Креном здания называют такое положение, при котором его плоскость симметрии отклоняется от вертикали. Крен может возникнуть из-за особенностей конструкции, влияния погодных условий и техногенных факторов (например, строительных работ, проводимых поблизости). Если часть здания смещается вниз, происходит осадка; смещение вверх называют выпиранием, а смещение в сторону — сдвигом.
 |
В ходе строительства и после его завершения происходит осадка. Этот процесс должен идти равномерно и постепенно прекратиться. Если осадка неравномерная, могут возникнуть различные деформации, в том числе и крен здания. Сооружения высотой более 15 м могут деформироваться из-за ветра или неравномерного нагрева стен солнцем.
В последние годы увеличилось доля высотного строительства. У зданий высотой 17 — 20 этажей центр тяжести расположен достаточно высоко, а площадь основания сравнительно невелика. Это способствует развитию кренов сооружений и зданий. Контроль за этими процессами очень важен в ходе эксплуатации зданий. Особенно важен мониторинг деформации таких сооружений как плотины, электростанции, производственных зданий.
Grast. Граст. Определение крена здания
Важно зарегистрировать деформацию на ранней стадии, когда ее устранение будет наименее затратным. Для этого на задании или сооружении укрепляются геодезические знаки. Опорные знаки закрепляют надолго, так как они будут основой при определении деформаций. Как правило, это труба, заглубленная и забетонированная в коренную несжимаемую породу.
На верхнем конце закрепляется геодезический знак. Для каждого здания или сооружения необходимо установить как минимум три опорных знака, причем располагают их так, чтобы на них не влияли транспорт и давление от самого сооружения.
Непосредственно на здании устанавливают деформационные марки. С их помощью определяют вертикальные смещения. Количество и месторасположение этих знаков определяется с учетом нагрузок на фундамент и несущие стены, геологических особенностей местности и конструктивных особенностей сооружения.
Обычно они закрепляются на стыках строительных блоков, на несущих колоннах и в углах. На высоких сооружениях (башнях или трубах) деформационные марки устанавливаются в несколько ярусов. Если возводится пристрой к старому зданию, марки устанавливают в районе стыка на обоих зданиях.
Простейшим примером деформационной марки служит металлический стержень, заглубленный в стену. Выступающую часть длиной 3-4 см прикрывают колпаком. Устанавливают также закрытые марки в виде полого цилиндра, замурованного в стену. Наружу выводится небольшая часть цилиндра, к которой при измерениях крепится кронштейн с рейкой, а в остальное время она закрывается крышкой.
 |
ЗДАНИЕ ДАЛО КРЕН/ОПАСНЫЙ ДЕФЕКТ/СТОИТ ПОКУПАТЬ?
По установленным геодезическим знакам регулярно производят замеры, чтобы определить появление крена сооружения. При этом важна точность измерений, так как даже сравнительно небольшой крен здания может со временем привести к его деформации и разрушению.
При проведении измерений допускается погрешность от 1 мм для зданий на скальном грунте и для уникальных сооружений с возрастом более 50 лет до 5 мм для зданий на сжимаемых грунтах (насыпных или заторфованных).
Первые измерения проводятся еще на стадии нулевого цикла, то есть после возведения фундамента. Они и станут основой для дальнейших наблюдений за осадкой, чтобы вовремя зафиксировать возможный крен сооружения.
Разработано несколько способов измерений. Чаще всего используется метод геометрического нивелирования, позволяющий определять вертикальные перемещения. В ходе измерения вычисляется положение каждой деформационной марки относительно опорных знаков. При последующих измерениях строятся графики смещения марок, по которым определяют возникающий крен сооружения.
Для регистрации крена здания используется разнообразная техника от простейшего отвеса до высокоточного оптического нивелира.
Источник geodan.ruЧто такое «поймать крен»?
Есть у геодезистов выражение – «поймать крен». Относится оно к такому важному мероприятию как геодезический мониторинг. По-простому — это обследование зданий и сооружений на предмет деформации. Когда начинаешь об этом рассказывать – первое, что вспоминают – Пизанскую башню.
