Контроль развития деформаций

Главным, но не единственным свидетельством контроля деформаций здания являются маяки. установленные на трещины. В этой части статьи мы рассмотрим разные способы мониторинга конструкций. Если на серьезной трещине отсутствует маяк или другие свидетельства наблюдений за трещинами, то это может говорить об отсутствии контроля за развитием деформаций. Используемые специалистами инструменты наблюдений позволяют следить за:

  • изменением ширины раскрытия трещин
  • увеличением протяженности трещин
  • появлением новых повреждений
  • креном, прогибами и отклонением от проектного положения конструкций
  • величиной осадки различных частей конструкций
  • и т.п.

Все это делается как для обеспечения безопасности, так и для принятия правильных решений относительно ремонта и восстановления. Важно получить точные и достоверные сведения максимально быстро и в достаточном объеме. Поэтому преимущественно следует использовать точные наблюдения, а контролю подлежит каждая трещина в деформирующемся здании. Тип установленного на трещину маяка и свидетельства использования других способов контроля за деформациями здания могут многое сказать о том, насколько серьезно специалисты подошли к мониторингу конструкций. Об особенностях и правильном использовании разных способов наблюдения за деформациями мы и расскажем в этой части статьи .

Гипсовые маяки

Гипсовый маяк на трещине в стене исторического здания

Гипсовые маяки не могут обеспечить достаточную точность. В основном их применение оправдано для небольших трещин с целью контроля самого факта увеличения ширины раскрытия и не предполагает проведение измерений. Для фасадов зданий применение гипсовых маяков нецелесообразно, особенно, если трещины имеют значительную протяженность. Конструкции ограждающих стен здания нагреваются и охлаждаются под действием суточных и сезонных колебаний температуры наружного воздуха. Температурные расширения протяженных конструкций (таких как стены) могут достигать значительных значений.

Такую гипсовую кляксу нельзя считать маяком, но судя по надписям «наблюдение» ведется

Концентрация напряжений от таких расширений должна компенсироваться температурными деформационными швами. Протяженные трещины на фасадах зданий работают как температурные швы, изменяя ширину своего раскрытия в зависимости от температуры наружного воздуха. Гипсовый маяк, установленный на такой трещине, в любом случае «сработает» и покажет развитие деформаций, хотя эти деформации могут быть связаны только с колебанием температуры. Дополнительной сложностью при использовании гипсовых маяков является то, что они должны отвечать определенным требованиям по толщине и размерам. Если маяк очень тонкий, то он трескается даже от легких колебаний конструкций. Далеко не каждая нашлепка или клякса из гипса может считаться полноценным маяком, позволяющим вести наблюдение за конструкциями.

Еще одним недостатком гипсовых маяков является слабая стойкость гипса к воздействию влаги. В местах, где такое воздействие может быть существенным, для изготовления маяков лучше использовать цементно-песчаный раствор. Долговечность маяков, выполненных таким образом и с соблюдением требований по подготовке поверхности, может составлять десятилетия. На иллюстрации представлена фотография сохранившихся до настоящего времени в Калининградской области растворных маяков на мостовом сооружении.


Бумажные «маяки»

В специализированной профессиональной литературе нет упоминаний о возможности использования бумаги для устройства маяков. Тем не менее, наклеенные поперек трещины бумажные полоски явление распространенное. Мы ранее уже писали по каким объективным причинам нельзя использовать бумажные «маяки» для наблюдения за трещинами. Наличие такого «маяка» на трещине — свидетельство верха непрофессиональности специалистов, обслуживающих здание. Но хуже бывает другое — иногда такие «маяки» ставятся умышленно. Бумажный «маяк» меньше, чем какой-либо другой, реагирует на увеличение ширины раскрытия трещины. И этот факт может быть использован недобросовестными лицами для сокрытия происходящих в здании деформаций.

Наблюдение по закрепленным точкам

Наблюдение за трещиной по закрепленным точкам

Ранее мы уже описывали порядок организации наблюдений за трещиной по закрепленным точкам. Такие точечные маяки трудно заметить и непросто повредить, что может являться хорошей защитой от вандалов. Обычно это 2, 3 или 4 дюбеля, закрепленные по обеим сторонам от трещины. Также, в качестве закрепленных точек, могут использоваться любые другие приспособления малых размеров, например металлические арматурные стержни и т. п. Если возле трещины закреплено только две точки для наблюдений, то  специалист измеряет с помощью измерительных инструментов расстояние между ними и, сравнивая с предыдущими показаниями, получает величину изменения ширины раскрытия трещины.

