Московская государственная академия водного транспорта стандартизация, метрология и сертификация в строительстве (конспект лекций)

Вид материалаКонспект
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8
точность геометрического параметра – это степень приближения действенного значения геометрического параметра к его номинальному значению.

Точность геометрического параметра Х в каждом отдельном случае характеризуется значением действительного отклонения δхi = хi ном, где хi - действительное значение параметра Х, хном - его номинальное значение. Действительное отклонение δхi является количественным выражением систематической и случайной погрешностей, накопленных при выполнении технологических операций и измерений. Точность геометрического параметра с стандартах и других НТД а также рабочих чертежах характеризуется минимальным хmin и максимальным xmax предельными, нижним δхinf и верхним δхsup предельными отклонениями от номинального хном значения, допуском Δх и отклонением δхс середины поля допуска от номинального хном значения параметра Х. Половина допуска δх = Δх/2 является предельным отклонением параметра Х от середины поля допуска хс .Взаимосвязь между этими характеристиками точности геометрических параметров определяется формулами:


хmin = хном + δхinf = хc - δх;


xmax = хном + δхsup = хc + δх;


Δх = 2 δх = xmax - хmin = δхsup - δхinf;






Рисунок 4.1 Характеристики точности геометрических параметров

в строительстве.


Точность геометрических параметров на всех этапах строительного проектирования и производства устанавливают в зависимости от функциональных, конструктивных, технологических и экономических требований, предъявляемым к зданиям, сооружениям и их отдельным элементам.

Предпочтительными характеристиками точности геометрических параметров является предельные отклонения относительно номинального размера параметра, принимаемые, как правило, равными по абсолютной величине половине функционального или технологического допуска δхс, (т.е) считается, что отклонение середины поля допуска δхс = 0).

Функциональный допуск – это допуск геометрического параметра, устанавливающий точность собранной конструкции из условия обеспечения предъявляемых к ней функциональных требований. Технологический допуск – это допуск геометрического параметра, устанавливающий точность выполнения соответствующего технологического процесса или операции.

Значения технологических допусков в миллиметрах или угловых величинах устанавливают в соответствии с рядами предпочтительных чисел R5: 1, 1,6, 2,4, 4, 6, 10 или R10: 1, 1,2, 1,6, 2, 2,4, 3, 4, 5, 6, 8, 10. Значения технологических допусков вычисляют по формуле:


Δ = i x K,

где i – единица точности, рассчитываемая по соответствующим формулам;

К – коэффициент точности, проведенный в ГОСТ 21779-82. СОГТС.


Таблица 4.1

Технологические допуски геометрических параметров.

Процесс

Допуск геометрического параметра

i, мм

α

Изготовление

Линейного размера;

прямолинейности;

плоскостности;

перпендикулярности;

равенства диагоналей

где L, мм

1,0

1,0

1,0

0,6

1,0

Разбивка

Разбивка точек и осей в плане;

передача точек и осей по вертикали;

створности точек;

разбивки высотных отметок;

передачи высотных отметок;

перпендикулярности




где L, м

1,0

0,4

0,25

0,6

0,25

0,4

Монтаж

Совмещения ориентиров;

симметричности установок

где L, мм

0,4

1,6


Значения «К» зависят от вида допуска и класса точности.

Таблица 4.2

Значения коэффициента «К»

Вид допуска

Класс точности

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Линейного размера

0,1

0,16

0,25

0,4

0,6

1,0

1,6

2,5

4,0

Параллельности;

равенства диагоналей;

разбивки точек и осей в плане;

передачи точек и осей по вертикали;

створности точек;

разбивки и передачи высотных отметок;

совмещения ориентиров;

симметричности установки

0,25

0,4

0,6

1,0

1,6

2,5

-

-

-


Перпендикулярности

0,16

0,25

0,4

0,6

1,0

1,6

2,5

4,0

6,0


Точность изготовления элементов характеризуют допусками и предельными отклонениями их линейных размеров (рис. 4.2), а также формы и взаимного расположения поверхностей.

