Файл: Сытник, В. С. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в строительстве.pdf

насколько действительный размер должен приближаться к проектному. Следовательно, допуск определяется предель­ ными значениями размеров, т. е. разностью между наиболь­ шим (/тах) или наименьшим (/га1п) допускаемыми размерами и номинальным размером. Зона между наибольшим и наи­ меньшим предельными отклонениями размера называется

полем допуска ( | Д ± | )•

Допуски и поля допусков представлены на рис. 5. Раз­ ность размеров (10, — /о.) соединяемых конструкций опре-

Рис. 5. Графические изображения допусков и полей допу­ сков на геодезические и строительно-монтажные потрешности

а — выполнение проектных размеров сборных строительных кон­ струкций; б — детальное геодезическое построение разбнвочных осей; в — смещение сборной конструкции с разбнвочной оси; г — отклонение оси строительной конструкции от вертикали

деляет величину зазора между ними (С), т. е. большую или меньшую величину смещения поверхности одной конструк­ ции по отношению к другой (рис. 6 ).

Согласно СНиП, изменение положения смонтированной конструкции или ее размера внутри поля допуска принято считать разрешенным событием. Выход действительных размеров или отклонений в положении конструкций и от­ дельных частей здания за пределы допуска приводит к на­ рушению нормальной эксплуатации здания и ухудшает его эстетические качества. Поэтому такое событие является за­ прещенным.

54

Величина поля допуска задается техническими услови­ ями и определяется допустимыми с точки зрения нормаль­ ной эксплуатации, долговечности и эстетических требова­ ний отклонениями в размерах и положении отдельных ча­ стей здания или его конструкций.

В настоящее время нормы точности (допуски) на выпол­ нение проектных размеров строительных конструкций, на

а® 2

_____

[g2] — Поле допуска на положение сборных конструкций /й ±/

_Лопуск на положение сборных конструкций А

Рис. 6. Зазоры и площадки опирания в стыках сбор­ ных конструкций

а — зазор С между конструкциями; б — зазор между конст­ рукциями по вертикали; в — площадка опирания а соеди­ няемых конструкций; г — разность отметок опорных по­ верхностей смежных конструкций

установку конструкции и их элементов в проектное поло­ жение, а также на выполнение некоторых видов геодези­ ческих построений при возведении зданий и сооружений регламентируются строительными нормами и правилами.

При назначении норм точности на изготовление строи­ тельных конструкций, их установку в проектное положение и выполнение геодезических работ необходимо учитывать стоимость технологических операций, состояние производ­ ства, назначение здания, производственные отклонения дей­

55

ствительных размеров конструкций или их положения от проектных. Например, недостаточная точность выполнения проектных размеров колонн и положения в них закладных деталей (выпусков арматуры, пластин и т. д.) вызывает боль­ шое увеличение трудовых затрат при монтаже стропиль­ ных ферм (для одноэтажных зданий) и ригелей (для много­ этажных зданий).

На основании исследований, проведенных в СССР и за рубежом, установлено, что общее соотношение между точ­ ностью выполнения проектных размеров сборных строитель­ ных конструкций и стоимостью их производства аппрок­ симируется гиперболической кривой. Чем больше допуск на размер конструкции, тем легче его выдержать, тем про­ ще производство работ, тем выше производительность труда и следовательно, тем ниже стоимость строительной кон­ струкции.

Поэтому необоснованное назначение излишне жестких допусков на размеры строительных конструкций усложняет технологию производства и ведет к увеличению его трудо­ емкости и стоимости. Нет необходимости добиваться повы­ шенной точности в размерах изделий, если эта точность не вызывается назначением конструкций и условиями эксплу­ атации сооружения. В этом случае устанавливаемая точ­ ность изготовления и монтажа конструкций должна быть оправдана экономически.

Таким образом, при разработке методов научно обосно­ ванного расчета точности выполнения проектных размеров строительных конструкций, их установки в проектное положение и геодезических измерений значительно повы­ сится качество проектирования и возведения зданий и сооружений, создадутся благоприятные условия для даль­ нейшей индустриализации строительства и снижения его стоимости.

13. ВИДЫ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ И ПРИНЦИП ИХ СОСТАВЛЕНИЯ

Надежность и долговечность зданий и сооружений из сборных конструкций в значительной степени зависят от точности расчетов, выполняемых при проектировании, и учета этими расчетами реальных условий строительно­ монтажного и геодезического производства, а также усло­ вий эксплуатационной работы несущих конструкций. При этом точность расчетов имеет большое значение для даль-

56

нейшего совершенствования конструкций зданий и соору­ жений, создания новых рациональных систем и конструк­ тивных решений, прогрессивных технологий, геодезиче­ ских методов и средств механизации.

При разработке конструктивной схемы зданий в основу кладется принцип совместной пространственной работы элементов, а также принцип совмещения несущих и ограж­

в виде пространственного прямоугольника, способного воспринимать горизонтальные и вертикальные нагрузки.

Наиболее часто встречающиеся в практике монтажа соединения сборных элементов состоят из цепи последова­ тельно сопрягающихся элементов и их размеров, причем

(для многоэтажных зданий); система балок, последова­ тельно уложенных на консоли' вдоль здания, или ферм — поперек здания (для одноэтажных зданий). К этому типу относятся цепи, образованные размерами расстояний между осями конструкций и расположенными между ними конст­ рукциями— ферма, балка и др. Однотипной является цепь, состоящая из размеров пространства между ранее смонти­ рованными элементами и вводимым между ними элементом (ферма или ригель между колоннами, плита перекрытия между стеновыми панелями и т. д.).

