Практическое задание

2. Практическое задание

 

2.1 Как определяют крен здания с помощью измерения горизонтальных углов?

Крен зданий и сооружений измеряют несколькими способами: вертикального проецирования с использованием отвеса, теодолита или прибора оптического вертикального визирования; горизонтальных углов, угловых засечек. Общая схема измерения крена (отклонения) способом вертикального проецирования состоит в перенесении по отвесной линии верхней точки В здания (рис.1,а) на исходную горизонтальную плоскость. Отклонение точки В' от исходной точки А здания характеризует линейную l и угловую а величины крена. Самым простым способом проецирования является использование тяжёлого отвеса. Его закрепляют в точке В, а отклонения нити отвеса от исходной точки А здания измеряют миллиметровой линейкой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях здания и вычисляют общую линейную величину крена по формуле:

(1)

Относительную величину крена вычисляют по формуле:

где h - высота здания, м.

Угловую величину крена а, которая определяет его направление, вычисляют по формуле:

В связи с неудобствами, связанными с закреплением отвеса в верхних точках, а также влиянием действия ветра на величину отклонения нити отвеса от вертикали, его используют при высоте зданий и сооружений до 15 м. При большей высоте, а также для повышения точности измерения крена вертикальное проецирование верхних точек выполняют с помощью теодолита. Его устанавливают над постоянным знаком на продолжении стены здания примерно на расстоянии двойной его высоты. Выбирают в верхней части стены хорошо различаемую точку В (рис.1,б), наводят на неё зрительную трубу, которую затем опускают вниз. По вертикальной нити зрительной трубы на миллиметровой линейке берут отсчет, измеряя тем самым отклонение точки В' от исходной точки А на величину ∆Y. Аналогично измеряют отклонение ∆Х в другой вертикальной плоскости и вычисляют общую линейную l и угловую α величины крена по формулам.

Наблюдения за изменениями величины крена и его направлением выполняют периодическими измерениями с одних и тех же постоянных знаков. При измерении кренов зданий и сооружений высотой до 100 м используют приборы оптического вертикального визирования, которые позволяют определять составляющие крена с точностью до 1 мм.

Рис.1. Схема измерения кренов зданий и сооружений: а - общий случай способа вертикального проецирования; б - с помощью теодолита; в - способом горизонтальных углов; г - способом угловых засечек.

При измерении кренов способом горизонтальных углов (рис.1,в) с закрепленных постоянных знаков I—II высокоточным теодолитом периодически измеряют горизонтальные углы β и γ между опорными направлениями I-II, II—I (или другими постоянными точками на местности) и направлениями на наблюдаемую верхнюю точку здания В. По разности углов β и γ между циклами измерений вычисляют составляющие крена ΔХ и ΔУ по формулам:

где d₁ и d₂ - горизонтальные приложения от теодолита до наблюдаемой точки В;

Общий крен и его направление вычисляют по формуле (3).

При измерении крена способом угловых засечек (рис.1,г) вокруг сооружения на расстоянии не менее одной и не более двух его высот закрепляют опорные пункты I, II и III, прокладывают полигонометрический ход и методом триангуляции вычисляют их координаты. С этих пунктов прямой угловой засечкой определяют координаты точек А и В по оси сооружения у его основания и на вершине (или только на вершине). При измерении углов принимают во внимание, что ошибка в одну секунду создает погрешность в определении крена до 0,5 мм на каждые 100 м расстояния. Для определения направления на наблюдаемую точку около измеренных углов ставят букву "Л" или "П", обозначающую расположение точки А слева или справа относительно створа со станции на точку В. По разности координат точек А и В (или одной точки В) в начальном и последующих циклах наблюдений вычисляют составляющие отклонения ΔХ и ΔУ за данный промежуток времени:

