Z E S Z Y T Y N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ł Ó D Z K I E J Nr 1052 BUDOWNICTWO, z. 60 2009 WIESŁAW PAWŁOWSKI, SAFA ABBAS Katedra Geodezji, Kartografii rodowiska i Geometrii Wykrelnej Politechniki Łódzkiej POMIARY GEODEZYJNE NA POTRZEBY BUDOWNICTWA W UJCIU STANDARDÓW ISO Opiniodawca: prof. dr hab. in. Henryk Bry Pomiary geodezyjne spełniaj bardzo istotn rol we współczesnym budownictwie. Ich metodyka, obejmujca m.in. metody i instrumenty pomiarowe w kontekcie spełnienia okrelonych wymaga zarówno co do zakresu, jak i dokładnoci wykonywanych pomiarów, jest przedmiotem ustale normatywnych przyjtych przez Midzynarodow Organizacj Normalizacyjn ISO. (Komitety Techniczne ISO/TC 59 i ISO/TC 172). 1. Wprowadzenie Model projektowy obiektu budowlanego o wymiarach ustalonych zgodnie z zasadami koordynacji modularnej jest realizowany w warunkach placu budowy z dokładnoci wynikajc z przyjtych tolerancji [1]. Tolerancje nie tylko okrelaj dopuszczalny zakres zmiennoci wymiarów rzeczywistych obiektu zrealizowanego wzgldem wymiarów projektowych (odstpstw od modelu projektowego), ale take determinuj wymagan dokładno pomiarów na potrzeby budownictwa. Dokładno ta łcznie z wymaganym zakresem pomiarów ma istotny wpływ na wybór odpowiednich metod i instrumentów pomiarowych wraz z wyposaeniem pomocniczym. Midzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opracowała normy z zakresu pomiarów na potrzeby budownictwa, które zostały przez Polski Komitet Normalizacyjny ustanowione jako normy o symbolu PN-ISO (rys. 1). Normy te stanowi spójny i wzajemnie uzupełniajcy si zbiór postanowie, który moe by pomocny przy ustalaniu metodyki prowadzenia prac pomiarowych zarówno na etapie realizacji obiektu budowlanego, jak i póniejszego uytkowania (na potrzeby diagnostyczne).
108 W. Pawłowski, S. Abbas Rys 1. Normy PN-ISO z zakresu pomiarów geodezyjnych w budownictwie Fig 1. PN-ISO Standards regarding measurements in the building industry 2. Ogólna charakterystyka norm PN-ISO dotyczca prac geodezyjnych w budownictwie Normy o symbolu PN-ISO dotyczce prac geodezyjnych w budownictwie obejmuj: pomiary realizacyjne majce na celu wyznaczenie współrzdnych X, Y oraz wysokoci punktów osnowy pomiarowej zakładanej w obrbie placu budowy, stanowicej układ odniesienia do szczegółowego tyczenia punktów wskazujcych połoenie projektowe obiektu budowlanego i jego elementów konstrukcyjnych, pomiary powykonawcze majce na celu ocen zgodnoci ukoczonego etapu budowy z ustalon odchyłk dopuszczaln (np. wykonanie elementów składowych, wytyczenie, monta) oraz pozyskanie tzw. danych dokładnociowych na potrzeby procedur ustalania tolerancji i analizy wpływu okrelonej zmiennoci wymiarów na pasowanie elementów podczas montau,