Для вычислений достаточно 3 точки. Четвертая используется как резервная и для проверки правильности сделанных измерений

Если же закреплено 3 или 4 точки, то после проведения замеров расстояния между ними, проводятся дополнительные вычисления, которые позволяют получить данные по перемещениям как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении в плоскости стены. Для проведения вычислений достаточно три точки, четвертая обычно используется как резервная — на случай утраты одной из закрепленных и для проверки правильности сделанных расчетов. Не рекомендуется использовать для закрепления точек наблюдения протяженные предметы — металлические уголки, пластины и т.п. Это связано с тем, что замеры необходимо производить в одном и том же месте, а устройства имеющие большие размеры позволяют производить замеры в разных местах. Даже отступ от предыдущего места измерений в 1 см может привести к искажению данных о происходящих изменениях, если наблюдения ведутся с высокой точностью. Данный способ достаточно распространен и позволяет, несмотря на некоторые недостатки, качественно выполнять наблюдения.

Стеклянные маяки

В стеклянном маяке очень сложно различать трещины от удара и трещины от деформаций здания. Надежно закрепить его на конструкции также непросто

Стеклянные маяки могут быть двух типов. Если это две полоски стекла, закрепленные по обеим сторонам от трещины (назовем его тип 2 ), то можно считать это точечным маяком, который мы описывали выше. Он не очень удобен и может снижать качество показаний. Другой тип (назовем его тип 1 ) — это одна полоска стекла, приклеенная поперек трещины. Такой стеклянный маяк именно приклеивается, а не устанавливается на цементный или гипсовый раствор. Стекло имеет гладкую поверхность, и сила ее сцепления с используемым для установки раствором будет крайне мала. Кроме того, далеко не каждый клей сможет сохранить целостность контакта в условиях уличной установки при воздействии зимой низких температур. Все это следует учитывать при выборе материала для крепления стеклянного маяка. Если же стеклянная пластинка закреплена надежно, то при раскрытии трещины должна сломаться она, а место крепления останется целым. Но результат будет далек от того, что многие себе представляют при установке подобных маяков — обычно в стекле появляются многочисленные трещины.

Нет никакой возможности судить о величине раскрытия трещины по куску раскрошившегося стекла на стене. Причем и сам факт движения трещины нельзя зафиксировать со стопроцентной уверенностью, так как если просто ударить по стеклянному маяку металлическим предметом картина трещин будет аналогичной. Тем не менее, такие маяки используются в профессиональной среде. На примере иллюстрации из дайджеста института BRE (Англия) можно видеть как правильно должен такой маяк устанавливаться на стене. Стеклянные маяки — это один из трех способов наблюдений, которые рекомендует к использованию американское правительственное агентство GSA. В выпущенной этим учреждением инструкции указывается, что стеклянные маяки предназначены для установления факта изменения ширины раскрытия трещины, без возможности количественного определения величины этих изменений. Соответственно, правильно установленный стеклянный маяк может использоваться для определения движения в конструкциях. Но как и гипсовый маяк, он может реагировать на температурные деформации конструкций, если установлен с уличной стороны. Кроме того, тип 1 не позволяет проводить измерения, а тип 2 подходит для измерений хуже, чем обычные точечные и другие специализированные маяки для точных наблюдений. Представляется, что стеклянные маяки — это некоторый анахронизм, который может использоваться при отсутствии альтернатив. Они малоэффективны и их применение может быть оправдано например, какими-либо дизайнерскими замыслами.

Пластинчатые маяки (самодельные)

Самодельный пластинчатый маяк из двух пластин кровельного железа

Пластинчатые маяки наиболее удобны для визуальных наблюдений и при желании могут быть изготовлены из подручных средств. Примером может быть наиболее распространенная конструкция из двух пластинок оцинкованного кровельного железа. Пластинки устанавливаются друг над другом по обе стороны от трещины. Штрихом отмечается положение пластин по отношению друг к другу в момент установки. Расстояние от штриха до нового положения пластины и будет величиной изменения ширины раскрытия трещины. Однако, при всей простоте использования такой маяк не лишен недостатков. Пожалуй, главными являются отсутствие возможности точных наблюдений и трудоемкость изготовления. Распространенность в России таких маяков обусловлена имеющимися преимуществами в визуальном контроле и отсутствием (до недавнего времени) более качественных и удобных альтернатив .

Пластинчатые маяки (профессиональные)

Маяк ЗИ-3д предназначен для наблюдений (точных измерений) за перемещением конструкций по трем осям

Пластинчатые профессиональные маяки выпускаемые промышленно могут отличать как по качеству, так и по имеющимся возможностям. Выбор зарубежных образцов таких маяков достаточно велик. в России же пока выпускаются только маяки серии ЗИ. Главные преимущества профессиональных пластинчатых маяков заключаются в:

  • удобстве и наглядности визуальных наблюдений
  • возможности ведения визуальных наблюдений за перемещением конструкций по двум осям (а не только за шириной раскрытия трещины)
  • возможности выполнения инструментальных точных измерений (не все модели маяков)
  • возможности простой установки на конструкции с использованием различных способов крепления (включая позволяющие повторное использование маяка)
  • наличии дополнительных функций и возможностей, предусмотренных производителем
  • наличии методической базы, инструкций, описаний, поддержки производителя

