Определение крена высотных зданий
по результатам наблюдений за осадками фундаментов

Авторы: А.М. Сонин, А.А. Игильманов, С.Е. Енкебаев

Описание: В статье приводится методика определения крена высотных зданий по величине перемещения марок, устанавливаемых на фундаментной плите и дается оценка точности определения крена здания по результатам наблюдения за осадками фундаментных марок.

Источник: Определение крена высотных зданий

Абстракт. В статье приводится методика определения крена высотных зданий по величине перемещения марок, устанавливаемых на фундаментной плите и дается оценка точности определения крена здания по результатам наблюдения за осадками фундаментных марок.

Abstract. In article the technique of definition of a list of high-rise buildings on size of moving of the marks established on a base plate is resulted and the estimation of accuracy of definition of a list of a building by results of supervision over deposits of base marks is given.

Ключевые слова: осадка фундамента, крен здания, точность определения, применение методики

Заголовки разделов:

1. Точность измерений вертикальных перемещений ростверка-плиты и крена надземной части здания;

2. Рекомендуемые методы измерений перемещений фундамента и применяемые инструменты;

3. Определение средней осадки и неравномерности осадок фундамента;

4. Определение крена здания;

5. Применение предлагаемой методики.

Принимаемая в каждом конкретном случае точность измерения вертикальных перемещений и крена здания зависит от ряда условий, основные из которых: прогнозируемая расчетами величина деформации, сложность инженерно- геологических условий, величины нагрузок на основание.

В соответствии с требованиями нормативных документов при расчетной величине осадки здания в пределах от 50 до 250 мм при возведении зданий на сжимаемых грунтах допускаемое среднеквадратичное отклонение при определении перемещений не должно превышать +/- 2 мм, допускаемая погрешность также не должна превышать +/-2 мм.

Указанные величины погрешностей соответствуют II классу точности наблюдений за деформациями оснований зданий и сооружений.

Точность измерения крена по с ГОСТ 24846 для жилых и гражданских зданий 0,0001Н, что соответствует +/-20 мм.

При проведении работ по наблюдениям за деформациями основания здания в соответствии с п.3.3.2 ГОСТ 24846 предусматривается использовать метод геометрического нивелирования, одним горизонтом, способом совмещения по замкнутому ходу.

При использовании метода геометрического нивелирования в соответствии для обеспечения заданной точности необходимо соблюдение условий:

• технические характеристики геодезических приборов должны обеспечивать требуемую точность;

• необходимо применение реек с инварной полосой (одно или двухсторонней);

• число станций незамкнутого хода (от репера до первой осадочной марки должно быть не более 3-х);

• длина визирного луча не более 20 м;

• неравенство плеч (расстояний от нивелира до реек) не более 0,4 м;

• накопление неравенств плеч в замкнутом ходе не более 2,0 м;

• допускаемая невязка в замкнутом ходе (n - число станций) +/-0,5√n , мм.

Передача отметок с репера на осадочные марки предусматривается замкнутым нивелирным ходом от грунтового репера.

Требуемая точность измерения деформаций, надежность получаемых результатов обеспечивается использованием имеющегося в распоряжении исполнителя прецизионного автоматического нивелир Leica NA2 имеющего точность измерений на 1 км двойного хода 0.7/0.3 мм, увеличение оптики 32х.

Выполнение программы Геотехнического мониторинга для высотных зданий , включающей измерение абсолютных величин перемещений фундаментной плиты (ростверка) и крена здания обеспечивается:

• применением высокоточных инструментов с требуемой точностью измерения перемещений осадочных марок от исходной реперной системы;

• жесткой конструктивной схемой здания ( практически недеформируемая ростверк-плита, при которой абсолютные величины перемещений осадочных марок фундаментной плиты определяют положение ее нормали в трехмерной системе координат на отметке верха здания и возможность вычисления абсолютных и относительных величин перемещений как в процессе строительства, так и эксплуатации здания);

• систематическим контролем устойчивости контрольного репера с использованием местной опорной геодезической сети.

Обработка данных, полученных с помощью тахеометра проводится в соответствии с методикой обработки результатов геометрического нивелирования по замкнутому ходу.

Для получения величин деформаций (вертикальных перемещений, относительной неравномерности осадок плиты-ростверка), крена здания предлагается следующая методика.