Общие линейную l и угловую а величины крена определяют по формуле (3). Способ угловой засечки в основном применяют при определении кренов сооружений башенного типа (дымовых труб, силосных башен, мачт и других вертикальных линий). При наблюдениях за кренами зданий и сооружений предельная погрешность измерений составляет: для стен гражданских и промышленных зданий - 0,0001 h; для дымовых труб, башен, мачт - 0,0005 h, где h - высота здания или сооружения. Для измерения крена колонн высотой до 5 м используют отвес, а для более высоких - теодолит (рис.2). Его устанавливают на двух взаимно перпендикулярных направлениях разбивочных осей колонны на расстоянии 1,5h её высоты. Наводят вертикальную нить зрительной трубы на верхнюю монтажную риску колонны А'. Проецируют её на миллиметровую линейку, горизонтально приложенную началом шкалы к нижней монтажной риске А, и устанавливают величину отклонения ΔY. Эту операцию повторяют при другом положении круга теодолита и находят среднее значение ΔY. Таким же образом устанавливают среднее значение ΔХ с другой станции. Общую величину крена l и направление его (относительно оси А) определяют по формулам (6) и (3)

Рис.2. Схема измерения крена колонны.

2.2 Описать построение разбивочной сети на монтажном горизонте?

Разбивка и закрепление осей сооружения на обноске.

После разбивки на местности главных (основных) осей сооружения и закрепления их пунктами внешней разбивочной сети здания производят детальную разбивку и закрепление всех строительных осей, для чего обычно пользуются обноской.

Обноска представляет собой временное сооружение, устанавливаемое по периметру здания на удалении 3–5 м от бровки котлована. Обноска бывает сплошной и прерывистой, а по используемому материалу – деревянной и металлической.

Деревянная обноска (рис. 1, а) состоит из двухметровых столбов, вкапываемых в грунт на глубину 1,0–1,2 м через каждые 2,5–3,0 м по периметру, и обрезных досок толщиной 30–50 мм, прибиваемых к внешней стороне столбов так, чтобы их верхние кромки были в горизонтальной плоскости. Для соблюдения этого условия на столбах предварительно с помощью нивелира намечают точки с одинаковыми высотами. Стороны обноски также должны быть параллельны осям сооружения.

Рис. 1. Обноска

Инвентарные металлические обноски (рис.1, б) состоят из двухметровых стоек и металлических труб, которые рассчитаны на многократное использование. Устанавливается металлическая обноска аналогично деревянной.

На обноску от пунктов внешней разбивочной сети с помощью теодолита переносят главные (основные) оси сооружения. Остальные оси (промежуточные, установочные) непосредственно разбивают на досках обноски, откладывая рулеткой расстояния по их верхней кромке. Оси предварительно фиксируют карандашом, а после увязки измерений окончательные положения осей фиксируют откраской или гвоздем.

На инвентарной металлической обноске положение осей фиксируется подвижным хомутом с табличкой, обозначающей наименование оси.

Разбивка осей проверяется и принимается по акту. Отклонения габаритных размеров сооружения не должны превышать допусков, принятых для разбивочных работ. В процессе строительства положение осей на обноске периодически контролируется от главной (основной) оси промерами рулеткой.

Обноска предназначается главным образом для обеспечения работ по устройству котлованов и возведению фундаментов.

Разбивочные работы на исходном монтажном горизонте.

Для возведения наружной части сооружения на исходном монтажном горизонте создается внутренняя разбивочная сеть здания и надежно закрепляется.

Монтажный горизонт – это условная горизонтальная плоскость, проходящая через проектные отметки низа монтируемых конструктивных элементов. Монтажный горизонт первого этажа является исходным.

Пункты внутренней разбивочной сети располагают на перекрытии подвала или непосредственно на блоках фундамента. Количество пунктов и форма внутренней разбивочной сети зависят от размеров и назначения сооружения, методов производства строительно-монтажных работ и других факторов. При строительстве сравнительно небольших зданий четырьмя пунктами закрепляются продольные и поперечные основные оси (рис.2), в зданиях сложной конфигурации закрепляются главные оси (см. рис. 3). Иногда для крупногабаритных сооружений внутренняя разбивочная сеть создается в виде нескольких фигур, повторяющих контур сооружения. При этом стороны сети располагают также параллельно основным осям сооружения, чтобы внутренние и монтажные оси можно было выносить непосредственно линейными измерениями или простейшими способами перпендикуляров и створов.

