1.Geometrik Nivelman

Transkript

1 .Geometrik Nivelman Ülke nivelman ağlara larının n oluşturulmas turulmasında, Yüksek doğruluk gerektiren her türlt rlü mühendislik hizmetlerinde, Baraj, köprk prü vb. büyük b k yapılar ların deformasyon ölçmelerinde uygulanmaktadır. Geometrik nivelmanın n temel prensibi, ölçü konusu üzerinde oluşturulacak bir yatay düzlemden olan düşey d uzunlukların ölçülmesidir

2 .Geometrik Nivelman Geometrik nivelmanın temel prensibi, ölçü yüzeyi üzerinde oluşturulan bir yatay düzlemden olan düşey uzunlukların ölçülmesidir. H A ( A noktasının kotu biliniyor ise; B noktasının kotu : noktasının kotu : noktasının kotu : H H H c b d H Ha H a + (a b) + (a c) + (a d) a urada a, b, c,ve d mira okumalarıdır.

3 Geometrik Nivelman ira g A Nivo Mira i B B Örnek: HA00.000m g A 743 i B H B 0.36m AB g A -i B H B H A + AB

4 Geometrik Nivelman Donanımlar mları.nivolar: geometrik nivelmanda yatay gözleme doğrultusunu sağlayan ve mira okumalarını yapmaya yarayan optik aletlerdir. dürbün Görüntü netleştirme vidası Oküler Objektif Üç ayak vidaları Alet sehpası

5 .Nivolar

6 Düzeçler üzeçler: Jeodezik ölçü aletlerinin eksenlerini çekü oğrultusunda veya çekül doğrultusuna dik olmasını sağlayan üzeneklerdir. Düzeçler Küresel Düzeç Kaba düzeçleme) Silindirik Düzeç (Hassas düzeçleme) üresel düzeç: İç yüzü küresel olarak raşlanmış dairesel bir cam tüp olup, içi bir barcık kalacak şekilde sıvı ile oldurulmuştur. Küresel düzeç sehpa yaklarını yukarı-aşağı hareketi ile yarlanır.

7 Düzeçler ilindirik düzeç in duyarlığı: Düzeç kabarcığının bir bölüm kada r değiştirmesi için gereken eğim değişikliğine düzeç duyarlığ enilir. l Jeodezik aletlerde kullanılan küresel düzeç duyarlığı 3-5 dır α Basit silindirik düzeçlerde 0 l 30, hassas silindirik düzeçlerde 5-0 dir. s l l ρ n pars ρ yada pars l l s n s rnek: n0 s8.80m l.397m l.36m olarak ölçülen aletin üzeç duyarlığı ne kadardır? 0665 x pars 0 0 x 8.80

8 Düzeçler ilindirik düzeç: İki ucu kapalı üst iç yüzeyi boyuna kesitte bi aire yayı meydana getiren silindir borudur. Düzecin üst yüzünde mm aralıklı taksimatlı bölümler bulunur, bu taksimatlı bölümlere ars adı verilir. 3 3 ve aynı yönde döndürülür Sadece 3 döndürülür

9 Dürbünler çü Dürbünleri olarak 6 yılında KEPLER tarafından yapılan dürbün objekt oküler olmak üzere iki yakınsak mercekten meydana lmektedir. Objektif Oküler bjektiflerde odak uzaklığı dışındaki bir cismin görüntüsü ters ve üçüktür. Cisim mercekten uzaklaştıkça görüntü odak noktasına aklaşır.

