České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební DIPLOMOVÁ PRÁCE Pavla Dušková

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební

DIPLOMOVÁ PRÁCE

2010

Pavla Dušková

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební, Katedra speciální geodézie Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie

DIPLOMOVÁ PRÁCE Sledování mostního objektu

Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ilona Janžurová

Praha 2010

Bc.Pavla Dušková

Čestné prohlášení Prohlašuji, že diplomovou práci na téma „ Sledování mostního objektu “ jsem vypracovala samostatně. Použitou literaturu a podkladové materiály uvádím v přiloženém seznamu literatury. Souhlasím se zapůjčováním práce nebo jejím zveřejňováním se souhlasem katedry.

V Janově u Litomyšle, dne 10. prosince 2010 ……………………………………… Bc. Pavla Dušková

Poděkování Touto cestou bych ráda poděkovala všem, kteří přispěli ke vzniku této diplomové práce, zejména pak Ing. Iloně Janžurové a Doc. Ing. Pavlu Hánkovi, CSc. za jejich ochotu a rady při vedení mé práce a firmě Geodézie Česká Třebová s.r.o. za poskytnuté materiály. Děkuji také své rodině a svému příteli za podporu a zázemí při zpracování mé diplomové práce.

Bc. Pavla Dušková

Anotace Tématem této diplomové práce je „Sledování mostního objektu“. V první části je hlavním záměrem popsat celkové geodetické práce při stavbě mostního objektu SO 202 na stavbě I/43 Opatov obchvat. Celý mostní objekt jsem rozdělila stejně jako v realizační dokumentaci stavby na tři části. A to na opěry mostu, podpěry mostu (pilíře) a nosnou mostní konstrukci.(mostovku). V druhé části poté po jeho dokončení a zpuštění do provozu byl mostní objekt dále výškově sledován a zjištěné hodnoty měření zpracovány. Dále byly testovány a porovnány nivelační přístroje Trimble DiNi 12T a Sokkia SDL2.

Annotation The theme of this thesis is " Monitoring of the bridge." In the first part of the main is intention to describe the overall geodetic work in the construction of the bridge SO202 on the construction I/43 Opatov by-pass highway . The entire bridge building has been divided as in the detailed design works on three parts. And it on the abutments, trestlework (bridge pillars) and supporting the bridge structure (bridge floor). In the second part, then, after its completion and desolation into operation the bridge was further monitored height also and measurement value processing. Furthermore was tested and compared leveling device marks Trimble Dini 12T and Sokkia SDL2.

OBSAH 1.

ÚVOD........................................................................................................................ 8

2.

DOPRAVNÍ VÝZNAM STAVBY.......................................................................... 9

3.

UMÍSTĚNÍ A POPIS STAVBY ........................................................................... 10

4.

TECHNICKÉ ÚDAJE........................................................................................... 12 4.1

IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE MOSTU ................................................................................................... 12

4.2

ZÁKLADNÍ ÚDAJE O MOSTĚ ........................................................................................................ 13

4.3

VŠEOBECNÝ POPIS...................................................................................................................... 14

5.

PŘÍSTROJE A POMŮCKY ................................................................................. 15

6.

METODY MĚŘENÍ VÝŠEK ............................................................................... 17 6.1

BAROMETRICKÁ METODA .......................................................................................................... 17

6.2

HYDROSTATICKÁ METODA ......................................................................................................... 18

6.3

TRIGONOMETRICKÁ METODA ..................................................................................................... 18

6.4

GNSS ........................................................................................................................................ 18

6.4.1 6.5

7.

8.

9.

Systém GPS - NAVSTAR.................................................................................................... 19 NIVELACE ................................................................................................................................. 20

GEODETICKÉ PRÁCE ....................................................................................... 23 7.1

REKOGNOSKACE TERÉNU A STÁVAJÍCÍHO BODOVÉHO POLE ....................................................... 24

7.2

NÁVRH MĚŘENÍ SÍTĚ A JEJÍ ZAMĚŘENÍ ...................................................................................... 25

7.3

VYTYČENÍ OPĚR ........................................................................................................................ 27

7.4

VYTYČENÍ PODPĚR (PILÍŘŮ)....................................................................................................... 28

7.5

VYTYČENÍ NOSNÉ MOSTNÍ KONSTRUKCE (MOSTOVKY)............................................................. 30

KONTROLNÍ ZAMĚŘENÍ MOSTU.................................................................. 34 8.1

PŘESNOST MĚŘENÍ ..................................................................................................................... 34

8.2

POUŽITÉ METODY ...................................................................................................................... 35

8.3

CHARAKTERISTIKA PŘESNOSTI................................................................................................... 36

8.4

NIVELAČNÍ MĚŘENÍ .................................................................................................................... 37

POROVNÁNÍ A TESTOVÁNÍ NIVELAČNÍCH PŘÍSTROJŮ....................... 41 9.1

DIGITÁLNÍ NIVEAČNÍ PŘÍSTROJ SOKKIA SDL 2 ............................................................................ 41

9.2

DIGITÁLNÍ NIVEAČNÍ PŘÍSTROJ TRIMBLE DINI 12T..................................................................... 42

9.3

TESTOVÁNÍ NIVELAČNÍCH PŘÍSTROJŮ ........................................................................................ 43

10. ZÁVĚR ................................................................................................................... 47

České vysoké učení technické v Praze „ Sledování mostního objektu (SO 202 – obchvat Opatova) “

1. ÚVOD Ve své bakalářské práci jsem se věnovala geodetickým měřením při výstavbě silničního nadjezdu, který je součástí obchvatu města Holice. To jsem ještě netušila, že budu mít možnost tuto zkušenost rozšířit a zlepšit v tak brzké době na další velké stavbě, což bylo na obchvatu obce Opatova na Svitavsku. Tato stavba je důležitým úsekem v modernizaci komunikace I/43, která je spojnicí mezi Brnem, Ostravou a severní hranicí republiky. Současně je tato komunikace napojena u Svitav na rychlostní komunikaci I/35 a podle studie VÚP Pardubického kraje na ní bude napojena i budoucí rychlostní komunikace R35. Především se však splnil letitý sen mnoha obyvatel Opatova i řidičů, kteří museli dlouhou obcí projíždět devatenácti zatáčkami. Skutečnost, že jsem se opět ocitla na tak velké stavbě při geodetických pracích od úplného počátku, mi vnuklo myšlenku popsat celkovou stavbu a postupné geodetické práce během celé výstavby jednoho z největších stavebních objektů této stavby. Jde o mostní objekt SO 202, který byl kompletně dokončen a uveden do provozu v listopadu 2009. Také jsem měla jedinečnou příležitost využít nově osazených výškových bodů, na kterých jsem následně provedla jednotlivá kontrolní měření. Body byly osazeny dle realizační dokumentace stavby (RDS).

Obr.1.1 a 1.2 Mapový výřez obce Opatov + trasa obchvatu

8


2. Dopravní význam stavby Stavba řeší přeložku silnice I/43 v délce 750 m části obcí, v délce 3 400 m mimo obec Opatov na Svitavsku. Silnice I/43 je spojnicí mezi městy Lanškroun a Svitavy a tvoří významnou dopravní trasu do Polska. Pro řidiče se stalo cestování mezi Svitavami, Českou Třebovou, Ústím nad Orlicí a Lanškrounem trasou, na které byl přebudován poslední významně zpomalující úsek komunikace. Dokončená stavba je velkým přínosem pro celou obec Opatov, zvláště pak pro obyvatele žijící v blízkosti stávající silnice I/43, která v původní trase komunikaci vedla v délce 4 km zastavěnou částí obce ve stísněných poměrech s úzkou a směrově i výškově velmi členitou vozovkou bez chodníků. Chůze chodců po této silnici a jízda vozidel proto byly velmi nebezpečné. Protože zástavba obce je z velké části postavena oboustranně podél původní silnice I/43, byla většina obyvatel obce vystavena nadměrnému hluku a nadměrným emisím z této frekventované komunikace, kde nemalou část dopravy tvoří průjezdná těžká nákladní doprava. V celostátním sčítání dopravy provedeném v roce 2000 projíždělo obcí Opatov průměrně 5160 vozidel v obou směrech, z toho 1320 těžkých vozidel. Odkloněním trasy silnice I/43 z větší části mimo obec jsou uvedené negativní důsledky silniční dopravy jak pro obyvatelé obce Opatov, tak pro projíždějící řidiče vozidel z převážné míry odstraněny. V okrajových částech obce, kde trasa přeložky prochází blízkosti zástavby, jsou pro snížení účinků hluku ze silniční dopravy postaveny protihlukové stěny. Navíc je rovněž vybudována norná stěna na řece Třebovce proti případnému znečištění podzemních vod CHOPAV (chráněná oblast přirozené akumulace vod). Trasa přeložky přetíná biokoridor, který bude překlenut mostním objektem.

