UNIVERSITATEA DE TIINE AGRONOMICE I MEDICIN VETERINAR

BUCURETI

Facultatea de mbuntiri Funciare i Ingineria Mediului

NOTE DE CURS

MONITORIZAREA DEFORMRII

CONSTRUCIILOR (MDC)

( Anul III - Sem.2 MTC )

Conf. univ. dr. ing. GABRIEL POPESCU

BUCURETI 2015

1. Introducere.

1.1 Definiii, clasificri i tipuri de deformaii

1.2 Precizia necesar de msurare a deplasrilor i deformaiilor construciilor

1.3 Metode de msurare a deformaiilor i deplasrilor construciilor

1.4 Stadiul actual al problemelor de urmrire a deformaiilor construciilor prin metode

topo-geodezice

1.4.1 Problematica urmririi deformaiilor

1.4.2 Metode topo-geodezice folosite la determinarea deformaiilor construciilor masive

2. Monitorizarea stabilitii suprafeei

2.1 Monitorizarea alunecrilor de teren

2.2 Monitorizarea stabilitii pmntului prin InSAR

3. Metode actuale de monitorizare a execuiei i urmrirea comportrii n timp a

structurilor nalte

3.1 Consecinele aprecierii incorecte a evoluiei axului vertical al construciilor foarte nalte

sub aciunea solicitrilor.

3.2 Metode actuale de monitorizare a execuiei i comportrii n timp pentru construcii

speciale i structuri nalte

3.3 Cercetri actuale la nivel mondial privind monitorizarea comportrii structurilor foarte

nalte sub aciunea nsoririi neuniforme i a vntului

4 Monitorizarea deformaiilor tridimensionale a construciilor prin metode de

fotogrammetrie terestr la mic distan

4.1 Proiectarea configuraiei reelei i stabilirea planului de urmrire fotogrammetric.

4.2 Marcarea punctelor de control i de urmrire a deformaiilor

4.3 Preluarea, prelucrarea i interpretarea msurtorilor.

4.4 Monitorizarea fotogrammetric combinat cu msurtori de scanare cu laser,

infrarou termal i microunde.

5 Urmrirea n timp real a deformaiilor structurilor lucrrilor de art (poduri,

tunele, ziduri de sprijin, diguri, baraje hidrotehnice .a.)

5.1 Monitorizarea tasrilor

5.2 Monitorizarea deplasrilor i deformaiilor plane

5.3 Monitorizarea deplasrilor i deformaiilor 3D

6. Reguli privind urmrirea comportrii n exploatare, investiiile n timp i postutilizarea

construciilor

1. INTRODUCERE

Urmarirea comportarii in timp a constructiilor este un domeniu destul de putin abordat in tara

noastra, desi legislatia impune un astfel de seviciu. Astfel, pentru toate constructiile mai mari sau

egale cu P+2, legea impune ca pe toata durata desfurrii lucrarilor de constructii si 5 ani dupa

finalizarea acestora s fie executate lucrari de urmarire a tasarii acesteia, precum si a cladirilor cu

care aceasta se invecineaza.

Monitorizarea fisurilor: se monitorizeaza periodic evolutia fisurilor aparute in diferite structuri

datorita anumitor eforturi interne sau externe. La fiecare transa de masuratori se masoara foarte

precis latimea, lungimea si adancimea fisurilor. Masuratorile se efectueaza cu sublere digitale

performante ce asigura precizii de 0,02 0,03 mm. Documentatia textual, predata beneficiarului

pentru fiecare tran de masuratori, este insotita si de fotografii digitale ale fisurilor.

Monitorizarea tasarilor: pentru a oferi servicii de calitate cat mai buna, se folosesc nivele digitale

Leica DNA 03 sau Trimble DiNi cu o precizie de 0.3mm / kilometru dublu de nivelment. Reperii de

nivelment pe care se fac masuratorile sunt confectionati conform standardelor romanesti in vigoare,

garantand astfel cea mai buna precizie a masuratorilor. Softurile de calcul si analiza a deformatiilor

sunt dintre cele mai performante pentru a intregi solutia cea mai buna oferita clientilor nostri.

Monitorizarea deplasarilor/deformatiilor plane: determinarile deplasarilor sau deformatiilor se

realizeaza utilizand masuratori clasice efectuate cu statii totale robotizate, performante Leica,

Trimble - sau utilizand tehnologia GPS. Metoda microtriangulatiei & microtrilateratiei reprezinta

metoda de masurare cel mai des utilizata in cazul retelelor geodezice de urmarire a comportarii in

timp a constructiilor si terenurilor. In reteaua geodezica de urmarire se efectueaza atat masuratori de

distante cat si masuratori de directii azimutale. Intrucat se efectueaza atat masuratori de distante cat

si de directii azimutale numarul ecuatiilor de corectie este mare, matricea de design este bine

configurata, metoda furnizeaza rezultatele cele mai precise pentru coordonatele punctelor retelei.

Monitorizarea deplasarilor/deformatiilor spatiale - 3D: problema determinarii pozitiei punctelor

intr-un sistem unic de referinta pentru cele trei coordonate ale sale a fost si este una din preocuparile

de baza ale geodeziei. Geodezia tridimensionala elimin aceast separare, pastrand unitatea

sistemului de referinta la rezolvarea problemei de pozitionare in spatiu a punctelor geodezice.

Prelucrarea are ca rezultat determinarea, intr-un sistem unitar, a pozitiei in spatiu cu trei dimensiuni

a retelei geodezice. Un alt specific al prelucrarii consta in faptul ca in retelele geodezice

tridimensionale se are in vedere ansamblul tuturor masuratorilor geodezice posibile, raportate la un

singur sistem de referinta unitar adoptat. In cazul cand se doreste determinarea deplasarilor spatiale,

pentru reprezentarea celor trei coordonate ale ficecarui punct din reteaua geodezica de urmarire se

utilizeaza un sistem cartezian geocentric caruia ii este atasat un elipsoid propriu si alte marimi

caracteristice definitorii ale datumului. Pentru determianarea pozitiei punctelor din retea, se

efectueaza masuratori de : directii azimutale, distante inclinate, distante zenitale , si uneori diferente

de nivel masurate prin nivelment geometric. Pentru retelele geodezice de urmarire a comportarii

constructiilor si terenurilor in care se doresc determinarea deplasarilor spatiale ale punctelor intr-un

sistem unitar de coordonate, metoda determinarilor de precizie GPS reprezinta cea mai optima si

rapida metoda geodezica .Tehnicile de masurare GPS s-au impus rapid in domeniul urmaririi

comportarii in timp a constructiilor si terenurilor, oferind avantaje semnificative fata de tehnicile de

pozitionare clasice.

Certitudinea exploatrii normale, fr pericole, poate fi obinut printr-un control experimental

asupra modului de comportare sub ncrcri a construciei respective i printr-o sistematic urmrire

n timp a deplasrilor i deformaiilor acesteia, sau ale elementelor componente ale construciei.

Modificarea ulterioar a condiiilor de echilibru poate antrena distrugerea parial sau total a

construciei, poate provoca pagube materiale foarte mari i chiar pierderi de viei omeneti.

Certitudinea unei exploatari far pericol se obine prin dou procedee care se completeaz reciproc.

Aceste procedee sunt:

- procedeul cercetrii experimentale realizate pe modele n laborator sau pe tronsoane

experimentale ale construciei executate pe teren;

- procedeul msurtorilor i observaiilor executate periodic n teren asupra comportrii

funcionale i a stabilitii construciei n timp.

Pe baza cercetrilor experimentale se poate obine att analiza raportului ntre solicitrile realizate

experimental asupra modelului construciei din laborator sau tronsonului de prob din teren i

deformaiile rezultate, ct i obinerea datelor necesare n vederea calculului de rezisten i

stabilitate a construciilor.

Prin msurtorile i observaiile executate periodic pe construciile din natur, att n faza de

execuie ct i n faza de exploatare, se certific corectitudinea sistemului constructiv i a ipotezelor

de calcul avute n vedere la proiectare, se justific ncercrile i studiile de laborator prin care s-a

putut preciza materialul i forma cea mai economic a construciei.

De asemenea, aceste msurtori permit totodat stabilirea coeficientului real de siguran privind

rezistena i stabilitatea construciei.

Pe baza rezultatelor obinute de-a lungul vremii n exploatarea construciilor, n cadrul unor studii i

cercetri de laborator i de teren, precum i pe baza unor informaii obinute n urma distrugerii

unor construcii, se pot sintetiza o serie de cauze mai frecvente ale deplasrilor i deformaiilor ce

pot fi structurate n cauze generale i cauze particulare.

Cauzele generale sunt legate de specificul condiiilor geotehnice i hidrogeologice precum i de

proprietile fizico-mecanice ale pmnturilor din care este alctuit terenul de fundare. Cauzele

particulare se pot datora insuficienei volumului de date geotehnice i hidrogeologice, precum i

unor factori perturbatori accidentali (seisme, antrenare hidrodinamic, teren dificil de fundare, etc.).

Cu toate c multe din cauzele particulare au un caracter de impreviziune i o probabilitate mai mic

de a se manifesta, este necesar s fie luate n considerare la proiectarea construciilor importante,

urmrindu-se un grad maxim de siguran n exploatare.

Verificrile prin calcul a mrimii eforturilor unitare n seciunile caracteristice ale construciilor,

confruntate cu rezultatele unor ncercri pe modele sau pe tronsoane de prob vor fi urmate de

observaii la aparatele de msur instalate att n corpul construciei ct i n exteriorul ei. Prin

compararea rezultatelor acestor msurtori executate pe construciile din natur cu rezultatele

obinute prin ncercarea modelelor i cu datele obinute prin calculele privind capacitatea portant a

construciilor se va putea obine un diagnostic asupra strii construciei i eventual o prognoz a

comportrii sale n viitor. Aceasta va permite luarea unor eventuale msuri de consolidare sau de

folosire n continuare a respectivelor construcii.

1.1 Definiii, clasificri i tipuri de deformaii

Prin deplasare se nelege schimbarea poziiei unui punct al construciei supuse solicitrilor,

iar prin deformaie, schimbarea distanei relative dintre punctele construciei respective.

a) Deplasare b) Deformatie

Figura 1.1 Deplasare i deformaie

Deplasrile pe vertical ale fundaiilor i implicit ale construciilor datorate deformrii

terenului de fundare poart denumirea de tasri.

acerEvideniere

acerEvideniere

Msurarea deplasrilor i deformaiilor construciilor poate avea un caracter relativ sau un

caracter absolut. Caracterul relativ al msurrilor corespunde situaiei cnd se msoar apropierea

sau deprtarea a dou sau mai multe puncte ale construciei supuse observaiilor.

