Наблюдения за кренами и трещинами зданий и сооружений.

Креном здания называется отклонение его от проектного положения в вертикальной плоскости. Крен может возникать от неравномерной осадки основания здания или сооружения. Величина крена может быть определена с помощью отвеса, теодолита или приборов вертикального проектирования. При наблюдениях за кренами зданий и сооружений предельные ошибки измерений не должны превышать для гражданских и промышленных зданий 0,0001h, и 0,0005h для дымовых труб, башен и мачт, где h – высота сооружения.

Рис. Схемы определения крена сооружения: а- вертикальным проектированием; б – способом горизонтальных углов

При использовании отвеса для определения крена нить закрепляют на вершине сооружения и по её отклонению определяют абсолютную величину крена с помощью линейки или рулетки с миллиметровыми делениями. Относительная величина крена рассчитывается по формуле i = l / h, где h – высота сооружения. Этим способом можно определять крен здания высотой до 15 м. Определение крена сооружения можно выполнять с помощью теодолита. Для этого теодолит следует установить над постоянно закрепленным знаком, расположенным на расстоянии в пределах двойной высоты сооружения. После приведения теодолита в рабочее положение визирную ось его зрительной трубы наводят на выбранную заметную точку В, расположенную на вершине сооружения. Далее визирную ось зрительной трубы опускают на уровень основания сооружения и отмечают проекцию точки В на горизонтальной рейке, расположенной перпендикулярно к визирной линии теодолита. Далее устанавливают теодолит в другой вертикальной плоскости, перпендикулярной первоначальной. Общую величину крена рассчитывают по формуле l = l₁² + l₂ ², где l₁ и l₂ – величины кренов, измеренных в первой и во второй взаимно перпендикулярной плоскости. С целью определения динамики изменения вектора крена наблюдения проводят по разработанному циклу через определенные промежутки времени с одних и тех же закрепленных постоянных знаков. Вместо теодолитов в геодезии могут применяться оптические приборы вертикального визирования с уровнем для приведения вертикальной оси в отвесное положение. С помощью таких приборов можно определить крен сооружения высотой до 100 м с точностью до 1 мм.

Для наблюдений за изменениями крена высотных зданий и сооружений часто используется способ горизонтальных углов. В этом способе необходимо иметь на местности два закрепленных пункта А и В, которые должны находиться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Далее с помощью высокоточного теодолита измеряют угол β₁ между направлением АВ и направлением на фиксированную наблюдаемую точку С, расположенную на вершине сооружения и угол β₂ между направлением ВА и наблюдаемой точкой С. Через заданный промежуток времени вновь измеряют углы β₁ и β₂, после чего находят разности Δβ₁ и Δβ₂. Далее по формулам для приближенного расчета расстояний определяют величины l₁ и l₂, и рассчитывают величину крена l по формуле l = l₁² + l₂². Отношение величины крена к высоте сооружения показывает относительную меру крена данного сооружения. Деформации фундаментов зданий и сооружений могут вызывать в стенах и несущих конструкциях трещины, которые подразделяются на активные, если происходит процесс их расширения, и неактивные, если процесс расширения трещины прекратился. Наблюдения за трещинами проводятся с помощью специальных маяков, которые представляют собой плитки из гипса или алебастра. Маяк крепится к конструкции здания поперек трещины в её наиболее широком месте. Если трещина будет увеличиваться в процессе наблюдений, то уже на маяке через определенный промежуток времени появится трещина, ширину которой измеряют линейкой с миллиметровыми делениями. Далее трещину перекрывают новым маяком и продолжают наблюдения. Результаты наблюдений за трещинами заносят в специальный журнал, куда записывают ширину трещины, время её образования, время установки и обновления маяков. Далее специальные комиссии делают соответствующие выводы относительно опасности трещины с позиций возможного разрушения здания.

Фотограмметрические методы определения деформаций

В современной геодезии определение деформаций зданий и сооружений может быть выполнено с помощью фотограмметрического метода. Сущность данного метода заключается в использовании для анализа осадок и сдвигов здания или сооружения фотографических снимков наблюдаемого объекта с помощью фототеодолита или стереофотограмметрического прибора. Этот метод позволяет определять перемещения любого количества наблюдаемых точек исследуемого сооружения одновременно по направлению двух или трех координатных осей. Фотографирование производится с закрепленных на местности геодезических пунктов через определенные заданные промежутки времени, называемые циклами наблюдений. Для определения смещений точек сооружения в вертикальном положении фотографирование производят с одного и того же пункта. В этом случае при анализе фотоснимка смещение точки сооружения в горизонтальном направлении ΔХ – характеризующее сдвиг сооружения и в вертикальном направлении ΔZ – характеризующее осадку определяются по формулам:

ΔХ_i = X_i – X₀ = Y·x_i /f - Y·x_o /f = Y Δx /f;

ΔZ_i = Z_i – Z₀ = Y·z_i /f - Y·z_o /f = Y Δz /f;

Где X_i, Z_i, X₀, Z₀ – координаты точки сооружения в текущем и начальном цикле наблюдений x_i, z_i, x₀, z₀ – координаты точки сооружения на фотоснимке в текущем и начальном циклах наблюдения, Δx и Δz – смещение точек вдоль осей x и z на фотоснимке между циклами наблюдений. Y – расстояние от фототеодолита до наблюдаемого сооружения, f – фокусное расстояние объектива фотокамеры. Величины смещения точек на фотоснимках измеряются на специальном приборе – стереокомпараторе. Расстояние Y измеряется стальной лентой. При необходимости определить смещения точек сооружения по направлению трех координатных осей применяется стереофотограмметрический метод. Фотографирование сооружения производится с двух пунктов, расстояние между которыми называется базисом фотографирования. Далее по соответствующим формулам рассчитываются смещения точек по направлениям всех трех координат. Точность определения деформаций фотограмметрическим методом зависит от величины расстояния фотокамеры прибора до объекта и от неизменности положения пунктов, с которых производится фотографирование. При точном соблюдении всех требуемых условий, предъявляемых к фототеодолитной съемке, исследуемые деформации зданий или сооружений могут быть определены с точностью от 1 до 3 мм при расстояниях базиса фотографирования от 10 до 20 м.