Zaprzyjaźniony inspektor nadzoru budowlanego poprosił o pomoc w szybkim określeniu prawidłowości wykonania stropu w nowo budowanym domu jednorodzinnym. Chodziło o sprawdzenie, czy nie nastąpiło jego ugięcie w jednym z pomieszczeń.

Strop to podstawa

Kontrolowany przez inspektora nadzoru budynek to dom jednorodzinny z tzw. użytkowym poddaszem. Strop dzielący kondygnacje został wykonany w technologii gęstożebrowej, pospolicie zwanej terrivą. Elementami nośnymi w tej konstrukcji są żebra oparte na podporach (np. ścianach), przestrzeń między belkami wypełniona została pustakami betonowymi. Na całą powierzchnię stropu została wylana mieszanka betonowa, która wypełniła przestrzeń między pustakami, tworząc warstwę tzw. nadbetonu.

Najbardziej newralgicznym momentem podczas wykonywania tych prac budowlanych jest stemplowanie żeber. Jeśli czynność ta zostanie przeprowadzona niestarannie, to cała konstrukcja może się ugiąć. W najgorszym wypadku grozi to katastrofą budowlaną, w najlepszym – większymi kosztami podczas tynkowania sufitów i wyrównywania „fałd”.

Pobieżne oględziny optyczne sufitu nasuwały pewne wątpliwości co do poprawności wykonanej przez budowlańców pracy. Inspektor budowlany postanowił sprawdzić rzetelność usługi bardziej profesjonalnymi metodami.

Skanujemy

Ponieważ wszystkim – inwestorowi, inspektorowi i wykonawcom – zależało na czasie i szybkim poznaniu wyników pomiarów, postawiliśmy użyć do wyznaczenia kształtu sufitu dalmierza skanującego Leica 3D Disto. Ponieważ pomieszczenie, w którym badaliśmy sufit było prostokątem, zdecydowaliśmy się skorzystać z funkcji skanowania powierzchniowego.

Jest to narzędzie w menu instrumentu, które automatycznie mierzy współrzędne punktów na powierzchni. Przed rozpoczęciem pomiaru użytkownik definiuje poziom odniesienia (tzw. zero lub reper), wskazuje trzy punkty, z których system tworzy powierzchnię odniesienia (o jej funkcji w dalszej części) i określa interwał skanowania, czyli odstęp między kolejnymi mierzonymi punktami.

Resztę czynności pomiarowych realizuje za operatora 3D Disto. Urządzenie automatycznie przechodzi do kolejnych punktów, mierzy ich współrzędne i zapisuje w pamięci kontrolera.

Co w szklanej widać kuli?

Okazuje się, że na suficie o powierzchni ok. 28 m² zmierzyliśmy 434 punkty, które rozmieszczone były równo od siebie w odległości 25 cm. Uznaliśmy, że jest to wystarczające zagęszczenie, by wykryć większe zmiany kształtu stropu. Zeskanowanie takiej siatki zajęło instrumentowi ok. 20 minut.

Natychmiast w oknie programu sterującego można sprawdzić wstępne wyniki. W pierwszym oknie system pokazuje nam właściwie tylko jedną wartościową informację, a mianowicie łączną objętość powierzchni, która „wystaje” poza płaszczyznę odniesienia zdefiniowaną przez zmierzone w pierwszym kroku trzy punkty początkowe. Okazało się więc, że do wyrównania sufitu inwestor będzie musiał użyć co najmniej 0,2 m³ zaprawy tynkarskiej.

W drugim ekranie z wynikami mamy już dużo konkretniejsze dane. Klikając na dowolny punkt siatki i rozwijając u góry pasek narzędziowy, otrzymamy dwie ważne informacje – o różnicy wysokości tej pikiety nad płaszczyzną odniesienia i nad reperem. W naszym przypadku reperem był punkt na suficie, ten sam, który definiował płaszczyznę odniesienia. Przechodząc przez kolejne punkty w siatce, można z grubsza określić maksymalne odchyłki i poprawność wykonania konstrukcji.

