73951

Геодезические наблюдения за деформациями зданий и сооружений

Лекция

Архитектура, проектирование и строительство

Определение крена вертикальной оси. Определение крена вертикальной оси Геометрическая сущность измерения крена сводится к определению взаимного положения двух точек сооружения которые по техническим условиям проекта должны лежать на одной отвесной линии. Определение крена с помощью измерения линейной величины. Определение крена по вертикальной нити теодолита.

Русский

2014-12-23

890 KB

34 чел.

Лекция 17

Геодезические наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

  1.  Виды деформаций сооружений и их причины.
  2.  Наблюдение за деформациями зданий, сооружений.
  3.  Геодезические методы определения горизонтальных смещений.
  4.  Определение крена вертикальной оси.

I вопрос. Виды деформаций сооружений и их причины.

Деформация сооружение (ДС) – изменение относительно положения всего сооружения или отдельных его частей, связанных с пространственным перемещением или изменением его формы.

Виды ДС.

Осадка – перемещение фундамента и всего сооружения вниз

Подъем - перемещение фундамента и всего сооружения вверх

Крен – отклонение сооружения от проектного положения в вертикальной плоскости.

Сдвиг – перемещение сооружений в сторону (горизонтальный сдвиг)

Основные причины деформаций (ДС)

- увеличение давления воздвигаемого сооружения

- колебания уровня грунтовых вод

- температурные сезонные явления

- перемещение частиц грунта и его сжимаемость

II вопрос. Наблюдение за деформациями сооружений.

Величину деформаций устанавливают, в основном, путем геодезических измерений.

Контрольные измерения проводятся с неподвижных опорных пунктов по точкам наблюдений. (марки, закреп. на сооружении; осадочные марки).

Расположение неподвижных опорных точек.

  1.  Опорные точки располагают на устойчивых грунтах вне зоны строительных работ и возможно ближе к объекту измерения.
  2.  Количество опорных точек не менее 3-х на объект
  3.  Опорный пункт, как правило, – железобетонный монолит в кирпичном (бетонном) колодце.

Иллюстрация

  1.  Координаты опорных точек определяют после их установки и уточняют в начале наблюдений.

Расположение осадочных марок (контрольные марки)

  1.  Осадочные марки располагают, как правило, на

- углах зданий

- стыках капитальных стен

- в зонах наибольших напряжений конструкций

- интервал расположения 10 – 15 м.

  1.  Осадочные марки, как правило, бывают двух видов:

- общего назначения

- специального назначения

Марка общего назначения в стене (фундаменте) сооружения

Марка специального назначения, например, для изучения сжатия грунтов, величины подъема для котлована и т.д.

Глубинная марка конструкции Брайта.

Для определения величины подъема дна котлована.

Периодичность и точность измерения деформаций

Периодичность наблюдений в общем случае:

1-ое  в начале строительства

2-ое  когда все сооружения 25%

3-е когда все сооружения 50%

4-е когда все сооружения 75%

5-е когда все сооружения 100%

Периодичность наблюдений при строительстве крупнопанельных зданий

- после закладки фундамента

- после монтажа 2-го этажа

- после монтажа коробки здания

- перед сдачей объекта в эксплуатацию.

Промежутки между наблюдениями могут быть уменьшены

- при возрастании скорости осадок

- при появлении трещин, недопустимых кренов.

Наблюдения за деформациями прекращают, когда скорость осадки в год не превышает 1-2мм.

Ошибки измерений осадок не должны превышать допустимую величину осадки за 1 год.

После окончания каждого цикла наблюдений составляют

- ведомость отметок нивелирных марок

- таблицу осадок

- график изменения осадок во времени.

Методы измерения осадок.

- геометрическое нивелирование (высокоточное)

- гидростатическое нивелирование

- тригонометрическое нивелирование

- фотограмметрический метод.

Геометрическое нивелирование

Используемые приборы: - нивелир Н-1  t = 0,05 мм

       - нивелирные рейки с инварными полосками. Цена деления = 5мм

Принципиальная схема нивелирования

  1.  исходная основа не менее 2-х глуб.реперов.
  2.  осадочные марки расположены на одном уровне.
  3.  длина визирного луча 3 – 25 м (в среднем 10 – 15 м).
  4.  разность в плечах нивелирования ±10 см.
  5.  высота визирного луча не менее 30 см.
  6.  нивелирование выполняют замкнутыми ходами при двух установках горизонта инструмента.
  7.  нивелирование проводят в большинстве случаев с использованием 1-ой рейки.
  8.  предельная разность в мм прямого и обратного хода не более ±0,3√n мм.

Fn = ±0,3√n

  1.  при повторном нивелировании инструмент устанавливается на одних и тех же точках.

Гидростатическое нивелирование – основано на свойстве жидкости устанавливаться в

сообщающихся сосудах на одном уровне.

