67

Размещено на http://www.allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Индустриализация строительно-монтажного производства идет по пути превращения его в механизированный процесс сборки и монтажа зданий и сооружений из блоков, частей и деталей, изготовленных в заводских условиях.

Современное строительство характеризуется значительным повышением точности строительно-монтажных работ, а следовательно и повышением точности геодезических работ в строительном деле. Качественное геодезическое обеспечение способствует ускорению выполнения отдельных строительно-монтажных операций и повышению качества работ, что в итоге сокращает срок строительства.

Одноэтажные промышленные здания возводят в определенной технологической последовательности, которую устанавливают при проектировании производства монтажных работ в зависимости от объемно-планировочных и конструктивных решений возводимых объектов.

Ведущим процессом при возведении надземной части здания является монтаж сборных железобетонных или стальных конструкций. Технология монтажа в значительной мере определяется видом сопряжений и достигнутой точностью изготовления и установки сборных элементов. Монтаж стальных и железобетонных конструкций включает десятки технологических операций значительное число которых сопровождается подгонкой сборных элементов по месту из-за недостаточной точности их изготовления и установки. Следовательно, чтобы обеспечить высокий уровень качества монтажных работ в полном соответствии с нормативно-проектными требованиями, необходим систематический контроль и целенаправленное воздействие на условия и факторы, влияющие на качество процесса возведения зданий и сооружений.

Одним из основных условий эффективности монтажных работ является поточное осуществление их в увязке с другими строительными процессами. Методы монтажа являются определяющими факторами технологии производства монтажных работ, для осуществления которых разрабатываются проекты производства работ и технологические схемы монтажа отдельных конструктивных элементов.

Неуклонно возрастающий объем промышленного строительства, повышение сборности зданий и сооружений требуют квалифицированных организаторов монтажного производства, обладающих необходимым уровнем технологических знаний и профессиональной подготовки. Для коренного улучшения качества возводимых объектов необходимо, чтобы монтажники выполняли работу без дефектов и подвергали ее самоконтролю.

Организационно-технической основой повышения качества монтажа является совершенствование инструментального обеспечения и контроля точности технологических операций, внедрения новых приборов, прогрессивной технологии измерений на базе принципа технического нормирования и стандартизации.

Несмотря на разработанные в настоящее время системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве, применение точных расчетов на практике при разработке проектов монтажных и геодезических работ практически не выполняется. Основными причинами, на наш взгляд, является тот факт что:

­ система разработанных допусков в строительстве не имеет входных характеристик в классы точности, что затрудняет выбор конкретных данных для расчета допусков отдельных монтажных операций и функциональных допусков;

­ в проектах конструктивных решений монтажных и строительных работ, как правило, отсутствуют расчеты размерных цепей.

Таким образом, геодезисту, занимающемуся на стройке непосредственным обеспечением сборки конструкций здания, практически сложно выбрать оптимальные методы и средства измерений при разбивочных работах и монтажных операциях.

С этой целью в настоящей дипломной работе на основе типовых конструктивных решений промышленных зданий рассмотрена методика назначения допусков для одноэтажного промышленного здания. Основой для расчетов выбрана точность изготовления элементов, так как только она определяет в дальнейшем точность монтажных операций и соответствующую оснастку, а также точность разбивочных работ.

Настоящая дипломная работа состоит из четырех разделов.

В первом разделе изложены основные сведения об индустриализации в строительстве и системе технологических допусков, а также принципы и методы монтажа основных несущих конструкций промышленного здания.

Второй раздел посвящен разработке технологии геодезического контроля качества возведения здания. Произведен расчет точности сборки конструкций одноэтажного промышленного здания, в результате чего назначены величины технологических допусков отдельных монтажных операций.

В третьем разделе разработаны технологии измерений и предложены средства измерений по обеспечению точности монтажа.

Четвертый раздел содержит технико-экономическое обоснование проекта.

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНДУСТРИАЛИЗАЦИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И СИСТЕМЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОПУСКОВ

1.1 Основные цели и задачи индустриализации строительства

В современном промышленном строительстве монтаж сборных железобетонных и стальных конструкций стал ведущим процессом. Строительство все больше превращается в непрерывный процесс сборки зданий и сооружений из укрупненных конструкций, деталей и узлов заводского изготовления с использованием современных средств механизации и автоматизации строительных процессов. При этом основой технического прогресса в строительстве и условием коренного улучшения технико-экономических показателей работы монтажных организаций является индустриализация, основная цель которой заключается в ускорении темпов и сокращении продолжительности строительства, в снижении его себестоимости при улучшении качества работ и повышении производительности труда. Перенесение значительной части строительных процессов в заводские условия позволяет облегчить и улучшить условия труда и механизировать монтажные работы на объекте, сократить затраты труда и улучшить качество технологических процессов и строительной продукции. Одним из основных показателей уровня индустриализации является показатель уровня сборности. Под уровнем сборности понимают отношение стоимости сборных конструкций и деталей к общей стоимости всех строительных материалов, деталей и конструкций, необходимых для возведения зданий и сооружений. Уровень индустриализации определяется отношением объема выполненных строительно-монтажных работ (в сметных ценах) на объектах полносборного строительства механизированным способом к общему числу (объему) строительно-монтажных работ.

Индустриализация предусматривает выпуск сборных конструкций полной заводской готовности и доставку их на строящийся объект по графику в технологической последовательности их монтажа. Это позволяет вести монтаж непосредственно с транспортных средств («монтаж с колес»), по часовому графику, подавая краном каждую конструкцию на предусмотренное проектом место. При этом обязательно контролируют качество поступающих конструкций (входной контроль). Такая организация работ способствует превращению строительной площадки в монтажную, что накладывает дополнительные требования к технологии изготовления конструкций (по точности соблюдения размеров и формы), их установке в проектное положение и выполнению разбивочных работ.

