Topografia inginereasca

1.Generlitati.

Topografia inginereasca este ramura masuratorilor terestre care studiaza si rezolva probleme legate de studiile ingineresti, de proiectare, executie si exploatare a constructiilor.

Termenul inginereasca subliniaza faptul ca aceasta ramura este strans legata de studiul, proiectarea si exploatarea lucrarilor si constructiilor ingineresti de mare amploare, devenind o parte integranta a procesului tehnologic de constructii-montaj. In acest domeniu intra si urmarirea comportarii in timp a constructiilor deja executate, determinandu-se cu precizie deplasarile constructiilor.

In constructii s-au transformat fundamental tehnicile proprii de masurare spre indrumarea, conducerea si controlul realizarii constructiei, ceea ce solicita metode de masurare precise. Acest lucru a condus spre crearea de noi tehnologii specifice, ceea ce, implicit, s-a resimtit si in domeniul instrumentelor si mijloacelor de masurare.

2.Domenii de utilizare a topografiei ingineresti.

Topografia inginereasca acopera multe discipline, acestea ar putea fi:

Tehnica masuratorilor de baza ptr proiecte ingineresti:

-realizari de planuri si harti, ca actualizari ale acestora;

-profile ptr descrierea traseului nivelitic al suprafetei terestre;

-modelul digital al terenului, ca si alte teme digitale, in special ptr proiectarea asistate de calculator;

Proiecte de detaliu:

-calculul axelor cailor de comunicatii;

-proiectarea geometriei constructiilor, masinilor si instalatiilor;

Trasari si pozitionari:

-trasarea axelor si a elementelor de constructie in plan sip e verticala, ptr fiecare faza de constructie;

-pozitionari ale elementelor de constructie;

-trasarea cofrajelor ptr elementele prefabricate;

-trasari de poduri, tunele, cai de comunicatie, conducte;

Indrumarea si conducerea proceselor de constructie:

-conducerea montarii cu ajutorul cofrajelor glisante la constructii inalte;

-conducerea diverselor faze din constructia de masini;

Controlul constructiilor si receptia lucrarilor

Supravegherea constructiilor si instalatiilor si urmarirea comportarii terenurilor:

-masuratori ale modificarii distantelor, inaltimilor si inclinarilor constructiilor si a instalatiilor industriale;

-urmarirea comportarii in timp a constructiilor de mari dimensiuni: ecluze, poduri, turnuri;

-miscari crustale;

-alunecari de terenuri;

Intretinerea si actualizarea planurilor de executie

Tehnica masuratorilor industriale:

Masuratorile industriale cuprind acele masuratori realizate cu metode geodezice, caracterizate printr-o inalta precizie, situate de cele mai multe ori, in domeniul milimetric si submilimetric, asupra unor obiecte de mici dimensiuni, situate intr-un spatiu restrans (<100m). Acestea se refera la:

-constructii de masini;

-constrtuctii de avioane, vapoare;

dispozitive si instalatii industriale;

-industria robotilor industriali;

3.Mijloace de masurare

pornind de la elementele masurate si de la metodele folosite, se poate face urmatoarea clasificare:

Masurarea distantelor:

-rulete si panglici topografice, firul invar, mira Bala, instrumente electro-optice, instrumente laser, interferometrie;

-rigle, micrometer, sublere, contor de masurare, laser-interferometru;

Masurari si modificari de unghiuri:

-teodolite;

-luneta autocolimatoare, laser-interferometru;

Masurari de cote si diferente de nivel:

-instrumente de nivelment,teodolite, micronivelul, nivelul hydrostatic, G P S;

-mijloace de masurare electice(traductori);

Aliniamente:

-teodolite, fire, instrumente de aliniament cu laser, instrumente de aliniament clasice;

-luneta de aliniament, luneta autocolimatoare, metode electrice, laser automat;

Transmiteri pe verticala:

-teodolite, lunette zenitale, dispozitive optice de proiectare pe verticala, dispozitive laser;

-nivela electronica;

Masurarea inclinarilor:

-interferometrie, nivela electronica, inclinometer;

Masurarea intinderilor, variatiilor de lungimi:

-benzi de masurare, extensometrul cu fir, deflectometrul;

Masurarea formei si a pozitiei spatiale:

-fotogrametrie industriala, G P S, instrumente statice de masurare a coordonatelor;

4.Documentatia topografica necesara proiectarii, continut.

