Создание методики учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства
|
Введение 4
Глава 1. Современные методы строительства: монолитные
железобетонные конструкции 7
1.1 Метод строительства каркасно-монолитных железобетонных
конструкций 7
1.2 Соблюдение геометрии каркасно-монолитных железобетонных
конструкций 10
1.2.1 Применение инженерной геодезии при возведении
монолитных сооружений 10
1.2.2 Изменение линейных размеров монолитных перекрытий под
влиянием температурных колебаний окружающей среды 13
1.2.3 Выявление деформаций сооружений современными
геодезическими методами 16
1.3 Своды правил, СНиПы строительного
производства 18
Глава 2. Теория погрешности измерений в современной инженерной
геодезии 21
2.1 Виды погрешностей геодезических измерений 21
2.1.1 Свойства случайных ошибок измерений 22
2.2 Оценка точности геодезических измерений и учет их
погрешностей 23
2.2.1 Анализ геодезических измерений методами математической
статистики 25
3.1 Объект исследования: Жилой комплекс «Легенда» 29
3.2 Расчёт ядра жёсткости (центра тяжести) плиты 32
3.3 Постановка практической задачи исследования 39
3.4 Проведение измерений (журнал), методика 40
3.5 Сравнение характеристик ЖК «Легенда», парковки «Габишево» и
парковки ЖК «Весна» 54
3.6 Анализ проведенных исследований и их результатов 59
Глава 4. Методика учета коэффициента температурного расширения монолитного железобетона при проведении инженерно-геодезических работ 66
Заключение 75
Список литературы 78
Приложение 1 80
Глава 1. Современные методы строительства: монолитные
железобетонные конструкции 7
1.1 Метод строительства каркасно-монолитных железобетонных
конструкций 7
1.2 Соблюдение геометрии каркасно-монолитных железобетонных
конструкций 10
1.2.1 Применение инженерной геодезии при возведении
монолитных сооружений 10
1.2.2 Изменение линейных размеров монолитных перекрытий под
влиянием температурных колебаний окружающей среды 13
1.2.3 Выявление деформаций сооружений современными
геодезическими методами 16
1.3 Своды правил, СНиПы строительного
производства 18
Глава 2. Теория погрешности измерений в современной инженерной
геодезии 21
2.1 Виды погрешностей геодезических измерений 21
2.1.1 Свойства случайных ошибок измерений 22
2.2 Оценка точности геодезических измерений и учет их
погрешностей 23
2.2.1 Анализ геодезических измерений методами математической
статистики 25
3.1 Объект исследования: Жилой комплекс «Легенда» 29
3.2 Расчёт ядра жёсткости (центра тяжести) плиты 32
3.3 Постановка практической задачи исследования 39
3.4 Проведение измерений (журнал), методика 40
3.5 Сравнение характеристик ЖК «Легенда», парковки «Габишево» и
парковки ЖК «Весна» 54
3.6 Анализ проведенных исследований и их результатов 59
Глава 4. Методика учета коэффициента температурного расширения монолитного железобетона при проведении инженерно-геодезических работ 66
Заключение 75
Список литературы 78
Приложение 1 80
По мере роста технического прогресса появляются новые технологии строительного производства. Наиболее популярным, на данный момент, является метод строительства каркасно-монолитных железобетонных конструкций.
Появление и развитие такой тенденции связано с неоспоримыми плюсами данной технологии по сравнению с другими методами строительства. Метод каркасно-монолитных железобетонных конструкций позволяет производить организацию работ в стесненных условиях плотной городской застройки, дает возможность проектирования различных планировок сооружений без ограничения стандартными размерами серий, а также сочетать бетон с другими материалами для придания сооружениям особых технических характеристик и архитектурной выразительности.
Для каждого сооружения могут быть разработаны индивидуальные проектные решения, для большей экономической, технологической и конструктивной целесообразности.
Данный метод требует более строгого контроля геометрии возводимого сооружения и контроля качества используемых материалов. Требуемая точность геодезических отклонений в монолитном строительстве на 30% выше по сравнению с точностью панельного домостроения. Именно за геометрию сооружения отвечает геодезия на строительной площадке.
Основной проблемой монолитного железобетонного каркаса, с точки зрения геодезии, является наличие температурных деформаций, которые имеют особое влияние в зимний период. В это время наблюдается разница температур, достигающая порядка 50-60 градусов, между температурой проведения геодезической разметки теплой плиты и температурой окружающей среды, связанная с электрическим обогревом забетонированных элементов
конструкции. Такая разница температур позволяет железобетонному перекрытию существенно изменять свои линейные размеры при остывании.
Существующая методика геодезической разбивки конструктивных составляющих каркаса не подразумевает внесение температурных поправок, соответственно не учитывает температурные деформации. Отсутствие их учета влечет за собой отклонения от запроектированной геометрии сооружения и несоблюдение предписанных норм строительства. Поэтому учет температурных поправок при геодезических разбивочных работах является актуальной задачей.
В связи с этим, была сформирована цель работы: создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Выявить температурные деформации на реальных объектах строительства;
• Рассчитать центр масс (точка начала векторов деформаций) плит перекрытия исследуемых сооружений;
• Создать сеть неподвижных опорных точек вокруг исследуемой плиты перекрытия;
• Заложить деформационные марки в исследуемые перекрытия;
• Произвести наблюдение (закоординировать) деформационных марок на «горячей» и «холодной» плите перекрытия;
• Рассчитать коэффициент линейного температурного расширения монолитной плиты перекрытия;
• Проверить зависимость коэффициента линейного температурного расширения от других характеристик, не связанных с температурой;
• Создать таблицу температурных поправок для корректировки разбивочных координат под конкретную разбивочную температуру;
• Создать алгоритм учета температурных поправок.
Данная работа состоит из четырех глав и одинадцати параграфов.
В первой главе приведены сведения о современных методах строительства, роли геодезии в нем, о сводах правил и СНиПах строительного производства, а также сведения об изменении линейных размеров под воздействием перемены температур.
Во второй главе описаны теоретические сведения об ошибках, возникающих при проведении измерений и их анализе.
В третьей главе заключена практическая составляющая проведенных исследований, где описан весь процесс измерений, анализ и обработки данных.
В четвертой главе описана методика учета температурных деформаций при строительстве монолитных сооружений, представлена таблица поправок на конкретную разбивочную температуру.
Появление и развитие такой тенденции связано с неоспоримыми плюсами данной технологии по сравнению с другими методами строительства. Метод каркасно-монолитных железобетонных конструкций позволяет производить организацию работ в стесненных условиях плотной городской застройки, дает возможность проектирования различных планировок сооружений без ограничения стандартными размерами серий, а также сочетать бетон с другими материалами для придания сооружениям особых технических характеристик и архитектурной выразительности.
Для каждого сооружения могут быть разработаны индивидуальные проектные решения, для большей экономической, технологической и конструктивной целесообразности.
Данный метод требует более строгого контроля геометрии возводимого сооружения и контроля качества используемых материалов. Требуемая точность геодезических отклонений в монолитном строительстве на 30% выше по сравнению с точностью панельного домостроения. Именно за геометрию сооружения отвечает геодезия на строительной площадке.
Основной проблемой монолитного железобетонного каркаса, с точки зрения геодезии, является наличие температурных деформаций, которые имеют особое влияние в зимний период. В это время наблюдается разница температур, достигающая порядка 50-60 градусов, между температурой проведения геодезической разметки теплой плиты и температурой окружающей среды, связанная с электрическим обогревом забетонированных элементов
конструкции. Такая разница температур позволяет железобетонному перекрытию существенно изменять свои линейные размеры при остывании.
Существующая методика геодезической разбивки конструктивных составляющих каркаса не подразумевает внесение температурных поправок, соответственно не учитывает температурные деформации. Отсутствие их учета влечет за собой отклонения от запроектированной геометрии сооружения и несоблюдение предписанных норм строительства. Поэтому учет температурных поправок при геодезических разбивочных работах является актуальной задачей.
В связи с этим, была сформирована цель работы: создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Выявить температурные деформации на реальных объектах строительства;
• Рассчитать центр масс (точка начала векторов деформаций) плит перекрытия исследуемых сооружений;
• Создать сеть неподвижных опорных точек вокруг исследуемой плиты перекрытия;
• Заложить деформационные марки в исследуемые перекрытия;
• Произвести наблюдение (закоординировать) деформационных марок на «горячей» и «холодной» плите перекрытия;
• Рассчитать коэффициент линейного температурного расширения монолитной плиты перекрытия;
• Проверить зависимость коэффициента линейного температурного расширения от других характеристик, не связанных с температурой;
• Создать таблицу температурных поправок для корректировки разбивочных координат под конкретную разбивочную температуру;
• Создать алгоритм учета температурных поправок.
Данная работа состоит из четырех глав и одинадцати параграфов.
В первой главе приведены сведения о современных методах строительства, роли геодезии в нем, о сводах правил и СНиПах строительного производства, а также сведения об изменении линейных размеров под воздействием перемены температур.
Во второй главе описаны теоретические сведения об ошибках, возникающих при проведении измерений и их анализе.
В третьей главе заключена практическая составляющая проведенных исследований, где описан весь процесс измерений, анализ и обработки данных.
В четвертой главе описана методика учета температурных деформаций при строительстве монолитных сооружений, представлена таблица поправок на конкретную разбивочную температуру.
Развитие строительной отрасли привело к популяризации сооружений с использованием железобетонных монолитных каркасов. С каждым годом процент возводимых по данной технологии объектов растет. Наиболее важной проблемой таких каркасов является сохранение запроектированной геометрии. Основными причинами, способствующими появлению отклонений, являются ошибки монтажа и погрешности разбивочных работ. Однако все чаще возникают отклонения, обусловленные наличием температурных деформаций железобетонных конструкций, в частности линейные деформации плит перекрытия.
При производстве геодезических работ не вводятся поправки связанные с линейными температурными деформациями, что приводит к смещению осей опорных элементов конструкций. Поэтому была поставлена задача создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства.
Создание методики было разделено на несколько этапов. Первый этап заключался в исследовании поведения деформационных знаков, заложенных на монолитные плиты перекрытия, под воздействием изменения температур. В исследовании принимали участие два реальных объекта строительства:
• ЖК «Легенда»
• Подземно - пристроенный паркинг ЖК «Весна»
Второй этап был направлен на подсчет коэффициентов линейного температурного расширения по полученным базисным линиям обоих объектов. В третьем этапе находилась зависимость коэффициентов линейного температурного расширения от характеристик, не зависящих от температуры. В четвертом этапе производился подсчет масштабных коэффициентов, рассчитанных на определенную температуру разбивки.
Измерения выполнялись в период с 1 февраля по 31 марта 2018 года.
По результатам проведенных исследований линейных подвижек деформационных знаков, связанных с изменением температуры равной 60°С, получены следующие данные:
• На объекте ЖК «Легенда» по базисной линии, длина которой равна 26 метрам, максимальное укорочение составило 10 мм.
• На объекте паркинг ЖК «Весна», также по базисной линии длиной 26 метров, максимальное укорочение составило 16 мм.
Рассчитаны коэффициенты линейного расширения:
• ЖК «Легенда» к = 5,03 * 10'6 (1/°С)
• Паркинг ЖК «Весна» к = 1,06 * 10'5 (1/°С)
Получены уравнения зависимостей укорочения плит перекрытия от расстояния между исследуемой точкой и центром масс:
• Парковка ЖК «Весна» f(x)= 0,0728 * х+1.9712
• ЖК « Легенда»
f(x)= 0,2846 * х+1.8375
• Парковка ЖК «Весна» f(x)= 0,5961 * х-0.2035
Определено наличие зависимости укорочения плит перекрытия от плотности распределения на них колонн и стен. Плотность колонн непосредственно влияет на величину сужения-расширения плиты перекрытия под воздействием изменения температур. Рис. 23 «График зависимости сужения плиты от расстояния до центра масс».
По уравнениям зависимостей высчитаны коэффициенты масштабирования рабочих чертежей для определенного типа объекта. В таблицах 14 - 15 представлены масштабные коэффициенты под конкретную разбивочную температуру. Описана методика их использования.
Масштабные коэффициенты возможно применять и при корректировке исполнительных схем. При их использовании все значения отклонений принимают случайный характер, связанный с ошибкой монтажа, выноса в натуру и т.д. Исключаются длины векторов, имеющие зависимость от температурных колебаний. Пример приведен на рисунках 25-26.
Современные нормы и правила на производство монтажных работ не учитывают современных конструктивных особенностей сооружений, что влечет за собой не преднамеренные ошибки при выполнении геодезических работ. Применение данной методики дает возможность заблаговременно учесть потенциальные конструктивные изменения с учетом временного периода строительства.
Методика учета температурных деформаций является достаточно простой и использование этой технологии возможно, как и при заблаговременном учете деформаций, так и при учете уже непосредственно на строительной площадке.
Данный метод также можно автоматизировать, как на ПК, так и на мобильных устройствах, что и было проделано в ходе работы.
Точность данных, полученных этой методикой, можно повысить, внедряя сложные методы вычислений и программные расчеты, моделируя объекты в таких программных комплексах как: AutoCad, Solid Works и их аналоги.
В ходе проведенной работы удалось создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства. В связи с чем можно утверждать, что цели и задачи данной работы выполнены.
При производстве геодезических работ не вводятся поправки связанные с линейными температурными деформациями, что приводит к смещению осей опорных элементов конструкций. Поэтому была поставлена задача создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства.
Создание методики было разделено на несколько этапов. Первый этап заключался в исследовании поведения деформационных знаков, заложенных на монолитные плиты перекрытия, под воздействием изменения температур. В исследовании принимали участие два реальных объекта строительства:
• ЖК «Легенда»
• Подземно - пристроенный паркинг ЖК «Весна»
Второй этап был направлен на подсчет коэффициентов линейного температурного расширения по полученным базисным линиям обоих объектов. В третьем этапе находилась зависимость коэффициентов линейного температурного расширения от характеристик, не зависящих от температуры. В четвертом этапе производился подсчет масштабных коэффициентов, рассчитанных на определенную температуру разбивки.
Измерения выполнялись в период с 1 февраля по 31 марта 2018 года.
По результатам проведенных исследований линейных подвижек деформационных знаков, связанных с изменением температуры равной 60°С, получены следующие данные:
• На объекте ЖК «Легенда» по базисной линии, длина которой равна 26 метрам, максимальное укорочение составило 10 мм.
• На объекте паркинг ЖК «Весна», также по базисной линии длиной 26 метров, максимальное укорочение составило 16 мм.
Рассчитаны коэффициенты линейного расширения:
• ЖК «Легенда» к = 5,03 * 10'6 (1/°С)
• Паркинг ЖК «Весна» к = 1,06 * 10'5 (1/°С)
Получены уравнения зависимостей укорочения плит перекрытия от расстояния между исследуемой точкой и центром масс:
• Парковка ЖК «Весна» f(x)= 0,0728 * х+1.9712
• ЖК « Легенда»
f(x)= 0,2846 * х+1.8375
• Парковка ЖК «Весна» f(x)= 0,5961 * х-0.2035
Определено наличие зависимости укорочения плит перекрытия от плотности распределения на них колонн и стен. Плотность колонн непосредственно влияет на величину сужения-расширения плиты перекрытия под воздействием изменения температур. Рис. 23 «График зависимости сужения плиты от расстояния до центра масс».
По уравнениям зависимостей высчитаны коэффициенты масштабирования рабочих чертежей для определенного типа объекта. В таблицах 14 - 15 представлены масштабные коэффициенты под конкретную разбивочную температуру. Описана методика их использования.
Масштабные коэффициенты возможно применять и при корректировке исполнительных схем. При их использовании все значения отклонений принимают случайный характер, связанный с ошибкой монтажа, выноса в натуру и т.д. Исключаются длины векторов, имеющие зависимость от температурных колебаний. Пример приведен на рисунках 25-26.
Современные нормы и правила на производство монтажных работ не учитывают современных конструктивных особенностей сооружений, что влечет за собой не преднамеренные ошибки при выполнении геодезических работ. Применение данной методики дает возможность заблаговременно учесть потенциальные конструктивные изменения с учетом временного периода строительства.
Методика учета температурных деформаций является достаточно простой и использование этой технологии возможно, как и при заблаговременном учете деформаций, так и при учете уже непосредственно на строительной площадке.
Данный метод также можно автоматизировать, как на ПК, так и на мобильных устройствах, что и было проделано в ходе работы.
Точность данных, полученных этой методикой, можно повысить, внедряя сложные методы вычислений и программные расчеты, моделируя объекты в таких программных комплексах как: AutoCad, Solid Works и их аналоги.
В ходе проведенной работы удалось создать методику учета температурных деформаций при проведении геодезических работ на объектах монолитного строительства. В связи с чем можно утверждать, что цели и задачи данной работы выполнены.