CC BY
142
УДК 528.48
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕНА ВЫСОТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Виктор Александрович Скрипников
Сибирский государственная университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru
Маргарита Александровна Скрипникова
Сибирский государственная университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru
Иван Изяславич Штейн
Сибирский государственная университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, тел. (382)343-29-55, e-mail: ivanshtein72@yandex.ru
В статье приведены результаты измерений, выполненные при определении крена высотного дома. Даны рекомендации по применению ГНСС-приемников и электронных тахеометров для определения крена высотных зданий и сооружений.
Ключевые слова: крен, электронный тахеометр, ГНСС-приемник, методика измерений крена.
TALL STRUCTURES TILT DETERMINATION
Victor A. Skripnikov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof., Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (382)343-29-55, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru
Margarita A. Skripnikova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., senior lecturer, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (382)343-29-55, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru
Ivan I. Stein
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., post-graduate student, Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (382)343-29-55, e-mail: ivanshtein72@yandex.ru
The results of measurements conducted for high-rise buildings and structures tilt determination are presented. Recommendations on GNSS-receivers and total station application for tall structures and buildings tilt determination are given.
Key words: tilt, total station, GNSS-receiver, tilt determination techniques.
Определение крена высотных сооружений может выполняться различными методами. Основными факторами, определяющими выбор метода измерений,
является конструктивные особенности сооружения, требуемая точность измерений и условия выполнения измерений. В [1] для сооружений башенного типа, в период строительства и эксплуатации, рекомендуются, в зависимости от формы сооружения, его высоты и условий измерений следующие способы определения крена:
- с применением тяжёлых отвесов:
- вертикального проецирования;
- координат;
- направлений;
- малых углов;
- зенитных расстояний;
- высокоточного геометрического нивелирования;
- способ направления с одного опорного пункта;
- стереофотограмметрический.
В связи с появлением новых геодезических приборов, в частности ГНСС-приёмников и автоматизированных электронных тахеометров, в [2, 3, 8, 11] разрешается применять для определения кренов (горизонтальных смещений) способ измерений с применением ГНСС-приёмников. В [4] рекомендуется использовать для определения крена способ редуцирования измеренных, электронным тахеометром, наклонных расстояний. Кроме того, необходимо отметить способ определения кренов с применением наземных лазерных сканеров [5]. Анализируя новые, по сравнению с приведёнными в [1] способами измерений, следует отметить следующее. В действующих нормативных документах [2], [3] нет детального изложения методик измерений крена с применением ГНСС-приёмников, электронных тахеометров и лазерных сканеров. Таким образом, методику измерений приходится разрабатывать исполнителям практически для каждого объекта индивидуально.
В качестве общих рекомендаций по применению ГНСС-приёмников для определения крена можно отметить следующее. Проектирование методики измерений необходимо выполнять по классической схеме. На объекте необходимо создавать сеть опорных пунктов в количестве не менее трёх пунктов. Такое число пунктов необходимо для определения устойчивости опорных пунктов. При закладе опорных пунктов можно рекомендовать кустовой способ, при котором расстояния между пунктами могут быть несколько десятков метров [6]. Каждый контрольный пункт должен определяться не менее чем по трём базовым линиям.
В схеме измерений каждый контрольный пункт должен определяться только от исходных пунктов, не должно быть цепочки передачи приращений координат между контрольными пунктами. В зависимости от требуемой точности определения крена измерения проектируются в режиме «статика» или ЯТК. Современные ГНСС-приёмники измеряют приращения координат в режиме «статика», при расстоянии между приёмниками до одного километра, с ошибкой, в плане - 3 мм, по высоте - 3,5 мм. В режиме ЯТК ошибки составляют соответственно 8 мм и 15 мм. При независимо измеренных базовых линиях в
«статике» от трёх исходных пунктов до определяемого можно ожидать понижение ошибки, в «статике», до 2 мм.
Выполненные авторами измерения на плотине ГЭС показали, что на расстояниях до 500 метров ошибка определения фиксированных смещений приёмников между сеансами измерений, при использовании только спутников GPS, составляет, в среднем, 0,4 мм [6]. При анализе результатов вычисления базовых линий было отмечено, что изменение ошибок измерения смещений контрольного приёмника от всех трёх базовых приёмников определяется изменением PDOP. Таким образом, истинная ошибка смещений контрольного приёмника, в нашем случае, была намного меньше паспортной средней квадратической ошибки.