Caracterul absolut al msurtorilor corespunde situaiei cnd deplasrile punctelor

construciei se msoar n raport cu o serie de repere fixe, amplasate n afara zonei de influen a

deformaiilor construciei i terenului de fundare, alctuind aa numitul sistem general de

referin.

O construcie supus unui regim de solicitare determinat de condiiile sale funcionale poate

suferi deplasri i deformaii liniare, unghiulare i specifice.

Din categoria deplasrilor i deformaiilor liniare fac parte:

- tasrile, sau deplasrile pe vertical n jos ale fundaiilor construciilor datorate deformrii

terenului de fundare;

- bombrile, sau ridicrile care reprezint deplasri pe vertical n sus ale fundaiilor construciilor;

- sgeile unor elemente de construcii (grinzi, stlpi, plci) supuse unor ncrcri verticale sau

orizontale care provoac ncovoierea acestora;

- nclinrile, datorate tasrilor inegale fr afectarea integritii construciilor i a elementelor

geometrice componente ale acestora, putndu-se exprima prin valoarea liniar sau unghiular;

- crpturile i fisurile, care reprezint rupturi n plane sau n pri separate ale construciei,

ca urmare a tasrilor neuniforme i apariiei tensiunilor suplimentare;

- deplasrile pe orizontal ale unor elemente ale construciei sau ale construciei n ansamblu,

datorate cel mai adesea unor fore orizontale (mpingerea pmntului, mpingerea apei, etc.), sau

modificrii echilibrului terenului de fundare a construciei.

Deplasrile i deformaiile unghiulare constau n rotiri ale fundaiilor construciilor (radiere,

blocuri de fundaie etc.), datorit aciunii solicitrilor i modificrii echilibrului terenului de

fundare. Aceste rotiri pot avea loc n plan vertical (nclinri ale construciei), sau n plan orizontal

(rsuciri ale construciei).

Deformaiile specifice se refer la alungirile sau scurtrile unui element al construciei

(element din beton armat, armturile dintr-un element din beton armat, bare metalice etc.) sub

efectul tensionrii sau comprimrii elementului respectiv.

1.2 Precizia necesar de msurare a deplasrilor i deformaiilor construciilor

Precizia de msurare a deplasrilor i deformaiilor construciilor se stabilete n primul

rnd n funcie de acele probleme care trebuie rezolvate pe baza analizei valorilor msurate ale

deplasrii sau deformaiei respective, avndu-se n vedere att scopurile practice ct i cele

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

tiinifice ale cercetrii intreprinse. De asemenea depinde i de destinaia i structura

construciei nsi.

Necesitatea respectrii acestor condiii duce de obicei la cerina ca erorile msurtorilor s

fie de cel putin zece ori mai mici dect deformaiile care pot conduce la distrugerea integritii

construciei.

n practic se obinuiete a se determina, de exemplu poziia orizontal a mrcilor de

observaie de pe construciile executate pe teren stncos, n funcie de punctele de referin cu o

eroare medie patratic care s nu depeasc 11,5 mm. Pentru construciile executate pe teren

puin compresibil determinarea deplasrilor se face cu o eroare medie patratic de maximum

23 mm. La construciile executate pe terenuri cu comprensibilitate mare i la barajele de pmnt

determinarea deplasrilor se face cu o eroare medie patratic de maximum 57mm. Precizia

prevzut n documentele normative de msurare a deplasrilor orizontale i verticale ale

construciilor portuare, maritime i fluviale nu trebuie s depeasc 5 mm.

n cazul tasrilor precizia de msurare a acestora se stabilete independent pentru fiecare caz

n parte n funcie de sensibilitatea construciei, de caracteristicile i natura pmnturilor din care

este alctuit terenul de fundare, de condiiile concrete n care se vor efectua msurtorile i funcie

de viteza de evoluie a deformaiei. Astfel, n cazul unei evoluii rapide a deformaiei este necesar

un grad mai nalt de precizie, pentru a putea stabili relativ repede i n mod sigur mrimea

procesului de deformare.

n cazul unor observaii efectuate la intervale mari, cerinele fa de precizia de

msurare pot fi puin mai reduse, deoarece mrimea deformaiei (deplasrii) ntr-un interval de timp

relativ mare este mai usor sesizabil. Atunci cnd se fac msurtori asupra tasrilor unor construcii

izolate i mari, care transmit fundaiilor presiuni importante, sau atunci cnd se fac msurtori

pentru stabilirea vitezelor de tasare, este necesar ca aceste msurtori s se realizeze cu maximum

de precizie posibil. n cazul cnd precizia necesar se stabilete n funcie de neuniformitatea

tasrilor, trebuie determinate valorile limit ale acestora.

1.3 Metode de msurare a deformaiilor i deplasrilor construciilor

Dezvoltarea tehnicii msurtorilor a creat posibilitatea de a se observa i pune n eviden

modul de comportare al construciilor studiate. Exist multe sisteme de clasificare a metodelor de

cercetare i observaie. Astfel, au fost fcute clasificri n funcie de felul deformaiilor, felul

aparatelor i locul unde sunt amplasate aparatele n timpul cercetrii.

n functie de modul de amplasare al instrumentelor n timpul cercetrii, exist dou categorii

de metode pentru determinarea deplasrilor i deformaiilor construciilor:

acerEvideniere

- metode fizice

- metode geometrice

n cazul metodelor fizice aparatele de msurare sunt instalate n corpul construciei,

deplasndu-se cu construcia n ansamblul ei ca atare pot fi msurate eventuale deplasri i

deformaii relative. Msurtori de acest gen pot fi fcute utiliznd procedee mecanice, fizice,

electrice sau electronice. n acest caz se poate spune c este definit un model relativ, deoarece nu

exist puncte de sprijin exterioare, avnd doar determinri de micri relative ntre punctele

deplasate pe acelai obiect. n funcie de parametri ce urmeaz a fi determinai, n aceast grup

intr:

msurarea deplasrilor liniare i a deformaiilor (tasrile, sgeile, deplasrile orizontale)

cu ajutorul amplificatorului de sgeti, comparatorului cu tij, comparatorului cu fir (de

transmitere a deplasrilor la distan);

msurarea deplasrilor unghiulare (rotirilor) cu ajutorul clinometrului cu prghie,

clinometrului cu nivel, clinometrului cu pendul;

msurarea deplasrilor relative din alunecare folosindu-se ublerul sau comparatorul cu

tij;

msurarea deformaiilor specifice cu ajutorul tensometrelor i traductoarelor

tensometrice electrice, mecanice, optico-mecanice, pneumatice, fotoelastice sau

electroacustice (cu coard vibrant);

msurarea deplasrilor, vitezelor, acceleraiilor i deformaiilor dinamice cu ajutorul

vibrometrului, vibrografului, accelerografului seismic, accelerometrului electrodinamic,

piezoelectric sau rezistiv, traductorului de tip seismometric, nregistratorului

magnetoelectric, oscilografului catodic;

msurarea deformaiilor rosturilor de dilataie cu ajutorul teledilatometrului,

micrometrului de rost.

Metodele fizice sunt folosite pe scar larg la studiul construciilor n faza de concepie i

proiectare, precum i la urmrirea comportrii n timp a construciilor.

La folosirea metodelor geometrice aparatele de msurare sunt instalate n afara

construciei, msurtorile raportndu-se la o reea de puncte fixe situate n afara zonei de influen a

factorilor ce acioneaz asupra construciei i a terenului pe care aceasta este amplasat. Prin acest

procedeu se determin valori absolute ale deplasrilor orizontale sau verticale. Din aceast

categorie de determinri a deplasrilor i deformaiilor fac parte metodele topo-geodezice.

Obiectul n sine este prezentat printr-o serie de puncte-obiect ntre care, dac este posibil, se

fac msurtori. n afara domeniului de urmrit, acolo unde fenomenul de deformare nu este prezent,

exist un numr de puncte de sprijin, care din punct de vedere constructiv i tehnico-geologic pot fi

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

considerate ca stabile. n acest caz se spune c s-a definit un model absolut, dac micrile

construciei sunt determinate fa de puncte de sprijin exterioare.

Un model absolut se bazeaz pe o reea organizat n dou nivele, n timp ce modelul relativ

este constituit ntr-un singur nivel.

n funcie de caracterul deformaiilor, metodele topo-geodezice se clasific astfel:

A. Metode pentru determinarea deplasrilor i deformaiilor orizontale:

metoda trigonometric, microtriangulaia, microtrilateraia

metoda aliniamentului

metoda drumuirii de precizie

B. Metode pentru determinarea deplasrilor i deformaiilor verticale:

metoda nivelmentului geometric de nalt precizie

metoda nivelmentului trigonometric de nalt precizie

metoda nivelmentului hidrostatic

C. Metode pentru determinarea nclinrii construciilor nalte:

metoda proiectrii verticale

metoda msurrii unghiurilor orizontale, din dou sau mai multe puncte de baz

metoda coordonatelor

metoda msurrii unghiurilor orizontale i verticale dintr-un singur punct de baz

metoda msurrii distanelor zenitale mici din dou puncte dispuse la baza

construciei

metoda msurrii tasrii fundaiei

Folosirea acestor metode se poate face separat sau combinat, n funcie de natura

parametrilor ce se cer a fi pui n eviden pentru construcia studiat. Studiul construciilor cu

ajutorul metodelor topo-geodezice, se realizeaz prin efectuarea de msurri ciclice, unghiulare

i liniare, din puncte din afara construciei asupra punctelor fixate pe construcie.

Metodele topo-geodezice, prin precizia ridicat a msurtorilor efectuate ca i prin

modalitile de preluare a datelor i de estimare a rezultatelor, reprezint un sistem de baz n

amplul proces de studiere a comportrii construciilor.

1.4 Stadiul actual al problemelor de urmrire a deformaiilor construciilor prin metode

topo-geodezice

1.4.1 Problematica urmririi deformaiilor

Prin msurarea deformaiilor se nelege totalitatea msurtorilor efectuate pentru

stabilirea unei deformaii elastice sau permanente a unor obiecte, sub influena forelor interne si

externe. Astfel de deformaii, precum si necesitatea sesizrii lor, apar n cele mai variate domenii.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Folosirea metodelor de msurare topo-geodezice are importan deosebit pentru:

a) determinarea deformaiilor la cldiri cum ar fi: tasrile; oscilaiile turnurilor sub

influena vnturilor; ncovoierea podurilor sub sarcina mijloacelor de transport; deformarea

barajelor sub presiunea schimbtoare a apei; etc.

b) determinarea deplasrilor unor pri ale suprafeei pmntului, datorit construciilor

subterane sau a exploatrii subsolului, ca: alunecri de versani; tasri datorit nivelului

variabil al pnzei freatice; scufundri lente n zonele de exploatare minier; micrile scoarei

terestre sub influena forelor tectonice;etc.