9


3.Umístění a popis stavby Stavba komunikace I/43 začíná na křižovatce mezi silnicemi III/36813 na Dětřichov a III/0439 na Opatovec. Odtud je vedena v původní trase stávající silnice s rozšířením po pravé straně a úpravou nevyhovující nivelety až po křižovatku s místní komunikací k nádraží ČD za hrází rybníku Vidlák. Zde se odklání od původní trasy přes zahrady a dostává se do extravilánu severozápadně od obce, kudy prochází v převážné části trasy. Na konci obchvatu se vrací zpět do intravilánu obce a napojuje se na stávající již zrekonstruovanou a kategorizovanou silnici I/43 před mostním objektem přes Třebovku na vtoku do rybníku Hvězda. Trasa přechází třemi mostními objekty přes tři údolí jednopolovým mostem ve staničení 1,733 km biokoridor, čtyřpolovým mostem ve staničení 2,063 km a jednopolovým mostním objektem ve staničení 2,729 km přes polní cestu. Součástí stavby je napojení přeložky na stávající silnici I/43 na začátku i na konci obce a stavbou vyvolané přeložky a úpravy místních komunikací. V první části je trasa přeložky vedena v souběhu se stávající trasou, jejím rozšířením a výškovým vyrovnáním do staničení 0,800 km mimo zástavbu, do staničení 1,100 km v zástavbě po hrázi rybníku Vidlák. Od staničení 1,100 km až po staničení 1,440 km se odklání od původní trasy a prochází přes zahrady. Od staničení 1,440 km prochází nezastavěným územím přes pole a louky. Na konci úseku se trasa opět napojuje na trasu stávající silnice I/43. Celá trasa se nachází v CHOPAV, ale nenachází se v žádném ochranném pásmu vodního zdroje. Úsek přeložky silnice mimo stávající I/43 včetně mostních objektů bylo možné budovat bez podstatného omezení provozu na stávající silnici I/43. Pouze místa souběhu tras nové a stávající silnice I/43 bylo nutné provádět za provozu po polovinách. Křižovatkové větve napojující nově vybudovanou přeložku I/43 na stávající I/43 na začátku a konci obce byly kompletně dokončeny až po zpuštění provozu obchvatu.

10


Obr.3.1Situace obchvatu

11


4.TECHNICKÉ ÚDAJE Následující text byl zpracován dle [1].

4.1 Identifikační údaje mostu

Stavba Název objektu Katastrální území Obec Okres Kraj Zhotovitel

Investor Nadřízený orgán

Uvažovaný správce mostu Generální projektant Hlavní inženýr projektu Druh převáděné komunikace Kategorie komunikace na mostě Druh přemosťované překážky Úhel křížení Volná výška na mostě

I/43 Opatov – obchvat SO 202 - MOST km 2,062 90 Opatov Opatov Svitavy Pardubický Skanska DS,a.s. Divize Dopravního stavitelství Bohunická 133/50, 619 00 Brno Direkce Čechy východ, závod Pardubice Průmyslová 493, 530 03 Pardubice Ředitelství silnic a dálnic ČR- správa Pardubice, Hlaváčova 902, 530 02 Pardubice Ministerstvo dopravy ČR Náb. Ludvíka Svobody 12/1222, 110 15 Praha1 Ředitelství silnic a dálnic ČR - správa Pardubice Optima spol. s r.o. Žižkova 738/IV , 566 01 Vysoké Mýto Ing. Stanislav Netolický Silnice I/43 S 9,5/80 údolí 90° neomezená

12


4.2 Základní údaje o mostě Charakteristika mostu Jedná se o most pozemní komunikace, na silnici I/43. Vede přes údolí o 4 polích. Je jednopodlažní, s horní mostovkou, nepohyblivý, trvalý, kolmý, průběh trasy směrově v přímé a výškově v klesání, s normovanou zatížitelností. Vodorovnou nosnou konstrukci mostu tvoří čtyřpólová trámová betonová konstrukce spřažená z podélných trámů z předpjatého betonu se železobetonovou monolitickou spřahující deskou. Rozpětí jednotlivých polí je 20,40 + 2 x 25,50 + 20,40 m. Spodní

stavba

mostu

je

tvořena

dvěma

masivními

monolitickými

železobetonovými krajními opěrami s rovnoběžnými křídly a třemi páry mezilehlých monolitických železobetonových pilířů. Na mezilehlých pilířích mostu i na krajních opěrách je nosná konstrukce mostu uložena na elastomerových ložiscích. Ložiska samotná jsou přenesena úložnými železobetonovými bloky do úložného prahu konstrukce opěr a pilířů. Založení spodní stavby pilířů mostu je realizováno pomocí železobetonových základových pasů uložených na podkladním betonu, podpěry jsou založeny pomocí vrtaných železobetonových pilot a následných železobetonových základových pasů.

Délka přemostění

90,84 m

Délka mostu

100,07 m

Délka nosné konstrukce

92,80m

Volná šířka mostu

9,50 m

Šířka průchozího prostoru

pravá strana 1,59 m, levá strana 0,84 m

Šířka mostu

11,93 m

Šířka nosné konstrukce

11,25 m

Výška mostu

6,30 m

Výška mostu nad terénem

11,21 m

Stavební výška

1,44 m

Zatížení mostu

statická zatěžovací zkouška se nebude provádět 13


4.3 Všeobecný popis Mostní objekt (SO202) je realizován jako součást stavby „I/43 Opatov – obchvat“. Termín realizace je v době od března 2008 do listopadu 2009, včetně propojení s budoucí trasou komunikace první třídy.

Obr4.1Příčný řez

Obr4.2Podélný řez

Obr4.3Půdorys

14


5. Přístroje a pomůcky Při geodetických pracích na stavbě se používaly tyto přístroje. Pro méně přesné práce: •

systém GPS Trimble 5700 - modulární dvoufrekvenční GPS systém, který se vyznačuje vysokou odolností a spolehlivostí. Lze použít jako referenční i mobilní stanici.

Přesnosti: metoda

HORIZONT.

VERTIKÁLNÍ

RTK

1 cm + 1 ppm

2 cm + 1 ppm

Static/ FastStatic

5 mm + 0,5 ppm

5 mm + 0,5 ppm

Obr. 5.1 GPS Trimble

Pro přesné práce: •

Totální stanice Trimble S6 - vyznačuje se vysokou rychlostí a přesností měření,

automatickým

cílením

a

sledováním

hranolu. Umožňuje měření bez hranolu, jednoduché ostření, rozšiřitelnost celého systému. přesnost přístroje: ve směru 1“, v délce 1 mm + 1 ppm rozsah měření délek: 0,2 – 2500m zvětšení dalekohledu: 30 x (optika Carl Zeiss) provoz: 6 hodin / 1 vnitřní baterie

Obr. 5.2 přístroj Trimble S6

15


•

TCU – Univerzální řídící jednotka - univerzální odnímatelná řídící jednotka pro GPS a totální stanice, konstruovaná i do drsných podmínek (-30°C až +50°C) s barevným dotykovým displejem. Umožňuje podle aktuálních podmínek měření nebo požadavků zakázky měnit kontrolér mezi totální stanicí GPS. Obr. 5.3 TCU

Technické údaje přístrojů převzaty z [2]

•

Digitální nivelační přístroj Trimble DiNi 12T Přesnost obousměrné nivelace za použití invarové latě: 0,3 mm/km. Přesnost obousměrné nivelace za použití běžné latě: 1,0 mm/km. Rozsah měření: 1,5 – 100 m Zvětšení dalekohledu: 32x

Obr. 5.4 Přístroj DiNi 12T

Nejmenší potřebný laťový úsek pro elektronické odečtení je 30 cm. Umožňuje výškové vyrovnání nivelačního pořadu přímo v terénu.

Technické údaje nivelačního přístroje převzaty z [3]

16


6. Metody měření výšek Následující text byl zpracován dle [4,5].

Měření výšek spočívá v určování výškových rozdílů (převýšení) mezi body s danou výškou a body určovanými. Převýšení můžeme přibližně definovat jako nejkratší (svislou) vzdálenost mezi dvěma hladinovými plochami proloženými výchozím a koncovým bodem. V geodézii lze pro určování výšek použít několik metod. Jsou to metody: •

barometrická,

•

hydrostatická,

•

trigonometrická,

•

GNSS,

•

nivelace.

Nejpoužívanější metodou pro přesná měření je geometrická nivelace a trigonometrická metoda, ostatní metody jsou metodami doplňkovými, jejichž použití je omezeno přesností nebo přístrojovým vybavením.

6.1 Barometrická metoda Jednoduchá, rychlá avšak méně přesná metoda měření výšek, při které se používají barometry. Princip metody je založen na měření barometrického tlaku vzduchu vyvolaného tíhou zemské atmosféry. Výškový rozdíl dvou bodů se určí v závislosti na měřeném rozdílu barometrických tlaků. Dnes se již nepoužívá, zejména pro malou dosažitelnou přesnost. Ačkoliv tato metoda umožňuje jen hrubé měření, používalo se jí s výhodou při určování velkých převýšení ve vysokohorském terénu.

17


6.2 Hydrostatická metoda Princip metody vychází ze známého fyzikálního zákona o spojených nádobách naplněných vhodnou kapalinou. Nejjednodušší pomůckou je hadicová vodováha, která se běžně používá ve stavebnictví. Na obou svisle umístěných odměrných válcích nádobách (koncích vodováhy) jsou stupnice umožňující odečítat výšku hladiny. Jeden konec vodováhy se umístí na bod se známou výškou a druhý se může pohybovat po bodech, na kterých má být výška určena. Taková jednoduchá vodováha se používá při srovnávání výšek na stavbách, kde jimi dosahovaná přesnost je vyhovující. Běžné možnosti rozsahu metody jsou cca ±0,3 m v převýšení (v závislosti na velikosti nádob) s dosahem asi 50 m (záleží na délce propojení).

6.3 Trigonometrická metoda Tato metoda je poměrně rychlá. Její velká výhoda je možnost překonat značné převýšení na krátkém úseku bez mnohého přestavování stroje, které by bylo u nivelace nezbytné, a možnost měřit výšku nepřístupného bodu. Pokud se použije trojpodstavcová souprava a dostatečně přesné vybavení, dokáže tato metoda nahradit technickou nivelaci. Trigonometrickou metodou je možno měřit i přesnější práce, ale kromě volby přesných pomůcek je nutné dávat pozor zvláště na přesnost zacílení, která klesá se vzrůstající vzdáleností, a na centraci. Při větších vzdálenostech je také třeba zohlednit vliv zakřivení zemského povrchu a refrakce světla.

6.4 GNSS globální navigační družicové systémy: •

GPS NAVSTAR – americký,

•

GLONASS – ruský,

•

GALILEO – ESA (EU),

•

Compass– čínský,

•

další indický, japonský....

18


6.4.1. Systém GPS - NAVSTAR GPS - Global Positioning System NAVSTAR - Navigation System using Time and Ranging

Tato metoda je nejpoužívanějším navigačním systémem GNSS na světě. Její vývoj začal v 70. letech minulého století a spravuje ho ministerstvo obrany v USA. Na počátku byla využívána jen jako přesný vojenský lokalizační a navigační prostředek sledování pozic vojenských jednotek, zaměřování cílů, apod. V 80. letech 20. století americká vláda rozhodla o jeho uvolnění i pro civilní účely. Pro svoji činnost využívá soustavu navigačních družic obíhajících Zemi na základě přesně určených podmínek a nepřetržitě vysílajících datové informace. Systém NAVSTAR – GPS je tvořen třemi segmenty: kosmickým, řídícím, uživatelským. Přijímače GPS vybírají družice, které se použijí k určení polohy, rychlosti nebo času, pomocí různých algoritmů. Důležitá kritéria pro výběr družic zahrnují: „zdraví“ družice, faktory DOP, faktor URA, elevační úhel. Údaje o „zdraví“ družice jsou vysílány pro všechny družice v podrámci navigační zprávy. Pokud je družice v rámci navigační zprávy indikována jako nezdravá, neměla by být zahrnuta do výpočtu. Přesnost GPS je charakterizována jako DOP (Dilution of Precision) - přesnost přijímaného signálu v závislosti na postavení satelitů .Podle účelu měření je možné jako kritérium pro výběr družic vybrat : •

PDOP (polohový DOP,vliv na určení polohy v prostoru),

•

HDOP (horizontální DOP,vliv na určení horizontální polohy),

•

TDOP (vertikální DOP,vliv na určení výšky).

Faktor URA je údaj, který je vysílán v podrámci navigační zprávy každé družice. Je to předpovězená, ale negarantovaná hodnota přesnosti určení pseudovzdálenosti. Přesnost určení pseudovzdálenosti ovlivňuje i elevační úhel, pod

19


kterým se nachází družice vůči rovině horizontu. Typicky nejnižší hodnota elevačního úhlu, pod kterým se signály družic již programově nepřijímají je 5°. Elevační maska pomáhá také redukovat problémy s vícecestným šířením signálů (multipath). Při použití navigačního systému GPS musíme tedy dbát na to, že přijímač bude pracovat pouze tehdy, bude-li schopen přijímat signály z družic (nejméně ze 4), tzn., že jeho anténa musí na družice „vidět“. Nemůžeme proto počítat s jeho funkčností uvnitř budov (někdy pouze u okna), v lese apod.

6.5 NIVELACE Nivelace je dlouhodobě uznávána po praktické i teoretické stránce jako ekonomická a dostupná metoda poskytující přesné výsledky. Nejčastěji se používá obousměrná geometrická nivelace ze středu (tam a zpět) nebo plošná nivelace.

Geometrická nivelace ze středu Tato metoda je obecně nejpoužívanější, nejhospodárnější a zároveň nejpřesnější. Je to praktická metoda, jejímž užitím se buď omezí nebo úplně vyloučí mnoho chyb z měření. Metoda funguje na principu přenášení výšky mezi dvěma body z bodu ležícího mezi nimi. Způsob měření této metody je obecně znám, proto ho zde nebudu dále rozepisovat.

Plošná nivelace Můžeme ji zařadit jak mezi podrobné mapovací výškopisné metody, tak mezi speciální nivelační práce pro inženýrskou geodézii. Její podstatou je určování výšek množiny diskrétních charakteristických podrobných bodů. Plošná nivelace se používá k zjištění výškových poměrů terénu s plošnou rozlohou, jehož povrch není příliš členitý ani skloněný. Jde o zaměření výšek bodů, které se volí podle polohy objektů v terénu či podle tvaru terénu. Z bodů vhodného nivelačního pořadu, procházejícího daným územím, se bočními záměrami určí výšky zvolených bodů. Při vyhodnocování plošné nivelace je nutné znát i polohu

20


určovaných bodů. Ta je buď známá z polohopisného plánu dané lokality, nebo se výjimečně určuje současně s měřením výšek (nevýhoda metody). Častým předmětem měření jsou liniové stavby (železnice, silnice, dálnice) a vodní toky, plošné a prostorové stavební objekty. Ty se zaměřují podélným profilem a příčnými profily.

Rozdělení nivelace podle požadované přesnosti Na přesnost měření výškových rozdílů jsou kladeny různé nároky podle druhu geodetických prací. Podle přesnosti se nivelace dělí do čtyř základních skupin: •

technická nivelace (TN),

•

přesná nivelace (PN),

•

velmi přesná nivelace (VPN),

•

zvlášť přesná nivelace (ZPN).

Chyby nivelačních prací Jako každé měření je i nivelace zatížena výskytem chyb, které se dají rozdělit na hrubé chyby a nevyhnutelné chyby, které mohou mít charakter buď chyb systematických nebo nahodilých. Vliv těchto chyb je třeba z měření vyloučit nebo alespoň omezit na nejmenší míru. Hrubé chyby Hrubé chyby (omyly) nejsou způsobeny podmínkami měření, ale spíše se jich dopustí většinou sám měřič nepozorností, vlivem únavy, nefunkčností pomůcek či monotónností měřického postupu. Dosahují různé velikosti, různých hodnot a nedají se opravit. Příkladem mohou být nefunkčnost kompenzátoru, postavení latě na jiný výstupek nivelační podložky, chybné zapsání nebo odečtení měřené hodnoty a neúnosný vliv refrakce. Měření zatížené hrubou chybou nebo omylem je nepoužitelné, je nutné jej vyloučit a případně nahradit měřením novým. Nevyhnutelné chyby Nevyhnutelné chyby se vyskytují i při maximální pečlivosti i při přesném dodržení technologického postupu. Dělí se na systematické a nahodilé.

21


Systematické chyby Systematické chyby mají v souboru měření stále stejné znaménko. Dělí se na: •

stejné velikosti (konstantní),

•

proměnné velikosti,

•

periodické.

•

chyba ze zakřivení horizontu,

•

chyba ze sklonu záměrné přímky,

•

chyba ze svislé složky refrakce,

•

chyba z nesprávné hodnoty délky laťového metru,

•

chyba z nesvislé polohy latě.

Např.:

Nahodilé chyby Jedná se o skupinu chyb, které při stejné měřené veličině, metodě i stejných podmínkách mohou nabývat různých hodnot i různých znamének. Tyto chyby jsou vzájemně nezávislé, značně nepředvídatelné a neodůvodnitelné, ale splňují určité zákonitosti dané normálním rozdělením pravděpodobnosti výskytu (tzv. Gaussovy zákony). Např.: •

chyba ze změny výšky přístroje a latě,

•

chyba ze čtení laťové stupnice,

•

chyba z nestejnoměrného dělení laťové stupnice a nekolmosti patek latí,

•

chyba z chvění při činnosti kompenzátoru.

