4.4 Наблюдение за креном сооружений

Креном называется отклонение сооружения от проектного положения в вертикальной плоскости. Крен – это вид деформации, свойственный в основном сооружениям башенного типа.

Причиной крена могут быть неравномерная осадка сооружения в целом, изгиб и наклон верхней его части из-за одностороннего температурного нагрева, ветрового воздействия и т. д.

Наблюдения за кренами высотных сооружений могут быть систематическими и разовыми.

Целью разовых наблюдений является определение только линейной составляющей крена на момент наблюдения, которая используется для оценки состояния сооружения и составления заключения о возможности его эксплуатации.

Целью систематических наблюдений является определение величины крена и его изменения во времени.

При организации систематических наблюдений крена точки установки инструмента закрепляют на местности долговременно центрами различной конструкции и фиксируют, по крайней мере, двумя визирными марками ось сооружения для наблюдения за ней с каждой точки установки инструмента.

Разовые наблюдения проводят по свободной схеме с наиболее удобных на момент измерения точек. Установку визирных марок на оси сооружения при этом не производят.

В геометрическом плане сущность измерения крена сводится к определению взаимного положения двух точек А и В сооружения, которые по условиям проектного решения должны лежать на одной отвесной линии.

Крен характеризуется двумя величинами: углом γ между вертикальным направлением и наклонным (фактическим) АВ и горизонтальной проекцией наклонной линии сооружения b на горизонтальную плоскость.

Для определения величины крена применяют следующие способы.

Способ вертикального проектирования

При этом способе возможны следующие варианты.

Н аиболее просто определить величину крена построением вертикали с помощью механического отвеса (рисунок 4.6). В этом случае нить отвеса совмещают с осью сооружения в его верхнем сечении. В нижнем сечении по линейке с миллиметровыми делениями измеряют отклонение b точки отвеса от оси сооружения в его нижнем сечении. Угловая величина крена

γ = arctg (b / a).

Точность измерения крена в этом случае невелика и зависит от отклонения отвеса от вертикали под влиянием движения воздуха.

В сложных условиях, особенно для сооружений большой высоты, для определения величины крена с более высокой точностью применяют приборы вертикального визирования (ПВП).

Для этого над осью сооружения в нижнем сечении устанавливают прибор, а в верхнем сечении определяют величину смещения.

В том случае если прибор нельзя установить внутри сооружения поступают следующим образом (рисунок 4.7.). По направлению одной из осей откладывают небольшой отрезок a и над полученной точкой А устанавливают прибор вертикального визирования. В верхнем сечении устанавливают горизонтально рейку и берут по ней отсчет b.

Отклонение определим следующим образом.

Δ= (R _н + a) – (R _в + b).

П ри определении величины крена с помощью теодолита инструмент последовательно устанавливают на каждой из осей x и y (рисунок 4.8).

Точку В проектируем при двух положениях вертикального круга на миллиметровую линейку, располагаемую поочередно в направлениях створов перпендикулярно оси визирования.

По полученным отклонениям Δy и Δx определяем линейную Δ и угловую α величину крена:

α = arctg (Δy / Δx );

Δ = √ Δx² + Δy².

Способ координат

П ри этом способе вокруг сооружения, на расстоянии, равном одной-двум его высотам, закладывают не менее трех опорных пунктов А, В и С и определяют в условной системе их координаты (рисунок 4.9).

С этих пунктов через определенные промежутки времени прямой засечкой определяют координаты оси сооружения в его нижнем и верхнем сечениях. Вычисляют по формулам прямой угловой засечки координаты оси сооружения для нижнего и верхнего сечений. При засечках для определения направления на ось сооружения производят отсчеты по левой и правой наружным граням, а за окончательное значение принимают среднее арифметическое (см. рисунок 4.8).

По разностям координат в двух циклах наблюдений находят составляющие крена Δx и Δy по осям координат и определяют линейную Δ и угловую α величины крена.

Точность определения линейного элемента крена при систематических наблюдениях характеризуется величиной средней квадратической погрешности порядка 6–10 мм при высоте сооружения 100 м и использовании теодолита Т2.