Допуски и предельные отклонения формы и взаимного расположения поверхностей устанавливают, если требуется ограничить искажение форм элементов, не выявляемых при контроле линейных размеров. При этом точность формы поверхностей призматических прямоугольных элементов характеризу-



Рисунок 4.2 Рисунок 4.3


ют допусками прямолинейности (рис. 4.3, а) и предельными отклонениями от прямолинейности (рис. 4.3, б), допусками плоскостности (рис.4.4,а) и предельными отклонениями от плоскостности 9рис. 4.4, б), а точность взаимного расположения поверхностей этих элементов - допусками перпендикулярности (рис. 4.5, а) и предельными отклонениями от перпендикулярности (рис. 4.5, б).

Допуски линейных размеров элементов регламентируют точность их изготовления по длине, ширине, высоте, толщине, диаметру, точность размеров, и положение выступов, выемок, отверстий, проемов, крепежных и соединительных деталей, а также точность наносимых на элементы ориентиров.

Допуски прямолинейности, плоскостности и перпендикулярности можно задавать для всей поверхности или на всю длину элемента или на заданной длине. Значения длин выбирают из ряда 400, 600, 1000, 1600, и 2500 мм для прямолинейности и плоскостности и 400, 500, 600, 800, и 1000 – для перпендикулярности.

Для крупноразмерных элементов перпендикулярность их поверхностей допускается задавать допуском равенства диагоналей.

Точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей элементов, имеющих сложное очертание, регламентируют допусками линейных размеров, определяющих расположение характерных точек этих элементов в принятой системе координат.




Рисунок 4.4 Рисунок 4.5


Точность разбивочных работ характеризуют допусками и предельными отклонениями разбивки точек и осей в плане (рис. 4.6) и передачи точек и осей по вертикали (рис 4.7) допусками створности и предельными отклонениями от створности рис 4.8), допусками и предельными отклонениями разбивки высотных отметок (рис. 4.9) и передачи высотных отметок (рис 4.10), а также допусками перпендикулярности и предельными отклонениями от перпендикулярности осей (рис.4.11).

Точность строительных и монтажных работ, т.е. точность установки элементов сборных зданий и сооружений характеризуют допусками совмещения и предельными отклонениями от совмещения ориентиров (точек, линий, поверхностей) (рис.4.12) и допусками симметричности и предельными отклонениями от симметричности установки элементов (рис 4.13). Допуски строительных и монтажных работ характеризуют точность установки элементов после проектного закрепления.

Точность оценивают на всех этапах строительства: при проведении геодезических изысканий, при строительстве (монтаже элементов сооружения и оборудования), при приемке работ.

Точность построения разбивочной сети строительной площадки и внешней разбивочной сети сооружения, в т.ч. вынос основных и главных разбивочных



Рис. 4.6

Рис. 4.9

Рис. 4.10

Рис. 4.7


Рис. 4.8


Рис. 4.11

осей регламентируются СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве и регламентируется средней квадратичной погрешностью разбивочных сетей, которая обычно принимается в размере 20 % от допустимого отклонения.

Необходимо иметь в виду, что согласно СНиП 3.01.03-84 точность геодезических построений для строительства уникальных и сложных объектов и монтажа технологического оборудования (к таковым относятся СГТС) необходимо определять расчетами на основе специальных технических условий с учетом особых требований к допускам , предусматриваемых проектом.





