Материал: 2310

где i, 1, 2, 3, n-1 – максимальные и минимальные значения погрешностей составляющих звеньев цепи (технологических допусков); n - число звеньев в размерной цепи.

Достоинством такого метода расчета является простота сборки конструкций, выполняемая без подбора и подгонки.

Недостатком этого метода расчета является:

1)арифметическое суммирование технологических допусков на размеры или положения элементов конструкций, составляющих размерную цепь, принципиально и практически необоснованно;

2)невозможно количественно оценить попадание размера или отклонения замыкающего звена в границе установленного допуска;

3)невозможно определить причины выхода размера за границы установленного допуска, если на него действует несколько факторов. Применение этого метода расчета допусков возможно для размерных це-

пей с малым числом составляющих звеньев. Здесь заранее предполагается сочетание элементов конструкций с их предельными размерами и отклонениями, что приводит к определению (расчету) преувеличенных суммарных допусков.

Сочетание же элементов конструкций с максимальными погрешностями может происходить в действительности крайне редко. Поэтому расчет допусков методом максимума-минимума не находит широкого применения в строитель-

стве [67].

Необходим метод расчета, позволяющий определять величину предельной погрешности замыкающего звена размерной цепи, без значительного снижения точности составляющих звеньев. Таким методом является теоретиковероятностный (вероятностный), базирующийся на положениях теории вероятностей.

Здесь предполагается,что погрешности в размерах звеньев цепи и их сочетания при сборке элементов конструкций рассматриваются как события случайные, а распределение погрешностей в размерах или положениях звеньев цепи подчиняются закону нормального распределения с полем распределения от

+ до .

Расчет суммарного допуска при известных технологических допусках с применением вероятностного метода выполняется по выражениям [9]:

n 1

где 1, 2, 3, n-1 и i – допуски составляющих звеньев цепи или технологические допуски; n – число звеньев в размерной цепи.

При законах распределения случайных погрешностей, несколько отличающихся от нормального, в приведенные выше выражения следует включать коэффициент относительного рассеивания , который характеризует степень отклонения закона распределения погрешностей i-го звена от нормального. В этом случае суммарный допуск или допуск замыкающего звена цепи определяется по выражению:

n 1

При проектировании и строительстве зданий и сооружений выполняются и проектные расчеты, когда по значению суммарного (функционального) допуска на возведение строительных конструкций определяются технологические допуски (решение обратной задачи).

ВСНиП I-А.4-62 и государственных стандартах системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве как в первой [18, 19, 20], так

иво второй редакциях [23, 24, 25] для проверочных и проектных расчетов методами максимума-минимума и вероятностным приведены одни и те же формулы, соответственно (2.2) и (2.4).При этом предполагалось и предполагается расчет размерных цепей выполнять путем подбора или попыток в назначении технологических допусков, т.е. норм точности при изготовлении деталей, геодезических разбивочных работах и монтаже строительных конструкций.

Расчет точности по этим формулам позволяет определять сумму погрешностей составляющих звеньев цепи (суммарных допусков), но не решает вопроса о рациональном распределении этой суммы между составляющими звеньями цепи (технологическими допусками) при решении обратной задачи.

При таких расчетах точности монтажа строительных конструкций зданий и сооружений распределение суммарного (функционального) допуска между технологическими носит приближенный характер. Кроме того, практика возведения зданий и сооружений показывает, что подобранные из СНиП технологические допуски на стадии их проектирования не всегда обеспечивают собираемость их строительных конструкций. Следовательно, рассчитанные таким образом технологические допуски не строго обоснованы.

Вгосударственных стандартах «Системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве» [23, 24, 25] нет рекомендаций по учету показателей ответственности зданий и сооружений при назначении норм точности на возведение их строительных конструкций. Поэтому необходим более совершенный метод расчета технологических допусков на монтаж строительных конструкций на стадиях проектирования и возведения зданий, а также необходима разработка методики расчета назначения точности изготовления деталей, геодезических разбивочных и строительно-монтажных работ.

При проектировании и строительстве зданий и сооружений выполняются чаще проектные расчеты (решение обратных задач), когда из условий эксплуатации назначаются функциональные допуски, а по ним определяют потом технологические, т.е. нормы точности на изготовление деталей, геодезические разбивочные работы и монтаж строительных конструкций. В нормативных доку-

ментах [18, 19, 20, 23, 24, 25, 53] предусматривалось и предусматривается решение таких задач, но других формул кроме (2.2), (2.4), и (2.5) не дается. Проектные расчеты предусмотрено выполнять путем подбора в назначении значений технологических допусков, т.е. способом попыток или пробных расчетов. Но расчеты допусков на составляющие звенья размерной цепи при решении обратных задач (проектные расчеты) можно выполнять темя способами: попыток или пробных расчетов; равных допусков и равной точности.

При расчете способом попыток вопрос о рациональности распределения функционального (суммарного) допуска между технологическими не рассматриваются.

Из практики строительства известно, что подобранные из СНиП допуски на отдельные операции не всегда соблюдаются, вследствии чего нормы точности не всегда будут отвечать требованиям при монтаже строительных конструкций. При расчете размерных цепей вторым способом (равных допусков) допуск замыкающего звена (функциональный) распределяется между допусками составляющих звеньев (технологическими) равномерно.

