- С несущими поперечными стенами; б - с несущими продольными стенами; в - с несущими продольными и поперечными стенами

Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечивается взаимной связью между панелями стен и перекрытий. Стыки стеновых панелей между собой и панелями перекрытий являются наиболее ответственными узлами в конструкции панельных зданий.

По расположению различают стыки горизонтальные и вертикальные.

На вертикальных стыках панели соединяют с помощью стальных связей (накладок), привариваемых к закладным деталям стыкуемых панелей, или при помощи выпущенных из панелей стальных петель, соединяемых стальными скобами. Вертикальный стык герметизируют от проникновения влаги и продувания упругими прокладками из резины, после чего заклеивают с наружной и внутренней сторон специальной мастикой. Применяют также безметальный шпоночный шов, в котором стык обеспечивается специальной формой стыкуемых граней с заливкой зазоров цементным раствором.

В горизонтальных наружных стыках верхнюю стеновую панель скрепляют с нижней панелью цементным раствором (рис. 4.40). Верхняя панель имеет противодождевой выступ с наружной стороны, закрывающий горизонтальный стык сверху. На наклонной части шва раствор не укладывают, в результате чего создается воздушный зазор, предохраняющий от капиллярного проникновения влаги снаружи через раствор. С наружной стороны стык заполняют утепляющей прокладкой и покрывают герметизирующей мастикой.

Рис. 4.40. Горизонтальный стык наружных панелей

Соединение панелей внутренних стен выполняют сваркой закладных деталей. Вертикальные швы заполняют упругими прокладками и заливают бетоном или цементным раствором.

Панели стен и перекрытий соединяют между собой при помощи оцинкованных накладок и болтов или сваркой металлических связей к закладным деталям, которые строго фиксируются при изготовлении панелей.

Монтаж стеновых панелей выполняется свободно или принудительно.

При свободном монтаже панели в проектное положение устанавливаются сразу и закрепляются без предварительного закрепления и выверки в плане и по высоте. Ориентирами при установке панелей являются вынесенные на монтажный горизонт геодезическими методами разбивочные оси или риски. Свободный монтаж применяется редко, так как всегда имеются препятствия для свободной установки панелей в плане и по высоте (отметка дна котлована, плановое положение и отметка фундамента и т.п.).

При принудительном способе панели в проектное положение устанавливаются и временно закрепляются при помощи специальных приспособлений и оборудования (клиньев, подкосов, растяжек, торцевых стоек, одиночных и групповых кондукторов и т.п.). После выверки панели окончательно закрепляются (обычно сваркой).

Каркасно-панельные здания состоят из несущего каркаса и ограждающих панелей. Основным элементом каркаса являются сборные

Принудительным способом выполняется монтаж панелей также при помощи фиксаторов (рис. 4.41). Простейший фиксатор представляет собой два штыря на верхней грани панели и две соответствующие лунки (углубления) на нижней грани панели, а также соединительные устройства (замки), расположенные в верхней части торцевых граней панелей. Монтируемая панель устанавливается лунками на штыри панели нижнего этажа с одновременным соединением замков. Дополнительных операций по закреплению и выверке монтируемой панели не требуется. При этом точность положения каждой устанавливаемой панели зависит от точности установки ранее смонтированной панели.

Рис. 4.41. Фиксатор для принудительной установки панелей

колонны на всю высоту здания, состоящие из отдельных колонн (ярусов) на один, но чаще всего на два этажа. Каркасно-панельные здания могут быть как с полным, так и с неполным каркасом (рис. 4.42). Неполный каркас, требующий несущих панелей, применяется в зданиях небольшой высоты.

Основным требованием к каркасу является его прочность и пространственная жесткость. Как правило, каркасы выполняются из железобетона. Каркас здания образуют колонны и ригели, опирающиеся на консоли колонн. Расположение ригелей может быть как поперечным, так и продольным (рис. 4.42, а, б).

Рис. 4.42. Схемы каркасных крупнопанельных зданий: а - продольное расположение ригелей; б - поперечное расположение ригелей; в - полный каркас

Применяется и безригельный вариант с опиранием перекрытий непосредственно на колонны. На полки ригелей опираются панели перекрытий. Стены состоят из панелей, соединяемых с элементами каркаса и между собой сваркой закладных деталей.

Сопряжение элементов каркаса достигается сваркой закладных деталей ригелей и колонн, после чего все швы и зазоры между стыкуемыми элементами заливаются раствором и место стыка оштукатуривается (рис. 4.43).

стальная накладка

Рис. 4.43. Сопряжение ригелей и колонн

Наиболее ответственными местами сборного каркаса являются его узлы, в которых стыкуются между собой отдельные элементы сборных колонн. Стыки обычно осуществляются сваркой закладных деталей.

Наиболее простым стыком двух частей сборной колонны является непосредственное опирание на сварные оголовки в их торцах (рис. 4.44, а). Верхний оголовок имеет стальную или бетонную центрирующую прокладку. Выпуски арматуры соединяют сваркой и стык замоноличивают мелкозернистым бетоном или цементным раствором.

