1.5.8.Особенности наблюдений за деформациями высотных зданий и сооружений

Возводимые высотные здания и сооружения различаются по значению и конструкции. С точки зрения организации наблюдений за деформациями наибольший интерес представляют их конструктивные особенности.

По конструктивным признакам различают высотные сооружения ступенчатого, коробчатого и башенного типа. К первым относятся высотные здания МГУ, на Лермонтовской площади и др., построенные в Москве в пятидесятых годах. Вторые - это современные высотные здания, например, здание СЭВ, гостиница "Националь" и др. В числе третьих - телевизионные башни, дымовые трубы, градирни ТЭЦ, радиорелейные мачты и т. д.

Почти для всех высотных сооружений за счет значительной высоты характерно сосредоточение огромной нагрузки (иногда в несколько десятков тысяч тонн) на сравнительно небольшой площади. Отсюда большая нагрузка на фундамент и основание, вызывающая осадку сооружения. Неравномерность осадки приводит к нарушению вертикальности (крену), прогибам отдельных элементов сооружения и трещинам. Эти деформации, присущие всем типам высотных сооружений, возрастают с ростом нагрузки в строительный период и постепенно, по мере уплотнения грунтов, стабилизируются в период эксплуатации.

Сооружения же башенного и частично ступенчатого типа под воздействием температурных факторов и переменной ветровой нагрузки еще и изгибаются, совершая колебательные движения. Деформации этого вида принято называть динамическими.

Наблюдения за осадками производят в основном методом высокоточного геометрического нивелирования по осадочным маркам, закрепленным непосредственно на исследуемой части сооружений. Осадочные марки размещают на фундаменте или на стенах сооружения по обе стороны осадочных швов и линий, разграничивающих разные нагрузки на основание, по осям симметрии сооружения, в местах сопряжения продольных и поперечных стен и в других местах. Проект размещения марок увязывают с конструкцией сооружения и с геологическими данными о грунтах основания. Кроме того, расположение марок должно обеспечивать их длительную сохранность и удобный подход с инструментом при измерениях. Опыт показал, что осадка высотных сооружений вызывает осадку и соседних зданий. Для определения зоны деформаций часть марок размещают на стенах соседних зданий. Если же высотное сооружение строится на отдельной площадке, то зона распространения деформаций определяется нивелированием располагаемых вблизи него грунтовых реперов.

Исходными служат один или несколько кустов фундаментальных реперов, закрепляемых вне зоны распространения деформаций. Каждый куст содержит не менее трех реперов.

Требуемая точность измерения осадок, зависящая от целей исследований, задается проектировщиками. Для большинства практических случаев средняя квадратическая ошибка определения осадки характеризуется величиной в 1 мм.

Для измерения осадок применяют также переносные и стационарные гидростатические системы. В этом случае абсолютные величины осадок определяются путем периодической привязки нескольких точек гидростатической системы к исходным фундаментальным реперам.

Для определения осадки верхней части сооружения могут быть применены метод тригонометрического нивелирования или метод непосредственного измерения высот контрольных точек над опорными с помощью рулетки большой длины.

По результатам измерений, выполненных не менее чем в двух циклах, вычисляются абсолютная величина и скорость осадки каждой марки, средняя осадка для всего сооружения, крены и прогибы его отдельных частей.

Крен верхней части сооружений 6ашенного типа может быть определен различными способами, наиболее распространенными из которых являются: способ координат, способ углов, трех створных наблюдений и вертикального проектирования. Общим для этих способов является необходимость заложения двух или нескольких опорных точек, расположенных от сооружения на расстоянии не менее двух-трех его высот. В первых двух способах с помощью теодолита измеряются горизонтальные углы на хорошо заметные или специально закрепленные на верху сооружения контрольные точки. Во вторых двух способах при двух положениях круга теодолита проектируют контрольные точки на некоторую плоскость в низу сооружения (цоколь, рейку).