Обоснование и обеспечение точности геодезической разбивки высотного положения строительных конструкций зданий и сооружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528.48:69.057

С.Ю. Столбова, И.П. Савицкий, К.С. Кокуленко СибАДИ, Омск

ОБОСНОВАНИЕ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ РАЗБИВКИ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

S.Yu. Stolbova, I.P. Savitsky, K.S. Kokulenko

Siberian State Automobile and Highway Academy (SibADI)

5 Mira PR, Omsk, 644080, Russian Federation

SUBSTANTIATION AND MAINTENANCE OF ACCURACY OF GEODETIC BREAKDOWN OF HIGH-ALTITUDE POSITION OF BUILDING DESIGNS OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

In article methods of calculation and a substantiation of accuracy of breakdown of highaltitude position of building designs of buildings and constructions on an example of industrial and commercial buildings erected in the city of Omsk are examined.

В последнее время для строительства производственных и торговоофисных многоэтажных зданий и сооружений используют сборные железобетонные конструкции. В городе Омске завершено строительство таких крупных зданий как, гипермаркет «Континет», торгово-офисный комплекс «Флагман», мегамолл «Триумф» и продолжается строительство ряда других сооружений из сборных железобетонных конструкций.

При возведении зданий и сооружений необходимо соблюдать требования по точности высотного положения строительных конструкций. Точность строительно-монтажных работ и геодезических разбивочных работ нормируется СНиПами, а точность изготовления конструкций ГОСТами.

Например, согласно СНиПа 3.03.01 - 87 [1], разность отметок верха колонн многооэтажных зданий и сооружений зависит от яруса колонн и не должны превышать предельных отклонений рассчитываемых по формуле:

8S= 12 + 2-n, (1)

где n - порядковый номер яруса колонн.

Как показывают исследования, точность высотного положения верха колонн многоэтажных зданий не всегда соответствует проектным значениям.

В настоящее время расчет точности возведения строительных конструкций зданий выполняется с применением основных положений теории размерных цепей двумя методами: максимума-минимума и теоретико-вероятностного

(вероятностного). Основным методом является - вероятностный. В ГОСТе 21780 -83 [2] рекомендовано расчет точности выполнять вероятностным методом с применением способа попыток. В этом случае нет механизма рационального распределения функционального (суммарного) допуска между

технологическими при решении обратной задачи. Но расчет точности размерных цепей вероятностным методом можно выполнять с использованием способов: попыток, равных допусков и равной точности.

При расчетах методом максимума-минимума допуски на изготовление колонн (по длине) и устройство фундаментов (выравнивающего слоя дна стаканов) получены очень жесткие их соблюдение на практике крайне затруднительно.

При расчете допусков способом попыток предполагается строгое соблюдение норм точности, регламентируемых в СНиПах, что на практике не всегда реализуется.

При применении способа равных допусков функциональный допуск распределяется между технологическими равномерно. Этот способ может применятся в строительстве только для предварительных расчетов, так как в строительстве размеры всех деталей и звеньев цепи одного порядка не встречаются.

Наиболее приемлемым для расчета норм точности (технологических допусков) этим методом являются способ равной точности.

Расчет допусков с применением этого способа сводиться к определению класса точности путем расчета числа единиц допуска или коэффициента точности Кср по выражению:

где I! - единицы допусков составляющих звеньев цепи, мм; А^ -

суммарный допуск, мм; п - число звеньев в цепи.

Технологические допуски определяются, согласно [3], по выражению:

Расчет допусков на геометрические параметры конструкций проводятся на основе выявления размерных связей в конструктивно-технологических схемах зданий и их элементов, составление размерных цепей и решение уравнения точности.

В качестве примера приведем расчеты допусков высотного положения строительных конструкций (верха колонн) четырехэтажного здания в г. Омске серии ИИ 20/70. В соответствии с проектируемой технологией монтажа строительных конструкций и геодезических работ, за базу накопления погрешностей приняты опорные площадки верха колонн зданий. Согласно выражению (1) суммарный допуск А^ = 40,00мм.

