Angewandte Geodäsie. Die Nivellierung ist die Grundlage der Bauarbeiten

Eine moderne Baustelle kann mit einer großen Fabrik verglichen werden, deren Geschäfte darauf ausgerichtet sind, verantwortungsbewusste Produkte herzustellen. Teams und Einzelpersonen führen verschiedene Arten von Prozessen aus, die zeitlich verteilt sind. Viel hängt von der gut koordinierten Arbeit der damit verbundenen Dienstleistungen ab, während die Qualitätskontrolle zum Eckpfeiler wird – schließlich werden die Menschen am Ende immer im Gebäude sein. Komplexe elektronische Theodolite und Geräte für GPS-Beobachtungen stehen nicht jedem zur Verfügung, aber jeder Bauunternehmer, der an der Qualität der durchgeführten Arbeiten interessiert ist, kann das Niveau beherrschen..

Der Lageplan mit Höhenmarkierungen ist die Grundlage für den Bau. Mithilfe von Entlastungsdaten können Sie den optimalen Standort für die Grube auswählen und den Abflusspunkt von Oberflächengewässern berechnen.

Die Aufgabe des Nivellierens besteht also darin, den Höhenunterschied zwischen Punkten auf der Erdoberfläche zu bestimmen, der als Höhe bezeichnet wird. Bei Kenntnis der Auslegungshöhe des Bodens des ersten Stockwerks der Struktur ist es möglich, den Ort der Ableitung des Regenwassers zu berechnen oder einen Verbindungspunkt für einen Schwerkraftkanal vorzusehen.

Im Arsenal eines Spezialisten gibt es verschiedene Tools und Geräte, mit denen lokale Daten abgerufen werden können, ohne ein allgemeines Bild zu vermitteln. Zum Beispiel wird der Feuchtigkeitsgehalt eines bestimmten Materials mit einem Hygrometer bestimmt, aber woher wissen Sie, wie stark die gesamte Struktur „quillt“? In diesem Fall hilft uns eine Ebene, mit deren Hilfe Sie die Werte der Objekthöhe abrufen und mit dem Steuerelement vergleichen können.

Zu diesem Zweck sind an der Vorderseite des Gebäudes entlang des Umfangs spezielle Markierungen angebracht, zwischen denen der Überschuss bestimmt wird. Befinden sich die Markierungen innerhalb der Toleranz auf gleicher Höhe – alles ist in Ordnung, wenn ein Gebäudeteil schneller abfällt als der andere – ist es Zeit, Personen zu evakuieren.

Nivellierungsmethoden

Es gibt verschiedene Arten der Bestimmung des Überschusses. Bei der Konstruktion werden jedoch hauptsächlich die ersten drei Methoden der folgenden Methoden angewendet:

• geometrische Nivellierung – verwendet das Prinzip der horizontalen Linie des Visierstrahls des Instrumententeleskops, eine Nivellierung wird verwendet;
• trigonometrische Nivellierung – das Prinzip der Neigung des Visierstrahls des Teleskops des Instruments wird zugrunde gelegt, Theodolit wird verwendet;
• hydrostatische Nivellierung – basierend auf der Nivellierung des Flüssigkeitsstands in kommunizierenden Gefäßen (Wasserstand);
• barometrische Nivellierung – abhängig von der Höhe des Punktes ändert sich der Indikator für den atmosphärischen Druck (in den Bergen verwendet);
• automatische Nivellierung – spezielle Sensoren, die an Autos installiert sind, übertragen den geneigten Verschiebungsvektor an das Lesegerät (Straßenarbeiten);
• stereophotogrammetrische Nivellierung – wird an einem komplexen Hardwarekomplex durchgeführt. Zwei Raum- oder Luftbilder, die teilweise überlappt wurden, werden in ein spezielles Gerät geladen. Wenn Sie sie durch das optische System betrachten, erhalten Sie einen „immersiven 3D-Effekt“..

So sieht beispielsweise ein dreidimensionales Modell einer Nachbarschaft aus, das unter Verwendung eines stereophotogrammetrischen Komplexes erstellt wurde. Als nächstes wird die Bindung von starren Geländekonturen im Koordinatensystem durchgeführt, und wir erhalten ein digitales Modell, für das Sie an jedem Punkt im Bild den Höhenwert durch Interpolation erhalten können.

