Существенное повышение качества строительных материалов, изделий и конструкций может быть достигнуто при условии совершенствования производства и методов контроля качества на всех этапах строительного производства.
Контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций производится двумя основными способами
.
1)
Состоит в выявлении предельных несущих способностей объектов, что связано с доведением их до разрушения
. Этот способ эффективен при проведении стандартных испытаниях образцов из стали, бетона и других конструкционных материалов. При испытании моделей сооружений и их фрагментов конструкции могут доводиться до предельных состояний. Что же касается реальных объектов, то их разрушение для выявления предельных несущих способностей экономически не всегда оправдано.
2)
Связан с производством испытаний неразрушающими методами, что позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности
. Этот способ наиболее приемлем при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации. Неразрушающими методами можно, например, определить влажность заполнителей бетона, степень уплотнения бетонной смеси в процессе формования, плотность и прочность бетонов в изделиях, провести дефектоскопию конструкций.
Неразрушающие методы испытаний построены в основном на косвенном определении свойств и характеристик объектов и могут быть классифицированы по следующим видам:
– метод проникающих сред
, основанный на регистрации индикаторных жидкостей или газов, находящихся в материале конструкции;
– механические методы испытаний
, связанные с анализом местных разрушений, а также изучением поведения объектов в резонансном состоянии;
– акустические методы испытаний
, связанные с определением параметров упругих колебаний с помощью ультразвуковой нагрузки и регистрацией эффектов акустоэмиссии;
– магнитные методы испытаний
(индукционный и магнитопорошковый)
;
– радиационные испытания
, связанные с использованием нейтронов и радиоизотопов;
– радиоволновые методы
, построенные на эффекте распространения высококачественных и сверхчастотных колебаний в излучаемых объектах;
– электрические методы
, основанные на оценке электроемкости, электроиндуктивности и электросопротивления изучаемого объекта;
– использование геодезических приборов и инструментов
при освидетельствовании и испытаниях конструкций.
Кратко рассмотрим каждый из перечисленных методов.
Метод проникающих сред.
Основаны на проверке непроницаемости кровли с помощью невязких жидких или легко обнаруживаемых газообразных сред, которые находят сквозные отверстия и каналы в водоизоляционном ковре и беспрепятственно проникают сквозь кровлю сверху вниз или наоборот. К таким методам относятся дымовой
, газовый
, вакуумный
, а также оросительный
и гидростатический
методы, каждый из которых имеет определенную область применения, свои преимущества и недостатки. Дымовой метод
. Предназначен для испытания рулонных кровель с механическим креплением к воздухонепроницаемому основанию.
Метод основан на закачивании под испытываемый участок водоизоляционного ковра дымовоздушной смеси от дымогенератора с помощью электрического компрессора или вентилятора через приклеенный к водоизоляционному ковру (над отверстием) патрубок. Смесь выходит в атмосферу через трещины и другие сквозные повреждения в кровле и визуально обнаруживается, указывая на места протечек. При повышении давления дымовоздушной смеси под кровлей кроме герметичности можно проверить качество ее крепления к основанию. Недостатком метода является необходимость устройства отверстий в водоизоляционном ковре для закачивания под него дыма, а преимуществом – большая площадь кровли, которая может быть испытана за один раз.
Вакуумный метод
применяют при проверке непроницаемости рулонных кровель с помощью подключенной к вакуумному насосу прозрачной камеры разрежения, которая устанавливается на поверхности кровли. Недостатком метода является значительная трудоемкость, а преимуществом – возможность не только выявить точное месторасположение протечки в кровле, но и дать количественную оценку ее проницаемости. В первом случае месторасположение отверстия в кровле указывают пузырьки, появляющиеся над дефектным участком, покрытым формирующей пену специальной жидкостью, а во втором – проницаемость кровли определяют по расходу воздуха, удаляемого из камеры разрежения.