Aceste cteva exemple indic importana care revine, mai ales n domeniile tehnicii

construciilor i a tiinelor geologice, a msurtorilor de deformaii.

n viitor se apreciaz c importana lor va crete i mai mult deoarece:

- construciile ce se vor efectua, la un nivel tehnic superior , vor solicita ntr-o masur sporit

o supraveghere permanent;

- volumul exploatrilor forestiere este uneori haotic n ara noastr i defriarea masiv a

versaniilor creaz posibilitatea antrenrii rocilor i a pmnturilor din zona exploatat,

formnduse, din pcate, alunecri de teren;

- schimbrile climatice influeneaz natura i nivelul att al apelor de suprafa ct i al celor

subterane, aceastea avnd un rol important n dinamica fenomenelor de

instabilitate a pmnturilor din care este alctuit terenul de fundare.

Determinarea i sesizarea la timp a apariiei deformaiilor are importan deosebit n ceea

ce privete sigurana unei construcii, n timp ce o interpretare eronat a rezultatelor observaiilor

poate duce la situaii destul de grave.

Exist multe metode i aparate care servesc la determinarea deformaiilor, dintre acestea

procedeele topo-geodezice prezint o importan deosebit caracterizndu-se prin:

a) obiectivul de cercetat este reprezentat prin intermediul unui numr de puncte discrete a

cror deplasri reciproce sau fa de puncte de reper, din afara zonei de influen a forelor

deformative, se msoar i se interpreteaz rezultnd defomaiile obiectivului;

b) ntr-o perioad TI se determin poziia reciproc a punctelor de referin i a punctelor

de pe obiectul examinat prin intermediul unei msurtori iniiale, care se repet la momentul

Tk. Diferena dintre rezultatele ambelor msurtori servete la stabilirea deplasrilor punctelor

care au aprut n intervalul TI-Tk;

c) elementele observate la msurtoarea primar i la cea repetat (unghiuri, distane,

diferene de nivel) definesc poziia tridimensional a tuturor punctelor (de pe obiectul examinat i

din reeaua de urmrire) i servesc la determinarea modificrilor aprute n intervalul TI-TK.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

n anumite cazuri determinrile se pot efectua fie bidimensional sau unidimensional;

d) prin intermediul unor msurtori suplimentare este posibil s se efectueze verificri a

determinrilor , precum si evaluarea preciziei lor.

1.4.1.1 Principiul stabilirii unui model al deformaiilor

nainte de nceperea studiului de urmrire a comportrii n timp, pentru o construcie

masiv n mod contient se formeaz idei despre micrile posibile ale obiectului de cercetat. Este

indicat s se foloseasc, n acest sens, experiena dobndit n problematica urmririi n timp la

obiective similare, respectiv modele mprumutate de la alte discipline.

Pentru dezvoltarea unui model al deformaiei trebuie avute n vedere urmtoarele

aspecte:

- viteza micrii intervalul dintre dou etape de observaii va fi determinat de modul n

care se produce micarea (rapid sau lent); deasemenea, se va stabili n ce interval de timp

trebuie efectuate msurtorile;

- forma micrii dac micarea ce va conduce la apariia deformaiilor este uniform sau

periodic; se produc numai la deplasri sau este posibil s se produc rupturi;

- ordinul de mrime cunoaterea valorii la care micrile trebuie determinate precis prin

intermediul msurtorilor; ct de mare este estimat a fi micarea maximal;

- parametri de influen dac micrile obiectului sau rezultatele msurtorilor sunt

influenate de parametrii exteriori; cum se obin informaii suficiente asupra acestor parametri; ce fel

de date negeodezice trebuie determinate concomitent cu msurtorile;

- msurtori topo-geodezice au ca rezultat determinerea coordonatelor punctelor obiect,

funcie de timp;

- msurtori negeodezice se refer la temperatur, nlimea apei, natura solicitrii sau alte

elemente de fizic a construciilor;

- alte informaii - se refer la aspecte de ordin geologic i geotehnic, la experiena

dobndit la studierea unor obiecte similare etc.

De viteza i forma micrii depinde fixarea etapelor de observaii. Ordinul de mrime

presupus determin alegerea instrumentelor de msurat. Trebuie s se tie c pe durata unei

msurtori nu apar deformaii semnificative.

Nu trebuie neglijate, la formarea modelului, cauzele micrii, parametri ce pot influena

micarea; de exemplu, la un baraj trebuie s se tie cel puin prin presupuneri cum influeneaz

temperatura i nalimea apei din spatele acestuia apariia deformaiilor, pentru a putea cuprinde

strile extreme ale fenomenului studiat.

n general este valabil c pentru planificarea, prelucrarea i interpretarea msurtorilor de

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

deformaii se folosesc modele ipotetice despre comportarea posibil la care s se fructifice toate

informaiile disponibile pentru construirea modelului.

La nceputul studiului, un asemenea model poate fi destul de simplist conceput, el putnd fi

verificat dup fiecare msurtoare i dac este cazul corectat si dezvoltat. Dac se noteaz cu D

modelul deformaiei, M o etap de msurtori, atunci o asemenea influenare reciproc poate fi

exprimat simbolic prin succesiunea:

D-->M-->D-->M-->D-->M-->..... 1.1

Este evident c numai luarea n considerare a modelelor de deformaie permite o

folosire optim a metodelor de msurare topo-geodezice. Scopul unui model al deformaiilor este

de a recunoate cauzele ce produc deformaiile i de a estima efectele corespunztoare asupra

micrilor obiectului aflat sub supraveghere. Aceast problem este deosebit de complex,

pentru a crei rezolvare inginerul geodez este chemat s colaboreze strns cu specialiti din

alte domenii. Fiecare obiectiv cercetat are ns caracteristici proprii, ceea ce ngreuneaz

prezentarea unui procedeu absolut general.

Cauzele apariiei deformaiilor pot fi cuprinse n dou grupe:

a) deformaii ce pot aprea ca urmare a aciunii factorilor de natur permanent sau

temporar: natura terenului, structura static a construciei, uzura obinuit sau reacia la

schimbarea unor factori meteorologici;

b) deformaii ce pot ns s apar i datorit unor greeli n execuie, a folosirii unor

materiale de construcii necorespunztoare sau datorit unor influene externe cum ar fi: cutremure,

vibraii, inundaii, lucrri subterane.

La constituirea unui model pot fi luate n considerare numai cele mai importante cauze

normale. La compararea rezultatelor a dou etape de msurtori componentele di ale

vectorului diferen d, determinate dup relaiile (1.2) pot fi date formal ca funcii ale

parametrilor de influen i anume:

di= f(Xi,Yi,Zi,ti,Ti,pi,...) 1.2

n care -Xi,Yi,Zi sunt coordonatele punctului;

- ti reprezint timpul;

-Ti temperatura;

-pi presiunea.

Relaia funcional de forma (1.2) trebuie s se determine pentru fiecare obiect aflat sub

supraveghere. Modele generale pot fi determinate numai cnd se ia n considerare o singur

mrime de influen. Ca exemplu este prezentat modelul de deformare al unui baraj cnd se ia

acerEvideniere

n considerare numai presiunea apei (prin umplerea lacului), (figura 1.3). Condiiile unei

interpretri fizice sunt mai relevante dac pot fi msurate sau nregistrate n mod continuu

micrile unor puncte particulare, precum i valori ale mrimilor a cror efect este presupus. La

procedeele dezvoltate n scopul acesta cu modele dinamice de deformare, se ncearc prin

utilizarea procedeului "filtru de regresie", gsirea cauzelor de deformare cu efecte determinate

asupra micrii studiate.

B 1 2 3 4 5 C H

Y 0

X

Figura 1.3 Modelul deplasrii unui baraj de greutate cnd se ia n considerare

presiunea exercitat de apa din lac

1.4.1.2 Metode de interpretare a deformaiilor

Solicitrile i influenele repetate la care sunt supuse construciile, att n timpul execuiei

ct i n timpul exploatrii au ca efect deplasri i deformaii ale acestora, deplasri care se pot

caracteriza sub schema logica prezentat n figura 1.4.

Figura 1.4 Metode de interpretare a deformaiilor

Determinarea deplasrilor i deformaiilor poate avea caracter relativ, cnd sistemul de

referin este alctuit de puncte sau elemente ale construciei, sau poate avea un caracter

absolut cand acestea se efectueaz n raport cu o reea de puncte fixe amplasate n afara zonei de

influen a contruciei i care formeaz sistemul general de referin. Cele mai frecvent ntlnite

deplasri i deformaii ntlnite sunt: liniare, unghiulare i specifice.

Pentru determinarea deplasrilor i deformaiilor construciilor se utilizeaz n general

metode si aparatur specializat. Metodele topo-geodezice folosite pentru urmrirea n timp a

comportrii construciilor au multe elemente comune cu procedeele cercetrilor experimentale pe

modele, obiectivele fiind aceleai, deosebindu-se prin perioada mai ndelungat de timp folosit

pentru efectuarea observaiilor.

1.4.2 Metode topo-geodezice folosite la determinarea deformaiilor construciilor masive

Procedeele de msurare pentru determinarea deformaiilor sunt foarte variate. Exist n acest sens

metode topo-geodezice standard de msurare pentru distane, unghiuri, diferene de nivel, acestea

fiind de regul legate de o reea topo-geodezic, precum i metode specifice fotogrametriei. n

funcie de gradul de automatizare aceste metode topo-geodezice permit diferite posibiliti de

realizare. Informaiile devin mai relevante i complete dac sunt folosite instalaii fixe cu nregistrare

automat, care sunt utilizate frecvent n rile Europei de Vest pentru urmrirea dimamicii

diferitelor obiective. Schematic acest lucru poate fi prezentat n figura 1.5.

Figura 1.5. Corelaia dintre comportarea obiectivului de cercetat i procedeele de msurare

Cel mai frecvent, metodele topo-geodezice de urmrire a comportrii n timp a

construciilor, se utilizeaz pentru determinarea deplasrilor i deformaiilor provocate de

sarcini statice si numai n mod accidental pentru detreminarea deplasrilor si deformaiilor

produse de sarcini dinamice. Urmtorii factori principali sunt edificatori pentru stabilirea

metodelor utilizate la determinarea deformaiilor:

- precizia cu care se vor face determinrile i valoarea deformaiilor;

acerEvideniere

acerEvideniere

- timpul necesar pentru efectuarea msurtorilor;

- importana si mrimea construciei supus observaiei;

- relieful i structura geologic a terenului.

La urmrirea comportrii n timp a construciilor prin metode topo-geodezice trebuie avute n

vedere urmtoarele principii:

- reelele topo-geodezice de urmrire realizate s asigure continuitatea observaiilor pe o

perioad lung de timp;

- tema elaborat iniial poate s sufere modificri n timp n sensul scurtrii perioadei dintre

msurtori sau extinderea ori restrngerea reelei n situaiile critice respectiv cnd

comportarea construciei este normal

- sistemul de urmrire s permit adaptarea continu a aparaturii i a metodelor de msurare noi.

