1. előadás: A geodéziai irányítás szerepe az építés folyamatában

Átírás

1 1. előadás: A geodéziai irányítás szerepe az építés folyamatában 1. előadás: A geodéziai irányítás szerepe az építés folyamatában Az építést irányító és ellenőrző mérések célja és csoportosítása A különböző létesítmények építésekor gyakran szükséges az építést irányító, illetve a már elkészült létesítmények helyzetét rögzítő ellenőrző mérések elvégzése. Mind az irányító, mind az ellenőrző mérések végzésekor feladatunk a már elkészült létesítmény vagy létesítményrész tényleges helyzetének és méretének meghatározása és a terv szerinti helyzettel, illetve mérettel történő összehasonlítása. Az építést irányító és ellenőrző mérések közül az építést irányító mérések az építési (szerelési) folyamat szerves részét képezik. Ezeknek a méréseknek a célja a tényleges és a terv szerinti helyzet összevetéséből építési (szerelési) eltérés meghatározása és azokazok alapján építési (szerelési) korrekciók kitűzése. Irányító mérést végeznek például a csúszózsalus építési móddal épített kör keresztmetszetű kémények esetében. A mérés célja ilyenkor valamely H építési magasságban a ténylegesen megépített keresztmetszet sugarának és középpontjának meghatározása. A tényleges és a terv szerinti értékek eltéréséből számítják a zsalu, továbbá irányításához szükséges korrekciókat. Ezek a korrekciók mind a középpont helyzetére, mind az építmény sugarára vonatkoznak. A korrekciók alapján változtatják meg a csúszózsalu helyzetét és méretét. A most leírtakat szemlélteti az 1. ábra. 1. ábra: Csúszózsalus építési móddal épített kör keresztmetszetű kémény 1-1

2 Óravázlat az Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Az építést irányító mérések gyakran valamely szerkezeti elem (például oszlop) terv szerinti helyére történő beállításának elősegítésére szolgálnak. Ezeket a műveleteket fokozatos közelítéssel végzik. Valamely tényleges állapotban megmérik az elem helyzetét, kiszámítják a szükséges korrekciókat. A szerelést végző szakemberek a megadott korrekciókkal megváltoztatják az elem helyzetét, ez azonban a szerkezetek nagy mérete és az építési technikák következtében általában nem sikerül teljes mértékben. Ezután ismét geodéziai módszerekkel megmérik az elem helyzetét, s újabb korrekciós értékeket számítanak. A másodszor számított értékek általában kisebbek, mint az először számítottak. A most számított korrekciókat figyelembe véve a szerelést végző szakemberek ismét változtatnak a szerkezet helyzetén. A leírt műveleteket addig ismétlik, amíg a számított korrekciók értéke nem csökken az adott elemre előírt pontossági követelmény értéke alá. A leírt példából is látszik, hogy az irányító mérések célja igen hasonló a kitűzés céljához. A különbség lényegében abban rejlik, hogy amíg kitűzéskor a tervek alapján számított kitűzési méretekkel tűzzük ki a különböző geometriai elemek helyzetét, addig irányító méréskor a kitűzés alapjául a geodéziai mérésekkel meghatározott építési eltérés segítségével számított építési és szerelési korrekciók szolgálnak. Az építést ellenőrző mérésekre az építés és a szerelés befejezése után kerül sor. A tényleges és a terv szerinti helyzet és méret összehasonlításának célja ilyenkor csupán az építési eltérés megállapítása. A szerkezet helyzetét, méretét az építési eltérések alapján általában nem változtatják meg. Az ellenőrző mérésekből számított építési eltérések szolgálnak a műszaki használatba vétel alapjául. Például az első magyarországi panelházak függőlegességi alapján döntöttek a házak lakhatási engedélyének kiadásáról. A több lépcsőben épített és szerelt létesítmények már elkészült létesítményrészeinek építési eltérését figyelembe veszik a további részek tervezésekor. Erre példaként említjük a paksi atomerőmű építését, ahol a technológiai részek tervezésekor figyelembe vették az elkészült főépület kismértékű építési eltéréseit. Az építési eltérések meghibásodott létesítmények esetében a kár okának megállapítására is szolgálhatnak különböző kártérítési perekben. A kitűzésekhez hasonlóan az építést irányító és ellenőrző mérésekkor is szokás megkülönböztetni elhelyezési és szerkezeti méréseket. Az építést irányító és ellenőrző mérések pontossági követelményei Az építést irányító és ellenőrző mérések pontossági követelményeinek meghatározásakor a kitűzések pontossági követelményeihez hasonlóan megkülönböztetünk szerkezeti és elhelyezési pontossági követelményeket. Az építést irányító és ellenőrző mérések szerkezeti pontossági követelményeinek meghatározásakor az építésre vonatkozó pontossági követelményből kell kiindulni. Az építést irányító és az ellenőrző mérések pontossági követelményeinek számszerű megadása legtöbbször az építési tűrésből levezetett megengedett eltérés felhasználásával történik. Kivételesen felhasználják erre a célra a tűrést és a megengedett középhibát is. Az építést irányító és ellenőrző mérések pontossági követelményeinek előírásakor mindig figyelembe kell vennünk azt a tényt, hogy ezeket a méréseket már elkészült szerkezeteken végezzük. Ebből adódóan első feladatunk a szerkezet mérésbe bevont pontjainak kiválasztása. A szerkezetek egy részén találhatunk egyértelműen kiválasztható, s geodéziai módszerekkel jól mérhető pontokat. Ezeket a továbbiakban szabatosan megjelölt pontoknak nevezzük. Szabatosan megjelölt pontra példaként a különböző acélszerkezetek csavarfejeit említjük. Sok esetben viszont nem rendelkezünk egyértelműen kiválasztható és 1-2

3 1. előadás: A geodéziai irányítás szerepe az építés folyamatában mérhető pontokkal, azaz nincs szabatosan megjelölt pontunk, ilyen esetben vizsgált pontjainak kiválasztása növeli méréseink bizonytalanságát. A most leírt esettel találkozunk például akkor, ha betonfelületek vízszintességét vizsgáljuk. Az építést irányító és ellenőrző mérések megengedett t szerkezeti mérési eltérését a t e megengedett építési eltérésből a t = z t e összefüggésből számíthatjuk, ahol z célszerűen választott arányossági tényező. Az M.1. Mérnökgeodéziai Szabályzat szerint ha a mérést a vizsgált létesítmény szabatosan megjelölt pontjaira kell elvégezni, akkor a z értéke 0,15-0,30 között mozoghat. Ha a megrendelő másként nem rendelkezik, a z = 0,25 értéket kell figyelembe venni. Ha viszont nem rendelkezünk szabatosan megjelölt pontokkal, a z értéke 0,25-0,6 között változhat. Ha a megrendelő másként nem rendelkezik, akkor a z =0,4 értéket kell felhasználni. Az építést irányító és ellenőrző mérések megengedett elhelyezési eltéréseit az M. 1. Mérnökgeodéziai Szabályzat a megengedett szerkezeti eltérés és az alappontok és a vizsgált létesítmény távolságának függvényében adja meg. Néhány összetartozó értékpárt adunk meg a I. táblázatban: I. táblázat Megengedett szerkezeti mérési Távolság [m] eltérés mm mm mm mm Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 1-3

4

5 2. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések előkészítése 2. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések előkészítése A helyszíni szemle Célja a létesítmény megismerése, továbbá a mérésekkel kapcsolatos követelmények és az építés ütemének egyeztetése a kivitelezővel (kivitelezőkkel). Az irodai előkészítés Az irodai előkészítés a következő egymással kapcsolatban lévő lépésekre bontható: a) mérési időpontok megválasztása, b) az ellenőrzendő pontok kiválasztása, c) a mérési eljárás tervezése. A mérési időpontok megválasztásában az építést irányító mérések esetén az építés várható ütemét kell alapul venni. Ennek érdekében szükséges az egyeztetés a kivitelezővel vagy kivitelezőkkel. Az építési és szerelési technológiától függően az irányító mérésekre az építés és a szerelés bizonyos szakaszaiban (például oszlopok felállításakor) vagy gyakorlatilag folyamatosan (például csúszózsalus építési módnál) van szükség. Ha már elkészült létesítmény mérése a feladatunk, akkor a mérés időpontját a mérési eredmények felhasználásának célja, illetve a további építési szerelési munkák ütemezése befolyásolja. Ha például az ellenőrző mérés eredményét a további tervezéskor figyelembe veszik, akkor az ellenőrző mérést célszerű az építés befejezése után minél hamarabb elvégezni. Az ellenőrző mérések időpontjának megválasztásakor tekintettel kell lenni a további építési szerelési tevékenységekre. Általában lényegesen kedvezőbbek a mérés külső körülményei, ha azokat az egyes építési szakaszok befejezése után, de még a további építési szerelési tevékenység (például épülő üzemekben a technológiai szerelés) megkezdése előtt elvégezzük. Az ellenőrzendő pontok számának és helyének megválasztásakor geometriai, méréstechnikai, a mérési idővel kapcsolatos és gazdasági szempontokat kell figyelembe venni. A pontok számát és helyét úgy kell megválasztani, hogy azok a vizsgált szerkezet egyértelmű geometriai meghatározását lehetővé tegyék. A leírtakból következik, hogy a szerkezetek irányító és ellenőrző mérésekor a vizsgált szerkezet geometriai sajátosságaival kapcsolatban bizonyos feltételezésekkel élünk. Ezek a feltételezések általában a vizsgált szerkezet vagy a szerkezet egyes elemeinek a tervekben szereplő geometriai tulajdonságain alapulnak. Például, ha feladatunk a panelházak függőlegességi vizsgálata, akkor néhány, az egyes panelek határoló felületeinek geometriai tulajdonságaival kapcsolatos feltételezés és az egyértelmű meghatározáshoz szükséges pontok száma a következőképpen alakul: Feltételezés Minimális pontszám A határoló felület függőleges sík 2 (nem egy függőlegesre illeszkedő) Tetszőleges helyzetű sík 3 (nem egy egyenesre illeszkedő) Tetszőleges helyzetű másodrendű felület 10 Az ellenőrzési lehetőség biztosítása érdekében indokolt a minimálisan szükségesnél nagyobb számú pontra méréseket végezni. Az ellenőrzendő pontok megválasztásakor a méréstechnikai szempontok figyelembevétele azt jelenti, hogy a pontok helyét úgy kell megválasztani, hogy azokra a 2-1

6 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz szükséges mérések elvégezhetők legyenek, s a meghatározás szempontjából kedvező geometriai alakzat kialakítható legyen. A pontok számának megválasztásakor főként irányító mérésekkor szerepet játszik a mérés időszükséglete. A pontok számát általában úgy kell megválasztani, hogy a mérési idő lehetőleg ne akadályozza az építési szerelési folyamatot. A pontok számának megválasztásakor a gazdasági szempont abban jelentkezik, hogy a pontok számának növelésével nő a mérés költsége. Ezen az alapon a pontok számát csak olyan mértékig érdemes növelni, ameddig azt a geometriai feltételezések, illetve a pontossági követelmények feltétlenül indokolják. Az ellenőrzendő pontok számának és helyének megválasztásakor a mérést végző geodéta, a megrendelő szakember és a kivitelező képviselőjének a konzultációja az esetek nagy hányadában feltétlenül indokolt és fontos. Ettől csak a rutinszerűen ismétlődő feladatok esetében lehet eltekinteni. A mérési eljárás tervezése magában foglalja a felhasználható alappontok, a mérési technológia és a felhasználásra kerülő műszerek kiválasztását, továbbá a pontossági tervezést. Az építést irányító és ellenőrző mérésekkor általában a vízszintes értelmű kitűzési hálózat, illetve a magassági alappont hálózat pontjaiból célszerű kiindulnunk. Egyedi létesítmények irányító és ellenőrző méréseihez szokás önálló alappont hálózatot is kialakítani. A hálózat pontossági követelményeit mind a meglévő alappontok felhasználásakor, mind önálló hálózat létesítésekor úgy kell meghatározni, hogy még az esetleges alappont-pusztulás esetén is elérhető legyen a kívánt megbízhatóság. A mérések pontossági tervezésének célja annak megállapítása, hogy a kiválasztott mérési technológia és műszerfelszerelés segítségével biztosítani tudjuk-e az előírt pontossági követelményeket. a pontossági tervezés rendszerint méretezéssel végezzük. Méretezéskor az ellenőrző mérésre előírt µ megengedett középhibát és kiválasztott mérési technológiára és műszerfelszerelésre jellemző m a priori középhibát vetjük össze. A kiválasztott technológia és a műszerfelszerelés akkor megfelelő, ha fenn áll a következő egyenlőtlenség: m µ A összefüggésben szereplő µ megengedett középhiba a szerkezeti vagy elhelyezési megengedett eltérésből, a µ = t 3 összefüggésből számítható. Az m a priori középhiba értéke elvileg három részből tevődik össze. Az egyik rész a mérési időpontban a mérési eljárásunkat jellemző m 1 középhiba érték. Az m 1 érték meghatározására sok esetben felhasználhatjuk a különböző kitűzési eljárásoknál levezetett összefüggéseket és táblázatokat. Ha például a vizsgált szerkezet koordinátáit vetítéssel határozzuk meg, akkor a koordináták középhibája a vetítésre levezetett képletek segítségével számítható. Az m a priori középhiba értékének alakulásában szerepet játszik a vizsgált szerkezetnek a külső körülmények hatására bekövetkezett mozgása. Ha például egy karcsú magas építmény építésének irányítása a feladatunk, akkor számolnunk kell az építménynek a szélnyomás, az egyenlőtlen napsugárzás hatására bekövetkező mozgásával. A mozgásból 2-2