Важнейшей задачей индустриального строительства на современном этапе и на ближайшую перспективу является повышение качества и эффективности строительно-монтажных работ.

1.2 Монтаж каркаса промышленного одноэтажного здания

1.2.1 Конструктивные особенности одноэтажного промышленного здания из металлических конструкций

Широкое распространение заводских изделий из стали и сборного железобетона ограниченной номенклатуры, предназначенных в основном для сборки одно- и многопролетных промышленных зданий, основывается на единой модульной системе, правила которой сводятся к следующему.

Рекомендуется проектировать промышленные здания прямоугольного очертания, без перепадов высот, с пролетами одного направления. Перепады высот от 1.8м и более допускаются при значительной площади пониженной части. Пролеты двух взаимно перпендикулярных направлений применяются, если в этом случае есть существенные технологические преимущества.

Модульная система основывается на планировочном модуле 0.5м и высотном - 0.6м. Все элементы ограждения зданий - стеновые и оконные панели, ворота, включая обрамляющую раму, плиты покрытий и перекрытий и т.д. - кратны по основным номинальным размерам этим модулям или их дробной части.

Сетка колонн, образуемая их разбивочными осями, кратна укрупненным планировочным модулям: в направлении шага - 6м; в направлении пролета - 6м для одноэтажных и 1.5м - для многоэтажных зданий.

Колонны крайнего продольного ряда (торцовые) и у поперечных деформационных швов смещаются с разбивочных осей на 500мм внутрь температурного отсека здания. Колонна средних продольных и поперечных рядов совмещаются осями сечений с сеткой разбивочных осей.

Нулевая привязка крайних продольных рядов применяется для многоэтажных и одноэтажных бескрановых зданий и в зданиях с кранами грузоподъемностью до 30т при шаге крайних колонн 6м и высоте от пола до низа стропильных конструкций не более 14.4м. Нулевая привязка исключает применение в покрытии доборных элементов.

Привязка «250» применяется при любой из указанных ниже характеристик - грузоподъемность кранов 50т, шаг крайних колонн 12м, высота здания 16.2 и 18м.

Расстояние от продольной оси колонны до оси катков крана назначается 750мм для кранов грузоподъемностью до 50т и 1000мм - для кранов большей грузоподъемности.

При интенсивном использовании кранов (средний и тяжелый режим работы) и в зданиях тяжелого режима работы возникает необходимость устройства проходов для осмотра и ремонта крановых путей. В этом случае применяется привязка «500», а расстояние от оси колонны до оси катков крана принимается 1000мм для кранов грузоподъемностью 50т и 1500мм - для кранов большей грузоподъемности. Классификация кранов по режиму работы приведена в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». Для ограничения усилий, возникающих в конструкциях от перепада температур, здание разрезается деформационными швами на отсеки. Размеры отсеков зависят от материала каркаса, теплового режима здания и климатических условий. Эти размеры определяются расчетами. Для отапливаемых зданий с железобетонным каркасом из унифицированных элементов расстояния между поперечными деформационными швами принимают до 174м, а между между поперечными деформационными швами принимают до 174м, а между продольными - до 144м. Конструктивно поперечные деформационные швы выполняются на двух колоннах, смещенных на 0.5м с оси шва внутрь каждого отсека. В зданиях сплошной застройки продольные деформационные швы выполняются при железобетонном каркасе на двух колоннах. Размер вставки между продольными осями этих колон принимается 0.5; 1.0; 1.5м так, чтобы за вычетом привязок расстояние между колоннами в свету было не менее 0.5м. Перепады высот, как правило, совмещаются с деформационными швами.

Характеристика одноэтажного пролетного здания рассматривается в соответствии с приложением А.

Конструктивно поперечные деформационные швы выполняются на двух колоннах, смещенных на 0.5м с оси шва внутрь каждого отсека. В зданиях сплошной застройки продольные деформационные швы выполняются при железобетонном каркасе на двух колоннах. Размер вставки между продольными осями этих колон принимается 0.5; 1.0; 1.5м так, чтобы за вычетом привязок расстояние между колоннами в свету было не менее 0.5м. Перепады высот, как правило, совмещаются с деформационными швами.

Основные параметры кранов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные параметры опорных мостовых кранов среднего режима работы по ГОСТ 3332-54;6711-70

Грузоподъемность, т	Пролет крана	Крановый габарит здания мм	Габарит крана от оси головки рельса, мм вверх вниз наружу	Ширина крана, мм	Тип рельса
50	на 1,5 м менее пролета здания	3350	3150	250	300	6650	кр-80

Производственные здания и сооружения промышленных предприятий существенно отличаются от жилых и общественных зданий как по внешнему облику, так и по конструктивным решениям. Для производственных зданий и сооружений характерными являются относительно крупные по площади и объему помещения, наличие устройств и конструктивных элементов для крепления и движения подвесных или опорных грузоподъемных кранов, надстроек на покрытиях в виде световых и аэрационных фонарей и ряд других особенностей связанных с защитой конструкций и оборудования от влияния внешней и внутренней среды.

В зданиях высотой 10.8-18м, оборудованных опорными кранами грузоподъемностью до 50т, устанавливаются типовые двухветвевые колонны

ступенчатого очертания (рисунок 1) двухветвевая ступенчатая колонна состоит из двух раздельно маркируемых частей: нижней (подкрановой) решетчатой и верхней (надкрановой) - из сварного двутавра.

Соединение частей осуществляется в зависимости от общей длины колонны (с учетом транспортных габаритов) заводской или монтажной сваркой.