Рис. 4.44. Стыки колонн: а - со сварным оголовком; б - платформенный

Колонны могут опираться друг на друга через ригели (платформенный стык) (рис. 4.44, 6). Стык закрепляют сваркой стальных закладных деталей в торцах колонны и опорных плоскостях ригелей. Платформенный стык колонн может быть решен не через ригель, а через перекрытие размером на комнату.

Навесные панели стен могут крепиться в зависимости от их положения к колоннам, ригелям и крайним плитам. Крепление осуществляется с помощью стальных стержней, привариваемых к закладным деталям (рис. 4.45).

Рис. 4.45. Крепление стеновых панелей к колонне

Чтобы своевременно производить геодезические работы, необходимо знать технологическую последовательность монтажа зданий.

2. Геодезические работы при сооружении гражданских панельных зданий

Основными элементами крупнопанельных зданий являются: фундаменты, стены (наружные и внутренние), перекрытия, лестничные площадки и марши, лифтовые шахты, сантехузлы, вентиляционные блоки, крыши.

Геодезические работы начинаются до строительно-монтажных работ с выноса и закрепления на местности основных осей здания, установки обноски (обычно инвентарной, состоящей из металлических стоек, забиваемых в грунт и скрепляемых хомутами с трубчатым ограждением) на расстоянии

3-4 м от наружных стен, чтобы не мешать рытью котлована и монтажу фундамента, и переноса на обноску основных и дополнительных осей здания.

По окончании рытья котлована через ограждение обноски натягивают по осям здания тонкие проволоки (нити) и переносят вниз их пересечения с помощью отвесов. В местах пересечения осей устанавливают

маячные фундаментные блоки и выверяют их положения в плане и по высоте. По маячным блокам укладывают рядовые блоки на цементном растворе. Верхний обрез сборного фундамента по нивелиру выводят до проектной отметки с помощью выравнивающего слоя цементного раствора.

При наличии подвала монтируют блоки его стен так же, как и фундаментные блоки, и укладывают на проектной отметке с помощью нивелира плиты перекрытия над подвалом (разность отметок по углам перекрытия допускается не более 20 мм).

На перекрытии создают и закрепляют внутреннюю планово­высотную сеть здания с погрешностью не более 2 мм и выносят основные и монтажные оси.

На перекрытиях делают также разметку (наносят ориентирные риски) под панели наружных и внутренних стен. Разметку для панелей наружных стен выполняют от основных осей, а для разметки панелей внутренних стен выносят дополнительные оси. Для каждой панели наносят на перекрытии три ориентирные риски (рис. 4.46): две продольные и одну поперечную. Продольные риски наносят параллельно разбивочным осям на

расстоянии 200 мм от грани панели, т.е. на расстоянии от оси у+ 200мм ^

где Р - ширина панели. Поперечные риски наносят на расстоянии 200 мм от торца устанавливаемой панели. Разметку ориентирных рисок выполняют однообразно на всех междуэтажных перекрытиях.

Рис. 4.46. Разметка ориентирных рисок для установки стеновых панелей

Перед установкой выполняют контроль геометрических параметров панелей (рис. 4.47), для чего измеряют длину /, высоту h, ширину Р (они характеризуют параллельность граней панели), а также длины диагоналей d,

разность которых характеризует перекос панели. Измерение параметров /, Л, Р выполняют в трех разных местах (на рис. 4.47 точки 1,2,3): в середине и на расстоянии 0,1 величины параметра / или Лот краев панели.

Рис. 4.47. Контроль геометрических параметров стеновых панелей

а)

До установки панелей стен выравнивают для них опорную площадку с помощью бетонного раствора. Для этого нивелируют не менее двух точек в местах установки каждой панели таким образом, чтобы была определена высота наивысшей точки (обычно это стыки смежных перекрытий или перекрытий и наружных стен). К отметке наивысшей точки прибавляют минимальную толщину растворного слоя (5 мм) и получают отметку монтажного горизонта (расчетную отметку низа панелей), на которую выводят по два бетонных знака (маяка) под каждую панель на расстоянии 20-40 см от ее торцов (рис. 4.48). Толщину маяков вычисляют как разность

б)

Рис. 4.48. Маяки на монтажном горизонте: а - под панели перекрытий; б - под стеновые панели

отметки монтажного горизонта и фактической отметки места установки маяка. Отличие отметок маяков от отметки монтажного горизонта допускается не более 10 мм. С помощью маяков раскладывают раствор бетона на уровень монтажного горизонта по всей длине устанавливаемой панели.

Устанавливают сначала маячные панели наружных стен этажа (по углам здания и через 20-30 м). Панель подводят краном к месту установки с внешней стороны здания и опускают строго вертикально на подготовленное основание. В плановое положение панель устанавливают по ориентирным рискам на перекрытии, проверяют установку по наружной грани и временно закрепляют с помощью подкосов.

