Геометрическая точность в строительстве. Допуски, погрешности геометрических измерений

При разработке чертежа строительного изделия конструктор уста­навливает его геометрические размеры в выбранных единицах изме­рения. Различают действительный и номинальный размеры.

Действительный размер х, — это размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью. Номинальный размер x_n0m — это основной проектный размер, определяемый исходя из его функ­ционального назначения и служащий началом отсчета отклонений. Учитывая погрешности изготовления и монтажа, на чертежах поми­мо номинального (проектного) размерах указывают два предельно до­пустимых размера, больший из которых называют наибольшим x_max, а меньший — наименьшим x_min предельными размерами. Действи­тельный размер должен находиться в границах предельно допусти­мых размеров. 

Основными характеристиками конфигурации сборных элемен­тов являются прямолинейность, плоскостность, перпендикуляр­ность смежных поверхностей, равенство диагоналей. Размеры, фор­ма, положение конструкций, характеризуемые линейными и угловы­ми величинами, получили наименование геометрических парамет­ров. Последние, как и размеры, подразделяют на действительные и номинальные. Качество монтажа зданий и сооружений в значитель­ной мере зависит от выбранной конструкции сопряжения и достиг­нутой точности изготовления элементов конструкции. При этом сборные элементы должны иметь такую геометрическую точность, которая обеспечит запроектированный характер соединений и сбор­ку конструкций без дополнительной подгонки элементов. Это пред­полагает, что собираемые элементы будут взаимозаменяемыми по маркам изделий.

Отклонение действительных размеров изготовленных сборных элементов от их проектного значения (номинального размера) назы­вают погрешностью (действительным отклонением) изготовления. Под геометрической точностью в строительстве понимают степень приближения действительных геометрических параметров, опреде­ляющих размеры, конфигурацию и положение конструкций зданий и сооружений и их элементов, к номинальным (проектным) парамет­рам. Различают нормативную (установленную стандартами, СНиПами) и действительную точность. Действительная точность характеризует­ся величиной действительного отклонения ах/, определяемого алгеб­раической разностью между действительным х-, и номинальным x_nom значениями размера, т. е. бх, = х/ — х_пот. Действительное отклонение 5Xi представляет собой количественное выражение систематических и случайных погрешностей технологических операций при изготов­лении изделий, включая и измерения. Изготовленные изделия счита­ются годными, если у них соблюдены (в пределах допустимого) разме­ры и другие параметры. Для этого выполняют технические измерения, правильно выбирая измерительные средства и методику измерения.

Для повышения уровня собираемости конструкций целесообраз­но, чтобы точность изготовления изделий повышалась, т. е. отклоне­ние размеров от номинального (проектного) значения уменьшались. В тоже время вся практика изготовления и монтажа конструкций по­казывает, что чем меньше допуск на изготовление изделий и их мон­таж, тем дороже технологические и производственные процессы и больше затраты времени на установку элементов. Обеспечение тре­буемой точности достигается соблюдением установленных проектом размеров в пределах допусков посредством регулирования исполь­зуемого при изготовлении конструкции оборудования, монтажной оснастки и совершенствования операций технологического и произ

водственного процессов, включая способы и технические средства измерений. Опытные данные показывают, что в настоящее время погрешности положения конструкций при их монтаже часто превышают установленные нормативными документами предельные отклонения, поскольку процесс изготовления элементов и методы монтажа не всегда обеспечивают требуемую точность сопряжения конструкций. Нередко для пригонки по месту отдельных сборных элементов в единую конструкцию их смещают с уже установленного проектного положения, что ведет к несоблюдению допусков на монтаж.

Под погрешностью разбивки и монтажа следует понимать величину отклонения разбивочных осей зданий, отдельных конструкций и сборных элементов от их проектного положения. Величина этой погрешности зависит от многих факторов, основными среди которых являются: точность инструментов и приспособлений, используемых при разбивочных работах, установке и выверке конструкций; принятая схема монтажа; достоинства используемых способов разбивки зданий и контроля положения устанавливаемых конструкций; действительная точность геометрических параметров собираемых элементов и конструкций; характеристики монтажных средств, в частности возможность механизации перемещения и ориентирования собираемых элементов в пространстве; квалификация исполнителей.

