UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI
OPTIMIZAREA METODELOR DE URMĂRIRE A
COMPORTĂRII ÎN TIMP A CONSTRUCȚIILOR PRIN
METODE TOPOGRAFICE
–REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT –
Doctorand:
ing. Diana-Ioana MORARIU
Conducător de doctorat :
Prof. univ. em. dr. ing. Ion ȘERBĂNOIU
IAȘI – 2019
UNIVERSITATEA TEHNTCA'GHEORGHE ASACHT' DIN IA$I
RECTORATU L
Citre
Vi facem cunoscut c5, in ziua de 13 septembrie 2019 la ora 10.00. in Sala de Consiliu 0.1,
Corp R, de la Facultatea de Constructii si lnstalatii, Bdul. D Mangeron nr. t , va avea loc
sus[inerea publici a tezei de doctorat intitulatS:
" OPTIMIZAREA METODELOR DE URMARIRE A COMPORTARTI IN TIMP A
CoNSTRUCTILOR PRt N METODE TOPOGRAFTCE"
elaborati de doamna MORARIU DIANA IOANA in vederea conferirii titlului qtiintific de doctor.
Comisia de doctorat este alcdtuiti din:
1. Conf.univ.dr.ing.Ciocan Vasilicd Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lasi
2. Prof.univ.dr.ing. Serbanoiu lon Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lasi
3. Prof.univ.dr.ing. Tuns loan - Universitatea TRANSILVANIA Brasov
4. Conf.univ.dr ing. Nas Sanda - Universitatea Tehnica Cluj Napoca,
5. Conf.univ.dr.ing. Antohie Eduard - Universitatea Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lasi
pregedinte
conducitor de doctoratreferent oficialreferent oficialreferent oficial
Cu aceasti ocazie vd invitim sd participali la sustinerea publice a tezei de doctorat.
Secretalu niversitate,
U)^^4lng.Cristinf Nagil
I
3
CUPRINS
CAPITOLUL 1- INTRODUCERE ............................................................................................................ 5
1.1 IMPORTANȚA DOMENIULUI ABORDAT ................................................................................................. 5
1.2 OBIECTIVELE GENERALE ALE TEMEI DE CERCETARE .......................................................................... 6
1.3 CONȚINUTUL TEZEI .............................................................................................................................. 7
CAPITOLUL 2 - CADRU LEGISLATIV PRIVIND PROCESUL DE URMĂRIRE A
COMPORTĂRII ÎN TIMP A CONSTRUCȚIILOR ............................................................................... 9
2.1 INTRODUCERE ...................................................................................................................................... 9
2.2 CLASIFICAREA STRUCTURILOR INGINEREȘTI ....................................................................................... 9
2.3 LEGISLAȚIA ACTUALĂ DIN ROMÂNIA PRIVIND URMĂRIREA COMPORTĂRII ÎN TIMP A
CONSTRUCȚIILOR ....................................................................................................................................... 9
2.4 CAUZELE ȘI TIPURILE DE DEPLASĂRI SPAȚIALE VERTICALE ÎN URMĂRIREA COMPORTAMENTULUI ÎN
TIMP A CONSTRUCȚIILOR ......................................................................................................................... 10
2.5 ETAPELE URMĂRIRII COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP A CONSTRUCȚIILOR AFLATE ÎN EXPLOATARE .. 10
2.6 CONCLUZII ......................................................................................................................................... 10
CAPITOLUL 3 – STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND ACTIVITATEA DE
MONITORIZARE A STRUCTURILOR AFLATE ÎN EXPLOATARE ............................................ 11
3.1 INTRODUCERE .................................................................................................................................... 11
3.2 METODE TOPO-GEODEZICE CLASICE UTILIZATE ÎN URMĂRIREA COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP A
CONSTRUCȚIILOR AFLATE ÎN EXPLOATARE ............................................................................................. 11
3.3 METODE TOPO - GEODEZICE DIGITALE UTILIZATE ÎN URMĂRIREA COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP A
CONSTRUCȚIILOR AFLATE ÎN EXPLOATARE ............................................................................................. 15
3.4 METODE ȘI TEHNICI TOPO-GEODEZICE MODERNE UTILIZATE IN PROCESUL DE MONITORIZARE A
CONSTRUCȚIILOR ..................................................................................................................................... 18
3.5 CONCLUZII ......................................................................................................................................... 25
CAPITOLUL 4 - TEHNICI DE OPTIMIZARE A METODELOR DE URMĂRIRE ÎN TIMP A
CONSTRUCȚIILOR ................................................................................................................................ 26
4.1 DEFINIȚIA OPTIMIZĂRII ...................................................................................................................... 26
4.2 NOȚIUNI DESPRE TEORIA DECIZIEI ..................................................................................................... 26
4.3 METODA PROMETHEE ........................................................................................................................ 27
4.4 VISUAL PROMETHEE GAIA SOFTWARE .............................................................................................. 30
4.5 CONCLUZII ......................................................................................................................................... 30
CAPITOLUL 5 – STUDII PRIVIND OPTIMIZAREA URMĂRIRII ÎN TIMP A
COMPORTAMENTULUI CONSTRUCȚIILOR PRIN METODE TOPOGRAFICE CLASICE ... 31
5.1 MONITORIZAREA TOPO-GEODEZICĂ A CONSTRUCȚIILOR CIVILE AFLATE ÎN EXPLOATARE ȘI
IDENTIFICAREA CAUZELOR DEGRADĂRILOR STRUCTURALE ................................................................... 31
5.1.1 Introducere ................................................................................................................................. 31
5.1.2 Studiu de caz – Universitatea ,, Dunărea de Jos ” din Galați ................................................... 31
5.1.3 Concluzii ..................................................................................................................................... 33
5.2 ASIGURAREA STABILITĂȚII ȘI A SECURITĂȚII MONITORIZĂRII TOPO-GEODEZICE A STRUCTURILOR
INGINEREȘTI SPECIALE AFLATE ÎN EXPLOATARE ..................................................................................... 33
5.2.1 Introducere ................................................................................................................................. 33
5.2.2 Material și metodă ...................................................................................................................... 34
5.2.3 Rezultate și discuții ..................................................................................................................... 34
5.2.4 Concluzii ..................................................................................................................................... 36
5.3 CONCLUZII GENERALE ....................................................................................................................... 36
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
4
CAPITOLUL 6 – STUDII PRIVIND OPTIMIZAREA COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP A
STRUCTURILOR INGINEREȘTI AFLATE ÎN EXPLOATARE PRIN METODE TOPOGRAFICE
DIGITAL MODERNE .............................................................................................................................. 37
6.1 OPTIMIZAREA STABILITĂȚII PUNCTELOR DE STAȚIE PENTRU EFICIENTIZAREA MONITORIZĂRII ÎN TIMP
A STRUCTURILOR INGINEREȘTI ÎN EXPLOATARE UTILIZÂND METODE TOPO-GEODEZICE ........................ 37
6.1.1 Introducere ................................................................................................................................. 37
6.1.2 Material și metodă ...................................................................................................................... 37
6.1.3 Studiu de caz-Viaduct strada Calea Prutului, Municipiul Galați .............................................. 40
6.1.4 Concluzii ..................................................................................................................................... 41
6.2 METODE AVANSATE PENTRU CONTROLUL ACURATEȚII PUNCTELOR DE STAȚIE ÎN MONITORIZAREA
COMPORTAMENTULUI STRUCTURILOR INGINEREȘTI AFLATE ÎN EXPLOATARE FOLOSIND TEHNICI
GEODEZICE SATELITARE .......................................................................................................................... 42
6.2.1 Introducere ................................................................................................................................. 42
6.2.2 Metoda satelitară pentru monitorizarea în timp ........................................................................ 42
6.2.3 Rezultate și discuții- Studiu de caz-Viaduct strada Combinatului, Municipiul Galați ............... 45
6.2.4 Concluzii ..................................................................................................................................... 46
6.3 TEHNICI ȘI METODE DE EFICIENTIZAREA MONITORIZĂRII ÎN TIMP A STRUCTURILOR INGINEREȘTI
AFLATE ÎN EXPLOATARE .......................................................................................................................... 47
6.3.1 Material și metodă ...................................................................................................................... 47
6.3.2 Rezultatelor obținute și aplicarea teoriei deciziei în monitorizarea în timp a viaductului ........ 48
6.3.3 Concluzii ..................................................................................................................................... 50
6.4 TEHNOLOGIE TOPOGRAFICĂ MODERNĂ UTILIZATĂ PENTRU OPTIMIZAREA URMĂRIRII
COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP ................................................................................................................. 50
6.4.1 Introducere ................................................................................................................................. 50
6.4.2 Material și metodă ...................................................................................................................... 51
6.4.3 Rezultate și discuții ..................................................................................................................... 52
6.4.4 Concluzii ..................................................................................................................................... 53
6.5 ANALIZA MULTICRITERIALĂ A SISTEMULUI DE URMĂRIRE A COMPORTAMENTULUI ÎN TIMP A
CONSTRUCȚIILOR PRIN METODA PROMETHEE ......................................................................................... 54
6.6 CONCLUZII ......................................................................................................................................... 55
CAPITOLUL 7 - CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI VALORIFICAREA
REZULTATELOR .................................................................................................................................... 57
7.1 CONCLUZII GENERALE ....................................................................................................................... 57
7.2 CONTRIBUȚII PERSONALE .................................................................................................................. 58
7.3 VALORIFICAREA REZULTATELOR ...................................................................................................... 60
BIBLIOGRAFIE ....................................................................................................................................... 63
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
5
Capitolul 1
Introducere
1.1 Importanța domeniului abordat Științele inginerești privind măsurătorile terestre dăinuie din cele mai vechi timpuri.
Acestea au cunoscut o dezvoltare amplă odată cu evoluția socială, economică și a altor domenii
precum: matematica, fizica și astronomia.
Necesitatea societății de a avea un adăpost sigur a existat încă din Preistorie. Progresul
omenirii și cerințele legate de construcții au căpătat contur de la egiptenii și grecii antici, iar în
prezent s-a ajuns la structuri inginerești de mari proporții: baraje, poduri, viaducte, tunele,
construcții de peste 500 de metri. Construcțiile civile trebuie să fie conforme cu anumite norme
legate de stabilitate, siguranța în exploatare, rezistență față de factorii interni și externi și condiții
de amenajarea teritoriului și urbanism.
Monitorizarea în timp a comportamentului construcțiilor civile aflate în exploatare este o
activitate de colectare a datelor prin observarea deplasărilor spațiale, măsurarea și interpretarea
rezultatelor datorate unor modificări care pot apărea și sunt influențate de mișcări seismice
repetate, tasări diferențiate, avarii sau accidente necontrolate.
Principalele fundamente pentru tratarea temei sunt:
Necesitatea urmăririi structurilor inginerești pe durata de exploatare;
Apariția deplasărilor spațiale a construcțiilor datorită unor factori externi sau interni:
natura terenului de fundație, nivelul apei subterane, greutatea construcției (sarcini
interioare și structura) asupra fundației, variații de temperatură, precipitații (ape
pluviale), acțiunea vântului, activitate seismică;
Prevenirea dezastrelor materiale sau a pierderii de vieți omenești cu impact major;
Performanța instrumentelor digital moderne față de cele clasice utilizate în activitatea
monitorizării structurilor inginerești.
Monitorizarea în timp a deplasărilor spațiale cu precizii de până la milimetru prin metode
topografice se efectua și în urmă cu o sută de ani. Înainte de anii 1975, urmărirea în timp a
obiectivelor inginerești se realiza prin metode topo-geodezice prin determinarea unghiurilor și a
distanțelor.
În prezent, datorită evoluției metodelor și a tehnologiei se folosesc tehnicile satelitare,
senzori wireless pentru monitorizare în timp real a deformațiilor, stații totale digital robotizate,
nivele digitale și tehnologia scanării cu laser ceea ce a condus indubitabil la creșterea eficienței
procesului de urmărire în timp a structurilor civile aflate în exploatare.
Procesul de urmărire în timp a construcțiilor este extrem de complex, necesitând
instrumente speciale pentru monitorizarea acestora. În prezent, în România cât și în străinătate se
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
6
utilizează echipamente digital moderne pentru activitatea de monitorizare în timp a
comportamentului construcțiilor civile prin metode topografice obținând rezultatele cu precizii
ridicate adoptând metode optime din punct de vedere al costurilor, timpului și al calității
determinărilor deplasărilor spațiale.
Recomandarea specialiștilor în domeniul ingineriei civile este de a studia amplasamentul
pe care se va construi un obiectiv, cât și factorii care pot induce schimbări structurale majore asupra
construcțiilor încă din faza de proiectare în vederea prevenirii unor eventuale deplasări spațiale
importante ale acestora și care pot genera un colaps cu pierderi de vieți omenești.
1.2 Obiectivele generale ale temei de cercetare
Scopul tezei de doctorat este de a dezvolta o metodă optimă și utilă pentru
monitorizarea deplasărilor spațiale verticale din perspectiva reducerii costurilor, obținerii
datelor cu acuratețe, reducerea timpului pentru culegere, prelucrarea și interpretarea
rezultatelor.
Obiectivele științifice (Figura 1.1) și tehnice (Figura 1.2) ale prezentei cercetări sunt:
Figura 1.1. Obiective științifice ale tezei de doctorat
Obiective
științifice
Optimizarea metodelor topografice de urmărire în timp a
comportării structurilor inginerești aflate în exploatare;
Studiul valorilor deplasărilor spațiale verticale prin utilizarea și
compararea instrumentelor clasice și digital moderne;
Evaluarea cauzelor producerii deplasărilor spațiale a construcțiilor
monitorizate și propunerea soluțiilor de remediere sau reabitare;
Dezvoltarea algoritmului de urmărire în timp a structurilor
inginerești prin utilizarea teoriei deciziei multicriteriale.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
7
Figura 1.2. Obiectivele tehnice ale tezei de doctorat
1.3 Conținutul tezei
Teza de doctorat este structurată în 7 capitole:
Capitolul 1- Introducere, include obiectivele prezentei cercetări din lucrarea de doctorat,
importanța domeniului abordat și rezumatul tezei de doctorat prezentată pe capitole.
Capitolul 2 - Cadru legislativ privind procesul de urmărire a comportării în timp a construcțiilor,
conturează cadrul juridic de aplicare a legislației în domeniul urmăririi în timp a structurilor
inginerești, dar și clasificarea construcțiilor și descrierea etapelor de monitorizare.
Capitolul 3 - Stadiul actual al cercetărilor privind activitatea de monitorizare a structurilor aflate
în exploatare prezintă evoluția metodelor și a tehnicilor topografice pentru urmărirea în timp a
construcțiilor, de la tehnice clasice la cele digital moderne. De asemenea, se descrie utilizarea lor
pentru diferite tipuri de structuri inginerești și se va face o analiză comparativă privind avantajele
și dezavantajele folosirii lor.
Capitolul 4 - Tehnici de optimizare a metodelor de urmărire în timp a construcțiilor, se realizează
o aplicare a teoriei deciziei multicriteriale cu scopul de a optimiza procesul de monitorizare a
structurilor aflate în exploatare prin aplicarea metodei Promethee în funcție de criterii calitative și
cantitative.
Realizarea practică a implementării tehnicilor clasice și moderne
pentru urmărirea comportării în timp a structurilor inginerești ;
Studiul obiectivului monitorizat si a evoluției deplasărilor spațiale;
Compararea rezultatelor obținute cu instrumente clasice și digital
moderne;
Propunerea unui algoritm pentru asigurarea stabilității și optimizării
în procesul de urmărire în timp;
Implementarea soluției optime pentru eficientizarea sistemului de
monitorizare a construcțiilor.
Obiective
tehnice
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
8
Capitolul 5 – Studii privind optimizarea tehnicilor de urmărire a comportamentului în timp a
construcțiilor prin metode topografice clasice, implică două studii de caz unde s-au analizat
deplasărilor spațiale verticale pentru obiective diferite de clasă de importanță vitală. Determinările
făcute asupra structurilor inginerești au fost făcute atât cu echipament clasic. Scopul acestui capitol
a fost de a găsi studia fenomenul deplasărilor spațiale verticale în ansamblu, cât și separat și de a
găsi cauzele degradărilor.
