Інженерна геодезія

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська державна будівельна корпорація «УКРБУД»

Київський коледж будівництва, архітектури та дизайну

Конспект лекцій

з інженерної геодезії

для студентів спеціальності 5.06010101 «Будівництво та експлуатація будівель та споруд »

Склав викладач: Громова О.А.

Київ 2011

Розділ 1 Основи геодезії

Тема 1 Загальні відомості про геодезію

Предмет та задачі геодезії та її місце на будівництві

Слово "геодезія" утворене з грецьких слів "ge" - земля і "dazomai" - розділяю, ділю на частини; якщо перевести його дослівно, то вийде "земле поділ». Ця назва відповідала вмісту геодезії за часів її зародження і початкового розвитку. Так, в Єгипті задовго до нашої ери вимірювалися розміри земельних ділянок, будувалися зрошувальні системи; все це виконувалося за участю геодезистів. З розвитком людського суспільства, підвищенням ролі науки і техніки розширювався вміст геодезії, ускладнювалися завдання, які ставило перед нею життя.

В даний час геодезія - це наука про методи визначення фігури і розмірів Землі і зображення її поверхні на картах і планах, а також про способи проведення різних вимірів на поверхні Землі (на суші і акваторіях), під землею, в навколоземному просторі і на інших планетах.

Ускладнення і розвиток геодезії привело до розділення її на декілька наукових дисциплін:

Вища геодезія вивчає фігуру Землі, її розміри і гравітаційне поле, забезпечує поширення прийнятих систем координат в межах держави, континенту або всієї поверхні Землі, займається дослідженням давніх і сучасних рухів земної кори, а також вивчає фігуру, розміри і гравітаційне поле інших планет.

Топографія ("топос" - місце, "графо" - пишу; дослівно - опис місцевості) вивчає методи топографічної зйомки місць ності з метою зображення її на планах і картах.

Картографія вивчає методи і процеси створення і використання карт, планів, атласів і іншої картографічної продукції.

Фотограмметрія (фототопографія і аерофототопо графія) вивчає методи створення карт і планів по фото- і аерофотознімках.

Інженерна геодезія вивчає методи і засоби проведення геодезічніх робіт при вишукуаннях, проектуванні і експлуатації різних інженерних споруд.

Маркшейдерія (підземна геодезія) вивчає методи проведення геодезичних робіт в підземних гірських виробленнях.

Геодезія займається вивченням Землі разом з іншими "геонауками", тобто, науками про Землю. Фізичні властивості Землі в цілому вивчає наука "фізика Землі", будову верхньої оболонки нашої планети вивчають геологія і геофізика, будова і характеристики океанів і Морея - гідрологія, океанографія.

Геодезія, як і інші науки, постійно вбирає в себе досягнення математики, фізики, астрономії, радіоелектроніки, автоматики і інших фундаментальних і прикладних наук.

Форма та розміри Землі

Думка про те, що Земля має форму кулі, уперше висловив в VI. в. до н.е. давньогрецький учений Піфагор, а довів це й визначив радіус Землі єгипетський математик і географ Эратосфен, що жив в III в. до н.е. Згодом учені уточнили, що Земля сплюснена з полюсів. Така фігура в математиці називається еліпсоїдом обертання, вона виходить від обертання еліпса навколо малої осі. У земному еліпсоїді (рис. 1.1, а) полярна вісь менше екваторіальної.

Земля не є правильним геометричним тілом - її поверхня являє собою сполучення височин і поглиблень. Більша частина поглиблень заповнена водою океанів і морів- з 510 млн. км² загальної площі поверхні Землі 71% займає океан. Поверхня води в ньому під дією сили ваги утворює рівневу поверхню, перпендикулярну в кожній точці до напрямку сили ваги.



Рис. 1.1 Земний еліпсоїд (а) і геоїд (б)

Лінію, що збігається з направленням сили ваги, називають прямовисною лінією. Якщо рівневу поверхню подумки продовжити під материками, утвориться фігура, яка називається геоїдом (рис. 1, б). Однак, через нерівномірний розподіл мас усередині Землі, поверхня геоїда має складну форму. Тому за математичну фігуру для Землі приймають еліпсоїд обертання, найбільш наближений до геоїда. Земний еліпсоїд відповідним чином подумки розташовують (орієнтують) у тілі Землі.

Земний еліпсоїд з певними розмірами й орієнтований певним чином для частини Землі, називають референц-елліпсоїдом. У нашій країні розміри референц-еліпсоїда були отримані під керівництвом видатного геодезиста Ф. М. Красовського. Ці розміри затверджені для використання в роботах по вищій геодезії й картографії. Референц-еліпсоїду привласнене ім'я Красовського. Розміри референц-еліпсоїда Красовського: більша піввісь а = 6378245м, мала піввісь b = 6356863 м, полярний стиск б=а - b/а= 1/298,3.

В інженерній геодезії й роботах по топографії умовно вважають, що Земля має форму кулі, обсяг якого дорівнює обсягу земного еліпсоїда, радіус кулі

R = 6371,11 км.

Визначення місця розташування точок. Системи координат: географічна і прямокутна

Рис. 1.2 Системи географічних (а) і плоских прямокутних (6) координат

Щоб визначити положення точок на земній поверхні, на ній умовно проводять лінії - паралелі й меридіани, які утворять систему географічних координат (рис. 1.2, а).

Меридіан - уявна лінія, утворена січною площиною, що проходить через вісь РР1 обертання Землі.

Паралель - уявна лінія, утворена на поверхні Землі січною площиною, перпендикулярною осі обертання Землі. Паралель, утворена площиною, що проходить через центр Землі - екватор.

Один з меридіанів, наприклад меридіан РNМ₀Р₁, приймають за початковий. Тоді положення меридіана точки М визначається двогранним кутом між меридіанною площиною, що проходить через цю точку, і площиною початкового меридіана. Цей кут називають довготою даної точки й позначають буквою л. Положення паралелі точки М визначається кутом між радіусом ОМ земної кулі й площиною екватора. Цей кут називають широтою даної точки й позначають буквою ц. Довготу точки М можна виміряти також дугою NМ паралелі, а широту тієї ж точки - дугою М₁М меридіана. Довгота л та широта ц називаються географічними координатами даної точки.

