Описание видов деформаций сооружений
В геодезии под термином «деформация» понимают изменение положения объекта относительно его первоначального состояния. Постоянное давление массы сооружения приводит к уплотнению грунта под фундаментом и вблиз него и вертикальному смещению, или осадке, сооружения. Кроме давления массы сооружения осадка может происходить от изменения уровня грунтовых вод, карстовых, оползневых и сейсмических явлений, от работы тяжелых механизмов и т. д. При уплотнении пористых и рыхлых грунтов происходит быстрая по времени деформация, называемая просадкой.
Если грунты под фундаментом сооружения сжимаются неодинаково нагрузка на грунт различная, то осадка является неравномерной и приводит горизонтальным смещениям, сдвигам, перекосам, прогибам, в результате появляются трещины и даже разломы.
Смещение сооружений в горизонтальной плоскости может происход вследствие бокового давления грунта, воды, ветра и т. п. Высокие сооруже башенного типа (телебашни, дымовые трубы и т. п.) из-за неравномерно нагрева солнцем, давления ветра и по другим причинам испытывают кручение и изгиб.
Для определения деформаций в характерных точках сооружения устанавливают марки и путем геодезических измерений находят изменение их пространственного положения за выбранный промежуток времени, при этом первый цикл геодезических наблюдений принимают за начальный.
Абсолютные, или полные, осадки S марок определяют как разность отметок, полученных относительно репера, расположенного за воронкой осадок сооружения и принимаемого за неподвижный, в текущий момент времен (Нтек) и в начале наблюдений (Ннач), т. е. S = Нтек - Ннач. Подобным образом находят осадку между предыдущим и последующим циклами наблюдений.
Средняя осадка Scp всего сооружения или отдельных его частей
где S — осадка отдельных марок; n — количество марок.
Наряду со средней осадкой отмечают наибольшую Smax и наименьшую Smin осадки марок. Неравномерность осадки определяют по разности осадок
ΔSj,i+1 = Si+1 - S,i
где Si, Si+1 — осадки точек в циклах i и i+1.
Крен, или наклон, сооружения равен разности осадок (S2 - S1) - двух точек вдоль выбранной оси или на противоположных краях здания. Наклон вдоль продольной оси называют завалом, а вдоль поперечной оси — перекосом. Относительный крен
K = (S2 — S1) / l
где S1, S2 — осадки в точках 1 и 2, l — расстояние между этими точками.
Горизонтальное смещение
qx = xтек — хнач' qy = утек - унач'
где хнач, унач, xтек, утек - координаты точек в начальном и текущем циклах наблюдений. Аналогично вычисляют смещение между предыдущим и последующим циклами наблюдений.
Кручение равно изменению углового положения радиуса точки с началом в центре исследуемого горизонтального сечения. Кручение относительно вертикальной оси в основном имеют сооружения башенного типа.
Средняя скорость υcp деформации равна отношению величины деформации к промежутку времени t, за который эта деформация происходит. Средняя скорость осадки
υcp = (sj - si)/ t
где sj, si — осадки за время t между циклами i и j.
Если t равно числу месяцев, то получают среднемесячную скорость, если t — число лет, то находят среднегодовую скорость деформации или осадки.
Деформации определяют для оценки устойчивости сооружения, проверки правильности проектных расчетов, выявления причин и закономерностей для прогнозирования деформаций и принятия мер, обеспечивающих нормальное состояние сооружения.
Для сложных и уникальных сооружений на площадке будущего строительства изучают влияние природных факторов на устойчивость грунта, создают систему опорных пунктов и определяют их стабильность. Наблюдения вьполняют с начала возведения сооружения и продолжают в течение строительства, а в большинстве случаев и в течение всего периода эксплуатации. Наблюдения, выполняемые через определенные промежутки времени (по календарному плану), называют систематическими.
При резком изменении деформации выполняют срочные наблюдения. параллельно с определением деформации выполняют специальные наблюдения за изменением состояния грунтов и подземных вод, температуры тела сооружения, изменением метеоусловий и т. д. Учитывают также изменение строи тельной нагрузки и нагрузки от установленного оборудования.
Для выполнения наблюдений составляют специальный проект, которь содержит: техническое задание на производство работ; общие сведения сооружении, природных условиях; схему опорных пунктов и марок; методи наблюдений и их обработки; расчет точности измерений; календарный : (график) наблюдений; состав исполнителей; объем работы и смету.