2. Monitorizarea stabilitii suprafeei

Obiectivul monitorizrii suprafeei l constituie prevenirea accidentelor prin asigurarea

stabilitii fizice a construciilor de nchidere i suprafeelor situate deasupra lucrrilor miniere

subterane.

Digurile care necesit monitorizare includ portaluri de galerie nchise i plci de beton

armat, amplasate la partea superioar a puurilor rambleiate, i posibil, mprejmuiri n jurul zonelor

cu risc de surpare. Monitorizarea implic inspecii vizuale la intervale regulate. n situaiile n care

lucrrile miniere subterane au fost efectuate n apropierea suprafeei, terenul poate fi afectat de

subsiden, cu efecte asupra construciilor de suprafa, cum ar fi cldiri i drumuri. Pentru a

mbunti calitatea inspeciilor vizuale, ar putea fi necesare ridicri geodezice. Pe durata inundrii

lucrrilor miniere subterane, ar putea interveni necesitatea efecturii unor monitorizri seismice cu

caracter auxiliar. n funcie de condiiile locale ale exploatrilor, se vor aplica msuri concrete.

Pornind de la condiiile existente dup ncheierea activitii miniere, se vor efectua

msurtori periodice i actualizri ale situaiei existente la suprafa.

Datele msurate trebuie nregistrate, evaluate i reprezentate pe hri la scara 1:500 sau

1:1000 prin intermediul isohipselor/isoliniilor.

Urmtoarele aspecte vor fi examinate n mod special, n msura n care acest lucru se

dovedete necesar:

starea terenurilor din zona de influen a lucrrilor miniere subterane sau la zi;

gradul de tasare (compactare) a materialului de rambleu din puuri, suitori, guri de sond,

conuri de surpare etc.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Urmrirea periodic a modificrii aspectului morfologic al strii terenului din zona de

influen a lucrrilor miniere se face prin msurtori instrumentale (topometrice).

De asemenea, se va efectua verificarea msurilor de avertizare i interdicie a accesului n

zonele periculoase. Tasarea materialului de rambleu se pune n eviden prin observaii vizuale,

msurtori i evaluare - dup caz - a cantitii de rambleu necesar completrii.

Frecvena monitorizrii suprafeei este trimestrial. n zonele pentru care se prognozeaz

apariia unor fenomene de subsiden se vor instala reele de observare cu puncte fixe conectate la

reeaua de monitorizare. Densitatea punctelor de msurare i frecvena msurtorilor trebuie

stabilite n funcie de riscul pe care l reprezint pentru suprafaa terenului lucrrile subterane. Vor fi

evaluate i volumele conurilor de surpare.

2.1 Monitorizarea alunecrilor de teren

Pentru clasificarea generalizat a alunecrilor de teren, cele mai folosite sunt cele realizate

de J.N. Hutchinson ( (Hutchinson 1968); (Skepton 1969); (Hutchinson 1988)) i D.J.Varnes (

(Varnes 1958); (Varnes 1978)). n Romnia, aceste clasificri au fost preluate n practica curent

nc nainte de 1989, refuzndu-se modelele de clasificare sovietice. Ambele clasificri stabilesc

principalele grupe de alunecri pe baza tipurilor diferite de micri ale maselor de pmnt instabile.

Deosebirea major ntre cele dou clasificri o reprezint statutul micrii de curgere,

diferena provenind din tratarea prioritar a analizei condiiilor de cedare (Hutchinson) sau a

rezultatului micrii (Vernes). Utilizarea celor dou clasificri se face n funcie de output-ul

urmrit, clasificarea Varnes fiind mai uor de folosit i necesitnd o experien redus, n timp ce

clasificarea Hutchinson fiind extrem de uzat de ingineri care realizeaz analize de stabilitate.

Studiul alunecrilor de teren i al consecinelor acestora a devenit un subiect

multidisciplinar, n care aspectele geografice, pedologice i de planificare urbanistic sunt

importante. Aspectele inginereti ale problematicii se concentreaz pe determinarea declanrii i

propagrii alunecrilor de teren. Studierea declanrii alunecrilor de teren este important att

pentru a afla cauzele producerii acestora, dar i pentru prevenirea eventualelor alunecri

viitoare. n ceea ce privete studierea propagrii alunecrilor, o dat declanate, este important a se

cunoate viteza curgerii, la ce distan pot ajunge i care este traseul de propagare urmat. n acest

fel, se pot propune strategii de aprare bazate pe direcionarea maselor alunectoare sau structuri de

protecie. Instrumentele de determinare a comportrii alunecrilor sunt bazate pe modele

matematice i constitutive pentru care exist extrem de puine soluii analitice, fiind astfel

necesar folosirea modelelor numerice (cum ar fi metoda elementului finit) pentru a obine rezultate

coerente.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Problema analizrii alunecrilor de teren are o vechime considerabil, inclusiv n Romnia.

Sunt de notorietate alunecrile catastrofale , de diferite tipuri, produse n ultimele dou secole n

Europa, America de Nord, America de Sud i Asia , care au ocat prin amploarea consecinelor.

Astfel, legat de aceste fenomene, ntr-una din primele inventarieri ale alunecrilor importante,

realizat de K. Terzaghi n a doua decad a secolului trecut, se semnala moartea a aproximativ 3000

de persoane i importante pagube materiale.

Alunecrile de teren i ruperile de pante sunt cauzate de schimbri n starea de eforturi

efective, variaii ale proprietilor materialului sau schimbarea geometriei. Schimbrile n starea de

eforturi efective poate fi indus fie direct, ca o consecin a variaiei forelor exterioare

(cutremure, aciuni antropice) sau indirect prin variaia presiunii apei din pori (efectul

ploilor). Variaiile proprietilor materialului pot fi provocate de procese de degradare. Schimbarea

geometriei poate fi produs de cauze naturale (eroziune) sau aciuni antropice (excavaii,

construcii, schimbarea unghiului pantelor, etc.).

Alunecrile se pot produce att n zone cu condiii naturale de teren, ct i n situaia unor

amplasamente ce au suferit intervenii antropice. Pot fi afectate pante naturale, inclusiv versani ai

lacurilor de acumulare, taluzuri ale unor construcii hidrotehnice, construcii de infrastructura (ci

ferate, drumuri), cariere, iazuri de decantare, halde de steril, etc.

Rata accelerat a dezvoltrii urbane a indus o expansiune a ariilor construite n afara

granielor tradiionale ale oraelor, spre zone afectate de diferite hazarde, precum alunecrile de

teren. Prima abordare a administraiilor locale i regionale a fost ntocmirea unui set de hri

tematice de hazard pentru a estima zonele n care activitile antropice ar putea fi afectate. Aceast

aciune a dus la poziii divergente ale proprietarilor de terenuri care au fost cartate fals pozitiv cu

potenial ridicat de producere a hazardului sau a dus la omisiunea unor serii de evenimente.

Deoarece abordarea inginereasc de investigare este punctual, concentrat pe foraje i

instrumentare in-situ, dezvoltarea unei metode de cartarea a zonelor cu potenial de instabilitate la

scar mare este imperios necesar. Monitorizarea deplasrilor folosind senzori instalai pe satelii

poate reprezenta soluia la aceste probleme, metoda fiind nc la stadiu de validare i calibrare a

rezultatelor obinute prin msurtorile satelitare n comparaie cu datele obinute din msurtorile

in- situ.

n imaginile de mai jos sunt prezentate principalele tipuri de alunecri de teren sau versani.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Fig. 2.1 Principalele tipuri de alunecri de teren sau versani

Alctuirea hrilor de hazard la alunecri de teren o reprezint o problem tratat cu

seriozitate la nivel european care, prin prisma aderrii Romniei la U.E., a cptat un caracter de

prioritate i la nivel naional. n ciuda reglementrilor tehnice i a cadrului legislativ

corespunztoare (GT006-97: Ghid privind identificarea i monitorizarea alunecrilor de teren

(MLPAT 1997); GT019-98: Ghid de redactare a hrilor de risc la alunecare a versanilor pentru

asigurarea stabilitii construciilor (MLPAT 1998); Hotrrea Guvernului nr. 447/2003, privind

modul de elaborare i coninutul hrilor de risc natural la alunecri de teren (Guvernul Romniei

1998); Legea nr. 575/2001 privind aprobarea Planului de amenajare a teritoriului naional

Seciunea V-a zone de risc natural); Hotrrea Guvernului nr. 447/2003, privind modul de

elaborare i coninutul hrilor de risc natural la alunecri de teren), lipsa datelor de intrare sau

calitatea sczut a acestora (material cartografic la scar mult prea mic, neactualizat i depit

tehnologic) precum i nivelul redus de dotare i cunotine a personalului din teritoriu a fcut

ca utilizarea acestui tip de hri pe o platform electronic actualizabil (GIS) s nu fie

implementat la nivel local.

Hrile de hazard alctuite pentru mediul urban sunt n msur mult mai mare influenate de

factorul antropic dect n zonele extravilane, unde procedura descris de GT006-97 (MLPAT

1997) i-a dovedit valabilitatea. Extinderea n mod arbitrar a influenei antropice de-a lungul

structurilor construite (de exemplu fii cu factor de influen mai ridicat de-a lungul amprizei

drumurilor sau reelelor) s-a dovedit mult prea acoperitoare, n timp ce anumite aciuni umane

(realizarea de umpluturi sau excavaii) sunt impredictibile ca poziionare spaial pe hri.

Tipul de instabilitate este guvernat de civa factori: declivitatea versantului (morfologie),

geologia amplasamentului (litologie, structur, regim hidrogeologic), condiii meteo-climatice,

condiii antropice etc. Punnd la un loc aceti factori se pot alctui hri tematice calitative, unde,

prin operaiuni matematice (adunare, scdere, calcul diferenial), s rezulte zone cu diferite

probabiliti de apariie a unor anumite tipuri de instabilitate.

Un exemplu de catastrof indus n zona de propagare i nu n cea de declanare l

reprezint alunecarea ce a avut loc n San Salvador, localitatea Las Colinas n anul 2001 (Fig. 2.3).

Fig. 2.3 Alunecarea din Las Colinas (San Salvador), 2001

Se propune ca cel puin zonele concave, care se gsesc ntotdeauna la baza versanilor s fie

luate n considerare ca potenial periculoase cel puin pn la curburi de -1/120m, coeficientul de

hazard crescnd odat cu scderea curburii (valorile negative ale curburii reprezint suprafee

concave).