10 Dürbünler ürbünlerde oküler olarak büyüteç ercek kullanılır. görevi yapan yakınsak Dürbün boyu f objektif + f oküler akın mesafelerde cismin görüntüsü okülerin odağına üşmemektedir. Eski aletlerde bu problem oküleri dışa doğru ekmek suretiyle çözülüyordu. Modern aletlerde ise objektif ile küler arasına kalın kenarlı bir mercek konularak görüntünün külerin odağına düşmesi sağlanmıştır. Objektif Kalın kenarlı mercek Oküler

11 Dürbünler zlem Çizgileri lçü aletlerini istenen hedefe yönlendirmek için dürbünün erisine gözlem çizgileri adı verilen bir kıl ağı yerleştirilmiştir. Kıl ğının okülerden bakıldığında net görülebilmesi için okülerin dak noktasında bulunması gerekir. ürbün Büyütmesi ir cisim çıplak göz ile w dürbünle w açısı altında görünüyorsa ürbün büyütmesi w y f ; w y f Dürbün büyütmesi: v w eodezik ölçü aletlerinde dürbün büyütmesi 5-30 arasındadır. w f f

12 Dürbünler örüş Alanı ürbün sabit konumda iken dürbünden görülebilen alan görüş lanı olarak tanımlanabilir. a k k s a ρ s ürbün Aydınlığı ir cisimden çıplak gözle bakıldığında göze gelen ışık miktarı H e dürbünle bakıldığında göze gelen ışık miktarı H ise dürbün ydınlığı h H H O c d p d: Objektif merceği yarıçapı p: Gözbebeği yarıçapı c: Dürbünün ışık geçirgenliği

13 Ölçme İnceliklerine göre g Nivoların sınıflandırılması ) Düşük k duyarlıkl klı nivolar : ) Genellikle inşaat alanlarına na kot verilmesinde, kısa k bağlant lantı nivelmanında nda ve enkesit-boy kesit Çıkarma işlerinde i kullanılır. İnceliği ±0 0 mm, dürbd rbün n büyütmeleri b 5 0 ve düzed zeç duyarlıklar kları dir. Yüzey Y nivelmanında nda kullanılabilmeleri labilmeleri için i in yatay açıa bölüm daireleri vardır. r. ) Orta İncelikli Nivolar : Bu tür t r nivelman aletleri de genel olarak inşaat işleri i ve yakın n yerler arasında yeni nivelman noktalarının n tesisi işlerinde i kullanılır. DürbD rbün büyütmeleri 0-5, 5, düzed zeç duyarlıklar kları ,, düzecin d yataylama hatası -3,, inceliği i 5-05 mm arasındad ndadır. 3) Yüksek Y İncelikli Nivolar: Bu tür t r nivolar, III. Derece nivelman ölçümlerinde, yüzey y nivelmanında, nda, hacim hesapları için in yapılan enine ve boyuna kesitlerin çıkarılmasında kullanılır. İnceliği ± mm, dürbd rbün n büyütmeleri b 5-30 ve düzed zeç duyarlıklar kları arasındad ndadır. DüzeD zeçleri genellikle çakıştırma prizma sistemlidir. Kompensatörl rlü nivolarda küresel k düzed zeç duyarlığı 0 civarındad ndadır. Kompensatörün n ortalama yataylama hatası ±0,5 kadardır. r. Bu gruptaki nivolar, eğim e vidalı,, kompensatörl rlü veya elektronik (sayısal) sal) olabilir. Uygulamada, genellikle kompensatörl rlü ve elektronik nivolar kullanılır. Eğim E vidalı nivoların n kullanımı ise oldukça azalmış ıştır.

14 4. Çok Yüksek Y incelikli Nivolar Bu aletler I.ve II. derece nivelman ağlara larının ölçümünde, köprk prü,, baraj, vb. yapılardaki deformasyon ölçmelerinde kullanılır. İnceliği 0.5 mm, dürbd rbün n büyütmeleri b ve düzed zeç duyarlıklar kları 5-0 arasındad ndadır. DüzeD zeçleri, çakıştırma prizma sistemli olup görüntg ntüleri, genellikle okülere yansıtılır. Bu tip aletlerde yatay açıa bölüm m dairesi yoktur. Ölçmelerde çift bölümlü ve payandalı invar miralar kullanılır. Gözlem çizgileri kama şeklindedir. Düzlem D paralel camlı mikrometre düzenleri d vardır. r. Kompensatörl rlü olanlarda Kompensatörün hassasiyeti 0. dir.