Pomiary geodezyjne na potrzeby budownictwa w ujciu standardów ISO 109 pomiary sprawdzajce (kontrolne) interpretowane jako nieformalne, niezalene pomiary majce na celu weryfikacj dokładnoci wczeniej wykonanych pomiarów, pomiary testowe majce na celu pozyskanie danych do okrelenia tzw. dokładnoci uytkowej instrumentów pomiarowych w konkretnych warunkach placu budowy. Wszystkie powysze pomiary s prezentowane w sposób kompleksowy, gdy najpierw kadorazowo podana jest interpretacja podstawowych terminów, a nastpnie charakterystyka konkretnych procedur pomiarowych na placu budowy oraz zasady dokumentowania ich wyników. 3. Planowanie i organizacja tyczenia Tyczenie moe by interpretowane jako zespół czynnoci pomiarowych majcych na celu wyznaczenie geometrycznego układu utworzonego przez wzajemnie powizane ze sob punkty, linie i płaszczyzny, umoliwiajce wskazywanie usytuowania i wysokoci obiektu budowlanego oraz jego elementów składowych. W praktyce geodezyjnej dla duych i złoonych obiektów, powyszy układ stanowi osnowy realizacyjne i obejmuj w kolejnoci (rys. 2): Punkty nawizane do osnowy pastwowej Rys. 2. Punkty osnów geodezyjnych na placu budowy Fig 2. Points of the geodetic nets on the building site
110 W. Pawłowski, S. Abbas punkty osnowy I rzdu nawizanej do osnowy pastwowej i obejmujcej swym zasigiem cały teren inwestycji budowlanej, punkty osnowy II rzdu stanowicej odniesienie do realizacji konkretnego obiektu budowlanego lub zespołu obiektów oraz przyłczy, punkty szczegółowe wskazujce usytuowanie wybranych elementów konstrukcyjnych obiektu, np. słupów lub cian. Na etapie planowania i organizacji tyczenia, szczególn uwag naley zwróci na: informacje dotyczce kształtu i wielkoci placu budowy, istniejcych osnów pomiarowych i obiektów ssiednich oraz uregulowa prawnych, właciwe przeprowadzenie wywiadu terenowego, lokalizacj punktów osnowy realizacyjnej w miejscach ograniczajcych do minimum niebezpieczestwo ich zniszczenia, właciwe zaprojektowanie siatek, odpowiednio: a) lokalizacyjnej (na mapie na potrzeby projektantów do okrelenia usytuowania granic, budynków, dróg, podziemnych mediów), b) terenowej (spełniajcej funkcj osnowy II rzdu o liniach równoległych do osi konstrukcyjnych obiektu i bdcej w terenie odpowiednikiem siatki lokalizacyjnej w całoci lub jej czci), c) konstrukcyjnej (budowlanej, stosowanej przez projektantów do okrelenia usytuowania elementów konstrukcyjnych na ogół ich osi), przygotowanie szkiców tyczenia zawierajcych m.in. dane wskazujce lokalizacj zaprojektowanych obiektów oraz współrzdne punktów bdcych przedmiotem tyczenia, wskazanie osób lub zespołów odpowiedzialnych za kady kolejny etap tyczenia i weryfikacj zgodnoci powykonawczej z projektem, kwalifikacje zawodowe zespołów wykonujcych tyczenie, zakres i tre sporzdzanej dokumentacji (zawierajcej m.in. szkice tyczenia, operaty polowe, komputerowe wydruki, charakterystyk aparatury pomiarowej i warunków w jakich pomiary wykonano) oraz miejsce jej przechowywania. 4. Procedury tyczenia i pomiaru 4.1. Kryteria akceptacji Kryteria akceptacji s podane jako dopuszczalne odchylenia (interpretowane jako 2,5 krotno błdu redniego) długoci, któw i rónic wysokoci bdcych wynikiem wykonanego pomiaru, wzgldem odpowiadajcych im wartoci porównawczych odnoszcych si na ogół do osnowy wyszego rzdu lub bdcych wynikiem przeprowadzonego wyrównania. Powyszych odchyle nie naley zatem utosamia z odchyleniem standardowym lub błdem rednim, których uywanie powinno by ograniczone tylko do najwaniejszych pomiarów na danym terenie.