Werkzeuge und Geräte zur geometrischen Nivellierung

Das Hauptwerkzeug, mit dem Messungen durchgeführt werden, ist eine Ebene. Das klassische Instrument ist ein optisch-mechanisches Gerät, mit dessen Hilfe die horizontale Linie des Visierstrahls im Raum sichergestellt wird. Die Wasserwaage wird auf einem Stativ montiert, stehend installiert und mit speziellen Schrauben in eine horizontale Position gebracht. Die Pipe solcher Geräte kann sowohl direkte (moderne Modelle) als auch umgekehrte Bilder sein. Tatsächlich gibt es keine besonderen Probleme beim Arbeiten mit einem invertierten Bild – der Messstab wird einfach verkehrt herum installiert. Zum Drehen des Bildes wird ein spezielles Linsensystem verwendet, das sich auf die Kosten des Werkzeugs auswirkt. Zusätzliche Linsen führen auch zu geringfügigen Verzerrungen, die unter Brechungsbedingungen in der heißen Jahreszeit deutlich sichtbar sind. Zum Beispiel ist die Sichtbarkeit in einem sowjetischen invertierten Theodolit besser als in einer elektronischen Totalstation mit Carl Zeiss-Optik. Obwohl dies nicht überraschend ist – jetzt müssen keine Aufnahmen über große Entfernungen mehr gemacht werden, sind Satelliten-Geodäsiemethoden dafür besser geeignet, und es ist immer noch bequemer, mit dem „richtigen“ Bild zu arbeiten.

Strukturell gibt es folgende Arten von Ebenen:

• mit einer zylindrischen Ebene in der Nähe des Teleskops
• mit automatischem Kompensator
• elektronisch

Entsprechend der Genauigkeitsklasse werden Werkzeuge normalerweise in die folgenden Gruppen unterteilt:

• hochpräzise (N-05, N-1, N-2)
• genau (N-3, N-3K, N-3KL)
• technisch (H-10)

Der Buchstabe „H“ im Namen des Instruments bezeichnet den Füllstand und die Zahlen – den quadratischen Mittelwertfehler der Messungen in Millimetern pro 1 Kilometer Entfernung. Die restlichen Buchstaben geben die Konstruktionsmerkmale des Instruments an (Gliedmaßen und Kompensator)..

Kompensatoren können Fehler bei der Installation des Werkzeugs beseitigen, wodurch die Genauigkeit der durchgeführten Arbeiten erhöht wird. Bei Vorhandensein eines manuellen Kompensators wird das Werkzeug manuell in die horizontale Ebene gebracht, aber die selbstnivellierende Ebene kann automatisch die richtige Position einnehmen.

Nivellierungsprinzip

Der Darsteller misst den Stab (oder die Stäbe – vorne und hinten), der auf dem Punkt installiert ist, und berechnet den resultierenden Überschusswert. Die Methode, bei der das Instrument zwischen den gemessenen Punkten installiert wird, wird aufgerufen „Nivellierung von der Mitte“, und am häufigsten im Bauwesen verwendet.

Das Prinzip der Nivellierung nach der Methode „von der Mitte“

Wie Sie der Abbildung entnehmen können, entspricht der Überschuss zwischen den Punkten A und B der Differenz der Messwerte auf den Stäben und kann entweder positiv oder negativ sein. Der Überschuss selbst wird für die Produktion von Arbeit nicht viel helfen, es sollte viele solcher Werte geben, da ihre Kombination uns eine Vorstellung vom Gelände gibt. Daher werden wie im Fall der Theodolit-Traverse Messungen an Punkten mit bekannten Höhen durchgeführt, die als „Benchmarks“ bezeichnet werden..

Das Nivellierungsnetz stammt von der Null der Kronstädter Fußspur, die sich, wie wir uns aus den vorherigen Artikeln unseres Zyklus erinnern, an den Ufern der Ostsee befindet. Daher wurde das Höhensystem für die Erstellung von topografischen Plänen verwendet und erhielt den Namen „Baltic“. In unserem Fall ist die absolute Höhe von Punkt B h = A + a – b, Wo UND – Punktmarkierung relativ zum Staatssystem der Höhen, und und b – auf Gestelle zählen.

Eine andere Methode zum Nivellieren besteht darin, ein Werkzeug anstelle eines Stabes zu verwenden. Es hat den Namen bekommen „Nivellieren vorwärts“.

Das Prinzip der Nivellierung nach der „Vorwärts“ -Methode

In diesem Fall wird das Instrument auf einen Punkt mit einer bekannten Höhe eingestellt. Die Formel zur Berechnung der Höhe von Punkt B hat folgende Form:

h = A + i – b, Wo ich – Instrumentenhöhe, gemessen mit einem Maßband.

Diese Methode ist bei Arbeiten nicht immer praktisch, da es schwierig ist, das Werkzeug an der vertikalen Oberfläche der Wand zu installieren, und es viel einfacher ist, aus der Ferne zu arbeiten, ohne sich dem Objekt zu nähern..

Relativ gesehen kann der Wasserrand jedes Gewässers, das mit dem Ozean der Welt in Verbindung steht, als Bezugspunkt herangezogen werden. In diesem Fall können wir jedoch von einem bedingten Höhensystem sprechen, da die Genauigkeit der Höhenbestimmung in diesem Fall für die Arbeit nicht ausreicht, obwohl diese Methode an lokalen Standorten angewendet werden kann, an denen keine Höhen mit lokalen Systemen verknüpft werden müssen.