15 Yapılar larına göre g Nivo Çeşitleri Sabit dürbd rbünlü Nivolar (fenklajsız) Fenklajlı Nivo Tersinir Nivo Mira Kompansatörl rlü (otomatik) Nivo Elektronik (dijital) Nivolar Lazer nivolar

16 . Sabit DürbD rbünlü (Basit) Nivolar: Bu tip nivolarda dürbd rbün n dürbd rbün n taşı şıyıcısına sabit olarak bağlanm lanmıştır. DüzeD zeç kabarcığı tesviye vidaları ile ortalanır. r. Sabit dürbünlü basit nivolar

17 . Fenklajlı Nivolar: Bu tip nivolarda üst kısım k m bir eklem ve ince dişli bir vida ile alt kısma bağlıdır. Bu vidaya Fenklaj vidası denir. Bu vida ile dürbünün n bir ucu düşey d doğrultuda belirli bir miktarda hareket ettirilebilmekte ve düzed zeç kabarcığı ığının n ince olarak ortalanma sağlanabilmektedir. Fenklajlı nivo

18 Tersinir nivo 3. Tersinir Nivolar Bu tip nivolarda silindirik düzed zeç dürbünü tespit edilmiştir. Dürbün, ekseni etrafında düzed zeç ile birlikte dönebilmektedir. d Düzeç,, bir fenklaj vidası ile ortalanmaktadır. r.

19 4. Kompansatörl rlü(otomatik) Nivolar Bu tip nivolarda küresel k düzed zeç ayarlandıktan sonra optik eksen kompansatör r denilen bir düzenek d ile kendi kendine presizyonlu(hassas) bir biçimde imde yatay duruma gelmektedir.

20 Kompensatörlü (Otomatik) Nivolar Otomatik nivolar da gözlem eksenini otomatik olarak yata duruma getiren tertibatlar bulunmaktadır. Nivo küresel düze yardımıyla düzeçlendikten sonra gözlem eksenin yataylığ kompensatör yardımı ile gerçekleşmektedir. Küresel düzeç ale tipine bağlı olarak 8-5 arasında bir yataylama sağladıktan sonra kompensatör sistemi otomatik olarak devreye girer. Nivo küresel düzeç yardımı ile düzeçlendikten sonra cisimden gelen ışın yatayla bir α açısı yapıyorsa kompensatörün görevi ışını α açısı kadar kırarak yatay düzleme getirmektir.

21 Kompensatörlü (Otomatik) Nivolar

22 6. Sayısal Nivolar Nivo ile mira arası00 m ise bar kodlu miranın 3.5 m lik kısmı okunur ira kodu Fotodiyod Resim Değerlendirme 0 %30 açık olma

23

24 Mikrometreli Nivolar üksel duyarlık gerektiren ölçü işerinde otomatik nivoların uyarlılığı yetmemektedir. Bunun için üzerinde silindirik üzecinde bulunduğu mikrometreli nivolar kullanılmaktadır. u nivolarda objektifin önünde bir paralel yüzlü bir cam laka bulunmaktadır. Bu plakanın hareketi ile gözlem oktasından gelen ışınlar cm kendisine paralel ydırılmaktadır. Bu kaydırma işlemi mikrometre vidası rdımıyla yapılmaktadır. Bu vidanın dönme miktarı cam bir ala üzerine iletilmekte ve skala üzerinde milimetre ile ilimetrenin onda biri doğrudan skala üzerinden lçülmekte, milimetrenin yüzde biride tahmin edilmektedir.