Анализ погрешностей при монтаже конструкций показывает, что отклонения конструкций от их проектного положения происходят в основном за счет случайных факторов. Однако иногда влияние систематических погрешностей на точность монтажа значительно превышает влияние случайных. Кроме того, встречаются и грубые погрешности, к которым относятся ошибки в монтажных разбивках или установке конструкций, вызванные невнимательностью исполнителей или неисправностью используемого инструмента. Обычно производство монтажных работ при сборном строительстве осуществляется методом наращивания. При этом по мере монтажа последующих конструкций погрешности их положения накапливаются, что иногда приводит к затруднениям с замыканием конструкций. Это является основной причиной несоблюдения требований проекта, вызывающей необходимость различного рода пригонок.

Точность геометрических параметров определяется установленными характеристиками действительной и нормативной точности (прилож. 1, п.И 2). В соответствии с отмеченным ГОСТом точность каждого отдельно взятого размера х,- характеризуется величиной действительного отклонения 5х/, определяемого из зависимости bxi - Xj — Xnom- В этом случае действительное отклонение является количественным выражением систематических и случайных погрешностей, накопленных при выполнении технологических операций и из

мерений. Если же имеем дело с однородной строительной продукцией определенного технологического процесса или операции массового или серийного производства, то характеристиками точности одноименных действительных размеров л; являются оценки хт, Sx, определяемые из измерений.

На чертежах обычно указывают номинальное (проектное) значение параметра xnom, служащее началом отсчета отклонений, а также наибольшее хтах и наименьшее хт;п предельные значения параметра. Учитывая погрешности монтажа, в проектах вместо хтах и xmin могут указывать, а в нормативной документации приводить верхнее 5^ир и нижнее 5х;пг предельные отклонения, которые вычисляют как разность между наибольшим или наименьшим предельным значением и проектным значением геометрического параметра: 5xSUp = xmax - xn0m; 5*inf = xmin - xnom (рис. 3.4). Другими нормативными характеристиками точности геометрических параметров являются допуск Ах и отклонения середины поля допуска хс от номинального xnom значения параметра Ах. Допуск Ах, называемый иногда полем допуска параметра, представляет собой разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или интервал значений размера, ограниченный верхним и нижним предельными отклонениями: Ах = xmax — xmjn или Ах = 5xsuP - 6xinf. Следовательно, допуск показывает интервал значений как бы разрешенной погрешности отдельной монтажной операции, заранее предусмотренной проектировщиком и отраженной в чертеже, СНиПе или других нормативных документах.

Хотя предельные отклонения обычно устанавливают симметричными, т. е. Axsup = 5xjnf, иногда при наличии технологической или

конструктивной необходимости, обоснованной расчетом точности, их назначают смещенными относительно номинальных параметров, т. е. в виде несимметричных. В последнем случае точность геометрических параметров помимо допуска Ах должна характеризоваться отклонением середины поля допуска ^ от номинального xn0m значения параметра х, т. е. 5хс = Хс — xn0m-Другую разновидность представляют односторонние отклонения, в которых нормируются только их величины, поскольку направленность (знак) отклонения не имеет значения. Примером от линейных размеров элементов может служить взаимное положение

Правила и условия выполнения измерений, требования к средст­вам и обработке результатов приведены в стандартах (прилож. 1, п. 83), а методы обработки результатов измерений — в ГОСТ 8.207—76. 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. Контролируют размеры, прямолинейность, перпендику­лярность, равенство диагоналей элементов (рис. 3.5—3.7). При этом допуск, а чаще предельное отклонение, можно рассматривать как водственного процессов, включая способы и технические средства измерений.