Газовый метод
. Область применения метода такая же, как у дымового метода. Вместо дымовоздушной смеси в имеющуюся вентилируемую прослойку под кровлей подается легко обнаруживаемый с помощью специальных датчиков индикаторный газ (например, фреон). Данным методом можно установить факт нарушения непроницаемости кровли, но нельзя определить точное месторасположение возможной протечки. Метод отличается достаточно высокой производительностью. Оросительный метод. Применим для любых видов кровель. Метод заключается в использовании переставляемой оросительной системы или переносного разбрызгивателя, соответственно, в течение 30 и I5 минут на каждом проверяемом участке. После испытания водой протечки проявляются на потолочной поверхности покрытия. Небольшие протечки можно выявить с помощью влагомера, проверяя влажность материалов покрытия. Недостатки метода: большой расход воды и опасность замачивания нижерасположенных строительных конструкций, а преимущества – универсальность и простота осуществления. Гидростатический метод
. Это традиционный метод проверки водонепроницаемости малоуклонных кровель с внутренним водостоком. Испытание осуществляют водой, заполняя ею кровлю с закупоренными водоотводящими устройствами. Если имеется протечка в кровле, то вода обязательно пройдет через нее. Если вода не будет обнаружена в конструкции под кровлей и уровень воды не падает, кровлю считают водонепроницаемой. Метод осуществим только при положительной температуре наружного воздуха. Преимущество метода заключается в отсутствии необходимости использования специального диагностического оборудования. К недостаткам метода можно отнести опасность замачивания нижерасположенных строительных конструкций и негарантированное совпадение мест протечек со скрытыми дефектами и повреждениями кровли.
Механические методы испытаний.
К механическим неразрушающим методам контроля относятся: метод пластических деформаций, метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции и метод упругого отскока. Применение данных методов, позволяет получить достоверную оценку прочности строительных материалов, не нарушая целостность элементов конструкций. Назначение необходимого количества контролируемых участков и их расположение осуществляется в соответствии с ГОСТ 18105–86, а также из конструктивных особенностей конструкций (в наиболее нагруженных и поврежденных участках) и условий доступности к ним.
Метод пластической деформации
Ряд приборов, позволяющих определить твердость поверхностного слоя бетона с использованием метода пластической деформации достаточно разнообразен. Специалистами ООО НПП «Инженер-Строй» при проведении работ по обследованию зданий и сооружений применяются следующие приборы:
– шариковый молоток И.А. Физделя: определение прочности сводится к нанесению серии ударов по предварительно подготовленной поверхности (не менее пяти) и замеру диаметров отпечатков. После статистической обработки определяется кубиковая прочность бетона на сжатие с использованием тарировочной кривой. Прибор характеризуется малой трудоёмкостью проведения испытания, но относительно не высокой точностью показаний за счёт большой вариации силы удара.
– эталонный молоток Кашкарова: его рабочим органом является шарик подшипника диаметром 15 мм, твердостью не менее 60 HCR. Эталоном служит стальной стержень Ø 10, из арматурной стали класса А-I. Выполняя замеры диаметров отпечатков – на эталоне и на бетоне, с точностью не менее 0,1 мм, определяем их соотношение. По среднему арифметическому значению этих отношений при пяти ударах и тарировочным кривым определяем кубиковую прочность бетона на сжатие. Тарировочные кривые, составлены для бетона влажностью 2 – 6%. При отклонении фактической влажности материала от данных значений выполняется корректировка, полученных значений прочности бетона. Точность измерения прочности молотком Кашкарова составляет ±15%.
Метод упругого отскока
Метод упругого отскока заимствован из практики определения твердости металла. Для испытания бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.
При проведении испытаний после каждого удара берут отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.
Для определения прочности бетона методом упругого отскока используем склерометр ОМШ-1. Принцип действия прибора основан на ударе с нормированной энергией бойка о поверхность бетона и измерении высоты его отскока в условных единицах шкалы прибора, являющейся косвенной характеристикой прочности бетона на сжатие.
Для поверки склерометра ОМШ-1 применяется наковальня ОН-1. Наковальня предназначена для эксплуатации в закрытых помещениях.
Наковальня состоит из массивного цилиндрического основания, в которое запрессован пуансон из закалённой стали, и направляющей гильзы, закреплённой на основании и обеспечивающей требуемое положение склерометра при ударе.