25 Lazerli Nivolar Lazer süzmesinin yayılma mesafesi m Doğruluk 5-0mm/00m

26 Nivonun Kurulması ve ölçüye hazır r hale getirilmesi Nivo okuma yapılacak noktaya yaklaşı şık k eşit e uzaklıkta kta bir noktaya konur. Sehpa başlığı ığı,, yaklaşı şık k olarak yatay olacak bir biçimde imde sehpa ayakları açılır. Tesviye vidaları döndürülerek veya küresel k düzed zeç kabarcığı ığının n kaymış olduğu u yöndeki y sehpa bacağı ğının n boyu kısaltk saltılarak larak (sehpa küresel k başlıkl klı ise bağlama vidası gevşetilerek etilerek nivo uygun yönde y hareket ettirilerek) küresel düzed zeç kabarcığı ortalanır. r. Dürbünün üstündeki gez ve arpacıktan miraya yöneltilir. y Gözleme çizgileri oküler vidası uygun yönde y döndd ndürülerek ölçüyü yapacak olan kişinin inin gözüne g göre g netleştirilir. tirilir. Az hareket vidası yardımıyla yla gözleme g çizgileri mirayı ortalayacak biçimde imde ince yöneltme y yapılır. Silindirik düzed zeç kabarcığı tam ortada değilse(ki genellikle böyledir) b dürbün n doğrultusuna en yakın n tesviye vidası döndürülerek kabarcık k tam ortaya alınır. (Bu madde sabit dürbd rbünlü nivolar için i in kullanılır.) Dürbünden bakılarak okuma yapılır. Ters görüntg ntü veren nivo ve mirası kullanılıyorsa mira bölümlerinin b yukarıdan aşağıa doğru arttığı ığına dikkat edilmelidir.

27 7. Lazerli Nivolar Kullanım Alanları: Yüzey nivelmanı İnşaat aplikasyonu İnşaatlarda geometrik kalite kontrolü İnşaat makinelerinin yönlendirilmesi azer nivosu kurulup düzeçlendikten sonra kendi başına lışabilen bir alettir. Lazer nivosu ile yeni nokta yüksekliklerinin elirlenmesi için bir yüzey oluşturulur. Lazer nivosu ile hem yatay em de düşey bir yüzey oluşturulabilir. Noktaların yatay yüzeyden lan mesafeleri bir mira yardımıyla belirlenebilir. Lazer zmesinin mirayı kestiği yer ya gözle ya da otomatik olarak bir etektör tarafından kaydedilir.

28 . Miralar oktaların n nivelman düzleminden d olan düşey d aklığı ölçmek için i in kullanılır. Miralar genellikle 3-43 uzunluğunda unda 8-08 cm genişli liğinde inde cm bölümlb mlü talardır. r. FırınlanmF nlanmış ağaçtan veya genleşme tsayısı düşük k metallerden yapılırlar. mira 93 Gözleme çizgisi

29 3. Sehpalar Sehpa, aletin bağlanacağı sehpa başlığı, başlığa bağlı üç ayaktan meydana gelir. Sehpa ayakları hassas ölçülerde kullanılan tek parçalı ayaklar ve taşımayı kolaylaştıran sürgülü ayaklı olarak iki şekildedir. Sehpa başlığı Sürgü ayaklı sehpa Madeni çarık

30 9..3.Nivoların n Kontrolü ve Düzeltilmesi Nivolarla ölçmelere başlamadan önce nivoların, kontrol edilmeleri gerekir. Hatalı bir aletle yapılan ölçmelerin hiçbir işe yaramayacağı açıktır. Böyle bir durumla karşılaşmamak için nivoların belli aralıklarla kontrol edilmeleri gerekir. Aynı şekilde ilk defa kullanılacak aletlerin eski veya yeni olmasına bakılmaksızın kontrol edilmeleri gerekir. Eksen koşullarına geçmeden önce nivoların yatay gözlem çizgisinin yatay olup olmadığının kontrolünü ele alalım.

31 Nivoların Yatay Gözlem Çizgisinin Yataylığının Kontrolü Alet ayarlanarak düşey eksen tam düşey duruma getirildikten sonra yatay gözlem çizgisinin bir ucu, arazide net ve keskin görünen bir noktaya yöneltilir. Sonra dürbün yatay yönde yavaş yavaş döndürülerek yatay gözlem çizgisi üzerindeki noktanın, çizginin öteki ucuna kayması sağlanır. Eğer nokta, yatay çizgi üzerinden ayrılmadan hareket ediyorsa, yatay gözlem çizgisinin yatay olduğu anlaşılır. Eğer nokta, yatay gözlem çizgisinin diğer ucuna alındığında çizgiden ayrılmış ise ayrılma miktarı hatanın iki katıdır. Hata, gözlem çizgileri ayar vidası yardımıyla giderilir. Yatay gözlem çizgisinin yatay duruma getirilmesi genellikle yandaki ayar vidasının (3 numaralı) gevşetilerek gözlem çizgilerinin, kayma miktarının yarısı kadar döndürülmesiyle sağlanır. ve numaralı vidalar, gözlem çizgilerinin aşağı yukarı kaydırılması içindir. Mira okumaları, gözlem çizgilerinin kesiştiği yerden yapılırsa bu hata etkisiz kalır.