2.2 Monitorizarea stabilitii pmntului prin InSAR

Tehnica folosit pentru monitorizarea satelitar a deplasrilor pmntului poart denumirea de

InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar interferometrie cu ajutorul radarului cu apertur

sintetic). Un satelit este echipat cu un radar cu antena ndreptat spre suprafaa Pmntului,

nclinarea antenei numindu-se unghi nadiral. Amprenta antenei se deplaseaz cu viteza satelitului pe

direcia orbitei (spre exemplu, satelitul ERS 2 se deplasa cu viteza de 7340 m/s), (Fig. 2.3).

Fig. 2.3 Achiziia de date SAR (Ferretti, A. et al, 2007)

O imagine digital SAR poate fi privit ca o matrice de puncte, fiecare avnd asociat cu o

mic suprafa din zona monitorizat. Dimensiunea spaial a acestor puncte depinde de rezoluia

senzorului folosit pentru achiziia de date. Fiecrui punct i este atribuit un numr complex,

reprezentnd amplitudinea i faza cmpului microundei reflectate de elementele de pe suprafaa

zonei monitorizate (pietre, vegetaie, cldiri etc.). Rndurile matricei sunt asociate cu coordonate ale

azimutului diferite, n timp ce coloanele reprezint locaii diferite ale liniei de vizare.

Radiaia transmis de radar trebuie s ajung la dispersorii de lumin, pe teren i apoi s

revin la radar, n scopul de a forma imaginea SAR (n ambele sensuri de deplasare). Dispersorii de

lumin la distane diferite de Radar (intervale diferite nclinate) introduc diferite ntrzieri ntre

transmisia i recepia radiaiei.

Datorit naturii aproape pur sinusoidale a semnalului transmis, aceast ntrziere este

echivalent cu o schimbare de faz ntre semnalele transmise i recepionate. Schimbarea de faz

este astfel proporional cu distana de deplasare a radiaiei de 2R n cele dou sensuri mprit la

lungime de und transmis . Acest concept este ilustrat n figura urmtoare:

InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) este o tehnica recenta de prelucrare a

imaginilor satelitare obtinute cu ajutorul senzorilor radar SAR aflati (in general) la bordul satelitilor

(e.g. ERS, ENVISAT, TerraSAR-X sau ALOS).

Produsele finale obtinute prin InSAR sunt: harti de deformare (elastica) a terenului i

modele digitale de elevatie (teren, constructii, etc.).

Tehnica InSAR a fost validata in cadrul unor proiecte ale Agentiei Spatiale Europene

(Terrafirma, http://www.terrafirma.eu.com/ ).

Fig. 2.4 Efectul topografiei terenului asupra imaginii SAR (Ferretti, A. et al, 2007)

Zona terenului reprezentat n fiecare punct al imaginii SAR depinde de topografia locului,

n principal de panta terenului n planul perpendicular pe direcia orbitei i panta n planul format de

direcia azimutului. Pe msur ce panta terenului crete n raport cu o suprafa orizontal plat,

dimensiunile proieciei punctelor msurate cresc (Fig. 2.4). Acest efect se numete scurtare. Cnd

panta terenului este apropiat de unghiul nadir al radarului, dimensiunea punctelor devine foarte

mare i detaliile sunt pierdute. Atunci cnd panta depete unghiul nadir, reflexia punctelor este

reprezentat n ordine invers i suprapus pe reprezentarea altor zone.

Dac panta terenului scade n raport cu suprafaa de referin orizontal, dimensiunea

punctelor reprezentate scade, minimul fiind atins cnd terenul este paralel cu direcia de vizare,

aceasta reprezentnd i limita ce poate fi reprezentat de un sistem SAR, dup care terenul este

considerat n umbr (Fig. 2.5).

Amplitudinea radiaiei reflectate nspre radar de obiectele de pe suprafaa pmntului este

nregistrat n fiecare punct al imaginii SAR. Aceasta depinde mai mult de rugozitatea obiectelor

dect de structura lor chimic. Depinznd de tipul obiectului care reflect unda radar, se pot

nregistra amplitudini ridicate (precum n cazul pietrelor sau a structurilor antropice) sau sczute

(precum n cazul zonelor plate spre exemplu un luciu de ap).

Fig. 2.5 Efectul de suprapunere i de umbr (Ferretti, A. et al 2007)

Pentru ca imaginea SAR s se formeze, radiaia transmis de radar trebuie s ajung la

obiectele de pe suprafaa terenului i s se reflecte napoi spre senzor. n funcie de distana dintre

obiecte i radar, exist ntrzieri diferite ntre momentul transmisiei i momentul recepiei.

Din cauza faptului c pentru distane care difer printr-un numr ntreg de multiple de

lungimi de und schimbarea de faz este egal, n teorie msurarea se poate face doar pentru

dimensiuni mai mici dect lungimea de und. n practica curent ns, diferena de faz de la un

punct la altul pare s aib valori aleatoare, din cauza valorii foarte mari a raportului dintre

dimensiunea reprezentrii punctului (datorat rezoluiei) i lungimea de und. Acest fapt face ca o

singur imagine SAR s fie practic inutilizabil, fiind necesare cel puin dou pentru a corecta

aberaiile datorate schimbrii de faz. Rezultatul obinut n urma prelucrrii a cel puin dou imagini

SAR poart numele de interferogram.

Pentru a putea obine imaginile necesare pentru calcularea unei interferograme, un satelit

SAR poate observa aceeai zon din unghiuri foarte apropiate. Acest lucru se poate realiza simultan

(cu ajutorul a doi satelii montai pe aceeai platform) sau prin treceri succesive ale aceluiai satelit

pe aceleai orbite. Distana dintre doi satelii n planul perpendicular pe orbit se numete nivel de

referin interferometric iar proiecia sa perpendicular pe direcia de vizare se numete nivel de

referin perpendicular.

Interferograma SAR este generat nmulind, pentru fiecare punct n parte din ambele

matrici, valoarea din prima imagine SAR cu conjugata complex din cea de-a doua. Astfel,

amplitudinea interferogramei este produsul amplitudinilor celor dou imagini, n timp ce faza

interferometric este diferena fazelor imaginilor.

Fig. 2.6 Geometria unui sistem satelitar interferometric SAR (Ferretti, A. et al, 2007)

Se presupune c exist un obiect ce reflect radiaia n fiecare punct msurat care nu se

schimb cu timpul, acestea fiind msurate cu doi satelii SAR cu direcii de vizare foarte apropiate

(Fig. 2.6). n acest caz faza interferometric a fiecrui punct depinde doar de diferena dintre drumul

parcurs de und ntre senzori i obiectul reflector. Dac se identific un punct de referin, variaia

diferenei drumului parcurs de la senzori la punctul de referin r ce rezult din trecerea de la

punctul de referin la altul este dat de relaia:

n care, Bn reprezint proiecia perpendicular a nivelului de referin, R este distana ntre radar i

int i qs este deplasarea dintre punctul de referin i punctul msurat perpendicular pe direcia

de vizare (Fig. 2.7).

Fig. 2.7 - Parametrii geometrici ai sistemului satelitar interferometric SAR (Ferretti, A. et al 2007)

Variaia fazei interferometrice este proporional cu raportul dintre r i lungimea

de und transmis :

Doi factori i aduc contribuia la variaia fazei interferometrice: o variaie de faz

proporional cu diferena de altitudine q dintre puncte, raportat la planul orizontal de referin i o

variaie de faz proporional cu deplasarea s a direciei de vizare :

unde Q este unghiul de inciden a radiaiei n raport cu referina.

Din datele orbitale precise proiecia perpendicular a nivelului de referin este considerat

cunoscut, iar al doilea termen al relaiei poate fi calculat i sczut din faza interferometric.

Aceast operaiune se numete aplatizarea interferogramei i genereaz o hart a fazelor

proporionale cu altitudinea relativ a terenului.

Altitudinea dintre dou discontinuiti de faz adiacente se numete altitudinea de ambiguitate

(se noteaz cu ha) i poate fi calculat din parametrii interferometrului. Altitudinea de ambiguitate

este definit ca diferena de altitudine care genereaz o schimbare de faz interferometric de 2p

dup aplatizarea interferogramei.

Avantajele sistemelor InSAR sunt urmtoarele:

sistemele SAR pentru preluarea imaginilor satelitare opereaza independent de conditiile

meteorologice, atat ziua, cat si noaptea.

aplicabile pentru suprafete intinse se pot realiza masuratori n sute si mii de puncte,

oferind informatii complexe, altfel greu de obtinut pentru suprafete intinse sau obiective

precis detereminate (cladiri, baraje, etc.) fara informatii de la sol; chiar si in zone greu

accesibile (versanti muntosi, alunecari de teren, etc.).

masuratorile au o precizie de milimetri/an.

monitorizarea poate fi realizata periodic (lunar si chiar saptamanal), pentru o perioada

indelungata de timp.

n imaginile urmtoare sunt prezentate cteva zone studiate de ctre ASRC (Advanced

Studies and Research Center) prin monitorizare cu ajutorul sistemelor InSAR n ara noastr:

Fig. 2.8 - Monitorizarea deformarii terenului la scara redusa, Barajul Siriu (Buzau).

Fig. 2.9 - Imagine Google Earth (stanga) si harta de deformare a zonei Ocnele Mari

(16.08.2010 07.09.2010), obtinuta din date TerraSAR-X (dreapta)

Fig. 2.10 - Harti de deformare a Deltei Dunarii, (Proiect ASRC n colaborare cu GeoEcoMar, Bucuresti)

Fig. 2.11 - Harta de deformare a orasului Bucuresti (stnga) i imaginea Bucurestiului de la satelitul ERS-1.

Se pot identifica zone care sufera un proces de tasare/ridicare

Fig. 2.12 - Corelarea hartii de deformare a orasului Bucuresti cu harta poptentialului de lichefactie. Linii de

contur ale indexului potential de lichefiere pentru Bucuresti, n cazul unui cutremur de magnitudine 7.2

Fig. 2.13 - Corelarea hartii de deformare a orasului Bucuresti cu harta nivelului apei subterane

(exemplu: acviferul Colentina).

3 Metode actuale de monitorizare a execuiei i urmrirea comportrii n timp a structurilor

nalte.

3.1 Consecinele aprecierii incorecte a evoluiei axului vertical al construciilor foarte nalte

sub aciunea solicitrilor.

Studiile anterioare pun n eviden permanenta micare elipso - oscilatorie a construciilor

tubulare de foarte mare nlime, conturndu-se afirmaiile:

ntre subdimensionare i supradimensionare, varianta de proiectare oscileaz n funcie de

informaiile avute la dispoziie i de gradul de fundamentare al normativelor utilizate.

De prim utilitate sunt informaiile privind comportarea in situ a unor construcii similare

(comparabile) iar aceste date nu pot fi furnizate dect prin msurare direct prin mijloace topo-

geodezice.