Метод отрыва со скалыванием и скалывания ребра конструкции:
Определение прочности материала осуществляется с помощью ПОС-50МГ4 «Скол». Данный метод является наиболее точным, по сравнению с другими существующими неразрушающих методов определения прочности бетона. Метод отрыва со скалыванием основан на линейной (в достаточно широком диапазоне) зависимости между сопротивлением бетона одноосному сжатию и отрыву конусного фрагмента бетона в поперечном направлении. Данный метод применяют для корректировки (тарировки) в натурных условиях градировочных зависимостей других механических средств неразрушающего контроля по ГОСТ 22690 обладающих меньшей трудоёмкостью при проведении испытаний.
Использование метода скалывания ребра позволяет определять прочность бетона путем местного (локального) разрушения (скалывания) выступающего ребра (угла). Преимущество этого способа перед методом отрыва со скалыванием состоит в том, что он не требует сверления скважин в бетоне. Метод получения значений прочности бетона путем его скалывания ребра учитывают не только прочностные свойства растворной составляющей бетона, но и влияние крупного заполнителя на его сцепление с раствором. На каждом участке проводят не менее двух сколов, расстояние между которыми в осях должно быть не менее 200 мм. Величину скола определяют как среднее арифметическое значение. Этот метод применяют для определения прочности как тяжёлого, так и лёгкого бетона в диапазоне от 10 до 70 МПа.
Акустические методы испытаний.
При определении прочности бетона ультразвуковым методом используем электронный ультразвуковой прибор Пульсар 1.1, работа которого основана на импульсном ультразвуковом методе. Этот метод относится к физическим методам определения прочности бетона, который нашел широкое применение для неразрушающих испытаний железобетонных конструкций. Данный метод основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания.
Скорость ультразвука связана функциональной зависимостью с динамическим модулем упругости бетона первого рода.
Значение можно вычислить по формулам, если известны длина ультразвуковой волны в бетоне, поперечные размеры тела и измеренная в опыте скорость ультразвука.
Для среды, ограниченной одним измерением, т.е. для плит прозвучиваемых с торцов (λ больше габаритов),
p – плотность бетона; μ – коэффициент Пуассона, принимаемый для бетона равным 0,16–0,2.
Для среды, ограниченной двумя измерениями, т.е. для стержней, прозвучиваемых с торцов (больше поперечных размеров стержня), значение находится из выражения:
Прочность бетона на сжатие устанавливается по вычисленным значениям с помощью заранее установленных экспериментальным путем зависимостей для бетонов определенного состава. Эти зависимости обычно выражают в виде тарировочного графика «прочность бетона – динамический модуль упругости».
Следует иметь в виду, что тарировочные зависимости между и, а также между и можно использовать с достаточной точностью только для определения бетонов, для которых строились эти зависимости. Расчет прочности по тарировочным графикам, формулам и таблицам, полученным для бетонов других составов, может привести к значительным ошибкам. Точность определения прочности бетона импульсным методом с применением тарировочных кривых составляет 8 – 15%. Определение прочности бетона по скорости ультразвука производится согласно ГОСТ 17624–87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».
С помощью ультразвукового импульсного метода можно выявить внутренние дефекты конструкции (пустоты, каверны, участки с пониженной плотностью) и определить глубину трещин.
Метод ударного импульса
Специалистами предприятия ООО НПП «Инженер-Строй» применяется прибор ИПС – МГ4. Он предназначен для неразрушающего контроля прочности бетона, железобетонных изделий, конструкций и строительной керамики (кирпича) методом ударного импульса в соответствии с ГОСТ 22690–88. Прибор позволяет также оценивать физико-механические свойства строительных материалов в образцах и изделиях (прочность, твердость, упруго-эластические свойства), выявлять неоднородности, зоны плохого уплотнения и др. Прибор соответствует обыкновенному исполнению изделий третьего порядка по ГОСТ 12997–84*, относится к нестандартным средствам измерений и является рабочим средством измерений. Цикл замеров на одном участке состоит из 10 …15 замеров. После выполнения 15 замеров прибор автоматически производит обработку результата. Прибор производит математическую обработку результатов которая включает в себя: усреднение результатов, отбраковку результатов, более чем ±10% отклонения от среднего значения прочности на участке (изделий), усреднение оставшихся после обработки измерений. По окончанию цикла измерения прибор представляет результат.