7 2. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések előkészítése adódó meghatározási bizonytalanságot jellemezze az m 2 középhiba. Az m 2 értékét a megrendelő szakemberrel tanácskozva határozhatjuk meg. Az építést irányító és ellenőrző mérések feldolgozásakor a számítás sok esetben bizonyos feltételezésekkel történik. A feltételezésekből adódóan is terheli bizonytalanság a meghatározott értékeket, jellemezze ezt az m 3 középhiba. Ha például feladatunk annak megítélése, hogy valamely szerkezet vizsgált pontjai mennyire illeszkednek egy egyenesre, akkor az egyenes egyenletét is a vizsgált pontok y i, x i koordinátáit felhasználva határozzuk meg. Az egyenes egyenletének meghatározása különböző feltételek mellett történhet, szokásos a (y i a 0 + a 1 x i ) 2 = min vagy a y i a 0 + a 1 x i = min feltétel alapján az egyenes meghatározása. Mindkét egyenes meghatározás esetén terheli bizonyos középhiba a meghatározott értékeket. Az m 3 értékét hibaelméleti megfontolások alapján becsülhetjük. Az m a priori középhibát az m 1, m 2, m 3 értékek felhasználásával az m = [m m m 2 3 ] 1/2 összefüggéssel számíthatjuk. A helyszíni előkészítés A mérések helyszíni előkészítése három részből tevődik össze. Az első rész a mérésekhez szükséges alappontok biztosítása. Meglevő alappontok felhasználásakor ez az alappontok felkereséséből, ideiglenes megjelöléséből és egymáshoz viszonyított helyzetük ellenőrzéséből áll. Ha a méréseinkhez felhasználható alappontokkal nem rendelkezünk, akkor alappont sűrítést kell végeznünk, vagy önálló alaphálózatot létrehoznunk. A helyszíni előkészítés második része mérésbe bevont pontok végleges helyének kiválasztása. A pontok helyét az irodai előkészítés során kidolgozott szempontok szerint választhatjuk meg. Méréseinket megkönnyíti, ha a kiválasztott pontokat megjelöljük. A maradandó jelölés különösen fontos akkor, ha a kiválasztott pontokat több különböző alkalommal végzett irányító vagy ellenőrző mérésbe is bevonjuk. A helyszíni előkészítés harmadik része olyan építési munkák elvégzése (illetve előírása), amelyek a mérés végrehajtásához, továbbá balesetvédelmi szempontból szükségesek. Például ha valamely építmény tetején végzünk ellenőrző méréseket, szükség lehet műszerállvány helyett a műszer elhelyezéséhez pillérre vagy konzolra. Ezek megépítésének megrendelése a helyszíni előkészítés során történik. Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 2-3

8

9 3. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések módszerei 3. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések módszerei Függőleges felületekkel vagy közel függőleges felületekkel határolt építmények vagy építményrészek irányító és ellenőrző mérése az ipari, a mezőgazdasági, a köz- és lakóépületeknél egyaránt előfordul. Többek között ebbe a csoportba sorolható a magas kémények, a hűtőtornyok, az ipari és mezőgazdasági csarnokok, a silók, a TV-tornyok, a lakó- és középületek építését irányító és ellenőrző mérések. Az irányító és ellenőrző mérési módszer ebben az esetben a vetítés. A vetítés történhet teodolittal, optikai vetítővel, függővel. Az irányító és ellenőrző mérések alkalmazását néhány példában szemléltetjük. A feladat irányító mérés végzése oszlopok függőlegessé tételéhez. A mérést teodolittal végezzük két egymásra merőleges irányból. A továbbiakban csak az egyik irányból végzett mérést ismertetjük részletesen. A mérés lépései a következők: 1. Az oszlop felállításának megkezdése előtt az oszlop tengelyvonalának kijelölése az oszlop alján és tetején. Ezután az oszlopot az építő szakemberek közel függőlegesbe állítják. 2. Az oszlop alsó részén lévő jelölés megirányzása a teodolittal. (A teodolit álló iránysíkja közel merőleges kell hogy legyen az oszlop határoló felületére.) 3. A távcső elforgatása a fekvő tengely körül a felső tengelyvonalrész magasságáig. Ebben a magasságban az oszlop ferdesége miatt a tengelyvonal képe általában nem esik az álló szárra. 4. Jelzések adása az oszlop helyzetének megváltoztatására mindaddig, amíg a felső tengelyvonal képe az álló szárra nem kerül. 5. Ellenőrzésként az alsó tengelyvonalrész ismételt megirányzása. Ha itt eltérés mutatkozik, akkor a 3. és 4. lépések megismétlése. Meredek irányzásokkor a pontosság a tengely libella felhasználásával fokozható, ilyen esetekben az észlelési munkát a tört okulár megkönnyíti. Legyen a feladat csúszózsalus építési móddal készített forgatási hiperboloid alakú hűtőtorony építésének folyamatos irányítása. A feladatot az 1. ábrán feltüntetett felszereléssel lehet megoldani. A felszerelés két legfontosabb alkotóeleme egy vízszintes lézersugarat kibocsátó lézerteodolit (1), valamint egy prizmából álló eltérítő egység (2). 3-1

10 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz 1. ábra: Csúszózsalus építési móddal készített forgatási hiperboloid alakú hűtőtorony építésének irányítása Ez utóbbi biztosítja, hogy a kibocsátott sugár a vízszintessel α szöget zárjon be. A lézerteodolit és az eltérítő egység állótengelyének távolsága s. Ha a feladatunk valamely H i magasságban a hűtőtorony helyzetének ellenőrzése, akkor az adott magasságban vízszintes mérőlécet használva megmérjük a hűtőtorony falának és a lézersugárnak az a i távolságát. (Az érték a mérőlécen közvetlenül leolvasható.) a most felsorolt adatokból a H i magassághoz tartozó R i sugár kiszámítható. R i = s H i cos α +a i A mérésekből meghatározott R i értékeket kell összevetni a tervben szereplő R i értékekkel, s ennek alapján lehet meghatározni a szükséges korrekciót. Gyakorlati megfontolásból sok esetben az a i távolság elméleti a i értékét számítják ki, s ennek segítségével határozzák meg a korrekció értékét. Az a i mennyiség a fenti összefüggés alapján levezetett következő összefüggéssel számítható: a i = R + H cos α -s Az ismertetett eljárás segítségével a hűtőtorony különböző keresztmetszeteiben lehet ellenőrző mérést végezni. A feladat építmény élének függőlegességi vizsgálata. A vizsgálatot teodolitot felhasználva végezzük. Az ellenőrző méréskor meghatározzuk az építmény különböző H i magasságban lévő pontjainak yi távolságát, egy, a teodolit álló iránysíkja segítségével megvalósított, közel függőleges síktól. A mérés elvét a 2. ábra szemlélteti. 3-2

11 3. előadás: Az építést irányító és ellenőrző mérések módszerei 2. ábra: Építmény élének függőlegességi vizsgálata Az yi értékét az A állásponton teodolittal mért αi vízszintes szög és a mérőszalaggal mért d távolság segítségével a következő összefüggéssel számíthatjuk: y i = d tg α i A függőlegestől az eltérés a különböző magassághoz tartozó yi értékek különbségeiből határozhatók meg. Ha a vizsgált építmény határoló felülete és az álló iránysík nem tekinthető közel párhuzamosnak (például kör alakú építmények esetében), akkor a mérést két egymásra közel merőleges iránysíkot felhasználva kell elvégezni. Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 3-3

12

13 4. előadás: Egyenes tengelyű építmények irányító és ellenőrző mérésének módszerei 4. előadás: Egyenes tengelyű építmények irányító és ellenőrző mérésének módszerei A különböző építményeken, szerkezeteken gyakran találunk olyan szerkezeti elemeket, amelyek tengelyének terv szerinti kialakítása egyenes. Az ilyen szerkezeti elemek irányító és ellenőrző mérése sok esetben szükséges. Gyakorlati feladatok közül az utak, vasutak, alagutak építésének irányító és ellenőrző méréseit, a darupályák, géptengelyek szereléséhez szükséges irányító méréseket említjük meg. Irányító mérésekkor az egyenesek megvalósítására különböző módszereket dolgoztak ki. Viszonylag egyszerű eljárás az egyenes két pontjának kitűzése, megfelelő módon történő állandósítása, s az állandósított pontok között drót kifeszítése. A most leírt eljárást alkalmazzák például útépítő gépek irányításakor az 1. ábrán látható módon. Az ábrán bemutatott eljárás az építőgépek függőleges értelmű irányítását is biztosítja. 1. ábra: Útépítő gépek irányítása Egyenes tengelyek előállítása érdekében végzett irányító mérésekhez igen jól felhasználhatók a lézerteodolitok. A lézerteodolitok alkalmazásakor a teodolittal a célszerűen választott álláspontból tájékozási állandó felhasználásával tűzzük ki a tengelyt, vagy azzal párhuzamos egyenest. Sok esetben az építőgépek olyan érzékelő-berendezéssel vannak ellátva, amelyek biztosítják, hogy a gép automatikusan a kívánt irányba haladjon. Szakirodalomban találkozhatunk az ún. induktív irányítási eljárás leírásával. Ebben az esetben a drótok felhasználásánál leírt eljárással megegyező módon az egyenest egyes pontjaival tűzzük ki. A kitűzött pontok között kábelt feszítenek ki. Az építőgépek irányítására a kábel körül kialakult elektromos erőtér szolgál. A gépeket az erőtér intenzitását érzékelő berendezéssel látják el. A gépeknek úgy kell haladniuk, hogy az intenzitás a környező pontokhoz képest maximális legyen. Az egyenes tengelyű létesítmények irányító-méréseihez leírt eljárások kisebb módosításokkal alkalmazhatók íves tengelyű létesítmények irányító-méréseihez is. 4-1

14 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Egyenes tengelyű létesítmények ellenőrző mérésekor a leggyakrabban alkalmazott eljárás az ún. egyenesremérés. Egyenesreméréskor a vizsgált létesítmény tengelyével, határolófelületével közel párhuzamos egyenest tűzünk ki két alappont felhasználásával. A vizsgált létesítmény egyes vizsgált pontjainak meghatározzuk a helyzetét az alappontok összekötő egyeneséhez képest. Az egyenesremérés elvét a 2. ábra szemlélteti. Az ábrán látható módon az egyes pontok x i, y i koordinátáinak meghatározásával oldjuk meg a feladatot. 2. ábra: Az egyenesre mérés elve Az egyenesreméréskor az x i koordinátákat általában kitűzik a mérés céljának megfelelő módon. Ha például valamely darupálya ellenőrző mérésekor méterenként kell felvenni a vizsgált pontokat, akkor az x i koordináták 0, 1, 2, méter értékűek lesznek. A vizsgálati pontok helyének megválasztásakor biztosítanunk kell, hogy a szemmel látható törések helyére vizsgálati pont kerüljön. Az x i értékeket legtöbbször mérőszalaggal mérik. Tekintettel arra, hogy a vizsgált létesítmények alakja legtöbbször lassan változik, az x i mérésekor szélső pontosságra nem kell törekedni. Az y i értékek mérésére különböző módszerek alakultak ki. A legegyszerűbben úgy járhatunk el, ha a 2. ábrán feltüntetett A ponton teodolitot, a B ponton ideiglenesen pontjelet állítunk fel. Az A pontról irányozzuk a B pontot. Az A és a B pontok által meghatározott álló iránysíktól az egyenes vizsgálati pontok távolságát csuklósmércén olvassuk le (3. ábra). 3. ábra: Vizsgálati pontok távolságának leolvasása csuklósmércén Ha a vizsgált pontok közvetlenül nem hozzáférhetők, akkor az y i érték meghatározása érdekében mérik a 4. ábrán látható α i szöget. Az y i távolságot az AP i T i háromszögből az vagy az y i = x i tg α i y i = s i sin α i 4-2

15 4. előadás: Egyenes tengelyű építmények irányító és ellenőrző mérésének módszerei összefüggések valamelyikével számítják. 4. ábra: Az α i szög mérése Gépekkel kapcsolatos irányító és ellenőrző mérésekhez az eddig leírt felszerelések nem minden esetben biztosítják a szükséges pontosságot. Ilyen célra speciális az interferencia jelenségét, illetve kollimátor távcsövet felhasználó berendezéseket fejlesztettek ki. Ezeket a berendezéseket gyakran mikrogeodéziai jellegűnek nevezik. Egy, az interferencia elven alapuló berendezést szemléltet az 5. ábra. A berendezés három fő alkotóeleme a következő: - az adóberendezés, amely egy fényforrásból és az előtte elhelyezett 0,2-0,5 mm szélességű rést tartalmazó ernyőből áll (A 1 ); - a vizsgálati pontra helyezhető ernyő, amelyen két, egymással párhuzamos 0,2-0,5 mm szélességű rés található (A 2 ); - a vevő, amely tulajdonképpen egy szálkereszttel, blendével ellátott távcső (A 3 ). 5. ábra: Az interferencia elven alapuló berendezés A mérés a berendezéssel azon alapszik, hogy a vevő látómezejében csak akkor jelenik meg szimmetrikus interferencia kép, ha a berendezés három alkotórészének tengelye egybeesik. Az A 2 jelű ernyő mozgatása nagypontosságú mérést lehetővé tevő finommechanikai berendezéssel történik. Az adóberendezés fényforrásául célszerű lézert felhasználni. Irodalmi adatok alapján leírt berendezéssel történő ordináta meghatározás középhibája 50 méter távolságig 0,010 0,015 mm. Ez az érték a már felállított berendezéshez viszonyított középhibát jellemzi. A kollimátor távcsövek különböző kialakításai terjedtek el a gyakorlatban. Egy lehetséges elrendezést szemléltet a 6. ábra. Az ábrán jól látható a távcső (2) a mikrométer csavarral (1), továbbá a kollimátor (3) a fényforrással. A kollimátor objektívének 4-3

16 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz fókusztávolságában van a szálkereszt (4). A kollimátor két egymástól b távolságra lévő ütköző pontja (5 és 5 ) segítségével illeszthető a vizsgált szerkezethez. 6. ábra: A kollimátor távcső lehetséges elrendezései Méréskor a kollimátort ütköző pontjaival a szerkezethez illesztik, s a távcső mikrométer-csavarjával elmozgatják a távcső szálkeresztjét mindaddig, amíg a távcső és a kollimátor irányvonala párhuzamos nem lesz. A párhuzamos helyzetben a kollimátor és a távcső szálkeresztje fedésbe kerül, ilyenkor a távcső mikrométer-csavarján leolvasható, hogy a mikrométer-csavart hány osztásközzel kellett elforgatni a párhuzamos helyzet eléréséig. Legyen ez az érték n. Mivel az egy osztásközhöz tartozó υ elfordulás a gyártási adatokból ismert, az n osztásközhöz tartozó θ érték a következő összefüggésből számítható: θ = n υ Tekintve, hogy a θ általában kis érték, a kollimátor ferdeségére jellemző q érték az ütköző pontok b távolságát felhasználva a következő összefüggéssel határozható meg: Θ n ν" q = b = b ρ ρ" Egy adott műszer esetében b, υ állandó, ezért az összefüggést a következő alakban is írhatjuk: ν" q = b n = k n ρ" Egyetlen q érték középhibáját kiszámíthatjuk, ha az összefüggésre alkalmazzuk a hibaterjedés törvényét: m 2 q = b 2 m ρ Θ q 2 m b b 2 Mivel q értéke általában kicsiny, s a b értékét laboratóriumi körülmények között nagy pontossággal meg lehet határozni, a fenti összefüggés második tagja elhanyagolható. Ennek megfelelően: m q m Θ b ρ" A képletet szemlélve feltűnik, hogy a q középhibája független a távcső és a kollimátor távolságától. 4-4

17 4. előadás: Egyenes tengelyű építmények irányító és ellenőrző mérésének módszerei Valamely szerkezet vizsgálatakor az egyenesreméréshez szükséges egyenest a 7. ábrán látható módon a távcsővel és egy jeltárcsával jelöljük meg. A kollimátort végigvisszük a szerkezeten úgy, hogy első ütközője rendre a b, 2b, kb abszcisszájú helyen legyen. A k vizsgált pont y k távolsága az egyenestől az k y k = q i i= 1 összefüggésből számítható, ahol q i a kollimátor egyes helyzeteihez tartozó érték. 7. ábra: Egyenes megjelölése távcsővel és jeltárcsával Az y k érték középhibája a fenti összefüggésekből kiindulva, a hibaterjedés törvényéből számítható: m 2 yk = 2 b ρ" 2 k i= 1 m 2 Θi Gyakori tapasztalatok alapján 200 méter távolságig m θ1 = m θ2 = m θn = m θ Ezt figyelembe véve: b m yk = mo k = m ρ" q k Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 4-5

18

19 5. előadás: Mozgásvizsgálatok 5. előadás: Mozgásvizsgálatok A mozgásvizsgálatokról általában A mozgásvizsgálatokat a különböző objektumok elmozdulásának és alakváltozásának meghatározása érdekében geodéziai, fotogrammetriai vagy egyéb mérési módszerekkel végezik a mérnökök. A mozgásvizsgálatok célja a vizsgált objektum és a feladat jellegétől függően különböző lehet. A legtöbb mozgásvizsgálatot a következő célok valamelyike érdekében végzik: a) A vizsgált létesítmény várható elmozdulásának előrejelzése. Ez a feladat elsősorban nagy erőhatások alatt álló építmények esetében fordul elő. Ilyen nagy erőhatás alatt álló építmények például a völgyzárógátak, a hidak, a nagyobb folyók partfalai. Az előrejelzés azért szükséges, hogy az esetleges katasztrófákat elkerüljék. Sok esetben sajnos csak valamely létesítményben bekövetkezett katasztrófa után kezdik meg a hasonló jellegű létesítmények rendszeres mozgásvizsgálatát. Például nagy völgyzárógátak rendszeres mozgásvizsgálatára csak az 1920-as években, Olaszországban bekövetkezett gátszakadás után került sor, vagy például a bécsi Duna-hidak mozgásvizsgálatát a Reichsbrücke tönkremenetele után tették rendszeressé. b) A mozgásvizsgálat szolgálhatja már bekövetkezett mozgások okainak utólagos felderítését. Ilyen célú mozgásvizsgálatokra látható károsodások bekövetkezése után kerül sor. Példaként a dunaújvárosi Duna-part csúszás utáni mozgásvizsgálatát említjük. c) Az épületek, szerkezetek tervezését, méretezését segíthetik elő laboratóriumi körülmények között vagy már ténylegesen elkészült épületeken, szerkezeteken végzett mozgásvizsgálatok. Ilyenkor a mért elmozdulás-, illetve deformáció értékeket felhasználják a további tervezéshez. Példaként a Conder-tárolók hazai bevezetés előtti mozgásvizsgálata laboratóriumban történt. Már elkészült 10 emeletes panelházak süllyedésének méréséből következtettek viszont a további épületek várható süllyedésére. d) A mozgásvizsgálatok célja igen gyakran a műszaki használatba vétel. Ilyen célból végzik a mozgásvizsgálatokat például a hidak és egyéb mérnöki szerkezetek terhelési próbájakor. e) A mozgásvizsgálatok szolgálhatják a tudományos kutatást. Hazánkban ilyen jellegű mozgásvizsgálatokat végeznek a műszaki tudományok, a fizika, a biológia és az orvostudományok területén. f) Végül utolsóként említjük, hogy mozgásvizsgálatokat végeznek igazságügyi szakértés céljából. Ilyen célú mozgásvizsgálatokra károk, balesetek bekövetkezése után kerül sor. A mozgásvizsgálatok alkalmazási területe A geodézia és fotogrammetriai mozgásvizsgálatok eredményeit a legkülönbözőbb gazdasági ágazatokban használják. Az alkalmazási területekre adunk - a teljesség igénye nélkül - néhány példát. A mozgásvizsgálatok talán legnagyobb felhasználója az építőipar. 5-1

20 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Mindenekelőtt a különböző karcsú magas építmények (például kémények, TV tornyok), a nagytömegű építmények (például magas lakóházak), valamint néhány iparosított építési technológia (például csúszózsalus) alkalmazásakor kerül sor mozgásvizsgálatokra. A mozgások oka igen gyakran a gyenge altalaj. A közlekedéssel kapcsolatos létesítmények közül a hidak, a vasúti töltések és a földalatti vasutak mozgásvizsgálatát említjük. A vízépítés és vízgazdálkodás területére tartoznak a már említett völgyzárógátak, partfalak mozgásvizsgálatai. Felhasználják a mozgásvizsgálatokat az ipar különböző területein. Évtizedek óta mérik a bányák süllyedési horpáit. Az utóbbi egy-két évtizedben kezdődött meg a nagy hőerőművek turbinaasztalainak mozgásvizsgálata. A mozgásvizsgálatok hozzátartoznak az atomerőművek biztonságos működtetéséhez is. A gépipar speciális termékeivel (például hajók, repülőgépek) kapcsolatban is végeznek mozgásvizsgálatokat. A mozgásvizsgálatok köre kiterjed a nem termelő ágazatok és a tudomány területére is. Például ide sorolhatjuk a műemlékekkel és természetes tereptárgyakkal (pl. rézsükkel) kapcsolatos mozgásvizsgálatokat. A mozgásvizsgálatok alapelve A különböző objektumok mozgása bonyolult fizikai folyamat. Annak érdekében, hogy ezt a folyamatot mérni, majd pedig mérési eredményeinket matematikai formában kezelni tudjuk, különböző - célszerűen választott - egyszerűsítő feltevéssel kell élnünk. Az első ilyen egyszerűsítő feltevés az, hogy a vizsgált objektumot megjelölt pontjaival helyettesítjük. A pontokra végzünk méréseket, s a pontok mozgásából következtetünk az objektum mozgására. A másik általánosnak tekinthető feltevés az, hogy méréseinkhez mozdulatlan alappontok állnak rendelkezésünkre. Az alappontokról végzett mérésekből tehát következtethetünk az objektum mozgására. További igen elterjedt feltevés még, hogy a mérés ideje alatt a vizsgált objektum mozdulatlannak tekinthető. Ez a feltevés az alapja annak hogy a mozgásvizsgálati mérések feldolgozásakor mérési időpontról, nem pedig mérési időtartamról beszélünk. Ha például egy kéttámaszú tartó mozgásvizsgálata a feladatunk, akkor az említett első feltételezés alapján a tartón vizsgálati pontokat kell kiválasztanunk. A pontok száma és kiválasztásának a módja attól függ, hogy a tartót merevnek vagy deformálhatónak tételezzük fel. A vizsgálati pont egy lehetséges rendszerét mutatja az 1. ábra. 1. ábra: Kéttámaszú tartó mozgásvizsgálata 5-2

21 5. előadás: Mozgásvizsgálatok A második feltételezés alapján a tartó közelében mozdulatlannak tekinthető alappontkat létesítünk. Ezek az alappontok a 2. ábrán látható A és B alappontok. (Természetesen az alappontok mozdulatlanságát további pontokra végzett mérések alapján ellenőrizni kell.) Az alappontokból különböző alkalmakkor méréseket végzünk a tartón elhelyezett vizsgálati pontokra. A leírt harmadik feltételezés alapján a méréseket valamely időponthoz tartozónak tekintjük. Például a 2. ábra a tartó t 1 és t 2 mérési időponthoz tartozó helyzetét szemlélteti. (Az ábra erősen torzított) 2. ábra: A kéttámaszú tartó t 1 és t 2 mérési időponthoz tartozó helyzete A mérési eredmények alapján meghatározhatjuk a vizsgált pontnak a különböző mérési alkalmakhoz tartozó koordinátáit. A különböző időpontokhoz tartozó koordinátákból számíthatjuk ki az objektum mozgására jellemző mennyiségeket. Merevnek feltételezett objektum esetén ezek a mennyiségek az eltolódás (transzláció) és elfordulás (rotáció) megfelelő elemei. Például a 2. ábrán feltüntetett P pont t 2 -t 1 időközben bekövetkezett elmozdulásának koordinátatengely-irányú vetületei a következők: X P21 =X P2 -X P1 Y P21 =Y P2 -Y P1 Z P21 =Z P2 -Z P1 ahol - X P1,Y P1,Z P1 a t 1 időpontban, - X P2,Y P2,Z P2 a t 2 időpontban meghatározott koordinátákat jelenti. Ugyanezen test esetén a forgás megfelelő összetevőit szintén a koordináták segítségével számíthatjuk. Például ha az Y tengely körüli ω elfordulás meghatározása a célunk, akkor azt a 3. ábrán feltüntetett S és U pontok t 1, illetve t 2 időpontokhoz tartozó X S1,X S2, Z U1,Z U2 koordinátáiból számíthatjuk. 5-3

