Определение деформаций инженерных сооружений и их элементов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Строительство. Архитектура


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Кузнецов Олег Федорович,
почетный геодезист России, доцент каф. «Строительство» Филиала НОУ ВПО МТИ «ВТУ» в г. Оренбурге, г. Оренбург
E-mail: st@mti-orenburg. ru Миронов Николай Александрович, доцент кафедры «Строительство» Филиала НОУ ВПО МТИ «ВТУ» в г. Оренбурге, г. Оренбург
E-mail: st@mti-orenburg. ru
EVALUATION OF ENGINEERING CONSTRUCTIONS AND ITS ELEMENTS'- DEFORMATIONS
Oleg Kuznetsov
honoured surveyor of Russia, associate professor of Faculty of Construction, Branch of Non-state Educational Establishment HVE Moscow Technological Institute
& quot-World Technological University & quot-, Orenburg
Nikolay Mironov
associate professor of Faculty of Construction, Branch of Non-state Educational Establishment HVE Moscow Technological Institute & quot-World Technological
University& quot-, Orenburg
АННОТАЦИЯ
Огромное значение для определения прочности и устойчивости сооружений имеет наблюдение за сдвигами, осадками и деформациями сооружений. Контроль эксплуатационного состояния сооружений осуществляется путем комплексных натурных наблюдений за изменениями перечисленных характеристик, для чего создаются специальные измерительные комплексы, в состав которых входит комплект геодезического контроля стабильности (ГКС). Анализ параметров пространственной стабильности позволяет решать задачи контроля эксплуатационного состояния сооружений.
ABSTRACT
Surveillance over construction simple shears, sets and deformations is of great importance for the sake of resistibility and stability of constructions'- evaluation. Operational status control of constructions is monitored by complex field observations of the stated characteristics'- changes. Therefore special measurement systems are made, which include a package of geodesic control of stability.
Parameter analysis of dimensional stability allows solving the issues of operational status control of constructions.
Ключевые слова: деформации сооружений.
Keywords: construction deformations.
Наблюдение за сдвигами, осадками и деформациями сооружений имеет огромное значение для определения прочности и устойчивости сооружений, для своевременного предотвращения их разрушения или своевременного сигнала о наступлении аварийного состояния.
Контроль эксплуатационного состояния сооружений осуществляется путем комплексных натурных наблюдений за изменениями перечисленных характеристик. Эти наблюдения выполняют с использованием различных методов и средств: тензометрических, динамометрических, акустических, вибрационных, магнитометрических, радиационных, геодезических и других [1].
Использование этих методов и средств с целью получения достаточно полной, точной и достоверной информации о характеристиках эксплуатационного состояния является сложной инженерной задачей. Для ее решения на объектах создают специальные измерительные комплексы, получившие название систем испытаний и долговременного контроля (ИДК). В состав систем ИДК входит ряд подсистем (комплектов) контроля характеристик эксплуатационного состояния сооружений, в том числе комплект геодезического контроля стабильности (ГКС) [3].
В зависимости от характера перемещений и деформаций сооружений и их конструктивных элементов геодезический контроль стабильности можно разделить на пять основных видов, отличающихся применяемыми геодезическими приборами и методами измерений, размещением и конструкцией опорных сетей и деформационных марок комплекта ГКС на объекте:
• ГКС высотного положения — высотный контроль (ВК). Он применяется для сооружений и их элементов, перемещающихся в вертикальном направлении (определяются осадки, подъемы, вертикальные деформации — удлинения, укорочения и др.) —
• ГКС планового положения — плановый контроль (ПК). Этот вид контроля применяется для сооружений и их элементов, перемещающихся в горизонтальном направлении (определяются плановые перемещения — сдвиги) —
• ГКС азимутального положения — азимутальный контроль (АК). Такой контроль применяется для сооружений и их элементов, разворачивающихся вокруг вертикальной оси (определяются азимутальные развороты) —
ГКС кренов — контроль кренов (КК). Он применяется для элементов, разворачивающихся вокруг горизонтальной оси (определяют крены) —
• КС трещин — контроль трещин (КТ) в конструкциях. Этот контроль применяется для определения высоты (глубины) и раскрытия трещин.
Совместное применение высотного и планового контроля (ВК + ПК) позволяет определять общие перемещения сооружений, происходящие в пространстве, а совместное применение контроля азимутального положения (разворотов) и кренов (АК +КК) позволяет определять развороты вокруг наклонных осей.