Устройством для обнаружения дефектов методами неразрушающего контроля в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов, является дефектоскоп
.
Дефектоскопы используются на транспорте, в различных областях машиностроения, в химической промышленности, нефтегазовой промышленности, в энергетике, строительстве, в научно-исследовательских лабораториях для определению свойств твердого тела и молекулярных свойств и в других отраслях; применяются для контроля деталей и заготовок, сварных, паяных и клеевых соединений, наблюдения за деталями агрегатов.
Магнитные методы испытания.
С помощью магнитометрического метода, основанного на взаимодействии магнитного поля с введенным в него ферромагнетиком – феррозондом
(металлом) можно определить расположение и сечение арматуры, размер защитного слоя бетона. Магнитные методы нашли широкое применение для построения газоанализаторов на кислород, магнитная восприимчивость которого на два порядка превышает восприимчивость других газов.
Схема кулонометрической установки для определения толщины гальванопокрытий, они основаны на принципе вихревых токов, изменении магнитного потока, изменения силы притяжения магнита.
Применяют в основном для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов, находящихся в намагниченном состоянии.
Основаны на измерении силы отрыва магнита от поверхности деталей из ферромагнитного металла, покрытых слоем немагнитного или слабомагнитного материала, либо на измерении магнитного потока в цепи, образованной сердечником электромагнита, покрытием и металлом детали.
Магнитные методы применительно к исследованию монокристаллов протеинов; характер связи металла с инсулином.
Находят широкое применение в решении проблем химии, металлургии и геологии.
Магнитопорошковая
дефектоскопия изделий из ферромагнитных материалов – разработка технологий неразрушающего контроля, подбор магнитных порошков и концентратов магнитной суспензии, определение максимально достижимой чувствительности контроля, разработка технологии размагничивания деталей и конструкций сложной конфигурации, количественная оценка уровня допустимой остаточной намагниченности деталей и агрегатов. Магнитопорошковым методом
могут контролироваться также стыковые сварные соединения, в том числе соединения, полученные электронно-лучевой сваркой.
– Магнитная толщинометрия
– контроль толщины любых немагнитных покрытий, наносимых на ферромагнитные детали; контроль толщины магнитных покрытий (Ni, Co и др.), нанесенных на немагнитные или слабомагнитные материалы.
– Магнитная структуроскопия
– контроль физико-механических характеристик; сортировка сталей по маркам; контроль качества термической обработки (структуры или твердости).
– Неразрушающий контроль небольших партий изделий с целью обнаружения тонких, невидимых глазом поверхностных дефектов материала типа трещин (закалочных, сварочных, шлифовочных, усталостных, штамповочных, литейных и др.), волосовин, флокенов, закатов, заковов, надрывов, рихтовочных трещин, некоторых видов расслоений и др.
Наряду с деталями, имеющими механически обработанные поверхности, контролю могут подвергаться детали, выплавленные методами точного литья (корковое литье, литье по выплавляемым моделям и др.). При этом обнаруживаются трещины, неспаи, рыхлоты и другие дефекты, а также цепочки пор.
Индукционный метод.
Индукционными магнитными методами измеряют по существу наведенный в детектирующих катушках потенциал, возникающий при воздействии на образец переменного поля.
Специалистами предприятия ООО НПП «Инженер-Строй» применяется прибор ИПА – МГ4, который позволяет измерять толщину защитного слоя бетона или определения диаметр арматурного стержня. Прибор оборудован выносным щупом, который плавно перемещают по поверхности контролируемого объекта, добиваясь минимального значения цифрового кода нижней строки индикатора и максимального тона звукового сигнала. Также, зная расположение оси и диаметр арматурного стержня, определяется толщина защитного слоя и соответственно наоборот, зная величину защитного слоя, определяется диаметр арматуры.
