Щелемер
В данной статье рассмотрены два основных вопроса, связанных с наблюдением за трещинами при помощи щелемера, — что такое щелемер и чем он отличается от маяка? А также приведены некоторые примеры того, что является щелемером, а что таковым никак быть не может. Ну и конечно же все это с необходимыми обоснованиями.
а — штыревой закладной для временных наблюдений; б — закладной для длительных наблюдений; в — конструкции Ленгидэпа; г — часового типа с точностью до 0,01 мм; д — накладной из уголков; е – для наблюдения за расхождением широких (50…60 см) швов; 1- шов (трещина); 2 — фиксированная головка; 3 — анкер; 4 — индикатор часового типа; 5 — кронштейны; 6 — опорная плоскость с зажимным винтом; ж — накладной щелемер, 1 — металлическая плита 2 — стержни; 3 — штангенциркуль, 4 — шарики; 5 — гайка; 6 — анкер; 7 — анкерная скоба; 8 — шов. Размеры в мм
Кому-то может показаться, что озвученные вопросы не имеют большого значения — какая разница, как называть инструмент для наблюдения за трещинами? Но отличия слишком существенные, чтобы просто махнуть рукой и использовать термины по своему усмотрению. Можно провести аналогию с уровнем и нивелиром. Вроде бы схожие по назначению инструменты, но все же кардинально друг от друга отличаются. И, соответственно, используются для совершенно разных задач. Хотя и могут быть в некоторых случаях заменены друг другом. Также с маяками и щелемерами — они схожи по назначению, но функционально абсолютно разные. Не смотря на то, что могут использоваться сопоставимым образом. Обязательно читайте ниже подробности, которые не дадут ввести вас в заблуждение людям малосведущим в данном вопросе.
Щелемер. Определение
На данный момент (октябрь 2022 г.) не существует общепринятого, а тем более закрепленного в обязательных нормативных документах определения термина «щелемер» (кроме отдельных ведомственных документов). Его интерпретация зависит от многих далеко не очевидных факторов, как то ведомственная принадлежность, знания и привычки специалистов, область использования, капитальность зданий и т.п. Тем не менее, актуальное определение, отвечающее современным реалиям, существует. И мы его озвучим, но все же необходимо сделать небольшой исторический обзор вопроса.
Что такое щелемер?
Щелемер - это устройство, применяемое для выполнения, при мониторинге состояния конструкций, измерений величин изменения параметров трещин/швов/стыков.
1 — опорная игла; 2 и 3 — круглый и цилиндрический уровни; 4 — линейка со шкалой; 5 — барабан иглы; 6 — движок; 7 — микрометрическая игла. Размеры в мм
Щелемер в технической литературе
В технической специализированной литературе довольно много описаний обсуждаемых нами устройств и порядка их использования. По большому счету, основные идеи в этой области были сформулированы ориентировочно в 60х годах прошлого века. И далее из документа в документ кочевали в мало измененном виде. В основном авторы ограничивались техническими описаниями разных приспособлений для наблюдения за трещинами, в наименованиях которых не прослеживалось кокой-либо понятной логики. Более тщательный подход к данному вопросу наблюдается в литературе по гидротехническим сооружениям. Простые, малонадежные и не слишком точные устройства там было принято называть маяками, а приспособления для более надежных и точных наблюдений — щелемерами. Вот к примеру выдержки из учебного пособия 1989 г. Н. Т. Кавешников «Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений»:
2. Конструкции приборов для наблюдения за трещинами и швами
Н. Т. Кавешников «Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений» Москва ВО «АГРОПРОМИЗДАТ» 1989 г.
Гипсовый маяк изготавливают из густого раствора, наносимого шпателем шириной 5…10 см, толщиной 1…3 см и длиной 10…20 см (рис. 2,а). Маяки из органического стекла или обычного стекла (рис. 6, б, в) состоят из двух пластинок толщиной 3…10 мм, заделываемых одним концом в раствор и накладываемых друг на друга внахлестку с перекрытием в 2…3 см. Перед установкой на каждую пластинку наносят риски, которые должны совпадать во время установки маяка. О состоянии трещины судят по расстоянию между рисками.
