Геодезический контроль геометрии выравниваемого здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Геодезический контроль геометрии выравниваемого здания Ю.С. Забазнов, И.Г. Гайрабеков, Ю.И. Пимшин

Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону Грозненский государственный нефтяной институт, г. Грозный Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону

Уровень эксплуатационной надежности сооружения характеризуется его техническим состоянием. Выбор метода восстановления эксплуатационной надежности сооружения принимается по результатам обследования его технического состояния.

С точки зрения геодезии, эксплуатационная надежность оценивается по соответствию реальных геометрических параметров проектным. Изменение геометрических параметров связано с изменением напряженно-деформированного состояния строительных конструкций сооружения, оценка которого выполняется путем осуществления комплекса контрольно-измерительных работ. Для более объективной оценки напряженно-деформированного состояния необходимо определить полную геометрию деформированного сооружения и его конструкций. По результатам такого обследования оценивается техническое состояние сооружения, принимается решение о необходимости восстановления эксплуатационной надежности сооружения и выборе метода восстановления. Практика показывает, что наиболее прогрессивным методом восстановления эксплуатационной надежности является метод подъема и выравнивания здания гидросистемой. Одними из главных задач, решаемых на стадии подъема и выравнивания сооружения, являются определение реальной деформированной геометрии выравниваемого сооружения и контроль над изменением такой геометрии непосредственно в процессе его подъема и выравнивания.

Наиболее эффективной технологией решения таких задач является технология электронно-блочной тахеометрии, позволяющая получить более полную картину деформированного состояния, как всего сооружения, так и его отдельных частей, а также более полно и точно контролировать изменение геометрии выравниваемого сооружения. Таким образом, при реализации данной технологии решаются две задачи:

-статическая - определение реальной геометрии здания;

-динамическая - контроль над изменением геометрии сооружения в процессе его подъема и выравнивания.

При подъеме здания возникают напряжения из-за неравномерной деформированности конструкций, в том числе горизонтально ориентированных конструкций. Если контроль выравнивания здания производить только по выравниванию фундамента, в частности-перекрытия цокольного этажа, то, зачастую, возникают сверхнормативные деформации в некоторых выше расположенных элементах конструкций зданий. В качестве примера на рис. 1 представлен график вертикальных деформаций выравниваемого здания по главному фасаду (крупнопанельный 6-ти подъездный 9 этажный жилой дом, расположенный в г. Белово Кемеровской области) на уровне цоколя и на уровне крыши. Как видно из графика, конструкции здания подвержены большим деформациям на уровне крыши.

Таким образом, целесообразно при подъеме и выравнивании здания контролировать изменение комплекса геометрических параметров, характеризующих в полном объеме деформированное состояние здания, которые определяются при его геодезической диагностике.

0,150

0,100

0,050

0,000

-0,050

-0,100

-0,150

-0,200

-0,250

-0,300

-0,350

/а '■

1-—» \

; \

\ •— \

\ / \

_ \ Р~- ^

Р— -• ъ 1 ч"“ + — =•= л

Профиль по цоколю

Профиль по крыше

Рис.1 График вертикальных деформаций выравниваемого здания на уроне крыши и цоколя

К таким параметрам относятся:

1) цх и qy - частные крены соответственно по осям X и У;

(х - 4 )-(х- - ^)

ч

(Х; - Х] ) +(У; - У] ) - 2} )

1/2

Х

2

(у1 - у0 )-(у} - у0 )

Чу =

(х - Х} ) +(уг - У} ) +(2г - )

1/2

где г, j - номера точек, образующих ребро сооружения;

Х0},у0},г0} - координаты соответствующих точек, определяемые до

выравнивания;

Х1} ,у1 } - координаты соответствующих точек, определяемые в процессе

выравнивания.

2) Q- общий крен здания;

3) г - относительный крен здания

г = а/и,

где И - высота здания;

4) $ - угол относительного закручивания ребер сооружения

^3 = %(Д -р2) =

1 + ШД 1^Д2 ’

5) V - относительный угол скручивания плоскости

^ ф ,] = ( qXI + qXJ) /^и ;

6) а- угол взаимного кручения отдельных частей здания

а = Ф,- Ф],

где ф1 и ф; скручивание отдельных стен здания;

7) в - изменение линейного размера плоскости стены в верхнем сечении

В, £Цх,у(по стороне);

8) А- амплитуды (стрелы прогибов) поверхности перекрытия цоколя.