Початковим меридіаном на поверхні Землі прийнято вважати меридіан, що проходить через центр меридіанного залу найстаршої в Європі астрономічної обсерваторії в Гринвічу, поблизу Лондона. Довготи відраховують до сходу й заходу від початкового меридіана в межах 0...180? і позначають, наприклад, так: 62° с. д. (східної довготи) або 124° з.д. (західної довготи) від Гринвіча; широти -- 0...90? до півночі й півдня від екватора, наприклад 56° пн. ш. (північної широти) або пд.ш. (південної широти).

Положення будь-якої точки на поверхні Землі можна визначити за допомогою астрономічних спостережень (астрономічні координати), обчислити за результатами геодезичних вимірів на місцевості або за спостереженням супутників (геодезичні, координати).

Якщо геодезичні роботи ведуть на невеликій ділянці, що дозволяє не брати до уваги сферичність поверхні Землі, для визначення положення точки використовують систему плоских прямокутних координат (рис. 1.2, б). Систему утворять дві взаємно перпендикулярні лінії (осі), що лежать у горизонтальній площині, причому вісь абсцис х, як правило, сполучають із меридіаном якої-небудь точки. Точка О - початок координат. Позитивний напрямок осі х - на північ від екватора, осі y - на схід від меридіана. Осі абсцис й ординат утворять координатні чверті I...IV, які нумерують за ходом годинної стрілки; північно-східна чверть уважається першою.

Наприклад, положення точки А визначається координатами х_ау_а. Залежно від чверті, у якій розташована точка, перед координатами ставлять знак « + » або « -».

Для повної характеристики положення точки на поверхні Землі необхідно знати ще третю координату - висоту. Висотою точки називається відстань по прямовисному напрямку від цієї точки до рівневої поверхні. Числове значення висоти точки називається її відміткою (позначкою).

Висоти (рис. 1.3) бувають абсолютні, умовні й відносні. Абсолютні висоти, наприклад Н_А, Н_В, відраховують від вихідної рівневої поверхні - середнього рівня океану або моря (у Росії - це нуль Кронштадтського футштока - горизонтальна риска на мідній пластині, прикріпленій до підвалини моста через обвідний канал у м. Кронштадті).

Умовною висотою, наприклад Н_Вум, називається прямовисна відстань від точки земної поверхні до умовної рівневої поверхні - будь-якої точки, прийнятої за вихідну (нульову).

Відносною висотою, або перевищенням h точки називається висота її над іншою точкою земної поверхні (наприклад, точки В над точкою А).

Тема 2 Виміри на земній поверхні. Помилки при вимірах

Вимірювання - процес порівняння фізичної величини, яка вимірюється з однойменною величиною, яка прийнята за одиницю вимірювання.

Основне рівняння вимірювання: Q=N*q, де:

Q- величина,яку вимірюють

N- число,яке вказує у скільки разів Q більше, ніж q

q- величина, прийнята за одиницю

Види вимірів:

1) лінійні

2) кутові

3) висотні

Використовується 3 види кутових мір:

· радіанна- являє собою відношення довжини відповідної дуги до її радіуса;

· градусна - одержана шляхом поділу прямого кута на 90 однакових частин;

· десятинна або градова - основною одиницею є град.

Помилки при вимірах поділяються за двома ознаками:

1) за джерелом походження: вплив зовнішнього середовища, суб'єкт вимірювання, прилад

2) за характером дії: грубі, систематичні, випадкові

Грубі трапляються через неуважність спостерігача (наприклад, прорахування на один см при вимірюванні лінії). Для уникнення потрібно бути уважнішим і повторювати вимірювання.

Систематичні характеризуються сталістю знака (+/-), а іноді сталістю величини самої помилки. Головна причина появи систематичних помилок- недостатнє врегулювання інструментів або вплив середовища (температура). Коли,наприклад, рулетка коротша на 1 см, то помилка буде повторюватися при кожному укладанні рулетки.

Випадкові виникають від невідомих або неврахованих причин, вони неминучі і залишаються після виключення грубих та систематичних помилок вимірювань.

Властивості випадкових похибок:

1) при даних умовах вимірювання (один і той же вимірювач, інструмент, середовище) випадкові помилки по абсолютній величині не можуть перевищувати певного розміру;

2) невеликі помилки бувають частіше,ніж великі;

3) від'ємні випадкові помилки бувають так же часто, як і додатні, а тому алгебраїчна сума всіх випадкових помилок наближається до 0 при збільшенні числа вимірювань до безкінечності.

Тема 3. Геодезичні карти, плани та креслення

Масштаб - відношення довжини лінії на карті або плані до відповідної проекції цієї лінії на місцевості.

Масштаби бувають: числовий, лінійний, поперечний

Числовий - чисельник дробу завжди одиниця, а знаменник показує ступінь зменшення (наприклад, 1:1000).

Лінійний і поперечний - це графічні зображення числового масштабу.

Поняття про карту, план та профіль

При зображенні на папері значних частин поверхні Землі застосовують спеціальні картографічні проекції. Через певні інтервали у вибраній проекції будують зображення меридіанів і паралелей, які перетинаючись, утворюють картографічну сітку. Всередині картографічної сітки розміщують узагальнені відображення елементів місцевості - контурів і рельєфу. Таке зображення місцевості називають картою. Таким чином, картою називають побудоване в картографічній проекції, зменшене, узагальнене зображення значних ділянок поверхні Землі.

План - зменшене подібне зображення горизонтальної проекції ділянки місцевості землі.

Профіль - це зменшене зображення вертикального розрізу земної поверхні земної поверхні за заданим напрямком.

Умовні знаки

Топографічні елементи місцевості зображуються на топографічних картах у вигляді умовних знаків, знаючи які, можна уявити характер і взаємне розташування місцевих предметів. Абсолютно всі об'єкти місцевості позначити неможливо, навіть на карті найбільшого масштабу. З метою підвищення наочності та читання топографічної карти дрібні та незначні об'єкти на ній не позначаються.