Р


исунок 4.12




Рисунок 4.13


Таблица 4.3

Точность построения разбивочных сетей


Характеристика объектов

строительства, сооружений,

строительных конструкций

Величины средних квадратических погрешностей разбивочной сети

строительной площадки

Угловые

измерения,

с

Линейные

измерения

Превышения на 1 км хода, мм

Сооружения на участках площадью более 1 км 2 ; отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки более 100 тыс. м2


3





4

Сооружения на участках площадью менее 1 км 2 ; отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки более от 10 до 100 тыс. м2


5





6

Отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки менее 10 тыс. м2 , дороги в пределах застраиваемых территорий


10





10


Дороги, инженерные сети, вне застраиваемых территорий, земляные сооружения, в т.ч. вертикальная планировка


30





15

Металлические конструкции с фрезерованными контактными поверхностями; сборные ж/б конструкции, монтируемые методом самофиксации в узлах; сооружения высотой от 100 до 120 м или с пролетами от 30 до 36 м


5





1

Сооружения высотой от 60 до 100 м или с пролетами от 18 до 30 м

10



2

Сооружения высотой от 15 до 60 м или с пролетами от 6 до 18 м

20



2,5

Сооружения высотой до 15 до 60 м или с пролетами до 6 м

30



3

Конструкции из дерева; инженерные сети, дороги, подъездные пути

45



5

Земляные сооружения, в т.ч вертикальная планировка










Примечание: Средняя квадратическая ошибка может быть принята в размере 20 % от допустимого отклонения


Эти особые требования приведены в СНиП 3.07.02-87 Гидротехнические морские и речные транспортные сооружения. Согласно этому НТД для сооружений, расположенных на акватории, при невозможности устройства береговой разбивочной основы, пункты геодезической разбивочной основы следует закреплять знаками в виде свай или разбивочных массивов с марками. Отметки верха разбивочных знаков должны быть выше максимального горизонта воды не менее чем на 50 см.


Таблица 4.4

Точность геодезических разбивочных работ


Виды

сооружений

Разбивочные оси

(в плане)

Относительная ошибка измерений

при длине, м

Положение каждого конца оси, мм

Направление,

с

До 200

От 200 до 4000

0т 400

до 600

От 600 до 800

Более 800

Причальные

± 50

± 60











Оградительные и внешние берегоукрепительные

± 250

± 120












Допустимая погрешность определения отметок высотной разбивки должна быть в пределах:

для разбивочной основы ± 2 мм

для дополнительной разбивки ± 4 мм

для вспомогательной разбивки ± 10 мм


4.2.Стандартизации норм точности геометрических параметров

в гражданском и промышленном строительстве.


Строительство зданий и сооружений включает в себя строительство фундаментов и оснований, несущих и ограждающих конструкций и, наконец, монтаж специального оборудования.

Нормы точности при строительстве оснований и фундаментов регламентированы СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты. В этом НТД приведены требования норм точности при производстве работ по:

разработке выемок и устройству естественных оснований;

устройству насыпей;

дноуглублению;

уплотнению грунтов естественного залегания и устройству подушек для фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Регламентация точности выполняемых работ зависит вида грунта и используемых механизмов. Например, при производстве работ по разработке выемок отклонение отметок дна от проектных (кроме выемок в валунных, скальных и вечномерзлых грунтах) не должны превышать:

экскаваторами одноковшовыми прямого копания - + 10 см;

с обратной лопатой - + 15 см;

экскаваторами одноковшовыми, оснащенными планировочными ковшами и другим оборудованием для планировочных работ - + 5 см.

Отклонение дна выемок от проектных при черновой разработке в скальных и вечномерзлых грунтах составляют - 0 и + 40 см (рыхление методом скваженных зарядов), + 20 см (рыхление методом шпуровых зарядов), + 10 см (механическим рыхлением.

При проведении дноуглубительным работ нормы точности зависят от типа дноуглубительного снаряда и типа грунта. Причем недоборы по глубине и ширине не допускаются, недоборы по глубине не должны превышать для: многочерпакового дноуглубительного снаряда с производительностью до 500 м3/ч - + 0,2 м, с производительностью более 500 м3/ч - + 0,3 м; всех типов папильонажных землесосных снарядов - +0,4 м и т.д. При разработке самоотвозными землесосными снарядами на рыхлых грунтах - + 0,5 м, на твердых суглинках и глинах – 0,9 м и т.д.

Очень детально в СНиП 3.02.01-87 проработаны требования по точности для свайных фундаментов, шпунтовых ограждений и анкеров.