Capitolul 6 – Studii privind optimizarea tehnicilor de urmărire a comportamentului în timp a
structurilor inginerești prin metode topografice moderne, sunt elaborate două studii de caz pentru
obiective de tip viaduct, în care s-a descris și aplicat metoda găsirii celui mai stabil punct de stație
pentru primul obiectiv, iar pentru al doilea obiectiv s-a efectuat un studiu al optimizării
monitorizării complete cu ajutorul mijloacelor topografice moderne. În final, s-a realizat o
optimizare cu ajutorul aplicarea metodei multicriteriale Promethee și introducerea datelor într-un
software specializat pentru a stabili metoda optimă în monitorizarea comportamentului în timp a
structurilor inginerești.
Capitolul 7 – Concluzii generale, contribuții personale și valorificarea rezultatelor, cuprinde
principalele concluzii ale tezei de doctorat, contribuțiile personale aduse domeniului abordat și
diseminarea rezultatelor prin publicarea de lucrări științifice, participarea la proiecte pentru
cercetători, dar și publicarea unui brevet de invenție care face parte din aria monitorizării în timp
a structurilor inginerești.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
9
Capitolul 2
Cadru legislativ privind procesul de urmărire a comportării în timp
a construcțiilor
2.1 Introducere
Monitorizarea comportamentului în timp a structurilor inginerești prin modalități diverse
reprezintă o activitate importantă pentru beneficiarii lor. Acest proces de urmărire a construcției
are rolul de a obține informații cu privire la starea obiectivelor și despre fenomenele ce pot produce
schimbări asupra construcțiilor.
Pe plan mondial, cât și în România există reglementări legislative care prevăd obligația
proprietarilor și a administratorilor construcțiilor de a monitoriza permanent comportamentul lor
pe durata de viață a acestora.
2.2 Clasificarea structurilor inginerești
Ierarhizarea construcțiilor se realizează în funcție de obiectivele urmărite (proiectare,
criterii tehnici și economici, statistici, amplasament). Termenul de „construcție” este definit ca
fiind o structură inginerească realizată din diverse materiale (lemn, metal, beton sau zidărie) ce
servește în diferite întrebuințări: adăpostirea oamenilor, a obiectelor, transport, bariere pentru
separarea apelor.
2.3 Legislația actuală din România privind urmărirea comportării în timp a
construcțiilor
În prezent, cadrul legislativ din România conține o serie de reglementări juridice legate de
urmărirea în timp a construcțiilor: Legea 10/1995 prinvind calitatea în construcții, Normativ
privind comportarea în timp a construcțiilor P130-1999, Metodologie privind programul de
urmărire în timp a construcțiilor din punct de vedere al cerințelor funcționale MP 031-03, Ordinul
57/N din 1999 privind specificație tehnică, criterii și metode pentru determinarea tasărilor
construcțiilor prin metode topografice.
Activitatea de urmărire în timp se desfășoară pe toată perioada de viață a structurii
inginerești începând cu execuția ei. Procesul de monitorizare are loc prin observarea directă a
mișcărilor obiectivelor, măsurători a unor fenomene în timpul interacțiunii cu mediul înconjurător
sau tehnologic (Legea 10, 1995).
Monitorizarea construcțiilor se aplică tuturor categoriilor de construcții, iar responsabili cu
asigurarea funcționării normale a obiectivelor sunt beneficiarii construcțiilor. În funcție de
importanța structurilor inginerești, se actualizează în Cartea Tehnică a Construcției orice
eveniment produs pe durata de viață, categoria de urmărire în timp, perioadele în care au loc și
metodologia de efectuare (***, Normativ P130-1999, 1999) (***, MP031-03, 2003).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
10
2.4 Cauzele și tipurile de deplasări spațiale verticale în urmărirea
comportamentului în timp a construcțiilor
Evoluția și perfecționarea modului de realizare a construcțiilor implică cunoașterea
modificărilor care au loc asupra acestora pe întreaga durata de exploatare. Structurile inginerești
aflate în exploatare necesită monitorizarea deplasărilor spațiale verticale în cazul apariției unor
fisuri, crăpături, denivelări, înclinări, în urma unor fenomene naturale (seisme, inundații, alunecări
de teren) sau schimbări asupra condițiilor normale de exploatare.
Observarea comportării diverselor tipuri de construcții (poduri, baraje, clădiri înalte,
terasamente) se face prin utilizarea metodelor fizico-chimice (care se ocupă cu măsurarea
temperaturilor, presiunea apei) și metodele geometrice (măsurarea deformațiilor și a deplasărilor)
aplicate prin măsurătorile topografice (Rădulescu, et al.,2017).
Metodele geometrice definite ca metode topo-geodezice, implică determinarea periodică
a poziției unor puncte marcate pe obiectivul studiat, în raport cu poziția unor puncte fixe situate în
afara ariei de influență a mișcărilor ce au loc asupra structurii monitorizate.
2.5 Etapele urmăririi comportamentului în timp a construcțiilor aflate în
exploatare
Apariția unor degradări structurale vizibile de la finalizarea execuției construcțiilor
necesită o monitorizare în timp prin metode topografice. Activitatea de urmărire în timp a unei
structuri inginerești presupune parcurgerea unor faze care trebuie respectate pentru finalizarea
procesului de monitorizare (Rădulescu, et al., 2017) (Barry F.,2010).
Periodicitatea observațiilor este influențată de viteza deplasărilor spațiale ale obiectivului
(se obține între două intervale de măsurători) și forma mișcării (uniformă sau periodică). De
asemenea, se vor avea în vedere factorii exteriori ce produc schimbările structurii față de starea
inițială (Rădulescu, et al.,2017).
2.6 Concluzii
Finalizarea etapelor de proiectare și execuție presupune începerea unui nou proces de
exploatare a obiectivului realizat. Acesta include activitatea de urmărire a comportamentului în
timp a construcției și prin metode topografice. Monitorizarea deplasărilor spațiale a unor obiective
este utilizată pentru a preveni deteriorarea structurii indiferent de cauzele ce provoacă aceste
fenomene.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
11
Capitolul 3
Stadiul actual al cercetărilor privind activitatea de monitorizare a
structurilor aflate în exploatare
3.1 Introducere
Topografia din punct de vedere istoric datează încă din Antichitate. Odată cu evoluția
tehnologiei, măsurătorile terestre s-au dezvoltat rapid ajungând la un nivel profesional în materie
de metode, tehnici și sisteme de obținere a punctelor topografice. Datorită dezvoltării tehnologiei
în topografie, tehnicile folosite în determinarea deplasărilor spațiale ale unui obiect sau sistem vor
fi putea fi optimizate din punctul de vedere al preciziei, timpului de măsurare și al prelucrării
datelor (Hogaș H., 2015).
Metodele și tehnicile folosite în monitorizarea deplasărilor spațiale verticale a structurilor
inginerești sunt diferite, dar având în vedere evoluția tehnologiei, se vor alege tehnicile ce permit
optimizarea și obținerea unor date cât mai rapide si la care precizia este ridicata (Lateș I.et
al.,2018).
În această parte a lucrării se vor prezenta metodele topo-geodezice utilizate în urmărirea
comportamentului în timp a construcțiilor, cât și echipamentele necesare pentru a efectua această
activitate. Inițial în domeniul topografiei se foloseau metodele și aparatele clasice pentru
monitorizarea deplasărilor spațiale, dar odată cu dezvoltarea tehnologiei și a societății specialiștii
aleg metodele și instrumentele digital moderne care le permit o reducere a costurilor, obținerea de
date precise într-un timp scăzut. Modernizarea digitală a măsurătorilor topo-geodezice, a culegerii
și a prelucrării datelor este un progres normal care implică automatizarea operațiunilor topografice
pentru a elimina erorile umane. Mijloacele de calcul, programele de culegere și prelucrare a datelor
de ultimă generație ajută la prevenirea și evitarea de pierderi de vieți omenești și materiale.
3.2 Metode topo-geodezice clasice utilizate în urmărirea comportamentului în
timp a construcțiilor aflate în exploatare
Varietatea de instrumente topografice a crescut semnificativ, fiind o provocare pentru
activitatea de monitorizare deoarece impun decizii în alegerea instrumentelor, unde să le
amplaseze și cum să le combine pentru a obține un sistem optim de urmărire. Determinarea
deplasărilor spațiale verticale utilizează conform condițiilor de lucru și al preciziei: metoda
nivelmentului și metoda drumuirii sprijinite la capete.
Metoda nivelmentului geometric se folosește în cadrul urmăririi comportamentului în
timp a structurilor inginerești, rețeaua de nivelment fiind sub formă de poligoane închise. Dacă
obiectivele urmărite sunt baraje, viaducte sau poduri, rețeaua de nivelment va fi compusă din
drumuiri de nivelment (Coșarcă, 2003). Drumuirea de nivelment este o succesiune de niveleuri,
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
12
cu ajutorul unui echipament care furnizează vize orizontale, instalat pe un punct, obținând diferența
de cotă între două puncte 1 și 2 după citirea valorilor de pe mira de invar. Operațiunea se va repeta
și pentru poziția doi, astfel încât va rezulta valoarea cotei a celorlalte puncte ale rețelei (Dragomir
I., 2001).
Metoda drumuirii sprijinite un procedeu topografic de îndesire constituit dintr-o polinie
frântă, unde poziția punctelor este determintă prin măsurarea distanțelor și a unghiurilor între
punctele traseului. Punctele situate la capetele drumuirii au rolul de a oferi un control asupra
punctelor măsurate în teren, iar suplimentar se vizează către puncte de orientare de coordonate
cunoscute pentru a fixa elementele de control (Dragomir, et al., 2002).
În etapa clasică de executare a drumuirii sprijinite la capete de coordonate cunoscute, se
citesc valorile unghiurilor orizontale, verticale și lungime laturilor, în ambele poziții ale lunetei
(teodeolitului) dus-întors. Distanțele înclinate ale terenului se reduc la orizont în funcție de
unghiurile zenitale determinate prin citiri astfel:
dij=lijsin Zij (3.5)
Orientările se calculează în funcție de orientarea de referință θAP din coordonate și cu
ajutorul unghiurilor orizontale α, α1, α2,…,αn,β :
θA1= θAP+α
θ12=θA1±200+α1
θ23=θ12±200+α12
.......
θBQ=θn(n-1)±200+β
(3.6)
Controlul asupra valorile orientărilor se face prin orientarea finală θBQ care trebuie să fie
apropiată față de orientarea obținută prin coordonate θBQ:͗
e=θBQ-θBQ ͗ (3.7)
Posibilele neconcordanțe între neînchiderile de direcții azimutale se datorează erorilor la
măsurarea unghiurilor, erorile trebuie să fie mai mici decât toleranțele:
Tp=±m0√n și Ts,t=±2,5m0√n (3.8)
Corecțiile care se efectuează în cazul unghiurilor, se vor aplica valorilor orientărilor
progresiv astfel:
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
13
c1=-1∙e
n, c2=-2∙
e
n ,…..,cn=-n∙
e
n=-e (3.9)
Următoare etapă este calcularea coordonatelor relative cu ajutorul unghiurilor zenitale, a
distanțelor reduse la orizont și cu orientările compensate:
∆xA1=dA1cosθA1
∆x12=d12cosθ12
∆xnB=dnBcosθ𝑛𝐵
∆yA1=dA1sinθA1
∆y12=d12sinθ12
∆ynB=dnBsinθnB
∆zA1=dA1ctgθA1
∆z12=d12ctgθ12
∆znB=dnBctgθnB
(3.10)
Diferența dintre coordonatele absolute se face pentru controlul închiderilor pe coordonate
și anume:
∑ ∆xij =XB-XA ∑ ∆yij
=Y𝐵-Y𝐴 ∑ ∆zij =ZB-ZA (3.11)
Corecția unitară care se aplică în funcție de lungimea drumuirii (D), se face în funcție de
erorile pe fiecare axă x, y și z:
et=±√ex2+ey
2
(3.12) ex
u=-ex
D
cijx=cx
u∙dij
eyu=-
ey
D
cij
y=cy
u∙dij
ezu=-
ez
D
cijz =cz
u∙dij
În final, putem obținute coordonatele absolute ale fiecărui punct al drumuirii prin valorile
compensate:
x1=xA+∆xA1c
x2=x1+∆x12c
xB=xn+∆xnBc
y1=y
A+∆y
A1
c
y2=y
1+∆y
12
c
yB
=yn+∆y
nB
c
z1=zA+∆zA1c
z2=z1+∆zA12c
z𝐵=zn+∆znBc
(3.13)
Teodolitul este un instrument de măsurare a unghiurilor topografice orizontale și verticale.
În antichitate erau folosite ca instrumente de măsurare groma (Figura 3.3a) și dioptra (Figura 3.3b),
acestea fiind folosite în astronomie și triangulație. Perfecționarea lunetei a fost făcută de Galileo
Galilei(1609), astfel efectuându-se vizarea de la distanță. Rowley (1704) a inventat primul teodolit
cu concepte moderne(Figura 3.3d), idee ce a fost continuată de Jonathan Sisson (1720) (Figura
3.3e) (Oprescu, 1988).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
14
Figura 3.3. Instrumente clasice pentru măsurarea unghiurilor
a) groma b) dioptra c) teodolit clasic d) teodolit
modern
e) teodolit
sovietic
Stația totală (Figura 3.4a) este un tahimetru electronic modernizat, unde elementele
geometrice ale terenului (unghiuri, distanțe, diferențe de nivel) se măsoară automat, având precizie
ridicată și se stochează automat în memoria electronică, rezultatul fiind în format digital. Diferite
aplicații topografice, cum ar fi ridicări, trasări ale construcțiilor se pot face în timp real datorită
unor softuri integrate, perfecționând continuu modul de măsurare a unghiurilor și distanțelor
indiferent de mărimea lor (Lepădatu, et al, 2011).
Figura 3.4. Stația Totală
a) Staţie totală Leica b) Accesorii staţie totală Leica
Rezultatele au o calitate deosebită care se datorează diminuării până la eliminare a erorilor,
în mod special ale celor sistematice. Tehnologiile moderne, permit reducerea erorilor
reprezentative, ceea ce duce la inutilitatea trecerii în poziția a doua a instrumentului sau utilizarea
metodei repetiției întrucât citirile se fac automat. Apariția greșelilor de măsurare sau înregistrare a
datelor este posibilă cu instrumentele clasice, dar dispare cu stația totală deoarece citirile se fac
automat.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
15
3.3 Metode topo - geodezice digitale utilizate în urmărirea comportamentului
în timp a construcțiilor aflate în exploatare
Instrumentele reprezentative moderne care conțin în structura lor componente electronice
importante, introduse în practica geotopografică și folosite astăzi în mod frecvent sunt Sistemul
GNSS, stația totală robotizată, sistemul de scanare cu laser (TLS), sisteme de teledetecție de
proximitate. Lista aparatelor moderne poate fi completată cu realizări noi,în aceleași scopuri și cu
aceeași componentă electronică, dublată de programe de lucru pe teren.
Sistemul Global de Navigație prin Satelit GNSS (Global Navigation Satellite System)
conține tehnica de poziționare a obiectelor statice sau aflate în mișcare în orice moment, oriunde
ar fi, pe suprafața Pământului, în apă sau în aer. Sistemul de poziționare globală (GPS) este un
subsistem al sistemului GNSS, folosit pentru determinarea poziției unor puncte de pe suprafața
terestră sau mijloacelor de transport aeriene, maritime, în mișcare sau repaus. Sistemul GPS
(Figura 3.5) este compus din 24 de sateliți, structura poartă și numele de constelație. În prezent,
segmentul spațial este de 24 de sateliți, dispuși câte 4 în 6 plane orbitale, înclinate la 55° fată de
planul ecuatorial, perioada de revoluție fiind de 12 ore. Structura sistemului GPS este formată din
segmentul spațial, segmentul de control şi segmentul utilizator. Tehnologiile de poziționare
globală regăsite în Europa sunt NAVSTAR-GPS (S.U.A), GLONASS (RUSIA), GALILEO
EGNOS (EUROPA) în curs de implementare. Determinarea poziției spațiale (x,y,z) a unor puncte
este obținută în timp real de la sateliți artificiali și a prelucrărilor ulterioare sau direct pe teren
(Lepădatu, et al., 2014) (Coșarcă, 2003).
Figura 3.5. Principiul de funcţionare a sistemului G.N.S.S
Stația totală inteligentă sau Smart Station (Figura 3.8) este un produs revoluționar
compus din stația totală la care este adăugat sistemul GPS. Folosind poziționarea în timp real
(RTK) se determină poziția cu precizie centrimetrică pe o rază de 50 de km față de stația de
referință. Toate setările, comenzile, afișajul și calculele specifice unui receptor GPS sunt legate cu
tastatura și afișajul stației totale. Receptorul se poate detașa de stația totală și se poate folosi ca
rover RTK (Boș, et al., 2015) (Lepădatu, et al., 2014).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
16
Figura 3.8. Stația totală inteligentă Leica Smart Station
Scanerul cu laser 3D este un instrument topografic capabil să emită radiații laser, să
recepționeze pe cele reflectate și să reconstituie, punct cu punct, detaliile de pe suprafața măsurată,
datorită tehnicii speciale de înaltă rezoluție.