Инфракрасный метод испытания.
Его можно применять при поиске скрытых протечек в рулонных кровлях с любым основанием. Инфракрасный метод позволяет определить местонахождение скоплений влаги в верхних слоях покрытия поиском зон повышенных температур поверхности кровли, поскольку участки покрытия, содержащие влагу, имеют более высокую теплопроводность и теплоемкость, чем сухие участки. В теплое время года тепловая энергия от солнца лучше поглощается влажными участками покрытия и затем сохраняется в течение нескольких часов после заката, поэтому при осуществлении инфракрасного метода кровлю, как правило, сканируют ночью. Основными преимуществами инфракрасного метода являются достигаемая сплошность обследования кровли и высокая производительность, а недостатками – высокая стоимость инфракрасных камер, существенная зависимость метода от погоды, возможность его применения только в ночное время суток (как правило, до полуночи).
Радиоизотопный метод испытания.
Предпочтительнее других методов применять при проверке влагосодержания балластных и инверсионных кровель. Ограничено применение метода на кровлях из материалов, в состав которых входят углеводороды (в том числе битум). Метод основан на проверке присутствия водородных молекул (водяного пара) в верхних слоях покрытия. Метод осуществляется с помощью радиоизотопного влагомера, который способен определять влажность материала по количеству медленных отраженных нейтронов (выпущенных из быстрого нейтронного источника), так как при увеличении влажности материала количество отраженных нейтронов увеличивается, и показания радиоизотопного влагомера, соответственно, возрастают. Преимуществом метода является возможность его применения в широком диапазоне погодных условий и при любом уклоне кровли, а недостатком – его экологическая опасность.
Результаты выполняемого в Ростовском государственном строительном университете исследования по совершенствованию методов дефектоскопии строительных конструкций подтверждают работоспособность. А также достаточную эффективность каждого из представленных в данной статье методов и позволяют рекомендовать их (с учетом указанных преимуществ и ограничений по использованию) для массового применения при выявлении скрытых протечек в рулонных кровлях как строящихся, так и эксплуатируемых зданий.
Электрофизические методы испытания.
Основаны на проверке электроизоляционных свойств водоизоляционного ковра, которые резко ухудшаются в местах скрытых протечек кровли. К таким методам относятся метод разности потенциалов, а также высоковольтный и емкостной методы. Метод разности потенциалов (низковольтный метод
). Предназначен для обнаружения скрытых протечек в кровлях, в которых водонепроницаемый ковер не является электрическим проводником, а основание выполнено из металла или железобетона.
Поиск скрытых протечек осуществляют измерением разности потенциалов в различных точках переменного электрического поля, создаваемого на поверхности кровли с помощью низковольтного импульсного генератора тока (напряжением до 40 В), один из выводов которого соединен с основанием кровли. А другой – с электропроводящим контуром (из гибкого неизолированного электрического провода), укладываемым на смоченную водой поверхность обследуемого участка кровли (рис. 2).
Применение метода особенно эффективно на участках кровли, где протечки продолжались в течение продолжительного времени и ее основание оказалось обильно смоченным водой. Недостатком метода является невозможность его осуществления на участках кровли с выступающими над ее поверхностью заземленными элементами инженерного оборудования из электропроводных материалов.
Высоковольтный метод
. По области применения и физической сущности высоковольтный метод подобен низковольтному методу. Отличие первого метода от второго заключается в том, что на поверхность кровли подается положительный высоковольтный заряд с безопасным по величине электрическим током (от аккумулятора или источника постоянного тока), причем не на электропроводящий контур, а на щеточный электрод с щетиной из медной проволоки (рис. 3). Положительными сторонами метода являются достаточно высокая его производительность, а также возможность точно определять местонахождение скрытых протечек. Недостаток метода – невозможность его применения при обследовании кровель в утепленных покрытиях и кровель с защитным слоем из гравия или с загрязненной поверхностью.
Емкостной метод.