…
Существуют и более сложные конструкции маяков, являющиеся промежуточными между простыми маяками и щелемерами. Например, маяки конструкции И. М. Литвинова (рис. 2, е,ж) дают возможность получить качественные и количественные показатели развития трещин.
…
На ответственных сооружениях (I — III класса капитальности) или элементах чаще всего наблюдения ведут с помощью закладных или накладных щелемеров, которые условно подразделяют на одноосные, плоскостные и пространственные. Одноосные щелемеры (рис. 3) представляют собой два металлических элемента, закрепленных по обе стороны трещины с фиксированными головками (колками), служащими для измерения расстояния между ними с помощью штангенциркуля или микрометра. Плоскостные щелемеры имеют пластины, перекрывающие друг друга, с насечками шкал и опорных рисок, в двух направлениях.
…
Подобный же описательный подход мы видим и в других документах. Можно привести пример из Пособия для специалистов по обследованию зданий, разработанного ЦНИИПромзданий в 2004 году:
5.3.9. Важным средством в оценке деформации и развития трещин являются маяки: они позволяют установить качественную картину деформации и их величину.
«Пособие по обследованию строительных конструкций зданий», ЦНИИпромзданий, 2004 г.
5.3.10. Маяк представляет собой пластинку длиной 200-250 мм, шириной 40-50 мм, высотой 6-10 м, из гипса или цементно-песчаного раствора, наложенную поперек трещины, или две стеклянные или металлические пластинки, с закрепленным одним концом каждая по разные стороны трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствуют о развитии деформаций.
Вряд ли можно назвать данные описания исчерпывающими в плане понимания изучаемых нами терминов. Но для методической и учебной литературы такое упущение не является критическим. А как обстоят дела в области литературы нормативной?
Щелемер в нормативной литературе
Ни в более ранних, ни в более поздних документах какую-либо более четкую классификацию до недавнего времени найти не удавалось. Единственная попытка дать определение маякам и щелемерам прослеживается в ГОСТ 24846-81. В частности там сказано:
Маяк — Приспособление для наблюдения за развитием трещин: гипсовая или алебастровая плитка, прикрепляемая к обоим краям трещины на стене; две стеклянные или плексигласовые пластинки, имеющие риски для измерения величины раскрытия трещины и др.
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
Щелемер — Приспособление для измерения величины развития трещин по трем направлениям
Абсолютно не логичным выглядит данное разделение устройств для наблюдения за трещинами по принципу количества осей наблюдения. Однако, следует обратить внимание на суть этих определений, отбросив все лишнее:
Маяк — Приспособление для наблюдения за развитием трещин
Щелемер — Приспособление для измерения величины развития трещин
Как видим, рациональное зерно здесь все же присутствует — есть разделение на устройства для наблюдений и для измерений. Эти формулировки в дальнейшем стали кочевать из документа в документ. Например, совершенно идентичные определения присутствуют даже в документе 1997 года «Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений» (РД 07-166-97). В новой редакции — ГОСТ 24846-2012 понятия маяка и щелемера просто объединили:
3.34 маяк, щелемер: Приспособление для наблюдения за развитием трещин: гипсовая или алебастровая плитка, прикрепляемая к обоим краям трещины на стене; две стеклянные или плексигласовые пластинки, имеющие риски для измерения величины раскрытия трещины и др.
ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
И в таком виде документ действовал до 1 января 2021 года, когда был заменен новым ГОСТ 24846-2019, где данное определения маяков и щелемеров уже отсутствуют полностью. Что в принципе хорошо, так как старое определение очень давно утратило актуальность. Но плохо то, что нового определения терминов составители документа сформулировать не смогли. Хотя возможность такая у них была, основываясь на уже существующем опыте.
Щелемер. Актуальное определение термина
В 2015 году, после активного предварительного обсуждения в профессиональной среде, был принят ведомственный стандарт — СТО СРО-С 60542960 00043-2015 «Геодезический мониторинг зданий и сооружений в период строительства и эксплуатации». Именно в нем мы можем найти продуманный и актуальный подход к классификации устройств для наблюдения за трещинами. В этом документе четко и однозначно разграничены понятия «маяк» и «щелемер». Данное разграничение основано на вполне понятных функциональных возможностях устройств, что дает специалистам базу для осознанного выбора конкретного приспособления в зависимости от условий и задач.