Scanarea 3D cu laser (Figura 3.9) este o tehnică geodezică prin care măsurarea geometriei
unei structuri poate fi efectuată automat cu înaltă precizie și viteză fără un mediu reflectorizant.
Domeniul de utilizare se extinde până la 300 de m pentru zonele cu suprafețe netede și până la 130
m pentru zonele cu obstacole (Boș, et al., 2015). Se poate lucra cu acest echipament atât ziua, cât
și noaptea. Avantajele acestei tehnologii o reprezintă densitatea mare a punctelor indiferent de
complexitatea geometriei, eficientă din punctul de vedere al timpului și al costului, precizie mărită
a rezultatelor. Tehnologia este folosită pentru monitorizarea construcțiilor civile, hidrotehnice,
industrial, de patrimoniu și a reliefului.
Figura 3.9. Scaner 3D laser Leica şi câmpul de vedere (Leica)
Metoda fotogrammetriei este știința care se ocupă cu reconstituirea și măsurarea formei
și poziției unui obiect sau fenomen în spațiu și timp pe baza imaginilor fotografice ale acestora.
Folosirea metodei fotogrammetrice este individuală sau împreună cu metodele geodezice.
Instrumentul de ultimă generaţie este drona (Figura 3.10a) sau cu denumirea științifică UAV
(Unmanned Aerial Vehicle). Aparatura este folosită pentru efectuarea măsurătorilor pe teren,
prelucrarea datelor, întocmirea planurilor și hărților. Dronele sunt aparate mici de zbor (Figura
3.10b), fără pilot, ghidate de la distanță în zonele dorite (Boș, et al., 2015) (Vorovencii, 2010).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
17
Avantajele folosirii dronei sunt: achiziționarea precisă și rapidă din aer, accesibilitate în zonele
periculoase sau inaccesibile operatorilor la sol, costuri mici de întreținere și de achiziție, autonomie
de până la două ore, menținerea unei poziții fixe, programare a traseului de zbor.
Figura 3.10.
a) Drona Leica Aibot X6 b) Drona în aer
Senzori electronici (Figura 3.11) sunt dispozitivele de măsurare rapidă, parțială sau
automatizată. Apariția senzorilor este datorată cerințelor de supraveghere continuă, mișcarea
structurilor inginerești este mult prea rapidă în unele cazuri, iar cerințele monitorizării în aceste
situații necesită măsurători frecvente. Comenzile sunt de la distanță, înregistrarea datelor se face
automat, sintetizându-se în grafice moderne (Rădulescu, et al., 2017). Metodele electronice
moderne, cum ar fi senzorii vizează munca topografică prin:
Figura 3.11. Exemple de senzori electronici
Pe de altă parte, echipa de ingineri SmartSensys (Smartsensys) a dezvoltat un nou
echipament digital modern prin senzori wireless cu transmitere prin unde radio (Figura 3.12).
Aceste instrumente au rolul de a monitoriza poduri, fațade ale clădirilor, zona de coastă a plajelor,
mine și tuneluri, așadar probleme legate de mediu, probleme structurale și de securitate.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
18
Figura 3.12. Tehnologie Smart Sensys (Smartsensys)
Cunoașterea metodelor utilizate în decursul timpului pentru monitorizarea comportării în
timp a construcțiilor și a terenurilor este esențială în acțiunea de definire completă a domeniului.
Studiul monitorizării comportamentului în timp a construcțiilor cu ajutorul măsurătorilor topo-
geodezice pentru a determina deplasările spațiale verticale este un proces complex și necesită o
densitate mare de calcule.
Metodele topo-geodezice pot fi utilizate separat sau combinat, în funcție de parametrii
caracteristici ai construcției studiate. Măsurătorile se realizează ciclic, prin determinări unghiulare
și liniare cu ajutorul rețelei de sprijin din afara zonei monitorizate asupra punctelor fixate pe
construcție. Procesul de urmărire a comportamentului construcțiilor în timp este un sistem bine
dezvoltat prin instrumente digital moderne de înaltă precizie, modalitățile de culegere și de
prelucrare a datelor automatizate.
3.4 Metode și tehnici topo-geodezice moderne utilizate in procesul de
monitorizare a construcțiilor
Valenҫa J. (Valenҫa et al, 2017 ) explică faptul că echipamentele optice și digitale au fost
disponibile pe scară largă în ultimele două decenii , oferind posibilitatea folosirii lor în evoluția
structurală a clădirii. În studiul său asupra deformațiilor unui pod a utilizat tehnologia laser 3D.
Instrumentul laser scanner 3D colectează datele structurale, furnizând date calitative și cantitative.
Singurul incovenient este costul ridicat al aparaturii, intervalul de scanere este între 100 m – 1400
m, iar poziția instrumentului este importantă pentru determinarea cu precizie a punctelor.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
19
Figura 3.13. Podul New Bridge,
Ourense,Spania
Figura 3.14. Nor de puncte obținut cu scanare
3D
(vedere de ansamlu)
Goodwin (Goodwin et al, 2017) afirmă că scanerea terestră cu laser (Terrestrial Laser
Scanner - TLS) este o altă aplicație a tehnologiei LIDAR care capturează milioane de puncte din
poziții fixe. TLS operează pe principiul undelor electromagnetice în vederea conturării modelului
3D al obiectului monitorizat. Punctele colectate din măsurătoare poartă numele de ,,nor de puncteˮ.
Instrumentul a fost utilizat de autor pentru monitorizarea unei eroziuni a solului din
Aratula,Quuenisland, Australia.
Figura 3.15. Amplasament puncte măsurate cu TLS
Tehnică folosită de Goodwin a inclus cinci puncte de control în zona studiată pentru
înregistrare cu ALS (Airbone Laser Scanning) și pentru setarea datelor inițiale al TLS-ului.
Punctele de control au fost determinate cu ajutorul Sistemului de Poziționare Globală (GPS),
Procedura lui Hyunsuk (Hyunsuk et al, 2017) este monitorizarea de bază, monitorizarea
video și unirea celor două metode. Hyunsuk a ales ca studiu de caz țărmul de lângă plajele
Gyeongpo și Wonpyeong, Coreea. Monitorizarea de bază este formată din atributele țărmurilor
,,înainteˮ și ,,dupăˮ evenimente. Datele sunt colectate pe baza istoricului eroziunii, fotografiilor
aeriene, imagini satelitare și determinare GPS. Monitorizarea video se întemeiază pe instalarea
camerelor video în vederea folosirii înregistrărilor video. Prin urmare, sistemul LIDAR de captare
a datelor folosind un vehicul aerian obține modelul tridimensional al coordonatelor. Aeronava este
echipată cu un scanner laser care declanșează o undă pe obiect de pe sol și măsoară timpul necesar
pentru a reveni la avion. Principalul avantaj al acestui instrument este acela că poate obține
informații de geolocație 3D continuă de pe țărm acoperind o arie mare.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
20
Figura 3.16. Principiul Airbone
La polul opus, Xyongyao (Xyongyao et al, 2017) susține că metodele clasice sunt
insuficiente pentru urmărirea în timp al unui tunel. Studiul său a fost făcut la tunelul Shangai West
din China, situat pe strada Changjiang. Pentru acest tip de construcție a utilizat scannerul 3D cu
laser. După colectarea datelor, un model 3D al tunelului a fost creat cu un program caracteristic.
Cinci stații fixe de scanare au fost stabilite de-a lungul profilului longitudinal al obiectului
monitorizat. Distanța dintre stațiile de scanare este determinată funcție de unghiul de incidență de
65º al echipamentului. În secțiunea mijlocie a tunelului, distanța este de 30 m deasupra zonei de
ventilație și în zona drumului distanța fiind de 8 m.
.
Figura 3.17. Locațiile stațiilor de scanare
TLS Figura 3.18. Nor de puncte tunel
Bryn (Bryn et al, 2017) analizează în lucrarea sa deformările orizontale și verticale produse
de construcțiile subterane, de tip metrou asupra construcțiilor aflate la suprafață din zona apropiată.
Punctele de control pentru deformațiile orizontale vor fi măsurate cu stația totală, iar punctele de
control pentru deformațiile verticale cu nivela digitală. Se crede că existența metrourile produc
deformări suplimentare față de cele cauzate de terenul de fundare și cele ale factorilor externi.
Autorul determină deformațiile orizontale cu metoda ,,stației libereˮ. Acest principiu presupune ca
instrumentul să fie amplasat în cea mai bună poziție pentru vizibilitatea vizelor. Punctele de control
sunt marcate cu foi reflectorizante pe pereții obiectului studiat.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
21
Figura 3.19. Schemă rețea de puncte
verticale
Figura 3.20. Schemă rețea de puncte deformații
orizontale
Wei (Wei, Wang, 2011) analizează în lucrarea sa tehnologii de monitorizare a barajului,
măsuri de punere în aplicare, avantajele folosirii tehnologiei GPS în urmărirea deformațiilor
barajului și cerințe de precizie. Prima metodă cercetată este tehnologia de monitorizare
fotoelectrică. Mijloacele fotoelectrice determină deformarea prin măsurarea unghiului, lungimea
laturilor și schimbarea secțiunilor verticale este stabilită cu echipamente convenționale specifice
urmăririi în timp a construcțiilor (stația totală, nivela digitală, teodolitul). Metodele comune
folosite în topografie pentru monitorizarea la sol sunt intersecția înainte, metoda coordonatelor
polare, nivelmentul geometric și nivelmentul trigonometric de înaltă precizie. Utilizarea metodelor
clasice reprezintă un avantaj din punctul de vedere al determinării flexibile pentru orice tip de
construcție, indiferent de structura sa. Metodele moderne speciale interpretate de autor prezintă
avantaje și dezavantaje. Senzorii de deplasare fixați pe construcție obțin o precizie ridicată de 0.01
mm, procesul de urmărire este simplu, continuu. Observațiile obținute sunt determinate automat,
local , dar flexibilitatea este inferioară măsurătorilor obișnuite. Metoda fotogrammetrică cu camera
digitală are o precizie de ordinul milimetrilor, dar monitorizarea depinde de fiecare punct al formei
construcției și este limitată ca tehnică din cauza reliefului, a vegetației.
Fabbri (Fabbri et al, 2017) a aplicat folosirea instrumentului de scanare laser 3D (TLS)
pentru studiul peșterii Grotta, Munții Lessini, Italia. Un total de șaisprezece scanări au fost făcute
în interiorul peșterii, durata fiind de șase ore pentru a constitui un model 3D al mediului subteran.
Scanarea terestră a permis analizarea din punct de vedere calitativ a fenomenului petrecut în
interiorul peșterii. Abordarea TLS a adus studiile geomorfologice la un nivel superior deoarece are
posibilitatea digitizării mediului înconjurător într-un timp relativ scurt, precizia absolută și
detaliile modelului 3D oferă posibilitatea lucrării cu un set larg de date concrete obținute prin
calcul automatizat.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
22
Figura 3.21. Stații de scanare peștera Grotta
Lucrarea întocmită de Mustafin (Mustafin, 2017) prezintă idei legate de construcție și de
exploatarea în siguranță a clădirilor din metropole. O modalitate de a face asta este de a analiza
deformațiile unei construcții deja existente lângă un obiect nou. Metodele se bazează pe studiul
deformării reperilor de control fixați pe obiectul protejat. Monitorizarea a fost efectuată cu
tehnologia scanării cu laser. TLS poate rezolva diferite probleme de inginerie. Principalul său
avantaj este capacitatea de a construi modele 3D ale obiectelor analizate prin reprezentarea de
coordonate cunoscute.
Figura 3.23. Clădire înainte și după scanată cu tehnologia
TLS
Autorul consideră că problema monitorizării clădirilor înalte se împarte în problema
interesului practic și științific. Aici intervine discuția despre ce construcție ar trebui să se numească
obiect înalt și apoi urmărit în timp pentru a vedea consecințele în decursul timpului. Din punctul
de vedere al deplasarilor spatiale ale structurilor, un parametru important este înălțimea în raport
cu laturile bazei. De exemplu, dacă obiectul va avea forma de tip cub, ea va suferi aceleeași
deformări relative. La polul opus, pot exista cazuri când fundația este stabilă, dar există deformări
la etajele superioare.
Tapede (Tapede et al, 2013) aplică tehnologia Interferometrului cu Radar Sintetic cu
Deschidere pe Bază de Sol (GBInSAR) și Scanarea Laser Terestră (TLS) pentru urmărirea
comportamentului în timp a monumentelor arheologice. Obiectul cercetat în lucrarea sa este
Domus Tiberiana din Roma, Italia. Teledetecția devine din ce în ce mai utilă pentru conservarea
patrimoniului. Beneficiile pot fi obținute atât în cercetarea zilnică, cât și în regim de urgență.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
23
Metodele topografice convenționale pentru monitorizarea obiectelor arheologice cum ar fi
montarea reperilor pe construcția vizată studiului, nu este întotdeauna un procedeu sigur deoarece
poate pune viața operatorilor în pericol sau starea monumentului nu permite acest lucru.
Tehnicile de teledetecție la sol permit depășirea acestor limite, datorită capacității lor de
măsurare a parametrilor fără contact fizic cu obiectul de interes și prelucrarea automată a datelor
este gestionată de la distanță. Instrumentul GBInSAR Lisamobile compus din unitatea de
transmițător se bazează pe un radar cu frecvență în pas continuu, cu o frecvență centrală de 17,3
GHz și se deplasează de-a lungul unei șine liniare de aproximativ 1,5 m lungime,generând astfel
o deschidere de 1,5 m. Corespondența lungimii de undă ne determină să obținem o precizie de
sub-milimetru în estimarea deplasărilor.
Figura 3.31. Amplasare aparat GBInSAR
Poziția de instalare a oferit următoarele beneficii: poziție fixă și stabilă a instrumentului,
o vizibilitate clară asupra monumentului, radar – țintă distanța fiind de câteva sute de metri s-a
obținut o rezoluție bună.
Fuchs A. (Fuchs et al, 2008) se confruntă în lucrarea sa cu diferite tehnici de măsurare
care sunt implementate în timpul unei etape de studiu a esplanadei Péyrou (Figura 3.36) și a
turnului său de apă din Montpellier. Tehnicile folosite sunt citirea punctelor de control cu
tahimetru, fotogrammetrie, stereofotogrammetrie și scanarea laser 3D. Dacă fiecare dintre
tehnicile alese au caracteristici specifice, de observat este că toate modelele lucrează pe un grad
de complexitate geometrică (decorații sculptate, capitale).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
24
Figura 3.36. Vedere zona Péyrou Figura 3.37. Segment obiect studiat- nor de
puncte
Există o diferență între modelele obținute prin fotogrammetrie și cele obținute dintr-un nor
de puncte, expertiză și metoda tehnică a operatorului care contribuie la obținerea unui model de
calitate în fotogrammetrie. În timp ce modelarea arhitecturală dintr-un nor de puncte evidențiază
importanța culturii arhitecturale în dezvoltarea modelelor geometrice relevante.
Abdelrazaq (Abdelrazaq, 2012) a realizat sondaje și programe în timp real de
monitorizare a sănătății structurale pentru clădirea Burj Khalifa din Dubai. Construcția este cea
mai înaltă structură făcută de om cu o înălțime de 828 metri, cuprinzând 162 de etaje și 3 nivele
de subsol. Integrarea timpurie a modelării aeorodinamice și a ingineriei eoliene în planul
arhitectural și proiectarea turnului multifuncțional, în care atenuarea efectelor produse de vânt a
fost unul din cele mai importante criterii stabilite de la începutul proiectării. Programele de
monitorizare incluse au fost : monitorizarea sistemului de fundație a turnului, monitorizarea
așezării fundației, măsurarea elementelor verticale ale turnului, măsurarea pereților și a coloanei
verticale datorită elasticității, contracției, măsurarea deplasării laterale a turnului sub sarcini
proprii, măsurarea deplasărilor clădirii, accelerații, caracteristici dinamice și comportamentul
structural în timp real în condițiile după execuție.