Местоположение пунктов внутренней разбивочной сети определяют с пунктов внешней разбивочной сети сооружения. Например, чтобы вынести пункты, расположенные в точках пересечения основных осей (см. рис. 2), теодолит выставляют над пунктом 1 внешней разбивочной сети и трубу наводят на пункт 1. На исходном монтажном горизонте фиксируют направление 1–1^/. Потом теодолит устанавливают на пункте 2 и наводят на пункт 2. В пересечении направлений 1–1^/ и 2–2^/ находят положение первого пункта (I) внутренней разбивочной сети и фиксируют прочерчиванием карандашом или откраской. Аналогично выносят пункты II, III и IV.

Правильность разбивки контролируют измерениями расстояний и прямых углов. Окончательные положения пунктов надежно закрепляют на исходном горизонте дюбелями или керном на закладных деталях (рис. 3) и маркируют несмываемой краской.

Высотной разбивочной основой на исходном монтажном горизонте служат рабочие реперы, совмещаемые, как правило, с пунктами внутренней разбивочной сети. Количество реперов зависит от сложности сооружения, но их должно быть не менее двух. Отметки этих реперов определяют методом геометрического нивелирования от реперов внешней разбивочной сети.

Детальные разбивочные работы на исходном и других монтажных горизонтах сводятся обычно к построению внутренних и монтажных осей, фиксирующих плановое положение отдельных конструкций и элементов сооружения. Разбивку осей производят от пунктов внутренней разбивочной сети. При использовании способа створов (см.рис.2) теодолит устанавливают на пункте I основной оси и наводят трубу на пункт IV. По линии I–IV откладывают расстояния до выносимых поперечных осей и закрепляют их рисками. Выполнив аналогичные действия по основной оси II–III, выносят вторые концы поперечных осей. Затем оси фиксируют проволоками или закрепляют откраской.

Рис. 2. Схема размещения внутренней и внешней разбивочных сетей

Рис. 3. Пункт внутренней разбивочной сети

От пунктов, закрепляющих главные оси сооружения, детальные разбивочные работы производят обычно способом перпендикуляров. Теодолит устанавливают в точке пересечения главных осей (центральный пункт) и наводят трубу на пункт, расположенный в конце продольной главной оси. По визирной линии откладывают рулеткой расстояние до поперечной оси и фиксируют его. Переносят теодолит на вынесенную точку и строят прямой угол. Полученную ось закрепляют откраской или керном по закладным деталям.

При крупнопанельном строительстве монтажные оси закрепляют откраской в виде рисок (рис. 4), определяющих плановое положение отдельных конструктивных элементов.

Рис. 4. Детальная разбивка осей на монтажном горизонте

Отметку монтажного горизонта выносят от реперов внутренней разбивочной сети методом геометрического нивелирования и закрепляют горизонтальными рисками или маячными прокладками.

Передача осей на монтажные горизонты.

Пункты внутренней разбивочной сети сооружения, закрепляющие оси на исходном монтажном горизонте, в ходе строительства передаются на последующие монтажные горизонты способами створного и вертикального проецирования. При строительстве малоэтажных сооружений для этой цели иногда используют механические отвесы.

Отвесы подвешиваются на стальной или капроновой нити диаметром 0,5–1,0 мм. Масса отвеса не должна превышать половины разрывного усилия нити. В длинных отвесах для гашения колебаний груза его погружают в сосуд с моторным или трансформаторным маслом.

При створном способе оси сооружения проецируют на монтажный горизонт. Теодолит устанавливают на одном из пунктов внешней разбивочной сети, закрепляющей на местности положение основной оси сооружения, и трубу наводят на второй створный пункт данной оси или на штрих откраски, фиксирующей положение оси на цоколе сооружения (рис. 5). Затем трубу перемещают в вертикальной плоскости до нужного монтажного горизонта и положения визирной линии фиксируют. Операцию проецирования повторяют при другом положении вертикального круга и за окончательное положение оси берут среднее из двух точек. Перенося теодолит на другие пункты внешней разбивочной сети, последовательно выносят и закрепляют концы основных осей по всему периметру сооружения.