Ptr elaborarea unui proiect este nevoie de o documentatie topografica diversa, al carei continut si volum este stipulate prin acte normative si consta din:

1.harti topografice la scara 1:100 000 - 1:10 000, care sa cuprinda teritoriul pe care se va executa constrictia;

2.planuri topografice la scari mari si f mari 1:5000 -1 :100: planurile la scari mari reprezinta baza topografica ptr elaborarea proiectelor de constructii in localitati, a proiectelor de noduri hidrotehnice, poduri, tunele etc.

3.planuri cadastrale.

4.planuri de executie, care rezulta in urma unor ridicari topografice ce se efectueaza dupa executarea unui obiectiv, ptr a reflecta noua situatie, ptr a verifica respectare proiectului si ptr a reliefa modificarea elementelor de planimetrie;

5.profile longitudinale si transversale ale terenului;

6.profile si scheme ale sistematizarii verticale ale suprafetelor amenajate, ale cailor de acces, ale retelelor tehnico-edilitare,etc.

Pregatirea topografica a proiectelor pt. trasarea pe teren

Dupa ce proiectantul de specialitate definitiveaza proiectul unui obiectiv ingineresc, acesta urmeaza sa treaca in faza de executie. Pt. aceasta, proiectul trebuie sasuporte o prelucrare d.p.d.v. topografic, operatiune denumita pregatirea topografica a proiectului. Aceasta cuprinde urm. faze :

a. Alegerea retelei topografice de trasare, alc. din pct. marcate pe teren prin tarusi sau borne, de coord. X,Y,H. Se pot intalni in practica urm. tipuri de retele topografice de trasare :

-retele de sprijin existente;

-retele speciale de trasare.

b. Alegerea metodelor de trasare in plan a pct. din proiect.

Trasarea pe teren a axelor principale si a pct. caracteristice ale constr. si echipamentelor tehnologice se poate executa prin diverse metode.

Alegerea metodei de trasare se face in fct. de : -conditiile existente de mas.(accidentatia terenului, zone construite, mas. in subteran, hale industriale); -dimens. si forma in plan a constr.; -precizia solicitata la aplicarea pe teren; -modul de realiz. a retelei de trasare; -dotarea cu aparatura.

c. Alegerea instr. si accesoriilor topografice pt. trasare si a tehnologiilor de mas., in fct. de preciziile impuse de beneficiar si de performantele aparaturii din dotare.

d. Calculul elem. de trasare in plan a pct. din proiect.

Determ. elem. topografice ale proiectului consta in transf. elem. geometrice date in proiect in elem. topografice prin procedee numerice de calcul.

e. Calculul preciziei necesare de trasare in plan a pct. din proiect.

Precizia de trasare pe teren a pct. proiectate ale constr. se poate exprima prin intermediul relatiei : =++, unde : este abaterea standard de trasare; este abaterea standard de fixare; este abaterea standard a datelor initiale.

6. Trasarea ungiurilor orizontale cu precizie redusa, se aplica in cazul trasarilor provizorii, prin aplicarea pe teren a valorii proiectate a unghiului, cunoscuta sau calculata.

Succesiunea operatiilor de teren este urm. :

-se inst. teod. in pct. A si se vizeaza pct. B, in pozitia I a lunetei, rezultand citirea C^I_B la dispozitivul de citire al cercului orizontal;

-se calculeaza citirea C^I_C care va trebui sa fie inregistrata la dispozitivul de citire al cercului orizontal, pe directia AC : C^I_C=C^I_B+ω^pr;

-se deblocheaza alidada si se roteste luneta spre dreapta pana cand la dispozitivul de citire al cercului orizontal se inregistreaza valoarea citirii calculate anterior (C^I_C);