Умовними знаками топографічних карт називається система графічних, літерних, цифрових та кольорових позначень, яка дозволяє зобразити місцевість на карті. На даний час використовуються умовні знаки, прийняті у 1983 році. Умовні знаки стандартні і обов'язкові для всіх відомств та установ, що займаються створенням топографічних карт. На всіх топографічних картах умовні знаки одних і тих самих об'єктів загалом однакові й відрізняються тільки розмірами. Цим і забезпечується стандартність умовних знаків і полегшується читання карт різних масштабів.

Графічні умовні знаки поділяються на масштабні, позамасштабні, лінійні,пояснювальні та спеціальні.

Масштабні (контурні) умовні знаки застосовуються для зображення місцевих предметів, розміри яких виражені у масштабі карти і можна визначити площу такого об'єкта (ліс, луг, чагарник, болото тощо). Зовнішні межі (контури) таких об'єктів позначаються на карті крапковим пунктиром, якщо вони не збігаються з лініями місцевості (дорогами, річками тощо).

До пояснювальних знаків належать ті, що вказують на рід рослинності, напрямок течії річок, глибину болота тощо.

Позамасштабні умовні знаки застосовуються для зображення об'єктів, розміри яких не можна показати у масштабі карти (башти, колодязі, пам'ятники, окремі дерева тощо), а, отже, не можна визначити за картою шляхом вимірювань. Точне розташування цих предметів визначається головними точками якими і користуються при визначенні координат, вимірюванні відстаней та вирішенні інших завдань.

Спеціальні умовні знаки встановлюються спеціальними відомствами народного господарства (підземні комунікації).

Тема 3.1 Рельєф місцевості

Рельєф - це сукупність нерівностей земної поверхні. В залежності від характеру рельєфу місцевість діляться на рівнинну, горбисту, гірську.

Основні форми рельєфу:

Гора- нависаюча над навколишньою місцевістю куполоподібна форма рельєфу, найвища точка якої називається вершиною.

Котловина (улоговина) - заглиблення конічної або чашоподібної форми.

Хребет -витягнуте в одному напрямку підвищення.

Яр - витягнуте поглиблення,яке понижується в одному напрямку.

Лощина - витягнуте в одному напрямку заглиблення з дном, що поступово знижується.

Способи зображення рельєфу:

1) перспектива

2) штрихування лініями різної товщини

3) кольорове відмивання

4) підписи позначками

5) горизонталями

Форми рельєфу на планах і картах зображують горизонталями. Горизонталі - це лінії на плані або карті, що з'єднують точки місцевості з однаковою абсолютною висотою. Вони окреслюють форму нерівностей земної поверхні. Для зображення горба відмітки абсолютної висоти переносять на план і з'єднують лініями. На плані горизонталі зображуються лініями коричневого кольору. Проводяться вони через певні проміжки висоти: наприклад, через кожні 5 м, 10 м, 50 м, 200 м тощо. На лінії-горизонталі може бути підписана її абсолютна висота. Відстань між горизонталями залежить від крутизни схилів. Якщо схил крутий, горизонталі на плані будуть розташовані близько одна від одної, якщо ж пологий - на більшій відстані.

Маленькі рисочки, проведені перпендикулярно до горизонталі, називаються бергштрихи. Вони вказують вільним кінцем, у якому напрямку схил знижується. Горизонталями на планах зображують не тільки підвищення, а й западини. При цьому бергштрихи будуть звернені вільним кінцем усередину контуру.

Читаючи по топографічній карті рельєф місцевості та вирішуючи інженерні задачі, потрібно враховувати властивості горизонталей:

· горизонталі ніколи не перетинаються

· усі точки місцевості, що лежать на одній горизонталі,мають однакові висоти

· чим відстань між горизонталями менша, тим стрімкіший схил

· на деяких горизонталях підписують позначки, причому верх цифр направлений в сторону підвищення схилу

· деякі з горизонталей потовщують

· дрібні,але важливі форми рельєфу, які горизонталями зобразити неможливо, показують напівгоризонталями.

Елементи лінії схилу

Лінія схилу характеризується такими елементами:

1) висота перерізу рельєфу (h₀) - це відстань між січними поверхнями;

2) закладання (d) - відстань по карті між суміжними горизонталями;

3) нахил (і) - це крутизна лінії схилу

Висота перерізу рельєфу визначається як різниця між позначками двох суміжних горизонталей.

Закладання визначається шляхом вимірів лінійкою по карті з урахуванням масштабу.

Тема 4 Орієнтування ліній на місцевості

Орієнтувати лінію на місцевості означає визначити її положення відносно іншого напрямку, прийнятого за початковий.

В якості початкового в геодезії використовують пн. напрямок істинного (географічного) меридіана N_i, пн. напрямок магнітного меридіана N_m, пн. напрямок осьового меридіана зони N_o.

Магнітний і географічний полюси не збігаються. Тому магнітний меридіан відхиляється на кут магнітного схилення д.

Схилення магнітної стрілки д - кут між пн. напрямком географічного меридіана та пн. напрямком магнітного меридіана.

А_m=А_і+ д

Зближення меридіанів г - кут між істинним (географічним) і осьовим меридіаном зони.

Для орієнтування напрямів відносно сторін світу користуються азимутами.

Азимут (А) - кут, утворений географіним або магнітним меридіаном і цим напрямком.

Відлічують азимути від північного напряму меридіана - від 0є до 360є за ходом годинникової стрілки.

А_і= д +А_м

При розв'язання інженерно- геодезичних задач для орієнтування ліній місцевості найчастіше використовують не азимути,а дирекційні кути б, відлічуваними від напрямку осі абсцис Х системи плоских прямокутних координат.

Дирекційний кут б -це кут, який відраховується від пн. напрямку осі абсцис по ходу годинникової стрілки до напрямку на задану лінію, в межах від 0є до 360є.

Прямий і обернений дирекційні кути відрізняються один від одного на 180є.

Іноді від азимутів і дирекційних кутів переходять до румбів.

Румб r -це гострий кут, який відраховують від найближчого напрямку меридіана до заданої лінії у межах від 0є до 90є.

Румб має літерне позначення: ПнСх, ПдСх, ПнЗх, ПдЗх, яке показує в якій четверті розміщено напрям, що вивчається і градусна величина.