Средний допуск для всех составляющих звеньев цепи определяется по выражениям:

– для метода максимума-минимума

Вычисленное значение среднего допуска на составляющие звенья можно корректировать исходя из возможности его выполнения. При этом должно соблюдаться условие равенства суммы всех допусков составляющих звеньев величине допуска замыкающего звена цепи. Этот способ проектного расчета допусков на составляющие звенья цепи прост и удобен, но он несколько произволен и его можно применять только для предварительных расчетов, так как при возведении зданий и сооружений размеры звеньев цепи одного порядка практически не встречаются.

Проектные расчеты допусков на составляющие звенья размерной цепи с использованием способа равной точности сводятся к определению коэффициента точности К или числа единиц допусков [9, 29, 63].При этом используются основные уравнения при расчетах размерных цепей (2.2) и (2.4). С учетом того,

n 1

Значения коэффициентов точности Кср определяется по выражениям:

– при методе максимума-минимума

По коэффициенту точности Кср устанавливается класс точности и допуски на все составляющие звенья в размерной цепи.

Как отмечается в работах [9, 29, 63] способ равной точности при расчете размерных цепей в машиностроении позволяет назначать более рациональные допуски. По оценке автора [67] способ равной точности является наиболее приемлемым и для расчета точности возведения зданий и сооружений. Но для применения этого способа был необходим пересмотр системы допусков в строительстве. В разделе 1.2 отмечено, что в системе допусков СНиП 1-А.4-62 нормы точности на изготовление деталей, геодезические разбивочные работы и монтаж конструкций не были связаны между собой едиными параметрами и классами точности. На изготовление деталей было 8 классов точности, на геодезические разбивочные работы 3 класса точности, а на монтаж строительных конструкций 2 класса. Это не позволяло применять этот способ для расчета технологических допусков в строительстве. Необходим был пересмотр системы допусков СНиП 1-А.4-62.

В работе [65] была предложена система допусков СНиП с включением в нее четырех классов точности на геодезические разбивочные и строительномонтажные работы, взаимосвязанные едиными параметрами (размерами), с коэффициентами точности соответственно для 1, 2, 3, и 4 классов: 160 (0,16), 400 (0,4), 1000 (1,0) и 2500 (2,5).

Такие коэффициенты точности отвечали требованиям к 5, 7, 9 и 11 классам в строительстве на изготовление деталей до 1977 года. При этом рекомендовано 4 класса точности с учетом того, что по классификации ЦНИИОМТП Госстроя

СССР монтаж конструкций по степени ограничения свободы движения элементов в монтажном цикле подразделяется на 4 метода: свободный, ограниченносвободный, полупринудительный или трафаретный, принудительный или координатный [65].

Учитывая, что в практике строительства координатный метод монтажа конструкций не получил распространения, а уровень производственной базы стройиндустрии по точности изготовления деталей не всегда соответствует необходимым требованиям, разработчики государственных стандартов «Системы обеспечения геометрической точности в строительстве» при пересмотре системы допусков СНиП I-А.4-62 предусмотрели на разбивочные работы и монтаж

конструкций 6 классов с коэффициентом точности Кi соответственно: 0,25; 0,4; 0,64; 1,0; 1,6 и 2,5.

В государственных стандартах как в первой [18, 19, 20],так и во второй редакциях [23, 24, 25] допуски на изготовление деталей, геодезические разбивочные работы и монтаж конструкций взаимосвязаны едиными параметрами (размерами) и классами точности. Это позволяет применять для расчета технологических допусков при возведении строительных конструкций зданий способ равной точности.

Автором предложено выполнять расчет технологических допусков на монтаж строительных конструкций на стадии проектирования зданий вероятностным методом с применением способа равной точности по выражению (2.13).

Определенные таким образом технологические допуски будут являться априорными характеристиками точности, по которым можно проектировать точность технологических операций по изготовлению деталей, геодезических разбивочных и строительно-монтажных работ на стадии проектирования зданий.

Рассчитанные нормы точности на стадии проектирования зданий вероятностным методом с применением способа равной точности будут более обоснованными по сравнению с применением способа попыток.

Однако, как показывают исследования [47, 67, 71, 73, 74, 76], рассчитанные технологические допуски на изготовление и монтаж конструкций не всегда обеспечиваются на практике.

Например, известно, что металлические формы для изготовления деталей выполняют на один-два класса точнее, чем выпускаемые элементы конструкций. На первой стадии их эксплуатации детали могут быть изготовлены точнее, чем требуется, затем формы изнашиваются и точность изготовления деталей будет соответствовать проектным. Далее при эксплуатации они более изнашиваются, но их на предприятиях стройиндустрии не всегда своевременно рихтуют и продолжают эксплуатировать. В результате на строительные площадки часто поступают детали с характеристиками точности геометрических параметров, не соответствующим проектным требованиям.

Следует отметить, что при разных методах монтажа строительных элементов конструкций одна и та же проектная точность может реализована с различной трудоемкостью. Кроме того, по исследованиям многих авторов отмечается, что точность установки колонн по вертикали даже свободным методом монтажа, в основном, соответствует требованиям СНиП, а точность же установки колонн относительно разбивочных осей в нижнем сечении часто не соответствует и превышает в отдельных случаях допускаемые отклонения в полтора-два и бо-

лее раз [47, 67, 73, 74].

По данным НИИСП Госстроя УССР, свыше 60 % обнаруженных дефектов при возведении зданий и сооружений являются причиной нарушений СНиП и отступлений от проектов, а проведенный НИИСП Госстроя СССР анализ показал, что 50 % брака в строительстве это вина строителей и монтажников, 40 % - поставщиков недоброкачественных материалов, железобетонных элементов