Применяют для определения местонахождения областей повышенного содержания влаги в толще покрытия на глубине до 50 мм, которые в большинстве случаев могут быть приняты как наличие протечки кровли. Метод основан на создании переменного электрического поля и измерении его напряженности в верхних слоях покрытия с помощью переставных или сканирующих электронных влагомеров емкостного типа. Большим значениям напряженности электрического поля соответствуют участки покрытия с увлажненным основанием под кровлей, а значит, с поврежденным или дефектным водоизоляционным ковром. Емкостным методом можно достаточно легко определить границы сырых мест с точностью до нескольких сантиметров. Недостатком метода являются высокая стоимость электронных емкостных влагомеров.
Влагомер МГ-4 предназначен для оперативного производственного контроля влажности строительных материалов и изделий, пилопродукции и деревянных деталей по ГОСТ 21718 и ГОСТ 16588.
Влагомер может быть использован для измерения влажности широкой номенклатуры твёрдых и сыпучих материалов при их дополнительной градуировке, разработке и аттестации методики выполнения измерений. Принцип работы влагомера основан на диэлькометрическом методе измерения влажности, а именно на корреляционной зависимости диэлектрической проницаемости материала от содержания в нем влаги при положительных температурах.
При взаимодействии с измеряемым материалом емкостный преобразователь вырабатывает сигнал пропорциональный диэлектрической проницаемости, который регистрируется измерительным блоком и преобразуется в значение влажности.
Результаты измерений выводятся на экран дисплея влагомера.
Использование геодезических приборов и инструментов при освидетельствовании и испытания конструкций.
Для выявления деформаций зданий, вызванных неравномерной осадкой фундаментов (крена, прогиба, выгиба, перекоса), отклонений от проектного положения конструкций из-за ошибок при их возведении (смещения в плане и по высоте, наклон и др.) и составления исполнительных планов здания применяют геодезические методы обследования.
Основными инструментами при этом являются высокоточные или точные нивелиры, теодолиты
высокой и средней точности, фототеодолиты
, нивелирные рейки
, мерные ленты.
Для определения осадок фундаментов и вертикальных деформаций стен, колонн и перекрытий производят периодическое повторное нивелирование марок, установленных на зданиях или сооружениях, по отношению к практически неподвижным реперам.
В качестве опорных реперов чаще всего используют городскую геодезическую сеть.
Реперная головка изготавливается из бронзы или нержавеющей стали в виде полусферической поверхности радиусом 40 мм.
Базой репера служат металлический штырь, труба, зацементированная в бетонном основании, металлическая забивная или железобетонная (набивная, буроинъекционная) свая. Выбор базы зависит от инженерно-геологических условий застроенной площадки.
Нивелирные осадочные марки размещают в здании так, чтобы по результатам наблюдений можно было узнать о деформации здания (осадке, крене, перекосе) и его основания. Осадочные марки бывают разной конструкции. Горизонтальная часть марки делается из круглой стали диаметром 25 мм, а вертикальная – из круглой стали диаметром 20 мм. Вертикальная часть заканчивается полусферической головкой.
Закрытую марку закладывают заподлицо со стеной и закрывают крышкой, которую во время наблюдения снимают; вместо нее ввинчивают болт с шаровой головкой. После ввинчивания болта расстояние от центра головки до плоскости стены должно быть 40…50 мм. Хвостовик скрытой марки представляет собой трубу с внутренней нарезкой и внешними анкерами для заделки в гнезде.
Для определения крена и стрелы прогиба фундамента устанавливают от трех до семи марок вдоль продольной и поперечной осей сооружения.
В сборных конструкциях осадочные марки закладывают на несущих колоннах каркаса по периметру и внутри здания, на углах торцевых стен, у осадочных швов и в местах примыкания к существующим зданиям. Расстояние между марками в этих зданиях должно быть в пределах 10…15 м.
При определении деформации сооружения нивелированием предельное расстояние от нивелира до рейки должно быть не менее 3 м и не более 25 м. Оптимальная длина визирного луча находится в пределах 10…15 м.