Таблица 4.5

Предельные отклонения установки свайных фундаментов,

шпунтовых ограждений и анкеров.

Технические требования

δх

Установка на место погружения свай, размером по диагонали или диаметру, м

до 0,5

0,6 – 1,0

более 1,0

Без кондуктора, мм

С кондуктором, мм


± 10

± 20

± 30


± 5

± 10

± 12

Положение в плане забивных свай диаметром до 0,5 м включительно:

Однорядное поперек оси свай

вдоль оси свай

Кустов и лент с расположением свай в два и три ряда

крайних свай поперек оси свайного ряда

остальных свай

Сплошное свайное поле под всем зданием или сооружением крайние сваи

средние сваи

Одиночные сваи

Сваи-колонны

Положение в плане забивных, набивных и буронабивных свай диаметром более 0,5 м

поперек ряда

вдоль ряда при кустовом расположении

для одиночных свай под колонны


Положение свай, расположенных по фасаду моста:


в два ряда и более

в один ряд


Отметки голов свай

С монолитным ростверком

С о сборным ростверком

бесростверковый фундамент со сборным оголовком

сваи-колонны


Вертикальность оси забивных свай, кроме свай стоек


Положение шпунта в плане

ж/б на отметке поверхности грунта

стального при погружении плавучим краном на отметке:

верха шпунта

поверхности воды


Монтаж сборных ростверков:


фундаменты жилых домов

фундаменты промышленных зданий


Смещение осей оголовка относительно осей сваи



± 0,2 d

±0,3 d


± 0,2 d

±0,3 d


± 0,2 d

± 0,4 d

± 0,5 см

± 0,3 см


± 10 см

± 15 см

± 8 см



В плане


Наклон

оси

В уровне

суши

В уровне

воды

± 0,05 d

± 0,02 d

± 0,1 d

± 0,04 d

100 : 1

200 : 1


± 3 см

± 1 см

±58 см


- 3 см


± 2 %


± 10 см


± 30 см

± 15 см



Смещение относительно разбивочных осей, мм

Отклонение в отметках поверхностей, мм

± 10

± 25


± 5

± 8


± 10


Необходимо отметить, что требования по точности монтажа и установки свайных гидротехнических морских и речных сооружений уточняются в СНиП 3.07.02-87.

Нормы точности несущих и ограждающих конструкций регламентированы СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции. Они устанавливает:

нормы точности геометрических параметров при устройстве арматурных конструкций;

требования к законченных ж/б конструкций;

предельные отклонения от совмещения ориентиров при установке сборных элементов, а также отклонения законченных монтажных конструкций от проектного расположения;

предельные отклонения стальных конструкций, определяющие их собираемость;

специальные требования по точности сборки стальных конструкций при приемочном контроле зданий различной этажности и транспортных галерей.

Этот НТД содержит также требования по точности к ряду других объектов строительства, в частности предельные отклонения размеров стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов, мокрых газгольдеров, водонапорных башен, каменных конструкций.


4.3 Стандартизации норм точности геометрических параметров в

строительстве судоходных гидротехнических сооружений.


При стандартизации норм точности геометрических параметров элементов СГТС руководствуются теми же ГОСТами, ОСТами и СНиПами, что и при строительстве других объектов. Согласно СНиП 3.07.023-87 для возведения СГТС могут использоваться природный камень, обыкновенные и фасонные бетонные массивы, массивы-гиганты, оболочки большого диаметра. Кроме того в этом НТД отдельно рассматриваются набережные уголкового типа, сооружения эстакадного типа, сооружения типа «Больверк», слипы и эллинги, а также ряд других СГТС. Для каждого вида сооружений этими СНиП предусмотрена своя номенклатура показателей точности геометрических параметров.

Наибольшие величины допустимых отклонений предусмотрены для сооружений из природного камня. Эти сооружения наиболее часто используются как постели и основы под плиты, бетонные массивы, но они могут использоваться и как самостоятельные сооружения. Проверке отклонения отсыпки из природного камня после выравнивания подвергается 100 % поверхности.

