Разработка и исследование современных технологий геодезических обмерных работ при воссоздании (стр. 2 из 4)

Введение содержит обоснование выбора темы и ее актуальности, определение целей и задач диссертации, новизну и практическую значимость.

1. Обзор современных технологий геодезических обмерных работ в строительстве применительно к задачам воссоздания Храма Христа Спасителя

В первой главедиссертантом описана история воссоздания Храм Христа Спасителя, приведены основные архитектурно-геометрические характеристики Храма Христа Спасителя, являющегося крупнейшим православным храмом России (рисунок 1), и особенности проведения обмерных работ при воссоздании Храма.

Четыре тридцатиметровых столба, расположенных внутри Храма, поддерживают здание. От этих столбов и порталов образуются две стены: внутренняя и наружная, а между ними на нулевой отметке и на отметке 11 метров проходят коридоры, идущие вокруг всего Храма. Коридоры представляют собой комнаты 4:4 метра, увенчанные крестовыми сводами и отделенные друг от друга арками шириной в один метр. Высота коридоров в нижней части храма колеблется от 7 до 9 метров. Высота коридоров в верхней части храма (хоры) колеблется от 9 до 12 метров.

Главный купол храма представляет собой полусферу радиусом 12 метров, центральная точка которой имеет высоту 57,3 м.

Каждый из четырех приделов храма покрывает купольный свод радиусом 9,7 м, центральная точка которого имеет высоту 30,8 м.

Геодезические обмерные работы при восстановлении храма имеют следующие особенности:

- необходимость выполнения работ в условиях интенсивного непрекращающегося строительства (отсутствие удобных и постоянных мест установки приборов, перекрытие строительной техникой видимости, большая запыленность воздуха и т.д.);

- стесненность церковных помещений и значительная высотой потолков и сводов, что вынуждает работать геодезическими приборами при вертикальных углах визирования от 30 до 75 градусов, а отсутствие строительных лесов не позволяет выполнять прямые линейные обмеры снимаемых участков;

- невозможность маркировки снимаемых точек;

- отсутствие математических формул для вычисления площадей поверхностей сводов Храма Христа Спасителя;

- отсутствие формул предрасчета точности проведения обмерочных работ при вычислении площадей основных сводов.

Диссертантом проанализированы преимущества и недостатки доступных в последнее время средств и геодезических методов проведения обмерных работ. Отмечено, что применение безотражательных электронных тахеометров или лазерных рулеток, закрепленных на теодолитах, позволяет более оперативно и надежно выполнить обмерные работы. В то же время, при проведении обмерных работ более широкому использованию электронных рулеток, закрепленных на теодолитах и безотражательных тахеометрах, препятствует ряд нерешенных вопросов, таких как:

- учет поправок в результаты измерения электронной рулеткой при различных способах крепления рулетки на теодолите;

- отсутствие данных о влиянии на точность измерения лазерными безотражательными электронными приборами угла падения лазерного луча на измеряемую поверхность и отражающих свойств данной поверхности, что необходимо в связи с использованием в строительстве большой гаммы материалов.

2. Теоретические исследования формул вычисления площадей и погрешностей их определения для основных видов церковных сводов

В данной главе приведены полученные диссертантом математические формулы вычисления площадей основных видов церковных сводов (свода главного подкупольного плафона, купольного свода придела, классического крестового свода). Выполнены теоретические исследования и получены формулы для оценки точности полученных площадей церковных сводов.

Под основной формой церковного подкупольного плафона понимается поверхность, образованная вращением выпуклой непрерывной кривой вокруг вертикальной оси. Кривая, равная четверти окружности, образует при вращении купол в виде полусферы – свод главного подкупольного плафона (рисунок 2.1).

В результате проведения теоретических исследований для свода главного подкупольного плафона были получены следующие формулы:

1. Вычисления площади S главного подкупольного плафона:

, (2.1)

где

- координаты съемочной точки на поверхности сферы;

a,b,с – проектные координаты центра сферы;

n – число съемочных точек.

2. Расчета погрешности mS определения площади главного подкупольного плафона по результатам обмеров:

, (2.2)

где R - радиус сферической поверхности;

- ср. кв. погрешность определения пространственных координат съемочной точки;

n – количество съемочных точек, участвующих в определении среднего радиуса главного церковного свода;.

Купольный свод придела является частью поверхности сферы, вырезанной четырьмя вертикальными плоскостями (1,2,3; 3,4,5; 5,6,7; 7,8,1) в зонах примыкания свода купола с арками (рисунок 2.2).

В диссертации для купольного свода придела получены следующие формулы:

1. Формула вычисления площади S купольного свода придела:

, (2.3)

Для уменьшения влияния погрешностей проведения строительных работ на величину вычисляемой площади в формуле (2.3) используются средние значения величин a, b, R.

2. Формула расчета погрешности mS определения площади купольного свода придела по результатам обмеров:

, (2.4)

где mT - ср.кв. погрешность определения пространственных координат съемочной точки.

Классическая геометрическая форма крестового свода, применяемая на галереях хоров Храма Христа Спасителя, образуется пересечением под прямым углом двух цилиндрических сводов одинаковой высоты и радиуса (рисунок 2.3).

Для классического крестового свода в диссертации получены следующие формулы:

1. Вычисления площади S классического крестового свода:

. (2.5)

2. Формула расчета погрешности mS определения площади классического крестового свода по результатам обмеров:

, (2.6)

где

, (2.7)

. (2.8)

Выполненные разработки и исследования позволили на основе требований техзадания получить необходимые данные для выбора инструментов и схемы организации работ по геодезическим обмерам церковных сводов Храма Христа Спасителя.

3. Разработка формул вычисления горизонтального проложения и превышения для основных способов крепления лазерной рулетки на теодолите

В настоящее время при проведении геодезических работ широко используются лазерные рулетки. Простота обращения с ними, возможность проводить бесконтактные измерения, малые габариты, быстродействие и высокая точность при относительно низкой стоимости обеспечат лазерным рулеткам широкое применение в будущем. В то же время неустойчивое ручное нацеливание ограничивает применение лазерных рулеток в обмерочных работ сложных по геометрии объектов. Решение данного вопроса возможно посредством закрепления корпуса лазерной рулетки на неподвижном основании теодолита. Лазерная рулетка закрепляется на теодолите с помощью адаптера. В настоящей главе автором диссертации получены формулы вычисления горизонтальных проложений и превышений при выполнении измерений расстояний лазерной рулеткой, укрепленной с помощью адаптера на теодолите. Конструкция адаптера выбирается в зависимости от условий проведения измерений. При проведении работ, когда вертикальные углы не превосходят 45 градусов, рекомендуется применять крепление рулетки на колонке или ручке теодолита, так обеспечивается возможность контроля наведения лазерной рулетки с помощью зрительной трубы теодолита. Если вертикальные углы находятся в диапазоне от 45 до 90 градусов, единственно возможным является крепление рулетки сбоку на трубе теодолита. Предложенные в диссертации формулы позволили при проведении геодезических обмерных работ в Храме Христа Спасителя исключить из результатов линейных измерений рулетками, укрепленными на теодолите, погрешность, вызванную планово-высотным эксентриситетом «нуль-пункта» лазерной рулетки и точки пересечения вертикальной оси теодолита и оси вращения трубы, и тем самым повысить точность измерений.

Разработанные для различных видов крепления рулеток формулы повышают точность результата и расширяют возможность использования при обмерных и других геодезических работ достаточно недорогую и хорошо себя зарекомендовавшую геодезическую технику – теодолиты и лазерные рулетки.