Нивелирование целесообразно производить одной рейкой. При повторном нивелировании прибор следует устанавливать на одних и тех же точках, соблюдая по возможности постоянство направления ходов при одинаковом количестве станций в них. Должна быть составлена схема расположения и нивелирования осадочных марок с привязкой стоянок нивелира к зданию (приложение 4).
На основе результатов систематического нивелирования определяют скорость осадок марок во времени.
Среднюю скорость осадки марки вычисляют по формуле
u =(s2-s1)/(t2-t1), (1.24)
где s1 и s2 – осадки одной и той же марки в моменты времени t2 и t1.
Как отмечалось выше, минимальное расстояние от нивелира до рейки у обычных нивелиров равно 3 м. Однако при производстве нивелирных работ внутри здания появляется необходимость в более близком расположении нивелира от рейки. В этом случае на нивелире устанавливается насадка, в которую вмонтированы оптические стекла с разной диоптрией. В комплект насадки входит измерительная рейка, состоящая из штока, по которому перемешается подсвечиваемая рейка. Длина рейки 1000 мм. Насадка, в зависимости от расположенной против объектива нивелира линзы, позволяет производить отсчеты по рейке, установленной на расстоянии от 0,5 до 3 м.
Наклон здания, отклонения плоскости стен и углов от вертикали измеряют теодолитами высокой и средней точности. Теодолит центрируют над постоянным знаком, заделанным в грунт; в верхней части здания и сооружения выбирают какую-нибудь заметную точку и проектируют ее по вертикальной нити теодолита на цокольную часть здания при двух положениях трубы теодолита. Периодически снося точку вниз и отмечая на цоколе ее проекции штрихами, определяют крен за какой-то промежуток времени.
Крены зданий измеряют с двух взаимно перпендикулярных сторон (рис. 8) для того, чтобы, определив частное приращение крена со станции 1 – q1, и частное приращение крена со станции 2 – q2, получить полное приращение крена по формуле
 (1.25)
Для характеристики направления крена по отношению к сторонам света на плане вектора крена обычно указывают направление меридиана.
Теодолит устанавливают над центром хорошо закрепленного знака А (на расстоянии 20…50 м по направлению продолжения одной стены), измеряют угол b между маркой В, находящейся на верхнем обрезе стены, и каким-нибудь удаленным постоянным предметом С на местности. Затем прибор переносят на линию продолжения другой стены в точку A 1 и измеряют угол b1 между маркой В и тем же или новым удаленным пунктом местности С1. Периодически измеряя углы b и b1, получают приращение значений кренов здания в градусах. Для перехода от градусов к линейным размерам используют зависимость
q= D b» L r» (1.26)
где q и D b» – частичное приращение крена соответственно в мм и с;
L – горизонтальное расстояние от станции А до проекции точки В, мм;
r " – радиан, с.
Полное приращение крена определяют по формуле (1.25). Чтобы вычислить не только полное приращение крена, но и его абсолютное значение, на вертикальной грани, проходящей через точку В, нужно установить на фундаменте вторую марку B1 (штырь в виде крюка), удаленную от угла или плоскости стены на такое же расстояние, что и верхняя марка В. Из тех же точек стоянок теодолита А и А1 измеряют горизонтальные углы между В и В1.
Вначале вычисляют абсолютные значения частных кренов грани стены между точками В и В1, а затем – полный крен. Формула (1.25) пригодна только в том случае, если станции наблюдения располагаются во взаимно перпендикулярных направлениях. Если это условие не соблюдается, то полный крен определяют графически по правилу перпендикуляров (рис. 10).
Технический отчет о геодезическом обследовании зданий и сооружений включает в себя следующую информацию: цель обследования; краткую топографическую характеристику площадки застройки; описание наблюдаемого объекта; планы фундаментов и первого этажа; продольные и поперечные разрезы основных несущих конструкций; план расположения знаков высотной основы (реперов) и осадочных марок на сооружении; ведомости осадок и отметок марок по всем циклам измерений; таблицы среднемесячных и среднегодовых скоростей осадок для наиболее показательных точек сооружения; план фундаментов с нанесенными линиями равных осадок за весь период измерений; график осадок нивелирных марок во времени; развернутый график осадок в виде последовательных линий деформаций фундаментов.