22


7. Geodetické práce I přestože jsem byla v té době zaměstnaná jen jako brigádník, měla jsem možnost stát po boku hlavního geodeta celé stavby, který mě na začátku seznámil s projektovou dokumentací včetně vytyčovacích hodnot jednotlivých částí mostního objektu. Podílela jsem se jak na rekognoskaci terénu, tak na budování polohového a výškového bodového pole v průběhu celé stavby. Rovněž jsem se podílela i na závěrečném zaměření skutečného stavu mostních objektů. U veškerých dalších postupů, které budu popisovat v této diplomové práci jsem se osobně z větší části zúčastnila a to buď jako figurant či měřič. Stavební objekt SO 202 je most přes údolí a podle projektové dokumentace stavby je rozdělen na jednotlivé výkresy, které jsou podrobně rozděleny na jednotlivé úseky během výstavby. Toto rozdělení je rozlišeno v návaznosti po sobě jdoucích jednotlivých činnostech, které na sebe postupně navazují .

Můžeme tyto práce rozdělit na: •

přípravu území,

•

výstavba opěr,

•

výstavba podpěr (pilířů),

•

zhotovení nosné mostní konstrukce (mostovky),

•

izolační práce,

•

položení krytových vrstev na mostě,

•

dokončovací práce.

Podle tohoto rozdělení jsem rozdělila i tuto část diplomové práce, kde jsem se zaměřila na důležitost vytyčení opěr, podpěr (pilířů) a následně mostovky.

23


7.1 Rekognoskace terénu a stávajícího bodového pole Při převzetí staveniště byla provedena v dané lokalitě rekognoskace terénu a stávajícího bodového pole. V prostoru staveniště a jeho blízkém okolí byly na základě geodetických údajů získaných z katastrálního pracoviště Svitavy a ze serveru Českého úřadu zeměměřického a katastrálního (ČÚZK) rekognoskovány body základního polohového a výškového bodového pole (ZPBP a ZVBP) a body zhušťovací (ZhB). Byly nalezeny z TL 2524 body č.: 16, 237, 239, 243, 246 a z TL 2525 body č.: 2, 6, 207, 211, které byly dle geodetických údajů ověřeny. V další etapě rekognoskace stávajícího bodového pole byly dle geodetických údajů, předaných objednatelem, vyhledány a ověřeny body, které určil a stabilizoval geodet investora před zahájením stavebních prací-firma Geodézie Svitavy, při zaměření mapového podkladu pro projekt, popřípadě při vytyčení obvodu staveniště (trvalého záboru). Toto stávající bodové pole bylo zhuštěno body, určenými metodou GPS. Konkrétně pro tuto stavbu byl určen transformační klíč měření GPS, připojovacími body měření GPS byly určeny body č.0925240010, 0924150480, 0924100210, 0924130470 a 0933010130.

Výškové připojení na Českou státní nivelační síť (ČSNS) bylo provedeno následovně: Na základě geodetických údajů získaných z katastrálního pracoviště Svitavy a ze serveru ČÚZK byly vyhledány nivelační body č.: EF-85, EF-87, EF-88, EF88.1, EF-88.4, EF-89, EF-94, EF-95.4 a EF-96.3. Tyto nivelační body byly ověřeny měřením na okolní body nivelačního pořadu. U těchto bodů bylo konstatováno, že jejich nadmořská výška odpovídá geodetickým údajům a že je možné je považovat za pevné. Z nich se poté vychází pro další určování výškových bodů v prostoru staveniště. Jejich nadmořská výška je vztažena k výškovému systému Baltském po vyrovnání.

24


7.2 Návrh měřické sítě a její zaměření Pro potřeby vytyčení a podrobného zaměření skutečného provedení stavby silničního obchvatu obce Opatov bylo nutné zhustit stávající bodové pole. Při návrhu geodetické sítě byl respektován požadavek, aby nově určené body byly stabilizovány v místech, kde nebudou ohroženy stavební činností, zároveň se zachovají po celou dobu stavby a zároveň nepoškodí vlastnické vztahy k pozemkům - z tohoto důvodu byly tyto nově určované body umístěny do pozemků ve vlastnictví ŘSD ČR, popřípadě do pozemků ve vlastnictví obce Opatov. Pro prvotní geodetické práce byly použity nalezené body ZBP, ZhB, body určené firmou Geodézie Svitavy a nově určené body metodou GPS. V této fázi stavby se jednalo o vytyčování hrubých zemních prací-terénní úpravy, vytyčení výkopových prací opěr a podpěr. Pro prostorové vytyčování opěr a podpěr mostu, byla celá síť zpřesněna vyrovnání MNČ programem GEUS 14021 sestavení 36 (protokol z vyrovnání převzat od firmy Geodézie česká Třebová, viz. příloha č.4) a v prostoru mostu byly určeny výškové fixy (silnostěnné železné trubky o průměru 2 palce a délce cca 1,5 m). Přesnost a parametry sítě u vytyčovaného mostu odpovídají požadavkům normy ČSN 730420. Zaměření sítě bylo provedeno totální stanicí TRIMBLE S6 s automatickým ukládáním dat, kdy k měření byla použita trojpodstavcová soustava pro zmírnění chyby z centrace. Měření bylo polohově připojeno na body ZBP a ZhB č.0925240160, 0925242430, 0925242130, 0925250020, 0925250060 a 0925252700. Poloha bodů určených metodou MNČ splňuje kritérium přesnosti (směrodatná odchylka σxy = 0.06 m) pro kód kvality 3 u nově vybudovaných bodů měřické sítě. Pro prostor SO202 byly určeny a vyrovnány body 9214, 9216 a 9244. Výškově byl prostor SO202 připojen na bod nivelačního pořadu EF 96.3 - 87, který byl ověřen.

25


Obr. 7.1 Přehled bodů

Přesnost vytyčení prostorové polohy mostu (podle [6]): Přesnost vytyčení prostorové polohy mostu se posuzuje podle kritérií pro přesnost vytyčení polohy charakteristických bodů osy mostu a určení výšky hlavních výškových bodů. Charakteristické body osy mostu se stanoví v projektové dokumentaci - bývají to koncové body osy mostu v opěrách, ve středech pilířů, popř. body v ose. Podélné odchylky charakteristických bodů, měřené v podélném směru osy komunikace na mostě od charakteristických bodů k ose liniového stavebního objektu, nad kterým je most budován, nesmí přesáhnout hodnotu mezní podélná odchylka pro silniční komunikace ± 40mm a pro ostatní ± 80mm . Kritériem přesnosti určení výšek hlavních výškových bodů je mezní výšková chyba, daná hodnotou ± 6 mm. Přesnost podrobného vytyčení mostu se posuzuje podle kritérií pro přesnost vytyčení podrobných bodů pro zemní práce, spodní stavbu (základy, patky, opěry,

26


pilíře apod.), nosnou konstrukcí a podrobných bodů svršku včetně určení jejich výšek z hlavních výškových bodů.

Přesnost vytyčení podrobných bodů mostu Kritériem přesnosti vytyčení podrobných bodů mostu jsou mezní podélné a příčné odchylky vztažené k charakteristickým bodům osy mostu a mezní výškové odchylky vztažené k hlavním výškovým bodům. Hodnoty těchto odchylek podrobných bodů stanoví projektant (projektová dokumentace). Doporučené hodnoty:

Stavební etapa

Mezní odchylka v [mm] podélná

příčná

výšková

Zemní práce

±100

±100

±50

Spodní stavba

± 20

± 20

± 20

Nosná konstrukce (včetně ložisek a svršku mostu)

± 20

±15

±15

7.3 Vytyčení opěr Podle projektové dokumentace jsou opěry číselně rozděleny od začátku staničení na č.1 (2,017 000 km) a č.5 (2,108 800 km). Jelikož jde o hlubinné založení přes stávající údolí, bylo nutné před zahájením výstavby spodní stavby opěr mostu upravit podloží a zhotovit násypy pro pilotáží šablony. Po skrývce ornice byly vytyčeny paty násypů pro obě pilotážní plošiny. Po dokončení násypů byly vytyčeny vnitřní okraje betonových pilotážních plošin směrově a výškově. Dále následovalo zabetonování pilotážích plošin a byla zkontrolována výšková a směrová poloha. V zabetonovaných šablonách byla podle projektové dokumentace vynechána čtvercová místa pro budoucí piloty, ve kterých byly vytyčeny osy jednotlivých pilot. Pilotážní šablony slouží k zajištění svislosti při vrtání pilot vrtnou soupravou