Variaia axului vertical a structurilor analizate, de 100, 200 sau 350 m nlime, sub aciunea

nsoririi neuniforme i a vntului, nregistrate n condiii atmosferice diferite, poate interesa att

proiectantul lucrrii ct i realizatorii unor lucrri din aceeai categorie.

Metodele clasice de nregistrare prezint dezavantaje care limiteaz fluxul informaional. Astfel

fiind preluate prin tehnici diferite, scade compatibilitatea informaiilor primite de la surse

diferite, ngreunndu-se formarea unor bnci de date.

Lipsa de continuitate confer datelor un caracter secvenial. Costul se menine ridicat, iar

dificultile sunt deosebite.

Metodele moderne, prezentate n cadrul lucrrii prin natura instrumentelor i a metodelor de

msurare vor elimina aceste neajunsuri deoarece pot face determinri omogene i continui. Din

pcate, rezultatele msurtorilor sunt rareori communicate i astfel, deocamdat este dificil de a

costitui o banc de date n domeniu.

n sfrit, condiiile atmosferice influeneaz nu numai structura ci i aparatul utilizat pentru

nregistrarea abaterilor - rezultatele transportndu-se din sfera funcionalului n cea a

ilustrativului.

Condiii de prezentare a datelor obinute la nregistrarea evoluiei axului vertical:

Determinarea cu precizie a cauzelor (caracteristicile factorilor climatici), corelat cu nregistrarea cu precizie a efectelor.

Continuitatea nregistrrilor - pe toat durata de execuie i ulterior periodic n diferite combinaii a condiiilor de solicitare.

Prezentarea n ansamblu a efectelor cumulate. Decelarea influenelor pentru fiecare factor de solicitare, Diminuarea erorilor de msurare, aducerea msurtorilor n condiii tehnice similare de

nregistrare.

nlturarea efectelor mediului asupra metodelor de msurare. nlturarea efectelor erorilor de execuie, stabilind n ce msur acestea influeneaz rezultatele,

distorsionndu-le, practic eliminndu-le din seria datelor statistice.

Lipsa de continuitate confer datelor un caracter secvenial. Costul se menine ridicat, iar dificultile sunt deosebite.

nregistrrile vor fi efectuate pentru baza i vrful construciilor i din 50 n 50 m, dup dou direcii perpendiculare (de preferin NS - VE).

Cost optimizat, s-a evideniat faptul c pentru construciile rezideniale de peste 200 m costul investiiei n dispozitive de urmrire i a metodelor utilizate pot atinge milioane de dolari.

Volum de munc sczut, pe ct posibil diminuat eroarea uman, prin metod i instrumente utilizate, fapt pe care instrumentele actuale -l fac posibil.

Metoda s fie influenat de factorii atmosferici, n limite cunoscute i controlate. Rezultatele msurtorilor trebuie s evidenieze coerent i fidel raportul cauz-factor de

solicitare, efect-variaia poziiei n spaiu a structurii n general i a vrfului n special.

Datele furnizate de geodez proiectantului structurii msurate, trebuie s permit definirea elementelor comportamentale generale-structuri nalte, particulare-structur de tip tronconic,

speciale-nlime, volum, mediu, solul, amplasament, relief, clim, vecinti, incidena

factorilor de solicitare extraordinari.

3.2 Metode actuale de monitorizare a execuiei i comportrii n timp pentru construcii

speciale i structuri nalte

Centraliznd metodele clasice i cele moderne se prezint n tabelul 1 toate posibilitile ce

pot fi adoptate pentru a asista, dirija i controla execuia i a urmri evoluia n regim static i

cinematic a construciile nalte i foarte nalte.

n precedente lucrri s-au prezentat cteva exemple de sisteme manager de monitorizare a

deformaiilor construciilor. Practic, pornind de la instrumentele prezentate n tabelul 1 se pot obine

o infinitate de combinaii de sisteme de urmrire, fcnd astfel posibil alegerea celei mai bune

posibiliti pentru fiecare caz n parte. n tabelul 1 se prezint cteva din soluiile de monitorizare a

deformaiilor, oscilaiilor, vibraiilor structurilor nalte sau alte structuri deformabile sub aciunea

vntului i nsoriri neuniforme, alunecrilor de teren, traficului rutier sau feroviar.

Tabelul 1- Metode pentru monitorizarea execuiei i de urmrire a comportrii n timp a construciilor nalte, n regim static i cinematic

Msurarea ncovoierilor (sgeilor) stlpilor (procedeul vizrii laterale cu teodolitul)

Acest procedeu se folosete la determinarea ncovoierii coloanelor, stlpilor etc., din hala

industrial.

Pe sectorul de verificat, la o distan oarecare l (fig. 3.1), de axa irului de stlpi AA1 (circa 1 m)

se traseaz o ax paralel A1 A11, marcndu-se capetele ei.

Figura 3.1 - Procedeul vizrii laterale cu teodolitul

Deasupra acestor semne se instaleaz i se centreaz cu atenie teodolitul i marca de vizare.

Teodolitul din A1 se orienteaz dup marca de vizare A11 i ridicnd sau cobornd luneta (fiind

acelai plan de colimaie) se fac citiri pe mireta cu diviziuni milimetrice, care este aezat succesiv

la partea inferioar, medie i superioar a fiecrui stlp, perpendicular pe faa lateral a stlpului.

Diferena citirilor n cele dou (trei) poziii a cercului vertical al teodolitului la partea

inferioar a stlpului C1, medie Cm i la partea superioar C3 reprezint ncovoierea transversal a

stlpului.

l i= Cij - Cmj sau Csj Cmj.

Iar diferena a: aj = l Cij arat valoarea sgeii stlpului.

La acest procedeu, verificarea ncovoierii longitudinale a stlpilor n lungul irului se efectueaz

prin msurarea distanelor ntre axele semnelor de la baz, de la mijloc i de la partea superioar a

stlpilor vecini

Determinarea nclinrii construciilor fa de vertical

Sub influena sarcinilor solicitate de vnt, nclzirea neuniform i tasarea fundaiei, axele

construciilor se abat de la poziia vertical. De regul, construciile n form de turn au curbur

spaial (fig. 3.2, a). Pentru determinarea abaterii de la vertical punctul axei Os se proiecteaz pe

vertical la orizontul iniial i se obine punctul Oj. nclinarea construciei se caracterizeaz prin

mrimea liniar e i unghiular .

Determinarea nclinrii se poate face prin urmtoarele metode clasice (Fig. 3.2):

Fig. 3.2 - Schema determinrii nclinrii construciilor:

a ) caz general; b ) aparatul de proiectare optic, instalat n interiorul con-struciei;

c ) aparat de proiectare optic, instalat n exteriorul construciei; d) cu teodolitul;

acerEvideniere

acerEvideniere

e) prin metoda interseciilor unghiulare.

3.3 Cercetri actuale la nivel mondial privind monitorizarea comportrii structurilor foarte

nalte sub aciunea nsoririi neuniforme i a vntului.

Dezvoltarea realizrii de construcii foarte nalte, au avut ca rezultat firesc extinderea

cercetrilor privind proiectarea, execuia i urmrirea comportrii n timp a acestor structuri.

Dintre numeroasele preocupri n domeniu se menioneaz:

- realizarea i perfecionarea unor sisteme de msurare i testare a vibraiilor cunoscnd

caracterele dinamice ale prototipurilor de structuri,

- controlul vibraiilor structurilor, implementarea unor sisteme de disipare a energiei pentru a

reduce vibraiile excesive ale construciilor, sporind confortul i prevenind catastrofele,

- monitorizarea deformaiilor lucrrilor inginereti,

- controlul calitii geometriei structurilor,

- diferite programe de cercetare privind proiectarea i urmrirea construciilor foarte nalte, de

analiza structural i design al construciilor nalte i analiza dinamicii structurilor,

- crearea unui sistem hibrid de monitorizare care s valideze i calibreze modelele analitice

ale: teoriilor i principiilor (geodeziei satelitare, INS, procesarea semnalelor, tehnologie

integral, mecanica i dinamica structurilor, informatic) ce a avut ca rezultat un sistem

integrat de monitorizare Leica 10 Mz format din ORS 1000 GPS receptor i trei

acceleratoare triaxiale de precizie.

- preocupri privind utilizarea analizei spectrale n stabilirea frecvenei naturale de oscilaie a

structurilor nalte, prin compararea msurtorilor GPS RTK, cu cele rezultate din sistemele

accelerometre i stabilind metodele de filtrare a bruiajelor cu filtre de nalt frecven. Astfel

sunt monitorizate deformaiile i oscilaiile construciilor nalte i a podurilor cu aparatur de

tipul LEICA TCA 2003, statii topografice totale automate, scanere laser CYRAX 2500,

Leica C10 i receptoare GPS Leica de ultima generatie.

- analiza corelaiilor n timp a msurtorilor GPS, n monitorizarea structurilor nalte.

- studierea utilizarea senzorilor CDS i a tehnologiei GPS la monitorizarea structurilor nalte.

- Discovery Channel USA, Structure International Database And Gallery of Structures,

Skyscrapers.com, American Wind Energy Association, Confederation Bridges sunt alte

situuri n care se ntlnesc cercettorii sau cei interesai de domeniul structurilor nalte.

- Cercetri n domeniu se fac i la USACE (Corpul inginerilor constructori din armata

american) unde pe lng ndesirea reelelor de control prin metode GPS, rezultatele

comparndu-se cu cele obinute prin metode clasice, se fac i studii privind analiza

deformaiilor structurilor.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

- Sunt n studiu, printr-un program finanat de Banca Mondial i perfecionarea

instrumentelor de msurare a factorilor atmosferici (vnt, temperatur, umiditate i presiune

atmosferic) unde se caut soluii digitale, senzoriale cu transmitere la distan a rezultatelor

dar i de reducere a costurilor avnd n vedere c un sistem digital de monitorizare a

vntului atinge cca. 2000 $.

- BMT Fluid Mechanics din Teddington, UK deine cel mai performant tunel de studiere a

efectului vntului asupra construciilor (4,8 x 2,4 x 15 m) cu posibiliti de variere a vitezei

vntului de la 0,2 la 65 m/s.

- Journal of Engineering Mechanics a publicat ncepnd cu anul 1995 articole privind

studierea efectului vntului asupra construciilor nalte i posibilitile de msurare a

deformaiilor i oscilaiilor produse.

- Problema realizrii de construcii foarte nalte este extrem de complex de la stabilirea

procedurilor de evacuare n caz de calamitate, sporirea confortului utilizatorilor,

mbuntirea condiiilor de exploatare (circulaia pe orizontal i vertical, ventilaie,

ntreinere) la stabilirea gradului de ncredere ce poate fi acordat studiilor pe modele-test.