Правильний запис румбів:

ПнСх: 30є15ґ

Між дирекцій ним кутами та румбами є зв'язок,який дозволяє, знаючи кут,визначити румб і навпаки.

I_чв: б= r

II_чв.: б = 180 є - r

III_чв.: б =180 є + r

IV_чв б =360-r

В залежності від того, у якій чверті знаходиться дирекційний кут, визначають знаки приростів:

Назва чверті	Знаки приростів
	?Х	?У
I ПнСх	+	+
II ПдСх	-	+
III ПдЗх	-	-
IV ПнЗх	-	+

Тема 5 Позначення та закріплення точок на місцевості

1. Геодезичні пункти. Види знаків

2. Прилади для безпосереднього вимірювання ліній

3. Порядок виміру ліній

Кожна лінія, яка вимірюється повинна бути закріплена на знаками. Типи і конструкції знаків залежать від призначення точок. Якщо точки призначені для тимчасового користування, то їх позначають дерев'яними кілочками, довжиною 25-30см і товщиною 5-6 см, металевими штирями та трубками, помітками фарбою, дерев'яними чи залізобетонними стовпами.

Кілок вбивають на рівні із землею і обкопують канавкою у вигляді трикутника, квадрата чи кола. Зверху забивають цвях, голівка якого служить центром знака.

Для більш надійного закріплення і збереження точок використовують дерев'яні стовпи, шматки металевих труб. Для довготривалого збереження точок, їх закріплюють спеціально виготовленими залізобетонними центрами.

Отже знаки закріплення бувають:

· капітальні, складної конструкції

· тимчасові, на невеликий проміжок часу.

По розташуванню:

· грунтові

· стінні.

На будівельному майданчику закладають тимчасові робочі репери і марки, як грунтові, так і стінні. Відмітки на них передають геометричним нівелюванням від реперів і марок державної опорної мережі.

Прилади для вимірювання ліній: землемірні стрічки, рулетки.

Безпосередньо вимірюють відстані на будівельному майданчику тканинною або сталевою рулеткою, довжиною 10-20 м. В роботах середньої точності використовують сталеву 20-ти метрову стрічку. Вимірювання сталевою стрічкою залежно від місцевості дають відносну похибку 1/1000 до 1/3000.

Для точних лінійних вимірювань використовують базисний прилад з інвар ним або сталевим дротом.

Точність вимірювання інвар ним дротом дуже висока: відносна похибка при цьому може бути в межах 1/1500000 довжини виміряної відстані. Проте ці вимірювання досить трудомісткі. Тепер створено принципово нові далекомірні прилади - ниткові, оптичні, світло- і радіодалекоміри, лазерні далекоміри.

Вимірювання лінії полягає в тому, щоб вздовж провішеної лінії послідовно відкладають стрічку на всю її довжину від початку до кінця. Лінію міряють двічі: в прямому та зворотньому напрямку. Обчислюють абсолютну, а через неї відносну похибку, порівнюючи її з допустимою, яка задана інструкцією або окремим положенням. Якщо відносна похибка перевищує допустиму (граничну) похибку, вимірювання повторюють доти, доки не стануть прийнятними.

На результати вимірювань впливають фактори, при яких проводяться вимірювання, матеріал мірного приладу та інші фактори.

В кінцеві результати вводять поправки на компарування, на температуру (мірний прилад при різних температурах має різну довжину), на провисання, на натяг, на нахил лінії відносно горизонту.

Тема 6 Кутові виміри

1. Принципи виміру горизонтальних та вертикальних кутів

2. Типи теодолітів

3. Будова теодоліта

4. Перевірки теодолітів

Кутові виміри виконуються за допомогою теодолітів, екерів, бусолей,гоніометрів.

Найбільш точніший прилад -теодоліт.

За один кутовий вимір приймають 1є -1/90 частина прямого кута.

1є= 60ґ

1ґ=60?

В геодезії кути поділяються на горизонтальні і вертикальні.

Кут утворюється двома променями, які виходять з однієї точки.

Горизонтальний кут- кут,який утворюється двома променями, спроектованими на горизонтальну площину.

Вертикальний кут - кут, що утворений двома променями, спроектованими на вертикальну площину.

Вимірювання кутів проводиться за допомогою теодоліта.

Теодоліти бувають: технічні з металевими кругами і оптичні - з скляними кругами. До них відносяться:

високоточні Т 0,5; Т1

точні Т2,Т5

технічні Т-15, Т20, Т30.

Теодоліт Т-30 - оптичний технічний, з точністю вимірювання 30?, з відліковим мікроскопом для відліку по лімбах горизонтальних і вертикальних кругів. Зорова труба астрономічна, має внутрішню фокусуючи лінзу, яка переміщується кремальєрою. Горизонтальні і вертикальні круги (мають лімби і алідади) призначені для вимірювання відповідно горизонтальних і вертикальних кутів.

Приведення теодоліта в робочий стан

1.Ставляють штатив над вершиною кута

2. На штативі становим гвинтом закріплюють теодоліт (у футлярі)

3. Знімають футляр

4.За допомогою виска центрують теодоліт

5.За допомогою підйомних гвинтів і циліндричного рівня приводять горизонтальний круг в горизонтальне положення

6. Поворотом окуляра зорової труби досягають чіткого зображення сітки ниток.

Будова теодоліта

Перевірки теодоліта

Перевірки теодоліта виконуються для визначення відповідності теодоліта геометричним і оптико-механічним умовам

1 перевірка

Умова: вісь циліндричного рівня повинна бути перпендикулярна до осі обертання теодоліта.

Виконання: теодоліт встановлюють у робоче положення і строго виводять бульбашку циліндричного рівня на середину. Повертають алідаду на 180є і спостерігають за положенням бульбашки рівня: якщо бульбашка на середині-то умова виконується; якщо бульбашка зійшла з середини - то виправлення проводять виправними гвинтами, переміщаючи її на половину величини зміщення і перевірку повторюють.

2 перевірка

Умова: візирна вісь зорової труби повинна бути перпендикулярною до горизонтальної осі теодоліта (осі обертання зорової труби).

Відхилення від цього положення до осі обертання називається колімаційною похибкою зорової труби.