27


a zároveň průsečíky úhlopříček vnitřních rohů pilotážních šablon určují střed jednotlivých pilot. Po osazení tzv. „armokošů“ v místech budoucích pilot pro opěry a jejich zabetonování, bylo provedeno kontrolní polohové porovnání středů pilot projektovaných a skutečných. Skutečné středy pilot byly určeny jako průsečíky spojnic všech zaměřených protilehlých roxorů (prutů armokoše) na jednotlivých pilotách. Následně se pokračuje zhotovením podkladního betonu na pilotách, který je námi výškově zkontrolován a jsou zde vytyčeny základní body opěry. Před betonáží opěr musí být zkontrolovány lomové body bednění v projektované výšce a zároveň i jeho svislost. Toto měření bylo provedeno i po betonáži a odstranění bednění. Dalším krokem je provedeno osazení bednění podložiskových bloků, kdy je jejich poloha a výška překontrolována a poté se mohou teprve zabetonovat. Na zhotovených podložiskových blocích jsou osazena jednotlivá ložiska těsně před osazením armatury příčníků. Poté se provede kontrolní polohové zaměření středů usazených ložisek (středy byly realizovány jako průsečíky jeho os vyznačených na ložisku pro směrové usazení). Dále byla zaměřena výška jednotlivých ložisek v místě středů a na krajích v místě vyznačené osy. Z veškerých těchto prací jsou vyhotoveny protokoly, kde je porovnána skutečnost s projektovou dokumentací (viz příloha č.1).

7.4 Vytyčení podpěr (pilířů) Pilíře jsou opět číselně rozděleny dle staničení od začátku úseku na: dvojice pilířů č.2 (ve staničení 2,03740 km) dvojice pilířů č.3 (ve staničení 2,06290 km) dvojice pilířů č.4 (ve staničení 2,08840 km).

28


Jelikož se u všech pilířů postupovalo při výstavbě souběžně, budu proto popisovat sled těchto pracích včetně vytyčování a skutečné zaměření pouze na jedné dvojici pilířů, neboť bych se u dalších pilířů pouze opakovala. Podle projektové dokumentace byl pro dva pilíře určen jeden společný základ. Všechny tři základy pilířů jsou založeny plošně oproti podpěrám a jejich základová spára je v zářezu. Podle projektové dokumentace je proto nejdříve vytyčen polohově a výškově výkopový plán jednotlivých základů podpěr. Po vytěžení na úroveň základové spáry je pak tato spára geodeticky zaměřena a současně s tím vytyčen obvod a výška podkladního betonu základu pilířů. Po jeho zabetonování byla provedena jeho kontrola a současně je vytyčena poloha lomových bodů tvaru samotného základu pilířů a lomové body pilířů samotných dle vytyčovacího výkresu. Po zhotovení armatury a bednění základu pilířů mostní konstrukce, před betonáží samotnou, bylo provedeno kontrolní polohové zaměření poloh všech zmíněných lomových bodů na vrchu bednění. Tím je zároveň zkontrolována i svislost bednění základů pilířů, která je velmi důležitá pro další výstavbu mostu. Toto měření je provedeno i po betonáži samotné. Dále pokračuje výstavba dvojice pilířů, kde je postup měření naprosto stejný jako u základu pilířů. Na zhotoveném pilíři jsou zabetonovány opět podložiskové bloky a osazena ložiska samotná. Kontrolní měření je obdobné jako na opěrách, které je popsáno v předchozí kapitole. Tento postup je opět prováděn na dalších podpěrách stejně tak, jak je uvedeno v úvodu. Z veškerých kontrolních měření jsou opět vypracovány protokoly, kde je porovnána skutečnost s projektovou dokumentací (viz příloha č. 2).

29


….Obr.7.3 Ukázka armování podpěry

Obr.7.2Vrtná souprava + armokoš

Obr. 7.4 Pohled na stavbu

7.5 Vytyčení nosné mostní konstrukce (mostovky) Mostovka jako taková je z hlediska stavebního i po stránce vytyčení velmi náročná a důležitá pro celkový výsledek stavby. Jsou na ní kladeny větší nároky při realizaci, než při zakládání spodní stavby mostu. Osa mostovky musí navazovat již na postavené opěry a podpěry, na kterých jsou již osazeny a zaměřeny směrově

30


a výškově ložiska, na které se navazuje. Novinkou pro mě bylo, že po zhotovení spodní stavby mostu bylo osazeno provizorní nosné bednění budoucí mostovky okolo pilířů, na které jsme vytyčily lomové body všech

příčníků a okraje os

jednotlivých prefabrikovaných předem částečně předpjatých nosníků. Při osazování jednotlivých nosníků bylo nutné s velkou přesností kontrolovat každé osazení. Z tohoto měření byly provedeny protokoly o měření a až po jeho odsouhlasení technickým dozorem stavby a projektantem mostního objektu bylo možné pokračovat v dalších pracích na mostovce. Po zhotovení bednění mostovky následovalo

zaměření

tvaru

mostovky

v příčných

řezech

dle

projektové

dokumentace. Tím je zkontrolována přesnost osazení bednění a může pokračovat osazení armatury příčníků a mostovky. Po zhotovení armatury jsou na jejím vrchu osazeny v podélném

směru mostu vodítka, která jsou zaměřena v jednotlivých

liniích podélného směru a tím je zkontrolována přesná výška budoucího vrchu mostovky. Tato vodítka zároveň slouží pro kontrolu měření po betonáži samotné. Betonáž mostovky byla navíc rozdělena na dvě etapy. První den byly zabetonovány příčníky a druhý den poté mostovka samotná. Poté proběhlo kontrolní měření vrchu mostovky a po konečném předepnutí nosníků mostovky a odbednění provizorního nosného bednění opět. Tyto hodnoty byly porovnány a zkontrolovány s projektovou dokumentací. Po vybudování mostovky následuje vybudování říms mostu po obou stranách, kde je kontrolována osa a okrajové body bednění obou říms před betonáží tak i po ní. Tím nejdůležitější nosná část včetně spodní stavby mostu byla zhotovena a poté pokračují izolační práce a na konec položeny krytové vrstvy na mostě. Tyto jednotlivé vrstvy jsou pak zaměřovány také. Dále byly vytyčeny body pro zábradlí vlevo a protihlukovou zeď vpravo. Po osazení této konstrukce byly jednotlivé body opět geodeticky zkontrolovány. Z popisu je zřejmé, že z každého zaměření je pak nutné vytvořit technickou zprávu (protokoly) o správnosti osazení jednotlivých částí mostu, která se předkládá zhotoviteli a technickému dozoru stavby. (viz. příloha č.3)

31


Obr.7.5 Pohled na mostovku mostu

32


Obr. 7.6 Zaměření skutečného provedení stavby mostu

33


8. Kontrolní měření mostu Kontrolní měření a měření posunů patří k jedné z nejvýznamnějších činností inženýrské geodézie. Jedná se o kontrolu geometrických parametrů stavby, tedy ověřování rozměrů. Pokud jde o parametry stavby, lze zde

zahrnout aspekty

ekonomické, hygienické, vliv na životní prostředí, spolehlivosti, funkčnosti a jiné. Tyto aspekty by měli být definovány v projektové dokumentaci stavby. Geometrické parametry musí vyhovovat mezním odchylkám a měří se geodetickými nebo jinými metodami. Kontrolují se především posuny podélné, svislé a prostorové. Sledování probíhá v etapách po určitých intervalech a může být relativní i absolutní. V etapě provozu pak můžeme sledovat chování stavby, předpovídat budoucí vývoj, předcházet poruchám a tím zjišťovat jejich příčiny v závislosti na okolních podmínkách. Především se jedná o vlivy teplotní, dopravní i vlivy závislé na čase. Posuny se měří v průběhu stavby i po jejím dokončení. Měření probíhá v etapách, při kterých jsou měřeny veličiny určující základní polohu pozorovaných bodů. Od té se určují změny v etapách následujících. Předpis doporučuje určovat rozdíly přímo měřených veličin. Tento fakt lze uskutečnit nucenou centrací na betonových pilířích, což v mnoha případech nemusí být příliš levná záležitost a na mnoha stavbách se neprovádí. Jediným dostupným zdrojem pro měření posunů a přetvoření, nejen pro komerční, ale i výzkumnou sféru, je normativní předpis ČSN 73 0405 – Měření stavebních objektů [7], vydaný Českým normalizačním institutem v roce 1997.

8.1 Přesnost měření Podle normativního předpisu nemají hodnoty mezních odchylek nově navrhovaných objektů překročit 1-5 mm, v závislosti na charakteru základové půdy. Velikost mezní odchylky měření posunů u používaných stavebních objektů je dána vztahem.

