7.6.1. Виды деформаций сооружений
При деформации конструкции сооружений перемещаются по двум составляющим: по высоте и в плане. Кроме того, сооружения башенного типа могут отклоняться от вертикали.
Вертикальные перемещения конструкций под действием различных вертикальных сил называют осадками, просадками или подъемами.
Осадки – это перемещения вниз в результате уплотнения грунтов под тяжестью сооружения.
Просадки – это быстрые и значительные осадки вследствие уплотнения пористых и рыхлых грунтов, изменения уровня грунтовых вод, карстовых, оползневых и сейсмических явлений.
Подъемы – это перемещения вверх (пучение) в результате набухания, выемки грунта при рытье котлованов, промерзания влажных грунтов, движения земной коры.
Горизонтальные перемещения конструкций под действием горизонтальных сил, бокового давления воды, ветра или грунта, изгибающих моментов, оползневых явлений, потери несущей способности грунтов называют смещениями или сдвигами.
Если вертикальные и горизонтальные перемещения различных точек конструкций равны по величине и направлению, то их называют равномерными, если нет - то неравномерными. Неравномерные перемещения точек приводят к изменению формы и размеров конструкции, в результате появляются трещины и даже разломы. Опыт строительства показал, что все здания и сооружения подвергаются перемещениям и деформациям. Абсолютно неподвижных и недеформируемых конструкций нет.
Отклонение вертикальной оси сооружения от вертикали под действием пары неравномерных сил: неравномерного нагрева солнцем и ветрового давления, называют креном или наклоном. Наклон вдоль продольной оси называют завалом, а вдоль поперечной оси – перекосом.
По своему характеру деформации конструкций подразделяют на упругие и остаточные. При упругих деформациях конструкция после снятия нагрузки принимает прежнюю форму. Упругие деформации наблюдаются, пока нагрузки не превышают определенного предела. Если воздействия от нагрузки превышают этот предел, то размеры и форма конструкции не восстанавливаются. В этом случае происходит нарушение прочности сооружения, в конструкциях появляются трещины и разломы, а в отдельных случаях возможны аварии и разрушение сооружения.
Для проведения мониторинга в сооружения закладывают марки или специальные приспособления для регистрации напряжений и взаимного перемещения точек конструкций.
7.6.2. Точность определения деформаций сооружений
Точность определения деформаций зависит от типа сооружения, вида основания, задач наблюдений и скорости протекания деформаций.
Точность определения осадок и смещений выражается средней квадратической погрешностью mg , определяемой по формуле
,
(7.22)
где Ф – величина деформации между циклами измерений.
Согласно ГОСТу 24846-81 допустимые погрешности определения осадок не должны превышать:
1 мм – для уникальных зданий, длительное время (более 50 лет) находящихся в эксплуатации, а также на скальных грунтах;
2 мм – для зданий и сооружений на песчаных, глинистых и других слабо сжимаемых грунтах;
5 мм – для зданий и сооружений на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах;
10 мм – для земляных сооружений.
Допустимые погрешности определения смещений не должны превышать:
1,5 мм – для зданий и сооружений, возводимых на скальных грунтах;
3 мм – для зданий и сооружений на песчаных, глинистых и других слабо сжимаемых грунтах;
7 мм – для зданий и сооружений на насыпных, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах.
Точность определения кренов высоких сооружений (телебашен, дымовых труб, мачт и т.д.) выражается средней квадратической погрешностью mк , определяемой по формуле
,
(7.23)
где Н – высота сооружения.
Промежуток времени между циклами измерений зависит от вида сооружений, скорости изменения деформации и др. В строительный период систематические наблюдения в среднем выполняют 1-2 раза в квартал, а в период эксплуатации – 1-2 раза в год. При срочных наблюдениях их выполняют до и после выявления факторов, резко изменяющих обычный ход деформации.
Мониторинг геометрии сооружений ведут различными способами. Наиболее пригодными при наблюдениях оказались геодезические методы, позволяющие полностью характеризовать перемещения точек конструкции сооружения в пространстве.