Об этой башне есть красивая легенда, что зодчий Пизано построил ее прямую, как стрела, но его заказчики – католическое духовенство отказались ему платить. Тогда мастер сказал башне следовать за ним, и она наклонилась. На самом деле архитектор Боннано Пизано в далеком 1173 году возвел только первые три этажа будущей достопримечательности. Проект, видимо, был изначально ошибочен. Почва в этом месте мягкая и после возведения в 1178 году третьего колоннадного кольца начала оседать и размываться, вызвав просадку маленького трехметрового фундамента.
Прежде чем что-то строить, обычно проводят геологические исследования. На основе данных о характере почвы, о ее водонасыщении в разные периоды года делается заключение – какой нужен фундамент. Если фундамент заложен неправильно, это можно понять и исправить на ранних этапах строительства, проводя регулярный геодезический мониторинг здания. В случае с башней, было целых пять лет, когда можно было «поймать крен» и усилить фундамент.
После того, как крен стал явным, попытались исправить ошибку тем, что возводили более высокие стены на стороне крена, однако это не помогло. Архитектор Томазо ди Андреа – тот, кто закончил башню, специально наклонил звонницу в противоположную сторону. В итоге высота башни составила 56 метров. Строительство в общей сложности велось 176 лет.
На конечный этап строительства отклонение уже составляло 50 см. С тех пор принимались различные меры по спасению башни, от изымания части грунта до свинцовых балластов-противовесов – с переменным успехом.
Что же такое – «ловить крен»?
На стены здания клеятся светоотражающие марки с обозначенным внутри центром – похожим на мишень. Светоотражающая поверхность марки и четкий центр увеличивают точность измерений. Тахеометром измеряют вертикальное и горизонтальное расстояние. Сам прибор настроен так, что вертикальная ось измерения в нем соответствует нормали , идущей к центру земли, а горизонтальная ось – перпендикулярна ей. Все точки здания, расстояние до которых было измерено тахеометром дают представление о том, какой крен здание имеет сейчас.
Последующий мониторинг (если речь идет о строящемся здании, его целесообразно проводить ежемесячно) показывает прирост крена или отсутствие прироста.
Не всегда крен заметен как в случае Пизанской башни, иногда его симптомами бывают трещины в стенах, постоянные звуки и шорохи, наклонная поверхность воды в чашке на полу. Крен считается опасным, когда достигает 0,005 относительно высоты здания. Крен Пизанской башни составлял только на момент окончания ее строительства 0,009!
Если изначально фундамент спроектирован неправильно, при обнаружении крена в ходе строительства – фундамент можно укрепить. Либо дополнительными сваями, либо «впрыскивая» бетонную подушку под фундамент.
Конечно, для дачного домика достаточно ленточного фундамента, когда в вырытую яму забивается опалубка, потом металлическая арматура и сверху заливается цемент. Для многоэтажек используют сваи, глубина расположения которых зависит от глубины пролегания плотных старых пород в месте строительства. Если меньше – то вероятно обрушение.
А вот под всеми современными небоскребами, например, под комплексом Москва-Сити используется фундамент в виде плиты из самого жесткого бетона, плюс сваи. Вряд ли подобные современные сооружения способны повторить историю Пизанской башни – стать популярными памятниками культуры. Слишком дорого и опасно поддерживать крен и продолжать эксплуатировать сооружение.
Так что Пизанской башне просто повезло. На ее реконструкции и меры безопасности только в 20 веке было потрачено более 27 млн. долларов. Возможно, эти суммы даже окупаются потоком туристов. Где еще можно постоять на том самом месте, где Галилео Галилей изучал земное притяжение, сбрасывая вниз предметы разного веса и замеряя время падения.
Кстати, несмотря на все усилия, крен башни растет каждый год на 6-7 мм. Средневековые архитекторы предполагали, что когда отклонение составит 3 метра, башня непременно рухнет, однако сейчас крен составляет 4,6 метра, а она продолжает стоять.