δ5 =

2 pk , 5

(8.1)

34


kde pk je kritická hodnota posunu v mm, při jejímž dosažení dojde k ohrožení sledovaného objektu. Při překročení nejistoty měření δ5 je posun prokázán. Přesnost posunu p, jako rozdíl dvou etap, s přesností měření bodu σb:

σ p = σ b 2.

(8.2)

Nejistota určení posunu, tedy mezní odchylka:

δ p = σ p .u p ,

(8.3)

kde up je koeficient spolehlivosti, volíme 2,5. Mezní chyba posunu byla stanovena na δP = 3 mm.

Požadovaná směrodatná odchylka posunu se určí jako:

δT =

σ Tmet up

,

(8.4)

kde σTmet je mezní odchylka posunu σTmet = 3 mm.

8.2 Použité metody Přesná nivelace Tato metoda bývá pro měření posunů nejjednodušší a lze díky ní dosahovat přesných výsledků prakticky ihned po ukončení. Používá se geometrická nivelace ze středu, obousměrná - tam i zpět, nebo plošná nivelace. Oproti měření v České státní nivelační síti má však měření určitá specifika. Základním předpokladem měření absolutních posunů je stálost vztažných bodů. Z důvodu terénních úprav byl jeden z výškových fixů (železná trubka) zasypán a nebyl již nalezen. Sledovaný objekt je dobře přístupný, proto byla zejména při sledování stability opěr a podpěr použita nivelační metoda uzavřeného výškového pořadu (počáteční a koncový bod nivelace je totožný). Početní výhodou je kontrola uzávěru. Metoda využívá taktéž principu geometrické nivelace ze středu. Pokud 35


mají boční záměry odlišnou délku než na bod vzad a vpřed, je automaticky zavedena oprava ze sklonu záměrné přímky. Pro dosažení správných výsledků je nutno dodržovat zásady přesné nivelace. Technologie přesné nivelace je stanovena v Instrukci pro práci v ČSJNS. Při běžné přesné nivelaci uvažujeme následující - u přístroje by zvětšení dalekohledu mělo být alespoň 24 násobné, stativy by měly být pevné, nivelační podložky litinové těžké, záměry se měří na desetiny metru. Při použití invarové latě by neměla délka záměry přesáhnout 40 m a výška by neměla klesnout pod 50 cm. Jelikož firma Geodézie Česká Třebová s.r.o, od které jsem si zapůjčovala digitální nivelační přístroj Trimble DiNi 12T nedisponuje invarovou latí, k měření byla použita skládací kódovaná lať (5m).

8.3 Charakteristiky přesnosti Rozbor přesnosti před měřením byl předem daný požadavky na přesnou nivelaci. U rozboru přesnosti po měření se porovnává dosažená hodnota uzávěru pořadu. Vychází se z přesnosti určení laťového úseku, která byla určena z empirických výzkumů na hodnotu σl = 0,15 mm. Díky tomu lze určit směrodatnou odchylku měřeného převýšení jedním směrem: σh =σl .√2 = 0,21 mm.

(8.5)

Směrodatná odchylka nivelačního oddílu je následně: σO = σh .√n = 0,42 mm,

(8.6)

kde n je počet přestav jedním směrem. Mezní rozdíl uzávěru pro dvojí měření, tedy tam a zpět: δUΦmet = up . σO .√n = 2,5 mm,

(8.7)

kde up je voleno 2,5 z důvodu nepříznivých podmínek při měření, jako jsou nivelační lať bez použití opěrek a frekventované místo, tedy přítomnost chvění a kyvů způsobené dopravou. 36


8.4 Nivelační měření Po dokončení celého mostního objektu byly na mostě osazeny jednotlivé kontrolní měřické body na mostovce, pilířích a opěrách podle projektované dokumentace. Tyto body byly ještě před zpuštěním provozu geodeticky zaměřeny. Na římsách mostní konstrukce bylo stabilizováno celkem 18 hřebových značek a na opěrách a pilířích mostní konstrukce bylo stabilizováno celkem 10 hřebových značek pro sledování případných svislých posunů. Číslování značek a jejich schematický náčrt polohy je na obr.8.1

Obr.8.1 Schématický náčrt polohy hřebových značek

Obr. 8.2. Stabilizace bodů

37


Výšky byly určeny dne 3.11.2009 nivelačními pořady z bodu č.605 (456,8561 m.n.m.) na bod č.607 (442,6189 m.n.m.). Výsledné výšky značek byly vypočítány jako aritmetický průměr ze dvou nezávislých měření. Toto měření bylo zvoleno jako základní etapa. Pro všechny další etapy byl zvolen výchozí bod č. 605, na kterém se opět končilo.Výpočet posunů na bodě je vždy rozdíl mezi základní a další etapou. Výpočet byl proveden v programu MS Excel. datum etapa teplota [°C] rychlost větru [m/s] vlhkost vzduchu [%] oblačnost

3.11.2009 0 -0,5 7,6 100 oblačno

17.3.2010 1 1,7 1,9 77 Zataženo

14.4.2010 2 4,8 3,9 99 oblačno

9.10.2010 3 13 4,8 48 polojasno

20.11.2010 4 5,6 0,8 75 zataženo

Tab.8.1 Etapy měření

I když jsem se měření základní etapy sama zúčastnila, nepodařilo se mi zpětně dohledat uložená data z digitálního nivelačního přístroje, tudíž jsem hodnoty naměřených výšek základní etapy převzala od firmy Geodézie Česká Třebová bez doložení nivelačního zápisníku. Totéž nemohu doložit i z první etapy, kde vzhledem k mému úrazu (únor 2010) jsem požádala kolegy z firmy k změření jedné z etap. Bohužel chybou špatné komunikace byla tato etapa změřena jen na 3 desetinná místa a bez uložení dat z digitálního přístroje. I přesto jsem se rozhodla naměřená data použít pro porovnání mezi jednotlivými etapami. Ostatní zápisníky viz. příloha č.6.

etapa

1

2

3

4

etapa

1

2

3

4

t[°C]

1,7

4,8

13

5,6

t[°C]

1,7

4,8

13

5,6

bod

odchylky od základní etapy [mm]

bod

1L 2L 3L 4L 5L 6L 7L 8L 9L

0,1 -0,2 -1,0 0,0 0,5 -0,1 0,2 -0,1 -1,0

0,4 0,8 -0,6 1,6 1,4 1,8 0,9 1,7 0,3

-1,1 -1,4 -1,6 1,4 1,6 3,2 2,4 2,3 2,5

1,4 1,5 1,3 3,1 3,3 3,8 2,9 2,8 2,2

1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 9P

odchylky od základní etapy [mm] 0,2 -0,1 0,0 -0,7 -0,2 0,6 0,3 -0,7 -0,4

-0,6 0,2 0,8 0,4 1,7 1,2 2,1 1,7 1,1

-1,0 -0,7 -1,0 0,9 1,3 3,8 2,7 2,4 2,3

1,1 1,7 2,0 2,4 2,6 4,2 3,9 2,7 2,1

Tab.8.2 Hodnoty posunů bodů od základní etapy - mostovka

38

České vysoké učení technické v Praze

Posun [mm]

„ Sledování mostního objektu (SO 202 – obchvat Opatova) “

5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 1

2

3

4 17.3.

5 14.4

6 9.10.

7

8

9

20.11

Graf 8.1 Posuny bodů od základní etapy – mostovka levá strana

Posuny [mm]

4,0 2,0 0,0 -2,0 1

2

3

4 17.3.

5 14.4.

6 9.10.

7

8

9

20.11.

Graf 8.2 Posuny bodů od základní etapy – mostovka pravá strana

Z výše uvedených hodnot je zřejmé, že největší změny nastaly na bodech umístěných ve druhé polovině mostovky. Jedná se o body na levé straně číslo 5 a 6 a na pravé straně o body č.6 a 7. Maximální svislý posun na těchto bodech činil 4,2 mm. Na vyhodnocené odchylky mohla mít vliv doprava po zpuštění do provozu, dotvarování celé mostní konstrukce, popřípadě vliv střídání teplot (roční období). Také některé odchylky mohly být částečně ovlivněny provozem během měření, které se nepodařilo vyloučit. Uzávěry nivelačních pořadů však nepřekročily mezní hodnoty (viz.zápisníky). Kompletní přehled výšek podrobných bodů a hodnot svislých posunů pro jednotlivé etapy měření je uveden v příloze č.5.

39


etapa t[°C]

1

2

3

4

etapa

1,7

4,8

13

5,6

t[°C]

odchylky od základní etapy [mm] 0,2 -1,2 -0,8 -0,3 0,5 -1,0 -1,4 1,1 1,7 1,2 1,7 1,1 0,2 -0,4 -1,3 -2,7 -0,4 1,1 0,7 -0,2

bod

10L 11L 12L 13L 14L

Bod

10P 11P 12P 13P 14P

1

2

3

4

1,7

4,8

13

5,6

odchylky od základní etapy [mm] -0,5 1,8 1,6 1,5 1,6 -0,3 -1,0 0,2 2,2 2,0 1,8 -2,0 0,3 -1,6 -2,6 -3,0 -1,3 1,1 -0,3 -0,8

Tab.8.3 Hodnoty posunů bodů od základní etapy – opěry a pilíře

2,0

Posun [mm]

1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 10

11

12 17.3.