Виконання: перехрестя сітки ниток наводять на добре видиму віддалену точку, розташовану приблизно на одній висоті з інструментом, і беруть відліки по горизонтальному кругу при крузі праворуч (КП) та ліворуч (КЛ) від зорової труби. Різниця відліків повинна бути рівною 180є. Відхилення від цього показує на наявність колімаційної похибки. Якщо вона перевищує подвійну точність приладу, положення візирної осі слід виправити.

С = (КЛ+КП)±180є/2 ? 30? визначення колімаційної похибки

Виправлення проводять встановлюючи на теодоліті відлік КПґ = КП +С, при цьому візирна вісь зійде з об'єкту наведення, виправиними гвинтами сітки повертаємо візирну вісь на об'єкт наведення.

Повторюємо перевірку.

3 перевірка

Умова: горизонтальна вісь обертання зорової труби має бути перпендикулярною до вертикальної осі теодоліта.

Виконання: теодоліт встановлюють на відстані 10-20 м від стіни будівлі, на якій вибирають точку під кутом 25є -30є до горизонту. Наводять зорову трубу на цю точку й при положеннях зорової труби КП і КЛ проектують її на нижню частину стіни, де позначають точки 2 і 3. Якщо відстань між ними не перевищує подвійної ширини бісектора сітки ниток, то умова виконана. У противному випадку прилад ремонтують у майстерні.

4 перевірка

Умова: вертикальна нитка сітки ниток повинна бути перпендикулярною до горизонтальної осі теодоліта

Виконання: вертикальну нитку суміщають із довільно вибраною точкою і повільно повертають трубу у вертикальній площині. Якщо вертикальна нитка сітки ниток не зміщується з вибраної точки, то умова виконана. У противному разі, послабивши гвинти сітки ниток, діафрагму повертають у потрібну сторону і закріплюють гвинти.

Порядок вимірювання горизонтальних кутів

Одним із способів вимірювання горизонтальних кутів є спосіб простих прийомів. Суть цього прийому полягає в тому, що кут вимірюється двічі, при 2-х положеннях теодоліта - при КЛ та КП, тобто двома напівприйомами.

I напівприйомі- при КП (круг праворуч)

1. наводимо зорову трубу на праву точку, де встановлено віху, закріплюємо алідаду і за допомогою навідного гвинта алідади точніше наводять вертикальну нитку на середину низу віхи

2. по лімбу в мікроскоп беруть відлік - а_кп;

3.відкріплюють алідаду і наводять віху на ліву точку

4. по лімбу в мікроскоп беруть відлік - с _кп

На цьому перший напівприйом закінчений

II напівприйом

1.відкріплюють лімб, повертають його приблизно на 90є і знову закріплюють;

2. переводять зорову трубу через зеніт, відкріплюють алідаду і наводять на праву віху;

3.по лімбу в мікроскоп беруть відлік - а_кл;

4. наводять теодоліт на ліву віху і беруть відлік - С_кл.

На цьому другий напівприйомі і увесь прийом закінчується. Значення кута обчислюється двічі:

в_кп= а_кп-С_кп

в_кл=а_кл-С_кл

Різниця між двома значеннями кута не повинна перевищувати подвійної точності теодоліта, тобто 2t.

Якщо різниця в межах 2t, то з 2-х значень обчислюють середню величину:

в_сер= (в_кп+ в_кл)/2

Вимірювання вертикальних кутів

Вертикальні кути вимірюють за допомогою вертикального круга.

Кут вимірюється при 2-х положеннях теодоліта (при КП і КЛ).

Порядок вимірювання:

1.Приводять теодоліт в робочий стан

2.Наводять зорову трубу на точку (перехрестям сітки ниток)

3. По вертикальному лімбу за допомогою мікроскопа беруть відлік КП

4.Те ж саме виконують при положенні теодоліта КЛ

Кут v буде дорівнювати: v = (КП+КЛ)/2

Нівелювання

Нівелювання - вимірювання, які виконуються для визначення відміток точок місцевості або їх різниці.

Існує декілька видів нівелювання:

1) геометричне - за допомогою горизонтального візирного променя ; точність +/- 2мм;

2) тригонометричне - вимірювання перевищень за допомогою вимірювання відстані та кутів нахилу ліній; точність +/- 1 см

3) фізичне (барометричне та гідростатичне, радіолокаційне);

4) механічне - за допомогою спеціальних пристроїв на транспортних засобах;

5) стереофотограмметричне - визначення перевищення по 2-х знімках однієї і тієї самої місцевості

Геометричне нівелювання проводиться горизонтальним візирним променем, який отримують найчастіше за допомогою приладів, які називаються нівелірами. Точність геометричного нівелювання характеризується середньою квадратичною похибкою нівелювання на 1 км подвійного ходу рівній від 0.5 до 10.0 мм в залежності від типу використовуваних приладів.

Способи геометричного нівелювання

Геометричне нівелювання виконується горизонтальним променем візування. Перед нівелюванням точки на місцевості закріплюють кілочками, милицями, черевиками, на які встановлюють вертикально нівелірні рейки. Місце встановлення нівеліра для роботи називають станцією, а відстань від нівеліра до рейки - пліччю нівелювання.

Рис. 30 Способи геометричного нівелювання: а - з середини; б - вперед

Розрізняють два способи геометричного нівелювання: із середини і вперед. При нівелюванні з середини нівелір встановлюється приблизно на рівних відстанях від рейок, поставлених на точки А і В, а перевищення обчислюють за формулою:

h = a - b,

де а і b - відліки в мм по рейках, встановленим відповідно на задній по ходу руху при нівелюванні і передній точках.

Знак перевищення h вийде позитивним, якщо а більше b, і негативним, якщо а менше b. Якщо відома висота Н _А задньої точки А, то висота передньої точки В

Н _В = Н _А + h.

При нівелюванні вперед нівелір ставлять так, щоб його окуляр знаходився над точкою А, вимірюють висоту приладу i, потім візуючи на рейку, прямовисно поставлену в точці В, беруть відлік b. У цьому випадку:

h = i - b.

