CC BY
5УДК 621.778.1-428:658.562 Рубин Г.Ш., Калинина А. А.
С -Л
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
АРМАТУРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО - ЦЕЛЕВОГО АНАЛИЗА
V_/
Аннотация В данной работе разработана структурная схема связи потребительских свойств,определены допустимые интервалы изменения показателей и их номинальные значения,разработаны формулы для вычисления оценок единичных показателей, а также проведена апробация методики на условном примере.
Ключевые слова: арматура для железобетонных конструкций, сортовой стан, сортовой прокат, жизненный цикл арматуры, структура свойств арматуры, функционально - целевой анализ, единичная оценка, комплексная оценка
Арматура для железобетонных изделий важнейший компонент современных строительных конструкций. Потребитель постоянно предъявляет новые повышенные требования к качеству железобетонных конструкций и арматуры соответственно.
Арматура производится на сортовом мелкосортном стане 370 итальянской фирмы Danieli. Стан 370 горячей прокатки предназначен для производства широкого профильно-марочного сортамента сортового проката в прутках длиной от 500012000 мм и в бунтах до 2200кг. В качестве исходной заготовки применяется непрерывнолитая заготовка квадратного сечения, разливаемая на МНЛЗ ЭСПЦ.
Арматурный прокат периодического профиля - это стержни с равномерно расположенными на их поверхности под углом к их продольной оси поперечными ребрами для улучшения сцепления с бетоном. Арматурные работы начинаются с монтажа опалубки. Ее конструкция состоит из деревянных или металлических элементов и предназначена для заливки бетонного раствора и создания монолитной железобетонной структуры. После все стержни арматуры в местах пересечения необходимо обязательно соединять с помощью проволоки или сварки. Далее происходит натяжение арматуры. С одного конца она закрепляется к упору, а с другого натягивается специальными домкратами. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона натяжение арматуры снимается. Для того чтобы прийти в первоначальное ненапряженное состояние, арматура сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом.
Метод функционально-целевого анализа (ФЦА) представляет собой совокупность методов анализа качества продукции на основе исследования функций продукции на протяжении его потребительской фазы.
Прежде, чем дальше исследовать функциональный принцип анализа свойств изделия, нужно определить период времени, в который мы будем рассматривать железобетонную арматуру. При этом будем опираться на понятие жизненного цикла изделия. Согласно стандарту ISO 9004-2010 жизненный цикл изделия - это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до момента удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.
В соответствии с потребительской фазой изделия, т.е это промежуток времени, когда изделие обретает все характерные для него свойства и заканчивается моментом достижения, когда в результате износа невозможна эксплуатация изделия, мы выделили три стадии которые выполняет арматура - это транспортная, монтажная и эксплуатационная.
Первой стадией является транспортировка арматуры к месту потребления - транспортная стадия. Она определяет требования к коррозионной стойкости и функциональности. Под функциональностью мы понимаем совокупность таких свойств, как диаметр, овальность, площадь поперечного сечения, т. к их несоблюдение может затруднить транспортировку.
Следующая стадия - монтажная. Она определяет требования к свариваемости и устойчивости к деформациям.
Эксплуатационная стадия - третья стадия потребительской фазы жизненного цикла арматуры. Эта стадия заключается в сохранении геометрических, механических параметров. На этой стадии реализуются основные потребительские функции -сцепление с бетоном, оно определяется геометрией ребер, а именно шаг поперечных ребер, высота поперечных ребер, суммарное расстояние между концами поперечных ребер. И устойчивость к разру-
шению оно характеризуется комплексом механических свойств.
В соответствии с ФЦА построили не классическое дерево свойств, а сетевую структуру, кото-
рая отражает тот факт, что единичные свойства влияют на несколько групповых (рис. 1).
Рис. 1. Структура свойств арматуры для железобетонных конструкций
Для расчета комплексной оценки необходимо сначала определить единичные оценки свойств. Принцип оценивания выбран следующим - оценка зависит от степени близости оцениваемого показателя к номинальному значению (рис. 2). При этом в минусовом допуске можно использовать зависимость, выведенную в статье «^-образная математическая модель единичной оценки качества» (формулы (1) и (2)). А для правого поля допуска выбрана зависимость, полученная по аналогичному принципу в работе Даниловой Ю.В (формулы (3) и (4)).
Рис. 2. График зависимости оценки от Показателей
Если Ртт < Р < РЬ > то
1
М(р) =(Р Ртт^---
(рЬ Ртт ) (Ртах Ртт ) Если Рь < Р < Рп0т, то
; (1)
М(Р) = 1-
(Ртах Р У
1
(Р тах -РЬ) (Ртах-Ртт )
Если Рпот < Р < РЬ , то (Р пот Р ))
; (2)
М(Р) = 1-
1
(Р
тах г пот ) ( РЬ Рп0т )
; (3)
Если Рь < Р < Ртах , то
М(Р) =
1
(Ртах-Р)___
((?тах РЬ) ((?тах Р пот)
(4)
где М - оценка близости к номинальному значению, р - оцениваемое значение показателей, ртт, ртах - максимально и минимально допустимые
оценки показателей, рь - точка, в которой ускорен-
+
ный рост сменяется замедленным ростом, рь -точка, в которой ускоренное убывание сменяется замедленным убыванием.