Маяк для установки в углах зданий (независимо от величины угла) Великобритания Avongard

Производители таких маяков постоянно разрабатывают новые модели и совершенствуют существующие, делая их более удобными, точными и удобными в применении. Разработаны модели маяков для разных задач и условий применения. Например, модель маяка ЗИ-3д в отличии от прочих профессиональных пластинчатых маяков (включая и зарубежные образцы ) имеет возможность точных наблюдений по трем осям. А модель Avongard Corner Tell-Tale для углов зданий может легко устанавливаться в любом месте, независимо от величины угла. При таком разнообразии, единственной проблемой профессиональных маяков становится проблема выбора наиболее подходящей модели маяка для конкретных условий.

Электронные средства наблюдений

Электронный маяк в виде автономного регистратора для наблюдения за трещинами и температурными параметрами

Датчики для наблюдений за трещинами могут объединяться в систему, а могут использоваться локально. Наиболее удобным средством наблюдения за единичными трещинами является автономный датчик перемещения (тензодатчик), объединенный с датчиками температуры и влажности, имеющий возможность дистанционной отправки данных в режиме реального времени. Электронные средства для наблюдения за трещинами пока не получили широкого распространения в практике эксплуатации зданий и вряд ли их удастся встретить в доступных местах на фасадах зданий. Но в перспективе они займут значительное место в процессах наблюдения за деформациями зданий, особенно там, где требуется постоянный оперативный контроль, с высокими требованиями к точности получаемых данных. Например, контроль предаварийных ситуаций и постоянный мониторинг за технически сложными сооружениями.

Графические способы наблюдений

Вдоль всех трещин маркером проводятся линии

Графические способы наблюдения могут хорошо дополнять наблюдения при помощи маяков, а могут использоваться независимо. Приведем четыре наиболее полезных способа:

  1. В отечественной технической литературе рекомендуется отмечать место окончания трещины штрихом на стене и подписывать дату нанесения отметки. Эта достаточно полезная мера, которая позволяет следить за распространением трещины. При небольшой протяженности трещины и малой ширине раскрытия, либо при ее поверхностном развитии, этой отметки может быть достаточно для ведения наблюдений и установка маяка не потребуется.

Также можно располагать линии горизонтально, либо под углом 45 к горизонтали

Иллюстрация из публикации BRE Digest, April 1989

«Simple measuring and monitoring of movement in low-rise buildings»

Construction Research Communications Ltd, PO Box 202, Watford, Herts, WD2 7QG

Также можно проводить одну из линий горизонтально (по уровню) или с углом 45 к горизонтали для отслеживания крена. Удобно совмещать этот способ с наблюдениями по трем точкам — они закрепляются в вершинах нарисованного угла.
  • При наличии сетки трещин может быть удобен вариант, при котором вдоль всех трещин проводят линии, как бы помечая все выявленные трещины и их протяженность. При дальнейшем развитии трещин появляются участки, не отмеченные линиями, что позволяет судить о продолжающихся процессах деформаций.
  • Номер маяка, дата установки, название организации, телефон для связи и др. информацию можно нанести маркером непосредственно на поверхность стены рядом с трещиной

    Кроме того, все маяки и другие приспособления для наблюдения деформаций должны нумероваться для их легкой идентификации при описании в технической документации. Проставляется дата установки маяка и наносится дополнительная информация об организации, которая ведет наблюдение, например, контактные телефоны для оперативной связи. Полезно размещать таблички и другие информационные материалы, которые предупреждают о необходимости сохранения маяков и информируют о факте ведения наблюдений за зданием.

    Другие методы контроля деформаций

    При контроле деформаций, связанных с грунтами основания, наиболее эффективными являются методы геодезических наблюдений. Требования к таким наблюдениям описаны в ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений .

    Осадочная марка 1932 год

    Наличие на здании установленных геодезических марок может свидетельствовать о том, что наблюдения велись. Правда, по наличию марок на здании нельзя определить ведется ли наблюдение в настоящее время и возможно ли использование имеющихся марок для оценки происходящих изменений. Данные по выполняемым при помощи осадочных марок измерениям фиксируются в соответствующей документации. В случае утраты этой документации, сравнить текущее высотное положение зафиксированных на здании отметок с их предыдущим значением не представляется возможным.

    Осадочная марка 2012 год (упрощенная конструкция)

    Существуют методы наблюдений при помощи фотограмметрии, которые позволяют следить за происходящими изменениями положения конструкций здания при помощи фотосъемки. Обычное фотографирование трещин в некоторых случаях также может помочь в оценке происходящих изменений. Но для получения количественных значений требуются специальные инструменты и методики.

    По материалам сайта: http://xn----7sblfhic0bek9d.xn--p1ai