Иное сопряжение имеет место в конструкциях наклон­ ных транспортных мостов и галерей, соединяемых с конеч­ ными зданиями под углом, или кольцевых эстакадах.

С целью упрощения расчета точности возведения зда­ ний или сооружений все конструкции целесообразно раз­ делить на четыре группы:

1 ) последовательно соединяемые в цепь;

2 ) соединяемые в узлы под углом;

3) конструкции, оси которых должны находиться ■ на одной прямой линии;

4) конструкции, поверхности которых должны нахо­ диться в одной плоскости.

В соответствии с этими группами конструкций опреде­ ляется и вид размерной цепи в здании или сооружении.

Здания или сооружения представляют собой совокуп­ ность конструкций, расположенных в пространстве, кото­ рые в сочетании с зазорами образуют в определенной плос-

57

кости цепь взаимосвязанных между собой размеров, или размерную цепь.

Размерной цепью называют совокупность размеров,

расположенных по замкнутому контуру в определенной последовательности и определяющих взаимное положение поверхностей и осей одной или нескольких конструкций. Звеном размерной цепи называют размер, определяющий

расстояние между поверхностями или осями конструкций. Все звенья размерной цепи разделяют на составляющие и замыкающие (рис. 7). Зазор между соединяемыми конст­

рукциями рассматривается как самостоятельное звено раз­ мерной цепи.

Рис. 7. Линейная простая размерная цепь

Замыкающим называют звено, характеризующее отно­

сительное положение осей, поверхностей или узлов сопря­ жения конструкций. Каждая размерная цепь состоит из одного замыкающего звена и нескольких составляю­ щих.

В самом общем виде уравнение размерной цепи может быть представлено так:

где — замыкающее звено; / г — составляющие звенья.

Для решения задач, связанных с расчетом и достиже­ нием необходимой и достаточной точности при проектиро­ вании, производстве геодезических измерений и возведе­ нии конструкций здания или сооружения, следует исполь­ зовать теорию размерных цепей, ее основные законы, методы и расчетные формулы [3].

Расчет размерных цепей для зданий и сооружений — наиболее современное средство для решения задач по опре­

58

делению нормы точности на выполнение отдельных про­ цессов (изготовление конструкций, их монтаж и геодези­ ческие построения), связанных с возведением зданий и со­ оружений. Без такого расчета проектировщики рискуют либо в порядке перестраховки назначать слишком высо­ кую точность, не вызываемую необходимостью условий нормальной эксплуатации и долговечности здания или соо­ ружения, либо, наоборот, назначать слишком низкую точность, не обеспечивающую нормальную эксплуатацию

иполную собираемость здания без подгонок и переделок. Для нормальной эксплуатации и полной собираемости

здания или сооружения необходимо, чтобы положение его конструкций в натуре и размеры между конструктивными элементами находились в пределах заданных допусков.

Параметры здания или сооружения (пролет, расстояние между температурными швами, между осями конструк­ ций, между основными осями здания и т. д.) связаны с раз­ мерами строительных конструкций (балка, ригель, панель, ферма и т. д.) следующим уравнением:

Следоватепьно, погрешность параметра здания опреде­ ляется погрешностями размеров конструкций или элементов и видом функции их связи.

Задача расчета точности возведения зданий и сооруже­ ний состоит в определении возможных погрешностей раз­ меров здания или его элементов при заданных допусках на размеры отдельных конструкций или их положения.

Таким образом, при проектировании зданий или соо­ ружений необходимо установить определенное соответствие между допусками на размеры замыкающего звена и допус­ ками на составляющие его элементы. Отсутствие такого соответствия приводит к излишнему ужесточению допусков на размеры составляющих элементов или к невозможности получения необходимой точности размера замыкающего звена без дополнительных затрат времени и средств на раз­ личные подгонки.

Точность реализации параметров здания или отдельных его частей можно рассчитать либо по способу наихудшего случая, либо по способу моментов.

Способ наихудшего случая характеризуется следующим

требованием: размер замыкающего звена должен находить­

59

ся в пределах установленных границ допуска при наиболее неблагоприятных сочетаниях погрешностей размеров или положения соответствующих элементов цепи.

Способ наихудшего случая иногда называют «способом максимума-минимума» [3]. Такое название он получил потому, что при расчете точности размера или положения замыкающего звена выполняется арифметическое сумми­ рование частных погрешностей размеров или положения составляющих звеньев, т. е.

их максимальные или минимальные значения, выведенные

этот способ не дает количественной оценки попадания размера замыкающего элемента в границы установленного допуска;

не позволяет оценивать возможные случаи появления предельных и средних значений размера замыкающего эле­ мента;

не позволяет определить причину выхода размера за границы установленного допуска, если на него влияют несколько факторов;

арифметическое суммирование частных погрешностей размеров или положения составляющих элементов прин­ ципиально и практически необоснованно.

Этот способ не нашел применения, так как он может быть использован только для расчета точности при малом числе составляющих размеров, полученных с низкой точностью. Кроме того, при возведении здания заранее предполагается сочетание конструкций или узлов сопряжения лишь с их максимальными ошибками, что приводит обычно к значи­ тельному увеличению предельной ошибки в замыкающем размере.

В действительности размеры конструкций и узлов соп­ ряжения, имеющих максимальные ошибки, сочетаются крайне редко. Поэтому необходимо применять способ, который давал бы возможность уменьшить величину пре­ дельной ошибки замыкающего размера без значительной потери точности составляющих размеров. Таким способом является расчет точности на основе законов теории вероят-

60