Наблюдения за деформациями зданий и сооружений

Методы наблюдений за осадками и деформациями зданий и сооружений. Нивелирные марки и ходы по ним. Створные наблюдения. Триангуляция и полигонометрия. Изображение деформаций.

При проектировании инженерных сооружений действительные свойства материала и геометрическая схема конструкции заменяется расчетной, поэтому фактическая работа конструкции всегда отличается от расчетной. В результате периодического изменения внешних условий, таких как температура, влажность, воздействие человека и других сооружение в целом и его отдельные части перемещаются относительно своего первоначального положения.

В районах с особыми условиями строительства сдвижений и деформаций избежать, практически не удается. К таким районам относятся северные территории с вечной мерзлотой, зоны распространения слабых оснований в виде плывунов, обводненных и заболоченных участков, зыбучих песков. К районам с особыми условиями строительства относятся и территории, подрабатываемые горными выработками.

Методы измерений осадок и деформаций подразделяются на две группы. К первой относятся методы, основанные на измерениях, связанных с установкой приборов непосредственно на сооружении или внутри него (маятниковые приборы, кренометры, деформетры). К этой группе можно отнести и фотограмметрические методы фиксации и отслеживания динамики деформаций. Ко второй группе относятся измерения отражающие величины абсолютных горизонтальных и вертикальных перемещений. Среди них геометрическое и гидростатическое нивелирование, триангуляция, створные методы и другие.

Рис. 68. Установка контрольных маячков

Процесс наблюдений за деформациями состоит из нескольких циклов. Начальный цикл наблюдений проводят с целью определения исходного материала для дальнейшего сравнения. Второй цикл наблюдений осуществляют, как правило, после получения сооружением каких-либо нагрузок.

Каждый последующий цикл приурочивают к периоду, в течение которого наиболее характеризуется состояние сооружения.

Самым простым способом (рис. 68) наблюдения за деформациями элементов

здания, которые выражаются трещинами, является установка маячков. Маячок представляет собой пластину из гипса или цемента. По нанесенным на такой маячок меткам можно судить о качественных показателях деформаций. Если трещина увеличивается и смещается, то на маячке возникает разрыв и смещение, величину которых легко замерить.

Для измерения горизонтальных сдвижений и кренов сооружений применяют способ угловых измерений (рис. 69). У основания сооружения и в верхней его части закрепляют визирные марки х, Х, y и Y. Перпендикулярно предполагаемым кренам закладывают наблюдательную станцию АБСД. Наблюдения ведут в следующей последовательности. Теодолит устанавливают в точку А и измеряют горизонтальные углы β_хАБ = β;_1, β_ХАБ = β;₂ и вертикальный угол δ_АХ. Для контроля неподвижности станции измеряют расстояние D_АБ и контрольный угол α_САБ.

По каждому последующему циклу наблюдений определяют

- горизонтальное смещение основания ε;,

Рис. 69. Определение крена сооружения

- горизонтальное смещение верха γ,

- крен сооружения k,

- или его наклон i

где индексы «0», «n» и «n-1» соответствуют нулевому, текущему и предыдущему циклам измерений.

После наблюдений на точке А переходят к наблюдениям в точке Б и так далее.

Для наблюдения за осадками и вертикальными деформациями зданий по их периметру закладывают нивелирные реперы и марки и прокладывают ходы. Схема нивелирного хода представлена на рис. 70.

Реперы являются опорными знаками и закладываются на некотором расстоянии от здания или сооружения. Марки представляют собой простой нивелирный знак, закладываемый в несущих конструкциях и изменяющий свое высотное положение вследствие осадки. Число закладываемых марок зависит от назначения сооружения и его размеров.

	Рис. 70. Схема нивелирования осадочных марок

 

Чтобы обеспечить необходимую точность наблюдений необходимо производить нивелирование не ниже III класса, то есть приборами Н3 или точнее при разности превышений по черной и красной сторонам рейки до 2 мм и суммарной невязке хода (где L – длина хода в км).

Для принятия решений о необходимости защиты деформируемых объектов необходимо иметь изображение деформаций в наглядном виде. Для этого составляются отчеты и чертежи. Например, линии равных осадок (рис. 71) наглядно характеризуют местоположение максимальных значений, направления кренов и состояние фундамента.

Такие материалы позволяют правильно судить о динамике процесса оседаний, определять участки и время интенсивного, затухающего или закончившегося процесса, выяснить влияние внутренних и внешних факторов на деформации.