Una dintre instituiile interesate este Comitetul internaional de studiu i cercetri n domeniul

construciilor (CIB) care i-a propus ca prin conferinele i simpozioanele organizate frecvent s

coordoneze aceast activitate.

4. Monitorizarea deformaiilor tridimensionale a construciilor prin metode de

fotogrammetrie terestr la mic distan

Metodele stereofotogrammetriei terestre pot fi folosite cu succes pentru msurarea

deformaiiler construciilor. Avantajul lor fa de alte metode const n aceea c ele fixeaz cu

destul precizie deformaiile constant i cele temporare (n 1D, 2D, sau 3D) care au loc sub

aciunea solicitrilor statice i dinamice, i pot fi aplicate n diferite scopuri tehnice inginereti

(construcii de locuine, construcii industriale i hidrotehnice, ncercri la poduri, antiere navale,

studierea alunecrilor etc).

Fotografierea mrcilor de deformaii se face cu ajutorul fototeodolitului n orice anotimp al

anului i ntr-un timp foarte scurt. Prelucrarea ulterioar la birou a fotogramelor se face la etereo-

comparator n timpul convenit de executant. n afar de aceasta, fotogramele obinute ale obiectului

fotografiat cu mrcile de deformaie constituie un document care fixeaz n mod obiectiv poziia

construciei n spaiu la data fotografierii. Cu toate acestea, metodele fotogrammetrice i stereo-

fotogrammetrice trebuie aplicate numai n acele cazuri cnd acest lucru este indicat din punct de

vedere economic sau nu exist acces n zona studiat.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Metoda fotogrammetric de determinare a tasrilor i deformaiilor construciilor (fig. 4.1)

const n fotografierea succesiv a unor semne speciale pe construcii, nainte i dup deformare.

Metoda fotogrammetric de determinare a deformaiilor construciilor cuprinde

urmtoarele etape principale:

Proiectarea configuraiei reelei i stabilirea planului de urmrire fotogrammetric;

Marcarea punctelor de control i de urmrire a deformaiilor;

Preluarea, prelucrarea i interpretarea msurtorilor;

Monitorizarea fotogrammetric combinat cu msurtori de scanare cu laser.

4.1 Proiectarea configuraiei reelei i stabilirea planului de urmrire fotogrammetric.

4.2 Marcarea punctelor de control i de urmrire a deformaiilor

4.3 Preluarea, prelucrarea i interpretarea msurtorilor.

4.4 Monitorizarea fotogrammetric combinat cu msurtori de scanare cu laser,

Figura 4.1

acerEvideniere

5 Urmrirea n timp real a deformaiilor structurilor lucrrilor de art

(poduri, tunele, ziduri de sprijin, diguri, baraje hidrotehnice .a.)

5.1 Monitorizarea tasrilor

Realizarea unei cldiri determin ntotdeauna i deformaii ale terenului n interiorul i n

afara amprizei construciei. Deformaiile terenului sunt generate de diverse cauze. Acestea sunt

nregistrate nc din timpul excavaiei, altele pe parcursul execuiei, precum i pe perioada

exploatrii cldirii noi. Schimbarea strii de tensiuni i deformaii n teren se ntlnete pe un areal

numit zon de influen. n zona de influen deformaiile terenului pot fi de ordinul centimetrilor,

pn la submultipli ai milimetrului. Suprafaa n plan unde deformaiile terenului pot afecta cldirile

existente, din vecintatea construciei noi, se regsete pe o zon mult mai restrns pe care o putem

numi - zona afectat (vezi Figura 5.1).[8]

Figura 5.1. a) Seciune vertical prin bulbul activ aflat sub cldire

b) Prezentare sintetic a zonei de influen i a zonei afectate

n interiorul zonei afectate sunt stabilite acele valori ale deformaiilor terenului prin norme

pentru diferite tipuri de construcii, dar n aceleai norme se face referire doar la construciile n

stare bun, cu structura nealterat, fr a se specifica despre cldirile existente care au suferit

degradri din diverse cauze. Este cunoscut faptul c n zonele cu un grad mare de seismicitate,

majoritatea cldirilor existente au suferit degradri. Din categoria cldirilor existente cu rigiditatea

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

afectat, nu fac parte numai cldirile care au avut la baz un calcul strict gravitaional, ci i acelea la

care au funcionat n timpul cutremurului mecanismele de plastificare. Acestea din urm, chiar dac

au beneficiat de un calcul seismic, n urma micrilor tectonice s-au declanat mecanismele de

disipare a energiei, adic s-au format articulaii plastice, iar n lipsa unor reparaii, cldirile sunt

expuse n faa unui nou seism de intensitate mare. Cele dou tipuri de structuri cu rigiditate

degradat, descrise mai sus, prezint, de obicei, o capacitate redus de a prelua eforturile

suplimentare generate de o tasare neuniform.

Pentru structuri normale, cu fundatii izolate, tasarile totale de pna la 50 mm sunt de obicei

acceptabile. Tasari mai mari pot fi acceptate, cu conditia ca rotirile relative sa ramna n limitele

acceptabile si cu conditia ca tasarile totale sa nu cauzeze probleme cu accesele n cladire sau sa

creasca eforturile n structura datorita nclinarii generale. n Figura 5.2 sunt prezentate principalele

tipuri de tasare a construciilor.

Figura 5.2 Principalele tipuri de tasare a construciilor [8]

Spre exemplu, pentru studiul tasrilor i neuniformitii acestora la sala polivalent din

Municipiul Craiova sunt prezentate n figurile urmtoare: reeaua de urmrire (Fig. 5.3) i

reprezentarea spaial a tasrilor medii n fiecare ciclu de msurare (Fig. 5.4). [24]

Reeaua de reperi de nivelment i puncte ale reelei de urmrire, este format din 4 puncte,

(RN1, RN2, RN3 i RN4), care sunt dispui conform normativelor n vigoare la o distan:

D = (1,8 2,2) hmax construcie (m)

Toi reperii de nivelment se afl poziionai n teren stabil care nu prezint pericol de surpare

sau alunecare, neexistnd nici ci de comunicaie cu trafic sporit n zon.

Fig. 5.3 - [24]

Programul de urmrire a comportrii n timp a slii polivalente din municipiul Craiova, s-a

desfurat pn n 2004 pe parcursul a cinci cicluri de msurtori topografice, din care primul l-a

constituit ciclul de referin. [24]

Fig. 5.4 - Reprezentarea spaial a tasrilor medii n fiecare ciclu de msurare [24]

5.2 Monitorizarea deplasrilor i deformaiilor plane (orizontale)

Prin prelucrarea msurtorilor liniare i unghiulare, se va putea obine fie direct mrimea

vectorului deplasrii orizontale, fie mai nti mrimea componentelor pe axele de coordonate, apoi

n funcie de acestea, mrimea vectorului deplasrii. Att mrimea ct i direcia i sensul vectorului

deplasrii orizontale se poate determina prin metode grafice, metode numerice (trigonometrice,

analitice) i metode riguroase folosind metoda celor mai mici ptrate, n funcie de natura i precizia

cercetrii.

5.2.1 Metoda microtriangulaiei i utilizarea acesteia la determinri ale deplasrilor orizontale.

Se folosete la determinarea vectorului deplasrii orizontale ale punctelor de control, fixate

pe construcia studiat, n raport cu un sistem de referin constituit din puncte fixate n terenuri

nedeformabile i n afara zonei de influen a construciei, acestea formnd reeaua punctelor de

triangulaMetoda microtriangulaiei este folosit la urmrirea comportrii n timp a construciilor

masive (baraje, ecluze, viaducte, poduri), ca i a terenurilor din jurul acestora.

Construcia reelei de microtriangulaie se realizeaz cu precizie foarte mare. Determinarea

vectorului deplasrii orizontale a construciei necesit efectuarea msurtorilor repetate (ciclice) ale

reelei de microtriangulaie, cu aceeai precizie cu care a fost construit iniial. Calculele de

compensare trebuie executate riguros, prin metoda ptratelor minime, cu scopul de a se obine

valorile cele mai probabile ale coordonatelor punctelor reelei, avndu-se posibilitatea aprecierii

preciziei rezultatelor compensrii i deci i a preciziei de determinare a vectorului deplasrii

orizontale a punctelor de control de pe construcia studiat.

n componena reelei se regsesc urmtoarele categorii de puncte:

Puncte de control, numite i mrci de tasare ce sunt fixate pe construcia ce urmeaz a fi

observat. Aceste puncte au rolul de a evidenia cu exactitate mrimiea i direcia

deplasrilor. Semnalizarea lor se face cu mrci speciale de diferite forme, confecionate din

bronz cromat spre a rezista la coroziune. Cercetrile au artat c cele mai bune sunt

semnalele sub form de disc, diametrul cercului reprezentnd 1:20 din distana medie de la

punctul fix pn la punctul de determinat.

Puncte de staie, din care se fac observaii repetate spre punctele de control de pe

construcie. Aceste puncte sunt marcate prin pilatri de beton armat, cu fundaie adnc,

avnd la partea superioar piese speciale de centrare i prindere a teodolitului. Amplasarea

lor se face n apropierea construciei , la maximum 300500 m, numrul lor fiind de cel

puin dou. La partea superioar a pilastrului se fixeaz o plac de oel n mijlocul creia se

afl dispus un reper cu filet ce nlocuiete urubul pomp, pentru o mai bun centrare a

teodolitului i a semnalelor de vizare pe punctele de staie.

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

acerEvideniere

Punctele de referin de la care se determin eventualele schimbri n poziia punctelor de

staie sunt amplasate n terenuri stabile i la distane de 200300 m de construcia

observat, spre a se elimina orice influen a acesteia asupra lor.

Punctele de orientare sunt amplasate la distante mai mari, n terenuri care prezint un grad

ridicat al stabilitii, indicat n studiile geotehnice.

Fig. 5.5 Reea de urmrire

n figurile 5.6 i 5.7 se ilustreaz amplasarea reelei geodezice de supraveghere i a aparaturii principale de msur amplasate la barajul Gura Rului.

Fig. 5.6 - Barajul Gura Rului - Plan de situaie cu reeaua geodezic. [33]

acerEvideniere

acerEvideniere

Fig. 5.7 - Barajul Gura Rului - Amplasarea aparaturii de msur. [33]

n figurile 5.8 i 5.9 se prezint amplasarea reperilor de microtriangulaie i nivelment de

precizie, precum i a forajelor de drenaj de la barajul Siriu. n cei peste 25 de ani care au trecut de la

intrarea parial n exploatare a acumulrii Siriu, sistemul de monitorizare a furnizat informaii

suficiente pentru evaluarea strii curente de siguran a barajului i prevenirea unor situaii atipice.