14.4.

13 9.10.

14

20.11.

Graf 8.1 Posuny bodů od základní etapy – opěry a pilíře levá strana

3,0

Posun [mm]

2,0 1,0 0,0 -1,0 -2,0 -3,0 -4,0 10

11

12 17.3.

14.4.

13 9.10.

14

20.11.

Graf 8.2 Posuny bodů od základní etapy – opěry a pilíře pravá strana

Z těchto hodnot je patrné, že největší odchylky jsou u poslední dvojice pilířů ve směru staničení. Tyto hodnoty mohly vzniknout opět dotvarováním celého mostního tělesa, popřípadě dosednutím pilíře na základovou desku podloží. Nemohu však opomenou u všech měření jak na mostovce, tak i u spodní stavby vliv měřických chyb.

40


Kompletní přehled výšek podrobných bodů a hodnot svislých posunů pro jednotlivé etapy měření je uveden v příloze č.5.

9. Porovnání a testování digitálních nivelačních přístrojů V této kapitole jsou porovnány technické parametry elektronických nivelačních přístrojů pro přesnou nivelaci a to digitálního nivelačního přístroje Sokkia SDL11 zapůjčeného z katedry speciální geodézie a digitálního nivelačního přístroje Trimble DiNi 12T zapůjčený z firmy Geodézie Česká Třebová s.r.o. Sokkia SDL2 je i přes svůj název výrobkem německé firmy Carl Zeiss (dnes Trimble). Má proto i znaky spíše společné s přístroji Zeiss než Sokkia. Jedná se například o použitý systém kódu. Dále byly přístroje testovány na vliv teploty a osvětlení na nivelační soupravu.

9.1 Digitální nivelační přístroj Sokkia SDL2 (v.č. 90526) Základní technické údaje o přístroji byly převzaty z [7]. Jedná se o digitální nivelační přístroj vybaven kyvadlovým kompenzátorem, zajišťujícím automatické urovnání záměrné přímky do vodorovné polohy. Rozsah urovnání kompenzátoru je ±15´ s přesností urovnání ± 0,5˝. Zvětšení dalekohledu je 26ti násobné. Deklarovaný rozsah elektronického měření je 1,5 až 100 m. Minimální vzdálenost pro zaostření je 1,3 m, což určuje i minimální vzdálenost pro optické měření s číslicovou latí. Použitý kódový systém je Zeiss, což vylučuje použití jiné kódové latě. Přístroj lze užít i jako optický s běžnou číslicovou latí, ale bude snížena přesnost měření. Směrodatná kilometrová odchylka dvojité nivelace je při použití kódové invarové latě 0,7 mm. Při použití skládací kódové latě stoupne na 1,3 mm a pro optické čtení na klasické lati je 2,0 mm. Krabicová libela má citlivost 8´/2 mm. Přesnost určení délky je pro záměru 20 m a invarovou lať 25 mm, pro skládací lať 30 mm a pro klasickou číslicovou lať (tachymetrie) 0,3 m. Délka je určována na 0,01 m a převýšení na 0,1 mm. Čas vyhodnocování kódu latě je 2,5 s. Rozměry stroje jsou (š × v × h) 125 × 176 × 295 mm a hmotnost včetně baterie 3,0 kg. 41


9.2 Digitální nivelační přístroj DiNi 12T Základní technické údaje o přístroji byly převzaty z [2]. Jde taktéž o kompenzátorový digitální nivelační přístroj, rozsah urovnání kompenzátoru je ±15´ s přesností urovnání ± 0,2˝. Zvětšení dalekohledu je 32ti násobné. Tento nivelační přístroj má na rozdíl od ostatních přístrojů ve své řadě Trimble DiNi elektronický horizontální kruh, který umožňuje mnohem přesnější odečet horizontálního úhlu a upravený software pro práci s úhly. Deklarovaný rozsah elektronického měření je 1,5 až 100 m a minimální vzdálenost pro zaostření je 1,3 m. Směrodatná kilometrová odchylka dvojité nivelace je při použití kódové invarové latě 0,3 mm. Při použití skládací kódové latě stoupne na 1,0 mm a pro optické čtení na klasické lati je 1,5 mm. Krabicová libela má citlivost 8´/2 mm. Přesnost určení délky je pro záměru 20 m a invarovou lať 20 mm, pro skládací lať 25 mm a pro běžnou číslicovou lať 0,2 m. Délka je určována na 0,001 m a převýšení na 0,01 mm. Čas vyhodnocování kódu latě je 3 s. Rozměry stroje jsou (š × v × h) 125 × 176 × 295 mm a hmotnost včetně baterie 3,7 kg. Čtení na lati je automaticky realizováno elektronickým okem z latě s čárovým kódem a ukládáno na paměťové médium. Tím také odpadá potřeba zapisovatele, což přispívá spolu s úsporou času ke snížení nákladů. Při ukončení nivelačního pořadu přístroj vypočítá a zobrazí na displeji celkové převýšení a celkovou délku záměr. Pokud zadáme výšku počátečního a konečného bodu pořadu je zároveň vypočten rozdíl mezi udávaným a změřeným převýšením.

Oba přístroje mají snadnou obsluhu a to12 kláves vpravo od displeje, 10 kláves pod displejem a jedna klávesa na boku vedle kolečka pro ostření obrazu. Tato klávesa slouží pro rychlé měření a uložení dat.

42


niv.přístroj

Sokkia SDL 2

Trimble DiNi 12T

Přesnost urovnání kompenzátoru

± 0,5˝

± 0,2˝

Zvětšení dalekohledu

26 x

32 x

0,7 mm

0,3 mm

1,3 mm

1,0 mm

Čas vyhodnocení kódu latě

2,5 s

3s

Hmotnost

3 kg

3,7 kg

Směrodatná kilometrová. odchylka dvojité nivelace (invarová lať) Směrodatná kilometrová odchylka dvojité nivelace (skládací kódová lať)

Tab. 9.1 Porovnání obou přístrojů

9.3. Testování nivelačních přístrojů Cílem bylo zjistit vliv teplotních rozdílů během celého dne na nivelační digitální soupravu. Měření bylo provedeno na zahradě domu na travnatém podkladě z důvodu podobných podmínek v okolí mostu. Často při monitorování objektu bývá stroj delší dobu na jenom místě a mě zajímalo, zda mají velký vliv na měření povětrnostní podmínky včetně změny teploty vzduchu. Před vlastním měřením jsem provedla zkoušku nivelačního přístroje. Nejprve jsem nechala přístroj dostatečně dlouho temperovat (cca 20 minut), aby se jeho teplota vyrovnala s teplotou okolního prostředí. Pokud temperaci neprovedeme, dochází k vyrovnání teploty přístroje a okolního prostředí během měření. Tyto teplotní změny pak mají za následek změny sklonu záměrné přímky a negativně ovlivňují měření. Po temperaci přístroje jsem provedla zkoušku vodorovnosti záměrné přímky. Ta se doporučuje provést vždy při použití nového nevyzkoušeného přístroje, přístroje se kterým se delší dobu neměřilo nebo přístroje, který byl převezen na větší vzdálenost (otřesy). Oba přístroje mají zabudovaný program pro určení chyby ze směru záměrné přímky. Pro Sokkii SDL2 připadá v úvahu pouze Förstnerova metoda. Trimble DiNi 12T má k dispozici 4 metody a to: Förstnerova, Nahbauerova, Kukkamakiho a japonskou. Já jsem provedla rektifikaci Förstnerovou metodou. 43


Obr. 9.1 Förstnerova metoda

Výhoda spočívá v symetrii konfigurace, kdy se minimalizuje vliv přeostřování na výsledek komparace. Nejprve je zapotřebí si rozměřit a rozdělit základnu (30 m) na tři díly. U této metody jsou latě umístěny na krajních bodech a stroj vystřídá umístění na prostředních bodech. Z obou postavení strojů se vypočte převýšení mezi latěmi a z nich se určí průměr , který není zatížen chybou.

1 2

h AB

h AB

= (z1 + ∆) − ( p1 + 2 ∆) = z1 − p1 − ∆ = h AB − ∆

= ( z 2 + 2 ∆) − ( p 2 + ∆) = z 2 − p 2 + ∆ = h AB + ∆ h AB − ∆ + h AB + ∆ = h AB , 2

(9.1) (9.2)

kde jsou z a p záměry na latě zpět a vpřed (stanovisko dle indexu) nezatížené chybou a

je rozdíl v určeném převýšení na 1/3 celkové vzdálenosti mezi oběma

latěmi. Pak se vypočte rozdíl mezi jedním z měřených převýšení a převýšením bez chyby a z toho sklon arctan

3s .