3 Термины и определения
СТО СРО-С 60542960 00043-2015 «Геодезический мониторинг зданий и сооружений в период строительства и эксплуатации»
…
3.21 маяк: Сигнальное устройство, устанавливаемое на трещине/шве/стыке для того, чтобы изменение параметров трещины (раскрытие, закрытие, сдвиг, удлинение и т.п.) можно было определить визуально — без применения дополнительных инструментов и приспособлений.
3.22 маяк-щелемер: Устройство для наблюдений (мониторинга) за трещинами/швами/стыками, совмещающее в себе сигнальную функцию для визуального выявления факта изменения параметров трещин/швов/стыков с функцией измерения величины этих изменений.
…
3.50 щелемер: Устройство применяемое для выполнения, при мониторинге состояния конструкций, измерений величин изменения параметров трещин/швов/стыков.
Данные определения терминов «маяк» и «щелемер» были приняты профессиональной средой и при дальнейших переизданиях документа (СТО НОСТРОЙ 2.1.198-2016 Объекты использования атомной энергии. Геодезический мониторинг зданий и сооружений в период строительства и эксплуатации) не претерпели изменений. Именно на этих определениях и следует остановиться в отношении устройств для наблюдения за трещинами до того момента, пока в профильный ГОСТ не будут внесены соответствующие изменения.
Рекомендуем ознакомиться с указанным выше стандартом более внимательно, так как он содержит много актуальной информации по теме наблюдения за трещинами.
Щелемер и маяк
Теперь, когда мы разобрались с терминами, можно приступить к более интересным вопросам — что стоит за этими инструментами и как использовать полученные знания?
Щелемер и маяк. Отличия
Взяв за основу актуальные определения терминов «щелемер» и «маяк» мы видим, что главное их отличие заключается в измерительной функции. Щелемер предназначен для измерений, а маяк для измерений не предназначен. Т.е. маяк это чисто сигнальное устройство, по которому мы определяем сам факт изменений (возможно, и их направление), но не измеряем величину этих изменений. А щелемер позволяет нам именно заниматься измерениями. Однако, есть один очень важный нюанс. Мы знаем, что маяки не являются средством измерения, поскольку, как сказано выше, не применяются для измерений. А что тогда со щелемером — является ли он средством измерения? И здесь уже однозначного ответа не будет. Щелемер может являться средством измерения, когда измерения параметров трещины выполняются с его помощью. Например, штангенщелемер или электронное устройство, передающее целый комплекс параметров, требуемых при наблюдениях за трещинами. Но иногда щелемер выполняет только «фиксирующую функцию», а сами измерения выполняются с помощью другого инструмента — измерительного. Например, на рисунке 3.7 (см. выше) пособия 1989 г. Н. Т. Кавешникова можно посмотреть схемы одноосных щелемеров а, б, д, ж, где как раз показаны щелемеры, не предназначенные для непосредственных измерений, а выполняющие фиксирующую функцию.
Почему важно разделить щелемеры на две группы — измерительные и фиксирующие? У нас есть законодательство в области измерений, которое регулирует вопросы, связанные со средствами измерений. И если щелемер обладает функцией измерения, то он подпадает под действие соответствующего законодательства. На него распространяются все требования к средствам измерений, в том числе внесение в государственный реестр средств измерений, утверждение типа, разработка методики измерений, периодические поверки и т.д. К щелемеру, выполняющему чисто фиксирующую функцию, подобные требования неприменимы.
Отталкиваясь от вышесказанного сделаем вывод. Щелемер отличается от маяка тем, что позволяет делать измерения параметров трещины. Но следует помнить, что щелемеры бывают двух видов — измерительные и фиксирующие. Первые сами являются средством измерения, а вторые им не являются.
Щелемер и маяк. Взаимозаменяемость
А теперь рассмотрим еще один немаловажный вопрос — взаимозаменяемость маяка и щелемера.
