Выверка строительных конструкций в вертикальной плоскости при монтаже двухлучевым лазерным прибором Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528:621.375.826

ВЫВЕРКА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ДВУХЛУЧЕВЫМ ЛАЗЕРНЫМ ПРИБОРОМ

Анатолий Григорьевич Гольцев

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А. К., 69, кандидат технических наук, доцент кафедры строительства зданий, сооружений и транспортных коммуникаций, тел. (7332)540-735, e-mail: AGoltsev-vko@mail.ru

Тулеген Турсуиович Ипалаков

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А. К., 69, доктор технических наук, профессор кафедры геодезии, землеустройства и кадастра, тел. (7232)540-776, e-mail: TIpalakov@ektu.kz

Кайсар Билялович Хасенов

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А. К., 69, кандидат технических наук, доцент кафедры геодезии, картографии и кадастра, тел. (777)985-81-13, e-mail: hasenovkb@gmail.com

Впервые предлагается способ выверки с использованием двухлучевого лазерного прибора при монтаже строительных конструкций и металлических резервуаров в вертикальной плоскости.

Ключевые слова: двухлучевой лазерный прибор, выверка, строительные конструкции, центрирование, вертикальные риски.

RECONCILIATION OF BUILDING STRUCTURES IN THE VERTICAL PLANE WHEN MOUNTED DUAL BEAM LASER DEVICE

Analoliy G. Gollsev

D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, 070004, the Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Protozanov Str, 69, Kandidat of Technical Science, Dotsent of Civil Engineering, Constructions and Transport Communications Sub-department, tel. (7332)540-735, e-mail: AGoltsev-vko@mail .ru

Tulegen T. Ipalakov

D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, 070004, the Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Protozanov Str, 69, Doctor of Technical Science, Professor of the Geodesy, Land amelioration and Cadaster Sub-department, tel. (7232)540-776, e-mail: TIpalakov@ektu.kz

Kaisar B. Khasenov

D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, 070004, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 69 Protozanov St., Ph. D., associate professor of Department of «Geodesy, Cartography and Cadastre», tel. (777)985-81-13, e-mail: hasenovkb@gmail.com

For the first time we offer verification technique using biradiate laser tool while assemblage of building structures and metallic reservoir in vertical plane.

Key words: biradiate laser tool, verification, building structures, centering, vertical risks.

Разработка и внедрение прогрессивных методов и технических средств измерений являются актуальными проблемами, так как возрастающие объемы и сложность задач по строительству различных объектов требуют постоянного совершенствования средств геодезического обеспечения.

Для выполнения инженерно-геодезических работ выпускается большое количество лазерных приборов, из которых теодолиты с визуальной системой пользуются большим спросом при выверке строительных конструкций.

Применение лазерного теодолита с разверткой луча в вертикальной плоскости позволяет определить положение в плане и вертикальность конструкций методом бокового нивелирования. При этом обеспечивается непрерывный геодезический контроль положения монтируемого элемента, а наличие видимых линий и плоскостей, образуемых лучом и его разверсткой, позволяет более точно вести сборку конструкций.

Но этот способ применяется в основном для ведения отделочных, сантехнических работ и монтаже приборов внутри помещения. Для выверки колонн и стеновых панелей промышленных и общественных зданий необходимо использовать другие приборы.

При этом точность измерений при работе с лазерными приборами в значительной степени зависит от диаметра пучка излучения, который изменяется в зависимости от расстояния его распространения. В зависимости от расстояния меняется и четкость его контуров.

Предлагаемый способ выверки конструкций в вертикальной плоскости позволяет использовать только один лазерный теодолит с двумя визирами [1,2].

Прибор состоит из двух визиров (рис. 1), которые проецируют на рабочей поверхности одно световое пятно в вертикальной проектной плоскости.

Рис. 1. Схема двухлучевого лазерного прибора для выверки строительных конструкций в вертикальной плоскости

Обеспечение точности геометрических параметров очень важный вопрос на любом строительстве. Чтобы обеспечит правильное и точное строительство существует система допусков. Допуски изменяются в зависимости от требуемого класса точности. Класс точности задаётся проектировщиками и конструкторами и обязательно должен быть зафиксирован в проектных документах.

Точность установки элементов сборных зданий и сооружений характеризуют допусками совмещения и отклонениями от совмещения ориентиров (точек, линий, поверхностей) и допусками симметричности и отклонениями от симметричности установки элементов.

