5. Поцикловое определение кренов здания

5.1 Общее описание крена

Неравномерные деформации основания здания являются причиной изменения пространственного положения здания или его частей. Одним из основных нормируемых СНиПом геометрических характеристик является крен здания.

Крен – это уклонение габаритов элементов здания, вертикально ориентированных от отвесной линии. Крены определяются для ребер здания и плоскостей стен по заданным сечениям.

Перед определением кренов, на здание условно наносят оси координат параллельно его продольным и поперечным осям, имеющие начало координат в геометрическом центре плоскости основания сооружения.

Частный крен – составляющая общего крена, спроецированная на одну из осей. Если частный крен направлен на уменьшение линейного размера здания, то он имеет знак «минус», если на увеличение – «плюс».

Для плоскостей определяют крены, имеющие лишь одну составляющую, перпендикулярную рассматриваемой плоскости. Их определение выполняют по некоторым сечениям данной плоскости. Количество плоскостей определяется конструктивным решением стен.

Крены ребер позволяют определить пространственную геометрию здания в целом. Крены плоскостей стен позволяют определять пространственную ориентацию стены и ее деформационные характеристики (прогиб, выгиб) и величины неплоскостности.

В зави­симости от вида и высоты сооружения, технических требований и условий наблюдений для определения крена применяют различ­ные способы:

Наиболее просто крен определяется с помощью отвеса или прибора вертикального проектирования (оптического или лазер­ного). Этот способ применяется в основном при возведении башен­ных сооружений, когда можно встать над его центром.

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

Так, в способе вертикального проектирования с двух точек I и II (рис.10), расположенных на взаимно перпендикулярных осях сооружения и на удалении от него в полторы-две высоты, с помощью теодолита проектируют определяемую верхнюю точку на некоторую плоскость в осно­вании сооружения (цоколь, рейку, палетку и т. п.). Зная расстояние S от теодолита до сооружения и затем d до его центра О, из наблюдений в нескольких циклах, используя отсчеты b и b₁, можно вычислить составляющие крена Q_x и Q_y по выбранным осям и полную величину крена Q.

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 времени 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.

Способ горизонтальных углов применяют, если основание соору­жения закрыто для наблюдений.

В этом случае с закрепленных на местности пунктов А и В (рис.11), находящихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, периодически измеряют высокоточным теодолитом углы между опорными направлениями АВ и ВА и направлениями на наблюдаемую верхнюю точку сооружения С. По разности углов между циклами измерений и горизонтальному проложению до наблюдаемой точки, которая определяется прямой засечкой из пунктов А и В, определяют составляющие крена l₁, и l₂ из равенств:

, (13)

, (14)

Полную величину крена определяют по формуле:

, (15)

а отношение линейной

величины крена к высоте сооружения дает относительный крен и вычисляется по формуле:

, (16)

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".

Наблюдения за трещинами обычно проводят в плоскости конст­рукций, на которых они появляются.

Для выявления трещин применяют специальные маяки, которые представляют собой плитки из гипса, алебастра и т. п. Маяк крепит­ся к конструкции поперек трещины в наиболее широком ее месте. Если через некоторое время трещина появляется на маяке, то это указывает на активное развитие деформации.

В простейшем случае ширину трещины измеряют линейкой. Применяют также специальные приборы: деформометры, щелеметры, измерительные скобы.

При наблюдении за наклонами фундаментов и кренами зданий предельные ошибки измерений не должны превышать:

• для стен гражданских и производственных зданий: 0,0001Н;

• для дымовых труб, башен, мачт: 0,0005Н,

где Н – высота сооружения.

Для нахождения кренов был использован метод вертикальных углов, в котором частные крены по осям находятся по формуле:

, (17)

, (18)

Перейдя к среднеквадратическим ошибкам, получим:

, (19)

, (20)

Т.к. очень мало, следовательно, ошибкой m_l можно пренебречь (расстояния можно мерить рулеткой).

Тогда формулы примут вид:

, (21)

, (22)

Или

, (23)

, (24)

При l₁≈l₂=l , для общего крена получим:

, (25)

Для удобства визирования зададимся углом наклона = 30, тогда для данной высоты здания расстояние l от прибора до наблюдаемой точки составит:

=13.2 м,

Выразим ошибку измерения угла:

=5,5.

Следовательно, для наблюдения за кренами здания подойдет теодолит с точностью измерения m_=5 (3Т5КП).