-pe aliniamentul determ. de axa de vizare a lunetei teod. se ghideaza un operator cu un jalon, pana in momentul in care varful jalonului se va situa la intersectia firelor reticulare;

-in pct. marcat de varful jalonului se bate un tarus si se repeta operatiunea de trasare folosind un creion, cu care se marcheaza pct. matematic la partea sup. a tarusului;

-se bate un cui pe tarus, materializandu-se astfel directia coresp. unghiului proiectat (ω^pr), respectiv cea de a doua latura a unghiului.(desen)

7. Trasarea ungiurilor orizontale cu precizie medie se executa cu teod. in ambele pozitii ale lunetei.

Succesiunea operatiilor de teren este urm. :

-se repeta operatiunile de la trasarea unghiurilor cu precizie scazuta, inclusiv marcarea pozitiei matematice cu creionul a pct. coresp. unghiului trasat in pozitia I;

-se vizeaza pct. B in pozitia a II-a a lunetei si se citeste la disp. de citire al cercului orizontal valoarea C^II_B;

-se calculeaza citirea C^II_C care va trebui sa fie inregistrata la disp. de citire al cercului orizontal, pe directia AC, coresp. pozitiei a II-a a lunetei : C^II_C=C^II_B+ω^pr;

-se deblocheaza alidada si se roteste luneta in sens antiorar pana cand la disp. de citire al cercului orizontal se inregistreaza valoarea citirii calculate anterior (C^II_C);

-pe aliniamentul determ. de axa de vizare a lunetei teod. se ghideaza un operator cu un jalon, pana in momentul in care varful jalonului se va situa la intersectia firelor reticulare;

-in pct. marcat de varful jalonului se bate un tarus si se repeta operatiunea de trasare folosind un creion, cu ajutorul caruia se materializeaza directia coresp. unghiului trasat in pozitia a II-a, rezultand pct. matematic C^II la partea sup. a tarusului;

-pct. definitiv trasat, in pozitie corecta, se va marca pe un tarus situat la mijlocul segm. C^IC^II.(desen)

8. Trasarea unghiurilor orizontale cu precizie ridicata.

Succesiunea operatiilor de teren este urm. :

-se traseaza provizoriu unghiul proiectat (in pozitia I a lunetei), ca si in procedeul descris la subiectul 6, marcandu-se pe tarus pozitia pct. C^I;

-se masoara unghiul astfel trasat prin metoda seriilor, obtinandu-se in final valoarea precisa ω^trasat, care se compara cu valoarea ω^pr, rezultand in final valoarea corectiei unghiulare : =ω^pr-ω^trasat;

-aceasta corectie se introduce pt. a creste precizia unghiului trasat ω^pr;

-cunoscand din proiect valoarea dist. D_AC se poate calcula corectia liniara sau reductia : q=D_AC*tg=D_AC, unde : D_AC este dist. proiectata; este dif. unghiulara calculata, in secunde; ρ^cc este factorul de transf. in radiani (ρ^cc=636620^cc);

-se aplica pe teren corectia liniara q din pct. C^I pe o perpendiculara la latura AC^I, cu ajutorul unei rigle sau a unei rulete divizata milimetric obtinandu-se pozitia corecta a pct. C. Corectia se aplica spre dreapta sau spre stanga pct. C^I, in fct. de semnul acesteia (+ sau -);

-pct. matematic se marcheaza in final cu un cui pe tarus;

-verificarea trasarii se poate face prin masurarea cu precizie a unghiului BAC si comparand unghiul astfel obtinut cu cel din proiect, verificand indeplinirea conditiei : (ω^pr-ω^max)≤Δ, unde Δ este abaterea maxima admisa.(desen)

9.Trasarea pe teren a distantelor proiectate prin masurare directa

-din punctul A, pe directia AB, se traseaza provizoriu distanta D' , materializcandu-se punctul B';

-se masoara cu precizie(precizie rezultata in urma proiectarii tot-ingineresti) distanta D', trasata provizoriu;

-se determina corectia (segmental BB'sau BB";

-valoarea relative mica a corectiei() permite aplicarea acesteia cu ajutorul unei rulete divizata milimetric, fara riscul de a face erori;

-din punctul B' se aplica corectia calculate(tinand cont de semnul ei), rezultand in final pozitia punctul B, care corespunde distantei proiectate.