При проведении строительных работ с использованием обыкновенных и фасонных массивов контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый массив. Такому же контролю подвергаются уголковые блоки и плиты-оболочки для верхнего строения.

При изготовлении массивов-гигантов и их элементов, а также установке массивов-гигантов в проектное положение, как и в случае с обычными массивами контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый массив-гигант или его элемент.

Набережные уголкового типа из сборных ж/б элементов с внутренней анкеровкой или с контрфорсами возводят из укрупненных блоков, предварительно смонтированных на берегу их отдельных элементов. Набережные уголкового типа из сборных ж/б элементов с внешней анкеровкой возводят из отдельных элементов без укрупнения. В процессе установки укрупненных блоков должны контролироваться с помощью геодезических инструментов правильность положения каждого блока относительно линии кордона и соответствие проекту отметки верха фундаментной плиты не менее чем в двух точках. При возведении набережных уголкового типа из ж/б элементов монтаж начинают с укладки фундаментной плиты на подготовленную постель, при этом контролируют ее положение по фасадной линии и отметки поверхности плиты путем нивелирования по четырем углам. При и контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый элемент или блок.

Для сооружений эстакадного типа могут использоваться ж/б сваи квадратного сечения, предварительно напряженные и ненапряженные, полые сваи и сваи оболочки, деревянные сваи и стальные трубчатые свайные элементы. При этом входному контролю техническим осмотром, при монтаже, как обычно, геодезическому контролю и водолазному обследованию подвергается каждый элемент. Причем СНиП 3.02.02-87 предусматривает следующие ограничения:

число свай или свай-оболочек, имеющих максимально допустимое отклонение от проектного положения не должно превышать 25 % общего их числа в сооружении;

для эстакад со сборным верхним строением отклонение в плане при погружении свай-оболочек с использованием плавкондуктора или специальных направляющих не должно превышать ± 100 мм.

Для сооружений типа «Больверк» используют, в основном ж/б сваи или сваи-оболочки, стальной или ж/б шпунт, но могут использоваться сваи и шпунт ид дерева. При производстве работ контроль аналогичен сооружениям эстакадного типа и уголковым набережным.

При строительстве судостроительных и судоремонтных слипов и эллингов с наклонными судовозными путями контроль аналогичен сооружениям эстакадного типа, уголковым набережным и сооружениям типа «Больверк». Нивелирование и водолазное обследование балластного основания и путей производится через 1 м длины пути.

Высокая надежность, безопасность и безаварийность эксплуатации судопропускных сооружений СГТС (при прочих равных условиях) обеспечивается высокой точностью их изготовления и ее сохранением при эксплуатации. Это является следствием стандартизацией норм точности геометрических параметров элементов затворов и приводов СГТС.

В РФ основными схемами шлюзовых ворот являются:

двустворчатые (канал им. Москвы, Волго-Донской судоходный канал, Волго-Балтийский водный путь, Беломорско-Балтийский канал, Новосибирский гидроузел, Чайковский, Городецкий, Куйбышевский, Балаковский и Волгоградский РГС);

опускные (Волго-Донской судоходный канал, Волго-Балтийский водный путь, Новосибирский гидроузел, Чайковский, Городецкий, Балаковский и Павловский РГС);

сегментные (канал им. Москвы);

откатные (Пермский РГС).

Кроме того бывают ворота одностворчатые на вертикальной и горизонтальной оси и подъемные ворота.

Высокие требования к точности исполнения элементов ворот и затворов судопропускных систем обусловлены кроме всего прочего жесткими требованиями ГОСТ Р 23118-99 к фильтрационным расходам через неплотности ворот и затворов, которые не должны превышать при расчетном напоре 1 м по периметру уплотнения, л/с, для уплотнений: металлических - 0,8, неподвижных резиновых - 0,3, для резиновых при регулировании их прижатия к закладным частям под напором – 0,1.некоторых геометрических параметров ворот и затворов шлюзов, принятые в РФ, приведены в таблице 4.5.Перечень всех параметров и допусков на них – приведен в Приложении 2 «Инструкции по наблюдениям и исследованиям на СГТС. Ч.II. Механическое оборудование гидротехнических сооружений». Минречфлот РСФСР. 1980 г.

