Geodesia aplicada. La nivelación es la base del trabajo de construcción.

El contenido del artículo

• Métodos de nivelación
• Herramientas y dispositivos para nivelación geométrica
• Principio de nivelación
• Niveles laser

Un sitio de construcción moderno se puede comparar con una gran fábrica, todas las tiendas tienen como objetivo producir productos responsables. Los equipos y las personas realizan diferentes tipos de procesos que se espacian en el tiempo. Mucho depende del trabajo bien coordinado de los servicios relacionados, mientras que el control de calidad se está convirtiendo en la piedra angular; después de todo, al final, la gente siempre estará en el edificio. Los teodolitos electrónicos complejos y los dispositivos para observaciones GPS no están disponibles para que todos trabajen, pero cualquier constructor que esté interesado en la calidad del trabajo realizado puede dominar el nivel..

El plano del sitio con marcas de elevación es la base para la construcción. Los datos de relieve le permiten seleccionar la ubicación óptima para el pozo y calcular el punto de descarga de las aguas superficiales.

Entonces, la tarea de nivelar es determinar la diferencia de altura entre los puntos en la superficie de la tierra, llamada elevación. Conociendo la elevación de diseño del piso del primer piso de la estructura, es posible calcular el lugar de descarga de aguas pluviales o prever un punto de conexión para una alcantarilla por gravedad..

En el arsenal de un especialista, existen diversas herramientas y dispositivos que permiten obtener datos locales sin dar la imagen general. Por ejemplo, el contenido de humedad de cierto material se determina con un higrómetro, pero ¿cómo se sabe el grado de «hinchazón» de toda la estructura? En este caso, un nivel viene en nuestra ayuda, con la ayuda del cual puede obtener los valores de la altura del objeto y compararlo con el control..

Para hacer esto, se montan marcas especiales en el frente del edificio a lo largo del perímetro, entre las cuales se determina el exceso. Si las marcas están ubicadas a la misma altura dentro de la tolerancia, todo está en orden, si una parte del edificio se hunde más rápido que la otra, es hora de evacuar a las personas..

Métodos de nivelación

Hay varios tipos de determinación de exceso, sin embargo, en la construcción, se utilizan principalmente los tres primeros métodos de los siguientes:

• nivelación geométrica: utiliza el principio de la línea horizontal del haz de mira del telescopio del instrumento, se utiliza un nivel;
• nivelación trigonométrica: se toma como base el principio de inclinación del haz de mira del telescopio del instrumento, se usa el teodolito;
• nivelación hidrostática: basada en la nivelación del nivel de líquido en los vasos comunicantes (nivel del agua);
• nivelación barométrica: según la altura del punto, el indicador de cambios de presión atmosférica (utilizado en las montañas);
• nivelación automática: los sensores especiales instalados en los automóviles transmiten el vector de desplazamiento inclinado al lector (obras en la carretera);
• nivelación estereofotogramétrica: realizada en un complejo de hardware complejo. Dos fotografías espaciales o aéreas, realizadas con superposición parcial, se cargan en un dispositivo especial. Al mirarlos a través del sistema óptico, se obtiene un «efecto inmersivo en 3D»..

Así se ve, por ejemplo, un modelo tridimensional de un barrio, realizado mediante un complejo estereofotogramétrico. A continuación, se realiza la unión de contornos de terreno rígido en el sistema de coordenadas, y obtenemos un modelo digital para el cual en cualquier punto de la imagen se puede obtener el valor de altura por interpolación..

Herramientas y dispositivos para nivelación geométrica

La principal herramienta con la que se realizan las mediciones es un nivel. El instrumento clásico es un dispositivo óptico-mecánico, con la ayuda del cual se asegura la línea horizontal del haz de mira en el espacio. El nivel se monta en un trípode, se instala en un punto de apoyo y se coloca en posición horizontal con tornillos especiales. La tubería de tales dispositivos puede ser tanto directa (modelos modernos) como imágenes inversas. En realidad, no hay problemas especiales cuando se trabaja con una imagen invertida: la varilla de medición simplemente se instala boca abajo. Para rotar la imagen, se usa un sistema de lentes especial, que afecta el costo de la herramienta. Las lentes adicionales también introducen distorsiones menores que son claramente visibles en condiciones de refracción durante las estaciones cálidas. Por ejemplo, la visibilidad en un teodolito invertido soviético es mejor que en una estación total electrónica con óptica Carl Zeiss. Aunque esto no es sorprendente, ahora no hay necesidad de disparar a largas distancias, los métodos de geodesia satelital son más adecuados para esto y aún es más conveniente trabajar con la imagen «correcta»..

Estructuralmente, los niveles son de los siguientes tipos:

• con un nivel cilíndrico cerca del telescopio
• con compensador automático
• electrónico

Según la clase de precisión, las herramientas se suelen dividir en los siguientes grupos:

• de alta precisión (N-05, N-1, N-2)
• precisa (N-3, N-3K, N-3KL)
• técnico (H-10)

La letra «H» en el nombre del instrumento denota el nivel y los números, la raíz del error cuadrático medio de las mediciones en milímetros por 1 kilómetro de distancia. El resto de letras indican las características de diseño del instrumento (extremidad y compensador).

Los compensadores pueden eliminar errores en la instalación de la herramienta, lo que aumentará la precisión del trabajo realizado. En presencia de un compensador manual, la herramienta se lleva manualmente al plano horizontal, pero el nivel de autonivelación puede tomar la posición correcta automáticamente.

Principio de nivelación

El ejecutante toma una lectura en el pentagrama (o pentagramas – anverso y reverso), que se instala en el punto, y calcula el valor excedente resultante. El método cuando el instrumento se instala entre los puntos medidos se llama «Nivelación desde el medio», y más utilizado en la construcción.

