Studiul instrumentelor si a metodelor de nivelment geometric

Studiul instrumentelor si a metodelor de nivelment geometric

Tema lucrarii

Pentru determinarea pozitiei pe verticala a punctelor este necesara cunoasterea instrumentelor si a metodelor de nivelment geometric.

Lucrarea va cuprinde

1.Descrierea nivelelor, scheme de constructie, parti componente, axe, miscari.

2.Descrierea mirelor de nivelment.

3.Asezarea nivelului in punctul de statie si efectuarea citirilor pe mire.

4.Determinarea cotei unui punct, B, in raport cu cota necunoscuta a unui punct, A, prin nivelment geometric de mijloc.

Rezolvarea temei

Prin nivelment geometric, numit si direct, se realizeaza ridicari de nivelment de precizie si de inalta precizie. Corespunzator fiecarui fel de ridicare, se folosesc nivele si mire de nivelment, cu caracteristici care sa asigure precizia ceruta.

In continuare, se prezinta principalele instrumente de nivelment geometric intalnite in practica, atat in ridicarile tehnice de santier, cat si in masurarile de precizie inalta, efectuate in scopuri stiintifice.

2.Descrierea nivelelor, scheme de constructie, parti componente, axe, miscari.

Nivelele se clasifica in doua mari grupe: nivele fara luneta si nivele cu luneta.

Nivelele fara luneta fac parte din categoria instrumentelor simple, care nu se folosesc in scopuri pur topografice, ci la rezolvarea diferitelor probleme in cadrul santierelor de constructii. In aceasta grupa se cuprinde: nivelul cu tub de cauciuc si nivela zidarului si scandura.

Nivelele cu luneta realizeaza cat mai riguros orizontalizarea axei de vizare a lunetei. Aceasta orizontalizare se efectueaza fie cu ajutorul nivelei torice, fie auto-mat, cu ajutorul compensatorului optic.

A. Nivelele cu luneta si nivela torica, numite si nivele clasice, din punct de vedere constructiv, se clasifica in doua tipuri de baza: nivele fara surub de fina calare, nivele cu surub de fina calare.

a. Nivelul fara surub de fina calare. Se caracterizeaza prin aceea ca suportul, luneta si nivela torica formeaza un corp comun, avand o pozitie fixa una fata de alta. Se compune din urmatoarele parti principale: luneta, cu axa de vizare L-L ; nivela torica pentru orizontalizarea axei de vizare a lunetei, avand axa D-D numita si directrice; ambaza care sustine intregul instrument; suruburile de calare. Pentru blocarea miscarii lunetei in plan orizontal, in jurul axei verticale, V-V , aparatul este prevazut cu un surub sau parghie de blocare iar pentru miscarea fina are un surub micrometric.

Din aceasta categorie, folosite din ce in ce mai rar, fac parte nivele de tip NT, NG, Zeiss Ni 060, etc.

b. Nivelul cu surub de fina calare. Se caracterizeaza prin aceea ca luneta si nivela torica formeaza un corp comun, fiind prinse de suportul aparatului prin intermediul unei traverse articulata la un capat iar la celalalt capat avand un surub de fina calare, care perimte inclinarea fina a lunetei si nivele torice. Se compune din urmatoarele parti principale: luneta, nivela torica, ambaza, suruburile de calare, surub sau parghie de calare, articulatie, surub de calare.

Unele tipuri de nivele au si cerc orizontal gradat, existenta acestuia permi-tand determinarea concomitenta a pozitiei pe verticala si a pozitiei in plan a punctelor. Orizontalizarea axei de vizare se face cu ajutorul nivelei torice obisnuite sau cu coincidenta.

Din aceasta categorie, fac parte nivele de tip mai vechi Reiss, Gamma, si nivele mai noi, de precizie Zeiss Ni 030, Wild N10 si de inalta precizie Zeiss Ni 004.

Fig.8.1.Dispozitivul optic al nivelei cu coincidenta

Axele nivelului sunt:

axa verticala (principala), V-V , este axa ce trece prin centrul aparatului ocu-pand pozitia verticala;

axa sau directricea nivele torice, D-D , este tangenta la tor, la mijlocul acestuia, ocupand pozitia orizontala;

axa de vizare a lunetei, L-L', este linia ce uneste centrul optical al obiectivului cu intersectia firelor reticulare.