Таблица 4.5

Геометрические параметры ворот и затворов судопропускных

систем и их допустимые отклонения




Все виды ворот и затворов




Параметр

Допустимое отклонение

1

Отклонение длины (L), высоты (Н) и толщины (В)

2 мм + 0,001 Х

2

Разность длин диагоналей

0,001 D, но не более 10 мм

3

Стрела кривизны обшивки и ригелей в горизонтальной плоскости (только в сторону напора)

0,0006 L

4

Стрела кривизны обшивки и ригелей в вертикальной плоскости по середине каждой секции затвора или створки (только в сторону напора)

0,001 Н

5

Стрела кривизны ригелей в вертикальной плоскости

0,001 L, но не более 10 мм для двустворчатых ворот и 15 мм для остальных

6

Отклонение ног сегментного затвора

+0,001 N, но не более 5 мм

7

Отклонение расстояния между осью затвора и осью подвеса

3 мм

8

Стрела кривизны кромки ножа затвора с резиновым уплотнением

± 3 мм

9

То же без резинового уплотнения

± 1 мм

10

Тангенс угла отклонения линии, соединяющей оба конца кромки ножа от перпендикуляра к оси затвора



11

Винтообразность уплотняющего контура, измеряемая по плоскости установки уплотнений или по центрам отверстий под болты, крепящие уплотнения

3 мм + 0,0002L

12

Винтообразность конструкции затвора по контуру, не имеющему уплотнения

6 мм + 0,0004L

13

Стрела кривизны вертикального и створного столбов в любой плоскости (двустворчатые ворота)

0,001 h, но не более 10 мм

14

Отклонение от проектной отметки верха шаровой поверхности пяты

± 3 мм

15

Смещение центра пяты в направлении, параллельном оси шлюза или поперек ее

± 4 мм

16

Закладные части гальсбантного устройства:

отклонение от вертикали внутренней рабочей поверхности проушин

смещение вертикальной оси проушин:

в направлении тяги

в перпендикулярном направлении


0,1 м на 100 мм


± 3 мм

± 5 мм

17

Отклонение подпятника в плане

5 мм

18

Провис створки ворот (разность отметок вереяльного и створного концов нижнего ригеля)

15 мм

19

Смещение середины створных столбов плотно закрытых ворот в сторону верхнего бьефа (в плане) у ригельных ворот:

с металлическими упорными подушками на створных столбах

с деревянными створными столбами



2 мм


от 20 до 23 мм

20

Отклонение оси вращения створки ворот от вертикали

0,0002 высоты вереяльного столба

Кроме допустимых отклонений параметров ворот и затворов шлюзов и их элементов установлены допуски на элементы зубчатых приводов и гидравлических приводных механизмов.

Для зубчатых приводных механизмов установлены допуски на радиальное биение цилиндрических зубчатых колес, радиальное биение зубчатых венцов зубчатых конических передач и радиальное биение витков червяков. Эти допуски приведены в «Инструкции…» Кроме того установлены допуски на пространственное положение валов редукторов и монтажные зазоров в подшипниках.

Для редукторов устанавливают допуски на отклонения от соосности и отклонение от параллельности вала редуктора и ведущего вала муфты, а также радиальное и торцевое биение стыкуемых полумуфт.

Рассматривая гидравлические приводные механизмы, определяют правильность установки силовых цилиндров и соосность их соединения со штангой, оказывающих большое влияние на изнашиваемость трущихся поверхностей.


жжжжжжжжжж


Тема 5. ОСНОПОЛАГАЮЩИЕ ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ


1 Измерения. Физическая величина. Единица физической величины

2 Международная система единиц (СИ).

3 Виды и методы измерений.


5.1 Измерения. Физическая величина. Единица физической величины