Określenie deformacji budowli wysmukłych

Ogólne założenia proponowanego przeze mnie sposobu wyznaczenia przemieszczeń budowli w trzech kierunkach przedstawiłem w mojej pracy w „Inżynierze budownictwa” (nr 7/8, 2009 r.). W niniejszej publikacji pragnę podane zalecenia uzupełnić o szczegóły istotne przy wyznaczaniu deformacji budowli wysmukłych.

Proponowane zalecenia

Jak wspomniano, aby wyznaczyć przemieszczenia budowli, musimy na interesującym nas terenie założyć sieć zawierającą dwa rodzaje punktów – punkty odniesienia stabilizowane poza zasięgiem przewidywanych przemieszczeń oraz punkty kontrolowane na badanym obiekcie.

Rozpoczynamy od rozmieszczenia punktów kontrolowanych na badanym obiekcie, kierując się wymaganiem, aby wyznaczone przemieszczenia tych punktów pozwalały na określenie przemieszczeń wszystkich interesujących nas fragmentów naszej budowli.

Dopiero teraz możemy przystąpić do lokalizacji punktów odniesienia, na których będziemy ustawiać instrument, bacząc, aby były spełnione następujące warunki:

1. kąt między płaszczyzną znaku punktu kontrolowanego a celową łącząca ten punkt z punktem odniesienia powinien być zbliżony do prostego, unikamy tu kątów ostrych,
2. liczba celowych do każdego punktu nie powinna być mniejsza od 3, liczbę celowych równą 2 dopuszcza się wyjątkowo,
3. z teodolitu ustawionego nad punktem odniesienia na wysokości 1,5 m powinna być widoczna przestrzeń bezpośrednia nad sąsiednimi punktem odniesienia, aby wysokość lustra ustawionego nad nim mogła być minimalna, np. 10 cm, co zmniejszy szczątkowy błąd pochylenia sygnału,
4. jeśli na badanej budowli już wystąpiły pęknięcia, punkty kontrolowane rozmieszczamy dodatkowo po obu stronach niepokojącego nas pęknięcia, co pozwala na śledzenie zachodzących tu zmian,
5. na wielokondygnacyjnych obiektach do przymocowania punktów kontrolnych korzystamy z okien, oczywiście stosując asekuracje.

Jeśli nam zależy na wysokiej precyzji wyznaczenia deformacji, należałoby zarówno punkty kontrolowane, jak i punkty odniesienia zaznaczać przy wykorzystaniu produkowanych przez producenta sprzętu geodezyjnego znaków, a jako sygnał na punkcie odniesienia wykorzystać należy specjalną tyczkę segmentową związaną konstrukcyjnie z lustrem dalmierza.

Przy wyznaczeniu deformacji budowli wysmukłych istotne jest uwzględnienie z możliwie dużą dokładnością poprawek kolimacji i inklinacji występującej w wykorzystywanym do pomiaru założonej sieci teodolicie.

Tak założona sieć podlega pomiarowi boków, kierunków poziomych i kątów pionowych wykonanych teodolitem elektronicznym bezlustrowym na początku i końcu okresu, w którym przemieszczenia nas interesują.

Porównanie wyników pomiaru serii wyjściowej i aktualnej pozwala na określenie:

1. które z punktów odniesienia zachowały stałość w interesującym nas okresie pomiędzy wykonaniem pomiaru wyjściowego i aktualnego,
2. przemieszczeń punktów kontrolowanych na badanym obiekcie oraz przemieszczeń punktów odniesienia nie spełniających kryteriów stałości wraz z oceną ich dokładności.

Dla wykonania tych obliczeń opracowano system komputerowy wyznaczenia PRZEstrzennych przemieszczeń o nazwie PRZE, zasygnalizowany już w „Inżynierze budownictwa” (nr 10, 2009 r.).

Przykład terenowy

Poruszony problem przedstawimy na przykładzie niewielkiego obiektu o nazwie Jawor, zilustrowanego na załączonym rysunku. W jego skład wchodzi: część zasadnicza obiektu, na której umieszczono punkty kontrolowane nr 31 i 36 oraz jej dobudówka, zawierająca klatkę schodową i szyb dźwigowy, na której umieszczono punkty kontrolowane o numerach 32-35. Kilka lat temu przed ścianą dobudówki, w miejscu zaznaczonym na szkicu podwójną linią przerywaną, wykonano na dość dużej głębokości „przecisk”.

Po jakimś czasie na połączeniu części zasadniczej i dobudówki (zaznaczonym na szkicu pojedynczą linią przerywaną) pojawiły się pęknięcia, które z upływem czasu zaczęły się poszerzać.

Specjaliści z dziedziny budownictwa orzekli, że, aby podjąć właściwą decyzję ratującą obiekt, konieczne jest monitorowanie zachodzących zmian.

W tym celu na badanym obiekcie założono 6 punktów kontrolowanych zaznaczonych kółkami oraz również 6 punktów odniesienia zaznaczonych trójkątami.

Zdjęcia tego obiektu z zaznaczonymi na nich punktami kontrolowanymi od strony zachodniej i wschodniej zawiera górna część załączonego rysunku, niżej to szkic rzutu poziomego tego obiektu wraz z założonymi na nim punktami kontrolnymi.

Jeśli to możliwe, sieć punktów odniesienia zakładamy wokół badanego obiektu w postaci wieloboku zamkniętego, w przeciwnym przypadku sieć ta może mieć kształt podkowy okalającej badany obiekt.

Wyniki pomiaru teodolitem elektronicznym bezlustrowym założonej sieci, wykonane na początku i końcu interesującego nas interwału czasowego, przetransformowane (przeliczone) na interesujące nas przemieszczenia wspomnianym systemem komputerowym PRZE, zawiera przytoczona tabela.

Tabela ta informuje nas, że:

• pięć z punktów odniesienia o numerach 138, 19, 831, 262 18 spełniły kryterium stałości (litera C po prawej stronie w danym wierszu), punkt odniesienia 5 uległ osiadaniu o wartość 50 mm,
• nie uległa przemieszczeniu część zasadnicza badanego przez nas obiektu, reprezentowana przez punkty kontrolowane 31 i 36,
• dobudówka naszego obiektu, na której umieszczono punkty kontrolowane 32-35, uległa przemieszczeniu w kierunku południowym o wartość ok. 50 mm, obliczone przemieszczenia tej części obiektu w kierunku wschód – zachód są poniżej błędów maksymalnych ich wyznaczenia,
• ściana zachodnia dobudówki uległa osiadaniu o wielkość rzędu 10 mm, nie stwierdzono osiadań ściany wschodniej tej części obiektu.

Tak uzyskane wartości stanowią znaczącą podstawę do podjęcia decyzji o dalszym postępowaniu z badanym obiektem, co stanowi już wyłączną domenę specjalistów z dziedziny budownictwa.

Proponowany sposób może być zastosowany przy badaniu zmian i podejmowaniu decyzji na terenach występowania szkód górniczych.

Sposób udostępnienia systemu PRZE przedstawiono w „Inżynierze budownictwa”.

dr inż. Stanisław Lisiewicz