22.7. СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА ИХ ТОЧНОСТИ

Одним из важнейших показателей качества строительной продукции служит точность возведения зданий и сооружений, характеризующая степень приближения действительных геометрических параметров объекта к заданным в проекте. К геометрическим параметрам относят основные характеристики взаимного положения конструкций, частей или самих сооружений (расстояния, превышения, углы, отметки, координаты), размеры и форму элементов и конструкций (длина, ширина, высота, прямолинейность и неплоскостность), а также характеристики выполнения сборных конструкций в местах сопряжения элементов - узлах (зазоры, длины опирания, несоосность, несовпадение поверхностей, невертикальность).

В строительных конструкциях все геометрические параметры делят по своему назначению на две группы:

функциональные (результирующие), точность выполнения которых непосредственно влияет на эксплуатационные показатели здания, сооружения или их элемента. К ним относят характеристики выполнения узлов конструкций (рис. 22.12, а - зазор между элементами с_ном; б - длина опирания элемента а_ном; в - несоосность элементов d; г - несовпадение поверхностей элементов h; д - невертикальность υ);

327

технологические (составляющие), которые определяются габаритами конструкций и точность которых зависит от технологии выполнения строительно-монтажных, разбивочных и контрольно-выверочных геодезических работ и точности изготовления элементов.

Точность геометрических параметров устанавливают, исходя из их функциональных требований, предъявляемых к отдельным конструкциям и сооружениям в целом (обеспечение прочности, устойчивости, изоляционных свойств и др.). Характеристикой точности конкретного (единичного) геометрического параметра является значение действительного отклонения δ_xi выражаемого зависимостью

δ_xi = x_i - x_ном,(22.20)

где x_i, - действительное значение параметра х; х_ном - номинальное значение параметра.

Величина ∆_xi, характеризует влияние ряда систематических и случайных ошибок, накопленных при выполнении технологических операций и измерений.

В нормативной и проектной документации точность геометрических параметров характеризуется минимальным х_min и максимальным

328

x_max предельными размерами, нижним δ_xinf и верхним δ_xsup предельными отклонениями от номинального х_ном значения и допуском ∆_x. Половина допуска δ_x = ∆_x/2 является предельным отклонением параметра х от середины поля допуска х_c. Взаимосвязь указанных характеристик определяют по формулам

∆_x = 2δ_x = x_max - x_min = δx_sup - δx_inf;
x_c =

xmax - xmin

2

  .(22.21)

Взаимосвязь статистических характеристик точности δ_x и σ_x для случая нормального распределения определяется формулой

δ_x = tσ_x.(22.22)

Значение нормированной величины t при переходе от средних квадратических отклонений к допускаемым задают принятым уровнем собираемости. Уровень собираемости характеризует приемочный уровень дефектности, устанавливаемый, исходя из экономических соображений.

Уровень собираемости конструкции, % ......	99,73	98,5	95,0	86,6
Приемочный уровень дефектности, % .........	0,25	1,5	5,0	13
Величина t	3	2,5	2,0	1,5

Собираемость, характеризуемая уровнем собираемости порядка 99,73% и выше, называют полной собираемостью; при уровне ниже 99,73% - неполной. Расчет точности проводят, как правило, из условия полной собираемости конструкции.

Из условия собираемости следует, что допуски функциональных (результирующих) параметров являются компенсаторами всех технологических отклонений и ошибок.

Исходным уравнением для расчета точности является уравнение зависимости между результирующим у и составляющим x_i параметрами, входящими в расчетную схему вида

y = c₁x₁ + c₂x₂ … + c_px_p =

p

∑

i=1

  c_ix_i,(22.23)

где р - число составляющих параметров в расчетной схеме; c_i - коэффициенты, характеризующие геометрическую зависимость результирующего параметра от составляющего x_i.

Из выражения (22.23) среднее квадратическое отклонение результирующего параметра σ_y по статистическим характеристикам точности составляющих параметров σ_xi определится по формуле

σ_y = √

p

∑

i=1

  c

2

i

  σ

2

xi

(22.24)

329

или при выполнении по значениям допусков составляющих параметров

Δ_y = √

p

∑

i=1

  c

2

i

  ∆

2

xi

.(22.25)

По взаимному расположению результирующих и составляющих параметров расчетные схемы могут быть линейными, плоскостными и пространственными, которые, однако, могут всегда быть приведены к виду (22.24).