Расчет точности вероятностным методом.

а) Способ попыток (проверочный расчет)

Основное уравнение размерной цепи имеет вид:

(2)

(3)

(А£ )2 = (А1! )2 + (Аф )2 + 3(Акг )2 + 2(Акр )2 + (Аки1,2)2 +

кг/ 1 ^\^р

+ (Аи3,4)2,

к \2 (4)

дф дф дк дк дк д

где Ас, Аг, Аг, Ар, Аи, А2 - соответственно допуски на устройство

выравнивающего слоя по дну стакана, передачу высотных отметок в стаканы фундаментов, передачу высотных отметок на низ колонны, разбивку высотных отметок наверх колонны, изготовление длины колонн и суммарный (разности отметок верха колонн).

При использовании этого способа допуски на геодезические работы принимаем по СНиП 3.01.03 - 84 [4], где средняя квадратическая погрешность

передачи высотных отметок тф = тк = ±3.0мм.

Показатель ответственности производственного здания уп = 0,95, а тогда

допуск, согласно [5], будет Аф = = 21 • т = 4 • 3 = 12мм.

Средняя квадратическая погрешность разбивки высотных отметок наверх колонн от риски внизу колонн до риски вверху колонны при измерении

стальной рулеткой будет тр = ±0.7мм, а тогда допуск, с учетом показателя ответственности здания уп = 0.95, будет Ар = 4 • 0.7 = 2.8мм

Согласно СНиП 3.03.01 - 87 [1], Аф = 10,00мм, а допуск на изготовление

колонн по длине по 6 классу точности А*! 2 = Аи3 4 = 24,00мм.

Подставив значение технологических допусков в выражении (4), получим А^ = 42,94мм.

Следовательно, собираемость конструкций не будет обеспечена, так как А^ = 42,94 > 40,00мм.

б) Способ равных допусков.

Суммарный допуск А^ = 40мм.

Все допуски в размерной сети принимаются равными

(Аф =Аф =Акг =Акр =Аки = АД

тогда выражение (4) имеет вид:

(Ах )2 = 9 • (А1)2,

отсюда (А1 )2 = )2 /9 = 13,33мм.

в) Способ равной точности.

При расчете этим способом основная расчетная формула примет вид:

(Ае)2 = (Кср)2 • [(Iф)2 + (1ф)2 + 3(1 к)2 + 2(1 р)2 + (Iи1 2)2 + + (1 к )2] ’ (5)

+ (1 и3,4) ],

где Кср - число единиц допуска или коэффициент точности принимаемым одинаковым для всех технологических операций; I - единица допуска, мм.

Единицы допусков для нашего объекта - четырехэтажного здания серии ИИ 20/70, рассчитанные согласно [3], имеют следующие значения:

1ф = 14,18мм ;1ф = 1к = 18,04мм ;1р = 7,20мм ;^1,2 = 25,61мм; 1£э 4 = 25,61мм.

Тогда Кср = 0,74.

Технологические допуски, определяемые по выражению (3), имеют следующее значение:

Дф = 10,50мм; Д = Д|5 = 13,36мм; Др = 5,33мм; Л!а1,2 = Д!а3,4 =18,96мм.

Расчеты вероятностным методом допусков высотного положения строительных конструкций с применением разных способов показывают различные результаты.

При использовании способа попыток, рекомендованного ГОСТом [2], технологические допуски на разбивочные и строительно-монтажные работы выбираются из СНиПов, а на изготовление деталей - из стандартов.

Практика строительства показывает, что эти нормы не всегда выполняются, а поэтому допуски, рассчитанные вероятностным методом с использованием способа попыток, недостаточно обоснованы и не обеспечивают собираемость строительных конструкций.

При расчете способом равных допусков получены нормы точности на все технологические операции равными, что не соответствует действительности. Распределение суммарного (функционального) допуска между технологическими носит приближенный характер и вопрос о рациональном назначении технологических допусков остается не решенным.