Ptr control, se masoara distanta AB trasata, care se compara cu valoarea proiectata si se verifica incadrarea in toleranta

Calculul preciziei necesare porneste de la abaterea relativa maxima admisa la trasarea lungimii ;

-abaterea maxima admisa impusa prin conditiile de proiectare sau data prn normative;

10.Trasarea pe teren a dist proiectate prin masurare indirecta

Este procedeul cel mai utilizat, conduce spre realizarea unor precizii ridicate si se mai numeste si trasarea paralactica a distantelor.

La acest procedeu se utilizeaza un teodolit de precizie si o mira orizontala(mira BALA)

Se aplica procedeul urmator:

-se masoara, paralactic distanta D, trasata provizoriu;

unde: - unghi paralactic masurat;

-b=2m este lungimea bazei(a mirei BALA);

-se calculeaza valoarea ;

-se aplica valoarea calculate, cu o ruleta divitata milimetric;

11.Trasarea pe teren a dist proiectate prin masurare electro-oprica

-se aplica acelasi principiu;

in cazul instrumentelor moderne(statii totale) exista posibilitatea de a active functia tracking, care permite afisarea continua, la intervale de timp f scurte, a distantei masurate, la fiecare deplasare a reflectorului pe aliniamentul pe care se face trasarea. Aceasta permite trasarea directa a distantei proiectate, depasindu-se etapa de aplicare a corectiei.

12.Trasarea pe teren a cotelor proiectate prin nivelment geometric

Metoda este recomandata ptr trasarea cu precizie ridicata, distantele la care se poate efectua trasarea fiind conditionate de panta terenului si de valoarea preciziei solicitate.

Date cuboscute:

-cota pct-ului A(H_A), de la care se executa trasarea(reper de nivelment);

-pozitia planimetrica a punctului a punctului B;

-cota punctului B(H_B^t) la nivelul terenului(cunoscuta sau determinata);

-cota proiectata H_B^pr (cuoscuta din proiectul de executie);

Modul de lucru(trasarea):

-se instaleaza instrumentul de nivelment la mijlocul dist dintre reperul A si pct-ul B;

-se instaleaza mirele in punctul A si pe verticala pct-ului B;

-se efectueaza citirile pe mire: citirea a pe mira din A; citirea b^t pe mira din B, asezata la nivelul terenului, pe punctul pozitionat planimetric;

-se calculeaza inaltimea planului de vizare: H_V=H_A+a H_V=H_B^t+b^t; H_V=H_B^pr+b^pr ;

-din aceste relatii se calculeaza elementul de trasare, care este citirea b^pr pe care ar trebui sa o interceptam pe mira situate pe verticala punctului B, corespunzatoare valorii H_B^pr: b^pr=H_V-H_B^pr H_A+a)-H_B^pr;

-ptr trasare, se ridica sau se coboara mira pe verticala punctului B pana cand in dreptul firului reticular orizontal al instrumentului de nivelment instalat in statia S se va intercepta valoarea b^pr calculate;

-in acest moment, la talpa mirei se va inregistra cota proiectata H_B^pr;

-se materializeaza oe teren nivelul proiectat, printr-un tarus, a i partea superioara a acestuia sa coincide cu talpa mirei sau printr-o linie trasata pe detalii de constructie existente(stalpi, ziduri,etc);

-ptr control, se efectueaza citiri pe mirele din A si punctul b trasat pe inaltime, cu ajutorul carora se determina cota punctului B dupa trasare, care se compara cu cea proiectata; apoi se verifica incadrarea in tolerante: H_B^mas-H_B^pr<=, unde este abaterea maxima admisa;

13.Trasarea pe teren a cotelor proiectate prin nivelment trigonometric

Principiul nivelmentului trigonometric ocupa un loc important in topo inginereasca, cu toate ca nu se compara d p d v al preciziei, cu nivelmentu geometric. Ofera posibilitatea vizarii(trasarii) la distante mari, trasarea cotelor pe diferente mari de nivel si in cazul terenurilor greu accesibile.