Figura 3.38. Program de monitorizare Burj Khalifa,Dubai
a)Burj Khalifa b) Deplasări spațiale monitorizate-Burj Khalifa
În timpul monitorizării obiectivului, s-a utilizat o stație totală, trei antene receptoare GPS
fixate pe stâlpii înalți și trei prisme amplasate sub fiecare din antele GPS. Sistemul de măsurare a
fiecărui etaj a fost constituit din opt clinometre precise conectate la Leica Nivel 200 pentru a urmări
mișcările laterale ale turnului și de a menține verticalitatea turnului în toleranțele cerute pe nivel
de 15 milimetri.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
25
3.5 Concluzii
Descrierea metodelor prezentată în această secțiune, a condus la identificarea metodologiei
optime pentru urmărirea în timp a construcțiilor prin metode topografice. Tehnicile descrise sunt
utilizate separat sau combinat. Succesiunea diferitelor studii științifice conturează caracteristicile
mijloacelor de măsurare a deformațiilor: nivelmentul digital, stația totală robotizată, scanarea
terestră cu laser, fotogrammetria sau măsurarea combinată : GPS cu scanarea terestră cu laser
(TLS), UAV cu TLS, senzori de măsurare în timp real.
Mijloacele de măsurare clasice precum: nivela digitală și stația totală clasică sunt specifice
determinării deformațiilor verticale și orizontale. Timpul de culegere și prelucrare a datelor este
ridicat datorită complexității etapelor parcurse pe teren, urmată de prelucrarea datelor la birou.
Costurile sunt alcătuite din numărul de operatori care iau parte la măsurători, echipamente utilizate
si materialele folosite pentru fixarea reperilor de control și a mărcilor, întinderea zonei
monitorizate.
Pe de altă parte, tehnicile moderne apărute pentru urmărirea în timp sunt atribuite ambelor
tipuri de deplasari. Precizia obținută de echipamentele de ultimă generație contribuie la estimarea
costului, dar poate depinde și de o serie de factori externi, cum ar fi: condițiile meteorologice,
temperatura, vegetația, vizibilitatea cât mai mare a punctelor, distanță de vizare. De exemplu,
utilizarea instrumentului UAV unde vegetația este deasă, reprezintă o problemă pentru
identificarea punctelor de detaliu și citirea anumitor reperi. Drept urmare, soluția este combinarea
tehnicii UAV cu scanarea cu laser sau metoda GPS.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
26
Capitolul 4
Tehnici de optimizare a metodelor de urmărire în timp a
construcțiilor
4.1 Definiția optimizării
Optimizarea structurilor în inginerie civilă este un proces complex care cuprinde atât
teoretic, cât și practic cunoștințele experților din diferite discipline. Optimizarea este definită ca
un procedeu riguros prin care se analizează și se selectează mijloacele care corespund unei
probleme inginerești. Soluțiile sunt exprimate în general în raport cu niște criterii bine definite
(Mândru, 2009). Analiza deplasărilor în exploatare a unei structuri inginerești se face pe baza unor
metode: modelare numerica sau prin elaborarea unor strategii de optimizare bazate pe criteriile
cantitative și calitative a construcțiilor și modelarea matematică a acestora (Mândru, 2009)
(Trandafir, 2004).
4.2 Noțiuni despre teoria deciziei
Teoria deciziei implică scenarii și alternative decizionale, stări ale naturii și tabele de
rezultate (Mândru, 2009) (Trandafir, 2004). Alternativele decizionale în monitorizarea în timp a
construcțiilor prin metode topografice sunt reprezentate de acțiunile operatorului și modul în care
își alege mijloacele de determinare a deplasărilor spațiale verticale pentru a eficientiza acest proces
(Behzadian, M., et al., 2010).
Procesul decizional este compus din mai multe variante care depind de opțiunea operatului
și cuprind (Teodoriu, Serbănoiu, 2013):
- mulțimea alternativelor A= {a 1,a 2,...a n};
- mulțimea restricțiilor R={r 1,r 2,...r n};
- mulțimea variantelor V={v 1,v 2,...v n};
- mulțimea criteriilor C={c 1,c 2,...c n}, fiecărui criteriu îi corespunde un coeficient de importanță
K={k 1,k 2,...k n}(Teodoriu, Serbănoiu, 2013).
Decizia poate conține ,,m” variante și ,,n” criterii care constituie matricea consecințelor A=(aij) și
se poate reprezenta astfel (tabel 4.1) (Teodoriu, Serbănoiu, 2013):
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
27
Tabel 4.1. Matricea sistemului decizional (Teodoriu, Serbănoiu, 2013)
Variante/
Criterii C1 C2 ... Cn
V1 a11 a21 ... an1
V2 a12 a22 ... an2
... ... ... ... ...
Vn a1n a2n ... ann
Aplicarea deciziilor multicriteriale implică existența unor mulțimi de probleme cu un
număr definit de alternative care se cunosc în alegerea soluției optime. Criteriul deciziei este definit
prin optarea pentru o variantă unică sau a unui set de opțiuni în vederea soluționării unei probleme.
4.3 Metoda Promethee
Metoda Promethee (Preference Ranking Organization Method for Enrichment
Evaluation) aparține grupului de metode pentru decizii multicriteriale cu alternative caracterizate
de mai multe atribute. Inițiatorul metodelor multicriteriale a fost profesorul francez Bernard Roy
la sfârșitul anilor 60. Metoda Promethee originală a fost concepută de profesorul Jean-Pierre Brans
în 1982 la Universitatea din Brussels, Belgia.
Analiza multicriterială este prezentă în diverse domenii, printre care și ramura ingineriei
civile (Mazurek J., 2014). Decizia multicriterială este reprezentată și prin metoda Promethee pe
care o serie de autori o aplică în diverse situații.
Autorul Jato-Espino susține că aplicarea metodei Promethee în construcții cu un număr
mare de criterii este semnificativă în utilizare (Jato-Espino et al, 2014). Domeniul construcțiilor
este o zonă de studiu în care luarea unor decizii adecvate poate însemna diferența dintre succes și
eșec (Jato-Espino et al, 2014). În plus, majoritatea activităților care aparțin acestui sector implică
luarea în considerare a unui număr mare de activități cu aspecte conflictuale, care le împiedică
conducerea în ansamblu (Jato-Espino et al, 2014). Analiza de luare a deciziilor cu mai multe criterii
a apărut datorită unor probleme complexe. Espino a analizat folosirea a 22 de metode diferite
aparținând deciziei multi-criteriale din diverse ramuri ale construcțiilor (Jato-Espino et al, 2014).
Gervasio și Simoes da Silva au abordat în procesul de luare a deciziei, metoda Promethee
în evaluarea comparativă cu criterii economice, ecologice și sociale de-a lungul ciclului de viață a
podurilor (Gervasio, Simoes da Silva, 2012).
Pe de altă parte, Jajac et al constituie modelul suport pentru întreținerea infrastructurii în
zonele urbane bazată pe metoda Promethee într-un oraș din Croția, Split. Acesta propune un număr
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
28
de treisprezece criterii, prezentate în tabelul 4.2 pentru a aplica tehnica deciziei multicriteriale în
selectarea soluției optime pentru menținerea infrastructurii urbane (Jajac et al, 2009).
Tabel 4.2. Criterii decizionale pentru evaluarea alternativelor (Jajac et al, 2009)
Factori de mediu Economic Social
Producția de deșeuri;
Costuri de construcție;
Abatere abiotică;
Costul de întreținere;
Costul întârzierii operatorului;
Acidificare;
Costuri la sfârșitul ciclului de viață;
Costuri de siguranță;
Eutrofizarea;
Încălzirea globală;
Toxicitate la om;
Oxidarea fotochimică;
Stratul de epuizare a stratului de ozon;
Costuri de construcție;
Costuri de întreținere;
Costuri la sfârșitul ciclului
de viață.
Costul operațional al
vehiculului;
Întârzierea operatorului;
Costuri de siguranță.
Scopul acestui capitol este de a introduce o abordare bazată pe luarea deciziilor prin tehnica
PROMETHEE pentru a aborda ambele probleme importante (Jajac et al, 2009). În plus, abordarea
propusă include și alte două tipuri de incertitudini, inerente utilizării PROMETHEE, care apar de
la selectarea funcțiilor de criterii generalizate și de alegere a valorilor de preferință. Autorul susține
că metoda propusă îmbunătățește robustețea abordării decizionale și permite luarea deciziilor pe o
bază mai fiabilă (Jajac et al, 2009).
Metoda Promethee a fost utilizată pentru selectarea echipamentului de către Yilmaz pentru
drumurile deluroase în construcție, prin aplicarea a cinci criterii (Yilmaz, 2011). Bajcetic în Serbia
efectuează alegerea reconstrucției optime a regiunii de alimentare cu apă (Bajcetic, 2007), iar
Markovic et al studiază variantă cea mai optimă pentru intrarea în autostrada E-763 din Serbia
(Markovic, 2013).
Aceștia afirmă că folosirea acestei tehnici este importantă în probleme de practică
inginerică în timpul planificării proiectului de construcție (Drazic et al, 2016). De asemenea,
utilizarea metodei cu cea a software-ul Visual Promethee se obțin date rapid, informații calitative
care prezintă un fundament bun în luarea deciziei (Drazic et al, 2016).
Seddiki prezintă aplicarea în reabilitarea termică a clădirilor din zidărie prin combinarea
metodelor Delphi, Swing și Promethee. În urma studiului s-a obținut un clasament complet al
soluțiilor de renovare. Metoda Promethee (Figura 4.2 a, b) a oferit cel mai bun consens între
factorii de decizie (Seddiki et al, 2016).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
29
Figura 4.2. Aplicație practică software Visual Promethee Gaia (Seddiki et al, 2016)
a) Clasificare globală Promethee cu ajutorul
criteriilor b) Proiectarea grafică Gaia pentru decizii
Autorul afirmă că de-a lungul observațiilor nu au fost luate în calcul incertitudinile care
pot influența clasimentul metodelor comparate, iar în viitor ar fi relevant să se țină cont de
incertitudinile privind evaluarea criteriilor și factorii de decizie (Seddiki et al, 2016).
În Iran, provincia Kerman autorii Abedi et al descriu utilizarea metodei Promethee pentru
un depozit de cupru. Straturile din componența depozitului (Figura 4.3 b) sunt redate sub formă
de imagini raster din punct de vedere geologic, geofizic și geochimic pentru a forma o hartă a
structurii minerale (Figura 4.3 a) (Abedi et al, 2012).
Figura 4.3. Aplicație metoda Promethee (Abedi et al, 2012)
a) Hartă generată folosind metoda Promethee b) Structura depozitului de cupru-Iran
De asemenea, 21 de foraje existente în regiunea de interes au fost folosite. Principalele
motivații pentru aplicarea metodei Promethee sunt: aplicare cu ușurință odată cu folosirea hărților
digitale, diferite criterii cu diferite decizii pot fi luate în considerare, toate informațiile colectate în
matricea de decizie pot fi incluse în mod eficient la luarea deciziei finale (Abedi et al, 2012).
Metoda propusă poate fi un instrument fiabil și puternic fiind aplicat și în alte hărți aparținând altor
domenii (Abedi et al, 2012).
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
30
4.4 Visual Promethee Gaia software
Visual Promethee Gaia este un program virtual pentru ajutorul în deciziile multicriteriale
având implementate conceptul metodelor Promethee și Gaia (Manual Visual Promethee).
Software-ul a fost dezvoltat sub supravegherea profesorului Mareshal Bertrand de la Școala de
Economie și Management Solvay din Brussels, Belgia. În anul 1984, a fost implementat primul
program Promethee de către Bertrand Mareschal diferit de versiunea de astăzi și fiind dificil de
adaptat pe computere.
Figura 4.4. Interfață software Visual Promethee Gaia (VP Solutions, 2013)
4.5 Concluzii
Optimizarea metodelor de urmărire în timp a comportamentului construcțiilor prin
metode topografice este un proces riguros, care necesită analiza și alegerea unui mijloc eficient
de soluționare a sistemului ales de monitorizare.
Aplicarea teoriei deciziei prin selecționarea unor criterii cantitativi și calitativi cu
caracter obiectiv, are rolul de a preveni riscurile și incertitudinile în monitorizarea deplasărilor
spațiale ale structurilor inginerești. Scopul acestui capitol din cercetarea mea doctorală este de a
găsi factorii decizionali care obțin optimizarea și eficacitatea sistemului de monitorizare, astfel
încât să putem aplica metoda adecvată ce asigura rigoare in determinarea rezultatelor pentru
urmărirea în timp a comportamentului construcțiilor aflate în exploatare. În urma documentării
legate de deciziile multicriteriale și tehnicile care se aplică în aceste cazuri, am identificat metoda
Promethee. Metoda Promethee presupune parcurgerea a trei etape: generalizarea criteriilor,
selectarea parțială a alternativelor și definirea finală a soluțiilor.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
31
Capitolul 5
Studii privind optimizarea urmăririi în timp a comportamentului
construcțiilor prin metode topografice clasice
5.1 Monitorizarea topo-geodezică a construcțiilor civile aflate în exploatare și
identificarea cauzelor degradărilor structurale
În cadrul subcapitolului ,, Monitorizarea topo-geodezică a construcțiilor civile aflate în
exploatare și identificarea cauzelor degradărilor structurale ” am participat la monitorizarea
construcțiilor civile prin efectuarea măsurătorilor deplasărilor spațiale verticale pentru
obiectivele din cadrul Universității Dunărea de Jos din Galați. Scopul monitorizării a celor șapte
construcții de patrimoniu național a fost de a cunoaște fenomenul apariției în ansamblu sau separat
a deplasărilor spațiale, cât și identificarea cauzelor degradărilor. De asemenea, am efectuat
prelucrarea datelor din monitorizarea obiectivelor menționate, concretizarea lor în grafice
care prezintă clar diferențele între ciclurile de determinări, interpretarea rezultatelor
deplasărilor spațiale verticale și descrierea modului în care au loc mișcările construcțiilor.
5.1.1 Introducere
În această parte a lucrării, voi prezenta o analiză a cauzelor produse de deformațiile
verticale și tasările regăsite la o serie de clădiri. Studiul comportamentului unei clădiri, observarea
evoluției sale și detectarea unor posibile deplasări este definiția monitorizării în timp.
Schimbările condițiilor de echilibru pot provoca distrugerea parțială sau totală, cauzând pagube
materiale sau pierderi de vieți omenești. Activitatea de supraveghere și urmărire în timp se face pe
toată durata existenței unei construcții numită și perioadă de serviciu și începe din momentul
execuției.
5.1.2 Studiu de caz – Universitatea ,, Dunărea de Jos ” din Galați
Studiul de caz din prezenta secțiune se referă la o serie de construcții care au un proces
activ de deplasări spațiale și în special a celor verticale. Obiectivele fac parte din Universitatea
,,Dunărea de Jos” din Galați, iar monitorizarea lor a fost necesară datorită vechimii lor, a
factorilor exteriori care influențează deplasarea structurilor și importanța destinației construcțiilor.
Este de fapt o analiza a comportării în timp a structurilor aflate in exploatare ce urmărește
identificarea cauzelor degradării acestora cât și propuneri de îndepărtare a acestora acolo unde
acestea depășesc limitele acceptate de norme.
Urmărirea curentă a comportării construcțiilor are ca obiect constatarea stării corpurilor de
clădiri, identificarea degradării și a avariilor ce s-au produs prin exploatare sau ca urmare a
fenomenelor naturale sau altor evenimente. Metoda topografică utilizată în prezentul studiu de caz
a fost drumuirea de nivelment geometric de înaltă precizie folosind nivela clasică Ni 007. Precizia
de determinare a aparatului cu care au fost făcute citirile asupra reperilor și mărcilor este de ± 0.7
mm.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
32
Obiectivul numărul 1 – Facultatea de Educație Fizică și Sport din cadrul Universității ,,
Dunărea de Jos ” din Galați. Clădirea este amplasată la intersecția străzii Dr.Alexandru Carnabel
cu strada Gării, edificată înainte de 1940 cu regim Demisol+ Parter + două Etaje, cu suprafața
construită la sol de 2765 mp și o suprafață desfășurată de 10468 mp.
Figura 5.1.
a) Obiectiv numărul 1 b) Schița de amplasare a mărcilor de urmărire
În Figura 5.2 sunt prezentate valorile tasărilor cumulate și parțiale pentru primul obiectiv
urmărit. Acestea au fost determinate pe baza măsurătorilor efectuate în opt etape. Primele
măsurători datează din data de 03 Iunie 1994.