22 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz ω = arctg Z X U 2 U 2 Z X S 2 S 2 arctg Z X U1 U1 Z X S1 S1 Bizonyos testek vizsgálatakor az eltolódás és az elfordulás elemei mellett szükség lehet az alakváltozást (deformációt) jellemző szög- és hosszváltozások meghatározására is. Ezek értékét általában szintén a koordináták segítségével határozhatjuk meg. Például ha a 3. ábrán feltüntetett tartó megnyúlását akarjuk kiszámítani, akkor a feladatot az S és U pontok t 2 és t 1 időpontokhoz tartozó távolságának meghatározására vezethetjük vissza. A pontok távolsága a t 1 időpontban a következő: t US1 =[(X U1 -X S1 ) 2 +(Y U1 -Y S1 ) 2 +(Z U1 -Z S1 ) 2 ] 1/2 a t 2 időpontban a távolság a következőképpen alakul: t US2= (X U2 X S2 ) 2 +(Y U2 -Y S2 ) 2 +(Z U2 -Z S2 ) 2 ] 1/2 3. ábra: Kéttámaszú tartó megnyúlásának vizsgálata A tartó keresett d hosszváltozása a két távolság különbsége: d = t US2 -t US1 Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy geodéziai mozgásvizsgálatokkor mozdulatlan alappontokból különböző alkalmakkor méréseket végzünk a vizsgált objektum megjelölt pontjaira. A mérési eredményekből kiszámítjuk a megjelölt pontok különböző mérési alkalmakhoz tartozó koordinátáit. A számított koordinátákat felhasználva meghatározhatjuk a mozgás keresett jellemzőit (eltolódás, elfordulás, deformáció). Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 5-4

23 6. előadás: A mozgásvizsgálatok tervezése 6. előadás: A mozgásvizsgálatok tervezése A mozgásvizsgálatok tervezését a következő lépésekre bontva tárgyaljuk: 1. A feladat pontos megfogalmazása. 2. A mozgással kapcsolatos információk gyűjtése. 3. A pontossági követelmények meghatározása. 4. A mérési időpontok megválasztása. 5.- Az egyes mérési alkalmak időszükségletének megállapítása. 6. A mérendő pontok helyének és állandósítási módjának meghatározása. 7. A felhasználásra kerülő mérési technológia és mérőműszerek kiválasztása. A most felsorolt lépések nem függetlenek egymástól. Ezért konkrét mozgásvizsgálatok megtervezésekor az egyes lépésekben tárgyaltakat esetleg többször is módosítani kell. A tervezést csak akkor tekinthetjük befejezettnek, ha már valamennyi felsorolt pontra egyidejűleg megnyugtató válasszal rendelkezünk. A feladat pontos megfogalmazása A feladat pontos megfogalmazásával lényegében a mérés célját határozzuk meg. A megfogalmazásnak tartalmaznia kell a vizsgált objektum egyértelmű megadását, a mozgás leírásának jellegét, a mérések kívánt időtartamát. A mozgással kapcsolatos információk összegyűjtése A mozgással kapcsolatos információk a mérések pontosságának, időtartamának megtervezéséhez, továbbá a mérési alkalmak megválasztásához és az egyes mérések időtartamának meghatározásához szükségesek. A mozgás jellemzői közül a várható legnagyobb elmozdulás értéke és helye, a várható legkisebb elmozdulás értéke és helye, az esetleges kritikus elmozdulás értéke, a mozgás sebessége, továbbá a vizsgált mozgással egyidejűleg jelentkező egyéb mozgások jellemzői a legértékesebbek. A mozgás jellemzőit általában a mozgásvizsgálatot megrendelő szakembertől vagy az objektum tervezőjétől célszerű megtudni. Ha ily módon kellő felvilágosításhoz nem jutunk, akkor a vizsgált objektummal kapcsolatos szakirodalomból lehet esetleg megfelelő információkat szerezni. A pontossági követelmények meghatározása Mozgásvizsgálatokkor a pontossági követelményeket a mérésekkel elérendő cél figyelemvételével állapítják meg. Értéküket általában a várható legnagyobb elmozdulás (D max ), vagy valamely kritikus elmozdulás érték (D krit ), függvényében szokás megadni. A pontossági követelmények meghatározásakor a vizsgált objektum egészére vagy egységes követelményeket adunk meg, vagy pedig a szerkezet kritikus részeire szigorúbb pontossági követelményeket írunk elő. A pontossági követelmények számszerű megállapítására általános elfogadott elvet ez ideig nem dolgoztak ki. Ha valamely vizsgált érték (pl. valamely pont koordinátája vagy két pont távolsága) várható legnagyobb elmozdulása (D max ), ismert, akkor a vizsgált érték 6-1

24 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz egyszeri mérése µ i megengedett középhibájának általában ki kell elégítenie a következő összefüggést: µ i (0,03-0,1) D max Ha a várható elmozdulás helyett valamely D krit elmozdulás adott, akkor az összefüggés a következőképpen módosul: µ i (0,1-0,2) D krit A mozgásvizsgálat pontossági követelményeinek meghatározásakor minden esetben ki kell kérni a megrendelő szakembereknek, illetve a létesítmény tervezőjének a véleményét. A mérési időpontok megválasztása A mérési időpontok megválasztása értelemszerűen az esetenkénti mérésekkor fordul elő. Folyamatosan ható erők esetében (pl. épületek süllyedésmérésekor) a feladat általában úgy jelenik meg, hogy a gazdasági-műszaki szempontok alapján meghatározott mérés számot kell a mozgás várható időtartamára elosztani. Ha a mozgással kapcsolatosan semmiféle előzetes ismerettel nem rendelkezünk, akkor célszerű a mérési alkalmakat egyenletesen elosztani. Ha viszont a mozgással kapcsolatosan előzetes ismereteink vannak (pl. ismerjük a vizsgálati pontok pályájának jellegét), akkor általában indokolt a mozgás gyorsabb szakaszában sűrűbben, lassabb szakaszában pedig ritkábban felvenni a mérési időpontokat. A mérési időpontok választására látunk példát az 1. ábrán. Ha a mozgás várható pályáját ismerjük, akkor elvileg lehetséges a mérési időpontok optimum számítással történő meghatározása is. A mérési időpontok megválasztásával kapcsolatos gyakorlati szempontból igen fontos szabály az, hogy az első mérést, az ún. alapmérést, egymástól függetlenül kétszer kell elvégezni. Erre azért van szükség, mivel összes további eredményünket az első méréshez viszonyítjuk, s ennek következtében indokolt, hogy az első mérés megbízhatósága meghaladja a további mérésekét. 1. ábra: A mérési időpontok megválasztása A mozgásvizsgálatok tervezésekor az egyes pontok pályájának csak várható jellegét ismerjük.. A valóságban a mozgás előzetes elképzeléseinktől eltérő módon történhet. 6-2

25 6. előadás: A mozgásvizsgálatok tervezése Éppen ezért indokolt az egyes mérési alkalmak után a tényleges mozgásértékeket a tervezett értékekkel összehasonlítani, s ha szükséges tervezett mérési időpontokat módosítani. A mérési időpontok megválasztásakor a geodétáknak szorosan együtt kell működniük a megrendelővel. Ha a geodéziai mozgás-vizsgálat valamely összetett mérési program része, (pl. terhelési próbakor) akkor a geodéziai mérések időpontjának összhangban kell lennie az egyéb mérések időpontjával. Az egyes mérési alkalmak időszükségletének megállapítása Az egyes mérési alkalmak időszükségletének meghatározásakor a mozgás sebessége, s a külső kötöttségek játszhatnak szerepet. A mozgásvizsgálatok alapelveivel foglalkozva megemlítettük, hogy általánosan élnek azzal a feltételezéssel, amely szerint a vizsgált objektum a mérés ideje alatt mozdulatlannak tekinthető. A valóságban az objektumok a mérés ideje alatt is mozognak. Az egyes mérések időtartamát úgy kell meghatározni, hogy a mozgásból adódó eltérés, ne rontsa érezhető módon méréseink megbízhatóságát. Ha a mozgás v sebessége, s a mérések µ i megengedett középhibája ismert, akkor előírhatjuk, hogy a mérési idő alatt fellépő elmozdulás ne haladja meg a megengedett középhiba bizonyos hányadát. Képlettel kifejezve: v. t k. µ ahol v - a sebesség, t - a mérés időszükséglete, k - arányossági tényező (k = 0.2-0,5), µ - a megengedett középhiba. Az összefüggésből következik, hogy k µ t i v A képletből nyert érték csak a tényleges észlelési időre vonatkozik, nem tartalmazza az elő és utómunkálatok időszükségletét. Gyors mozgások, vagy igen nagy mértékű objektumok esetében előfordul, hogy az összefüggés segítségével meghatározott mérési idő műszaki vagy gazdaságossági okokból nem tartható be. Ilyen esetben az egyik megoldás az lehet, hogy a méréseket olyankor végezzük, amikor a mozgás sebessége kisebb. Pl. acélszerkezetek mozgásvizsgálatakor igen kedvező körülményt biztosítanak az éjszakai mérések, ugyanis éjszaka a napsugárzás hatására jelentkező gyors mozgások hatása kiküszöbölhető. Nagyméretű objektumok esetén indokolt lehet a mérési idő alatti mozdulatlanság feltételezésének elvetése. Ebben az esetben viszont az átlagosnál összetettebb matematikai modellt kell számításainkhoz felhasználni. Ilyen modelleket elsősorban kéregmozgás-vizsgálatokkor alkalmaznak. Az egyes mérések végzésére rendelkezésre álló időt a külső kötöttségek elsősorban akkor befolyásolják, ha a geodéziai mérésekkel egyidejűleg más mérések is folynak. Ilyen esetben a geodéziai mérések időszükségletét az egyéb mérések időszükségletével összhangban kell megállapítani. Ügyelni kell azonban arra, hogy a mérési idő rövidítése 6-3

26 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz csak olyan mértékű legyen, amely méréseink megbízhatóságát, illetve a tervezett mérési programot nem veszélyezteti. A mérendő pontok helyének és állandósítási módjának meghatározása A Vizsgált objektumon a mérendő pontok számának és helyének megválasztásakor különböző szempontok játszanak szerepet. Általános alapelv az, hogy annyi pontot kell legalább elhelyezni, s a pontok helyét úgy kell megválasztani, hogy azok segítségével az objektum mozgását jellemző mennyiségek (az eltolódás, az elfordulás és a deformáció elemei) egyértelműen meghatározhatók legyenek. A pontok elhelyezésekor az előbb leírtakból adódóan bizonyos feltételezésekkel élünk. Ezek a feltételezések a vizsgált objektum tulajdonságaira (merevnek tekinthető, deformálható), illetve a mozgás jellemzőire (irány, maximális eltolódás helye, stb.) vonatkoznak. A pontok számának megválasztásakor figyelembe kell venni azt a gyakorlati tapasztalatot is, hogy a pontok egy része a mérés ideje alatt elpusztul. Ezért ha hosszabb időre tervezzük a mozgásvizsgálatot, akkor az elvileg feltétlenül szükségesnél több pontot kell elhelyezni. A pontok számának megválasztásakor tekintettel kell lenni az anyagi lehetőségekre és a mérés időszükségletére is. A pontok számának növelésével általában nő a mérési idő és a méréshez szükséges anyagi ráfordítás. Ha a pontok számát meghatároztuk, következő feladat a pontok helyének kiválasztása. A pontok helyét úgy kell kiválasztani, hogy minél jobban tükrözzék a mozgást. Pl. a várható legnagyobb és legkisebb elmozdulás helyére feltétlenül indokolt pontot elhelyezni. Adott pontszám esetén a vizsgálati pontok helyének megválasztását bizonyos geometriai alakzatokkal határolt objektumnál optimum számítással is el lehet végezni. Ha a pontok száma és helye ismert, akkor döntenünk kell a pontok állandósításának módjáról. Az állandósítási mód függ attól, hogy milyen anyagon helyezzük el a pontot, milyen pontosságú méréseket végzünk, milyen módszerrel mérünk, s milyen hosszú ideig tartanak a mozgásvizsgálati mérések. A pontjelekkel kapcsolatos általános követelmény kettős. Egyrészt szükséges, hogy a pontok valóban a mozgást tükrözzék. Másrészt törekedni kell olyan pontjelek létesítésére, amelyek várhatóan nem pusztulnak el. Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 6-4

