Геодезические наблюдения за наклонами и кренами зданий и сооружений.

Крен — это вид деформации, свойственный сооружениям баненного типа. Появление крена может быть вызвано как неравномерностью осадки сооружения, так и изгибом и наклоном верхней его части из-за одностороннего температурного нагрева и ветрового давления. В связи с этим полную информацию о кренах и изгибах можно получить лишь по результатам совместных наблюдений за положением фундамента и корпуса башенного сооружения.

Крен зданий и сооружений измеряют несколькими основными способами:

1.Вертикального проецирования с использованием отвеса, теодолита или прибора оптического вертикального визирования;

2.Горизонтальных углов,

3. Угловых засечек.

Общая схема измерения крена (отклонения) способом вертикального проецирования состоит в перенесении по отвесной линии верхней точки здания на исходную горизонтальную плоскость.

Самым простым способом проецирования является использование тяжёлого отвеса. Его закрепляют в точке, а отклонения нити отвеса от исходной точки здания измеряют миллиметровой линейкой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях здания и вычисляют общую линейную величину крена по рабочей формуле. В связи с неудобствами, связанными с закреплением отвеса в верхних точках, а также влиянием действия ветра на величину отклонения нити отвеса от вертикали, его используют при высоте зданий и сооружений до 15 м.

В сложных условиях, особенно для сооружений большой высоты, для определения крена применяют способы вертикального проектирования, координат, углов и др.

В способе координат вокруг сооружения на расстоянии, равном полутора-двум его высотам, прокладывают замкнутый полигонометрический ход и вычисляют в условной системе координаты его пунктов. С этих пунктов через определенные промежутки прямой засечкой определяют координаты точек на сооружении. По разностям координат в двух циклах наблюдений находят составляющие крена по осям координат, полную величину крена и его направление.

Пример типовой исполнительной схемы результатов контроля решетки ствола башни четырехугольной формы представлен на рис. 1.5.

Рис. 1.5 Исполнительная схема решетки ствола башни

Типовая схема угловых измерений при контроле башни четырехугольной формы представлена на рис. 1,6. Угловые измерения выполняются с пунктов планового обоснования.

Рис. 1.6 Схема угловых измерений при контроле башни четырехугольной формы

Для определения величины крена по результатам нивелирования осадочных марок должно быть не менее трех на фундаменте или цокольной части сооружения. С этой же целью применяют различного вида клинометры, представляющие собой накладные высокоточные уровни с ценой деления до 5".

Основные требования к точности определения крена и применяемых методов указаны в ГОСТе 24846.81, согласно которому:

- предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты H наблюдаемого здания (сооружения) не должны превышать величин (мм), для:

гражданских зданий и сооружений - 0,0001 Н;

промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, доменных печей, мачт, башен и др. - 0,0005 Н;

фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001 Н.

- при измерении кренов фундамента (здания, сооружения) методом проецирования следует применять теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования.

- проецирование верхней деформационной марки вниз и отсчитывание по палетке (рейке), устанавливаемой в цокольной части, должно выполняться при двух положениях визирной трубы оптического инструмента не менее чем тремя приемами.

- величина крена определяется по разности отсчетов, отнесенной к высоте здания (сооружения) в двух циклах наблюдений.

- при измерении кренов методом координирования необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней точек здания (сооружения).В случае, если с концов базиса не видно основание здания (сооружения) необходимо способом засечек вычислить координаты верхней точки здания (сооружения), а координаты основания определить, используя полигонометрический ход, проложенный от пунктов базиса и имеющий не более двух сторон.

- для измерения крена зданий и сооружений сложной геометрической формы следует использовать метод измерения горизонтальных направлений с двух постоянно закрепленных опорных знаков, расположенных на взаимно перпендикулярных направлениях (по отношению к зданию, сооружению).

Величина крена (в угловой мере) должна определяться по линейной величине сдвига, отнесенной к высоте деформационной марки над подошвой фундамента.

- для измерения кренов фундаментов под машины и агрегаты в промышленных зданиях и сооружениях надлежит применять переносные или стационарные кренометры, позволяющие определить наклон в градусной или относительной мере.

Для определения крена сооружений в основном применяются приборы вертикального проектирования как оптические, так и лазерные. Оптические приборы не обеспечивают дистанционный съем информации, поэтому при долговременных наблюдениях за осадками сооружений целесообразно использовать лазерные приборы вертикального проектирования. Лазерная автоматическая система (ЛАС) состоит из излучателя, в качестве которого используют лазерный центрир (ЛЗЦ), снабженный жидкостным компенсатором. Он обеспечивает отвесное положение лазерного пучка, который является опорным. Пучок проходит через все тело плотины по специальной трубе.

При благоприятных условиях наблюдений оптические приборы вертикального проектирования обеспечивают точность 1-2 мм на 100 м. Точ­ность лазерных приборов составляет в среднем 15 мм на 300 м, а дальность проектирования может достигать 600 м и более.

Из современных приборов вертикального проектирования назовём опти­ческий прибор FG-L100 и лазерный прибор LV1 (рис. 5).

Прибор FG-L100 является аналогом известного PZL-100. Прибор LV1 имеет лазерный луч видимого диапазона, что позволяет исполнителю наблю­дать пересечение лучом плоскостей на расстоянии до 100 м. Диаметр лазерного пятна на таком расстоянии (в зенит) равен 7 мм. Центрирование прибора осу­ществляется встроенным лазерным центриром на расстояние (в надир) до 5 м при диаметре лазерного пятна 2 мм.

Рис. 1.6. Приборы вертикального проектирования FG-L100 (а) и LV1 (б)

Кроме традиционных геодезических методов для наблюдения за кренами, могут применяться фотограмметрические, связанные с применением фототеодолитов, а также современное технологии лазерного сканирования.