Fig. 5.8 - Barajul Siriu - Amplasarea echipamentului geodezic. [33]

Fig. 5.9 - Barajul Siriu - Profil longitudinal cu distribuia forajelor de drenaj n galeriile G11 , G3 i G4;

1 - corp baraj, 2 - limit voal de etanare, 3 - descrctor de ape mari. [33]

5.2.2 Metoda aliniamentelor i utilitatea acesteia n studiul deplasrilor orizontale.

La determinarea deplasrilor orizontale ale construciilor care n plan au configuraie liniar

dreapt (baraje de greutate, poduri, viaducte, ci ferate) se aplic pe scar larg metoda

aliniamentelor. Metoda aliniamentelor presupune determinarea poziiei planimetrice a unui ir de

puncte de control dispuse pe un aliniament, a cror abateri de la linia ce unete punctele de capt s

nu fie mai mici de 34 cm.

n acest scop n afara punctelor materializate pe construcia ce urmeaz a fi observat, se

fixeaz punctele de baz ale aliniamentului n locuri stabile i n afara zonei de influen a

construciei. n planul vertical al aliniamentului, n punctele caracteristice ale construciei, se

fixeaz punctele de control. n aceste puncte se amplaseaz semnale sau mrci de vizare prin

observarea crora se determin valorile abaterilor fa de aliniamente.

Metoda aliniamentului este simpl, precis i necesit un volum redus de lucrri de teren i

de birou, aceasta permind repetarea ei la intervale scurte de timp. Deplasarea orizontal a unui

punct de control, ntre dou cicluri de observaii va rezulta din diferena abaterilor punctului fa de

aliniament, msurate n ciclul final i n ciclul iniial (deplasri totale) sau ntre ciclul actual i ciclul

iniial (deplasri pariale).

Metodele optice de observare a aliniamentului sunt cele mai complete pentru lucrrile de

cercetare. Ele folosesc teodolite sau aliniametre, la care partea principal este luneta cu putere de

mrire de 4050 X, i semnale sau mrci de vizare, fixe sau mobile. Cnd condiiile terenului nu

permit amplasarea punctelor de baz ale aliniamentului n terenuri nedeformabile, acestea se pot

amplasa i n terenuri deformabile, pe construcie sau n interiorul construciei. n aceste cazuri,

metoda aliniamentului se combin cu metoda microtriangulaiei, iar la determinarea abaterilor

fiecrui punct de control fa de aliniament i implicit a deplasrilor, se va ine seama i de

deplasarea punctelor de baz ale aliniamentului.

Determinarea deplasrilor orizontale ale punctelor de control, de fapt a abaterilor fa de

aliniament, se face prin observarea unui singur aliniament pe toata lungimea lui, prin msurarea

unghiurilor paralactice, prin observarea aliniamentelor paralele suplimentare sau prin observarea

aliniamentelor intersectate.

Indiferent de situaie, determinarea abaterilor punctelor de control, de pe construcia

studiat, fa de aliniament se poate executa prin metoda mrcii mobile, metoda msurrii

unghiurilor paralactice sau prin metoda msurrii unghiurilor apropiate de 200g.

Metoda observrii unui aliniament pe toat lungimea lui se aplic n cazurile n care

distana dintre punctele de capt ale aliniamentului este relativ mic (300500 m), asigurndu-se

condiii bune de vizare att ntre punctele de capt ct i ntre acestea i punctele de control

materializate pe construcie. Determinarea abaterilor punctelor de control, se poate face prin metoda

mrcilor mobile, metoda msurrii unghiurilor paralactice, metoda msurrii unghiurilor apropiate

de 200g, metoda msurrii pe rigle gradate. Punctele de capt ale aliniamentului, A i B (figura

5.10), reprezint i puncte de staie din care se execut msurtorile. Ele sunt materializate prin

pilatri de beton armat ca i n cazul metodei microtriangulaiei.

Fig. 5.10 - Principiul metodei aliniamentului

Semnalizarea capetelor aliniamentului se face cu semnale fixe, fie cu semnale cu marc mobil

n funcie de metoda de lucru (vezi fig. 5.11).

Fig. 5.11 - Tipuri de semnale pentru semnalizarea aliniamentelor

acerEvideniere

n punctele de control se aeaz semnale cu marc mobil care sunt dotate cu urub

micrometric ce permite aducerea mrcii mobile pe direcia aliniamentului. La nceputul fiecrui

ciclu de msurtori, operatorul ndreapt axa de vizare a lunetei de-a lungul aliniamentului B-C

(figura 5.6). Msurtorile realizate n cele dou poziii ale lunetei formeaz o serie de observaii.

ntr-un ciclu de msurtori se efectueaz cel puin trei serii n care teodolitul a fost plasat att n

staia B ct i n staia C. La fiecare serie se calculeaz media valorilor msurate n cele dou

poziii.

La fiecare ciclu de observaii se verific poziia punctelor de sprijin B i C fa de

aliniamentul A-D, toate punctele trebuind s fie coliniare. n acest scop instrumentul se instaleaz n

punctul A, marca cu discul fix n punctul D, iar marca cu discul mobil, succesiv n punctele B i C.

Concordana ntre citirile pe scara mrcii mobile (n limitele erorilor de msurare) va constitui o

dovad a stabilitii punctelor B i C fa de aliniamentul A-D.

Precizia rezultatelor msurtorilor, a deplasrilor orizontale, efectuate prin metoda

aliniamentului, depinde n mod special de eroarea de vizare i condiiile exterioare de genul

refraciei atmosferice.

Metoda observrii unghiurilor paralactice const, ca i n cazul vizrii aliniamentului pe

ntreaga sa lungime, n stabilitatea unui aliniament ct mai apropiat de linia care unete punctele

construciei observate.

Punctele de sprijin ale aliniamentului considerat A i B servesc ca i puncte de staie pentru

staia total. n punctele observate, coliniare aliniamentului, se ncastreaz buce metalice n care se

vor instala n timpul msurtorilor mrci de vizare stabile sau reperi simpli metalici, care urmeaz a

fi vizai pentru msurarea unghiurilor orizontale.

Msurarea unghiurilor orizontale corespunztor abaterilor ai ale punctelor observate (1,2,

,n) se execut cu un teodolit de precizie ridicat, aezat n staie n punctul A cu care se msoar

fa de aliniamentul A-B unghiurile unghiurile i i n mod analog, din staia B se msoar fa de

acelai aliniament, unghiurile i , msurtorile de unghiuri executndu-se n ambele poziii ale

lunetei teodolitului sau staiei totale (figura 5.12).

Fig. 5.12 - Metoda msurrii unghiurilor paralactice

La fiecare serie se calculeaz media valorilor msurate i, respectiv i pentru fiecare reper

observat.

Acest procedeu are fa de cel de vizare n lungul aliniamentului urmtoarele avantaje:

- dispare necesitatea folosirii mrcii mobile i ca urmare nu mai este necesar utilizarea unui

operator;

- apare posibilitatea efecturii observaiilor asupra unor construcii care au contururi diferite

de forma rectilinie, cum ar fi barajele arcuite, viaducte arcuite etc.

5.3 Monitorizarea deplasrilor i deformaiilor 3D

Noile tehnologii de scanare laser, care au revoluionat tehnica msurtorilor i n domeniul

topografiei inginereti, pot fi folosite cu succes att n cazul ridicrilor topografice efectuate la

modernizarea tunelelor, ct i la monitorizarea deformaiilor 3D a acestora, utilizarea lor aducnd

beneficii importante att din punct de vedere tehnic ct i din punct de vedere economic.

Realizarea msurtorilor specifice tunelurilor se poate face cu o staie total i cu dou

sisteme de scanare laser (spre exemplu sistemul Leica Scanstation2 utilizat n regim static,

sistemul L-KOPIA/LKO n regim dinamic, sau Leica GRP 5000) i obinerea unor concluzii clare

privind urmtorii parametri: posibiliti i condiii de utilizare, timp de execuie, numr de puncte

colectate, precizii de determinare.

Ca urmare a efecturii msurtorilor trebuie s avem n vedere urmtoarele:

Prelucrarea observaiilor obinute cu cele trei sisteme prin mai multe metode i

compararea lor pentru o analiz pertinent a urmtorilor parametri: impunerea unei metode de

prelucrare a datelor pentru domeniul tunele, necesitatea realizrii unei reele de urmrire speciale,

precizii obinute la realizarea reelei de urmrire, precizii de poziionare a vectorilor msurai,

acurateea msurtorilor;

Obinerea de produse finale specifice i necesare la proiectarea lucrrilor de consolidare sau

modernizare a tunelelor pornind de la: planuri de situaie i coordonate 3D ale punctelor

caracteristice tunelului, continund cu: profile longitudinale, transversale i seciuni, calcul de

volume, suprafee, volume de umplutur i volume de sptur, generarea de modele ale terenului i

modelare, pn la: ncadrarea gabaritului de liber circulaie, realizarea fiei tunelului i cartarea

defectelor la intrados;

Analiza posibilitilor de obinere a elementelor geometrice ale cii de rulare i ale

tunelului (elemente principale curb, ax cale de rulare, ax tunel, gabarite) i compararea acestora cu

elementele proiectate;

Calculul valorilor de dezaxare specice elementelor geometrice ale tunelelor, i a valorilor de

ncadrare n gabaritul de liber circulaie, valori pe baza crora se impun, de ctre proiectantul

de specialitate, soluiile de modernizare a tunelului n cea ce privete retrasarea axului cii,

retrasarea niveletei, posibiliti de electrificare, etc.;

Analiza modelelor stochastice de transformare de coordonate specifice softurilor de

prelucrare a msurtorilor obinute prin scanare, utilizate pentru registraia norilor de puncte

multiplii;

Compararea parametrilor de transcalcul obinui prin aplicarea transformriilor Helmert n

spaiul 2D i 3D cu parametri transcalcului rezultaii n urma registraiei cu softul Cyclone 8;

Prezentarea modalitilor de export al datelor n diferite softuri de prelucrare, de utilizare

combinat a rutinelor din diferite aplicaii de gestionare a norilor de puncte i produse CAD, pentru

o ct mai facil rezolvare a multitudinii de propleme ce apar la ntocmirea documentaiilor de

modernizare a tunelelor.

Tunelul propriu-zis este alctuit din elemente constructive numite inele a cror lungime

depinde de natura rocilor strbtute i de metoda de execuie utilizat.

Aripa este elementul de legatura al tunelului cu peretii transeelor de acces, se executa din

beton sau zidarie.

Axa tunelului este axa de simetrie n plan vertical a sectiuni utile a tunelului, pentru

tunelurile de cale ferata n aliniament coincide cu axa cai de rulare, pentru tunelurile n curba axa

tunelului difera de axa caii de rulare pentru a asigura ncadrarea gabaritului.

Nisele (refugiile) sunt amenajari speciale, executate n afara gabaritului si servesc att la

adapostirea muncitorilor care lucreaza la ntrettinerea cai