67

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1 - Стальные колонны постоянного сечения и двухветвевые для зданий с опорными кранами (по серии 1.424-4).

По типам сечения ветвей подкрановая часть колонны выполняется - при ширине сечения более 600мм - наружная ветвь из гнутого швеллера, подкрановая из сварного двутавра. Надкрановая часть колонны - сварной двутавр с высотой стенки 400мм в крайних и 710мм - в средних колоннах. Подкрановая часть колонны переходит в базу, непосредственно опирающуюся на бетонный фундамент. База состоит из опорной плиты и траверс, на которые ложатся плитки с анкерными болтами, утопленными в бетон. В связевых колоннах опорная плита дополнительно приваривается к коротышам из швеллеров, заделанных в фундамент.

Решетка подкрановой части колонны двухплоскостная, из прокатных уголков. Для восприятия действующих в горизонтальной плоскости моментов решетчатая часть усиливается диафрагмами, расположенными не реже, чем четыре раскоса по высоте. В решетчатой части колонны крайнего ряда, в уровне крепления консолей яруса стеновых панелей, вваривается балка из прокатного двутавра, соединяющего наружную и подкрановую ветви.

Решетчатая часть колонны завершается одноплоскостной траверсой, соединяющей ее ветви с надкрановой частью. Надкрановая часть колонны завершается оголовком, усиленным дополнительными ребрами и накладками. Дополнительные ребра и накладки расположены плоскости опорных ребер стропильных и подстропильных ферм. Сварка двутавров из трех листов для основных сечений колонны выполняется в заводских условиях сварочными автоматами. Сварка других элементов колонн выполняется в основном при посредстве сварочных полуавтоматов. Ручная сварка применяется в узлах, монтируемых на строительной площадке. Гнутые швеллеры для наружных ветвей колонны изготавливаются на гибочных прессах в заводских условиях. В базе, подкрановой опоре и оголовке - местах передачи значительных сосредоточенных нагрузок вертикальные элементы своим сечением должны плотно примыкать к опорным плитам. В этих целях кромки отдельно монтируемых листов пристрагиваются, а сечение ветвей фрезеруется.

Колонны монтируются автокранами при посредстве фиксирующих их положение кондукторов. Точность установки проверяется геодезическими инструментами. Базы колонн накрываются бетоном при устройстве подстилающего слоя под полы. В настоящее время широкое распространение получил безвыверочный монтаж колонн, при котором в начале точно устанавливается опорная плита со строганной лицевой поверхностью, а затем колонна с фрезерованным торцом.

Для пролетов с 18, 24, 30 и 36м предусмотрены стальные стропильные фермы с уклоном верхнего пояса 1.5% (рисунок 2)

67

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 2 Стальные стропильные фермы из горячекатанных профилей пролетом 30 м при шаге 6 м, с уклоном верхнего пояса 1,5 % (серия 1.460-4).

Фермы пролетом 18м изготавливаются в виде одной отправочной марки с горизонтальным нижним поясом, остальные - в виде двух отправочных марок с параллельными поясами. Высота всех ферм на опоре по обушкам поясов 3150 мм. Номинальная длина ферм на 400мм меньше пролета за счет укорочения крайних панелей на 200мм. Стропильные фермы запроектированы с поясами из низколегированной стали и решеткой из стали марки «сталь 3». Все основные стержни ферм составляются из парных горячекатаных профилей, соединенных в узлах фасонками. Толщина узловых фасонок принимается 8-20мм в зависимости от действующей в стержнях усилий. В местах опирания решетчатых прогонов, стоек фонарных панелей и в стыках отправочных марок по верхнему поясу стропильных ферм привариваются накладки толщиной 12мм.

Типовые столбовые монолитные железобетонные фундаменты под колонны промышленных зданий (Рисунок 3) состоят из подколонника и одно-, двух- или трехступенчатой плитной части. Фундаменты запроектированы в шести вариантах по высоте(1.5м и от 1.8 до 4.2м с интервалами 0.6 м). Обрез фундамента располагается на отметке -0.7м; -1.0м; под стальные колонны.

67

Размещено на http://www.allbest.ru

а) фундамент постоянного сечения;

б) фундамент двухветвевой

Рисунок 3 - Монолитные железобетонные фундаменты под стальные колонны:

При вскрытии основания целиковый грунт, непосредственно воспринимающий нагрузку, выравнивается и накрывается бетонной подготовкой толщиной 100мм из бетона марки 50. На бетонную подготовку ложится подошва фундамента. Высота ступеней плитной части 0.3 м и 0.45 м. Сечение подколонников под базы стальных колонн выбирается исходя из размещения анкерных болтов так, чтобы расстояние от оси болта до грани подколонника было не менее 150мм.

Для опирания фундаментных балок рекомендуется устройство приливов площадью сечения 0.3х0.6м с обрезом на отметке - 0.45 м (при высоте балок 0.4 м, для шага колонн 6 м) и с обрезом - 0.65 м (при высоте балок 0.6м - для шага колонн 12м).

На высоте защитного слоя (35-50 мм от подошвы фундамента) укладываются два ряда сеток плитной части. В центре фундамента на сетке плитной части устанавливается объемный каркас подколонника (рисунок 4), свариваемый из четырех плоских каркасов.

67

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 4 - Железобетонные подколонники двухветвевые для зданий без подвала

Распределительная арматура плоских каркасов не доходит до их верха примерно на глубину стакана, с тем, чтобы можно было образовать его обойму, нанизывая на рабочие стержни каркаса ряд сеток подколонника.

Высота и ширина плоских каркасов и размеры в плане сеток подколонника назначаются исходя из его сечения и принятой высоты фундаментов.