Figura 5.2. Graficul tasărilor pentru obiectivul numărul 1
După cum se observă în Figura 5.2, procesul de deplasări verticale are loc în special pe
mărcile clădirii cu numărul 17, 21-23 și 25-31. Compactarea obiectivului 1 pentru mărcile
menționate se referă la faptul că acestea depășesc limitele normale și este un proces activ de
deplasare. Fiind o structură veche, a traversat toate cutremurele: 1940, 1977, 1986, 1990. Aceasta
a dus la amplificarea fenomenului de compactare pentru fundație. Este recomandabil să existe un
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
33
control atent asupra acestor zone pentru detectarea precoce a posibilelor infiltrații din apele
meteorice sau din conductele de apă.
5.1.3 Concluzii
Monitorizarea construcțiilor este un proces foarte complex, iar obținerea unor rezultate
foarte bune trebuie să avem în vedere cunoașterea fenomenelor ce au loc asupra obiectelor studiate.
Degradarea reprezintă orice modificare a caracteristicilor fizice și chimice ale materialelor
din structura construcțiilor care afectează criteriile de performanță admise privind rezistența,
stabilitatea și durabilitatea acestora.
Nivelul de degradare al unei construcții crește datorită : acțiunii lente (prin coroziune),
acțiunii bruște a mediului înconjurător, acțiuni proprii construcției (încărcări permanente, utile,
tensiuni în materiale).
Prezentul studiu de caz a avut ca scop cunoașterea în ansamblu sau local a fenomenului de
tasare asupra obiectivelor monitorizate, cât și identificarea cauzelor deplasărilor spațiale și în
special cele verticale.
Metodele topografice utilizate în procesul de urmărire în timp a comportamentului
construcțiilor, trebuie să aibă în vedere condițiile legate de sol și precizia necesară de determinare
a deplasărilor spațiale pentru a alege echipamentele cele mai potrivite.
Deplasările spatiale și în special cele verticale se determină pornind de la o rețea de puncte
de orientare, amplasate în afara zonei de influență a clădirii. Punctele de orientare sunt importante
pentru a defini stabilitatea punctelor de stație din cadrul rețelei de puncte a monitorizării
obiectivului.
5.2 Asigurarea stabilității și a securității monitorizării topo-geodezice a
structurilor inginerești speciale aflate în exploatare
Al doilea studiu de caz privind asigurarea stabilității și a securității a structurilor
inginerești speciale, tip baraj, am preluat datele prin cererea oficială către Administrația
Bazinală Prut-Bârlad din cadrul Administrației Apelor Române. Accesul la acest tip de structuri
speciale este de importanță strategică și este obținut foarte dificil. În această parte a lucrării am
urmărit definirea structurilor inginerești speciale, tip baraj, clasificarea barajelor în funcție de
criterii diferite, descrierea localizării reperilor de urmărire și a instrumentului folosit, dar și
interpretarea rezultatelor monitorizării.
5.2.1 Introducere
Monitorizarea comportamentului în timp a construcțiilor începe odată cu execuția lor.
Procesul de urmărire în timp a structurilor inginerești este extrem de complex și este important
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
34
pentru că asigură stabilitatea, durabilitatea și siguranța în exploatare (Morariu D.I et Lepadatu
D.,2017).
Structurile inginerești care necesită o monitorizare permanentă [Lepadatu, 2016), fiind
încadrate în clasa I de importanță sunt barajele. Barajele reprezintă o barieră care separă apele. Ele
pot fi naturale sau artificiale (create de oameni). Structurile inginerești de tip baraj servesc ca
rezerve de apă potabilă, irigații, piscicultură, producător de energie electrică sau ca zid de apărare.
5.2.2 Material și metodă
Monitorizarea în timp prin metode topografice a fost realizată pentru un număr de 10
baraje. Obiectivele studiate sunt situate în 3 județe : Bacău, Vaslui și Iași. Barajele se constituie
din fundație, elevația sau corpul barajului, aripi (coronament) și încastrări (Grudnicki F. et Ciornei
I.,2007). Echipamentul folosit este nivela electronică Leica SPRINTER (Figure 5.15 a, b).
Figura 5.15.
a) Nivela Leica Sprinter 150 m b) Nivela și accesorii
5.2.3 Rezultate și discuții
Monitorizarea structurilor inginerești masive, cum sunt: barajele, podurile, viaductele sau
construcții cu înălțime mari implică măsurători geodezice pentru determinarea deplasărilor spațiale
verticale cu o precizie ridicată (Morariu D.I et Lepadatu D.,2018) (Wei L. et Wang C., 2011).
Metoda nivelmentului geometric este cea mai precisă tehnică și cel mai des folosită în
monitorizarea în timp a construcțiilor (Bos N. et al.,2015).
Obiectivul 1- Barajul Podu Iloaiei
Structura se află în orașul Podu Iloaiei din județul Iași, în partea de Nord-Est a României,
pe cursul de apă Bahluieț. A fost pus în funcțiune în anul 1964, iar coronamentul are o lungime de
640 de metri și o înălțime de 14 metri. Tipul barajului este de pământ cu mască amonte, încadrat
în clasa de importanță deosebită ,, B”.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
35
Figura 5.16. Localizare Podu Iloaiei pe harta
României Figura 5.17. Baraj Podu Iloaiei
Obiectivul are pe lungimea coronamentului său un număr de 19 reperi de urmărire în timp
R1-R19, materializați prin borne. Bornele de tasare au fost replantate în anul 2015. Monitorizarea
acestei structuri a avut loc prima oară în anul 1984 fiind considerată citirea inițială sau ciclul zero.
Următoarele citiri au fost efectuate în perioade diferite în două măsurători. Prima determinare fiind
în anul 2016, iar ultima în anul 2017. Măsurătorile s-au efectuat în condiții de cer acoperit cu vânt
moderat.
Figura 5.18.Deplasări spațiale verticale-Baraj Podu Iloaiei
0
100
200
300
400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Dep
lasă
ri [
mm
]
Deplasări spațiale verticale - Podu Iloaiei
2015 2016 2017
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
36
Din graficul Figurii 5.18 se poate observa că deplasările spațiale verticale nu se încadrează
în limita maximă admisă de 5 centimetri, mișcările produse pentru acest tip de structură sunt
îngrijorătoare. De asemenea, tasările au loc pentru toți reperii în special pentru borna R11 (tasare
maximă 360 mm) și R10 (tasare minimă 32 mm). Acest lucru se datorează vechimii barajului, dar
și a precipitațiilor dense în special în perioadele cu pericole de inundații, care produc acumularea
unui volum mare de apă care provoacă degradarea structurală a obiectivului. Se recomandă o
monitorizare a barajului mai atentă pentru a evita eventualele accidente materiale și omenești, cu
scopul asigurării siguranței în exploatare a structurii.
5.2.4 Concluzii
În concluzie, obiectivele prezentate în această lucrare științifică au deplasări spațiale
verticale față de anul punerii în funcțiune.
Unele baraje studiate se încadrează în limitele admise pentru acest tip de structură specială,
iar altele pot reprezenta un pericol pentru societate.
Aceste tasări sunt produse datorită vechimii lor, dar și influența factorilor exteriori precum
terenul de fundare pe care sunt amplasate, volumul precipitațiilor care au loc în bazinul barajelor
de acumulare care execită forțe asupra lor provocând degradări structurale de-a lungul timpului.
5.3 Concluzii generale
Monitorizare în timp a structurilor inginerești speciale are ca scop asigurarea stabilității și
a siguranței în exploatare. Procesul de urmărire în timp a construcțiilor este complex și necesită
cunoașterea fenomenelor ce au loc asupra obiectivelor studiate.
Monitorizarea în timp a structurilor speciale, precum cele analizate în prezenta lucrare este
deosebit de importantă deoarece implică evitarea unor evenimente nedorite care au consecințe
sociale, economice, ecologice și totodată îndepărtează într-o anumită măsură consecințele
greșelilor de proiectare, execuție și de exploatare. În urma observațiilor asupra obiectivelor
studiate, dacă se constată abateri de la comportamentul obișnuit, măsuri ar trebui luate. Soluțiile
depind de natura problemei și trebuie determinată în funcție de fiecare caz. Acțiunile care pot fi
luate sunt:
efectuarea unei inspecții vizuale detaliate;
repetarea măsurătorilor pentru confirmarea eventualelor deplasări ale structurii;
reevaluarea stabilității utilizând date noi;
creșterea frecvenței măsurătorilor;
instalarea de instrumente suplimentare;
proiectarea și construirea măsurilor de remediere;
funcționarea rezervorului barajului la un nivel inferior; și coborârea de urgență a
rezervorului.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
37
Capitolul 6
Studii privind optimizarea comportamentului în timp a structurilor
inginerești aflate în exploatare prin metode topografice digital
moderne
Capitolul prezintă monitorizarea efectuată asupra a două structuri inginerești tip viaduct.
Determinările deplasărilor spațiale ce au loc asupra ambelor obiective le-am efectuat pe parcursul
a trei ani de cercetare utilizând metoda clasică prin nivela clasică, cât și metode topografice digital
moderne: stația totală inteligentă, tehnica satelitară și tehnologia UAV. Pot afirma că prezenta
parte din lucrarea științifică conține un studiu de caz complet, viaductul din strada Combinatului,
municipiul Galați, în vederea întocmirii unui program de optimizare pentru acest tip de activitate.
6.1 Optimizarea stabilității punctelor de stație pentru eficientizarea
monitorizării în timp a structurilor inginerești în exploatare utilizând metode
topo-geodezice
Optimizarea poziției punctelor de stație în monitorizarea deplasărilor construcțiilor în
exploatare este o necesitate datorată faptului că în funcție de poziția punctelor de stație se
maximizează vizibilitatea și implicit precizia de determinare. Datorită faptului că uneori aceste
obiective supuse monitorizării nu mai sunt izolate să poată permite o gamă variată a pozițiilor
punctelor de observare ci uneori chiar în aglomerări urbane care ne îngustează foarte mult această
arie iar optimizarea poziției acestora este imperios necesară.
6.1.1 Introducere
Construcțiile civile sau inginerești au scopul de a îndeplini cerințele legate de obiectivele
beneficiarilor. Acestea trebuie să satisfacă trei condiții fundamentale: rezistență, stabilitatea și
siguranța în exploatare. Asigurarea acestor cerințe sunt date prin procesul de urmărire în timp a
comportamentului construcțiilor începând cu execuția lor. Activitatea de monitorizare în timp a
clădirilor se face pe toată durata lor de viață și în timpul exploatării acestora pentru a oferi confort,
economie, menținerea unei structuri rezistente prin reabilitarea sa, evitarea distrugerilor materiale,
a pierderilor de vieți omenești, cât și protejarea mediului înconjurător .
6.1.2 Material și metodă
Vectorul deformărilor verticale ale obiectivelor studiate supuse unor forțe dinamice și
statice, se obține cu ajutorul unor metode topo-geodezice precise. Acesta presupune fixarea unor
puncte de stație situate în afara ariei de influență a structurii urmărite în soluri stabile. Din punctele
de stație se face citirea către reperii de control de pe construcție obținându-se astfel un ciclu de
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
38
măsurători geodezice de monitorizare. Punctele de control studiate își pot schimba poziția odată
cu construcția.
Autorul Nistor G. în lucrarea sa, încearcă să găsească poziția stabilă a punctelor de stație
prin măsurarea direcțiilor azimutale ale unghiurilor și compensarea erorilor. Astfel, se consideră
un punct de stație A față de care se vor citi orientările punctelor de referință, Oi, unde i=1-n̅̅ ̅̅ .
Datorită unor procese complexe, punctul de stație inițial A, va ajunge în altă poziție A ͗ . Valorile
din ciclul inițial de măsurare, respectiv orientarea, valorile unghiului orizontal comparate cu
valorile curente ale prezentului ciclu de măsurare, necesită introducerea unei valori εi pentru a
atinge paralelismul între cele două direcții.
θi=θi͗+εi, i=1-n̅̅ ̅̅ . (6.1)
Sα=√
[dd]-1n
∑ [d]k[d]
ktk=1
t(t-1)(n-1)
(6.2)
unde dk este diferența între valorile inițiale și cele măsurate, dar și cele reduse la origine. n –
reprezintă numărul de direcții, iar t – numărul de serii de măsurători.
A doua etapă este de a face diferența între ciclul inițial și cel curent a valorii azimutale :
∆i=αi͗ -αi, i=1-n̅̅ ̅̅ , (6.3)
astfel, se va putea calcula valoarea erorii celor mai mici pătrate pentru o singură diferență
unghiulară :
s∆=±√sα2+sα ͗
2 . (6.4)
Suma algebrică a diferențelor este calculată astfel :
[∆i]=∆1+∆2+….+∆n. (6.5)
Erorile accidentale apar dacă[∆i] = 0, iar dacă diferențele valorilor azimutale vor conține
erori accidentale și sistamatice datorită deplasării punctului de stație, atunci suma algebrică va fi
∆i] ≠ 0. În cazul în care suma algebrică a erorilor accidentale este zero, atunci suma va putea fi
definită ca o valoare medie a erorilor :
∆0=[∆𝑖]
𝑛. (6.6)
Eroarea sistematică medie va avea următoarea valoare :
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
39
δi=∆i-∆0. (6.7)
Astfel valoarea medie a erorii celor mai mici pătrate a unei singure diferențe unghiulare va
fi :
(s∆)=√[δδ]
n-1 (6.8)
În final pentru a calcula stabilitatea punctului de stație A se va calcula :
(s∆)calculat
=(s0)=
(s∆)√2
s∆
(6.9)
unde se va compara rezultatul obținut din aplicarea formulei 5.9 cu o valoarea s0, indicând
schimbarea poziției de stație A. Așadar, dacă s0calculat<s0admisibil
, înseamnă că punctul este stabil.
Dacă s0calculat >s0admisibil
, atunci punctul de stație și-a schimbat direcția între două intervale de
determinări azimutale, iar deplasările spațiale trebuie corectate.
Studiul de caz ales pentru verificarea stabilității rețelei de monitorizare este viaductul de
pe Calea Prutului. Obiectivul are o importanță deosebită datorită faptului că reprezintă o cale de
comunicație între Municipiul Galați și vama Giurgiulești. De asemenea, acesta reprezintă cale de
acces către Șantierul Naval Galați. Rețeaua de urmărire în timp a comportamentului a obiectivului
(Figura 5.15) din prezenta lucrare este formată din: reperii de monitorizare (R1 , R2,
R3,........,R15), punctele de stație (C1, C2,….,C6) fixate în afara ariei de influență a mișcărilor
obiectivului și puncte de orientare (O1,O2, O3,O4) bine determinate cu ajutorul metodelor
geodezice de înaltă precizie.
Figura 6.1. Structura rețelei de urmărire în timp a viaductului
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
40
Obiectivul are un număr total de 15 reperi încastrați pe construcție situați la o distanță unul
față de celălalt de 10 metri (Figura 6.2). Punctele de stație sunt materializate prin buloane din oțel
fixați în beton de o parte și de alta a viaductului (Figura 6.3).
Figura 6.2. Reperi de monitorizare-viaduct
Figura 6.3.
a) Punct de stație b) Stația totală în poziția punctului de control
6.1.3 Studiu de caz-Viaduct strada Calea Prutului, Municipiul Galați
În această parte a lucrării se prezintă rezultatele măsurătorilor pentru cele trei cicluri de
monitorizare în timp a reperilor viaductului, respectiv ciclul inițial, ciclul 1 și ciclul 2 din diferite
puncte de stație. Astfel, în funcție de erorile obținute pe cele trei direcții X,Y,Z se va alege cea mai
optimă poziție a punctului de stație.
Măsurătorile au fost efectuate cu stația totală digital modernă Leica TCR 407 și cu
miniprisma Leica GMP 111 folosită în lucrări de înaltă precizie, cum este procesul de urmărire în
timp a construcțiilor civile și inginerești. Dispozitivul are o precizie de 2 ˮ cu o acuratețe de 7ˮ
pentru determinarea unghiurilor, 5 mm + 2 ppm precizie pentru citirea distanțelor, cu o lungime
maximă de vizare cu mini prisma de 2000 m în condiții normale atmosferice și o axă electronică
dublă pentru compensarea citirilor.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
41
Figura 6.4.
b) Stația totală Leica TCR 407 a) Miniprisma Leica GMP 111 și TCR 407
Figura 6.5. Deplasările spatiale verticale raportate la ciclul inițial pe direcția X
În concluzie, obținerea stabilității punctului de stație se face din mai multe intervale de
observații asupra reperilor de monitorizare, cu vizibilitate bună către punctele și astfel încât să
putem determina un număr cât mai mare de puncte, iar amplasarea punctului de stație trebuie să
fie înafara zonei de influență a mișcării obiectivului pentru a avea un control asupra rezultatelor
procesului de monitorizare.