27 7. előadás: Mozgásvizsgálatok folyamatos módszerei 7. előadás: Mozgásvizsgálatok folyamatos módszerei Az elmúlt évtizedekben a különböző objektumok mozgásvizsgálatára a geodéziai és fotogrammetriai módszerek mellett vagy azok helyett széles körben alkalmaznak folyamatos vagy folyamatosnak tekinthető mérési módszereket. Ezeket a módszereket általában az objektumba beépített műszerek segítségével valósítják meg. Esetenként sor kerül geodéziai és fotogrammetriai mérések folyamatossá tételére is. Folyamatos méréseket a következő esetekben célszerű alkalmazni: a) A vizsgált szerkezet viszonylag gyorsan mozog, így a szabad szemmel történő irányzás nem lehetséges. Erre az esetre példaként a hidak dinamikus terhelési próbáját említjük. b) A szerkezet nagyszámú pontjának a mozgását egyidejűleg kívánjuk nagy pontossággal megállapítani, s várhatóan a hagyományos mérések időszükséglete alatt a szerkezet nem marad mozdulatlan. Példaként hozzuk fel a napsugárzásnak kitett fémszerkezetek mozgásvizsgálatát. c) Igen sok alkalommal, egymást követő viszonylag kis időközökkel kell elvégezni a szerkezet mozgásvizsgálatát. Példa lehet erre a karcsú, magas építmények hőmérsékletváltozás és szélteher hatására bekövetkező mozgásainak vizsgálata. A felsorol esetekben mint írtuk célszerű a szerkezetbe folyamatos mérést lehetővé tevő berendezéseket beépíteni. Természetesen azonban a folyamatos mérést lehetővé tevő műszerek elhelyezése előtt szükséges a műszaki és gazdaságossági vizsgálatokat is elvégezni. Ilyen vizsgálatok elvégzése hazánkban különösen indokolt azért, mivel a folyamatos mérések bizonyos fajtái esetében egyáltalán nem, vagy csak igen kevés gyakorlati tapasztalattal rendelkezünk. A folyamatos mérések alapelve Folyamatos mérések végzésekor a vizsgált szerkezeten mérőhelyeket létesítünk oly módon, hogy a mérőhelyeken elhelyezett műszerek segítségével rögzíteni tudjuk bizonyos kiválasztott fizikai mennyiségeknek (például távolságoknak, hajlásszögeknek) a mozgás hatására bekövetkező változásait. A folyamatos mérésre szolgáló műszerek esetenként közvetlenül, szabad szemmel is leolvashatóak, azonban célszerűségi szempontból a mérési eredményeket általában átalakítjuk elektromos jellé. Az elektromos jeleket azután kábelen egy központi mérőhelyre továbbítjuk, ahol azok további feldolgozásra kerülnek. Tekintettel arra, hogy valamely vizsgált szerkezeten több mérőhelyet is kialakítanak, szükséges egy mérőhelyváltó, amely biztosítja, hogy a központi mérőhelyre egyidejűleg csak egyetlen mérőhelyről érkezzék elektromos jel. A mérőhelyváltó néhány mérőhelytől (például 10) viszonylag sok mérőhelyig (például 100) lehet kézi működtetésű, azonban készítenek automatikus vagy programozható mérőhelyváltókat is. Ez utóbbiakkal biztosítható valamennyi mérőhelynek vagy a mérőhelyek egyes csoportjainak program szerinti mérése. A mérőhelyekről érkező jel általában kis szintű jel, ezért szükséges annak erősítése. Az erősítés lehet egyen- vagy váltakozó áramú, mindenképpen kívánatos azonban a 0 frekvenciájú jel átvitele is. 7-1

28 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Az erősítőből kilépő jelet vagy valamilyen kijelző készülékre viszik, vagy egyéb úton regisztrálják. A kijelzés általában 4-6 számjegy kijelzésére alkalmas digitális készüléken történik. A kijelzésnek ez a módja főleg sok mérőhely esetén meglehetősen célszerűtlen. A mérőjelek regisztrálása többféle módon történhet. A regisztrálás célszerű módjának megválasztásában a vizsgálat célja és a későbbi feldolgozás módja alapvető jelentőségű. A regisztrálás legszemléletesebb módja a rajzolószerkezettel történő regisztrálás. Ennek a regisztrálási módnak az a hátránya, hogy a mérési eredmények további számítógépes feldolgozását gyakorlatilag kizárja. (A számítógépi feldolgozás ilyen esetekben csak nagy időráfordítással, a pontosság csökkenésével lehetséges.) Így ezt az - analóg jellegű regisztrálást csupán akkor célszerű alkalmazni, ha az eredmények grafikus ábrázolása a vizsgálat során elegendő. A regisztrálás egyéb módjai a mérési eredményeket számszerűen, továbbá gépi feldolgozásra alkalmas módon (például mágnesszalagon) rögzítik. Lehetséges a mérési eredmények sornyomtatóval történő kinyomtatása, s adathordozóra történő egyidejű rögzítése is. Az adathordozóra történő rögzítés feltétlenül szükséges, ha a mérési eredményeket matematikai módszerrel (például szűréssel) még feldolgozzuk. A folyamatos mozgásmérések most ismertetett elvét sematikusan az 1. ábra szemlélteti. 1. ábra: A folyamatos mozgásmérések elve A folyamatos vizsgálat alapelveiről szólva megemlítjük, hogy a szerkezeten elhelyezett mérőhelyek különböző fizikai mennyiségek változásának a mérésére alkalmasak. 7-2

29 7. előadás: Mozgásvizsgálatok folyamatos módszerei A mérőhelyek típusai Folyamatos mozgásvizsgálatokkor a mérendő fizikai mennyiségek és a méréshez felhasznált műszerek a következők: Mérendő fizikai mennyiség Felhasznált műszer Hossz induktív adó helyzetérzékelő dióda Nyúlás rezgőhúr elvén alapuló adó nyúlásmérő bélyeg inga Hajlás elektromos libella szabad folyadékfelszín észlelésen alapuló adó A hosszak folyamatos mérése A hosszak folyamatos mérése induktív adókkal vagy helyzetérzékelő diódákkal történik. Az induktív adók különböző típusait alakították ki. Az induktív adók mérendő hosszat induktivitássá alakítják át. Egy tekercs induktivitása a menetszámnak és a mágneses vezetőképességnek a függvénye: L=N 2 Λ ahol L a tekercs induktivitása, N a menetszám, Λ a mágneses vezetőképesség. A mágneses vezetőképesség állandó keresztmetszetű homogén mágneses tér esetén a következő: A Λ=µ l ahol µ= µ 0 µ r a mágneses permeabilitás, µ 0 =4π 10-7 Vs/Am µ r = a relativitás permeabilitás, A = a mágneses vezető keresztmetszete, l = mágneses vezető hossza. Ha a mágneses vezetőképesség képletét Λ= µg 7-3

30 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Alakban írjuk fel, ahol µ a permeabilitás, G pedig az elrendezés geometriájától függő tényező, akkor a L=N 2 Λ képlet a következő formát ölti: L=N 2 µg Ennek megfelelően egy tekercs induktivitása változhat, ha a) a menetszám, b) a geometria, c) a permeabilitás változik. Teljesen hasonlóan a kölcsönös induktivitás (M) változása is a fenti három tényező valamelyikének változására vezethető vissza. Az induktív adók következésképpen olyan kialakításban készülnek, hogy a mérendő mennyiség mely legtöbbször elmozdulás a fenti három tényező valamelyikét változtassa. A lehetséges elvi elrendezések közül leggyakrabban a differenciál transzformátort és a vasmagos, nyitott mágneses körű különbségi induktív adót használják. A továbbiakban részletesebben a nyitott mágneses körű, vasmagos mérőátalakítóval foglalkozunk. Egyszerű kialakítása a 2/a. ábrán látható: egy tekercsből és a tekercs tengelyében elmozduló vasmagból áll. A működés elvi alapja az, hogy a tekercs induktivitása a vasmag helyzetének a függvénye. Ezt a függvényt ábrázoltuk a 2/b. ábrán. Látható, hogy az induktivitásnak maximuma van akkor, amikor a vasmag teljesen kitölti a tekercs belső terét. Ha a vasmagot a tekercsből valamilyen irányban elkezdjük eltávolítani, az induktivitás csökken mégpedig a helyzet függvényében nemlineárisan egészen addig, amíg a vasmagot teljesen eltávolítva, el nem éri a légmagos tekercs L 0 induktivitásának értékét. A függvény jól közelíthető az max 0 x k ( ) l L = ( L L ) e + L 2 0 tapasztalati képlettel, ahol x a tekercs középpontjának a vasmag középpontjától való távolsága, l a tekercs hossza (amivel a vasmag hossza első közelítésben megegyezik), k az átalakítóra jellemző állandó, melynek értéke a szokásos kialakításokban

31 7. előadás: Mozgásvizsgálatok folyamatos módszerei 2. ábra: A tekercs induktivitása a vasmag helyzetének a függvényében Ez az egyszerű átalakító csak kis tartományban a függvény inflexiós pontjának környékén tekinthető lineárisnak. A lineárisnak tekinthető tartomány növelése érdekében több tekercs különböző kapcsolású elrendezéseit használják fel. A mérési tartomány növelése elképzelhető oly módon is, hogy a karakterisztikus görbe egyenletét meghatározzuk, s annak segítségével számolunk. A karakterisztikus görbét szokás polinommal vagy Fourier-sorral közelíteni. A különböző induktív adók mérési tartománya 0,5 mm-200 mm között változhat. A mérési pontosság a mért érték szorosára tehető. A helyzetérzékelő diódák alapja egy félvezetőblokk (szilícium), amelyre igen vékony (~ 15 nm) aranyréteget visznek fel (3. ábra). A szilíciumblokkot kismértékben mesterségesen beszennyezik, s így elérik, hogy a szennyező anyag idegen atomjai elektronfelesleget teremtenek a félvezetőben. Ha a dióda feszültségmentes, akkor a szabad elektronok részben behatolnak az aranyrétegbe, s így a félvezető blokkban létrejön egy viszonylagosan elektronszegény zóna. Ha a diódára megfelelő módon előfeszültséget kapcsolnak, azzal elérhető, hogy az elektronszegény zóna mérete megnövekszik, s ez a zóna lehetetlenné teszi, hogy áram folyjék keresztül a diódán. Ha viszont fény éri az aranyrétegen keresztül a félvezető-blokkot, akkor az elektronszegény zónából elektronok szabadulnak ki, megindulnak a pozitív pólus felé, azaz ismét áram halad keresztül a diódán. A dióda jobb és bal szélén jelentkező I 1 és I 2 áramerősségre igaz - Kirchoff 2. törvénye értelmében a következő összefüggés: U= I 1 R 1 =I 2 R 2 Ahol R 1 és R 2 a megfelelő ellenállások, U a feszültség. 7-5

32 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Legyen x a síknak tekintett fénysáv távolsága a dióda szimmetria-tengelyétől. Levezethető, hogy x értéke az I 1 és I 2 áramerősségtől a következőképpen függ: x = 1 2 I I 1 1 I + I 2 2 Így az áramerősségek mérésével meghatározható q fénysugár helyzete a dióda szimmetria-tengelyéhez képest. 3. ábra: A helyzetérzékelő diódák félvezetőblokkja Az x mérésére a Wheatstone-híd elvén alapuló, a 4. ábrán bemutatott elrendezés is szolgálhat. A Wheatstone-híd árammentessége U D =0 esetén igaz a következő összefüggés: R 1 = R2 R R Amiből levezethető x értéke: x = R R 4 4 R + R 3 3 Ilyen módon is meghatározható a fénysugár helyzete a dióda szimmetriatengelyéhez képest. Gyakorlati mérésekkor akár az áramerősséget mérjük, akár a Wheatstone-híd elvét alkalmazzuk szükséges megfelelő erősítés. 7-6

33 7. előadás: Mozgásvizsgálatok folyamatos módszerei 4. ábra: Az x mérésére alkalmazott, a Wheatstone-híd elvén alapuló elrendezés A helyzetérzékelő diódák mérési tartománya nem haladja meg a 10 cm-t. A diódák feloldóképessége a mérési tartomány néhány ezreléke, a feloldóképesség alsó határa 2, mm. A helyzetérzékelő diódák szállíthatók, áthelyezhetők. Az adatok regisztrálása különbözőképpen oldható meg. Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 7-7

34

35 8. előadás: A nyúlásmérés 8. előadás: A nyúlásmérés A szerkezeteken végzett vizsgálatoknak egyik legfőbb célja általában a szerkezet igénybevételeinek, a szerkezet egyes elemeiben ébredő feszültségeknek a meghatározása. Mivel a feszültségek közvetlen mérésére nincs mód, a nyúlásokat kell megmérni és ezekből a Hooke-törvény segítségével és annak érvényességére vonatkozó korlátozások figyelembevételével kell a feszültségeket kiszámítani. A nyúlásmérésnek tehát a feszültségek meghatározásának szempontjából döntő jelentősége van. Az alábbiakban két, a folyamatos méréseket lehetővé tevő nyúlásmérési módszert: a nyúlásmérő-bélyeget és a rezgő húrt ismertetjük. A nyúlásmérés induktív adók segítségével is elvégezhető. A nyúlásmérő-bélyegek azon a fizikai összefüggésen alapulnak, amely kimondja, hogy a vezető R ellenállás egyenesen arányos a vezető l hosszával, fordítottan arányos. A keresztmetszetével és függ az anyagra jellemző ρ fajlagos ellenállástól: l R = ρ A A vezető hosszának l megváltozása a vezető ellenállásának R megváltozását vonja maga után. A hosszváltozás és az ellenállás-változás kapcsolatát a következő összefüggéssel írhatjuk le: R l = k R l ahol k arányossági tényező, amelyet a nyúlásmérő-bélyeg gédzsfaktorának is szoktuk nevezni. A nyúlásmérő bélyegek alkalmazásakor az ellenállást és annak változását mérik, s abból következtetnek a hosszváltozásra (nyúlásra). Az induktív adókhoz hasonlóan itt sem tekinthető a k változása miatt lineárisnak a nyúlás meghatározására szolgáló összefüggés. A nyúlásmérő-bélyegek készítésének technológiája szerint megkülönböztetünk huzal és fólia nyúlásmérő-bélyeget. Az előbbi típus a klasszikus technológiával, vékony huzalt a hordozóra ragasztva készül, az utóbbi típusnál a hordozóra gőzölögtetett vezetőrétegből fotókémiai maratással alakítják ki a kívánt formát. A harmadik csoportba soroljuk a félvezető bélyegeket. A hordozó anyaga szerint megkülönböztetünk: a) papír-hordozójú, b) műanyag-hordozójú, c) különleges hordozójú nyúlásmérő-bélyegeket. A papír-hordozójú bélyegek mindinkább háttérbe szorulnak a műanyag alapúakkal szemben. A különleges hordozó lehet pl. azbeszt (magas hőmérsékleten történő méréshez) textil, stb. A műanyag-hordozók alapanyaga igen sokféle lehet: különböző célokra használatosak, bakelit, PVC, epoxi, poliészter, teflon alapú nyúlásmérő-bélyegek A nyúlásmérő-bélyegek mérési tartománya 0,3 mm és 100 mm között változik. Az elérhető pontosság a mért érték 0,5 %-a körüli nagyságúra tehető. 8-1