Анализ данных позволяет предположить, что при проектировании измерений ГНСС-приёмниками необходимо выполнять контрольные измерения на объекте в течение суток, для определения истинной точности измерения горизонтальных смещений объекта на выбранных интервалах времени для всех контрольных приёмников.
При определении крена несущих конструкций гражданских высотных зданий каркасного типа наибольший интерес представляет видоизменённый способ направления с одного опорного пункта. Измерения выполняются в этом способе электронным тахеометром на отражатель, последовательно устанавливаемый на всех этажах на несущей колонне. Следует отметить, что для исключения личной ошибки наблюдателя рекомендуется использовать тахеометры с автоматическим наведением на отражатель [8]. Получаемые координаты и отметки контрольных точек дадут возможность определить не только крен, но и осадку конструкции при повторных измерениях. При невозможности установки отражателя можно рекомендовать безотражательный способ измерения расстояний для вычисления координат.
Для предварительного определения величины крена рекомендуется использовать способ редуцирования измеренных наклонных расстояний [12]. Общеизвестно, что, при измерении расстояний в безотражательном режиме дальномера, величина ошибки этого режима зависит от свойств поверхности наблюдаемых несущих конструкций, значений углов наклона зрительной трубы при визировании на контрольные точки и размера сечения светового луча лазера. На наш взгляд, для определения зависимости изменения величины этой ошибки необходимо выполнять на наблюдаемом объекте контрольные измерения. Авторами были выполнены измерения по определению ошибки безотражательного способа измерения на примере 12-ти этажного здания. На каждом этаже на несущей колонне устанавливался отражатель, и выполнялось измерение расстояния. Затем отражатель снимался, и выполнялось измерение на устанавливаемую керамическую плитку, и затем измерение непосредственно на поверхность оштукатуренной колонны.
Анализ данных показал, что величина крена здания, вычисленная по измерениям с отражателем и по измерениям на керамическую плитку, различаются
на 1-2 мм. Крен, вычисленный по измерениям на поверхность штукатурки, отличается от вычисленного по измерениям с отражателем, на 1-2 см.
Таким образом, при углах визирования на гладкую вертикальную поверхность до 30°, величина крена, определённая в безотражательном режиме измерения расстояний, практически равна крену, при измерении расстояний визированием на отражатель. Для наблюдаемого здания определение крена при визировании на оштукатуренные поверхности нецелесообразно.
При применении лазерных сканеров для определения погрешности способа измерений можно также рекомендовать предварительно координировать контрольные точки на измеряемой поверхности с помощью электронных тахеометров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Руководство по определению кренов инженерных сооружений башенного типа геодезическими методами/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.
2. ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений [Текст]: - М.: 2012. - 25 с.
3. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. - М.: 2010. - 90 с.
4. Жуков Б. Н. Геодезический контроль сооружений и оборудования промышленных предприятий. - Новосибирск: СГГА, 2003. - 356 с.
5. Определение крена и деформаций дымовых труб средствами наземного лазерного сканирования / В. А. Середович, А. В. Иванов, А. В. Середович и др. // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 3, ч. 1. - С. 75-78.
6. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. Совершенствование схем планового обоснования для определения горизонтальных смещений гидротехнических сооружений // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск : СГГА, 2011. Т. 1, ч. 1. - С. 97-99.
7. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. К вопросу модернизации плановой сети для определения деформаций плотин ГЭС // Геодезия и картография.- 2012.- № 1.- С. 4-7.
8. Скрипникова М. А. Возможности применения автоматизированных высокоточных электронных тахеометров при измерении деформаций инженерных сооружений // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 131-134.
9. Скрипникова М. А. Возможности применения автоматизированных высокоточных электронных тахеометров при измерении деформаций инженерных сооружений // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск : СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 131-134.
10. Антонович К. М., Карпик А. П. Мониторинг объектов с применением GPS-технологий // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2004. - № 1. - С. 53-66.
11. Никонов А. В. Исследование точности измерения расстояний электронными тахеометрами в безотражательном режиме // Вестник СГУГиТ. - 2015. - Вып. 1 (29). - С. 43-54.
12. Никонов А. В. Особенности применения современных геодезических приборов при наблюдении за осадками и деформациями зданий и сооружений объектов энергетики // Вестник СГГА. - 2013.- Вып. 4 (24). - С. 12-19.
© В. А. Скрипников, М. А. Скрипникова, И. И. Штейн, 2017