Eseu: CAIET DE SARCINI pentru executia infrastructurii din beton armat Referat: Manual de reabilitare termica a cladirilor prin imbunatatirea protectiei termice a peretilor exteriori

Miscarile nivelului sunt:

miscarea intregului aparat in plan orizontal, in jurul axei verticale V-V'; pentru aceasta miscare aparatul are atat surub sau parghie de blocare, cat si surub de miscare fina;

miscarea fina, limitata in plan vertical, doar a lunetei si a nivelei torice, numai la nivele cu surub de fina calare;

miscarea lunetei in jurul axei sale sau schimbarea cap la cap, numai la nivele fara surub de fina calare si care au luneta mobila.

Din categoria nivelelor cu suru de fina calare se prezinta doua din cele mai folosite in practica si anume: Zeiss Ni 030 si Zeiss Ni 004.

B. Nivele cu luneta si compensator optic.

Aceste nivele, numite si nivele compensatoare sau automate, simplifica pro-cesul de masurare ducand la sporirea randamentului lucrarilor de teren. La aceste nivele, orizontalizarea axei de vizare se realizeaza automat cu ajutorul unui compresor, dupa ce in prealabil au fost calate aproximativ cu ajutorul unei nivele sferice.

Dupa modul de constructie, compensatoarele pot fi: cu pendul, cu nivela si cu lichid.

Precizia nivelelor cu compensatoare depinde de puterea de marire a lunetei si de precizia compensatorului.

Din categoria nivelelor cu compensator, se prezinta urmatoarele tipuri Zeiss-Jena Ni 050 - Zeiss-Jena Ni 025 - Zeiss-Jena KONI 007.

Nivelul Zeiss-Jena Ni 050. Este un nivel folosit in nivelmentul tehnic si de santier, in special la nivelmentul suprafetelor si la executarea profilelor longitu-dinale si transversale. Principalele parti componente: surub de focusare, surub de miscare fina in plan orizontal, parghie de calare, ocularul lunetei, vizor pentru citirea valorilor unghiulare directiilor orizontale.

Fig.8.2.Schema optica a nivelului Ni 050

Descrierea mirelor de nivelment

La executarea nivelmentului geometric, in afara aparatului propriu-zis, care este nivelul, mai sunt necesare niste rigle gradate, numite mire.

Functie de precizia pe care o asigura masurarilor nivelitice, mirele sunt de doua feluri: mire topografice si mire de precizie.

a. Mirele topografice numite si mire centimetrice, sunt rigle confectionate din lemn uscat, cu lungimea de 2,3 sau 4 m, latimea 1014 cm si o grosime de 23 cm. Mirele de 2 m sunt, de obicei, dintr-o singura bucata iar cele de 3 si 4 m sunt construite din doua bucati, putandu-se plia in timpul transportului. Capetele mirelor sunt protejate de rame metalice.

Pentru a usura efectuarea citirilor pe mira, primii sau ultimii centimetri ai fiecarui decimetru sunt grupati sub forma de E. Pe mira sunt notati metrii si decimetrii. Scrierea numerelor se face drept sau rasturnat, in functie de felul imaginii data de luneta nivelului.

Tinerea mirei in pozitie verticala se face din ochi, cu ajutorul firului cu plumb sau cu ajutorul unei nivele sferice fixata in spatele mirei.

b. Mire de precizie, numite si mire cu banda de invar, sunt confectionate din lemn uscat, avand lungimi de 1,75 m si 3 m; ele nu sunt pliabile.

Pentru tinerea verticala sunt prevazute cu nivele sferice. Pe mijlocul mirei, in lungul ei, se afla o banda de invar cu latime de 2,5 cm, care este prinsa la capete cu un resort, prin care banda se afla permanent intinsa la aceeasi tensiune, din 5 in 5 mm. Originile celor doua scale difera intre ele cu o constanta (606500), astfel incat controlul citirilor pe mira se face imediat; diferenta citirilor va trebui sa fie egala cu constanta, cu mici abateri.

In puncte, mirele se aseaza pe reperele de nivelment. In nivelmentul de precizie, in punctele de legatura dintre repere, pentru tinerea mirei cu banda de invar se folosesc saboti de nivelment.