6.1.4 Concluzii
În această lucrare științifică, am determinat stabilitatea punctelor de stație folosind
stația totală digital modernă pentru a monitoriza în timp o structură inginerească de tip viaduct.
În acest context, măsurătorile le-am efectuat cu un instrument tip stație totală Leica TCR
407 cu miniprisma Leica GMP 111 de precizie înaltă cu metoda drumuirii sprijinite la capete de
coordonate cunoscute pentru punctele de stație.
Stabilitatea punctului de stație depinde de o serie de condiții cum ar fi: amplasarea înafara
zonei de mișcare a construcției monitorizate, vizibilitatea către un număr cât mai mare de reperi
din o singură poziție, lungimea de vizare către punctele de pe obiectiv să fie cât mai scurtă pentru
o precizie înaltă, iar dispozitivul folosit să conțină o precizie ridicată pentru măsurarea elementelor
topografice.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
42
6.2 Metode avansate pentru controlul acurateții punctelor de stație în
monitorizarea comportamentului structurilor inginerești aflate în exploatare
folosind tehnici geodezice satelitare
Monitorizarea construcțiilor inginerești de importanță este obligatorie și necesară mai ales
în zonele urbane aglomerate. Realizarea unei rețelele de urmărire în timp stabile și optime duce la
eficientizarea monitorizării în timp a obiectivelor prin utilizarea metodelor satelitare.
În prezenta secțiune din lucrarea științifică, am descris o analiză referitoare la acuratețea
datelor obținute cu ajutorul tehnologiei satelitare pentru urmărirea în timp a comportamentului
unei construcții inginerești utilizând Sistemului Românesc de Determinarea a Poziției (ROMPOS)
ce se bazează pe sisteme satelitare precum: Sistemul Global de Navigare Satelitară (GNSS),
GLONASS și Galileo, dar și pe stații permanente GNSS obținând date în timp real în sistemul de
coordonate european ETRS89 (Choy S., et al, 2013). Scopul acestei lucrări este de a compara
folosirea Sistemului de Poziționare Globală (GPS) și a GLObal'naia NAvigaționnaia Sputnikovaia
Sistema - GLONASS, atât individual cât și simultan pentru determinarea punctelor de sprijin a
rețelei de monitorizare.
6.2.1 Introducere
Monitorizarea comportamentului construcțiilor în timp este un proces extrem de complex
și necesită instrumente speciale de monitorizare. Echipamentele geodezice cu evoluția tehnologiei
și a societății au cunoscut o evoluție semnificativă. Determinarea deplasărilor spațiale ale
structurilor inginerești se face în prezent folosind metode moderne, printre care se numără și
tehnologia prin satelit.
6.2.2 Metoda satelitară pentru monitorizarea în timp
Urmărirea în timp prin metode topografice folosind tehnica satelitară din prezenta lucrare
științifică va fi realizată pentru o structura inginerească de tip viaduct. Obiectivul fiind cel mai
lung viaduct (Figura 6.9, 6.10) din România. Construit în perioada 1968-1970 pe 15 piloni înalți
(Figura 6.11) de 60 de metri a cunoscut de la început multiple tasări datorită terenului mlăștinos
pe care a fost edificat.
Figura 6.9. Viaduct - strada Combinatului Figura 6.10. Viaduct - vedere aeriană
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
43
Figura 6.11. Viaduct-vedere piloni
Am propus o rețea de urmărire în timp alcătuită din reperii de monitorizare existente pe
viaduct, puncte de control, puncte de stații din care vom citi mișcările pe verticală a structurii și
punctele de orientare de coordonate cunoscute. Amplasamentul reperilor viaductului (Figura 6.12)
se află la capetele rosturilor la aproximativ 150 de metri unul față de celălalt pe ambele laturi ale
obiectivului. Reperii de urmărire în timp se află în număr de câte doi la capătul rostului de o parte
și de alta. Numărul total de reperi pe lungimea viaductului este de 40 de reperi.
Figura 6.12. Amplasament reperi pe viaduct
Punctele de control (P1, P2,..., P7) (Figura 6.13) vor fi determinate cu ajutorul tehnologiei
GPS. Determinările fiecărui punct de control se va face prin citirea cu sistemul NAVSTAR-GPS,
GLONASS, BeiDou individual și la unison.
Figura 6.13. Puncte de control
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
44
Instrumentul utilizat pentru măsurarea punctelor de control este GPS RTK Stonex S10
(Figura 6.14a, b). Receiverul GPS are un număr de 220 de canale, poate recepționa simultan GPS
L1 C/A, L2 E, L2 C, L5, Glonass L1 C/A, L1 P, L2 C/A (Glonass M), L2 P , L3, SBAS simultan
L1 C/A, L5, Galileo E1, ESA, E5B (rezervat) și Bei Dou 2/Compass : B1, B2.
Figura 6.14.
a) GPS RTK Stonex S10 b)GPS RTK Stonex S10 cu accesorii
Acuratețea aparatului pentru citirea orizontal static este de 2,5 mm + 0,1ppm, vertical
static: 3,5 mm + 0,4 ppm, orizontal RTK în soluție fixă :8 mm + 1 ppm, vertical RTK în soluție
fixă: 15 mm + 1 ppm și DGPS:orizontal 0,25 m/vertical 0,45 m. Punctele de stație și mărcile de
monitorizare în timp vor fi determinate folosind stația totală digital modernă Leica TCR 805 Power
(Figura 6.15).
Figura 6.15. Stația totală – Leica TCR 805 Power
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
45
6.2.3 Rezultate și discuții- Studiu de caz-Viaduct strada Combinatului, Municipiul Galați
Rețeaua de monitorizare în timp a viaductului este formată din punctele de control P1,
P2,..., P7 determinate cu GPS RTK Stonex S10, iar reperii obiectivului R1, R2,...R 40 au fost citiți
cu Stația totală Leica TCR 805 prin metoda retrointersecției.
Se poate observa că precizia determinărilor GPS-NAVSTAR variază între 0.001-1.280
metri de citiri cu toate constelațiile. Valorile ridicate pentru cele trei direcții pentru punctul P1 se
datorează localizării punctului lângă arborii înalți care au împiedicat semnalul de la sateliți.
Această eroare poate fi rezolvată prin utilizarea stației totale digitale moderne prin citirea P1 din
alt punct bine determinat cu ajutorul instrumentului GPS cu metoda retrointersecției.
Pe de altă parte, determinările BeiDou sunt la o diferență de 0.001-0.114 metri față de
măsurătorile simultane. De asemenea, timpul de măsurare cu BeiDou a fost foarte ridicat datorită
statutului fiecărui punct, care a durat mult până la atingerea unei poziții fixe. Cea mai bună precizie
este obținută prin constelația GLONASS, deoarece diferențele dintre cele simultane și individuale
sunt apropiate: 0,001-0,038 metri.
Diferențele determinărilor constelațiilor satelitare individuale și simultane au loc datorită
unor erori influențate de dispunerea sateliților pe orbite, a condițiilor atmosferice, vizibilitatea
către sateliți, erorilor electronicii receptorului, a antenei instrumentului, refracției troposferice,
refracției ionosferice, erorilor de orbită, dar și a numărului de sateliți disponibili în timpul citirii
punctului așa cum am detaliat în Tabelul 6.4.
TABEL 6.4. Numărul de sateliți pentru determinarea punctelor de control
Nr.Punct NAVSTAR-GPS GLONASS BeiDou Simultan
P1 8 13 8 14
P2 7 14 9 15
P3 7 14 9 15
P4 7 13 8 13
P5 8 14 7 14
P6 8 15 8 15
P7 8 16 9 17
În cadrul Tabelului 6.4 se prezintă numărul de sateliți cu care au fost obținute punctele de
control a rețelei de monitorizare a viaductului. Se poate remarca constelația GLONASS cu un
număr ridicat de sateliți, cât și toate cele trei constelații simultane. Astfel, se obține o precizie
îmbunătățită a poziției punctelor, dar și valoarea erorilor scade.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
46
Erorile care pot apărea în timpul procesului de măsurare cu tehnicile satelitare pot fi
accentuate de către receptorii GPS prin următorii parametri prezentați în Tabelul 6.5:
1. Position Dilution of Precision – PDOP
2. Horizontal Dilution of Precision – HDOP
3. Vertical Dilution of Precision – VDOP
Valorile PDOP determinate cu NAVSTAR GPS pentru punctele P1, P2,...., P7 variază între
1-2 metri ceea ce reprezintă un randament excelent. Același lucru putem afirma despre GLONASS
și valorile efectuate cu toate constelațiile. În schimb pentru BeiDou, PDOP-ul se încadrează între
1-3 metri ceea ce indică un randament bun, dar nu ideal.
În concluzie, o acuratețe bună este obținută cu constelația GLONASS, dar ideală este
varianta cu toate constelațiile satelitare datorită parametrilor PDOP, VDOP și HDOP ce se
încadrează în valori excelente, dar și a numărului mare de sateliți recepționați în timpul
determinărilor și vizibilitatea bună între aceștia.
6.2.4 Concluzii
În această lucrare științifică, am determinat acuratețea punctelor de control folosind metoda
satelitară pentru a monitoriza în timp o structură inginerească de tip viaduct.În acest context,
măsurătorile au fost efectuate cu un instrument tip GPS utilizând îmbinarea simultană a
constelațiilor satelitare, cât și varianta individuală.
Rezultatele au arătat că în condiții de vizibilitate bună, neobstrucționată de condiții
climatice, clădiri înalte sau copaci semnalul recepționat de către GPS a avut o performanță,
fiabilitate și disponibilitate mai bună. În urma studiilor efectuate asupra valorilor fiecărui tip de
constelații individuale și combinate, au fost obținute pozițiile punctelor de control.
Acuratețea ideală pentru punctele de control a fost determinată utilizând sateliții
GLONASS dar și prin folosirea combinată a constelațiilor disponibile de receptorul utilizat. Astfel,
se obține o creștere a calității datelor, stabilitatea punctelor de control, evitarea pierderii semnalului
și disponibilitatea combinată și simultană a sateliților.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
47
6.3 Tehnici și metode de eficientizarea monitorizării în timp a structurilor
inginerești aflate în exploatare
Realizarea unui proces eficient de urmărire în timp a construcțiilor se efectuează prin
utilizarea metodelor și tehnicilor topo-geodezice moderne care sa ne garanteze corectitudinea
datelor cu o precizie cat mai mare a rezultatelor obținute.
Am realizat o comparație a rezultatelor obținută cu tehnologia satelitară, stația totală digital
modernă și nivela clasică de înaltă precizie folosite în mod individual pentru a monitoriza într-un
ciclu reperii de pe o structură inginerească de tip viaduct.
6.3.1 Material și metodă
Obiectivul studiat are materializate pe toată lungimea sa 40 de reperi (R1, R2,..., R40)
pentru urmărirea tasării la distanțe de aproximativ 150 metri, situate la capetele rosturilor. De
asemenea, pentru un control mai bun în prelucrarea observațiilor și compensarea erorilor s-a
realizat o rețea de puncte de control alcătuită din 7 buloane (P1, P2,...,P7).
În primă fază s-au efectuat măsurători folosind metoda drumuirii sprijinite la capete de
puncte de coordonate cunoscute cu stația totală digital modernă (ST) Leica TCR 407 (Figura 6.20
b) pornind din punctul P2 cu inchidere pe P7, s-au determinat citirile pe X,Y și Z a reperilor de
tasare.
Al doilea ciclu de observații a fost efectuat cu ajutorul tehnicii satelitare utilizând GPS
Stonex S8 (GPS)(Figura 6.20 c) folosind toate constelațiile satelitare în timp real pentru a măsura
fiecare reper monitorizat de pe viaduct pe toate lungimea sa.
Ultima etapă pentru obținerea deplasărilor spațiale verticale ale structurii inginerești a
constat în folosirea metodei clasice prin nivelmentul geometric de înaltă precizie cu nivela clasică
Ni002(NC) (Figura 6.20 a).
Procedeul s-a desfășurat astfel: staționarea cu nivela clasică a pornit de pe punctul de
control P2 citind reperii vizibili, urmând ca următoarele stații ale nivelei să fie la mijlocul rosturilor
pentru a putea determina toate mărcile de monitorizare. În total au fost un număr de 10 stații cu
vize înainte și înapoi pentru a putea obține închiderile drumuirii, aceasta trebuie să aibă valoarea
0.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
48
Figura 6.20.
a) Staționare cu nivela Ni 002
pe punctul P6
b) Stația totală Leica TCR
407
c) GPS Stonex S8
Procedeul nivelmentului clasic de înaltă precizie a fost stabilit cu ajutorul unui program de
calcul prin compensarea manuală a observațiilor în Excel, unde s-au introdus formulele și s-au
obținut valorile tasărilor.
Rezultatele obținute cu stația totală au fost descărcate cu ajutorul programului Leica Geo
Office Tools, compensarea citirilor făcându-se automat în memoria aparatului.
De asemenea, citirile în timp real cu tehnica satelitară au fost descărcate și comparate cu
datele inițiale ale obiectivului studiat.
6.3.2 Rezultatelor obținute și aplicarea teoriei deciziei în monitorizarea în timp a viaductului
Coordonate punctelor de monitorizare determinate cu dispozitivele topografice, măsurate
pe cele trei direcții X,Y și Z aflate pe lungimea viaductului s-au comparat cu datele inițiale.
În urma comparării rezultatelor a celor trei aparate: stație totală, GPS și nivela clasică am
constatat că diferențele obținute din citirile cu nivela sunt cele mai mari. Acest lucru se datorează
mai multor factori de influență. Funcție de valorile rezultatelor se poate lua o decizie în ceea ce
privește cea mai optimă tehnică pentru activitatea de monitorizare. În Figurile 6.21, 6.22, 6.23 se
vor prezenta detaliat deplasările spațial verticale față de valorile inițiale ale cotelor reperilor de
monitorizare.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
49
Figura 6.21 Deplasările spațiale verticale obținute cu nivela clasică
Figura 6.22 Deplasări spațiale verticale obținute cu GPS
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940
Deplasări spațial verticale-GPS
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
50
Figura 6.23 Deplasări spațiale verticale obținute cu stația totală
În final, pot afirma că stația totală digital modernă este cel mai optim dispozitiv pentru
monitorizarea în timp a viaductului datorită valorilor obținute a deplasărilor spațiale verticale,
determinarea având o precizie foarte ridicată, erorile accidentale și sistematice pot fi eliminate prin
compensarea erorilor.
6.3.3 Concluzii
Stabilitatea și siguranța în exploatare sunt caracteristici importante oferite de fiecare
construcție inginerească. O monitorizare în timp a comportamentului structurilor civile poate oferi
o viziune clară asupra mișcărilor obiectivelor studiate și astfel se pot evita eventualele incidente
materiale și omenești.
6.4 Tehnologie topografică modernă utilizată pentru optimizarea urmăririi
comportamentului în timp
În prezenta parte a cercetării științifice am realizat o monitorizarea a structurii inginerești,
tip viaduct prin folosirea tehnologiei digital moderne prin scanarea terestră a vehicului fără pilot-
UAV (Unmanned Aerial Vehicle).
Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor deplasărilor spațiale a fost efectuată cu ajutorul
unui software specializat pentru drone. Datele au fost preluate sub formă de nori de puncte și
informațiile referitoare la reperii de urmărire au fost interpretate individual.
6.4.1 Introducere
Unmanned Aerial Vehicle, cunoscut și sub numele de dronă, este un instrument topografice
folosit în scopuri militare pentru recunoaștere, explorarea și supravegherea terenului, dar poate fi
utilizat și în scop civil pentru a desfășura activități precum monitorizarea comportamentului unei
structuri inginerești, observații atmosferice, cercetări științifice, controlul traficului, fotografierea
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
51
aeriană, explorarea gazelor petroliere (Sankarasrinivasan S., et al., 2015). Datorită răspândirii largi
și a folosirii în mod uzual, dronele mici sau mari sunt fabricate de diverse companii.
6.4.2 Material și metodă
Monitorizarea comportamentului în timp a structurii inginerești, viaductul situat în
municipiul Galați, strada Combinatului, o lucrare de artă importantă și strategică a fost făcută prin
utilizarea dronei DJI Mavic Air (Figura 6.24).