Рис. 5. Проецирование основной оси на монтажный горизонт створным способом

Створный способ применяется при возведении зданий небольшой этажности. Точность передачи оси на высоту до 20 м с помощью теодолита Т2 составляет примерно 2 мм. Погрешность проецирования оси может быть несколько уменьшена применением теодолитов с высокоточными накладными уровнями, позволяющими с большей точностью выставлять ось вращения прибора в отвесное положение.

Способ вертикального проецирования основан на использовании специальных приборов типа зенит-прибора РZL (Германия), в которых линия визирования выставляется в отвесное положение. Зенит-прибор РZL (рис. 6) состоит из корпуса со зрительной трубой и подставки с оптическим отвесом. В зрительной трубе (рис. 7) размещены обращенный кверху объектив 1, фокусирующая линза 2, компенсатор 7 с призмой 5, преломляющая призма 6, окуляр 4 с сеткой нитей 3.

Рис. 6. Зенит-прибор РZL

Рис. 7. Оптическая схема зенит-прибора РZL

Рис. 8. Проецирование пункта внутренней разбивочной сети на монтажный горизонт

Прибор PZL выставляют над пунктом внутренней разбивочной сети на исходном монтажном горизонте, центрируют и нивелируют по уровню подобно теодолиту. Визирование производят через специальные отверстия в перекрытиях (рис. 8). На возводимом монтажном горизонте сооружения над проемом укрепляют в специальной раме координатную палетку из оргстекла (рис. 9).

Рис. 9. Координатная палетка

Прибор разворачивают по азимуту, чтобы горизонтальный штрих сетки нитей установить в положение, параллельное линиям сетки, и производят отсчет  по линиям палетки с точностью до 1 мм. Далее поворачивают прибор на 180⁰ и берут второй отсчет . Принимая первое положение прибора за нулевое, устанавливают его в положения 90° и 270° и производят по другой шкале палетки отсчеты  и .

Отвесная линия на палетке получается в результате пересечения двух перпендикулярных линий палетки:

 .

Для вычисления точности вертикального проецирования прибором PZL рекомендуется пользоваться экспериментально полученным уравнением погрешности, мм:

,

где Н – высота визирования, м.

Из отечественных приборов вертикального проецирования наибольшей точностью обладает зенит-надирный прибор, разработанный в ЦНИИГАиК. Прибор имеет верхний и нижний каналы визирования, что значительно расширяет возможности его применения.

Контроль точности проецирования пунктов внутренней разбивочной сети осуществляется путем сравнения измеренного расстояния между пунктами на монтажном горизонте с расстоянием на исходном горизонте.

Передача отметок на монтажные горизонты.

Высотными пунктами внутренней разбивочной сети на монтажном горизонте служат рабочие реперы, отметки которых определяют от реперов на исходном монтажном горизонте. На монтажном горизонте должно быть не менее двух рабочих реперов. Обычно в качестве рабочих реперов принимаются закладные детали в конструкциях данного этажа.

Передачу отметок на вышележащие этажи производят с помощью двух нивелиров, реек и подвешенной стальной рулетки. Рейки устанавливают на реперы, расположенные на исходном и данном монтажных горизонтах (рис. 10). Отсчеты по рулетке берутся одновременно по двум нивелирам. Для большей устойчивости рулетки к ней снизу подвешивают груз, помещаемый в сосуд с вязкой жидкостью. В результате наблюдений получают отсчеты  и  по шкале рулетки и отсчеты  и  по рейкам. Отметку репера на монтажном горизонте  вычисляют по формуле

.

Рис. 10. Передача отметок на монтажный горизонт

Разность отсчетов  по рулетке необходимо исправить поправками за растяжение рулетки под действием груза и собственного веса и за температуру.

В некоторых случаях отметки реперов на монтажных горизонтах определяют проложением нивелирных ходов по лестничным маршам, а при невысоких точностных требованиях применяют метод тригонометрического нивелирования.