Анализ параметров пространственной стабильности, совместно с материалами других видов натурных наблюдений, позволяет решать следующие задачи контроля эксплуатационного состояния сооружений:
оценивать и прогнозировать несущие и защитные свойства, работоспособность, надежность и другие характеристики конструкции и сооружений в действительных условиях эксплуатации-
определять допустимость изменения величины и характера эксплуатационных воздействий либо необходимость усиления конструкций при изменяющихся воздействиях-
выявлять причины недопустимых изменений, параметров пространственной стабильности и принимать действенные меры по устранению этих причин-
• планировать сроки и объем планово -предупредительных ремонтов и реконструкции сооружений-
решать ряд научно-исследовательских задач, таких, как совершенствование теории расчета и конструирования элементов сооружений, разработка способов оптимального возведения и эксплуатации объектов и др.
В решении комплекса задач инженерно-геодезического обеспечения эксплуатации объектов принимают участие проектные, заказывающие, строительно-монтажные, научно-исследовательские организации,
эксплуатирующие организации [1].
Проектная организация на основании технического задания (ТЗ) заказчика разрабатывает проект создания комплекта ГКС и эксплуатационную документацию, а также программу геодезического контроля стабильности сооружений. В программе устанавливаются перечень сооружений и конструктивных элементов, подлежащих контролю, точностные требования, методы измерений, порядок и сроки, методика обработки результатов измерений, отчетная документация и порядок ее использования при оценке характеристик эксплуатационного состояния сооружений.
Строительно-монтажные организации осуществляют одновременно со строительством сооружений создание комплектов ГКС, а также геодезические наблюдения за перемещениями и деформациями сооружений в период строительства [3].
Служба эксплуатации или специальные подразделения геодезического контроля стабильности осуществляют во время эксплуатации сооружения наблюдения за перемещениями деформациями, обработку материалов наблюдений, составляют предварительные заключения о характере и допустимости перемещений и деформаций сооружений и их конструктивных элементов.
Научно-исследовательские, а также другие специализированные (геодезические) организации могут привлекаться к работам по инженерно-геодезическому обеспечению эксплуатации сооружений на всех этапах создания и использования комплектов ГКС: к разработке ТЗ на проектирование совместно с организациями заказчика, к осуществлению проектирования и авторского надзора за строительством совместно с проектной организацией, наблюдением за перемещениями и деформациями сооружений на этапах строительства и эксплуатации объектов. Научно -исследовательские организации обычно осуществляют оценку эксплуатационного состояния сооружений по данным контроля комплектом и другими комплектами систем ИДК, а также решают возникающие научно -исследовательские задачи.
Определяющими факторами при организации геодезического контроля стабильности являются вид, необходимый объем и характер использования информации о перемещениях и деформациях сооружений, а также требования к точности и периодичности измерений.
В зависимости от требующейся информации проектом предусматривается создание и эксплуатация одного, нескольких или всех пяти видов ГКС на объекте. Создание и эксплуатация всех пяти видов ГКС характерны для наиболее ответственных, уникальных сооружений. Для менее ответственных сооружений, но работающих в неблагоприятных гидрогеологических условиях (в пучинистых, просадочных грунтах и др.) обычно предусматривается высотный контроль, контроль кренов и контроль трещин.
Количество и капитальность пунктов опорных геодезических сетей, количество и размещение измерительных точек на сооружениях, точность используемых геодезических приборов и рекомендуемые методы измерений зависят от требуемого объема, точности и достоверности информации, от ожидаемого характера и величины перемещений, деформаций и их влияния на эксплуатационные характеристики сооружений и конструкций. Пункты опорных сетей должны быть устойчивыми в пространстве и во времени. Как
правило, для повышения достоверности измерений они дублируются и располагаются на наивыгоднейших расстояниях от сооружений [5].
Деформационные марки располагают в местах, где перемещения и деформации могут изменять величину и направление: на участках действия различных нагрузок по обе стороны от осадочных и рабочих швов, в местах примыкания продольных стен, сильно нагружаемых конструкций, а также по осям симметрии сооружений. При размещении марок учитывают соображения сохранности их в процессе эксплуатации и удобства измерений (контролепригодность), а также другие факторы.
Требуемую точность определения параметров пространственной стабильности практически назначают, исходя из величины ожидаемых перемещений и деформаций с учетом характера использования измерительной информации.
Если некоторый параметр пространственной стабильности С является самостоятельной характеристикой эксплуатационного состояния данного сооружения (конструкции), то среднеквадратическая погрешность определения этого параметра принимается на порядок меньше его ожидаемого значения (1), т. е.
тс & lt- 0,1С (1)
Пусть, например, ожидаемый сезонный крен антенного сооружения составляет Аа = ЗО + 40& quot-. Тогда с целью установления факта отсутствия крена или измерения его действительной величины можно применить геодезические методы и средства, обеспечивающие определение крена с погрешностью (2):
(2)
Когда для данного типа сооружения (конструкции) нормированы предельные перемещения и деформации и Фпр, то для обнаружения
приближения к ним можно использовать методы и средства контроля, обеспечивающие точности:
т+ & lt-0,1*4, Ит5 & lt-0,18^. (3)
Некоторые точностные характеристики контроля стабильности, получаемые при использовании современных геодезических приборов и
методов измерений, приведены в таблице 1 [3].