32 Nivolarda Eksen Koşullar ullarının n Kontrolü ve Düzeltilmesi Nivolarda başlıca 4 eksen bulunur Bu eksenler şunlardır: r: -Asal Eksen (AA) -Optik Eksen (OO) 3-Silindirik DüzeD zeç Ekseni(DD) 4-Küresel DüzeD zeç Ekseni (KK) Sabit dürbd rbünlü basit ve fenklajlı nivolarda bu eksenler arasında bulunması gereken bazı şartlar vardır. r. -Silindirik düzed zeç ekseni asal eksene dik olmalıdır r (AA DD). - Küresel düzed zeç ekseni asal eksene paralel olmalıdır r (AA KK). 3-Optik eksen silindirik düzed zeç eksenine paralel olmalıdır r (00 DD). 4-Optik eksen asal eksene dik olmalıdır r (AA OO).

33 Küresel düzeç ekseni, Asal eksene paralel olmalıdır ( KK // AA ). Nivo sağlam zeminli bir yerde sehpa üzerine kurulur ve küresel düzeç kabarcığı üçayak vidası ile ortalanır. Daha sonra nivo asal eksen etrafında yaklaşık 00 g döndürülerek kabarcığın durumuna bakılır. Eğer kabarcık ortada ise küresel düzeç ekseninin düşey eksene paralel olduğu anlaşılır. Kabarcık kaymışsa, kayma miktarı hatanın iki katıdır. Hatanın yarısı üçayak vidaları yardımıyla, diğer yarısı da küresel düzecin ayar vidaları yardımıyla giderilir.

34 Nivonun Gözlem Ekseni Şartının Kontrolü Bu koşul, Fenklajlı nivolarda; gözlem ekseni, düzeç eksenine paralel olmalıdır (OO // DD) biçiminde ifade edilirken otomatik (kompensatörlü) nivolarda; gözlem ekseni, kompensatörün çalışma alanı içinde yatay olmalıdır biçiminde ifade edilir. Bu koşulun kontrolü ve sağlanması 3 şekilde yapılabilir:

35 .yöntem (ortadan ve yandan gözleme yöntemi): Kontrol edilecek alet, oldukça düz bir arazide aralarındaki uzaklık 60m 00m olan A ve B noktalarının ortasına kurulur. Alet ayarlandıktan sonra A ve B noktalarındaki miralara bakılarak a, b okumaları yapılır. Alet hatasız olsaydı a ve b değerlerinin okunması gerekirdi. A ve B noktalarındaki mira okumalarında yapılan hata miktarları birbirine eşittir. İki nokta arasındaki yükseklik farkı,

36 Alette hata olup olmadığını anlamak için B noktasının -5 m uzağına alet kurulur. A ve B noktalarındaki miralara bakılarak b ve a okumaları yapılır. B noktası alete çok yakın olduğundan B noktasındaki hatasız kabul edilebilir yani b b alınır. Alet hatasız olsaydı, okumasının yapılması gerekirdi. Hatanın giderilmesi için gözlem çizgileri, A noktasında a değeri okununcaya kadar kaydırılır. Gözlem çizgilerinin kaydırılması, eğim vidalı nivolarda eğim vidası döndürülerek yapılır. Bu durumda silindirsel düzeç kabarcığı kayacaktır; kayan düzeç kabarcığı da düzeç ayar vidaları yardımıyla ortalanır. Kompensatörlü nivolarda gözlem çizgilerinin kaydırılması gözlem çizgileri kaydırılmak suretiyle sağlanır.