С целью получения наложения лазерных лучей и определения возникших несовпадений, которые регламентируются в нормативах по допускам, был проведен эксперимент по определению размера лазерного пучка на определенных расстояниях. Приняв расстояния для измерения: 5м,10м,20м,30м были определены соответствующие размеры лазерного пучка, которые появились на вертикальной плоскости.

Абсолютно любые пучки света, пространственно ограниченные по поперечным (по отношению к направлению распространения) координатам, подвержены "поперечному расплыванию" по мере распространения. Характерной особенностью лазерного излучения является, что на минимальном расстоянии от прибора профиль луча имеет форму окружности, далее в зависимости от расстояния профиль пучка представляет собой эллипс, вертикально-ориентированный или горизонтально-ориентированный. Результаты измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

Размеры лазерного пучка спроецированного на вертикальную плоскость, в мм

Далее, проводим анализ возможных вариантов видимости лазерных лучей на выверяемой поверхности, вычисляем зависимость как расхождение или схождение лучей повлияет на положение конструкции. Для этого в качестве выверяемой конструкции была принята железобетонная колонна сечением 400х400, монтажная схема представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема выверки колонны: 1, 2 - лазерные лучи

Схема для расчёта представлена на рис. 3.

Рис. 3. Расчётная схема:

Н - высота монтируемого элемента; Ь,1 - расстояние до монтируемого элемента; И прибора - высота прибора, 300 мм; х - вычисляемое расстояние между

лазерными лучами

Предполагаем, что существует какое-то отклонение от проектной величины выверяемой конструкции, в этом случае на поверхности мы будем видеть два спроецированных луча с каким-то значением х между осями лучей.

Рассмотрев два варианта расположения лучей при неверном монтаже конструкции на разных расстояниях. Основываясь на схеме расчета 3, прорисовываем каждое из положений и замеряем расстояния между лучами. Исходя из условия, что один из визирных лучей образует прямой угол 900, тогда получим, что два луча направленные на поверхность образуют прямоугольный треугольник. В этом случае из подобия треугольников зная расстояние до конструкции, угол и расстояние между лучами вычислияем отклонения, значений которых сводим в табл. 2.

Таблица 2

Результаты расчёта отклонений лазерных лучей

Из графического анализа видно, что отклонения, получаемые при данных расположениях двух лучей, не соответствует стандартам, следовательно, такие расхождения являются недопустимыми. Поэтому в ходе выверки необходимо стремится к полному наложению одно луча на другой луч.

В результате дальнейших расчетов были получены данные представленные в табл. 3.

Таблица 3

Допустимые результаты положения лучей

Согласно данным СниПа отклонение от совмещения ориентиров (рисок геометрических осей) в верхнем сечении колонн многоэтажных зданий с рисками разбивочных осей при длине колонн, м: до 4 м составляет 12 мм; св.4 до 8 м - 15 мм, согласно таблицы 3 можно сделать вывод [3, 4], что использование двухлучевого лазерного визира вписывается в приведенные выше значения, с условием практического совмещения двух лучей.

Таким образом, в ходе эксперимента была выявлена зависимость между расстоянием фокусировки и диаметром лазерного пучка. В результате можно сделать вывод, что не рекомендуется вести выверку конструкций на расстоянии более 50 м, в связи с увеличением диаметра луча и уменьшением точности монтажа.

При расчете погрешности прибора, был учтён один из методов, для более детальной проработки данного вопроса не хватает проведения практического эксперимента с прибором. Но, проведённые расчеты дают нам право говорить о достаточной точности обеспечение проектного положения конструкции при выверке в вертикальном положении.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гольцев А. Г., Курмангалиев Т. Б. Устройство для контроля формы и расположения плоских поверхностей. [Патент РК на полезную модель №614] заявка № 2009/049.2

2. Гольцев А. Г., Курмангалиев Т.Б. Устройство для контроля формы и расположения плоских поверхностей. [Патент РК на полезную модель №615] заявка № 2009/050.2

3. Гольцев А. Г., Ипалаков Т. Т., Большаков Д. В. Способ выверки строительных конструкций лазерным прибором в вертикальной плоскости при монтаже // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). -Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1. - С. 98-103.

4. Ильиных Е. А., Гольцев А. Г. Магистерская диссертация «Эффективность применения нового способа лазерной выверки при монтаже строительных конструкций». ВКГТУ им. Д. Серикбаева, 2014 г.

© А. Г. Гольцев, Т. Т. Ипалаков, К. Б. Хасенов, 2016