Figura 6.24. UAV-DJI Mavic Air
În urma determinărilor efectuate la teren s-a procedat la descărcarea datelor din dronă prin
utilizare programului Pix4D, software profesional în prelucrarea datelor din dronă.
Pix4D a fost dezvoltat în cadrul companiei elvețiene Pix4D în anul 2011 în cadrul École
Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Computer Vision Lab, companie care este
responsabilă pentru introducerea produselor software care folosesc fotogrammetria și viziunea
computerelor pentru a transforma imagini DSLR, RGB, termice și multispectrale în hărți 3D și
modelare 3D. Sistemul de operare utilizat pentru Pix4D este Windows, Linux sau MacOs, iar
acesta este disponibil în 8 limbi: engleză, spaniolă, rusă, germană, franceză, japoneză, italiană și
coreană.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
52
Figura 6.30. Nor de puncte 3D - viaduct
6.4.3 Rezultate și discuții
În cadrul acestei secțiuni am interpretat determinările efectuate asupra celor 40 de reperi
cu drona DJI Mavic Air față de rezultatele din ciclul inițial al monitorizării viaductului. Valorile
obținute din UAV au fost în sistemul de coordonate World Geodetic System – WGS 84 și
transformate în sistemul de coordonate 1970 prin programul TransDat. Rezultatele măsurătorii
sunt prezentat în tabelul 6.8.
Figura 6.32. Graficul deplasărilor spațiale verticale -UAV
Pot afirma că datorită diferențelor foarte mari obținute din monitorizarea structurii cu
drona, acest tip de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor nu este recomandat pentru
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Deplasări spațiale verticale - UAV (m)
Ciclul I Ciclul inițial
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
53
determinarea deplasărilor spațiale întrucât precizia oferită nu este atât de eficientă din punct de
vedere al acurateții. Din punct de vedere al timpului, care este de minim o oră pentru obținerea
informațiilor și numărul de operatori (1) ar putea reprezenta o variantă optimă în monitorizare, dar
scopul monitorizării în mod general este de a elabora rezultate precise din punct de vedere a
acurateții.
6.4.4 Concluzii
În această parte a lucrării am elaborat o monitorizare a comportamentului în timp a
structurilor inginerești aflate în exploatare prin utilizarea mijloacelor digital moderne, respectiv
drona. Datele le-am obținut prin măsurătorile cu drona DJI Mavic Air, iar apoi prelucrarea și
introducerea lor a fost efectuată cu ajutorul programului specializat Pix4D. Am obținut un nor de
puncte 3D al imaginilor suprapuse din UAV, un model 3D al terenului și al obiectivului
monitorizat, dar și un ortofotomazaic.
Tehnica UAV poate fi folosită în monitorizarea topo-geodezică a construcțiilor doar în
condițiile realizării unei comparație între profilele 3D a structurilor, minim două, pentru a observa
fisurile, crăpăturile sau modificările ce au loc la baza structurală.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
54
6.5 Analiza multicriterială a sistemului de urmărire a comportamentului în
timp a construcțiilor prin metoda Promethee
Metoda de obținere a soluției optime pentru monitorizarea obiectivelor a fost constituită
din trei etape: stabilirea scopului, fixarea criteriilor și selecția alternativelor pentru sistemul de
monitorizare (Figura 6.33).
Figura 6.33. Schema sistemului optim de monitorizare pentru structurile inginerești
Fiecărui grup de criterii introdus în programul de prelucrare Visual Promethee Gaia i-a fost atribuit
ponderi de importanță (Tabel 6.9).
Tabel 6.9. Selecție scenariilor sistemului optim de urmărire a comportamentului în timp a
construcțiilor prin metode topografice
Nr.Crt Grup criterii
Scenariu și Importanța grupului de criterii
Scenariul 1 Scenariul 2 Scenariul 3
1. Criterii tehnice 50% 80% 20%
2. Criterii calitative 50% 20% 80%
2.Fixarea criteriilor
1.Stabilirea scopului
Alegerea sistemului optim de monitorizare pentru structurile inginerești aflate în
exploatare
3.Alternative sistem de monitorizare
Nivelă Stație
totală
GPS Laser Scanner UAV
Cost Precizie Timp Resursă Distanță de
măsurare
Acuratețea
datelor
Spațiu de
stocare Autonomie
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
55
Comparațiile între cele trei scenarii propuse în monitorizarea topo-geodezică în timp a
comportamentului structurilor inginerești aflate în exploatare se pot vizualiza în figurile 6.43, 6.44,
6.45. Graficele vor prezenta soluția optimă care va putea fi aplica în acest caz.
Figura 6.45. Comparație scenarii de analiză multicriterială (I, II, III)
Analizând rezultatele obținute din primul și al treilea scenariu, putem afirma că soluția
optimă pentru monitorizarea deplasărilor spațiale în timp a structurilor inginerești aflate în
exploatare poate fi efectuată cu stația totală ca aparatură. Observațiile au fost influențate de
precizie și costuri. Valorile apropiate în cele două cazuri le regăsim și în cazul nivelei.
6.6 Concluzii
Prezentul capitol privind optimizarea urmăririi comportamentului în timp a structurilor
inginerești aflate în exploatare de tip viaduct am efectuat următoarele:
măsurarea deplasărilor spațiale verticale pentru ambele obiective utilizând metode
clasice (nivela clasică), cât și mijloace digital moderne (stația totală inteligentă, tehnica satelitară
și tehnologia UAV);
prelucrarea și interpretarea datelor recepționate prin întocmirea de grafice pentru
studierea fiecărui fenomen în ansamblu sau separat de mișcare a structurilor.
Am procedat la culegerea datelor referitoare la cotele inițiale ale structurii inginerești, tipul
solului de fundare și eventualele evenimente care au avut loc de-a lungul timpului asupra
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
56
construcției. Rezultatele obținute au fost introduse în grafice și tabele pentru a observa valorile
deplasărilor spațiale verticale și variațiile între determinări.
În final, am utilizat metoda Promethee implementată în programul Visual Promethee Gaia
pentru optimizarea metodelor de urmărire în timp a comportamentului construcțiilor, una
din cele mai moderne tehnici de decizie multicriterială.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
57
Capitolul 7
Concluzii generale, contribuții personale și valorificarea rezultatelor
7.1 Concluzii generale
Urmărirea în timp a comportamentului construcțiilor aflate în exploatare este un
proces complex prin care se menține calitatea structurilor inginerești, îndeplinând cerințele legate
de stabilitate, durabilitate și rezistență pe toată durata de viață a lor.
Activitatea de urmărire în timp este definită ca observarea directă a mișcărilor
obiectivelor în raport cu fenomenele din mediul înconjurător sau tehnologic. Procesul de urmărire
în timp se împarte în două categorii: curentă și specială. Reglementările legislative din România
stabilesc faptul că monitorizarea construcțiilor intră în sarcina proprietarilor, administratorilor sau
a beneficiarilor. Toate evenimentele ce au loc asupra structurilor indiferent de destinația lor, se
înscriu în Cartea Tehnică a construcției și în Jurnalul Evenimentelor.
Tipurile de deplasări se clasifică astfel: liniare (tasări, bombări, încovoierea
elementelor de construcție, înclinări, crăpături și fisuri, deplasări pe orizontală), unghiulare (rotiri
verticale sau orizontale ale elementelor structurale a construcției) și specifice (alungiri și scurtări
ale elementelor structurii).
Pe plan internațional, o serie de autori care studiază activitatea de urmărire a
comportamentului în timp a structurilor inginerești aflate în exploatare aduc un aport important în
domeniu prin observarea unor serii de avantaje în folosirea tehnologiilor inteligente. Aceștia
realizează observații asupra mai multor tipuri de construcții: clădiri civile, poduri, baraje, tuneluri,
alunecări de teren, versanți sau evoluția zonei de coastă a plajelor, structuri înalte, unde
implementează echipamentele digital moderne în mod individual sau simultan.
În cadrul capitolul 5 s-au propus două studii de caz cu privire la aplicarea
optimizării urmăririi comportamentului în timp a construcțiilor prin utilizarea metodelor clasice.
Ulterior parcurgerii etapelor specifice monitorizării, s-au elaborat concluzii cu privire la cauzele
degradărilor și evoluția lor de-a lungul timpului.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
58
Studiul al doilea de caz prezintă evoluția în timp a structurilor inginerești speciale,
tip baraj în număr de 10 obiective situate în regiunea Moldovei, România, încadrate în clasa de
importanță ,, B ”. Structurile de tip baraj necesită o monitorizare permanentă și perioadică pentru
a evita pierderile de vieți omenești și materiale. Acestea servesc ca rezerve de ape potabile,
producător de energie și/sau zid de sprijin.
În capitolul 6 privind optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în
timp a metodelor topografice moderne s-au implementat două studii de caz a structurilor
inginerești de tip viaduct. Studiul de caz I a avut drept scop eficientizarea optimizării monitorizării
prin optimizarea celui mai stabil punct de stație. Obiectivul este viaductul din Calea Prutului din
Municipiul Galați, România care are materializat pe structura sa un număr de 15 reperi și 6 puncte
de stație situate înafara ariei de influență a deplasărilor.
Studiul de caz al II-lea din Capitolul 6 vizează o structură inginerească tip viaduct
care leagă platforma siderurgică ArcelorMittal de municipiul Galați. Pentru acest tip de obiectiv
s-a utilizat o structură de optimizare a monitorizării completă prin utilizarea mijloacelor clasice de
măsurare a deplasărilor spațiale verticale, cât și tehnici digital moderne.
7.2 Contribuții personale
În aria urmăririi în timp a comportamentului construcțiilor prin metode topografice, am
dezvoltat o serie de probleme teoretice și practice privind acest proces complex de monitorizare,
printre care am contribuit personal în atingerea obiectivelor prezentei cercetări astfel:
întocmirea unei cercetări bibliografice legate de: clasificarea construcțiilor în funcție de
importanța lor, cadrul legislativ național în domeniul urmăririi în timp a construcțiilor,
cauzele deplasărilor spațiale și categoriile de urmărire în timp a construcțiilor;
descrierea etapelor de urmărire în timp a comportamentului construcțiilor prin metode
topografice;
realizarea unei sinteze legate de factorii de influență a deplasărilor spațiale a structurilor
inginerești;
identificarea, realizarea și caracterizarea metodelor și tehnicilor clasice și digitale moderne
utilizate în activitatea de monitorizare a structurilor inginerești aflate în exploatare;
prezentarea stadiului actual pe plan internațional în evoluția procesului de urmărire în timp
a comportamentului construcțiilor prin metode topografice digital moderne, cât și
descrierea fiecărei proceduri individual și expunerea avantajelor și a dezavantajelor fiecărei
soluții;
introducerea noțiunilor legate de conceptul optimizării în monitorizarea construcțiilor prin
utilizarea teoriei deciziei multicriteriale, definirea principiului de optimizare, identificarea
și precizarea criteriilor cantitativi și calitativi pentru tehnicile topografice în urmărirea în
timp a construcțiilor;
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
59
selectarea și descrierea metodei Promethee utilizate în aplicarea teoriei deciziei
multicriteriale, împreună cu avantajele acestei tehnici;
descrierea abordărilor din ramura ingineriei civile pe plan internațional a practicării tehnicii
Promethee;
desfășurarea unui program de cercetare experimentală, desfășurat timp de trei ani pentru
cele 7 construcții civile de patrimoniu național din cadrul Universității Dunărea de Jos din
Galați, prin descrierea caracteristicilor fiecărei structuri și observarea cu tehnologii clasice
a deplasărilor spațiale verticale ce au avut loc de-a lungul timpului față de un ciclu inițial;
analiza tipurilor de degradări ce au avut loc asupra construcțiilor Universității Dunărea de
Jos din Galați si inventarierea factorilor care au cauzat deplasările spațiale;
studiu de caz privind asigurarea stabilității și securității monitorizării topo-geodezice a
structurilor inginerești speciale aflate în exploatare – monitorizarea unor baraje
o prelucrarea datelor si identificarea deplasărilor verticale care au apărut față de anul
punerii în funcțiune a barajelor cu evidențierea celor maximale.
studiu de caz efectuat pentru viaductul situat în Calea Prutului din municipiul Galați,
obiectiv deosebit de important deoarece reprezintă o cale de comunicație între șantierul
Naval Damen, vama Giurgiulești și Galați, am realizat optimizarea celui mai stabil punct
de stație pentru eficientizarea monitorizării în timp a comportamentului obiectivului;
o realizarea și materializarea rețelei de urmărire în timp compusă din: 15 reperi fixi
pe ambele părți ale viaductului, 6 puncte de stație situate în afara ariei de influență
a deplasărilor structurii determinate prin tehnologie satelitară în timp real și 4
puncte de orientare din rețeaua geodezică națională;
o parcurgerea ciclului de măsurători pentru obținerea datelor legate de deplasările
spațiale verticale, a observațiilor azimutale a punctelor de stație prin utilizarea
stației totale digitale Leica TCR 407 și a minei prisme Leica GMP 111;
o identificarea stabilității punctelor de stație prin aplicarea teoriei erorilor celor mai
mici pătrate si evidențierea efectelor în urma prelucrării datelor din cele trei cicluri
de măsurători
studiu de caz reprezentat de monitorizarea unei structuri ingineresti de tip viaduct situat în
partea de Nord-Vest a municipiului Galați, strada Combinatului fiind o importantă cale de
acces care leagă platforma combinatului siderurgic ArcelorMittal și face parte din drumul
județean DJ 252 dintre Galați, Matca și Tecuci. Obiectivul este cel mai lung viaduct din
România, cu o vechime de peste 50 de ani, construită în perioada 1968 – 1970 cu o lungime
de 1.3 km pe 15 piloni cu o înălțime de peste 60 de metri;
o proiectarea si realizarea rețelei de urmărire în timp materializată prin buloni de
metal este compusă din: 40 de reperi amplasați pe ambele laturi ale viaductului la
capetele rosturilor câte doi reperi pe o singura parte și 7 puncte de control localizate
la ambele capete ale obiectivului;
o realizarea ciclurilor de măsurători la intervale diferite cu stația digitală Leica TCR
805 Power și miniprisma Leica GMP 111,
o analizarea acurateței punctelor de control în monitorizarea viaductului folosind
tehnici moderne satelitare prin utilizarea instrumentului digital modern GPS RTK
Stonex S10, unde s-au obținut acuratețea fiecărei constelații de sateliți individual și
în ansamblu pentru precizia poziției punctelor de stație;
o realizarea unor analize comparative intre datele obținute pe diferite cicluri de
măsurare si stabilirea variantei optime pentru constelația ideală;
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
60
o eficientizarea monitorizării în timp a comportamentului in timp a viaductului prin
analiza comparativă a trei instrumente topografice diferite: nivelă clasică, stație
totală digitală reflectoress și tehnica satelitară;
o monitorizarea obiectivului utilizând tehnici moderne
UAV
Laser scan
Smart total Station
o optimizarea multicriteriala a metodelor de monitorizare utilizând metoda
Promethee
realizat unui brevet de invenție denumit ,,Trepied Solar ” care are rolul de a eficientiza
activitatea topografică, cât și procesul urmăririi în timp a comportamentului construcțiilor
prin asigurarea longevității bateriilor instrumentelor topografice utilizând energie solară.
câștigarea a doua proiecte de mobilitate in calitate de director
o Participare conferința Paris, Franta
o Participare conferința Montreal, Canada
7.3 Valorificarea rezultatelor
Pe parcursul programului de cercetare doctorală, rezultatele obținute au fost concretizate
astfel:
Publicarea, în calitate de autor sau coautor, a unui număr de 13 lucrări științifice astfel:
- Lucrări publicate în reviste/volume cotate ISI:
1. Morariu D.I., Șerbănoiu I., Miron M., Lepădatu D., Advanced tools for optimization
and efficiently monitoring behavior in service stage of buildings using renewable energy,
8th Conference on Material Science and Engineering (UgalMat 2018), IOP Conference
Series: Materials Science and Engineering, 485, 012014, doi: 10.1088/1757 -
899X/485/1/012014, 2019.
2. Miron M., Morariu D.I, Cucos I., Alecu C.I., Judele L., Lepădatu D., Photovoltaic
panels cost optimization with flexible polymer semiconductor cells using fuzzy logic, 8th
Conference on Material Science and Engineering (UgalMat 2018), IOP Conference
Series: Materials Science and Engineering, 485, 012014, doi:10.1088/1757 -
899X/485/1/012013, 2019.