При расчете вероятностным методом с применением способа равной точности допуски на все технологические операции определяются по одному (среднему) коэффициенту точности. Этот способ позволяет более рационально распределить суммарный (функциональный) на все технологические операции на стадии проектирования зданий.

Тогда точность (средняя квадратическая погрешность) передачи высотных отметок в стаканы фундаментов и низ колонн будет

тф = т^ = 13,36/4 = 3,34мм, а разбивки отметок наверх колонн т р = 5,33/4 = 1,33мм.

Точность геодезических разбивочных работ в строительстве

регламентируется СНиП 3.01.03-84 [4].

Разбивочные работы в процессе строительства должны обеспечивать вынос в натуру частей и конструктивных элементов зданий от пунктов геодезической разбивочной основы с заданной точностью.

Средняя квадратическая погрешность отсчета(«взгляда») тв с

использованием нивелира Н-3 и трех метровой рейки зависит главным образом от ту - средней квадратической погрешности приведения визирной оси в горизонтальное положение;т^ средней квадратической погрешности отсчетов по рейке; тд - средней квадратической погрешности нанесения делений на рейке и выражается формулой:

I 2 2 2

тв = '\|ту + то + тд (6)

Величина ту зависит в основном от цены деления уровня т и расстояния от нивелира до рейки S и определяется по формуле (при использовании Н-3) [6]:

т у =±(т ур • БУр", (7)

где тур - средняя квадратическая погрешность установки пузырька уровня в нуль-пункт.

Средняя квадратическая погрешность отсчетов по трехметровой рейке с сантиметровыми делениями определяется, согласно [6], по формуле:

то =±

0,20 • Б V

+ 0,031

мм, (8)

V V у

где V- увеличение зрительной трубы нивелира,

Б - расстояние от нивелира до рейки в м,

1 - наименьшая цена деления рейки.

Средняя квадратическая погрешность нанесения делений на рейке составляет тд=0,5 мм (предельная погрешность 1 мм).

Средняя квадратическая погрешность выноса отметок стаканов

фундамента и граней колон определится по выражению:

тф = Ч = л/т°1 + т°2 + т°п , (9)

где т нп - средняя квадратическая погрешность из-за несоблюдения главного условия нивелира при неравенстве плеч, определяемая по выражению

т нп = «"(Б, - Б2)^. (10)

Для нивелира Н-3 е" = 10", так как допускается тнп = 4 мм на 75 метров.

При расстоянии от нивелира до реек 40 м и 10 м (неравенстве плеч до 30 м)

тф = тк= 1,7 мм

СНиП на геодезические работы в строительстве для зданий до 5 этажей регламентирует тф = тк =± 3 мм. Значит точность передачи высотных отметок будет обеспечена, т.к. тф = тк= 1,7 мм<3 мм.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 3.03.01 - 87. Несущие и ограждающие конструкции. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстрой СССР, 1988. - 140 с.

2. ГОСТ 21780 - 83 (СТ СЭВ 3740 - 82) Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Расчет точности. Госстрой СССР. - М.: Изд -во стандартов, 1984. - 13 с.

3. ГОСТ 21779 - 82 (СТ СЭВ 2681 - 80) Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски. Госстрой СССР. -М.: Изд - во стандартов, 1982. - 22 с.

4. СНиП 3.01.03 - 84. Геодезические работы в строительстве. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 28 с.

5. Столбов Ю.В. Теоретические основы назначения допусков на геодезические разбивочные и строительно-монтажные работы с учетом ответственности сооружений. // Геодез. обесп. стр-ва, монт. и экспл. инж. соор.: Межвед. темат. сб. науч. тр. / НИИПГ. -М.: ЦНИИГАиК, 1991. - С.38 - 41.

6. Практическое пособие по метрологическому обеспечению строительного. - М.: Стройиздат, 1975.- 64 с.

© С.Ю. Столбова, И.П. Савицкий, К.С. Кокуленко, 2009