(9.3)

44


Vliv teploty a osvětlení na nivelační soupravu Testování proběhlo celkem třikrát, dvakrát z toho celý den (26.8.a 6.9.2010) a jednou půl dne (5.9.2010), v intervalech 15 - 30 ti minut po 10 hodnotách na obou přístrojích. Invarová nivelační lať (zapůjčená z katedry speciální geodézie) byla postavena na nivelační litinovou podložku a pevně připevněna

k

dřevěné

konstrukci

u

domu.

Vzdálenost latě od přístrojů byla 16, 22 a 26 m. U přístroje Sokkia SDL 2 byly zapisovány hodnoty na 4 desetinná místa a u přístroje Trimble DiNi 12T byla zapisována hodnota na 5 desetinných míst, bylo již tak nastaveno před zapůjčením. Po každém intervalu měření byla odečítána teplota ve stínu u latě a u přístrojů. Dále se zapisovala hodnota rychlosti větru, intenzita světla a vlhkost vzduchu. Slunečník nebyl při těchto měření záměrně použit. Obr. 9.2 Postavení přístrojů

Z výsledků měření můžeme usuzovat, že hodnoty měření jsou závislé na vzdálenosti mezi strojem a latí (čím větší vzdálenost, tím větší odchylky záměrné přímky) a také že vyšší teploty mají na měření špatný vliv, zvláště pokud se význačně skokově mění teplota. Například při vyjasnění, dochází ke změnám v poloze záměrné přímky způsobující změnu průměrného čtení až o 2-3 mm na vzdálenost cca 20m. Zároveň nesmím opomenout vliv povětrnostních podmínek a také jistý vliv podloží terénu (travnatý povrch). Tabulky s měřením, výsledky a grafy teplot jsou z důvodu jejich rozsahu připojeny jako příloha č.7. Během prvního testování byla zjištěna i minimální možná intenzita osvětlení latě, při které byly ještě přístroje schopny kód vyhodnotit a s tím i délka vyhodnocování kódu latě při úbytku světla. Na začátku měření se doba vyhodnocení signálu pohybovala u obou přístrojů od 3 do 4 s, ale na jeho konci dosáhla až 7,5 s. Čas potřebný k odečtení (vyhodnocení kódu latě) byl měřen stopkami v mobilním telefonu.

45


Přístroj Sokkia SDL2 měl s přečtením latě dřívější komplikace než Trimble DiNi 12T, naměřená hodnota intenzity osvětlení na luxmetru byla přibližně 40 lx. Přístroj Trimble začal hlásit opakovaně chybu E324 (nečitelná lať), až když byla zaznamenána hodnota intenzity osvětlení latě 30 lx . Pro případnou potřebu měření by se mohl použít optický nivelační přístroj, neboť bylo dost světla na to, aby byla lať rozlišitelná pouhým okem.

46


10. Závěr Je to již druhá velká stavba, na které jsem měla možnost být. Zároveň jsem měla jedinečnou možnost porovnání jednotlivých postupů měření na obou mostech i staveb komunikací. Bylo zřejmé, že každá stavba má svoje specifika a že to, čeho jsem se naučila na první stavbě, se sice dalo částečně využít i na mostě obchvatu Opatova, ale bylo zde i mnoho odlišností (jiné založení mostu, nové tvary pilířů, odlišné zhotovení mostovky včetně dokončovacích prací). Po dokončení mostního objektu jsem využila nově osazených hřebových značek a možnosti tento objekt nadále výškově sledovat a zjistit jeho případné chování během ročního provozu včetně atmosférických vlivů. Při poslední etapě měření byl zjištěn větší výkyv hodnot a to v druhé polovině mostovky mostu. U spodní stavby nebyly zjištěny větší odchylky od základní etapy. Jen u třetí řady pilířů ve směru staničení došlo k pozorovanému mírnému poklesu. To mohlo být vlivem dosednutí objektu popřípadě vznikem měřických chyb. Vzniklé rozdílné odchylky mezi mostovkou a spodní stavbou přisuzuji dotvarování celého mostního objektu během celého roku a navyšujícím se provozem dopravy. Charakteristiky přesnosti použitých metod byly popsány pouze teoreticky. Součástí této diplomové práce bylo i porovnání a testování dvou digitálních nivelačních přístrojů. A to digitálního nivelačního přístroje Sokkia SDL2 zapůjčeného z katedry speciální geodézie a digitálního nivelačního přístroje Trimble DiNi 12T zapůjčeného z firmy Geodézie Česká Třebová. Z výsledků je patrné, že při celodenním měření dochází ke změnám záměrné přímky u obou strojů. Zejména pokud se význačně skokově mění teplota. Například při vyjasnění dochází ke změnám v poloze záměrné přímky způsobující změnu průměrného čtení až o 2-3 mm na vzdálenost cca 20m. Nevím, zda je to častějším používáním, ale z výsledků měření vychází, že přístroj Trimble DiNi 12T vykazoval větší výkyvy odchylky záměrné přímky než druhý přístroj. Bylo také zjištěno, že přístroje ztrácejí schopnost odečtení laťového úseku při setmění a dochází k prodlužování schopnosti vyhodnotit kód latě (až na 7s) a to zhruba při 30-ti luxů (optické měření je při této hodnotě stále možné). Získané hodnoty jsem zpracovala do tabulek a následně do přehledných grafů. 47


Mohu-li si dovolit vyslovit nějaká doporučení, tak oba přístroje jsou dobrým pomocníkem na velmi slušné úrovni. Je však nutné je při měření chránit slunečníkem, aby nedocházelo k ohřevu celé sestavy a před stmíváním měření ukončit dříve, než to udělá přístroj, neboť poslední výsledky mohou být pochybné. Také by s přístrojem nemělo být měřeno při silném větru. To ale nevyhovuje obecně všem kompenzátorovým nivelačním přístrojům. Podle mého názoru je otázkou času, kdy digitální přístroje zcela nahradí běžně používané stroje.

48


Seznam použité literatury: [1] Realizační dokumentace stavby ( RDS )

[2] Totální stanice Trimble .[online]. Dostupný z WWW: << http://www.geotronics.cz/ts-trimble .cz >> [3] Digitální nivelační přístroje Trimble DiNi.[online]. Dostupný z WWW: << http://www.geotronics.cz/ni-dini.htm >> [4] Blažek, R. - Skořepa, Z.: Geodézie 3., Praha, ČVUT 2004 [5] Čada, V.:Přednáškové texty z geodézie. [online]. Dostupný z WWW: << http://gis.zcu.cz/studium/gen1/html >> [6] ČSN 73 0420: Vytyčovací odchylky ve stavebnictví, část I, II. ČNI 1997 [7] ČSN 73 0405: Měření posunů stavebních objektů, ČNI 1997 [8] SOKKIA: Operator's manual. Tokyo 1996. [9] Pavel, M.: Porovnání klasické a digitální nivelační soupravy pro měření ve stavebnictví a pozemkových úpravách,Stavební obzor, Praha březen 2010

Seznam příloh: 1. Porovnání hodnot pro opěry 2. Porovnání hodnot pro podpěry 3. Porovnání hodnot pro mostovku 4. Protokol o vyrovnání MNČ (polohově, výškově) 5. Kompletní přehled výšek bodů a hodnot svislých posunů 6. Nivelační zápisníky 7. Tabulky s měřením, výsledky a grafy teplot 8. Příčný řez mostu 9. Podélný řez mostu 10. Půdorys stavebního objektu

49


Seznam obrázků: 1.1 Mapový výřez obce Opatov (str.8) 1.2 Trasa obchvatu (str.8) 3.1 Situace obchvatu (str.11) 4.1 Příčný řez (str. 14) 4.2 Podélný řez (str. 14) 4.3 Půdorys (str. 14) 5.1 GPS Trimble (str.15) 5.2 Přístroj Trimbe S6 (str.15) 5.3 TCU (str.16) 5.4 Přístroj DiNi 12T (str.16) 7.1 Přehled bodů (str.26) 7.2 Vrtná souprava + armokoš (str.30) 7.3 Ukázka armování podpěry (str.30) 7.4 Pohled na stavbu (str.30) 7.5 Pohled na mostovku mostu (str. 32) 7.6 Zaměření skutečného provedení stavby mostu (str. 33) 8.1 Schématická náčrt polohy hřebových značek (str. 37) 8.2 Stabilizace bodů (str. 37) 9.1 Forstnerova metoda (str. 44) 9.2 Postavení přístrojů (str. 45)

50

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební DIPLOMOVÁ PRÁCE Pavla Dušková

Recommend Documents