Для получения конкретных вычислений ртах, рпт это было сделано на основе ГОСТ Р
формул были определены реперные точки ртп, 52544-2006, и сведены в табл. 1.
Таблица 1
Предел значений показателей качества арматуры для железобетонных конструкций
Показатель, единицы измерения Минимальное Номинальное Максимальное зна-
значение р значение р чение р
Диаметр, мм 9,0 9,5 9,8
Овальность, мм 0 1,2
Шаг поперечных ребер, мм 5,1 6 6,9
Высота поперечных ребер, мм 0,8 0,9
Площадь поперечного сечения, мм2 74,6 78,5 82,4
Площадь смятия поперечных ребер профиля, мм 0,052 0,057
Суммарное расстояние между концами поперечных ребер, мм 0 3,1
Угол наклона боковой поверхности ребра, град. 40 45 50
Угол наклона поперечных ребер, град. 35 47,5 60
Предел текучести, Н/мм2 450 500 550
Выносливость арматурной стали, Н/мм2 135 150 165
Относительное удлинение, % 12,6 14 15,4
Временное сопротивление, Н/мм2 540 600 660
Массовая доля марганца, % 1,5 1,7 1,9
Массовая доля кремния, % 0,80 0,95 1,1
Массовая доля меди, % 0 0,55
Массовая доля углерода, % 0,20 0,24 0,29
Массовая доля фосфора, % 0 0,055
Массовая доля серы, % 0 0,055
Углеродный эквивалент, % 0,28 0,52 0,57
Показатели «диаметр», «шаг поперечных ребер», «площадь поперечного сечения», «угол наклона поперечных ребер» и «углеродный эквивалент» определены нормативным документом ГОСТ Р 52544.
Поскольку в нормативном документе ГОСТ Р 52544 не определены поля допусков показателей: «высота поперечных ребер», «площадь смятия поперечных ребер профиля», «угол наклона боковой поверхности ребра», «предел текучести», «выносливость арматурной стали», «относительное удлинение», «временное сопротивление», «массовая доля марганца», «массовая доля кремния», «массовая доля углерода», то интервал допустимых значений принят ± 10% от номинального значения. Такая величина интервала определена на основе анализа литературных источников.
Левая граница показателей «овальность», «массовая доля фосфора», «массовая доля серы», «суммарное расстояние между концами поперечных ребер», «массовая доля меди» выбрана ноль, так как это естественное минимальное значение обусловлено физическим смыслом этих показателей.
Свертка показателей на каждом уровне иерархии производится по формуле:
^7/ а- п В-
п +1) г п (к1+1)В
С = ^-—^-. (5)
4
где С - комплексный (групповой) показатель; и кг - оценки доминирующих и компенсируемых одной группы свойств; а и в - весомости соответствующих свойств.
Для апробации разработанной методики были выбраны три условных образца (табл. 2). Значения показателей были выбраны так, чтобы первый образец был высокого качества. Второй и третий образец выбирали таким образом, чтобы одни показатели были лучше у одного образца, а другие у другого.
Оценки групповых свойств и комплексные оценки трех условных образцов представлены в табл. 3. Сравнительный анализ результатов оценки качества показал, что комплексная оценка первого образца имеет наибольшее значение. Таким образом, первый образец больше удовлетворяет требованиям, предъявляемым потребителями, чем второй и третий образцы.
Таблица 2
Оценки единичных свойств трех образцов
Оценки групповых свойств и комплексная оценка трех образцов
Таблица 3
Условные образцы Транспортная стадия Монтажная стадия Эксплуатационная стадия Комплексная стадия
Первый образец 0,64 0,77 0,71 0,60
Второй образец 0,37 0,26 0,42 0,23
Третий образец 0,32 030 0,26 0,19
На основе ФЦА была разработана методика расчета комплексной оценки качества арматуры для ЖБ конструкций. Эта методика позволяет сравнить уровень качества образцов, произведенных в разное время на одном агрегате, сравнить уровень качества, произведенных разными производителями и определить пути повышения качества.
Список литературы
1. Сахновский, К. В. Железобетонные конструкции / К. В. Сахновский. - 8-е изд., перераб. - М.: Гос-стройиздат, 1959. - 842 с.;
2. Рубин, Г. Ш. Квалиметрия метизного производства: монография / Г. Ш. Рубин. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2012. - 167 с.;
3. Рубин, Г. Ш. Б-образная математическая модель единичной оценки качества / Г. Ш. Рубин, Е. Г. Касаткина // Качество в обработке материалов. - 2014. - № 2. - С. 74-81.
4. Данилова, Ю. В. Совершенствование процедуры разработки стандартов на металлоизделия формализацией согласования позиций заинтересованных сторон: диссертация кандидата технических наук / Ю. В. Данилова. - Магнитогорск: ФГБОУ ВО «МГТУ», 2016. - 155с.
5. ГОСТ Р 52544-2006. Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - Введ. 2006-05-17. - М.: Стандартин-форм, 2006. - 19 с.
