Мониторинг смещаемости и деформативности возводимых строительных конструкций

8.1 Мониторинг смещаемости и деформативности возводимых конструкций является составной частью инструментального мониторинга и проводится геодезическими методами, инструментами и приборами в период возведения зданий и сооружений. Мониторинг проводят в случаях, предусмотренных проектом строительства по специальным проектам [10].

 

8.2 В целом мониторинг представляет собой систему измерений (наблюдений), фиксации результатов, аналитической обработки и подразделяется на три подсистемы.

 

8.3 Итоговой нормируемой деформационной характеристикой высотных зданий и других сооружений является отклонение верха (крена) высотного здания от вертикали. Основной вклад в эту величину вносят неравномерные осадки фундаментов. Предельные отклонения верха высотных зданий и сооружений приведены в 8.8.

 

8.4 Из-за особенностей конструкции высотных зданий и их "гибкости" ("гибкость" здания - коэффициент отношения высоты надземной части к ширине фундамента; для высотных зданий обычно имеет значение коэффициент: от одного до восьми) деформации фундаментов не полностью определяют итоговую деформацию верха высотного здания.

 

8.5 В связи с тем, что надземная часть здания испытывает ветровые нагрузки, неравномерный солнечный нагрев и не работает как единое целое с фундаментами и основаниями, наблюдения за деформациями должны проводиться отдельно для каждой составной части системы (подсистемы): "основание-фундамент-надземная часть".

 

8.6 При мониторинге высотных зданий и других сооружений геодезическими измерениями определяются следующие характеристики деформаций "основание-фундамент-надземная часть" здания:

 

для основания и фундаментов:

 

абсолютная осадка ;

 

средняя осадка ;

 

неравномерная осадка ;

 

относительная неравномерная осадка - разность вертикальных перемещений, отнесенных к расстоянию между ними;

 

крен фундамента или здания в целом - отношение разности осадок крайних точек фундамента к ширине (или длине) фундамента;

 

относительный прогиб (выгиб) - отношение стрелы прогиба (выгиба) к длине однозначно изгибаемого участка фундамента;

 

для наземной части здания:

 

отклонение от вертикали строительных конструкций (осей колонн, стен, лифтовых шахт и других элементов);

 

сжатие или усадка колонн и других бетонных конструкций;

 

раскрытие трещин (при их появлении), динамика их развития.

 

8.7 Для измерения вышеуказанных видов деформации (см. 8.5) геодезическими методами необходимо создавать так называемую "геодезическую деформационную основу" - внутреннюю и внешнюю.

 

Деформационная основа должна сохраняться на весь период строительства и эксплуатации.

 

Рекомендуемая частота проведения наблюдений за каждым видом деформаций приведена в таблице 4 [11].

 

Таблица 4

 

Вид деформации	Цикличность
	во время строительства	1-3 года после строительства	эксплуатация
	возведения фундамента	через каждые 5 этажей	окончание строительства	1-2 раза в квартал	2 раза в год	постоянно*
1 Абсолютная осадка	+	+	+	+	+	-
2 Неравномерная осадка	+	+	+	+	+	-
3 Крен фундаментов	+	+	+	+	+	+
4 Прогиб фундаментов	+	+	+	+	+	-
5 Отклонение от вертикали (крен):
колонн	-	+	+	-	-	-
лифтовых шахт	-	+	+	-	-	-
монолитной части		+	+	-	-	-
6 Сжатие или усадка колонн		+	+	-	-	-
7 Крен верхней части строительных конструкций	-	-	+	+	+	+
* Рекомендуется использовать автоматизированные системы.

 

8.8 При расчете точности определения деформаций должны выдерживаться следующие нормы точности:

 

среднеквадратическая погрешность определения значения осадки высотных зданий и других сооружений не должна превышать 1,0 мм, ГОСТ 24846;

 

предельные горизонтальные перемещения верха высотных зданий и сооружений с учетом крена фундаментов в зависимости от высоты здания не должны превышать [12]:

 

1/500 - до 150 м (включительно);

 

1/1000 - свыше 150 м до 400 м;

 

определяют специальным расчетом - свыше 400 м.

 

8.9 При постановке мониторинга в период строительства высотных зданий и других сооружений, при выборе методов измерений учитывают следующие особенности высотного строительства: колебание температуры, односторонний солнечный нагрев, ветровую нагрузку (внешние факторы), вибрацию, неравномерность нагрузки под действием передвижных подъемных устройств (техногенные факторы), стесненные условия как внутри, так и вокруг строительства и малые пространства для наблюдений из-за сравнительно малых габаритов фундаментов [4], [9].

 

Для измерений следует выбирать время суток, когда исключены или минимизированы влияния вышеуказанных факторов воздействия.

 

8.10 При строительстве высотных зданий и других сооружений применяют следующие методы измерений: геометрическое нивелирование коротким лучом визирования, гидростатическое нивелирование [8].

