T. 329, №5 , 2018 г.

Оценка деформаций исторического здания в Томске с помощью комплексного подхода, основанного на сочетании наземного лазерного сканирования и конечно-элементного моделирования

Актуальность темы обусловлена необходимостью усовершенствования подходов к оценке и прогнозу деформаций при сохранении исторических зданий. Решение этой задачи сопряжено с многими неопределенностями, такими как недостаток исходных данных по геологии и проектным решениям объекта, ограничения при отборе образцов строительных материалов и грунтов для более точного определения их нынешних физико-механических свойств, слабая разработанность теоретических положений повыполнению работ. В статье освещено изучение инженерно-геологических условий территории при реконструкции Томского театра юного зрителя. Особенности реконструкции сооружения связаны с непрекращающимися деформациями основания, сложностью режима подземных вод, нарушением природного сложения грунтового массива и физико-механических свойств. Это потребовало актуализации расчетной модели для оценки напряженно-деформированного состояния грунтового основания.Целью исследования является численная оценка напряженно-деформированного состояния грунтового основания исторического сооружения и роли лазерного сканирования в получении данных по деформациям объекта.Объект исследования: локальная литотехническая система взаимодействия "основания-грунт" в пределах исторической застройки территории г. Томска, по пер. Нахановича, 4. Методика исследования. Исходными данными для моделирования поведения грунтового массива послужили региональные геологические материалы, а также полевые данные, полученные в разные годы. Выполнено рекогносцировочное обследование участка. Для характеристики напряженно-деформированного состояния грунтового массива использовался программный комплекс на базе метода конечных элементов. Для оценки деформаций и построения точной трехмерной модели объекта наблюдения использовалась технология лазерного сканирования. Сканирование объекта проводилось лазерным 3D сканером Leica Scanstation C10, планово-высотное обоснование и привязка пунктов обоснования к местной системе координат с использованием электронного тахеометра LEICA TS15 и GNSS приемника LEICA GS10, обработка массива точек проводилась в программном комплексе Leica Cyclone 8.0, трехмерное моделирование объекта было осуществлено в программном комплексе SolidWorks. Результаты. Оценены инженерно-геологические условия участка изысканий. Создана цифровая расчетная модель. Выполнено сравнение результатов моделирования с пространственно-координатным положением конструкций, установленном при лазерном сканировании. Совместное рассмотрение геологического разреза и систем трещин, полученных при помощи наземного лазерного сканирования в 2012 и 2017 гг., свидетельствует о том, что наземная конструкция деформируется по диагонали вдоль реки Томь. Концентрация трещин связана с пристройками с западной и восточной сторон здания. Деформации в зоне сочленения разновременных построек максимальны, т. к. пристройки опираются на фундамент с меньшей глубиной заложения. Продолжающиеся во времени деформации, вероятно, связаны с ползучестью органоминеральных грунтов мощностью до 2 м, вскрытых в непосредственной близости от здания.

Ключевые слова:

грунт, лазерное сканирование, моделирование, деформации, механические свойства, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов (МКЭ), культурное наследие, электронный ресурс, труды учёных ТПУ

Авторы:

Епифанова Екатерина Александровна

Строкова Людмила Александровна

Скачать PDF