При нівелюванні декількох точок для обчислення їх висот використовують горизонт приладу, яким називають висоту горизонтальної лінії візування, тобто горизонт приладу дорівнює висоті точки, на якій встановлена ??рейка, плюс відлік по рейці. З рис. 30 б слід:

ДП = H _A + i; Н _B = ДП - b.

Послідовне нівелювання застосовується для вимірювання перевищень між точками А і D, розділеними значною відстанню або перевищеннями.

Послідовне нівелювання

Частіше приходиться визначати перевищення між точками, які знаходяться на значній відстані одна від одної. Тоді виконують послідовне нівелювання на першій, другій, … станціях.



по результатах вимірювань на кожній станції обчислюють перевищення по кожній станції:

h₁=a₁-b₁, h₂=a₂-b₂, ….. h_n=a_n-b_n

Точки, спільні для двох сусідніх станцій, називаються звязуючими, а точки, розташовані між звязуючими, називаються проміжними, наприклад т.Х.

Н_с= Н_А+ h₁+h₂=H_A+a₁-b₁+a₂-b₂

Позначки проміжних точок обчислюють через горизонт інструменту

Нівелювання вперед

При нівелюванні вперед нівелір ставлять так, щоб його окуляр знаходився над точкою А, вимірюють висоту приладу i, потім візуючи на рейку, прямовисно поставлену в точці В, беруть відлік b. У цьому випадку:

h = i - b.

При нівелюванні декількох точок для обчислення їх висот використовують горизонт приладу, яким називають висоту горизонтальної лінії візування, тобто горизонт приладу дорівнює висоті точки, на якій встановлена ??рейка, плюс відлік по рейці.



ДП = H _A + i; Н _B = ДП - b.

Послідовне нівелювання застосовується для вимірювання перевищень між точками А і D, розділеними значною відстанню або перевищеннями.

а - з середини;

Нівелювання з середини

При нівелюванні з середини нівелір встановлюється приблизно на рівних відстанях від рейок, поставлених на точки А і В, а перевищення обчислюють за формулою:

h = a - b,

де а і b - відліки в мм по рейках, встановленим відповідно на задній по ходу руху при нівелюванні і передній точках.

Знак перевищення h вийде позитивним, якщо а більше b, і негативним, якщо а менше b. Якщо відома висота Н _А задньої точки А, то висота передньої точки В

Н _В = Н _А + h.

Установка нівеліра в робоче положення

Для установки нівеліра в робоче положення його закріплюють на штативі становим гвинтом і обертанням спочатку двох, а потім третій підйомних гвинтів наводять пляшечку круглого рівня на середину. Відхилення бульбашки від середини допускається в межах другої окружності. У цьому випадку діапазон роботи елеваціонного гвинта дозволить встановити пляшечку циліндричного рівня в нуль-пункт і встановити візирну вісь зорової труби в горизонтальне положення при дотриманні головної умови (для нівеліра з циліндричним рівнем UU1 WW1). Наближене наведення на нівелірну рейку виконують за допомогою мушки, розташованої зверху зорової труби. Більш точне наведення здійснюють обертанням навідного гвинта зорової труби, яку перед відліком по рейці попередньо встановлюють по оку (обертанням окуляра) і з предмета (обертанням кремальерой) для чіткого спільного зображення сітки ниток і поділів на нівелірної рейці. Перед відліком по середній нитці ретельно поєднують кінці пляшечки циліндричного рівня в полі зору труби, повільно обертаючи елеваціонний гвинт.

Тригонометричні нівелювання

Тригонометричні нівелювання називають також геодезичним або нівелюванням похилим променем. Воно виконується теодолітом; для визначення перевищення між двома точками потрібно виміряти кут нахилу і відстань. У точці А встановлюють теодоліт, в точці В - рейку або віху відомої висоти V. Вимірюють кут нахилу зорової труби теодоліта при наведенні її на верх віхи або рейки. Помилка вимірювання перевищення з тригонометричного нівелювання оцінюється величиною від 2 см до 10 см на 100 м відстані. При послідовному вимірюванні перевищень виходить висотний хід; у висотному ході кути нахилу вимірюють двічі: в прямому і зворотному напрямках.



Будова нівеліра

1- окуляр зорової труби

2- зорова труба

3- візир

4- об'єктив

5- гвинт чіткості (кремальєра)

6- навідний гвинт зорової труби

7- круглий рівень

8- виправний гвинт круглого рівня

9- елеваційний гвинт

10- циліндричний рівень

Порядок приведення нівеліра в робочий стан

1. Ставлять штатив посередині між точками, що нівелюються, і закріплюють його в землі.

2. Становим гвинтом закріплюють нівелір на штативі

3. Підйомними гвинтами виводять бульбашку круглого рівня на середину

4. Поворотом окуляра домагаються чіткого зображення сітки ниток, а поворотом кремальєри - чіткого зображення рейки.

Порядок роботи з нівеліром на станції

Після приведення нівеліра в робочий стан починають вимірювання перевищень між точками.

Порядок роботи:

1. Наводять нівелір на задню рейку, яка повернута чорною стороною, елеваційним гвинтом суміщають кінці зображення кульки циліндричного рівня.

2. По середній нитці сітки ниток беруть відлік по рейці - а_чорн (чорне)

3. Повертають нівелір на передню рейку, перевіряють циліндричний рівень і беруть відлік по передній рейці - в_чорне (чорне)

4. Повертають рейку червоною стороною і беруть відлік - в_черв(червоне)

5. Повертають нівелір на задню рейку і беруть відлік - а_черв(червоне)

Вимірювання закінчено.

Контроль вимірювання на станції

Зі станції не сходять і нівелір не переносять на наступну станцію, доки не переконаються в правильності вимірювань. Для цього є два види контролю:

1.По різниці нулів чорних і червоних сторін рейок (п'яток рейок):

а_черв-а_чорн= 4 785 (4 685) мм +/- 5 (нуль червоної сторони рейки)

b_черв-b_чорн= 4 785 (4 685) мм +/- 5

2.По різниці перевищень, одержаних по відліках, взятих по чорній і червоній стороні рейки:

а_чорн- b_чорн=h_чорн

а_черв- b_черв= h_черв

Різниця між одержаними двома значеннями перевищень не повинна бути більшою за 5 мм (для IV кл.).