– высоты нулевых делений шкалы   h = ab 

 m – отсчеты по шкалам     a1 = l1m1

       b1 = l2 – m2

       h = (l1m1) – (l2 – m2)

Принципиальная схема нивелирования

- сосуды прибора подвешивают на осадочные марки и устанавливают в отвесное положение по уровню

- измерительными винтами берут отсчеты по уровню жидкости

- измерения повторяют при переставленных местах сосудов

( точность измерения осадок 0,05 – 0,1 мм)

Модернизация метода с использованием установленной по периметру фундамента стационарной гидростатической системы.

(Разность отсчетов в стеклянных трубках характеризует величину осадки между циклами

mn = ±0,3 мм )

Тригонометрическое нивелирование (высокоточное) используется при определении осадок труднодоступных точек.

Сущность тригонометрического нивелирования заключается в определении превышений h между двумя точками с помощью наклонного луча визирования и отвесной рейки.

 h + v = h’ + i

Анализ формулы (h) : - mn увеличивается с увеличением d и

 mn на 100 метров ≈ 3 см.

- для ослабления ошибок:  - использовать высокоточные теодолиты

  - уменьшать расстояние наблюдения

  - нивелирование в прямом и обратном направлениях.

Фотографический метод – позволяющий определить все три координаты (X,Y,H) наблюдаемой точки.

Общая схема работ:

- фотографирование объекта с помощью специальных приборов – фототеодолитов.

- измерение координат точек на снимках на специальных приборах – стереокомпараторах

- определение координат точек и вычисление величины осадок по разности координатв предыдущем цикле.

III Вопрос. Геодезические методы определения горизонтальных смещений, сдвигов.

- метод створных наблюдений

- триангуляционный

- полигонометрический высших классов точности

- трилатерационный

- фотограмметрический

Створные наблюдения

Сущность заключается в измерении величины отклонения наблюдаемых точек от створа опорных пунктов.

1-й вариант

Программа измерений

  1.  измерить расстояние S между опорными пунктами
    1.  измерить теодолитом углы
    2.  рассчитать величину отклонения l

  1.  расчет величины отклонения

2-й вариант

(створная линия близко к точке М)

-установить на створной линии штатив с треножником и рейкой перпендикулярно створной линии

-снять отсчеты по рейке

Триангуляционный метод

(от латинского слова треугольник) . Его сущность состоит в периодическом определении координат осадных марок (опорных знаков), включенных в триангуляционную сеть.

Программа измерений

- измеряются все внутренние углы в триангуляционной сети и измеряется длина базисной стороны.

- вычисление координат опорных знаков (1,2,3)

- определение разности координат  в смежных циклах, которые характеризуют сдвиг сооружения.

-точность определения исходной стороны триангуляции 1 : 600 000

- длина сторон треугольников триангуляции 0,5 – 2,0 км

- средняя кв. ошибка определения угла ±0,6”

Сущность метода полигонометрии (измеряю многоугольник) заключается в том, что по исследуемому сооружению прокладывают ходы высокоточной полигонометрии и определяются координаты опорных знаков включенных в полигонометрический ход.

Точностные характеристики ходов

-относительная погрешность измерения длины стороны 1:400 000

-средняя кв. ошибка измерения ±0,4”

- длины сторон 0,25 – 2 км.

Сущность метода трилатерации (трехсторонний) заключается в определении координат опорных знаков, включенных в трилатерационную сеть, состоящую из цепи треугольников, в которых измерены длины всех сторон.

Характеристики приборов для измерения расстояний

Светодальномер

Дальность действия

Точность

МСД – 1м (маркшейдерский дальномер

0,5 км

2 мм (маркшейдерский дальномер)

ДВСД – 1200

0,25 км

0,25 мм (дифференцированный высокоточный светодальномер)

IV Вопрос. Определение крена вертикальной оси

Геометрическая сущность измерения крена сводится к определению взаимного положения двух точек сооружения, которые по техническим условиям проекта должны лежать на одной отвесной линии.

Определение крена с помощью измерения линейной величины.

1-й вариант. Определение крена по вертикальной нити теодолита.

Снос положения наблюдаемой точки на основание.

Программа измерений

- подготовить теодолит над опорным знаком

- визируют на осадочную марку (А) и проектируют ее положение к основанию. При КП и КЛ.

-разность между штрихами предыдущего цикла измерений дает величину крена.

Крены стен зданий измеряют с двух сторон.

- определить частные приращения крена с первой станции q1 (аналогичными действиями при сносе положения наблюдаемой точки на основание)

- определить частное приращение крена со второй станции q2

- рассчитать полное приращение крена по правилу параллелограмма

- на схеме указать направление меридиана для характеристики крена по отношению к странам света.

2-й вариант. Определение крена с помощью измерения горизонтальных углов.