Date cunoscute:

-cota punctului A(H_A), de la care se executa trasarea(reper de nivelment);

-pozitia punctului B(H_B^t) la nivelul terenului(cunoscuta sau se determina prin niv trigon);

-cota proiectata H_B^pr(cunoscuta din proiectul de executie);

Principiul metodei consta in calculul unghiului de inclinare a lunetei sau z^pr, corespunzator cotei proiectate H_B^pr sau diferentei de nivel h care se aplica pe teren.

Considerand distanta D_AB cunoscuta(daca nu se determina prin masurare) se calc elemental de trasare :

=>;

Modul de lucru:

-se instaleaza teodolitu in punctul A;

-se masoara inaltimea teodolitului I;

-se instaleaza o mira pe verticala punctului B;

-se introduce, la dispozitivul de citire al cercului vertical al teodolitului, elemtul de trasare adic unghiul sau z^pr;

-peverticala punctului B se ridica sau se coboara mira, pana cand, la firul reticular orizontal, se intercepteaza o citire egala cu i, masurata in punctul de statie;

Ptr control se verifica incadrarea in tolerante:

H_B^mas-H_B^pr<=, unde este abaterea maxima admisa;

14.Trasarea liniilor de panta proiectata prin nivelment geometric de mijloc.

Precizia de trasare a liniei de panta limiteaza distanta la care se executa trasarea.

Modul de lucru:

-se instaleaza intrumentul de nivelment la mijlocul dist intre punctele principale A si B;

-se executa citirile pe mire din punctul A(a) si B(b^t);

-se calculeaza diferenta de nivel dintre A si B;

-se determina distanta orizontala intre A si B;

-se calculeaza elementul de trasare , care este citirea b^pr , care se intercepteaza pe mira de pe verticala punctului B, citire care corespune pantei proiectate p%:

b^pr = b^t - k;

;

;

;

-ptr trasare, se ridica sau se coboara mira pe verticala punctului B pana in momentul in care, firul nivelor al instrumentului de nivelment intercepteaza citirea b^pr calculata;

-marimea k corespunde cotei de lucru, care se poate materialize pe teren cu un tarus, care sa aibe la suprafata inaltimea k;

15.Trasarea liniilor de panta proiectata prin nivelment geometric de capat.

Acest procedeu nu ofera posibilitatea otinerii unor precizii ridicate.

Se utilizeazala trasarea liniilor de panta proiectata, permitand si trasarea punctelor intermediare intre punctele principale A si B.

Modul de lucru:

-se instaleaza intrumentul de nivelment in punctul A;

-se masoara inaltimea I a instrumentului;

-se masoara si se determina distantele orizontale de la punctul A la punctele intermediare 1..n, materializate prin tarusi;

-se calculeaza elementele de trasare, care sunt citirile b_i pe care vor trebui interceptate pe mirele asezate pe varticalele punctelor intermediare, citiri care corespund pantei p% proiectate:

; ; ; ;

-ptr trasare, se ridica sau se coboara mira pe verticala fiecarui punct intermediary pana cand, firul nivelor al instrumentului de nivelment va intercepta citirea b_i , dupa care se fixeaza tarusul ptr aceasta pozitie a mirei.

16.Trasarea liniei de panta proiectata prin nivelment trigonometric.

Principiul trasarii presupune aplicarea(trasarea) pe teren a unghiului vertical sau zenital z^pr, determinat din relatia de calcul a pantei proiectate.

Modul de lucru:

-se instaleaza teodolitul in punctul A;

-se masoara inaltimea I a teodolitului;

-se calculeaza elemental de trasare:

=; sau ;

-se introduce la dispozitivul de citire al cercului vertical al teodolitului unghiul calculate;

-pe verticala punctului B, se ridica sau se coboara mira pana in momentul in care, la firul reticular orizontal(firul nivelor), intercepteaza valoarea i a instrumentului;

-se materializeaza acest nivel cu un tarus, a i partea superioara a acestuia sa corespunda cu talpa mirei;