 

При контроле отклонений от вертикали используют способ вычисления крена по параметрам вероятнейшей плоскости на монтажном горизонте и наклономерные измерения с помощью оптических квадрантов.

 

8.11 Измерения деформаций оснований фундаментов высотных зданий и других сооружений следует проводить по разделу мониторинга в процессе строительства ППГР. ППГР должен включать в себя: проектирование, изготовление и технологию установки геодезических знаков и (или) осадочных марок. Местоположение знаков (марок), глубина их заложения должны быть спроектированы в зависимости от методов измерений и с учетом инженерно-геологических условий оснований. Время проведения измерений должно быть увязано с календарным графиком строительства.

 

Среднеквадратические погрешности измерений зависят от типа сооружений, конструктивных элементов зданий, предельных деформаций оснований и не должны превышать 0,2 величин предельных деформаций оснований, приведенных в таблице 5.

 

Таблица 5

 

Сооружения	Предельные деформации оснований
	Погрешности при их измерениях
	Относительная разность осадок	Величина крена	Средняя (в скобках ) осадка, см
1 Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:
железобетонным	0,002 0,0004	-	(10) (2)
То же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции с полным каркасом:	0,003 0,0006	-	(15) (3)
стальным	0,004 0,0008	-	(15) (3)
То же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий	0,004 0,0008	-	(18) (3,6)
2 Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок	0,006 0,0012	-	20
3 Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:
крупных панелей	0,0016 0,00032	0,005 0,001	12 2,4
крупных блоков или кирпичной кладки без армирования	0,0020 0,0004	0,005 0,0001	12 2,4
То же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции	0,0024 0,00048	0,005 0,001	18 3,6
4 Сооружение элеваторов из железобетонных конструкций:
рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите	-	0,003 0,0006	40
То же, сборной конструкции	-	0,003 0,0006	30
Отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции	-	0,004 0,0008	40
То же, сборной конструкции	-	0,004 0,0008	30
Отдельно стоящее рабочее здание	-	0,004 0,0008	25
5 Дымовые трубы высотой , м:
100	-	0,005 0,001	40
100 200	-		30
200 300	-		20
300	-		10
6 Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в пунктах 4 и 5	-	0,004	20
7 Антенные сооружения связи:
стволы мачт заземленные	-	0,002 0,0004	20
то же, электрически изолированные	-	0,001 0,0002	10
башни радио	0,002 0,0004	-	-
башни коротковолновых радиостанций	0,0025 0,0005	-	-
башни (отдельные блоки)	0,001 0,0002	-	-
8 Опоры воздушных линий электропередачи:
промежуточные прямые	0,003 0,0006	0,003 0,0006	-
анкерные и анкерно-угловые, промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств	0,0025 0,0005	0,0025 0,0005	-
специальные переходные	0,002 0,0004	0,002 0,0004	-
Примечания   1. Предельная деформация фундаментов приведена из свода правил [2].   2. Предельные значения относительного прогиба зданий, указанных в позиции 3 таблицы 5, принимают равными , а относительного выгиба .   3. При определении относительной разности осадок в поз.8 настоящего приложения за принимают расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками - расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.   4. Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.   5. Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем в размере 25% и относительную разность осадок в размере 50% соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в данной таблице, а относительный выгиб - в размере .   6. Для сооружений, перечисленных в позиции 1-3 с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза.   7. На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания, отличающиеся от указанных в настоящей таблице, если параметры деформаций обоснованы в проектной документации.

 

Обработка результатов измерений должна включать в себя проверки полевых журналов так называемую "вторую руку", вычисление значений деформаций, оценку точности проведенных полевых работ, составление ведомостей по каждому циклу измерений и их графическое оформление.

 

Обработка результатов должна завершаться составлением технического отчета.

 

8.12 Инструментальный геодезический мониторинг высотных зданий и других сооружений в процессе строительства должен проводиться в соответствии с техническим заданием заказчика, согласованным с проектной организацией [7].

 

8.13 Высотная деформационная основа предназначается для:

 

наблюдений за осадками оснований, фундаментов и строительных конструкций здания или сооружения;

 

определения сжатия или усадки колонн и бетонных конструкций;

 

наблюдений за осадками основания и фундаментов во время эксплуатации.

 

8.14 Типовая высотная геодезическая основа высотных зданий и других сооружений включает в себя:

 

внешнюю (исходную) высотную основу;

 

привязочный ход;

 

внутреннюю основу для наблюдения за деформациями контролируемого сооружения;

 

контрольную основу на монтажных горизонтах;

 

контрольные станции (точки) для измерения отклонений от вертикали (наклономерные измерения) и щелевые марки;

 

типовую схему высотной геодезической основы для наблюдения за деформациями.