Zastanawiacie się zapewne, dlaczego różnice wysokości nad płaszczyzną i nad reperem są różne? A dlatego, że funkcja skanowania może być wykorzystywana do pomiaru np. skosów. Wtedy różnica wysokości punktów nad płaszczyzną odniesienia będzie mówiła o nierównościach powierzchni, a różnice wysokości nad reperem są nieprzydatne. Inaczej jest w naszym przypadku, gdy sufit ma być w poziomie. Dane o wysokościach punktów nad płaszczyzną odniesienia mówią o krzywiźnie powierzchni sufitu, a o wysokościach nad reperem o wypoziomowaniu całej konstrukcji sklepienia.

Tabela i obrazy

Nie bez kozery użyliśmy do sterowania pracą skanera Leica 3D Disto dużego tabletu z dotykowym ekranem zamiast standardowego kontrolera. Pozwalało na to zainstalowane w komputerze oprogramowanie sterujące w wersji na system operacyjny Windows 7.

Zdecydowaliśmy się na użycie przenośnego komputera nie ze względu na większy komfort pracy, ale głównie z faktu możliwości natychmiastowego podejrzenia i analizy pełnych danych pomiarowych. Po ich wyeksportowaniu z systemu pomiarowego na dysku tabletu pojawiły się dwa bardzo interesujące pliki – arkusz kalkulacyjny i trójwymiarowy DXF.

Arkusz kalkulacyjny to takie magiczne narzędzie, które pozwala w formie tabelarycznej przeglądać dane i poddawać je podstawowym analizom. Kolumnę „Over/under area [m]” z wartościami różnic wysokości punktów na płaszczyzną odniesienia można filtrować, tworząc formuły warunkowe, wyszukiwać minimalnych i maksymalnych wartości ugięć stropu itp. Inżynier może wykrzesać z arkusza kalkulacyjnego naprawdę dużo informacji i zrobić z niego wartościowy raport z wykonanego pomiaru.

Plik z arkuszem kalkulacyjnym do pobrania.

Sam raport z arkusza kalkulacyjnego jednak słabo przemawia do wyobraźni zainteresowanych wynikami. Bo, o ile, łatwo znaleźć w nim wartości, to trudno wskazać anomalie fizycznie na suficie. Do tego celu właśnie służy trójwymiarowy plik DXF 3D.

Dosłownie po kilku podstawowych operacjach można stworzyć graficzną wizualizację zmierzonych punktów, która jednoznacznie określi nam krzywiznę powierzchni sufitu i prawidłowość jego wykonania pod kątem poziomowości.

↓ „Surowy” plik obserwacyjny

↓ Czerwona płaszczyzna odniesienia – widoczne punkty to „górki”, a niewidoczne to „dołki”

↓ Szybki wybór – czerwone to punkty o co najmniej 1 cm powyżej reperu, żółte to punkty o co najmniej 1 cm poniżej reperu, fioletowe to punkty o co najmniej 2 cm poniżej reperu

Plik DXF do pobrania.

Krótkie wnioski

Oko ludzkie jest zawodne. Tyle potwierdziliśmy, skanując powierzchnię sufitu Leica 3D Disto. To, co wydawało się ugięciem, okazało się drobnymi krzywiznami nieprzekraczającymi norm budowlanych. Inwestor może więc spać spokojnie.

Wyniki pomiaru pokazały jednak, że między przeciwnymi narożnikami sufitu (prawym górnym i lewym dolnym, patrząc na szkic) jest ponad 3 cm różnicy wysokości. Całe szczęście, że to nie podłoga.

Ile to wszystko trwało?

• skanowanie sufitu o powierzchni ok. 28 m² z ponad 400 punktami rozmieszczonymi równomiernie co 25 cm zajęło ok. 30 minut (rozstawienie sprzętu, uruchomienie komputera),
• 3D Disto było obsługiwane przez jedną osobę, nie korzystaliśmy z żadnych dodatkowych narzędzi budowlanych (drabin, rusztowań itp.),
• podstawowa obróbka danych w pliku wynikowym arkusza kalkulacyjnego i DXF została przeprowadzona na miejscu pomiaru na komputerze przenośnym i trwała ok. 15 minut.