Исходные (начальные) отметки марок после их установки на поверхности плиты-ростверка до начала возведения каркаса здания:

Обозначим отметки осадочных марок (ОМ), полученных по результатам измерений в текущем цикле:

Абсолютная величина вертикального перемещения марок по отношению к их начальному положению:

Средняя величина осадки ростверка-плиты от начала наблюдений:

Проверка вычислений: S_i = ∑H_м0/4 - ∑H_мi/4

Где: ∑H_м0/4 - начальная отметка условной плоскости верха плиты в исходном положении (до начала наблюдений, учитывающая фактическую разницу в начальных отметках осадочных марок).

∑H_мi/4 – то-же, в данном цикле наблюдений.

Относительная неравномерность осадки фундамента по направлению Х (цифровые оси на плане здания), по направлению У (буквенные оси):

• по направлению оси 1 по У: ΔS/L₁ = (S_1i – S_2i)/L₁

• по направлению оси 6 по У: ΔS/L₃ = (S_1i – S_2i)/L₃

• по направлению оси А по Х: ΔS/L₄ = (S_1i – S_2i)/L₄

• по направлению оси Ж по Х: ΔS/L₂ = (S_1i – S_2i)/L₂

где: L_I – расстояние между осадочными марками.

Учитывая, что монолитный железобетонный ростверк является практически абсолютно жестким телом, имеет место жесткое соединение ростверка с надземной частью здания, по изменению положения ростверка в пространстве, определяется отклонение (крен) его нормали от начального4 положения на отметке верха здания. На приведенной ниже схеме показано, что относительная неравномерность осадок ростверка совпадает с величиной крена его нормали, т.е. крена здания. Смещение точки приложения нормали к плоскости плиты при его перемещении незначительна и им можно пренебречь (на схеме величины осадки краев плиты показаны условно, во много раз больше фактического).

Для определения крена здания по величине неравномерной осадки ростверка необходимо вычислить разность величины осадок по маркам, расположенным по диагоналям и разделить на расстояние между этими марками:

Оценим влияние точности определения вертикальных перемещений осадочных марок на точность определения крена здания.

Точность определения вертикальных перемещений принята (для II класса) +/-2 мм, при которой точность определения относительной неравномерности осадок ростверка по диагонали фундаментной плиты при расстоянии между осадочными марками, например 60000 мм:

При расстоянии от верха фундаментной плиты до верха перекрытия последнего этажа 200 м погрешность в определении перемещения составит:

что превышает требуемую точность измерения крена здания 0,0001Н = 20 мм

Рис. 1 - Определение величины и направления крена здания

Направление и величина крена здания определяется путем сложения векторов перемещений, определенных по маркам, расположенным по диагоналям прямоугольника.

5. Применение предлагаемой методики

Приведенная выше методика применяется при обработке результатов наблюдений за деформациями 45-ти этажного строящегося здания в г. Астане.

Учитывая конструктивные особенности возводимого здания - значительную пространственную жесткость как ростверка, так и надземной части здания из возможных типов осадочных марок, предназначенных для определения вертикальных перемещений фундаментов как наиболее надежные выбраны марки, устанавливаемые на фундаменте.

Марки выполняются из металлических пластин толщиной 6-8 мм размером 220x220 мм, с круглой головкой. В дальнейшем, перед началом выполнения работ по устройству конструкций пола предполагается на пластину установить (приварить) металлическую защитную трубу высотой до уровня чистого пола с открывающейся защитной крышкой.

Установка марок на вертикальной плоскости здания для определения крена не предусматривается, так как метод проецирования для высотных зданий не обеспечит необходимой точности.

Предлагаемая методика определения крена здания по результатам наблюдений за осадочными плитными марками приведена ниже.

Исходная реперная система - буронабивные сваи d600 мм с опиранием низа свай на щебенистый малосжимаемый грунт. Количество глубинных реперов на территории комплекса 3 шт, что дает возможность выполнять проверку устойчивости реперной системы. Конструкция верхней части реперов обеспечивает их сохранность на период проведения работ, исключает осадки и влияние морозного пучения грунта на их положение относительно вертикали.

Репера расположены за пределами зоны влияния напряженно-деформированного состояния основания возводимого здания. Данных измерений по установленным маркам достаточно для определения пространственного положения ростверка-плиты и неравномерности его осадок.

По схеме устройства реперная система при наличии в основании репера малосжимаемых щебенистых грунтов обеспечивает II класс точности проведения измерений (+/-2 мм).

Литература.

1. ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений, -М:, 1982 г.

---

Вернуться в библиотеку