Якщо різниця між перевищеннями більша за 5 мм, то шукають причину похибки, усувають її і вимірювання повторюють, доки не одержать прийнятного результату. Після цього нівелір знімають і переходять на іншу станцію.

Топографічна зйомка місцевості

Топографічна зйомка -- сукупність робіт зі створення топографічних карт або планів місцевості за допомогою вимірювань відстаней, висот, кутів тощо за допомогою різних інструментів (наземна зйомка), а також отримання зображень земної поверхні з літальних апаратів (аерофотозйомка, космічна зйомка).

Наземні зйомки бувають планові, висотні та комбіновані. При плановій виходить топографічна карта, але без урахування рельєфу, тобто тільки ситуація (сукупність об'єктів місцевості). Висотна зйомка відображає характеристики рельєфу. І комбінована зйомка являє собою поєднання висотної і планової зйомок.

Топографічна зйомка, особливо великих масштабів, є важливим видом геодезичних робіт. Потреби в ній можуть виникнути при створенні і оновленні топокарт, складанні генпланів, складання робочих креслень, для вирішення вертикального планування та проектуванні ландшафтного дизайну. На основі топографічної зйомки можливо побудувати цифрову модель місцевості.

Топографічні роботи сильно полегшились після появи спеціальних геодезичних GPS приймачів, суміщених з комп'ютером і синхронізованих між собою по радіоканалу.

Види планової зйомочної основи

Основою планової зйомочної основи є мережа пунктів державної опорної основи 4-х класів. На основі державних геодезичних мереж будують мережу геодезичних пунктів місцевого значення, а потім на основі їх будують роботу основу.

Координати і висоти всіх пунктів цих мереж визначають в єдиній системі.

Планову основу зйомок складають пункти тріангуляції, полігонометрії, теодолітних ходів.

Вибір виду планової основи зйомки залежить від рельєфу місцевості, забудованості, рослинності та інших факторів.

Тахеометрична зйомка

Тахеометрична зйомка - основний вид зйомки для створення планів невеликих незабудованих і малозабудованих ділянок, а також вузьких смуг місцевості уздовж ліній майбутніх доріг, трубопроводів й інших комунікацій. З появою тахеометрів-автоматів цей спосіб зйомки стає основним і для значних по площі територій, особливо коли необхідно одержати цифрову модель місцевості. При тахеометричній зйомці ситуацію й рельєф знімають одночасно, але на відміну від мензульної зйомки план становлять у камеральних умовах за результатами польових вимірів.

Зйомку роблять із вихідних точок - пунктів будь-яких опорних і знімальних геодезичних мереж. Знімальна мережа може бути створена у вигляді теодолітно-нівелірних ходів, коли позначки точок теодолітного ходу визначають геометричним нівелюванням. У більшості ж випадків для зйомки прокладають тахеометричні ходи, що відрізняються тим, що всі елементи ходу (кути, довжини ліній, перевищення) визначають теодолітом або тахеометром-автоматом. При цьому одночасно з додатком тахеометричного ходу роблять зйомку. У цьому головну відмінність тахеометричної зйомки від інших видів топографічних зйомок.

Висотна зйомка

Висотна зйомка виконується для одержання інформації про рельєф місцевості, про висоти окремих частин споруд і характерних точок Землі.

Висотна зйомка виконується при нівелюванні, при тахеометричній, мензульній зйомках, а також при аерофотозйомці.

При нівелюванні планову зйомочну мережу будують у вигляді квадратів, прямокутників або магістралей з поперечниками, а відмітки характерних точок місцевості визначають геометричним нівелюванням.

Нівелювання по квадратах застосовують на рівнинній місцевості, а по магістралях з поперечниками.

Розділ 2 Організація геодезичних робіт в будівництві

Основні задачі геодезичного обслуговування в будівництві

На сучасному етапі зведення інженерних споруд виконують індустріальним методом. При цьому значна кількість елементів будівельних конструкцій виготовляється на домобудівних комбінатах і поставляється на будівельний майданчик.

При проектуванні інженерних споруд застосовуються системи автоматизованого проектування (САПР), геоінформаційні системи і технології (ГІСТ).

Інженер-проектувальник повинен добре володіти технологіями та приладами виконання інженерно-геодезичних робіт. Повинен уміти користуватися топографічними картами та планами, електронними картами (ЕК) та цифровими моделями місцевості (ЦММ), уміти застосовувати технології САПР та ГІСТ при проектуванні інженерних споруд.

Інженер-будівельник повинен знати і вміти застосовувати сучасні методи та прилади геодезичних розмічувальних робіт і контрольно-монтажних вимірювань.

Інженерно-геодезичні роботи виконують у строки і за графіком, узгодженим з графіком виконання будівельно-монтажних і спеціальних робіт. При зведенні висотних і унікальних споруд, монтажі складного технологічного устаткування створюється спеціальна геодезична служба.

Головним завданням геодезичної служби є забезпечення передбачених проектом виконання будівельних робіт (ПВБР) геометричних параметрів інженерних споруд і встановлення елементів конструкцій у проектне положення із заданою точністю.

Основні види геодезичних робіт на будівельних майданчиках:

1) Інженерно-геодезичні вишукування:

- створення планово-висотної основи і топографічне знімання будівельних майданчиків;

- трасування лінійних споруд;

- геодезична прив'язка (визначення координат і висот) геологічних виробок, гідрологічних створів та ін.;

2) Інженерно-геодезичне проектування - виконується на стадії проектування інженерних споруд:

- підбір та складання топографічних планів, профілів та інших матеріалів, необхідних для проектування інженерних споруд;

- геодезична підготовка проекту споруди включає розрахунок і визначення необхідних вихідних даних для перенесення проекту споруди на місцевість;

- розробка методів виконання інженерно-геодезичних робіт і складання розмічувальних креслень; підбір приладів необхідної точності;

- розв'язання задач з вертикального планування будівельних майданчиків (обчислення проектних позначок, площ,об'ємів робіт тощо).