Таблица 1.
Характеристика контроля стабильности
Наименование контроля Средняя квадратическая погрешность
при контроле стабильности сооружения в целом при контроле стабильности взаимного положения строительных конструкций
Контроль высотного положения ± 1 мм ± 0,1 мм
Контроль планового положения ± (1+4) мм ± 0,5 мм
Контроль азимутального положения ± (10−15) мм ± (3−5) мм
Контроль кренов ± (5−10) мм ± (2−5) мм
Контроль трещин — ± 0,01 мм
При определении периодичности измерений руководствуются следующим. Для получения наиболее полной и достоверной информации о перемещениях и деформациях геодезические измерения начинают вместе со строительством сооружений (иногда даже до его начала). Циклы измерений при строительстве приурочивают к моментам окончания отрывки котлована, возведения фундамента, возведения стен и т. д., а при эксплуатации — к моментам воздействия эксплуатационных нагрузок (до воздействия, в процессе воздействия и после него) и к сезонным изменениям гидрологического и климатического режимов (измерения один-два раза в сезон) [2].
Изменение контролируемого параметра стабильности С между циклами измерений i и i+1 рассчитывают по формуле (4):
В установившемся режиме строительства или эксплуатации периодичности продолжительность контроля Тк устанавливают на основе анализа графика изменений параметра стабильности (см. Рис. 1). Необходимо стремиться к тому, чтобы минимальный промежуток времени t между соседними циклами измерений был достаточным для того, чтобы произошло изменение АС параметра С на величину, равную погрешности Д его определения, т. е. чтобы АС & gt- А. Величина допускаемой погрешности устанавливается с учетом целей контроля параметра и возможностей методов измерений (см. Табл. 1).
Практически промежуток времени t между текущим и последующим циклами измерений принимают по графику изменения параметра (на рисунке 1 — до цикла 8) равным времени изменения параметра на величину удвоенной предельной погрешности его определения — время изменения параметра С на величину 2д).
Систематические измерения параметров прекращают по причине их стабилизации, если в трех циклах подряд зафиксировано АС & lt- А, далее необходимо проведение лишь контрольных измерений один раз в три-пять и более лет, а также после изменений эксплуатационной нагрузки.
В случае знакопеременных воздействий на сооружения измерения параметров проводят вплоть до выявления четкой картины и причин происходящего процесса.
Для организации и проведения цикла измерений в рамках общей программы геодезического контроля стабильности составляют календарный план, в котором определяют виды работ и последовательность их выполнения по сооружениям и на каждом сооружении, конкретные сроки начала и конца
работ по каждому виду и сооружению, потребность в специалистах, перечень необходимых приборов, оборудования, расходных материалов, транспорта и т. д. [3].
Основные виды работ в каждом цикле измерений проводят вследующей последовательности:
• выполняют исследования и поверки геодезических приборов-
• готовят к измерениям пункты опорных геодезических сетей и деформационные марки-
• инструментально проверяют стабильность опорных геодезических сетей-
• проводят геодезические измерения положения деформационных марок- обрабатывают результаты геодезических измерений, оформляют
отчетную документацию.
п
Рисунок 1. График изменений параметра стабильности
Исследования и поверки геодезических приборов выполняют в соответствии с требованиями действующих инструкций и руководств.
В процессе подготовки к измерениям проводят осмотр пунктов опорных сетей и деформационных марок, проверку сохранности закладных частей, проверку и восстановление видимости по всем необходимым направлениям [4].
Стабильность опорных геодезических сетей проверяют путем инструментального определения элементов геодезических измерений между пунктами сетей (превышений, углов, направлений, расстояний) и сравнения их с элементами предыдущих циклов измерений.
Геодезические измерения положения деформационных марок и обработка результатов измерений с целью определения по ним перемещений и деформаций (параметров пространственной стабильности) сооружений и конструктивных элементов являются завершающими и наиболее ответственными этапами цикла геодезических работ.
Список литературы:
1. Интулов И. П. Инженерная геодезия / И. П. Интулов. Воронеж, 2006. — 273 с.
2. Кузнецов О. Ф. Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации сооружений / О. Ф. Кузнецов. Оренбург: Экспресс-печать, 2008. — 201 с.
3. Кузнецов О. Ф. Инженерная геодезия / О. Ф. Кузнецов. М.: МГСУ, 2013. — 363 с.
4. СНиП 3. 01. 03−84 Геодезические работы в строительстве.
5. Федотов В. А. Инженерная геодезия / В. А. Федотов. М.: Высшая школа, 2007. — 463 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой