Вследствие конструктивных особенностей, а также влияния природных и техногенных факторов сооружения в целом и их отдельные элементы испытывают различного вида деформации.
Деформации зданий и сооружений, без своевременного вмешательства для их устранения, могут привести к очень неблагоприятным последствиям, к таким, как частичное или даже полное разрушение зданий.
Современные темпы строительства в городе Казани обязывают производить систематические наблюдения за деформациями сооружений, которые подвержены комплексу неблагоприятных факторов. Особую актуальность данный вид геодезических работ имеет для сооружений, представляющих историческую ценность.
Сохранение культурного наследия является одной из самых важнейших проблем, решение которой, в первую очередь, относится к компетенции архитектурно-строительных наук. В ее решении большую роль играют методология, достоверность оценки физического состояния конструкций, материалов зданий и сооружений и среды их размещения, определение причин его изменения, точность прогнозирования остаточного ресурса.
Объектом исследования данной дипломной работы является комплекс сооружений Петропавловского собора г. Казани. Собор, построенный в 1726 году, является памятником архитектуры, находится в центре города по адресу: ул. М. Джалиля, 21. Сохранность данного комплекса имеет исключительный общественный резонанс, поскольку он находится в непосредственной близости от нового здания Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) Федерального Университета (К(П)ФУ), которое было построено в 2015 году, что, в свою очередь, может привести к очень неблагоприятным последствиям. Помимо этого, получены жалобы от посетителей храма на подземные толчки, вызванные поездами метро, которые также влияют на конструкции здания.
Целью данной работы является комплекс измерений, нацеленный на выявление осадок, деформаций и крена сооружений Петропавловского собора г. Казани, с использованием современных высокоточных геодезических инструментов.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• изучить методы определения деформаций зданий и сооружений;
• изучить приемы работы с цифровым нивелиром Trimble Dini 0.7 и роботизированным электронным тахеометром TrimbleS8;
• произвести установку недостающих деформационных марок;
• выполнить эпоху наблюдений высот марок, находящихся на территории комплекса Петропавловского собора, методом геометрического нивелирования с помощью цифрового нивелира;
• изучить программные обеспечения Credo Нивелир, Trimble Business Center и выполнить обработку измерений;
• выполнить сравнительный анализ высот деформационных марок с результатами измерений, выполненных в 2016 г и заложить нулевую эпоху для последующих наблюдений;
• выполнить анализ измерений координат призмы, установленной на колокольне Петропавловского собора, полученных с помощью роботизированного тахеометра Trimble S8.
Вследствие влияния техногенных и природных факторов любые здания и сооружения испытывают различного рода деформации. Данная работа была нацелена на определение величин и оценку этих деформаций комплекса зданий Петропавловского собора г. Казани, который является памятником архитектуры, расположен в исторической части города и находится в непосредственной близости от здания Института Геологии и Нефтегазовых технологий Казанского ( Приволжского) Федерального Университета.
В процессе выполнения данной работы были изучены методы определения деформаций, заложены новые деформационные знаки, была выполнена эпоха наблюдений за осадками деформационных марок на храме и колокольне собора методом геометрического нивелирования.
Была спроектирована сеть, заложены недостающие деформационные знаки в корпус колокольни, проложен нивелирный ход протяженностью 1,5 км, удовлетворяющий точности геометрического нивелирования II класса. Опорными пунктами нивелирного хода были те же репера, что и в прошлых циклах наблюдений за деформациями данного объекта. Геометрическое нивелирование проводилось в соответствии с "Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов" ГКИНП (ГНТА)-03-010-03 с использованием цифрового нивелира Trimble Dini 0.7 в комплекте со штрих-кодовыми рейками Trimble LD23. Характеристики качества нивелирования деформационной сети представлены в Приложении 3. С высокой точностью были определены высоты деформационных знаков. На основе этих данных были проведены оценка и анализ осадок зданий путем сравнения высот деформационных знаков с нулевой эпохой, выполненной в 2014 году выпускниками кафедры АиКГ К(П)ФУ, а также с предыдущей эпохой, выполненной в 2016 году. Также была заложена нулевая эпоха для новых осадочных марок и для марок, не включенных в предыдущие эпохи.
Обработка нивелирных ходов проводилась СгебоНивелир. На основе обработанных данных были построены графики изменения высот осадочных марок.
Был проведен мониторинг плановых деформаций с использованием роботизированного электронного тахеометра. Анализ результатов выполнялся на основе данных об изменении координат оптической призмы, установленной на колокольне Петропавловского собора. Обработка полученных данных проводилась в Trimble Business Center.
На основе полученных результатов из различных методов определения деформаций можно сделать вывод, что деформации комплекса зданий Петропавловского собора за прошедшие два года не существенны и не требуют принятия экстренных мер.
Анализ результатов, полученных на основе измерений методом полярных координат, показал, что изменения координат оптической призмы, расположенной на верхнем ярусе колокольни, находятся в интервале до 11 мм в плане. Но данный способ имеет ряд недостатков, которые могли повлиять на полученные результаты измерений. Учитывая угловую (0,"5) и линейную (0,8мм +1мм/км) точность, получаем суммарную точность инструмента равную ~2мм, которая могла войти в полученный интервал расхождений. Также не стоит забывать про неблагоприятное воздействие метеоусловий на результаты измерений и ошибки центрирования инструмента.
Расхождения высот осадочных марок, полученных из геометрического нивелирования, в сравнении со значениями высот эпохи наблюдений, выполненных в 2014 году, лежат в интервале от 1 до 4 мм. Основными факторами возникновения этих осадок являются неблагоприятное воздействие на сооружения линии метрополитена, проходящей под улицей Профсоюзная, а также постепенное уплотнение насыпных неоднородных грунтов, находящихся под комплексом.
Если же сравнивать высоты марок, полученные в циклах 2016 и 2018 годов, то значения осадок находятся на уровне погрешности измерений. Причиной прекращения развития осадок храма после 2016 года является укрепление фундамента 7-метровыми железобетонными сваями в том же году.
На территории собора отсутствует ливневая канализация. Это медленно, но верно ведет к выносу грунта из-под фундамента зданий комплекса и к ослаблению несущей способности основания фундаментов. Рядом с колокольней появились суффозионные воронки (понижения поверхности). Линия метрополитена, проходящая в непосредственной близости под улицей Профсоюзная, может иметь существенное влияние на комплекс. Вибрации, вызванные поездами метро, способствуют деформациям на протяжении длительного времени. Поэтому, не смотря на то, что развитие осадок храма прекратилось после укрепления его фундамента в 2016 году, геодезические наблюдения за осадками данного сооружения должны быть продолжены в следующих циклах и иметь систематический характер.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