Начнем с самого простого — обычный маяк не может заменить ни фиксирующий, ни измерительный щелемер. Это связано с тем, что функция у него совершенно другая — сигнализировать об изменениях трещины, без дополнительных приборов и инструментов. Как же так, скажете вы, ведь есть же маяки со шкалой? И эта шкала вроде бы должна позволять вести измерения (что и требуется от щелемера). И с этим нельзя не согласиться — есть даже маяки с нониусом, позволяющим отслеживать изменения очень точно. Но щелемерами они не являются до тех пор, пока не станут средством измерения. А средством измерения они могут стать только в рамках действующего законодательства и никак иначе. Выше про это уже было сказано, и совершенно точно это совсем не просто. А на самом деле и не нужно — для маяка измерительная функция просто не требуется. Ниже вы можете посмотреть на фото примеры маяков, которые не являются щелемерами потому, что как минимум не имеют свидетельства об утверждении типа средств измерений.
Теперь мы приходим к процессу обратному — может ли щелемер заменить маяк? И казалось бы да, но на самом деле не всегда! Измерительный щелемер однозначно может заменить маяк. Но это как стрелять из пушки по воробьям — измерительные щелемеры всегда очень дороги и заменять ими дешевые маяки просто смысла нет. А вот фиксирующий щелемер совсем неспособен заменить маяк — у него нет возможности осуществлять наблюдения без использования дополнительных инструментов, что является обязательным условием для маяка.
Из всего вышесказанного вывод простой — каждый инструмент должен использоваться для своих определенных задач, про взаимозаменяемость можно забыть.
Маяк-щелемер — что это?
С маяками и щелемерами мы разобрались. И, как внимательные читатели могли заметить из вышесказанного, все же существуют инструменты, сочетающие в себе функции обоих этих устройств, являясь и маяками, и щелемерами одновременно. Повторим — измерительный щелемер может заменить маяк, как указано выше. Соответственно, такое устройство может считаться маяком-щелемером, так как оно сочетает в себе функцию измерительную (определяющую суть щелемера) и сигнальную (определяющую суть маяка). Но, как мы уже знаем, такой вариант дорог. Даже если производителю удается разработать дешевый измерительный щелемер, регистрация его в качестве средства измерения будет стоить больших денег. А главное! регистрация щелемера в качестве средства измерения потребует необходимость его периодических поверок, что ведет к дополнительному удорожанию и проблемам уже в процессе эксплуатации. Так что скрестить измерительный щелемер с маяком — затея не очень перспективная, а может быть даже и вредная.
Но есть другой путь — совместить сигнальные свойства маяка с фиксирующими функциями щелемера. И вот именно такой подход дает максимальный эффект — дешевизна маяков и функциональность щелемеров в синергетическом порыве дают возможно лучший инструмент для наблюдения за трещинами массового использования — настоящий маяк-щелемер. Такое устройство позволяет оперативно получать информацию об изменениях параметров трещины и, при необходимости, проводить измерения этих параметров. Для примера можно взять наиболее распространенную модель маяка-щелемера — пластинчатый маяк ЗИ-2. Он представлен на фото ниже:
Обратите внимание, шкала маяка абсолютно не связана с функцией щелемера, измерения по ней не выполняются. Шкала служит для визуального определения факта и направления изменений параметров трещин между циклами наблюдений, путем сравнения текущих показаний с предыдущими или нулевыми. А измерения выполняются с помощью точного средства измерения (штангенциркуля), зарегистрированного и поверенного в установленном законодательством порядке, по реперным точкам маяка.
Таким образом, для отнесения любого маяка к типу «маяк-щелемер», определяющим будет наличие в этом маяке именно фиксирующих положение элементов. Ни наличие шкалы, ни ее степень точности никак не влияют на возможность маяка стать маяком-щелемером. Соответственно, представленные ниже на фото примеры маяков не являются маяками-щелемерами из-за отсутствия в них фиксирующих функций.
Завершая статью, следует отметить еще один момент. Возможно, несмотря на доступность и эффективность предлагаемых сегодня в России маяков-щелемеров, кто-то захочет все же пойти по трудному пути и отправиться на поиски измерительных щелемеров. В этом случае рекомендуется начинать поиски с Государственного реестра средств измерений. Именно там измерительные щелемеры обязательно должны присутствовать, если они являются таковыми по факту. А закончив поиски можно опять вернуться к поверенному штангенциркуля и маякам-щелемерам с фиксирующими функциями, такими, как серия ЗИ или зарубежный аналог от компаний Avongard (Великобритания) или Buildera (США), фото которого представлено ниже.
