Виды 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 (Н_тек) и в начале наблюдений (Н_нач), т. е. S = Н_тек - Н_нач. Подобным образом находят осадку между предыдущим и последующим циклами наблюдений.

Средняя осадка S_cp всего сооружения или отдельных его частей

где S — осадка отдельных марок; n — количество марок.

Наряду со средней осадкой отмечают наибольшую S_max и наименьшую S_min осадки марок. Неравномерность осадки определяют по разности осадок

ΔS_j,i+1 = S_i+1 - S_,i

где S_i, S_i+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

q_x = x_тек — х_нач' q_y = у_тек - у_нач'

где х_нач, у_нач, x_тек, у_тек - 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 υ_cp деформации равна отношению величины деформации к промежутку времени t, за который эта деформация происходит. Средняя скорость осадки

υ_cp = (s_j - s_i)/ t

где s_j, s_i — 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.