 

8.15 В качестве внешней исходной высотной основы рекомендуется использовать куст глубинных реперов. Число их должно быть не менее трех. Реперы закладываются на глубину не менее 1,5 м. Конструкция глубинного репера показана в приложении К. В плане они должны располагаться на линии или по углам равностороннего треугольника. Расстояние между соседними реперами не должно превышать 12 м. Куст реперов служит исходной высотной основой, определяет ее стабильность как во время строительства, так и в период эксплуатации. В качестве исходной высотной основы могут использоваться стенные реперы, установленные в цокольных частях зданий и сооружений, осадка фундаментов которых практически стабилизировалась. К ним относятся существующие стенные и грунтовые реперы государственной геодезической сети, а также сети МСК-СРФ (в местных системах координат субъектов Российской Федерации), стабильность которых подтверждена многолетними измерениями.

 

8.16 Исходная высотная основа должна размещаться:

 

в стороне от проездов, подземных коммуникаций, складских и других территорий, где возможны вибрации от движения транспорта;

 

вне зоны распространения давления на фундаменты от контролируемого возводимого здания или сооружения;

 

вне зоны влияния вновь строящихся зданий и сооружений.

 

Практически удаление исходной высотной основы от сооружения должно быть не менее 150 м.

 

8.17 Измерения и контроль стабильности внешней исходной высотной основы проводят геометрическим нивелированием коротким визирным лучом (см. приложение И) СП 22.13330; [2].

 

8.18 Привязочный ход является связующим звеном в схеме измерений между внешней исходной основой и внутренней деформационной основой и используется для передачи высот от исходной высотной основы на так называемые "осадочные марки" высотного здания или сооружения. Привязочный ход закрепляют специальными костылями диаметром не менее 50 мм, забитыми в землю на глубину 0,5 м [12].

 

8.19 Внутренняя высотная основа, предназначенная для наблюдения за осадками оснований, фундаментов и других строительных конструкций в период строительства, закрепляется осадочными марками в полу фундамента или осадочными марками на колоннах и монолитных конструкциях надземной части здания (см. приложение Л).

 

8.20 Осадочные марки в фундаментах устанавливают в нижней части несущих конструкций по всему периметру здания (сооружения), внутри его, в том числе на углах, стыках строительных блоков, по обе стороны осадочного или температурного шва, в местах примыкания продольных и поперечных стен, на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью, на несущих колоннах. Осадочные марки по периметру располагают через 6-8 м, по продольным и поперечным осям, если иное не предусмотрено в проектной документации. В среднем на фундаментную плиту закладывают одну марку на площади 100 м .

 

8.21 Конкретное расположение осадочных марок на фундаментах здания или сооружения, а также конструкции марок определяют в техническом задании на мониторинг и ППГР, согласованном с проектной организацией.

 

Осадочные марки на колоннах и других вертикальных монолитных конструкциях устанавливают на одном уровне.

 

8.22 Высотная основа на монтажных горизонтах предназначена для контроля отклонения построенной части от вертикали и контроля сжатия или усадки колонн (стен) или бетонных конструкций по мере возведения строительных конструкций. Основа монтажных горизонтов должна полностью повторять внутреннюю основу, закрепленную осадочными марками на колоннах или монолитной части на нижнем (исходном) горизонте. Передача высот с внутренней основы исходного горизонта на текущую основу монтажного горизонта осуществляется 20- или 50-, 100-метровыми металлическими рулетками с натяжением 10 кгс. Контроль передачи высоты допускается проводить лазерными рулетками (ручными лазерными дальномерами).

 

8.23 Дополнительно на контрольных монтажных горизонтах (для измерения отклонений от вертикали) размещают контрольные станции, включающие в себя:

 

закладные для наклономерных измерений;

 

специальные марки для наклонного проектирования.

 

8.24 Металлические закладные для наклономерных измерений размером 200x200 мм устанавливают на колоннах вдоль продольных и поперечных осей высотного здания. Отклонения от вертикали измеряют оптическим квадрантом.

 

8.25 Для измерения кренов и отклонений от вертикали надземной части сооружения в процессе ее возведения вдоль выбранных поперечных и продольных осей с внешней стороны здания закрепляют марки (см. приложение М). На местности в створе марок фиксируют постоянные точки стояния теодолита.

 

Постоянные точки стояния теодолита должны располагаться не ближе высоты здания и закрепляться специальными костылями диаметром не менее 50 мм, забитыми в землю на глубину 0,5 м.

 

8.26 В случае появления трещин высотная геодезическая основа дополняется контрольными станциями наблюдения за раскрытием трещин. Для определения раскрытия трещин рекомендуется по обеим сторонам от нее закреплять контрольные марки, конструкция которых позволяет измерять расстояние между ними с погрешностью не более 0,5 мм.

 

8.27 Мониторинг зданий и сооружений после окончания строительства, в процессе эксплуатации приведен в приложении М.