3. Morariu D.I., Lepădatu D., Judele L., Cucos I., Station Points Stability Optimization
For Efficiently Monitoring Behavior In Service Stage Of Civil Engineering Structures
Using Topo Geodesic Methods, 18th International Multidisciplinary Scientific
GeoConference SGEM, Vol 1.1, ISBN: 978-1-5108-7357-5, 2018.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
61
4. Judele L., Lepădatu D., Antonescu I., Boboc A., Morariu D.I., Nanotechnology in
concrete materials - a powerful macro-material influenced by its nano-properties, 18th
International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, Vol 1.1, ISBN: 978-
1-5108-7357-5, 2018.
- Lucrări publicate în reviste indexate BDI incluse în baze de date internaționale:
3. Lepădatu D., Morariu D.I., Cherradi T., Rotaru A., Serbanoiu I. and Judele l., Smart
technology optimization by multicriteria analysis of civil engineering structure in service
stage through topo-geodetic monitoring, The Fourth International Conference on Smart
City Applications (SCA 2019), 2-4 octombrie 2019. Casablanca Marocco. – în evaluare
4. Morariu D.I., Lepădatu D.,
Șerbănoiu I., Multicriterial optimization of topo-geodetic
techniques for behaviour monitoring in service stage of civil engineering structures, The 9
th International Conference on Advances in Computing, Control and Networking – ACCN,
2019, IRED, Londra, Marea Britanie, 20-21 iulie 2019 - Rezumat acceptat
5. Lepădatu D., Morariu D.I., Judele J., Boaca G., Optimization of several estimating
functions by multicriterial analysis of civil engineering structure in service stage geodetic
monitoring, International Conference - IRF Global R2T Conference&Exibition, 19-22
noiembrie 2019, Las Vegas, NV – USA Rezumat acceptat
6. Morariu D.I., Lepădatu D., Geodetic monitoring of buildings in service stage and
identification of structural degradation causes, Buletinul Institutului Politehnic din Iași,
vol. 64 (68), nr.2, pp 27-41, 2018
7. Morariu D.I., Lepădatu D., Topo-geodetic tools optimisation for efficientely behaviour
monitoring in service stage of civil engineering structures, Lucrări Științifice – Seria
Agronomie, secția Apă și Sol, Editura ,, Ion Ionescu de la Brad, Iași ”, Volumul 61, numărul
1, Iași, pp. 193-198, ISSN : 1454-7414, 2018.
8. Morariu D.I., Lepădatu D., Topo-geodetic modern methods and techniques for monitoring
process, Lucrări Științifice – Seria Agronomie, secția Apă și Sol, Editura ,, Ion Ionescu de
la Brad, Iași ”, Volumul 60, numărul 2, Iași, pp. 139-144, ISSN : 1454-7414, 2017
- Lucrări publicate în volume ale conferințelor internaționale:
1. Morariu D.I., Șerbănoiu I., Lepădatu D., Assurance de stabilite et de securite au
stade de service par la surveillance geodetique de structures speciales de genie civil,
13th International Conference of CIGI QUALITA 2019, Canada, Montreal, 2019.
2. Morariu D.I., Lepădatu D., Advanced method for station point control accuracy to
monitor the behaviour in service stage of civil engineering structures using geodetic
satellite technology, Proceedings of Eighth-International-Conference-On-Advances-
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
62
in-Civil-Structural-and-Mechanical-Engineering-ACSM, Paris, Franța, pp. 22-26,
doi : 10.15224/978-1-63248-154-2-12, 2018.
- Lucrări publicate în volume ale conferințelor naționale:
1. Morariu D.I., Evoluția instrumentelor optice și optico-electronice pentru măsurarea
unghiurilor, Creații Universitare 2017 – Al X-lea Simpozion Național, Iași, România
Brevet de invenție :
1. Morariu D.I., Trepied Solar – brevet de inveție –Oficiul de Stat pentru Invenții și
Mărci (OSIM), România, depozit nr. A/ 00465/ 12.10.2017, cu rezumatul publicat în
Buletinul Oficial de Proprietate Industrială, Volumul 1, 2019.
Proiecte de mobilitate pentru cercetători:
1. Morariu D.I. (director de proiect), AUF- Soutien aux manifestations scientifiques
pour les jeunes chercheurs - 2019 (Europe centrale et orientale), Agence
Universitaire de la Francophonie - AUF , 2019.
2. Morariu D.I. (director de proiect), Proiecte mobilitate pentru cercetători, susținut
de Ministerul Cercetării și Inovării, Competiția 2018 – Program de Eligibilitate,
CNCS – UEFISCDI, proiect număr: PN-III-P1-1.1-MC-2018-1052, PNCDI III,
2018.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
63
Bibliografie
1. Abdelrazaq A., Validating the Structural Behavior and Response of Burj Khalifa: Synopsis
of the Full Scale Structural Health Monitoring Programs, International Journal of High -
Rise Buildings, vol.1, numărul 1, 2012.
2. Akgul M., Yurtseven H, Akburak S., Demir M., Kerem Cigizoglu H., Ozturk T., Eksi M.,
Orhan Akay A., Short term monitoring of forest road pavement degradation using
terrestrial laser scanning, Measurement, vol.103, 2017.
3. Albu M.R., Giurma I., Methodes modernes d'analyse des deformations et déplacements de
bâtiments, Buletin De L'institut Polytechnique, Hydrotechnique Section, Vol.64, no.2, Iasi,
2018.
4. Bakon M., Perissin D., Lazecky M., Papcoa J., Infrastructure Non-Linear Deformation
Monitoring Via Satellite Radar Interferometry, CENTERIS 2014 - Conference on
ENTERprise Information Systems / ProjMAN 2014 -International Conference on Project
MANagement / HCIST 2014 - International Conference on Health and Social Care
Information Systems and Technologies, 2014.
5. Boş N., Iacobescu O., Cadastru şi Carte Funciară, Editura C.H.Beck, Bucureşti, 2009.
6. Boș N., Iacobescu O., Boș N.C, Topografie Digitală, Editura C.H.Beck, București, 2015.
7. Brișan M.C, Topografie – Note de curs pentru specializarea Construcții civile, industriale
și agricole, Editura Matrix Rom, București, 2005.
8. Coșarcă C., Topografie Inginerească, Editura Matrix Rom București, 2003.
9. Fabbri S., Giambastiani B.M.S., Sistilli F., Scarelli F., Gabbianelli G., Geomorphological
analysis and classification of foredune ridges based on Terrestrial Laser Scanning (TLS)
technology, Journal of Geomorphology,vol.295, 2017.
10. Filimon R., Botez M., Costăchel A., Mihail D., Russu A., Topografie Generală, Editura
Tehnică, Bucureşti,1958.
11. Fuchs A., Alby E., Begriche R., Grussenmeyer P., Perrin J.P., Confrontation du relevé laser
3D aux techniques de relevé conventionnelles et de développement d’outils numériques pour
la restitution architecturale, Hal Archives- Ouvertes, France, 2008.
12. Goodwin N., Armston J.D., Muir J., Stiller I., Monitoring gully change: A comparison of
airborne and terrestrial laser scanning using a case study from Aratula, Queensland,
Geomorphology, vol.282, 2017.
13. Grecea C., Bălă A.C., Gridan M.R, Herban S.I., Mușat C.C., Măsurarea terestră și
cadastrale, Ghid pentru practici special, 2013.
14. Hsu-Shih S., Yu-Ting C., Chii-Pwu C., A Generalized PROMETHEE III with Risk
Preferences on Losses and Gains, International Journal of Information and Management
Sciences, vol.27, pp.117-127, 2016.
15. Iacobescu O., Curs pentru învăţământul la distanţă - Topografie-Geodezie, Universitatea
Ştefan cel Mare, Facultatea de Silvicultură, Suceava, 2013.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
64
16. Janeras M., Jara J.A., Royánc M.J, Vilaplana J.M. , Aguasca A., Fàbregas X., Gili J.A ,
Buxóa P., Multi-technique approach to rockfall monitoring in the Montserrat massif
(Catalonia, NE Spain), Engineering Geology 219, 2017.
17. Jato-Espino D., Castillo-Lopez E., Rodriguez-Hernandez J., Juan Carlos Canteras-Jordana
J.C., A review of application of multi-criteria decision making methods in construction,
Automation in Construction, vol.45, pp. 151-162, 2014.
18. Kuttykadamov M.E., Rysbekov K.B., Milev I., Ystykul K.A., Bektur B.K., Geodetic
monitoring methods of high-rise constructions deformations with modern technologies
application, Journal of Theoretical and Applied Information Technology, vol.93, numărul 1,
2016.
19. Lepădatu D., Covatariu D., Săndulache G., Roșu A.R., The performing of the Civil
Engineering and Building Services Faculty`s topographic network and the inventory of its
spatial co-ordinates, Lucrări Științifice, Seria Agronomie, vol.56, numărul 2, Iași, România,
2013.
20. Lepădatu D., Topografie pentru Ingineri Constructori, Editura Societății Academice ,, Matei
– Teiu Botez ˮ Iași, 2016.
21. Lepădatu D., Judele L., Sandulache G., Mocreac V., Civil engineering and building service
topographic permanent landmarks. Spatial coordinate optimization, Present Environment
and Sustainable Development, vol. l 10, număr 1, pp. 171–178, 2016.
22. Lepădatu D., Judele L., Sandulache G., Rosu A.R, Diac M., The evolution of optical and
optoelectronic distance measurement techniques in applied topography, Lucrări Ştiinţifice,
seria Agronomie, vol. 57, numărul 2 , 2014.
23. Lepădatu D., Barreau L., Jannot G.,Identification des methodes et techniques de mesures et
optimisation utilisees en topographie afin d’assurer la qualite des travaux en genie civil,
Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Technical University Gheorghe Asachi, Iași, 2014.
24. Mazurek J., A new model for multiple criteria decision making with ordinal rankings of
criteria and Alternatives, International Journal of Economics and Statistics Vol. 2, 2014.
25. Maxim R., Danciu V., Rus T., Moldoveanu C., Study of monitoring river sediments, Journal
of Geodesy, Cartography and Cadastre, Ediția a VI-a , București, 2017.
26. Menzori M., Molina V.E., Evaluation of PPP/GNSS obtained Coordinates Accuracy using
a Decision Tree, International Journal of Advanced Engineering Research and Science
(IJAERS), vol.5, numărul 12, 2018.
27. Mândru L., Begu L.S., Optimizarea deciziilor în condiții de risc și incertitudine, 2009
28. Moldoveanu C., Neuner J., Badea G., Onose D., Badea C.A, Măsurători Terestre
Fundamente, Vol I, Editura Matrix Rom, București, 2002.
29. Monserrat O., Deformation measurement using terrestrial laser scanning data and least
squares 3D surface matching, 2008.
30. Morariu D.I., Șerbănoiu I., Lepădatu D., Assurance de la Stabilité et de la Sécurité de
Fonctionnement des Structures en Génie Civil de L’Eau par la Surveillance Géodésique,
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
65
EasyChair Preprint no. 1202, International Conference Cigi Qualita, Montreal, Canada,
2019.
31. Morariu D.I., Lepădatu D., Geodetic monitoring of buildings in service stage and
identification of structural degradation causes, Buletinul Institutului Politehnic din Iași, vol.
64 (68), numărul.2, pp 27-41, 2018.
32. Morariu D.I., Lepădatu D., Advanced method for station point control accuracy to monitor
the behaviour in service stage of civil engineering structures using geodetic satellite
technology, Proceedings of Eighth-International-Conference-On-Advances-in-Civil-
Structural-and-Mechanical-Engineering-ACSM, pp.22-26, Paris, France, 2018.
33. Morariu D.I., Evoluția instrumentelor optico și optico-electronice pentru măsurarea
unghiurilor, Creații Universitare, a 10-a Ediție a Simpozionului Național, Iași, 2017.
34. Morariu D.I., Lepădatu D., Topo-geodetic modern methods and techniques for building
monitoring process, Lucrări Științifice – Seria Agronomie, secția Apă și Sol, Editura Ion
Ionescu de la Brad, vol. 60, numărul.2, pp. 139-144, Iași, 2017.
35. Multicriteria Decision, Methods and Applications in Sustainable Development –MDMASD,
2019.
36. Neamțu M., Onose D., Neuner J., Măsurarea topografică a deplasărilor și deformațiilor
construcțiilor, Institutul de Construcții, București, 1988.
37. Negrilă A., Onose D., Savu A., The use of laser scanner for monitoring static tested
construction, RevCAD Journal of Geodesy and Cadastre, Alba Iulia, 2013.
38. Neuner J., Sisteme de poziţionare globală, Editura Matrix Rom, București, 2000.
39. Nistor G., Onu C., Pădure D., Greșiță I.C., Study of the stability over time of
microtriangulation network station points, used as a reference system for the determination
of the horizontal deformations vector of the studied constructions, Revista Revcad,
Universitatea ,, 1 Decembrie 1918 ”, vol.23, Alba- Iulia, România, 2017.
40. Rădulescu A.T.G.M., Rădulescu G.M.T, Urmărirea comportării terenurilor și
construcțiilor, Metode, Tehnologii și Instrumente, U.T Press, Cluj - Napoca , 2017.
41. Rădulescu A.T.G.M., Rădulescu V.M.G.M.,Rădulescu G.M.T., Ștefan O., Arsene C.,
Topografie minieră, Editura U.T Press, Cluj – Napoca, 2017.
42. Rusu A, Boş N.,.Kiss A, Topografie Geodezie, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,
1982.
43. Oprescu N. şi colaboratorii, Manualul inginerului geodez, Editura Tehnică, vol. II,
București.
44. Sătmareanu F. Measurement methods used in tracking behaviour in time of construction,
Revista RevCAD, Universitatea ,, 1 Decembrie 1918 ”, vol. 21, pp. 161-170, Alba Iulia,
România, 2016.
45. Șerbănoiu I., Verdeș M., Șerbănoiu A.A., Șerbanoiu B.V., Munteanu M., Actual Trends in
Construction Project Management in Romania, Advanced Engineering Forum, Elveția,
2017.
Optimizarea metodelor de urmărire a comportamentului în timp a construcțiilor prin metode topografice
66
46. Tapete D., Casagli N., Luzi G., Fanti R., Gigli G., Leva D., Integrating radar and laser-
based remote sensing techniques for monitoringstructural deformation of archaeological
monuments, Journal of Archaeological Science, ediția 40, 2013.
47. Trandafir R., Modele și algoritmi de optimizare, Editura AGIR, București, 2004.
48. Yang H., Omidalizarandi M., Xu X., Neumann I., Terrestrial laser scanning technology for
deformation monitoring and surface modeling of arch structures, Composite Structures,
2016.
49. ***, https://drl.ro/webtt/discipline/co/lectii/cursuri/CO210%20-20Teoria%20deciziei.pdf,
Curs de Teoria deciziei.
50. ***, Hotărârea de Guvern – HG nr.766 din 21 noiembrie 1997 cu modificările și completările
ulterioare, pentru aprobarea unor regulamente privind calitatea în construcții, Guvernul
României.
51. ***, ORDIN nr. 847 din 2 iunie 2014 pentru aprobarea Procedurii privind activităţile de
control efectuate pentru aplicarea prevederilor legale privind urmărirea curentă şi specială a
comportării în exploatare a construcţiilor - indicativ PCU 004.
52. Hotărârea de Guvern nr.912/2010 - 2010 privind aprobarea procedurii de autorizare a
zborurilor în spaţiul aerian national.
53. ***, Legea 182/2002 - privind protecția informațiilor clasificate.
54. ***, Legea 165/2015 - activitățile de zbor cu drone.
55. ***, Legea 10/1995- privind calitatea în construcții cu modificările și completările
ulterioare, Monitorul Oficial, 1995.
56. ***, Legea 50/1991 - privind autorizarea executării lucrărilor de construcții cu modificările
și completările ulterioare, Monitorul Oficial, 1991.
57. ***, MLAPT P130-1999, Normativ privind comportarea în timp a construcțiilor indicativ.
58. ***, STAS-2745-90, Normativ privind urmărirea în timp a construcțiilor prin metode
topografice.
59. ***, http://djimavicair.com
60. ***, http://pix4d.com
61. ***, http://mdrl.ro, Ministerul Dezvoltării Regionale și Turismului.
62. ***, https://micron-tools.ro
63. ***, https://ro.wikipedia.org
64. ***, http://leica-geosystems.com/products, Leica.
65. ***, http://surveyequipment.com
66. ***, http://gnss.be
67. ***, http://galileo-nav.com.
68. ***, http://smartsensys.com.