El principio de nivelación por el método «desde el medio»

Como puede ver en la ilustración, el exceso entre los puntos A y B será igual a la diferencia en las lecturas de las varas, y puede ser positivo o negativo. El exceso en sí no ayudará mucho para la producción de trabajo, deberían existir muchos de esos valores, ya que su combinación nos da una idea del terreno. Por lo tanto, como en el caso de la travesía del teodolito, las medidas se toman de puntos con alturas conocidas, llamados «puntos de referencia»..

La red de nivelación se origina a partir del cero del medidor de pie de Kronstadt, que, como recordamos de los artículos anteriores de nuestro ciclo, se encuentra a orillas del Mar Báltico. Por lo tanto, el sistema de alturas utilizado para la producción de planos topográficos se denominó «Báltico». En nuestro caso, la altura absoluta del punto B será h = A + a – b, Dónde Y – marca de punto relativa al sistema estatal de alturas, y y si – contando con bastidores.

Otro método de nivelación implica el uso de una herramienta en lugar de un bastón. Tiene el nombre «Nivelando hacia adelante».

El principio de nivelación por el método «hacia adelante»

En este caso, el instrumento se coloca en un punto con una altura conocida. La fórmula para calcular la altura del punto B tiene la siguiente forma:

h = A + yo – b, Dónde yo – la altura del instrumento, medida con una cinta métrica.

Este método no siempre es conveniente cuando se realiza un trabajo, porque es difícil instalar la herramienta en la superficie vertical de la pared y es mucho más fácil trabajar de forma remota, sin acercarse al objeto..

En términos relativos, el borde del agua de cualquier cuerpo de agua que tenga comunicación con los océanos del mundo puede tomarse como punto de referencia. Sin embargo, en este caso, podemos hablar de un sistema condicional de alturas, porque la precisión de la determinación de la altura en este caso no será suficiente para realizar el trabajo, aunque este método se puede utilizar en sitios locales donde no hay necesidad de vincular alturas con sistemas locales..

Principio nivelación trigonométricaimplica el uso de un teodolito o estación total. En este caso, el ángulo se mide desde el plano horizontal hasta la parte superior de la vara u objeto inaccesible. Fue por el método de trigonometría que determinamos la altura del soporte de la línea de transmisión de energía en el artículo anterior de nuestro ciclo. Este método es menos preciso que la nivelación geométrica, pero permite realizar mediciones a largas distancias y en ángulos de inclinación significativos del terreno..

El principio de nivelación trigonométrica.

En este caso, la fórmula de trabajo para determinar la altura tomará la siguiente forma:

h = s * tg? + i – b o h = S * pecado? + i – b, Dónde ? – el ángulo de inclinación del haz, s – distancia horizontal de la línea, S – longitud de la línea del cabello, yo Es la altura de la herramienta y si – altura de observación.

Niveles hidrostáticossin pretensiones, fáciles de usar y proporcionan una rápida determinación del exceso. Este tipo de nivelación es muy adecuado para automatizar mediciones..

Ámbito de aplicación de los niveles hidrostáticos:

• instalación de grandes equipos;
• nivelación de cimientos;
• trabajos de acabado y arquitectura;
• colocación de equipos de plomería y tuberías;
• determinación de las guías horizontales;
• monitorear deformaciones y hundimientos de edificios y estructuras;
• transferencia de altura a través de obstáculos de agua, etc..

El principio de funcionamiento de dicho dispositivo se muestra en la figura..

Principio de nivelación hidrostática

Como saben, en los vasos comunicantes, el nivel del líquido se nivela. El exceso h deseado se puede encontrar por la diferencia entre las lecturas ayb, que se toman en una escala especial incorporada en los recipientes. Este método le permite trabajar en espacios reducidos, no requiere habilidades especiales, pero no siempre proporciona la precisión requerida (el error de medición en este caso es de ± 10 mm) y crea inconvenientes al mover las mangueras de conexión.

Niveles laser

El tipo de niveles electrónicos le permite visualizar varios planos a la vez proyectando un rayo láser sobre objetos y estructuras. Por ejemplo, una paleta giratoria gira a 400–550 rpm o más. Con este dispositivo, puede hacer marcas tanto en interiores como en exteriores, a la luz del día o al anochecer. Estos niveles son indispensables para empapelar, alicatar o instalar estructuras con tolerancias mínimas. El nivel láser le permite medir elevaciones puntuales, nivelar o marcar pendientes. Cuando utilice una herramienta láser, se olvidará para siempre de las plomadas de cuerda y los cuadrados de metal, que son especialmente inconvenientes a distancias de decenas o incluso cientos de metros. Ahora es posible marcar en cualquier ángulo, incluso en los lugares más inaccesibles.

Los instrumentos láser son seguros, ya que pertenecen a la segunda clase de instrumentos en términos de potencia de radiación. El rayo del nivel láser solo puede dañar en el caso de una proyección prolongada sobre el ojo humano. La mayoría de las herramientas producidas para la construcción están protegidas de los golpes y la entrada de humedad, ya que esto puede afectar el rendimiento de la herramienta. En condiciones desfavorables, vale la pena comprar gafas especiales que mejoran la visibilidad del rayo..

Al igual que con cualquier otra herramienta de construcción, se debe dar preferencia a modelos de marcas conocidas. Los niveles y niveles láser deben verificarse anualmente. Si trabaja con una herramienta imprecisa y coloca el centímetro residual en la elevación del primer piso, es posible que no tenga una losa en el piso superior. Así que estudie los artículos de nuestra serie, utilice equipos modernos y perfeccione sus habilidades. La estructura construida es el resultado del trabajo minucioso de muchos especialistas, a quienes realmente no les gustaría que su trabajo fuera demolido debido al descuido de los topógrafos..