Prinzip trigonometrische Nivellierungimpliziert die Verwendung eines Theodoliten oder einer Totalstation. In diesem Fall wird der Winkel von der horizontalen Ebene zur Oberseite des Stabes oder eines unzugänglichen Objekts gemessen. Mit der Trigonometrie-Methode haben wir im vorherigen Artikel unseres Zyklus die Höhe der Stromleitungsunterstützung bestimmt. Diese Methode ist weniger genau als die geometrische Nivellierung, ermöglicht jedoch Messungen über große Entfernungen und bei erheblichen Neigungswinkeln des Geländes..

Das Prinzip der trigonometrischen Nivellierung

In diesem Fall hat die Arbeitsformel zur Bestimmung der Höhe die folgende Form:

h = s * tg? + i – b oder h = S * sin? + i – b, Wo ? – der Neigungswinkel des Strahls, s – horizontaler Abstand der Linie, S. – Haaransatzlänge, ich Ist die Werkzeughöhe und b – Visierhöhe.

Hydrostatische Werteunprätentiös, einfach zu bedienen und schnelle Ermittlung von Überschüssen. Diese Art der Nivellierung eignet sich gut zur Automatisierung von Messungen..

Anwendungsbereich der hydrostatischen Werte:

• Installation von Großgeräten;
• Nivellierung von Fundamenten;
• Fertigstellung und architektonische Arbeiten;
• Verlegen von Sanitäranlagen und Rohrleitungen;
• Bestimmung der horizontalen Führungen;
• Überwachung von Verformungen und Absenkungen von Gebäuden und Bauwerken;
• Höhenübertragung durch Wasserhindernisse usw..

Das Funktionsprinzip einer solchen Vorrichtung ist in der Abbildung dargestellt.

Prinzip der hydrostatischen Nivellierung

Wie Sie wissen, wird bei kommunizierenden Gefäßen der Flüssigkeitsstand ausgeglichen. Der gewünschte Überschuss h ergibt sich aus der Differenz zwischen den Messwerten a und b, die in einem in die Gefäße eingebauten speziellen Maßstab gemessen werden. Diese Methode ermöglicht das Arbeiten auf engstem Raum, erfordert keine besonderen Kenntnisse, bietet jedoch nicht immer die erforderliche Genauigkeit (Messfehler beträgt in diesem Fall ± 10 mm) und verursacht Unannehmlichkeiten beim Bewegen der Verbindungsschläuche.

Laserniveaus

Mit der elektronischen Art von Ebenen können Sie mehrere Ebenen gleichzeitig visualisieren, indem Sie einen Laserstrahl auf Objekte und Strukturen projizieren. Beispielsweise dreht sich die Drehschaufel mit 400–550 U / min oder mehr. Mit diesem Gerät können Sie sowohl drinnen als auch draußen, bei Tageslicht oder in der Dämmerung Markierungen vornehmen. Diese Ebenen sind für das Tapezieren, Fliesenlegen oder Verlegen von Strukturen mit minimalen Toleranzen unverzichtbar. Mit der Laserebene können Sie Punkthöhen messen, Steigungen ausgleichen oder Steigungen markieren. Wenn Sie ein Laserwerkzeug verwenden, werden Sie für immer die Lotlinien und Metallquadrate vergessen, die in Abständen von zehn oder sogar Hunderten von Metern besonders unpraktisch sind. Das Markieren ist jetzt in jedem Winkel möglich, auch an den unzugänglichsten Stellen.

Laserinstrumente sind sicher, da sie hinsichtlich der Strahlungsleistung zur zweiten Klasse von Instrumenten gehören. Der Strahl von der Laserebene kann nur bei längerer Projektion auf das menschliche Auge schaden. Die meisten für den Bau hergestellten Werkzeuge sind vor Stößen und Eindringen von Feuchtigkeit geschützt, da dies die Leistung des Werkzeugs beeinträchtigen kann. Unter ungünstigen Bedingungen lohnt es sich, spezielle Brillen zu kaufen, die die Sichtbarkeit des Strahls verbessern..

Wie bei jedem anderen Bauwerkzeug sollten Modelle bekannter Marken bevorzugt werden. Füllstände und Laserniveaus müssen jährlich überprüft werden. Wenn Sie mit einem ungenauen Werkzeug arbeiten und den Zentimeter-Rest in die Höhe des ersten Stockwerks fahren, befindet sich möglicherweise keine Bodenplatte im obersten Stockwerk. Studieren Sie also die Artikel unserer Serie, verwenden Sie moderne Geräte und verbessern Sie Ihre Fähigkeiten. Die konstruierte Struktur ist das Ergebnis der sorgfältigen Arbeit vieler Spezialisten, die wirklich nicht möchten, dass ihre Arbeit aufgrund der Nachlässigkeit der Vermesser abgerissen wird.