36 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Nyúlásmérés rezgő húr segítségével A nyúlásmérésnek ez a módszere a két pont között kifeszített és rezgésbe hozott húrnak azon sajátosságát használja fel, hogy az a gerjesztés megszűnte után n σ f = 2l d frekvenciájú (és csökkentő amplitudójú) rezgéseket végezve tér vissza nyugalmi állapotába. A fenti összefüggésben f - a rezgő húr frekvenciája, l - a húr hossza, d - a húr anyagának sűrűsége σ - a húrban a feszítés hatására ébredő feszültség, n -1,2,.n Az n=1 értéhez tartozó frekvenciát alapharmonikusnak, a többi frekvenciát felharmonikusnak nevezzük. A felharmonikusok általában gyorsan csillapodnak (különösen, ha a gerjesztést az alapharmonikus sajátrezgés alakjának megfelelően a húrt középen megpendítve végezzük), így a gyakorlatban csak az alapharmonikus frekvenciáját mérjük. Az összefüggésből láthatóan, a húr hosszát a húr feszítésével változtatjuk, az alapharmonikus frekvenciája megváltozik, egyrészt a hosszváltozás, másrészt a húrban ébredő feszültségváltozása miatt. A nyúlásmérést a frekvencia mérésére vezetik vissza. Mivel az alapfrekvencia nem lineáris függvénye a nyúlásnak, ezért két húr felhasználásával összehasonlító mérést végeznek. A rezgőhúr anyag általában acél. A mérési módszerrel elérhető érzékenység a nyúlás 10-6 részének nagyságrendjével egyezik, a méréséi megbízhatóság az érzékenységgel azonos nagyságrendű. Ha a rezgőhúr nem acélból készült objektumok mozgásvizsgálatához használják, akkor a hőmérséklet méréséről vagy a hőmérsékletváltozás hatásának kompenzálásáról is gondoskodni kell. A rezgőhúr nagy előnye, hogy hosszú ideig felhasználható a mérési pontosság csökkentése nélkül. Ezért előszeretettel alkalmazzák olyan helyeken, amelyek a beépítése után már nem közelíthetők meg. A hajlásmérő műszerek A hajlásmérő műszerek a geodéziában a hajlásszög meghatározására szolgáló berendezések folyamatos mérésre alkalmassá tett változatai. A hajlásszögmérés a geodéziában a nehézségi erőtér hatását kimutató műszerelemekkel, illetve műszerekkel történik. Az erre a célra alkalmas három műszerelem, a libella, az inga és a szabad folyadékfelszín. Mindhárom műszerelem esetében lehetséges az elektromos regisztrálás, s ily módon a műszerelem változó helyzetének folyamatos rögzítése. Libellák esetében az elektromos regisztrálás több változatával találkozhatunk a szakirodalomban. Ezek közül egy lehetségeset az 1. ábra mutat be. Az elektromos libellák igen nagy érzékenységűek, szakirodalmi adatok szerint a libellák érzékenysége a 0,1 " értékig növelhető. Ugyanakkor azonos az elektromos libellák a többi libellához 8-2

37 8. előadás: A nyúlásmérés hasonlóan igen érzékenyek a hőmérsékletváltozásra. Hátránya ezeknek a műszereknek a törékenység is. A hajlásmérő műszerek közül a gyakorlatban a legelterjedtebben az ingán alapuló hajlásmérő berendezések. Ezekben a műszerekben a hajlásszög meghatározása legtöbbször induktív adók alkalmazásával történik. A szakirodalomban igen gyakran előforduló, a Rank-Taylor-Hobson cég által gyártott Talyvel elnevezésű készülék elvét az 1. ábra szemlélteti. Az inga testét ebben a műszerben egy nagy permeabilitású vasmag (K) valósítja meg, amely két tekercs (L 1, és L 2 ) között mozoghat. A műszeregységben lévő oszcillátor (0) biztosítja a váltóáramot. A két ellenállás (R 1 és R 2 ) és a tekercs együttesen egy Wheatston-hidat alkotnak, amelynek átlója egy erősítő (E) és egy galvanóméter (G) található. Ha a műszertalpat ferde felületre helyezzük (vagy az eredetileg vízszintes felület hajlásszöge megváltozik), akkor a két tekercshez képest szimmetrikus K vasmag helyzete megváltozik, s ennek következtében a hídon áram halad keresztül. Az R változtatható ellenállás segítségével a híd áramtalanítható. A hajlásszögváltozást vagy a hídon áthaladó áram, vagy az R ellenállás mérése segítségével határozhatjuk meg. 1. ábra: A Rank-Taylor-Hobson cég által gyártott Talyvel elnevezésű készülék elve A műszer három különböző mérési tartományú kivitelben készül (±8, ±100", ±25"). A műszer feloldóképessége a mérési tartomány 0,2 %-a, amely 25" mérési tartomány esetén 0,01 " értéknek felel meg. A műszer linearitási hibája a mérési tartomány 0,1 %-a, éppen ezért pontosabb mérés esetén a műszer karakterisztikus görbéjét feltétlenül meg kell határozni. A karakterisztikus görbét felhasználva a műszerrel 1 %-os pontosság érhető el. A gyakorlati tapasztalatok szerint a most leírt műszer még terepi mérések esetén is igen megbízható. Meghibásodások csak ritkán fordulnak elő. A szabad folyadék-felszín megfigyelésén alapuló hajlásmérő berendezések az eddig ismertetett elveken nyugvó műszereknél kisebb pontosságúak. Irodalom: - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia II. rész. Műegyetemi kiadó, Budapest, (S ) 8-3

38

39 9. előadás: A méretpontosság szerepe, hatása az építőiparban, az építési méretváltozások forrásai 9. előadás: A méretpontosság szerepe, hatása az építőiparban, az építési méretváltozások forrásai Bevezetés Az építőipari létesítmények, építmények elhelyezése, területbiztosítása, telepítése geometriai követelmények szerint történik. A létesítményekkel, építményekkel szemben támasztott funkcionális, szerkezeti és technológiai követelmények egy része így méretpontossági követelményként jelentkezik. E követelmények kielégítése érdekében az építési tevékenység minőségügyi rendszerén belül - annak szerves részeként - az építési folyamat összes méretpontosságot befolyásoló tényezőjét figyelembe véve ki kell alakítani az építési méretpontosság biztosítás minőségügyi rendszerét. Itt figyelembe kell venni többek között az építési telek, a numerikus és grafikus tervezési alapanyagok méretpontosságát, a tervezési, az előregyártási, a kitűzési, az építési munka és az üzemeltetés méretpontossági problémáit. Létesítményenként az egyedi követelmények és adottságok figyelembevételével készülő minőségügyi terv részeként méretpontossági tervet kell készíteni. A méretpontossági tervezés az ipari geodéziai tervezéshez kapcsolódó tevékenység. A továbbiakban a rendelkezésre álló szűk terjedelemben az építőipari méretpontossági kérdések teljeskörű tárgyalására nincs lehetőség, így csak egy kivitelezési modell keretében kerülnek tárgyalásra a méretpontosság alapismeretei, alapproblémái, szerepük és hatásuk a kivitelezési, szerelési munkák minőségére. Az anyag tárgyalása a "Mérettűrések és mérések az építőiparban" MSZH/MB/122, CEN/TS/CS, ISO/TC59SC4 szabványosítási bizottság témakörébe eső szabványokban foglalt szempontok szerint történik, de e mellett figyelembe lett véve az ipari geodéziai szabályzatok-ban, például az M1 Mérnökgeodéziai szabályzatban, a szakirodalomban foglaltak és gyakorlati példák (esettanulmányok) tapasztalatai is, mint például a Paksi Atomerőmű geodéziai tervezése, az MSZ és az MSZ szabványok készítése. A méretpontosság szerepe, hatása az építőiparban, az építési méretváltozások forrásai Az építési méretváltozások forrásai és következményei Az építmények geometriai alakzata létrehozása méreteiben különböző szerkezeti elemek mérési eredmények alapján való összeszerelésével, összeépítésével történik. E tevékenységek a tervezett méretekben és alakzatokban lényeges eltéréseket eredményezhetnek. A gyártási, a kitűzési és építési munka során létrejött eltéréseket létrehozott külső eltéréseknek nevezzük. A fentiekkel együtt az építési anyagok szerkezetek belső és külső fizikai, kémiai mechanikai okok miatt fellépő mozgásai, torzulásai is méretváltozást eredményezhetnek. Ezen méretváltozásokat hordozott belső eltéréseknek nevezzük. A méretváltozások minden területen hatással vannak a kivitelezési munkák elvégzésére. Az MSZ ISO :1993 szabvány a méretváltozások következményeit, illetve azok figyelembevételét az alábbi szempontok szerint ismerteti: 9-1

40 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz - az építési feladat teljesítése: az egész építkezés kivitelezését közvetlenül befolyásolhatják az építési hézagok és nyílások méretének és alakjának változásai, a vízszintes és a függőleges felületek simaságának és sík voltának változásai, - a szerkezeti elemek összeállítása és a csatlakozások kialakítása: a létrehozott és hordozott eltérések okozta kapcsolt szélesség változását figyelembe kell venni a szerkezeti elemek megfelelő gyártási méreteinek értékelésekor és a megfelelő illesztési technológia kiválasztásakor. - szerkezeti stabilitás: a méret- és az elhelyezési eltérések excentrikus teherelosztást és teherviselő terület csökkenését okozhatják, a hordozott eltérések maguk is okozhatnak feszültséget, - külső megjelenés: szükséges lehet a szerkezeti elemek és hézagok méret-, és forma-, vagy a külső megjelenés kedvéért eltakarni, - egyéb megengedett méretek: az eltérések lehetnek azokra a méretekre, amelyekre a szabályzatokban vagy az egyéb előírásokban rögzített maximális vagy minimális méret van megadva. A méretpontosság jellemzői, a méretpontosság meghatározása Az MSZ KGST Építőipari mértani paraméterek pontossága, általános előírásai című szabványban foglaltak szerint az x mértani paraméter tényleges x i értéke pontosságát a δx i tényleges eltérés értéke jellemzi. δx i = x i - x nom ahol: - x nom az x paraméter tervezett alapértéke. Az x mértani paraméter statisztikai pontossági jellemzőjeként az m x átlagértéket és a σ x átlagos négyzetes eltérést (szórást) alkalmazzuk. Normális eloszlás esetén az m x és σ x jellemzők becsléseit az (x m ) mintaátlaggal és a mintaátlag négyzetes eltérésével (s x ) határozhatjuk meg. s x x m = 1 = n 1 1 n n i= 1 n i= 1 (x x i i x m ) ahol: n - a mintanagyság. A mértani paraméter δm x rendszeres eltérés értéke normális eloszlás esetén a minta átlageltérése (δ x m ), vagyis a minta δ x i eltéréseinek átlagértéke, amelyet az alábbi képlettel lehet meghatározni. δ x m = x m - x nom Tervekben és műszaki normatív okmányokban meg kell határozni az x mértani paraméter x nom alapértékét (referencia méretét) és pontossági jellemzőiként az x min a 9-2