Общая высота двухветвевого подколонника предусмотрена 5.1-9.9м с интервалом через 1.2м. В подколоннике высотой 7.5 м и более ветви связываются распоркой. Глубина заделки в плитную часть 1.2 м.

Двухветвевые подколонники для зданий без подвала запроектированы с учетом непосредственной передачи усилий от ветвей стальной колонны на стойки железобетонной рамы при их жестком сопряжении с оголовком.

При больших нагрузках двухветвевые подколонники заменяются монолитными. Конструкция подколонников разработана в ленинградском институте «Промстройпроект».

Любое промышленное здание включает в себя две основные группы конструкций: несущие(несущий остов) и ограждающие. Несущий остов может состоять из фундаментов, колонн и стоек. Ограждающие - это наружные и внутренние стены, перегородки, элементы покрытия и пола.

Геодезист, имеет дело с монтажом элементов несущего остова.

1.2.2 Методы и средства монтажа

В условиях постоянного роста объемов промышленного строительства, большую роль играет индустриальный метод строительства из сборных конструкций заводского изготовления. Индустриальное строительство позволяет превращать строительные площадки в монтажные, на которых осуществляется механизированная сборка зданий и сооружений из элементов, изготавливаемых на специализированных заводах.

К монтажным процессам относятся: строповка, подъем, установка на место, выверка и временное закрепление конструкций; окончательное закрепление конструкций.

В комплексе работ по возведению зданий и сооружений монтаж строительных конструкций чаще всего выполняют в два этапа: монтаж подземных конструкций (фундаменты, опоры, каналы, колодцы и др.), выполняемый в период нулевого цикла; и монтаж надземных конструкций (несущие конструкции каркаса здания, ограждение конструкций, перегородки, лестницы и др.).

Монтаж конструкций начинают только после тщательной разбивки осей, проверки отметок, положения в плане опор и закладных деталей. Монтаж конструкций выполняют поточными методами с максимальной механизацией транспортных, подготовительных и монтажных работ. Все здания разбивают на монтажные участки. В качестве монтажного участка принимают характерную часть здания: блок, секцию, пролет, ячейку. Последовательность монтажа конструкций в пределах монтажного участка устанавливают так, чтобы обеспечивались устойчивость и геометрическая неизменяемость конструкций смонтированной части здания.

Монтаж сборных конструкций осуществляется в соответствии с монтажными схемами и рабочими чертежами, проектами организации и производства работ, в том числе с проектом производства монтажных работ.

Проект производства монтажных работ определяет: технологическую последовательность, методы монтажа, тип и марки основных монтажных машин; способы укрупнения конструкций; разбивку сооружения на монтажные участки, блоки, ярусы; последовательность выполнения работ; перечень и конструкцию приспособлений; способы временного и постоянного закрепления конструкций и устройства стыков; мероприятия по безопасному ведению работ.

Монтаж конструкций заканчивают инструментальной проверкой точности их установки и соответствия допускам, проверкой качества заделки стыков.

В процессе монтажа строительных конструкций большую роль играют машины. В зависимости от выполняемых работ их подразделяют на монтажные и вспомогательные. Монтажные машины используются для выполнения основных операций монтажа- подъема и установки конструкций в проектное положение. Вспомогательные машины, оборудования и приспособления используют на подготовительных и вспомогательных работах, разгрузке, укрупнительной сборке, заделке стыков и т.п. С точки зрения технологии строительства монтажные машины по основному технологическому принципу, в зоне монтажа, классифицируют на стационарные и передвижные.

Стационарные монтажные машины работают в строго определенной зоне, очерченной радиусом их действия.

Передвижные монтажные машины способны не только перемещаться со стоянки на стоянку собственным ходом, но и перевозить при этом груз, подвешенный к крюкам.

К такелажному оборудованию, используемому на монтажных работах, относятся канаты, цепи, стропы, захваты, блоки, полиспасты, домкраты, тали, лебедки и др.

Стальные канаты применяются для оснастки полиспастов, монтажных машин, изготовления вант, оттяжек, стропов.

Строительные приспособления - элементы такелажного оборудования, предназначенные для навешивания поднимаемого элемента на крюк монтажной машины в определенном положении и допускающие маневр без больших усилий монтажниками. Стропы - гибкие устройства, основные детали которых выполнены из тросов. Траверсы - устройства с жесткими элементами балочного типа. В отличии от стропа траверса позволяет уменьшить высоту строповки, изменить направление усилий, возникающих в поднимаемом элементе. Захваты - устройства, с помощью которых концы стропа прикрепляются к поднимаемой детали или конструкции.

Блоки применяются для изменения направления движения троса или направления приложения силы, подвижные блоки позволяют получить выигрыш в силе. Значительно уменьшить усилия можно полиспасты, состоящие из нескольких роликов.

Тали применяют для подъема и монтажа сравнительно легких элементов, чаще их применяют на монтаже металлических конструкций, в труднодоступных местах, а также на площадках и стендах укрупнительной сборки.

Домкраты используют на монтаже для подъема тяжелых конструкций на небольшую высоту, а также как вспомогательные приспособления при выверке, укрупнительной сборке. На монтаже применяют клиновые, винтовые, реечные, гидравлические домкраты.

Лебедки широко применяются для разгрузки, подтаскивания, а иногда и подъема элементов сборных конструкций.

1.2.3 Понятие о размерах, форме, сопряжениях, геометрической точности и взаимозаменяемости строительных конструкций

В современном строительстве здания и сооружения собирают из отдельных элементов и конструкций, изготавливаемых на соответствующих заводах.