По характеру линий равных осадок в пределах контура фундаментов определяют местонахождение очага осадков и направление кренов различных участков здания.
Стереофотограмметрический метод.
Этот вид геодезических работ находит широкое применение при обследовании объектов, составляющих историко-культурное наследие городов России.
В основу таких работ положен метод, базирующийся на физиологической возможности человека построить и измерить стереоскопическую (объемную) модель объекта по двум изображениям, полученным с разных точек фотографирования.
Сущность метода в том, что с помощью специального фотоаппарата, соединенного с геодезической трубкой (фототеодолитом
), производится фотографирование испытываемой конструкции или сооружения с двух точек.
При съемке применяют стеклянные фотопластинки с большой разрешающей способностью эмульсии. Полученные негативы рассматриваются через специальный прибор стереокомпаратор
Теория пары снимков. Бинокулярное зрение. Методы стереоскопического наблюдения и измерения снимков. Свойства стереоскопической модели. Координаты и параллаксы соответственных точек на стереопаре снимков. Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на паре снимков. Определение координат точек местности по паре снимков методом двойной обратной фотограмметрической модели. Условие, уравнения и элементы взаимного ориентирования снимков.
Определение элементов взаимного ориентирования. Построение фотограмметрической модели. Внешнее ориентирование модели. Элементы внешнего ориентирования модели. Определение элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков пары по опорным точкам. Точность определения координат точек местности по паре снимков.
Основные достоинства стереофотограмметрического метода.
Во-первых, это бесконтактная, безопасная и мгновенная фиксация состояния всего объекта.
Во-вторых, изображения получаются высокодостоверными и чрезвычайно наглядными.
В-третьих, что немаловажно, материалы и результаты съемки удобно хранить.
Таким образом, стереофотограмметрическая съемка дает полную и точную информацию о размерах, форме, положении объекта и всех его элементов в пространстве. Результатом работ являются метрические фотоснимки, ортофотопланы и обмерные чертежи.
Практика применения данного метода подтверждает тот факт, что по сравнению с традиционным методом создания обмерных чертежей его точность оказывается выше во много раз. Согласно экономическим расчетам, стереофотограмметрический метод увеличивает производительность труда в 20–100 раз.
Серьезным прорывом в области создания всех типов обмерных чертежей явилось появление наземных лазерных сканирующих систем. С использованием их возможностей на предприятии была разработана, опробована и внедрена в производство новая технология создания обмерной документации, которая уже нашла применение при создании обмерных чертежей интерьеров Шуваловского дворца и Михайловского замка, ряда фасадов исторических зданий Петербурга.
С помощью наземной сканирующей системы получают пространственные данные об объекте, которые представлены миллионами точек лазерных отображений (рис. 4). При дальнейшей обработке полутоновое «облако» точек может быть текстурировано и ортогонально спроецировано на плоскость цветным фотоизображением.
Полученный документ носит название цифровой ортофотоплан
. Он играет двоякую роль. Во-первых, предоставляет подробную метрическую информацию об объекте и служит основой для последующей векторизации, во-вторых – фотографическую.
Повторные стереофотосъемки и подсчеты координат позволяют определить перемещения отдельных точек за промежуток времени, прошедший между первой и второй фотосъемкой.
Применяют также при испытаниях строительных конструкций и сооружений динамическими нагрузками. При этом применяют фотоаппараты с синхронным затвором объектива.
Литература
1. Комков В.А., Рощина С.И., Тимахова Н.С. «Техническая эксплуатация зданий и сооружений».
2. Гаврилов С.А. «Термографические методы контроля качества кровли // Гидроизоляция, теплоизоляция, кровля. – 2001. – №2. – С. 37.»
3. Статья: из журнала «Инновационные технологии 21 века», автор Ольга Жолобова, инженер лаборатории инновационных образовательных технологий Ростовского государственного строительного университета.
4. Калантаров Е.И. «К теории методов фотограмметрии. – Известия вузов.» Геодезия и аэрофотосъемка», 1979, №5».
|