Источник ardexpert.ruНаблюдения за кренами и трещинами зданий и сооружений
Креном здания называется отклонение его от проектного положения в вертикальной плоскости. Крен может возникать от неравномерной осадки основания здания или сооружения. Величина крена может быть определена с помощью отвеса, теодолита или приборов вертикального проектирования. При наблюдениях за кренами зданий и сооружений предельные ошибки измерений не должны превышать для гражданских и промышленных зданий 0,0001h, и 0,0005h для дымовых труб, башен и мачт, где h – высота сооружения.
Рис. Схемы определения крена сооружения: а- вертикальным проектированием; б – способом горизонтальных углов
При использовании отвеса для определения крена нить закрепляют на вершине сооружения и по её отклонению определяют абсолютную величину крена с помощью линейки или рулетки с миллиметровыми делениями. Относительная величина крена рассчитывается по формуле i = l / h, где h – высота сооружения.
Этим способом можно определять крен здания высотой до 15 м. Определение крена сооружения можно выполнять с помощью теодолита. Для этого теодолит следует установить над постоянно закрепленным знаком, расположенным на расстоянии в пределах двойной высоты сооружения.
После приведения теодолита в рабочее положение визирную ось его зрительной трубы наводят на выбранную заметную точку В, расположенную на вершине сооружения. Далее визирную ось зрительной трубы опускают на уровень основания сооружения и отмечают проекцию точки В на горизонтальной рейке, расположенной перпендикулярно к визирной линии теодолита.
Далее устанавливают теодолит в другой вертикальной плоскости, перпендикулярной первоначальной. Общую величину крена рассчитывают по формуле l = l1 2 + l2 2 , где l1 и l2 – величины кренов, измеренных в первой и во второй взаимно перпендикулярной плоскости. С целью определения динамики изменения вектора крена наблюдения проводят по разработанному циклу через определенные промежутки времени с одних и тех же закрепленных постоянных знаков. Вместо теодолитов в геодезии могут применяться оптические приборы вертикального визирования с уровнем для приведения вертикальной оси в отвесное положение. С помощью таких приборов можно определить крен сооружения высотой до 100 м с точностью до 1 мм.
Для наблюдений за изменениями крена высотных зданий и сооружений часто используется способ горизонтальных углов. В этом способе необходимо иметь на местности два закрепленных пункта А и В, которые должны находиться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Далее с помощью высокоточного теодолита измеряют угол β1 между направлением АВ и направлением на фиксированную наблюдаемую точку С, расположенную на вершине сооружения и угол β2 между направлением ВА и наблюдаемой точкой С. Через заданный промежуток времени вновь измеряют углы β1 и β2, после чего находят разности Δβ1 и Δβ2. Далее по формулам для приближенного расчета расстояний определяют величины l1 и l2, и рассчитывают величину крена l по формуле l = l1 2 + l2 2 . Отношение величины крена к высоте сооружения показывает относительную меру крена данного сооружения.
Деформации фундаментов зданий и сооружений могут вызывать в стенах и несущих конструкциях трещины, которые подразделяются на активные, если происходит процесс их расширения, и неактивные, если процесс расширения трещины прекратился. Наблюдения за трещинами проводятся с помощью специальных маяков, которые представляют собой плитки из гипса или алебастра.
Маяк крепится к конструкции здания поперек трещины в её наиболее широком месте. Если трещина будет увеличиваться в процессе наблюдений, то уже на маяке через определенный промежуток времени появится трещина, ширину которой измеряют линейкой с миллиметровыми делениями. Далее трещину перекрывают новым маяком и продолжают наблюдения. Результаты наблюдений за трещинами заносят в специальный журнал, куда записывают ширину трещины, время её образования, время установки и обновления маяков. Далее специальные комиссии делают соответствующие выводы относительно опасности трещины с позиций возможного разрушения здания.
Источник studopedia.ru