При изготовлении сборных элементов практически невозможно получить абсолютно точно заданные для них проектной или нормативной документацией размеры, которые к тому же неодинаковы в разных сечениях элемента и изменяются от изделия к изделию.

Появление отклонений от заданных размеров и формы при изготовлении стальных конструкций вызвано неточностью оборудования, приспособлений для обработки, а также режущего инструмента, неточностью базирования заготовок и неправильным их закреплением, несоблюдением режимов и условий обработки и другими причинами.

Точность изготовления железобетонных изделий в значительной мере зависит от состояния технологической оснастки, т.е. искривления бортов форм, прогиба поддонов, износа замковых шарниров, смещения фиксаторов закладных деталей и многих других технологических факторов.

При составлении чертежа стального или железобетонного изделия конструктор устанавливает, исходя из условий работы, его геометрические размеры в выбранных единицах измерения. Различают действительный размер Хi и номинальный Хnom.

Действительный размер - это размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.

Номинальный размер - это основной проектный размер, определенный исходя из его функционального назначения и служащий началом отсчета отклонений. Учитывая погрешности изготовления и монтажа, на чертежах помимо номинального (проектного) размера Хnom указывают два предельно допустимых размера, больший из которых называется наибольшим Хmax, а меньший - наименьшим Xmin предельными размерами. Действительный размер должен находиться в границах предельно допустимых размеров, т.е. Xmax ?Xi ?Xmin.

Для успешной сборки зданий и сооружений необходимо, чтобы изготовленные стальные и железобетонные изделия по размерам и конфигурации соответствовали функциональному назначению, т.е. отвечали производственным и эксплуатационным требованиям.

Основными характеристиками конфигурации сборных элементов являются прямолинейность, плоскостность, перпендикулярность смежных поверхностей, равенство диагоналей.

Размеры, форма, положение конструкций, характеризуемые линейными и угловыми величинами, получили обобщенное наименование - геометрические параметры. Последние, как и размеры, подразделяются на действительные и номинальные.

Качество монтажа зданий и сооружений в значительной мере зависит от выбранной конструкции сопряжения и достигнутой точности изготовления элементов конструкций. Поскольку вопросы точности изготовления изделий имеют прикладное значение для сборного строительства, необходимо изготовить сборные элементы с такой геометрической точностью, которая обеспечит запроектированный характер соединений и сборку конструкций без дополнительной подгонки элементов. Это предполагает, что собираемые элементы будут взаимозаменяемыми по маркам изделий.

Под взаимозаменяемостью в системе обеспечения геометрической точности в строительстве понимают свойство независимо изготовленных однотипных элементов обеспечивать возможность их применения одного вместо другого без дополнительной обработки. Взаимозаменяемость однотипных элементов достигается соблюдением единых требований к их геометрической точности.

Взаимозаменяемые сборные элементы могут быть изготовлены строго по чертежам независимо друг от друга в разное время и на различных заводах, но они должны быть одинаковыми (в пределах допуска) по размерам, форме и физико-механическим свойствам.

Принцип взаимозаменяемости элементов предопределяет собираемость конструкций, т.е. свойство независимо изготовленных элементов обеспечивать возможность сборки из них конструкций зданий и сооружений с геометрической точностью, соответствующей предъявляемым к конструкции эксплуатационным требованиям.

Взаимозаменяемость в типовом строительстве является основным и необходимым условием современного массового и серийного производства. Взаимозаменяемость сборных элементов обеспечивается точностью их параметров, в частности их размеров.

1.3 Расчет точности геометрических параметров при монтаже промышленного здания из металлических конструкций

1.3.1 Система допусков в строительстве

Качественное возведение зданий может быть достигнуто только путем обеспечения установленных проектом параметров, а также соблюдением допусков при изготовлении и монтаже строительных конструкций. Для этих целей разработана и утверждена система технологических допусков в строительстве (ГОСТ 21779-82) в виде закономерно построенной совокупности допусков на изготовление и установку элементов, а также на выполнение разбивочных работ.

Допуски на монтаж - это установленные нормативными документами ограничения случайных погрешностей при отдельных операциях или на процесс в целом. Цель назначения допусков состоит в обеспечении собираемости конструкций (возможность сборки их без подгонки) при соблюдении необходимых эксплуатационных (функциональных) качеств конструкций.

По характеру назначения допуски подразделяют на функциональные и технологические. Последние иногда называют производственными, подчеркивая тем самым их природу и связь с операциями монтажного процесса.

Функциональные допуски назначают с учетом надежности и эксплуатационных свойств конструкций; они должны компенсировать влияние всех погрешностей линейных размеров, конфигураций и положения элементов, связанных с функциональными допусками конструктивно и технологическими процессами.

Технологическими (производственными) допусками регламентируют точность технологических процессов и операций при изготовлении и установке сборных элементов, а также при выполнении геодезических разбивок. Их назначают из условия обеспечения рационального процесса производства работ и технически достижимой точности при использовании оборудования, инструмента, оснастки и т.д. Технологические допуски ориентированы на качественное выполнение отдельных операций, обеспечивая индустриальные методы монтажа строительных элементов без дополнительной подгонки и обработки.

Практика строительства зданий и сооружений показывает, что чем меньше допуск, тем сложнее и дороже технологические процессы из-за необходимости применения более совершенного оборудования и приспособлений. Предельные отклонения назначают из условия удобства монтажа и обеспечения нормальной работы сборных элементов и конструкций с заданными проектом эксплуатационными показателями. Очень важно найти оптимальное соответствие между функциональными и технологическими допусками, при котором была бы обеспечена нормальная работа смонтированных конструкций при минимальной их стоимости.