41 9. előadás: A méretpontosság szerepe, hatása az építőiparban, az építési méretváltozások forrásai legkisebb, az x max legnagyobb határértékeit, a δ x inf alsó és a δ x sup felső határeltérést az x nom alapértéktől. Továbbá a x =T tűrést, a tűrésmező x c számtani középértékeinek δ x c eltérését az x nom értéktől, és a tűrésmező δx = x/2 határeltéréseit. x i δx i mx xnom xmax xmin δ t min x tmax x δx inf δ x δmx x δ δ xsup xc δ x δ xc 1. ábra: Méretpontossági jellemzők szemléltetése A pontossági jellemzők közötti kapcsolatot az alábbi összefüggések mutatják: x min = x nom + δx inf = x c - δx x max = x nom + δx sup = x c + δx x = 2δx = x max - x min = δ x sup - δ x inf δx c = x c x nom A mértani paraméterek pontosságát az építési munka minden fázisára az épületekkel, építményekkel és elemeikkel szemben támasztott funkcionális, szerkezeti, technológiai és gazdasági követelmények alapján a fenti pontossági jellemzőkkel kell meghatározni. Elsődleges jellemzőként az x nom alapméretre vonatkoztatott határeltéréseket használjuk. x min és x max határértékek az x mértani paraméter olyan értékei, amelyek megfelelnek az x mértani paraméter az x min alatti és x max fölött meghatározott előfordulási valószínűségnek. Így felírható: x min = m x - t min δx x max = m x + t max δx ahol t min és t max értékekkel kerül kifejezésre az x min alatti és az x max fölötti értékek előfordulási valószínűsége. E valószínűségi szinteket rendszerint azonosan 0,05-nek kell felvenni. A méretpontosság meghatározás alapelveit az "MSZ 7658/3-84 Építőipari tűrések. Technológiai és funkcionális tűrések" című szabvány ismerteti. Az épületszerkezeti elemek összeszerelésekor a különböző méretváltozások összeadódnak. Ezek a legtöbb esetben különböző műveletek eredményei és ezért függetlennek 9-3

42 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz és véletlenszerűnek tekinthetők. Így a teljes méretváltozás szórása a különböző változók szórás négyzetei összegéből vont négyzetgyök alapján számítható. Például: σ = σ + σ + σ + σ t gy k sz e ahol az indexek jelentése: t: - teljes méretváltozás, gy: - - gyártás, k: - kitűzés, sz - szerelés e: - egyéb tényezők. 1 2 A méretpontosság számításánál általában a fenti törvényszerűséget is célszerű igénybe venni. Az MSZ ISO 3443-(1-8):1993 építési tűrések témakörű szabványsorozat a méretpontosság számítására, meghatározására több módszert ismertet. 9-4

43 10. előadás: Az építési méretpontosság biztosítás jogi, minőségügyi, mérésügyi és műszaki szabályozása, előírás módja 10. előadás: Az építési méretpontosság biztosítás jogi, minőségügyi, mérésügyi és műszaki szabályozása, előírás módja Az építőipari méretpontossági követelmények előírási módjai Az építőipari követelményeket előírhatják: - jogszabályok, pl. törvény, kormányrendelet, ezek mindig kötelező érvényűek; - normatív utasítások, mint a szabvány, műszaki előírás, műszaki irányelv, szabályzat, műszaki szabályzat, ezek előírása már általában nem kötelező, de kötelezővé tehető; - az eljárások, előírások követelményei, melyeket a normatív utasítások szerint kezelhetünk. A földmérő és térképészeti (mérnökgeodéziai) szakterületi szabályozók évi LXXVI. törvény a földmérési és térképészeti tevékenységről - 50/1999 (V.26.) FVM rendelettel módosított 16/1997. (III.5.) FM. rendelet a földmérési és térképészeti tevékenységről szóló évi LXXVI. törvény végrehajtásáról - 58/1999 (VI.18.) FVM-HM együttes rendelettel módosított 21/1997. (III.12.) FM- HM együttes rendelet a földmérési és térképészeti tevékenységről szóló évi LXXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról - a 63/1999. (VII.21.) FM-HM-PM együttes rendelet a földmérési és térképészeti állami alapadatok kezeléséről, szolgáltatásáról és egyes igazgatási szolgáltatási díjakról - Ingatlan-nyilvántartásról szóló évi CXLI. Törvény és végrehajtásáról szóló 109/1999. (XII.29.) FVM rendelet - a 85/2000.(XI. 8.) FVM rendelet a telekalakításról - 102/2003. (VIII.22.) FVM rendelet a földmérési és térképészeti tevékenységről szóló Évi LXXVI. Törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról szóló 21/1997. (III.12.) FM-HM együttes rendelet módosításáról - F.2. SZABÁLYZAT az állami földmérési alaptérképek felhasználásával készülő egyes sajátos célú földmérési munkák végzéséről és az ezekkel kapcsolatos hatósági eljárások lefolytatásáról, valamint a földügyi szakigazgatásban működő adatszolgáltatás intézményi hátteréről és rendjéről, ( ) - M1. Mérnökgeodéziai szabályzat és jelkulcs SZABÁLYZAT A kéregmozgási szintezési hálózat létesítéséről - ÚTMUTATÓ Az EOTR földmérési alaptérkép készítésének és az ingatlan nyilvántartás átalakításának komplex végrehajtására - MÓDSZERTANI ÚTMUTATÓ igazságügyi földmérési szakértők részére - pren Geographic Information-reference Model - pren Geographic Information- Data Description-Quality - Térinformatikai szabványok, szabályzatok: - DAT 1. szabályzat. Digitális alaptérképek tervezése, előállítása, felújítása, adatcsere-formátuma, dokumentálása, ellenőrzése, minőségellenőrzése, hitelesítése és állami átvétele. FM FTF,

44 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz - DAT 2. szabályzat. A földmérési alaptérképek digitális alaptérképpé történő átalakításáról és minőségellenőrzéséről. FM FTF, MSZ :1996 Digitális térképek. 1.rész: A digitális alaptérkép fogalmi modellje - MSZ :1996 Digitális térképek. 2. rész: A digitális topográfiai alaptérkép fogalmi modellje - MSZ 7771 Magyar térinformatikai adatcsereformátum - Az Európai Szabványügyi Hivatal (CEN) 287. Bizottsága szabványtervezetei: - prenv Minőség, - prenv Meta-adatok, - prenv Adatcsere, - prenv Lekérdezés és változásvezetés, - prenv Földrajzi azonosítók, - prenv Helymegjelölés. Építőipari szabályzók Törvények, kormányrendeletek évi LXXVIII. törvény az épített környezet alakításáról és védelméről - 253/1997. (XII.20.) Kormányrendelet az országos településrendezési és építési követelményekről - a 45/1997.(XII.29.) KTM rendelet az építészeti-műszaki tervdokumentációk tartalmi követelményeiről - a 46/1997.(XII.29.) KTM rendelet az egyes építményekkel, építési munkákkal és építési tevékenységekkel kapcsolatos építésügyi hatósági engedélyezési eljárásokról - az évi CXIV törvénnyel módosított évi LVIII törvény a tervező- és szakértő mérnökök, valamint építészek szakmai kamaráiról Mérettűrések és mérések az építőiparban MSZH/MB/122, CEN/TS/CS, ISO/TCS9SC4 Szabványosítási Bizottság által gondozott szabványok MSZ ISO :1992 Építészeti tűrések. Épületek és épületelemek mérési módszerei és eszközei MSZ ISO :1990 Építészeti tűrések. Épületek és épületszerkezetek mérési pontjai MSZ ISO :1992 Épületek és mérnöki létesítmények fogalommeghatározásai. Általános fogalmak MSZ ISO 7077:1990 Általános alapelvek az építkezések geodéziai ellenőrző méréseinek végrehajtására MSZ ISO 7078:1990 Építkezési geodéziai munkálatok fogalommeghatározásai MSZ ISO :1992 Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Elmélet 10-2

45 MSZ ISO : előadás: Az építési méretpontosság biztosítás jogi, minőségügyi, mérésügyi és műszaki szabályozása, előírás módja Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Mérőszalagok. MSZ ISO :1992 MSZ ISO :1992 MSZ ISO :1992 MSZ ISO :1992 MSZ ISO :1992 MSZ KGST 2045:1979 MSZ MSZ MSZ MSZ :1984 MSZ 20161:1983 Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Optikai szintezőműszerek. Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Teodolitok. Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Optikai vetítőműszerek Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Lézeres műszerek. Az építőipari mérőeszközök használati pontosságának meghatározási módszerei. Kitűző eszközök. Építőipari mértani paraméterek pontosságának általános előírásai Építmény mozgások. Alapok függőleges mozgásának mérése és értékelése Építőipari tűrések. Építőipari mértani paraméterek pontosságának általános előírásai Építőipari tűrések. Pontossági Osztályok Építőipari tűrések. Technológiai és funkcionális tűrések Építőipari mértani paraméterek pontosságának számítási alapelvei MSZ 20162:1985 Építőipari mértani paraméterek pontosságának ellenőrzése MSZ 20164:1988 MSZ ISO :1992 MSZ ISO :1993 MSZ ISO :1993 MSZ ISO :1993 MSZ ISO :1993 MSZ ISO :1993 Az építőipari méretpontosság statisztikai elemzése Építőipari mérési és kitűzési módszerek. Tervezés és szervezés, mérési módok, elfogadási követelmények Építési tűrések. Értékelési és specifikációs alapelvek Építési tűrések. A normális méreteloszlású szerkezeti elemek közötti várható illeszkedések valószínűségelméleti alapjai Építési tűrések. A célméret megválasztásának eljárásai és a várható illeszkedés Építési tűrések. A szerelés várható eltéréseinek és a tűrések kiosztásának meghatározási módszerei Építési tűrések. Tűrési előírásokban használt értéksorok 10-3

46 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz MSZ ISO :1993 MSZ ISO :1993 Építési tűrések. Az elfogadás kritériumainak alapelvei és a konformitás ellenőrzése 1-es módszerrel Építési tűrések. Az elfogadás kritériumainak alapelvei és a konformitás ellenőrzése 2-es statisztikai módszerrel Tűrések, a tűrési specifikáció, előírt követelmények Az építési méretpontosság biztosításának követelményei a tervezett geometriai paraméterek tűrési értékei meghatározásával történik. A tűrési értékek előírása tűrési specifikációban történik. A tűrési specifikáció (a tűrés részletes leírása) az adott paraméter tartományát meghatározó kifejezések és azok jeleinek összessége. Minőségi követelmények: A minőségi követelmények előírása lehet: - minőségi osztályzástól független, - minőségi osztályzástól függő. A minőségi követelmény lehet technológiai vagy funkcionális. Építő- és szerelőipari szerkezetetek esetén a követelményeket előírhatják a rájuk vonatkozó ágazati szabványok (építési, szerelési előírások) ill. külön leírások. A tűrésekkel és előírt követelményekkel kapcsolatban az MSZ ISO :1993 szabvány a következőket adja meg: 10-4

47 10. előadás: Az építési méretpontosság biztosítás jogi, minőségügyi, mérésügyi és műszaki szabályozása, előírás módja A technológiai és funkcionális tűrések előírásaival az MSZ 7658/3-84 szabvány foglalkozik: Technológiai tűrés: A mértani paraméter adott tűrése, amely meghatározza a megfelelő technológiai folyamat vagy művelet végrehajtásának pontosságát. Funkcionális tűrés ( x f ) A mértani paraméter adott tűrése, amely előírja a szerkezetekkel szemben támasztott funkcionális követelményekhez meghatározott pontosságot. 10-5

48 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz Az építőipari tűrések. Pontossági Osztályok című MSZ szabvány előírja: A tűrések értékeit a műszaki dokumentációban minden tűrésezett méretnél fel kell tüntetni: - vagy a pontossági osztály jelölésével (pl. g pontossági osztály); - vagy az alapméretek és a hozzájuk tartozó határeltérések (megengedett eltérések) nagyságának, irányának meghatározásával (pl /-5-10). Megjegyzés: elsősorban a szimmetrikus eltéréseknek kell előírni, de az egyirányú vagy aszimmetrikus eltérések is előírhatók. A tűrések az 1. táblázat pontossági osztályainak értékei közül úgy kell megállapítani, hogy azok: - lehetővé tegyék az építőelemek utólagos megmunkálás nélküli gyártását és szerelését (elhelyezését); - összhangban legyenek az üzembiztonsági (terhelés, szigetelés, stb.) és esztétikai követelményekkel; - a műszaki és gazdaságossági követelményeket legkedvezőbben elégítsék ki. Referenciaméret: a tervezés során megadott méret, amelyre az eltérések vonatkoznak. Megjegyzés: 1. e szabvány számításához az alsó és felső a megengedett eltérést tételezünk fel. Ahol ez nem így van, ott a méret alsó és felső határértékének középértékét kell referenciaméretnek tekinteni. 2. az ISO szerint definiált célméret fogalom szakkifejezése a referenciaméretnek egy különleges esete, amely általában az e szabványban használt referenciaméret fogalmával egyezik meg. Építési és kitűzési tűrések. Pontossági osztályok. Méretek pontossági tervezése Az építőiparban a tűrések értékeit a pontossági osztályok megjelölésével, vagy az alapméreteknek és a hozzájuk tartozó határeltérések (megengedett eltérések) nagyságának és irányának meghatározásával lehet megadni. Az épületelemek (épületszerkezeteknek) méreteire, alaki és felületi egyenetlenségeire, az épületelemek helyének kitűzésére és szerkezeti elhelyezésére, az épületelemek illesztésére (csatlakoztatására), és építmények méreteire vonatkozó tűrések előírásaira vonatkozó pontossági osztályokat az MSZ 7658/2-82 szabvány definiálja. Kitűzési tűrések, megengedett kitűzési eltérések meghatározása Valamely létesítmény építésekor a T tűrés a T gy gyártási, a T sz szerkezeti és a T k kitűzési tűrésből tevődik össze: T 2 = T gy 2 + T e ² + T k ² A gyártási és a szerelési tűrést összevonva T e építési értékbe: T² = T e ² + T k ² A kitűzési tűrést a T vagy a Te függvényében adhatjuk meg: 10-6

