiduje się potrzebę okresowego badania przemieszczeń i odkształceń.
Geodezyjne pomiary przemieszczeń lub odkształceń są realizowane wtedy gdy:
- pomiary takie przewiduje projekt budowlany,
- na wniosek zainteresowanego właściciela obiektu.