Такая задача решается при расчетах конструкций на точность, когда анализируются изменения эксплуатационных характеристик конструкций при различных значениях суммарных технологических допусков. При этом допуск, а чаще предельное отклонение, можно рассматривать как разрешенную (допустимую) погрешность любого параметра при которой сохраняется нормальная работоспособность сборного элемента или конструкции.

Допуск всегда является величиной положительной, а предельное отклонения могут быть величинами положительными, отрицательными и нулевыми. На чертежах конструкций принято указывать только предельные отклонения (верхнее дXsur и нижнее дXinf ) для отображения связи между допуском и проектным (номинальным) значением геометрического параметра.

1.3.2 Характеристика функциональных и технологических допусков

Функциональные допуски на монтаж элементов устанавливают точность собранной конструкции из условия обеспечения предъявляемых к ней эксплуатационных (функциональных) требований.

Точность сопряжения сборных элементов при монтаже зданий и сооружений в общем случае предопределяется погрешностями:

­ изготовления изделий;

­ разбивочных работ;

­ установки изделий.

Точность указанных трех процессов нормируется технологическими допусками.

­ зазор между элементами;

­ длина опирания элемента;

­ соосносность элементов;

­ уступ (несовпадение поверхностей) между элементами;

­ вертикальность элементов.

Действительные отклонения изготовленных железобетонных и стальных конструкций не должны превышать установленных нормативными документами предельных отклонений линейных размеров и конфигурации.

Функциональные допуски изготовленных конструкций, являющиеся компенсаторами погрешностей технологического процесса, установлены для следующих основных параметров сборных элементов:

­ размер;

­ прямолинейность;

­ плоскостность;

­ перпендикулярность;

­ равенство диагоналей.

При этом функциональные допуски на прямолинейность и плоскостность устанавливают как для горизонтального, так и вертикального сборных элементов.

При монтаже сборных элементов функциональные допуски установлены для следующих основных параметров:

­ зазор между элементами;

­ длина опирания элемента;

­ соосность элементов;

­ уступ между элементами;

­ вертикальность элементов.

Предельные отклонения линейного размера указывают границы допустимых несоответствий действительных размеров проверяемых железобетонных и стальных конструкций проектным.

Предельные отклонения конфигураций указывают границы допустимых несоответствий действительной конфигурации сборного элемента на всей его поверхности или в рассматриваемом сечении проектным.

При возведении зданий и сооружений точность разбивочных работ регламентируется технологическими допусками:

­ разбивки точек и осей в плане;

­ передачи точек и осей по вертикали;

­ перпендикулярности осей;

­ створности точек;

­ разбивки высотных отметок;

­ передачи высотных отметок.

Погрешности выполнения этих работ не должны превышать установленных нормативными документами предельных отклонений положения осей и высотных отметок, т. е. эти предельные отклонения указывают границы допустимых несоответствий результатов разбивок проектным параметрам.

В системе обеспечения геометрической точности в строительстве точность сборки элементов (деталей, изделий, конструкций) зданий регламентируется технологическими допусками:

­ совмещения ориентиров (точек, линий, поверхностей) при установке элементов;

­ симметричность установки элементов.

Погрешности производственного процесса не должны превышать предельных отклонений для смонтированных конструкций, так как эти отклонения указывают границы допустимых несоответствий установленных конструкций и их совмещаемых ориентиров проектному положению.

1.3.3 Структура системы технологических допусков

Точность выполнения технологических и производственных операций в строительстве обычно нормируется предельными отклонениями. При этом предполагается, что распределение вероятностей действительных погрешностей описывается законом нормального распределения или близко к нему.

Как известно, соотношение между назначаемыми допусками и стоимостью изготовления и монтажа железобетонных и стальных конструкций описывается гиперболической кривой. Более свободные допуски легче выдерживать при производстве работ, при этом повышается производительность труда и снижается стоимость работ, но также и снижается уровень собираемости конструкций и принцип взаимозаменяемости сборных элементов, являющиеся основой бесподгоночной сборки конструкций зданий и сооружений. Более жесткие требования при назначении допусков влекут неоправданные вложения в производственную базу, повышение трудоемкости процессов, а следовательно, и стоимости строительства. Поэтому обоснованное назначение допусков - задача не только техническая, но и экономическая. В настоящее время разработана система допусков в строительстве, представляющая собой стандартизацию точности технических процессов при возведении зданий и сооружений. Эта система технологических допусков устанавливает:

­ номенклатуру технологических допусков;

­ унифицированные значения границ интервалов номинальных размеров геометрических параметров, для которых устанавливают допуски;

­ унифицированные величины технологических допусков геометрических параметров;

­ число классов для всей номенклатуры технологических допусков геометрических параметров.

Следует так же иметь в виду, что точность установки элементов сборных зданий и сооружений в СНиПах и ГОСТах не всегда нормируется одними и теми же характеристиками. Так, в главах СНиП обычно она дана в виде предельных отклонений дх=3у, а в государственных стандартах Системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве - в виде допусков Дх=2дх=6у. ГОСТ 21779-82 устанавливает номенклатуру и величины технологических допусков:

­ на изготовление сборных элементов;

­ на выполнение разбивочных работ;

­ на установку элементов при сборке конструкций.

Эти допуски геометрических параметров сгруппированы по классам точности технологических процессов и операций, что позволяет проектировщикам на основе расчета закладывать в проект требуемый класс точности изготовления и установки конструктивных элементов в зависимости от назначения зданий, принятой конструктивной схемы и способа монтажа.

Классы точности определяют величину допуска для конкретных условий технологического процесса или операции.