Pomiary geodezyjne na potrzeby budownictwa w ujciu standardów ISO 111 Wyszczególnione poniej kryteria akceptacji (tabela 1) s opracowane przede wszystkim w kontekcie pomiarów powykonawczych, ale mog by take zastosowane do pomiarów sprawdzajcych. Tabela 1. Kryteria akceptacji wyników prac pomiarowych Table 1. Criteria acceptance of results of measuring works Charakterystyka punktów bdcych Sformułowane kryterium dokładnociowe jako odchylenie dopuszczalne przedmiotem pomiaru odległoci kty Osnowa I rzdu Etap pierwszy ± 0,75 L przy min 4mm 0,05 ± lub ± 0,75 Etap drugi Osnowa II rzdu Etap pierwszy i drugi ± 1,50 L przy min 8 mm ± 4mm ± 1,50 dla L[ ± 2 K [ 1 dla L 7m dla L 4m L7m L 0,10 ± L 0,10 ± L L[ lub± 1,50 L[ lub ± 1,50 ± K1 L[ dla L4m Punkty szczegółowe dla K 1 = 10 lub 5 lub 1,5 w zalenoci od rodzaju prac budowlanych Gdzie L odległo w [m], za w przypadku któw długo krótszego ramienia Punkty II rzdu przeniesione pionowo ± 3mm dla H 4m i ± 1,50 H mm dla H > 4m na wysoko H (dotyczy jednego punktu) z innego poziomu Niwelacja rónica h wysokoci midzy: Dwoma reperami ± 5 mm I rzdu L[ Reperami I i II rzdu Dwoma ssiednimi reperami II rzdu Reperem II rzdu i punktem szczegółowym oraz dwoma punktami szczegółowymi wyznaczonymi od tego samego reperu II rzdu ± 5 mm ± 3 mm dla h 4 m ± 1,50 h[ dla h4m ± K 2 [ dla K 2 = 30 lub 10 lub 3 w zalenoci od rodzaju prac budowlanych
112 W. Pawłowski, S. Abbas Postaw weryfikacji dokładnoci wyznaczenia poszczególnych punktów na tle powyszych kryteriów jest w kadym przypadku wynik pomiaru powykonawczego, który powinien by wykonany przez inny zespół pomiarowy (tzn. nie realizujcy projektu osnowy) i innym instrumentem, ale tej samej klasy dokładnoci. W sytuacji, gdy wynik powyszego pomiaru wskazuje na niespełnienie stosownego kryterium akceptacji przez okrelon odległo, kt lub rónic wysokoci, wymagany jest ich powtórny pomiar, za w przypadku dalszej niezgodnoci, konfrontacja z zespołem realizujcym projekt osnowy na placu budowy. 4.2. Instrumenty i metody Instrumenty i ich wyposaenie pomocnicze, wykorzystywane w pomiarach na potrzeby budownictwa, powinny by bezwzgldnie okresowo sprawdzane i rektyfikowane zgodnie z zaleceniami podanymi przez ich producenta. Wybór typu instrumentu i metody tyczenia powinien uwzgldnia przede wszystkim odpowiednie wymagania dokładnociowe ustalone przez projektantów i konstruktorów. W tym zakresie bardzo pomocne mog by specjalistyczne procedury testowe, opracowane na potrzeby oceny tzw. dokładnoci uytkowej instrumentów geodezyjnych w konkretnych warunkach terenowych, np. placu budowy. Dotyczy to niwelatora, teodolitu, przyrzdu z wirujcym laserem, dalmierza elektrooptycznego, pionownika optycznego i tachimetru elektronicznego, dla których w ujciu dwóch procedur testowych, tj. uproszczonej i pełnej, wskazano sposób konfiguracji pola testowego oraz organizacj prac pomiarowych i sposób opracowania ich wyników [1]. Podstawowym zadaniem procedur testowych jest: w procedurze uproszczonej stwierdzenie czy dokładno wybranego instrumentu pomiarowego i jego wyposaenia pomocniczego zawiera si w granicach okrelonych przez odchylenie dopuszczalne dla planowanego zadania pomiarowego, w procedurze pełnej okrelenie najwyszej moliwej do uzyskania dokładnoci wybranego instrumentu pomiarowego i jego wyposaenia pomocniczego w konkretnych warunkach terenowych. Odnonie do organizacji pomiarów wykonywanych na placu budowy, zostały sformułowane dwa zasadnicze zalecenia: 1) tyczenie powinno by wykonywane w taki sposób, aby wystpowały obserwacje nadliczbowe w iloci umoliwiajcej wykrycie i wyeliminowanie błdów grubych, 2) w sytuacji, gdzie jest to moliwe, pomiary powinny zaczyna si i koczy na punktach o znanym połoeniu. W przypadku osnowy I rzdu, utworzonej przez sie odpowiednio dobranych punktów, powinna by ona zaobserwowana przez zmierzenie niezbdnych odległoci i któw wraz z obserwacjami nadliczbowymi oraz wyrównana metod najmniejszych kwadratów. Punkty II rzdu powinny by wyznaczone bezporednio