В сборном строительстве отклонения составляющих параметров по технологическому содержанию могут быть разделены на следующие группы:

• отклонения размеров конструкций и элементов при их изготовлении от проектных - ∆_и;
• допуски выполнения строительно-монтажных операций и процессов - ∆_м;;
• допуски на геодезические измерения и построения - ∆_г;;
• допуски на деформации конструкций из-за влияния внешних условий (температуры) - ∆_т;.

Так как каждая группа включает в себя k ошибок выполнения элементарных операций и отдельных параметров, уравнение для допуска функционального параметра может быть представлено в виде

(22.26)

В зависимости от характера расчета на собираемость могут решиться: прямая задача, когда по известным значениям ошибок технологических параметров рассчитывают погрешности функциональных параметров (проверочный расчет); обратная задача, когда по заданной величине ошибки функционального параметра определяют необходимую точность выполнения технологических процессов и операций.

Расчет точности геометрических параметров зданий и сооружений выполняют в такой последовательности.

1. В рассматриваемых конструкциях выявляют результирующие геометрические параметры, от точности которых зависит обеспечение функциональных требований, и устанавливают допустимые значения этих параметров. Обычно выбирают параметры с максимальными расчетными характеристиками.

2. Устанавливают технологическую последовательность монтажа элементов и монтажные ориентиры. Технологическая последовательность должна учитывать минимум затрат, обеспечение безопасных условий работ, применение эффектных приемов, методов

330

и оснастки при монтажных работах и измерениях. Составляют внемасштабный эскиз конструкции и ее узлов, для которых рассчитывают точность. Этот этап расчета является одним из важнейших, так как принятая технология монтажа определяется различными факторами:

• конструктивными особенностями здания (сооружения), выполняемого по каркасной или бескаркасной схеме;
• применяемыми монтажными механизмами, оснасткой и методом монтажа (свободный и ограниченно-свободный);
• степенью расчленения технологических процессов и степенью укрупнения конструкций, поступающих на монтаж;
• направлением возведения сооружения (продольное, поперечное, наращивание или подращивание);
• размещением геодезической основы и составом разбивочных и контрольно-выверочных работ.

В качестве монтажных ориентиров принимают грани или оси элементов, причем точность нанесения последних устанавливается требованиями нормативов. Схему ориентирования наносят на чертеж в виде дуговых линий со стрелками на конце, указывающими последовательность выполнения сборки.

3. Выявляют составляющие параметры, влияющие на точность результирующего параметра, причем сначала параметр, являющийся началом накопления ошибок. В качестве такого параметра, например, может быть принята длина стороны базисной геодезической сети, расстояние между разбивочными осями.

В качестве составляющих параметров рассматривают габариты элементов, в том числе характеристики их конфигурации, расстояния между осями, погрешности нанесения установочных рисок, их совмещения с монтажными, симметричность укладки конструкций и т. д. Особое внимание должно быть обращено на установление количественного влияния ошибок составляющих параметров на точность результирующего параметра.

Выявленные на основе анализа входящие в расчетную схему ошибки составляющих параметров наносят на эскизный чертеж в виде поля допуска, обозначенного прямоугольником.

4. В соответствии с формулой (22.26) составляют уравнение точности, которое решается методом пробных расчетов из условия соблюдения полной собираемости. Величины технологических допусков принимают с учетом возможностей производства и проектируемых средств технологического обеспечения. В результате решения уравнения точности определяют допуск, номинальные и предельные размеры результирующего параметра в соответствии с формулами.

При решении обратной задачи сначала устанавливают значение функционального допуска, затем по принятому соотношению погрешностей технологических допусков вычисляют их значения.

331

Хотя основные допуски геодезических работ (разбивка осей в плане, передача точек и осей по вертикали, передача высотных отметок) определены в ГОСТ 21779 - 82 "Технологические допуски", на практике часто возникает задача предрасчета точности геодезических измерений, исходя из требуемой точности выполнения результирующих параметров и известной точности строительно-монтажных работ. Такой предрасчет может быть выполнен в ходе решения обратной задачи расчета точности сборных зданий.

332