Система технологических допусков представлена в виде закономерно построенной совокупности рядов допусков, величина которых изменяется в зависимости от значения геометрических параметров. Таким образом, допуск, являющийся мерой точности любого размера, формы или положения конструкций, зависит от величины и характера этого размера. Поэтому взаимосвязь между экономически достижимой точностью и размерами (геометрическими параметрами) выражена в рассматриваемой системе технологических допусков с помощью условной величины, называемой единицей допуска i

Единица допуска выражает зависимость допуска от номинального размера и служит базой для определения технологических допусков

Дx = iK, (1)

где i - единица допуска, определяемая в зависимости от значения нормируемого геометрического параметра по формулам, приведенным в таблице 2;

K - коэффициент точности, устанавливающий число единиц допуска для данного класса точности.

Единица допуска, выражая зависимость допуска от номинального значения параметра, кроме того, отражает влияние технологических факторов и является мерой точности. Указанные в таблице 2 формулы для вычисления единицы допуска и значения допусков на изготовление элементов, на разбивочные работы и установку конструкций приведены в таблицах ГОСТ 21779-82.

Система технологических допусков построена на принципе группировки их в классы точности, используемые для нормирования различных уровней точности технологических процессов и операций.

В каждом классе точности различные по величине размеры однотипных элементов имеют одну и ту же относительную точность, определяемую одним и тем же коэффициентом точности К. Число классов точности установлено с учетом потребности развития строительной отросли, технологических факторов и др. Класс точности определяет величину допуска на изготовление, монтаж элементов и разбивку осей, а, следовательно, предопределяет выбор методов и средств выполнения работ. Для каждого из установленных классов точности на основе единицы допуска построены ряды допусков для всех размеров, охватываемых данной системой.

2.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЯ

2.1 Расчет точности сборки конструкций

2.1.1 Понятие о размерных цепях, их виды и назначение

Для решения задач, связанных с расчетом и обеспечением требуемой точности конструкций, пользуются методами и расчетными формулами теории размерных цепей.

Надежность и долговечность работы стальных и сборных железобетонных конструкций в значительной степени зависит от расчета геометрической точности конструкций, выполняемого в процессе проектирования, и учета этими расчетами условий изготовления, сборки и эксплуатации конструкций.

При монтаже стальных и железобетонных конструкций соединения сборных элементов состоят из цепи сопрягаемых элементов: последовательно соединенных колонн многоэтажных зданий, последовательно уложенных на консоли колонн балок, установленных поперек одноэтажного производственного здания стропильных ферм. Следовательно, в смонтированной конструкции действительное положение каждого сборного элемента определяется совокупностью размеров, образующих размерную цепь.

Под размерной цепью понимают совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении задачи собираемости конструкций. В такие цепи входят размеры сопрягаемых элементов, смещения их с осей, отклонения от вертикали, зазоры и т.д. Вид размерной цепи в здании или сооружении определяется их конструкциями, которые для упрощения расчета точности и лучшего понимания методических принципов делят:

­ на последовательно соединяемые в цепь;

­ на соединяемые под углом;

­ на соосно-располагаемые на одной линии;

­ на конструкции, поверхности которых должны находиться в одной плоскости.

Соответственно размерные цепи делят на линейные и плоскостные. Расчет точности конструкции производят на основе выявления размерных связей в конструктивно-технологических схемах. В этом смысле здания и сооружения представляют собой совокупность конструкций, смонтированных определенным образом. В сочетании с зазорами они образуют размерную цепь - цепь взаимосвязанных между собой размеров, расположенных по замкнутому контуру в предусмотренной проектом последовательности и определяющих взаимное положение поверхностей или осей одной или нескольких конструкций.

Каждая размерная цепь состоит из одного замыкающего и нескольких составляющих звеньев. При этом под звеном размерной цепи понимают размер, определяющий взаимное положение поверхностей и осей одной или нескольких конструкций. Под исходным звеном, называемом также базой, понимают поверхность или ось, относительно которой определяют положение других поверхностей или осей. Звено, получаемое в размерной цепи последним в результате решения поставленной задачи, в том числе при изготовлении и измерении, называют замыкающим. Оно характеризует относительное положение осей, поверхностей или узлов сопряжения конструкций. Замыкающими звеньями размерных цепей конструкции, как правило, служат размеры в узлах сопряжений сборных элементов, размеры зазоров между элементами, длины опирания элементов, несоосность или несовпадение поверхностей (уступ) элементов, невертикальность элементов, т.е. параметры, требуемая точность которых определяется функциональными допусками. Все остальные звенья размерной цепи, определяющие размеры и точность замыкающего звена, называют составляющими. Изменение составляющего звена вызывает изменение исходного или замыкающего звена.

Схематически размерную цепь часто изображают в виде направленных отрезков. Проекция размеров цепи на какую-либо ось (обычно на направление одного из размеров) позволяет написать уравнение размерной цепи, выражающее условные равенства общего размера Х алгебраической сумме проекций составляющих размеров Хi ( рисунок 6).

67

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 6 - Линейная простая размерная цепь.

Эта аналитическая связь между размерами цепи называется уравнением размерной цепи, которое для приведенного на рисунке 7 расчетного участка укрупнения подкрановой балки из трех отправочных элементов будет иметь вид:

Х=Х₁+Х₂+Х₃+С. (2)

В этой размерной цепи накопившиеся погрешности воспринимаются компенсатором, который на рисунке 7 представлен в виде зазора С.

Предельное отклонение зазора С получим из уравнения

С=Х-Х₁-Х₂-Х₃, (3)

где С - замыкающее звено; Хi - составляющие звенья.