37 Örnek a b a b 365mm 77mm 403mm 760mm h a b h a b mm 638mm Hatasız Hatalıdır. Düzeltilmesi gerekir.

38 Örnek-devam II.durumda yapılan ölçmelerde yakındaki noktada (B) yapılan mira okuma değeri eri hatasız z kabul edilir ve uzaktaki noktada (A) yapılan okunması gereken mira değeri eri hesaplanır. a a b + b 398mm A noktasındaki ndaki mirada 398mm okununcaya kadar silindirik düzed zeçli nivolarda fenklaj vidası çevrilir, daha sonra, fenklaj silindirik düzed zeç ayar vidaları ile tekrar ortalanır. r. Kompansatörl rlü nivolarda ise gözleme çizgileri ayar vidaları ile istenen okuma gerçekle ekleştirilir.

39 II.Yöntem (karşı şılıklı gözleme yöntemi) y Aralarındaki uzaklık k eşit e ve 5m den küçük üçük k dört d nokta işaretlenir. i A ve B noktalarına na mira tutulur. N ve N noktalarına na da nivo kurulur. Nivo N noktasında nda iken a a, b b, Nivo N noktasında nda iken a a, b b okumaları yapılır.

40 Yap Yapılan mira okumalar lan mira okumalarından, ndan, ) b (a ) b (a c c ) b (a c ) b (a c ) b (a ) c (b c a b a c ) b (a c) (b c a b a A,B A,B A,B A,B

41 Örnek a b a b 945mm 08mm 03mm 080mm h a b mm h a b mm Hatasız Hatalıdır. Düzeltilmesi gerekir.

42 Örnek : 085mm c b b 3mm c a a 0mm ) b (a ) b (a c + + A mirasında 3mm, B mirasında da 085 mm okunacak şekilde nivo düzenlenmelidir.

43 D V s s s c c c g i ) i (g ) i (g c c i g c) (i 4c) (g i g c) (i c) (g 3. Yöntem (Kukkamäki Yöntemi)

44 D D V V N s s s c c g i ) i (g ) i (g c c i g c) (i 4c) (g i g c) (i c) (g

45 Nivolar ın Kontrolü Nivolar ın Laboratuvarda Kontrolü Nivoların laboratuvarda kontrolü için gözlem ekseni bir düzeç yardımı ile hassas olarak çekül doğrultusuna getirilmiş kolimatörler kullanılır. Kontrol edilecek nivo kolimatör ile dürbünleri birbirini görecek şekilde kolimatörün karşısına konur ve düzeçlenir. Nivo sonsuza ayarlanır ve gözlem çizgilerinin kolimatör gözlem çizgileri ile çakıştırılır. Kolimatördeki skaladan nivo nun optik eksenindeki açısal sapmalar belirlenebilir.

46 Hidrostatik Nivelman Avantaj: Ölçü noktalarının direk birbirini görmesi gerekmez. Dezavantaj: Ölçü noktaları arasındaki yükseklik farkı büyük olduğunda bu yöntem kullanılamaz. ullanım Alanları: İnşaatlarda beton çalışmalarında Mühendislik yapılarında yükseklik ölçmelerinde Uzun mesafelere yükseklik taşınmasında (Anakara-Adalar arası Doğruluk: Basit hidrostatik nivelman :mm-cm Hassas hidrostatik nivelman :0.5mm-0.0mm

47 Hidrostatik Nivelman ikkat Edilmesi Gereken Hususlar: Hortum içinde hava kabarcığı olmamalıdır. Su hortumunda oluşabilecek yoğunluk değişimine dikkat edilmelidir. Hava basıncı değişimini engellemek için düzenek boş bir hortum ile birbirine bağlanmalıdır. Ölçü esnasında taksimatlı silindir içindeki su yüzeyi durgun olmalıdır Sistematik hatalardan kaçınmak için silindirler yer değiştirilerek ölçü yineleni rensip: Bileşik kaplar A l A Hortum (Hava) Hortum (Su) l B B Ölçü Düzeneği: Su hortumu Hava hortumu Taksimatlı cam silindir l A -l B