3) Розмічування інженерних споруд. При перенесенні проекту споруди з плану на місцевість виконують такі інженерно-геодезичні роботи:

- побудова планово-висотної розмічувальної геодезичної мережі;

- розмічування і закріплення на місцевості головних або основних осей споруди;

- детальні розмічування споруд ( створення будівельної обноски та закріплення на ній основних, детальних і монтажних осей);

- створення спеціальної геодезичної основи на вихідному (нульовому) монтажному горизонті.

4) Геодезичне забезпечення монтажу елементів будівельних конструкцій і технологічного устаткування. Воно включає:

- перенесення осей споруд і висотних маяків на монтажні горизонти;

- розмічування планового положення монтажних осей і закріплення висотних маяків на монтажних горизонтах;

- геодезичні вимірювання при встановленні елементів конструкцій у плані, за висотою та вертикаллю;

- розмічування монтажних осей і контроль монтажу технологічного устаткування;

- виконавче знімання.

5) Спостереження за деформаціями основ і фундаментів споруди:

- визначення осідань інженерних споруд;

- визначення планових зміщень споруди;

- визначення кренів висотних споруд.

При зведенні висотних і унікальних споруд на основі ПВБР складають проект виконання геодезичних робіт (ПВГР).Він складається з:

1.Організація геодезичних робіт. Календарний план, кошторис і техніко - економічне обґрунтування ПВГР.

2.Основні геодезичні роботи. Проектування планово-висотної мережі розмічувальних робіт, розрахунок точності та методика виконання робіт. Типи центрів,прилади.

3.Контроль стійкості пунктів планово-висотної основи у процесі виконання будівельно-монтажних робіт. Періодичність контролю. Згущення геодезичної мережі.

4.Перенесення в натуру осей споруди. Точність, методи, закріплення та контрольні виміри.

5.Детальні розмічування споруди. Точність, способи виконання робіт і закріплення.

6. Геодезичне забезпечення монтажних робіт. Методи, точність і прилади для вимірювання планово-висотного положення елементів конструкцій споруди та технологічного устаткування.

7.Виконавче знімання. Контрольні вимірювання точності монтажних робіт. Ведення виконавчого генерального плану.

8.Вимірювання деформацій споруди. Обґрунтування точності. Геодезична основа. Методи вимірів і циклічність робіт.

Технічна документація

1.Будівельний паспорт включає комплекс документів на право використання земельної ділянки і встановлює права використання земельної ділянки, межі ділянки, вихідні дані для проектування, умови забудови, червоні лінії та обов'язки забудовника.

Будівельний паспорт містить інженерно-геологічну хар-ку будів. майданчика і умови підключення споруд до міських інженерних мереж. Його складає і видає управління головного архітектора. Отримує - замовник-забудовник.

2.Генеральний план - це крупно масштабна карта чи план, на якому показано весь комплекс надземних та підземних споруд.

На генеральному плані масштабу 1: 500- 1: 2000 і дрібніше нанесені всі наявні та запроектовані споруди і їх елементи, дороги, проектні координати, позначки характерних точок і площин.

3.Робочі креслення -на планах крупних масштабів розробляють креслення детального проектування споруди:

титульний лист проекту, що містить основні характеристики споруди, планову і висотну прив'язку осей споруд до пунктів планово-висотної геодезичної основи чи твердих місцевих предметів чи контурів; систему переходу від геодезичних координат до відносних будівельних координат;

плани розмічування головних і основних осей споруд, відомість координат перетину осей споруди, характеристики елементів споруд, вершин кутів повороту повздовжніх осей автошляхів, залізничних колій, колодязів підземних комунікацій, опор ліній електропередач тощо;

плани фундаментів з прив'язкою їх елементів до осей споруд, ширини та глибини залягання, відстані між осями;

вертикальні розрізи, що характеризують архітектуру будинку, глибину залягання фундаментів, висоти віконних і дверних отворів, конструкцію окремих елементів;

плани фундаментів під технологічне обладнання (осі,розміри і глибина залягання фундаментів з прив'язкою до основних осей споруди);

монтажні креслення промислового і технологічного обладнання, на яких показані контури будівельних конструкцій і технологічного устаткування.

4.Проект вертикального планування складається у масштабі 1: 1000- 1:2000, містить усі необхідні дані для перетворення наявного рельєфу місцевості в проектну поверхню, що надійно забезпечує швидке відведення поверхневих вод з майданчика з метою нормальної експлуатації будинків і споруд. Основним кресленням є картограма земляних робіт.

Проект використовують при плануванні земної поверхні будівельного майданчика.

5. Будівельний генплан розробляється на основі генплану, де додатково показано розміщення тимчасових споруд, великих механізованих пристроїв, транспортні шляхи, інженерні мережі, склади, огорожі, складування матеріалів.

6. Технічна документація геодезичної частини проекту включає:

· проект створення планово-висотної геодезичної мережі будівельного майданчика, каталоги координат і висот;

· обґрунтування та схеми закріплення геодезичних пунктів;

· розрахунок точності виконання інженерно-геодезичних робіт, вибір приладів;

· схему - проект побудови на місцевості головних та основних осей будинків і споруд, розміщення створних знаків;

· проект спостережень за осіданнями і деформаціями споруд з розміщенням контрольних марок і реперів, програму та періодичність вимірювань;

· вказівки до методики геодезичного забезпечення монтажу будівельних елементів і конструкцій, поновлення і закріплення монтажних осей і горизонтів, виконання контрольно-монтажних вимірів;

· вказівки до методики і точності виконавчих знімань, складання виконавчого генплану після завершення будівельних робіт

Будівельні норми точності

Нині в Україні діє розроблена в СРСР «Система забезпечення точності геометричних параметрів у будівництві». Вона складається із системи стандартів: ГОСТ 23615-79 «Статистический анализ точности »; ГОСТ 23616-79 «Контроль точности»; ГОСТ 21778-81 «Основные положения»; ГОСТ 21779-82 «Система допусков»; ГОСТ 21779-83 «Расчёт точности».

При розробці проектів інженерних споруд на кресленнях показують номінальні( проектні) розміри. Практично виникають відхилення від номінальних розмірів. Виміряні розміри називають дійсними. Отже, точність характеризує ступінь наближення дійсних розмірів до номінальних.

...