Программа измерений

- установить теодолит в т.А в створе одной из стен и на удалении 20-50 м

- измерить угол γ между маркой В и ориентиров С

- аналогичными действиями измерить угол γ1

- для перехода от градусов к линейным величинам используем формулу

- полное приращение крена определяется как равнодействующая из частных кренов по правилу параллелограмма.

Фотограмметрический метод измерения деформаций

Сущность метода заключается в периодической фототеодолитной съемке сооружений и в сравнении координат его точек в периода предыдущего и текущего циклов наблюдений

Последовательность работ:

I Съемка:       - фототеодолиты

 - с двух точек (X,Y,H) с соблюдением (выдержкой) требуемого перекрытия

II Измерение снимков: - стереокомпараторы

      - стререометры

III Вычисление координат:

из подобия треугольников Т Т" Sп   и    t"л tп Sп

      

               

Из подобия треугольников  Т Т' Sл   и   Sл tлОл

 ;             

Из подобия треугольников Т Т' Sл   и     tлtл' Sл

    

IV Вычисление величины деформации

  ;   ;

________________________________________________________

Точность метода 1:1000 – 1:10 000 от расстояния до объекта.

Достоинство метода: позволяет определять одновременно пространственное положение значительного числа точек, в том числе и недоступных.

Недостаток: высокая стоимость.

Определение крена вертикальной оси способом трехстворных наблюдений

Схема определения.

NM' – верт. ось сооружения

M'M – отвесная линия

NM – линейная величина крена

A1B1C1 – станции наблюдения

d1d2d3  –  расстояния от станций A1B1C1 до основания сооружения

φ1φ2φ3 – угловые величины крена относительно станций АВС

γ12   γ23 – угловые смещения между станциями наблюдения

q1q2q3 – компоненты линий

l1l2l3 – величины крена

Требования при выборе станций

d1d2d3      должны быть больше высоты сооружения

γ12   γ23   должны быть порядка 120º

Полевые измерения

- измерение углов γ12   γ23   

- измерение углов φ1φ2φ3 с фиксацией направления отклонения крена (л, п). л - левые  створа наблюдений, п – правые створа наблюдений)

- измерение d1d2d3

Камеральные работы

1. Вычислить частные компоненты линейной величины крена

  

   

2. Графическое определение общей величины крена

Схема

Последовательность работ

  1.  Нанести точку М и провести направление АМ
  2.  Отложить γ12    и провести направление ВМ
  3.  Отложить  γ23  и провести направление СМ
  4.  Отложить от направлений АМ,ВМ,СМ частные линейные величины крена по  створам от станций А,В,С  q1,q2,q3 (пунктирные линии)
  5.  Измерить общую линейную величину крена: - NM

- направление крена τ относительно створа АМ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67587. Логическая организация систем ввода-вывода 819 KB
  Типы логической структуры систем вводавывода. Логическая организация систем вводавывода в мини и микроЭВМ. При построении ЭВМ с переменным составом оборудования существуют требования единства логической структуры систем вводавывода в пределах одного или нескольких семейств ЭВМ.
67588. Классификация и параметры сетей. Основные определения 89 KB
  Компьютерные сети относятся к распределенным системам и удовлетворяют таким характеристикам распределенных систем как а наличие обмена информацией между узлами сети; б распределение ресурсов; в большая надежность; г большая производительность благодаря распараллеливанию вычислений.
67589. Архитектура протоколов информационно-вычислительных сетей 103 KB
  Протокол это набор семантических и синтаксических правил определяющий поведение функциональных блоков сети или передачи данных. Другими словами протокол это совокупность соглашений относительно способа представления данных обеспечивающего их передачу в нужных направлениях и правильную интерпретацию данных всеми участками...
67590. Устройства печати текстовой и графической информации 103 KB
  Обобщенная структура печатающего устройства Независимо от способа печати всем типам печатающих устройств присущи общие структурные и конструктивные особенности рис. Ударные печатающие устройства Среди ударных печатающих устройств различают матричные последовательного типа рис.
67591. Системний підхід при аналізі ТК. Ознаки технологічних комплексів як складних систем 68 KB
  В системних дослідженнях широко використовуються процедури декомпозиції та агрегування, які є різними аспектами аналітичного та синтетичного методів дослідження систем. Складна система розчленовується на менш складні частини, які потім можуть об’єднуватись в одне ціле...
67592. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МНОЖЕСТВ 142.5 KB
  Множества и функции. Эти объекты называются элементами множества S. Множество задают специфицируют двумя способами: перечислением: ={123}; характеристикой свойств общих для элементов множества: А = {X PX} А это множество тех и только тех элементов X для которых P от X есть истинное предложение.
67593. Отношения и функции/ Произведение множеств 116.5 KB
  Две пары считаются равными тогда и только тогда, когда x=u и y=v. Определение. Бинарным или двуместным отношением называют множество упорядоченных пар. Элементы x и y называют координатами или компонентами отношения.