Комплекс вышеприведенных геометрических параметров позволяет контролировать процесс выравнивания, а именно: пространственное положение

вертикально - и горизонтально ориентированных конструкций, степень их деформированности. Кроме того выявляются зоны напряжений, образуемые в отдельных строительных конструкциях и в узлах их соединений. А такая информация позволяет вводить изменения в технологию выравнивания. Тем самым процесс выравнивания выполняется без дополнительных деформаций.

Если в процессе подъема одновременно с измерением координат углов здания брать отсчеты по часам, то, обработав полученные данные, можно получить важную информацию о процессах, происходящих со зданием при его выравнивании. Для этого строят графики зависимости кренов, величин сжатия стен, углов скручивания стен и величин подъема от времени.

Для контроля геометрии поднимаемого здания используется метод электронной тахеометрии. С помощью электронного тахеометра в период времени ^ = 0, который можно принять за начало измерений, определяют координаты точек 1, 2, 3...П. т.е.

х{°, у , Iй

1 1 . При этом начальные скорости перемещения наблюдаемых точек будут

V[0 = 0; V 0 = 0; V [0 = 0 соответственно равны 1 у‘ 1 . По истечении определенного времени, 11

X ^ , у ^ , 2

ф 0 определяем пространственные координаты точек 1, 2, 3 ...п ( 1 1 1 ) и находим

приращения координат

Дх'Г'•> = X - х'°;

Ау'‘-'° = у'■ - у'°;

Д2',-'° = 2‘- - 2'0.

Соответственно скорости перемещения точек за время ^ ф 0 составят

, X, 1 — X, 0

•г 4 - —1--------------------------1-

у'1 - у,'0

^1

2'1 1 22 0

^1

гствующий промеж

перемещения точек 1, 2, 3.п

Определяем за соответствующий промежуток времени Дt0 1 = — 10 ускорения

а і =

X, А .^0-1

а

а'' = 1’ “ *-1' '0 г'

м

0-1

Далее по известным значениям скоростей и ускорений вычисляют координаты наблюдаемых точек через определенный интервал времени. Таким образом, априорно устанавливаем пространственное положение наблюдаемых точек и рассчитываем комплекс вышеприведенных геометрических параметров, позволяющих более точно характеризовать напряженно-деформированное состояние выравниваемого здания.

-► І

график аппроксимирующей функции график функции по измеренным значениям

Рис. 2 Изменение скоростей и ускорений наблюдаемых точек

Затем определяем в результате очередных измерений реальные координаты точек

1, 2, 3..п: х‘2,г*2.

Вычисляем приращения координат за время ґ2:

МхІ2-1 = Xі 2 - х};

Определяем скорости и ускорения перемещения наблюдаемых точек:

д*;

и -и

д

1-2

•V2=д^;2-;‘

д

1-2

Дг'

-

д

1-2

2

д 1

V '2 - V *

2 г1 г ^ ^ = -^1-2“

д 1

Вновь вычисляется комплекс геометрических параметров и, в зависимости от деформированного состояния здания, оператор изменяет режим выравнивания здания либо путем изменения скорости домкратов, либо включением (выключением) отдельных домкратов. Такие работы проводятся до полного выравнивания здания.

В качестве примера на рис.3-6 представлены графики подъема и выравнивания и график изменения частных кренов по осям Х и У ребер в процессе подъема здания, расположенного в п. Кудепста Краснодарского края. Рассматриваемое здание было поднято с одним перемонтажем домкратной системы. При этом юго-западный угол был поднят на 16 см. В процессе подъема зданию был придан контр крен 20 мм.

Задача по подъему и выравниванию здания была успешно решена.

-Марка 1 Марка 2 МаркаЗ Марка 4 Рис.3 График подъема здания по стороне 3-4

Л И. ММ.1'

55.00 ■

50.00 ■

45.00 ■

40,90 ■

35,0030,00 ■

25,№ ■

20.00 ■

15.00 ■

10.00 ■

5,00 -

о.оо --*■

-500

М^жа 4 Мфка 5 -*-\1арка6 —Марка?

10 -10 -30 -50 -70 -90 110 130 150 170 190

С[х, мм.

-♦-Ребро 1 Ребро 2 Ребро 3

Рис. 5 График изменения частных кренов по оси Х ребер здания в процессе подъема

10:10 10:20 10:30 10:40 10:50 11:00 11:10 *

Цчзс,мин.

С[у; мм

Рис. 6 График изменения частных кренов по оси У ребер здания в процессе

подъема

Рис.4 График подъема здания по стороне 2-3

Литература

1. Пимшин Ю.И., Гайрабеков И.Г. Техническая экспертиза зданий//Изв. Вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. - науки.-2006.-Прил.№16.-С.153-162.

2. Руководство по наблюдению за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1975.- 160 с.