Для лучшего понимания процесса расчета точности рассмотрим некоторые положения к нему. Пусть в процессе выполнения монтажных работ при возведении зданий потребуется обеспечить реализацию нескольких геометрических параметров Х с погрешностями, не превышающими предельных ограничений дХ. Для решения этой задачи на монтажной площадке предусматривается осуществить ряд операций, функционально связанных с исходными параметрами. Геометрические параметры здания и сооружения связаны с размерами сборных элементов (колонной, балкой и т.д.), а также геодезическими построениями следующей зависимостью:

F(Х)=ц(Х₁+Х₂+...+Х_n), (4)

где F(Х) -функция, определяющая связь геометрического параметра здания Х и его элементов Х₁,Х₂,...,Х_n.

Следовательно, погрешность геометрического параметра здания определяется размерами сборных элементов, участвующих в его создании, и видом функции их связи. Для определения связи любого геометрического параметра здания с размерами сборных элементов воспользуемся теорией вероятностей и будем исходить из ее положений.

Геометрический параметр Х здания является величиной случайной, представляющей собой суммарный результат случайных величин - размеров сборных элементов, т.е.

Х=Х₁+Х₂+Х₃+...+Х_n. (5)

Приведем широко используемую в расчете погрешностей цепей теорему: среднее значение Хm суммы случайных величин (замыкающего звена) равно сумме средних значений этих величин (составляющих звеньев):

Х_m=Х_m1+Х_m2+...+Х_mn.

Известно, что размеры изготовленных сборных элементов отличаются от проектных, т.е. имеют отклонения (погрешности). Аналогичное положение возникает и при монтаже. Совокупность взаимосвязанных отклонений, влияние которых при изготовлении или монтаже сборных элементов приводит к отличию действительных геометрических параметров от номинальных, образует цепь погрешностей (отклонений), в которой отдельные отклонения получили название элементарных, а результат сложения отдельных отклонений представляет суммарное технологическое отклонение.

Следовательно, выражение для замыкающего звена примет вид:

Х+дХ=ц(Х₁+дХ₁+Х₂+дХ₂+...+Х_n+дХ_n). (6)

Это соотношение между погрешностями отдельных размеров и погрешностью исходного параметра используют для расчета точности. В теории вероятностей доказывается, что дисперсия суммы (равно как и разности) нескольких независимых случайных величин равна сумме дисперсий этих величин:

D(Х₁+Х₂+...+Х_n)=DХ₁+DХ₂+...+DХ_n.

А поскольку характеристики разброса случайных величин в виде среднего квадратического отклонения дX и дисперсии DX связаны между собой равенством дX=DX, то с учетом изложенного и зависимости (5) суммарное среднее квадратическое отклонение у? геометрического параметра здания можно определить по формуле

 . (7)

Последняя зависимость называется формулой квадратического сложения и читается так: среднее квадратическое отклонение у? суммы или разности независимых случайных величин Х_i равно корню квадратному из суммы квадратов средних квадратических отклонений у_i этих величин.

Уравнение точности (7) вероятностного метода расчета получена при условии, что разброс погрешностей замыкающегося звена описывается законом нормального распределения случайных величин.

Характеристики геометрической точности уx_i неудобные для расчета цепей погрешностей, так как в чертежах и технических условиях обычно в качестве точностных характеристик приводят предельные отклонения дx или допуски Дx. Поэтому такие расчеты удобнее выполнять, пользуясь допусками Дх или симметричными предельными отклонениями дх:

, (8)

где n - число технологических допусков составляющих звеньев размерной цепи, влияющих на точность замыкающего звена;

Дx_i- проекции технологических допусков на прямую, параллельную функциональному допуску.

Геометрический параметр х здания является линейной функцией нескольких случайных параметров х_i, то есть

.

Для вычисления суммарного допуска Дx? замыкающего звена следует пользоваться формулой:

(9)

Следовательно, допуск замыкающего звена размерной цепи равен корню квадратному из допусков всех остальных параметров, составляющих размерную цепь, сложенных квадратично. Это правило суммирования (всегда стоит знак плюс в правой части формулы) допусков при расчетах цепей погрешностей справедливо независимо от того, рассматривается сумма или разность случайных величин x_i.

Размерные цепи находятся в трех мерном пространстве, но задачу упрощают и расчеты выполняют, как правило, раздельно для каждой проекции, поскольку технология монтажа предусматривает раздельную выверку конструкций по направлениям продольных и поперечных осей, а так же по высоте. Кроме того, большинство сборных элементов входит составляющим размером только в одну из проекций. При расчете точности конструкций составляют цепи погрешностей, которые в зависимости от расположения суммарной погрешности по отношению к координатным осям и элементарным погрешностям разделяют на линейные, плоскостные и пространственные. Если суммарные и элементарные погрешности располагаются параллельно какой-то оси, то имеем линейную цепь погрешностей.

Когда суммарная погрешность лежит в плоскости каких либо двух координатных осей, которым параллельны элементарные погрешности, то говорят о плоскостной цепи. В пространственной цепи элементарные погрешности параллельны трем осям, тогда как их составляющая суммарная погрешность не совпадает ни с одной из трех координатных плоскостей.

При расчетах плоскостные, а тем более пространственные цепи стремятся разбить - привести их к линейным, параллельным трем координатным осям здания.

В процессе расчета точности конструкции определяют влияние элементарных погрешностей на суммарную или устанавливают элементарные погрешности по заданной суммарной погрешности. Такие расчеты точности необходимы для установления номинальных размеров и предельных отклонений элементов и узлов их сопряжений в конструкциях с тем, чтобы составить технологическую документацию на изготовление изделий и соответственно выбрать способы и технические средства выполнения разбивочных и монтажных работ.

Если возможности существующего производства в отношении точности составляющих звеньев не могут обеспечить полную собираемость, то в зависимости от экономической целесообразности предусматривают:

...