49 T k = n * T 10. előadás: Az építési méretpontosság biztosítás jogi, minőségügyi, mérésügyi és műszaki szabályozása, előírás módja Az M1-es utasítás szerint az n tényező 0,25-0,6 érték között váltakozhat, általában n = 0,4 érték használandó. Az n tényező és a pontossági osztályok kapcsolatban vannak egymással: n = 0,25 értéknek három, n = 0,4 értéknek kettő, n = 0,6 értéknek egy pontossági osztály különbség felel meg. A t k megengedett kitűzési eltérés meghatározása szimmetrikus tűrésmező feltételezve: t k = T k /2 Kitűzési és ellenőrzési mérések tervezése. A méreteltérés és a középhiba összefüggése A kitűzések és az ellenőrző mérések tervezésénél a megengedett mérési középhiba m k meghatározása szükséges. Ennek számításakor a megengedett kitűzési eltérésből t k kell kiindulni. A két mennyiség között, normális eloszlású méréseket és p= 0,9973 valószínűségi szintet feltételezve az: m k = s * t k összefüggés irható fel, ahol s értékét az un. három σ szabálynak megfelelően 1/3-nak szokás felvenni. Az építőipari gyakorlatban szükséges ellenőrző mérések eredményeit is figyelembe véve. tk mk 2 Méréseink pontossági tervezésénél még támpontot jelentenek az MSZ ISO :1992 szabványban foglaltak, mely szerint az elfogadási követelmények meghatározásához a relatív négyzetes középhibát a megengedett eltérés 2,5-öd részeként kezeli. Az ilyen módon számított értékeket ellenőrző mérésekhez is használhatónak tartja. E szabván különböző méretekhez számszerű megengedett eltérési értékeket is megad. Az MSZ ISO 7077:1990 szabvány szerint: - esetenként azonban nagyobb pontosság lehet szükséges az ellenőrzési mérési eljáráshoz tartozó középhiba 1/10-e legyen a megengedett (építési) eltérésnek. 10-7

50

51 11. előadás: Az építőipari méretpontosságot befolyásoló tényezők I. 11. előadás: Az építőipari méretpontosságot befolyásoló tényezők I. Bevezetés Építmények, műszaki létesítmények kivitelezése során a geometriai paraméterek (méret, alak, helyzet) tervszerinti értékeit előírt pontossággal kell biztosítani, továbbá gondoskodni kell arról, hogy a geometriai paraméterek a kivitelezés és az üzemeltetés időszakában a megengedettnél nagyobb mértékben ne változzanak, illetve meg kell oldani a kritikus geometriai paraméterek változásainak előrejelzését. E követelmények kielégítésének alapfeltételei: - A létesítmények tervezésénél kellően figyelembe kell venni a geometriai paraméterek pontossága biztosításának igényeit. - A tervezési és kivitelezési munka olyan minőségbiztosítási rendszer szerint történjen, mely a geometriai paraméterek pontossága technológiai biztosítása mellett gondoskodik a geometriai paraméterek változásainak ellenőrzéséről és előrejelzéséről is. Az MSZ KGST Építőipari mértani paraméterek pontossága általános előírásai című, és az MSZ ISO :1993 szabványok az építési méretváltozások forrásait a következők szerint csoportosítják: A gyártási, a kitűzési és építési munka során létrejött eltérések "létrehozott külső eltérések". A fentiekkel együtt az építési anyagok, szerkezetek belső és külső fizikai, kémiai, mechanikai okok miatt fellépő mozgásai, torzulásai is méretváltozást eredményezhetnek. Ezen méretváltozásokat "hordott belső eltéréseknek" nevezzük. A földi viszonyítási rendszer változása, a szilárd földkéreg mozgásai A Föld paramétereinek változása A geodéziai méréseknél a mindennapi gyakorlatban általában statikai szemlélettel élünk, mely szerint feltételezzük, hogy a Föld meghatározott paraméterei állandóak és a Föld fizikai felszínén elhelyezett, maradandó módon állandósított alappontok (viszonyítási pontok) helyzete illetve koordinátái idővel nem változnak. (Dr. Rédey István, 1950, 1961.) tanulmányaiban felhívja a figyelmet az új szemléletmód, a dinamikai szemlélet alkalmazására, mely a földi pontok helyzetének időbeli változásával is számol. A földfelszíni pontok helyzetének időbeli változását okozhatják a Föld belsejében és felszínén lejátszódó folyamatok, tömegátrendeződések, az égitestek hatásai, illetve hatásváltozásai, minek következtében a Föld korábban meghatározott paraméterei (a földi viszonyítási rendszer adatai) megváltoznak, és a földkéreg folyamatos mozgást végez. A földi viszonyítás rendszer változása (Bíró Péter, 1983, 1986.) értekezéseiben ismerteti, hogy a Föld belsejében folyó nagy sebességű és mértékű anyag- és energiaáramlások következtében fellépő tömegátrendeződések gravitációs hatása megnyilvánul a szintfelületek helyzetének, alakjának időbeli változásában, a földfelszíni pontok nehézségi térerősségének és a helyi függőleges irányának folyamatos változásában is. A szintfelületek függőleges értelmű δn 11-1

52 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz eltolódása és a helyi függőleges irányának δθ szöggel való megváltozása együttesen hat. E két hatás eredőjeként a térben δr 0 mértékkel áthelyeződik (elmozdul) az eredeti koordinátáival jellemzett ponthely. Az erőtér- változás δh magasságváltozást is okoz. A magasságváltozás ismételt méréssel (szabatos szintezéssel + nehézségi méréssel) meghatározható. A mért magasságváltozás azonban a felszínnek az erőtér szintfelületeihez viszonyított relatív függőleges mozgását és nem a valódi alakváltozását mutatja." A szilárd földkéreg mozgásai, deformációja A földkéreg vastagsága, mozgásterülete km. E szilárd kőzetekből, üledékekből álló réteg a belső erők mint a magma (endogén) erők és külső (exogén) erők, mint a Nap és Hold tömegvonzása (luniszoláris gravitációs hatások) következtében mozognak. A litoszféra merev lemezei konvekciós áramlások következtében egymással szemben mozdulnak el, a határzónákban gyűrődnek, repedeznek, vetődnek, így pontjaik egymáshoz képest megváltoztatják helyzetüket, éspedig mind vízszintes, mind magassági értelemben. További mozgásokat vált ki például az üledékek tömörödése, és az emberi beavatkozások következményei is (mint bányászat, vízépítési tevékenység, stb.) által okozott hatások. A földkéreg mozgása az érintett terület nagysága szerint lehet lokális, regionális és globális. Időben való lefolyása szerint lehet rövid és hosszú periódusú. A földkéreg mozgása lehet rugalmas és maradó. A következőkben szakirodalmi példák alapján tájékoztató adatokat ismertetek az egyes jellemző hatások következtében fellépő kéregmozgás értékekre. Mentes Gyula (1997.) alapján: Árapály deformáló hatása: A Hold és a Nap hatására fellépő gravitációstér- változások a földkéreg rugalmas tulajdonságai következtében 1/4 naptól végtelen periódusú deformációs változást okoznak. Az óceáni terhelés deformáló hatása: Az óceánok terhelése az árapály-jelenség hatására a földkérget deformálja. Partnál ±8 cm, a kontinensek belsejében ±3 cm deformációt okoz. Periódusidő: 1/2 nap és 1/2 év között változik. Egyéb földkérget deformáló hatások: - pólusmozgás, - atmoszféra, - talajvízszint-ingadozás, hóterhelés, - egyéb: - vulkanizmus, földrengés, - tektonikai lemezek mozgása, jégkorszak utáni kéregemelkedés (globális deformáció), - földalatti és külszíni bányászati tevékenység, földcsuszamlások, víztárolók felszíni terhelése (lokális deformáció). A jelenkori függőleges földkéregmozgások vizsgálatával és Magyarország kéregmozgási térképei készítésével Dr. Joó István (1996, 1998.) foglalkozik. (Dr. Joó István, 1996.) publikációja 2. ábrája szerint az 1. ábrán ismertetjük a magyarországi függőleges felszínmozgások térképének 1: méretarányú egyszerűsített változatát. 11-2

53 11. előadás: Az építőipari méretpontosságot befolyásoló tényezők I. A térképen az azonos sebességértékű vonalak (izokin-görbék) értékköze 1 mm/év. Az eredeti térkép tartalmaz még tektonikai információkat és földrengési adatokat is. 1. ábra: A magyarországi függőleges fekszinmozgások térképe Épületek altalaja, altalajmozgások Talajok felépítése, alkotóelemei, statikus talajfizikai jellemzők Talajok összetétele Kézdi Árpád szerint mérnöki, műszaki vonatkozásban talajnak nevezzük a földkéreg azon külső takarórétegét, melyre mérnöki létesítményeinket telepítjük, illetve amely anyagából földműveink készülnek. E legkülső földréteg szilárd kőzetekből, részben ezek mállási termékeiből, esetleg szerves maradványokból áll. A talaj kialakulásának megfelelően különböző összetételű rétegekből áll. A talajrétegződések kialakulása utáni földkéregmozgások hatására az összefüggő talajrétegek vetődések mentén eltolódnak, így az altalaj felépítése rendkívül változatos. Statikus talajfizikai jellemzők A talajok a szilárd részecskék, víz és a levegő diszperz rendszerét képezik. A talajok tulajdonságainak vizsgálatánál külön kell foglalkozni az egyes összetevők fizikai adataival, és külön az alkotóelemek között fellépő kölcsönhatásokkal, ezek hozzák létre a talaj szerkezetét. Szilárd alkotórész A szilárd alkotóelem változó nagyságú szemcsékből áll, melyeket vízzel és levegővel kitöltött pórusok hálózata vesz körül. E talajszemcsék nagysága és a különböző méretű szemcsék eloszlása a talajban nagy mértékben befolyásolja a talaj viselkedését a különböző hatásokkal szemben. így a szemcsés talajok osztályozása a talajszemcsék nagysága szerint 11-3

54 Óravázlat a Építésirányítás, mozgásvizsgálatok előadásaihoz történik. Kötött talajok esetén az osztályozás ettől eltérően a plasztikus index alapján lehetséges. Talajban lévő víz és levegő A talaj szilárd részecskéi kapcsolatában a víznek döntő szerepe van, és e szerep a víz állapota szerint változó. A talajban lévő víz lehet: 1. Szabad talajvíz, amely alatt a nehézségi erő befolyása alatt álló vagy áramló vizet értjük, amelyben a víznyomás kevesebb, mint a felszínére gyakorolt nyomás. 2. Kapilláris víz, amelyet helyzetében a víz felületi feszültsége tart és amelyben a víznyomás kevesebb, mint a felszínére gyakorolt légnyomás. 3. Szerkezeti (kémiailag kötött) kristályvíz. Beitatott víz, amit a szilárd részecskék tartanak magukban. Minél nagyobb a talaj víztartalma, annál nagyobb lesz az összenyomhatósága, részben a szemcsék hézagait kitöltő víz kiszorítása, és az ezzel járó kinyomódás miatt, részben a nedvesebb konzisztencia-állapothoz tartozó alacsonyabb értékű kohézió miatt is. Talajok konzisztenciája: Valamely anyag konzisztenciáján az anyagi összefüggés mértékét értjük. A talajok konzisztencia-állapota a víztartalmuktól függ. A víztartalomnak a talaj konzisztenciaállapotára való hatása talajfajtánként eltérő. A talajok konzisztenciájának víztartalom függvényében való változása szemléltetésére a (Kézdi, 1969.) 66. ábrája szolgál. A víztartalom határozza meg a talaj szilárdságát, és ettől függ alakváltozása is. A fent említett ábrán szemléltetett jellegzetes konzisztenciaállapotok (folyós, gyúrható, kemény). A jellegzetes konzisztenciaállapotok, így a folyós, a gyúrható és a kemény állapot átmenete fokozatos, mégis a fenti állapotokat egymástól egy-egy határértékkel elválasztjuk, így kerül definiálásra a folyási határ, a sodrási vagy plasztikus határ és a zsugorodási határ, illetve a határállapotokhoz tartozó víztartalom. A folyási határ (w L ) az a víztartalom, melynél a talajban az összetartó erők teljesen megszűnnek, nincsen kohézió. A sodrási határ (w P ) az a víztartalom, mely mellett a talaj képlékeny állapotából merev állapotba megy át, elveszti plasztikussági, képlékenységi képességét. A zsugorodási határ (w S ) az a víztartalom, amelyen túl szárítva a talajt, a térfogatát már nem változtatja. 2. ábra: Agyag konzisztenciájának változása kiszáradás során 11-4