Наблюдения за смещениями сооружений

Горизонтальные перемещения (сдвиги) определяются от опорных пунктов, расположенных вне сферы влияния здания, сооружения и принятых за неподвижные. Перемещения, определяемые относительно какой – либо точки здания, сооружения, называются относительными или взаимными.

Наблюдения за горизонтальными перемещениями зданий и сооружений после ввода их в эксплуатацию проводится дважды в году, желательно весной и осенью, и прекращаются, когда скорость смещения становится меньше 2 мм в год. Наблюдения возобновляются, когда появляются деформации, непредусмотренные проектом.

Метод створных наблюдений применяется для определения горизонтальных перемещений, где возможно установить наблюдаемые точки в плане на одной прямой (колонны зданий, плотины).

Рис. 8.3.1. Метод створов

При методе створных наблюдений (рис.8.3.1.) визирную ось прибора направляют от одного геодезического знака, на котором стоит прибор, на другой знак, а в створе на самом сооружении устанавливают особую марку для наблюдения за её положением в течение длительного времени. Величину смещения марки определяют либо посредством отсчетного приспособления на самой марке, либо путем измерения углов при помощи высокоточного теодолита. При этом горизонтальные перемещения вычисляют по формуле

(мм), (8.3.3.)

где d_i – расстояние от точки наблюдения до контрольной точки (мм); - угол смещения контрольной точки (с); r^// - постоянная величина (радиан в секундах), равная 206265.

Метод отдельных направлений применяется при невозможности закрепления створа на здании, сооружении. Сущность метода (рис.8.3.2.) заключается в повторных измерениях горизонтальных углов в опорных пунктах А и В. Величина горизонтального перемещения наблюдаемой величины будет равна:

, (8.3.4.)

где d₁ и d₂- расстояния, соответственно, от опорных пунктов А и В до наблюдаемой точки сооружения;

Рис. 8.3.2. Метод отдельных направлений

Наблюдения за кренами

Отклонение сооружения от проектного положения в вертикальной плоскости называется креном.

Крен зданий и сооружений можно измерять несколькими способами:

· вертикального проектирования с использованием отвеса, теодолита или прибора оптического вертикального визирования;

· горизонтальных углов;

· угловых засечек;

· координат и др.

Общая схема измерения крена способом вертикального проектирования состоит в перенесении по отвесной линии верхней точки B здания (рис. 8.4.1а.) на исходную горизонтальную плоскость. Отклонение точки B^/ от исходной точки A здания характеризует линейную l и угловую α величины крена.

Рис. 8.4.1. Схемы измерения кренов зданий и сооружений:

а – общий случай способа вертикального проектирования; б – с помощью теодолита; в – способом горизонтальных углов; г – способом угловых засечек

Самым простым способом вертикального проектирования является использование тяжелого отвеса. Его закрепляют вверху сооружения в точке B а отклонения нити отвеса от исходной точки A здания измеряют миллиметровой линейкой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях здания и вычисляют общую линейную величину крена по формуле

. (8.4.1.)

Крен в относительной мере выразится формулой

, (8.4.2.)

где h – высота сооружения.

Угловую величину крена, которая определяет его направление, вычисляют по формуле

. (8.4.3.)

Этот способ обеспечивает требуемую точность при высоте сооружения до 15 м.

Определение крена может быть выполнено с помощью теодолита (рис. 8.4.1б.), установленного над постоянным знаком примерно на расстоянии двойной высоты сооружения. Зрительную трубу наводят на заметную верхнюю точку сооружения В и отмечают проекцию этой точки на горизонтальной реечке, расположенной перпендикулярно к визирной линии теодолита, измеряя тем самым отклонение точки В^/ от исходной точки A на величину ΔY. Аналогично измеряют отклонение ΔX в другой вертикальной плоскости и вычисляют общую линейную l и угловую α величины крена по формулам (8.4.1.) и (8.4.3.).

Наблюдения за изменениями величины крена и его направлением выполняют периодическими измерениями с одних и тех же постоянных знаков.

При измерении кренов зданий и сооружений высотой до 100 м используют приборы оптического вертикального визирования, которые позволяют определять составляющие крена с точностью до 1 мм.

При измерении кренов способом горизонтальных углов (рис. 8.4.1в.) с закрепленных постоянных знаков I – II высокоточным теодолитом периодически измеряют горизонтальные углы β и γ между опорными направлениями I – II, II – I (или другими постоянными точками на местности) и направлениями на наблюдаемую верхнюю точку здания B. По разности углов β и γ между циклами измерений вычисляют составляющие крена ∆X и ∆Y по формулам:

; , (8.4.4.)

где d₁ и d₂ – горизонтальные проложения от теодолита до наблюдаемой точки B;

; .

Общий крен и его направление вычисляют по формулам (8.4.1.) и (8.4.3.).

При измерении крена способом угловых засечек (рис. 8.4.1г.) вокруг сооружения на расстоянии не менее одной и не более двух его высот закрепляют опорные пункты I, II и III, прокладывают полигонометрический ход и методом триангуляции вычисляют их координаты. С этих пунктов прямой угловой засечкой определяют координаты точек А и B по оси сооружения у его основания и на вершине (или только на вершине).

При измерении углов принимают во внимание, что ошибка в одну секунду создает погрешность в определении крена до 0,5 мм на каждые 100 м расстояния. Для определения направления на наблюдаемую точку около измеренных углов ставят букву «Л» или «П», обозначающую расположение точки А слева или справа относительно створа со станции на точку B.

По разности координат точек A и B (или одной точки B) в начальном и последующих циклах наблюдений вычисляют составляющие отклонения ∆X и ∆Y за данный промежуток времени:

; . (8.4.5.)

Общую линейную l и угловую α величины крена определяют по формулам (8.4.1.) и (8.4.2.).

Способ угловой засечки в основном применяют при определении кренов сооружений башенного типа (дымовых труб, силосных башен, мачт и других вертикальных линий).

Существуют и другие способы определения крена.

Наблюдения за трещинами

Трещины, образовавшиеся в результате деформации сооружения, измеряют с помощью особых маяков. Маяки представляют собой плитки из гипса, или цемента, которые крепятся к конструкции поперек трещины в наиболее широком ее месте. Если трещина продолжается увеличиваться, то на маяке через некоторое время появится трещина, которую измеряют линейкой между заранее нанесенными на стене штрихами, а трещину перекрывают новым маяком и продолжают наблюдение. Результаты наблюдений за трещинами заносят в специальный журнал, записывают ширину трещины, время ее образования, время установки и замены маяков. Измеряя периодически расстояния между маяками, определяют изменения размеров трещин.

Съемки трещин и наблюдения за их изменениями выполняют также путем фотографирования или зарисовок. Имеются электронные приборы, с помощью которых изменения величин трещин автоматически записываются на движущейся ленте.