Pomiary geodezyjne na potrzeby budownictwa w ujciu standardów ISO 113 w odniesieniu do punktów I rzdu lub uprzednio zweryfikowanych punktów II rzdu; jako przykładowe metody wskazywane s: metody biegunowa, punktu przecicia i swobodnego stanowiska. 5. Zakoczenie Z analizy zakresu i treci wszystkich norm podejmujcych tematyk geometrii obiektu budowlanego [2], wynikaj nastpujce zadania dla geodety, których realizacja wymaga współpracy z inwestorem, projektantem, inspektorem nadzoru i kierownikiem budowy: a) ustalenie zakresu i rodzaju prac geodezyjno-kartograficznych (według ISO 4463-3 zawierajcej specyfikacj powyszych prac na kolejnych etapach inwestycji budowlanej: pozyskanie działki przed rozpoczciem prac budowlanych, wznoszenie budowli, zakoczenie procesu budowlanego), b) opracowanie projektu osnowy realizacyjnej (według ISO 4463-1), c) pomiary testowe instrumentów pomiarowych bdcych w dyspozycji zespołu majcego prowadzi obsług geodezyjn inwestycji budowlanej (według ISO 17123, czci od 1 do 7), d) stabilizacja i sygnalizacja punktów osnowy realizacyjnej (według ISO 4463-2) oraz jej pomiar (według ISO 4463-1) e) ustalenie zakresu i dokładnoci wskazywania połoenia projektowego elementów konstrukcyjnych realizowanego obiektu (według ISO 4464 i 3443/4) oraz na tym tle metod i przyrzdów pomiarowych (według ISO 7976 czci 1 i 2), f) ustalenie zasad i zakresu kontroli geometrycznej robót budowlanych (według ISO 7077 oraz 3443-6, 3443-7, 3443-8) oraz dokumentowania jej wyników (według ISO 7737). W podsumowaniu mona sformułowa tez, e normy ISO z zakresu wymiarowania, tolerowania i pomiarów geodezyjnych w budownictwie, sukcesywnie ustanawiane przez PKN jako normy polskie, prezentuj w ujciu inynierskim, okrelony model kształtowania geometrycznego obiektów budowlanych [2], który nie znajduje w pełni swojego odpowiednika w dotychczas funkcjonujcych polskich unormowaniach technicznych. Długotrwałe prace nad modyfikacj ustawy Prawo geodezyjne i kartograficzne, kolejne modyfikacje ustawy Prawo budowlane oraz brak w tym kontekcie niezbdnych uregulowa wykonawczych w postaci rozporzdze techniczno-organizacyjnych w postaci polskich norm powoduj, e nowo ustanowione normy o symbolu PN-ISO mog z powodzeniem wypełni zaistniał luk. W ten sposób prace geodezyjne w budownictwie mog by prowadzone w Polsce według jednolitego schematu techniczno-organizacyjnego, podobnie jak w innych krajach zrzeszonych w Midzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej ISO.
114 W. Pawłowski, S. Abbas Literatura [1] Pawłowski W.: Normalizacja w budownictwie i geodezji z udziałem Katedry Geodezji Politechniki Łódzkiej. Zeszyty Naukowe Nr 981, Budownictwo, z.54,. Łód 2006. [2] Pawłowski W.: Kształtowanie geometrii obiektu budowlanego w standardach ISO ustanowionych jako normy krajowe. Monografia nt. wykorzystanie metod geodezyjnych w ocenie stanu geometrycznego budowli. Wydawnictwo Politechniki lskiej, Gliwice 2008. GEODETIC SURVEYING FOR CONSTRUCTION NECESSITY IN ENDEARED TO STANDARDIZATION ISO Summary Geodetic surveying plays a very important role in modern-day construction. Surveying methodology, including the methods and surveying instruments, their compliance with certain requirements as to the scope and accuracy of the conducted measurements, is the subject of normative regulations recognized by the International Organization for Standardization (ISO).