Asezarea nivelului in statie si efectuarea citirilor pe mira.

Asezarea in statie a nivelului comporta doua faze de lucru:

calarea aproximativa a aparatului cu nivela sferica, odata cu instalarea trepiedului in punctul de statie;

definitivarea calarii;

Definitivarea calarii, de fapt calarea propriu-zisa, se face in functie de felul nivelului.

La nivelul fara surub de fina calare, operatia de definitivare a calarii se face ca la teodolit, obligatoriu in doua pozitii ale nivelei torice.

La nivelul cu surub de fina calare, operatia de definitivare a calarii se face obligatoriu in 3 pozitii:

se caleaza nivela torica in cele doua pozitii perpendiculare, ca la teodolit;

se roteste nivelul cu aproximativ 200^g fata de pozitia a II-a, aducandu-se nivela torica in pozitia a III-a si se observa deplasarea bulei; se elimina sumatate din deplasarea bulei din surubul de calare 3 iar cealalta jumatate din surubul de fina calare. Se repeta de 23 ori aceste operatii.

La nivelul cu compensator optic se face mai intai calarea nivelei sferice, folosindu-se suruburile de calare dupa care, definitivarea calarii se executa automat cu ajutorul compensatorului optic pendulat.

Efectuarea citirilor pe mira topografica, in cazul nivelmentului tehnic si de santier, se face dupa ce mai intai se vizeaza mira, aducandu-se firul reticular vertical peste imaginea clara a mirei.

Se efectueaza citirile la cele trei fire: la firul nivelor, L₀ si la firele stadime-trice, L₁ si L₂. Pentru fiecare fir, pe mira se citesc direct metrii si centimetrii si se estimeaza, din ochi, milimetrii. Corectitudinea citirilor pe mira se verifica facandu-se: L₀ (L₁+L₂)/2    sau L₂-L₀ L₀-L₁    abaterea admisibila fiind de 12 mm.

Fig.8.3.Efectuarea citirilor pe mira topografica

Efectuarea citirlior pe mira de precizie cu banda de invar, se face folosind micrometrul optic. Dupa vizarea mirei, se roteste tamburul gradat pana cand, in dreptul firului nivelor, aduce mijlocul unei gradatii, prin incadrarea ei intre cele doua fire oblice.

Citire mira: 8,06

Citire tambur: 0,00676

Citirea totala: 8,06676

Fig.8.4.Efectuarea citirilor pe mira de precizie

Citirea adevarata, ca medie a citirilor efectuate pe cele doua scale, se obtine prin impartirea sumei citirilor la patru.

Determinarea cotei unui punct, B, in raport cu cota necunoscuta a unui punct, A, prin nivelment geometric de mijloc.

Se instaleaza nivelul aproximativ la mijlocul distantei dintre cel doua puncte, pe aliniament, sau cand acest lucru nu este posibil, lateral fata de acesta, pastrand insa egalitatea vizelor.

Fig.8.5.Nivelmentul geometric de mijloc.

Distanta de la aprat la mira se numeste portee iar distanta dintre mire se nu-meste niveleu.

Se caleaza nivelul, se indreapta luneta spre mirele tinute verticalin cele doua puncte, A si B, facandu-se citirile corespunzatoare la cele trei fire: L₁^A, L₀^A, L₂^A, si respectiv, L₁^B, L₀^B, L₂^B. In fiecare punct, se verifica corectitudinea citirilor pe mira.

Cota punctului B se poate calcula in raport cu cota cunoscuta a punctului A, in doua feluri:

a. Cu ajutorul diferentei de nivel dintre cele doua puncte, data de diferenta citirilor la firul nivelor.

Z_AB L₀^A - L₀^B

Cota punctului B va fi egala cu cota cunoscuta a punctului A la care se mai adauga algebric diferenta de nivel dintre puncte.

Z_B Z_A +  Z_AB

b. Cu ajutorul cotei planului de viza. Se calculeaza cota planului de viza, adunandu-se la cota cunoscuta a punctului A, citirea pe mira la firul nivelor din acest punct.

Z_pv Z_A + L₀^A

Cota punctului B va fi egala cu cota planului de viza din care se scade citirea pe mira din punctul B, a carei cota trebuie determinata.

Z_B = Z_pv - L₀^B