После временного закрепления наружных панелей устанавпивают и временно закрепляют внутренние панели по предварительно размеченным рискам. Если панели устанавливают на штыревые закладные фиксаторы, то предварительно выполняется их закладка и выверка.

По окончании монтажа всех панелей выполняют планово-высотную исполнительную съемку этажа. Съемку каждой панели выполняют по четырем угловым точкам (двум внизу и двум вверху).

Положение низа панели проверяют промерами рулеткой от тех же ориентирных рисок, по которым панель устанавливалась в проектное положение. Вертикальность панелей выверяют рейкой-отвесом (рис. 4.49,а), боковым нивелированием или прибором вертикального проектирования (ПВП) через отверстия в перекрытиях (рис. 4.49, б).

кронштейн

упорная

планка

б)

Рис. 4.49. Схема выверки панелей: а - отвес-линейкой; б - прибором ПВП

а)

D

шкала отвес ф

Отвес-линейка представляет собой планку с кронштейном и упорами для укрепления к верхнему торцу панели параллельно ее вертикальной плоскости. В верхней части линейки имеется отверстие для подвеса нити отвеса, которое находится на одной отвесной линии с нулевым делением миллиметровой шкалы, расположенной в нижней части линейки. Нить отвеса, пересекающая шкалу, указывает величину и направление отклонения панели от вертикали.

При выверке вертикальности панелей прибором ПВП для каждой панели выполняют два отсчета по горизонтальной рейке: внизу Пн и вверху Пв. Разность отсчетов Пв-Пн для одной и той же панели является ее отклонением от вертикали в линейной мере, а эта же разность на панелях смежных этажей является смещением панелей с вертикапьной оси.

При планово-высотной съемке этажа нивелируют также все панели перекрытия в четырех угловых точках каждую.

По результатам планово-высотной съемки составляют исполнительную схему этажа, на которой показывают: величину и направление отклонения двух крайних точек каждой панели от разбивочной оси (допустимая величина отклонения 4мм) и от вертикали (допустимая величина отклонения 5 мм) и выделяют те панели, которые установлены с нарушением этих допусков. На исполнительной схеме показывают также отклонения от отметки монтажного горизонта каждого из четырех углов панели перекрытия. Допускается разность в отметках двух смежных элементов до 8 мм. Недопустимые отклонения устраняются (панели в вертикальное положение приводят вращением стяжных муфт подкосов), после чего сборные конструкции скрепляются между собой окончательно, и составляется окончательная исполнительная схема этажа - основной документ приемки этажа.

Незначительные отклонения от указанных допусков не вызывают серьезных осложнений, так как они могут быть компенсированы за счет толщины швов, зазоров, прокладок и т.п.

После установки панелей этажа образуются лестничные клетки, в которых сразу монтируют лестницы, проверяя точность их опирания и горизонтальность ступеней по уровню. Лестничный марш должен точно примыкать к стеновым панелям.

Плиты перекрытия следующего этажа укладывают от лестничных клеток, выводя их на проектный уровень в горизонтальное положение с помощью нивелира, а в плане - по рискам.

Для монтажа надземной части переносят вверх на перекрытия каждого этажа разбивочные и смещенные оси с погрешностью не более 2 мм наклонным проектированием теодолитами типа Т2 и Т5 или приборами вертикального проектирования. На каждом этаже в точках пересечения поперечных и продольных смещенных осей измеряют полученные углы, которые не должны отличаться от прямых более чем на 45”. Линии измеряют стальной компарированной рулеткой с относительной погрешностью не более 1:7000.

Весьма ответственным является монтаж лоджий. После временной установки стенки лоджии сразу же выполняется ее выверка, так как конструкция лоджии требует срочной приварки этой стенки к примыкающей наружной панели. Отклонение оси панели лоджии в плане относительно поперечных разбивочных осей допускается 4 мм, а по вертикали 5 мм.

При монтаже высотных зданий (выше 16 этажей) создают внутреннюю сеть на перекрытии подземной части от знаков внешней основы в виде прямоугольника или двух смежных прямоугольников. Пункты этой сети переносят вертикальным проектированием через отверстия в перекрытиях на каждый этаж и от них развивают плановые сети на монтажных горизонтах.

Координаты точек и расстояния между ними на перекрытии каждого этажа должны быть равны проектным в пределах точности их переноса по вертикали. В тех случаях, когда вверх спроектированы только две исходные точки, находящиеся на одной параллельно смещенной линии (лучше всего на продольной), то плановую основу этажа развивают от этой линии. Точность построения плановой основы в этом случае может быть определена по формуле

(4.23)

где S- длина линии, m_s - средняя квадратическая погрешность измерения линии, тр - средняя квадратическая погрешность измерения углов.

Пример. При S = 60м, nip - 5" (для теодолита Т5), относительной погрешности измерения линии 1:50000 (2 мм на 100 м)

С учетом погрешности перенесения пунктов на исходный горизонт (относительная погрешность порядка 1:25000) и вертикального проектирования на монтажный горизонт (порядка 1 мм) общая погрешность плановой сети монтажного горизонта составит около Змм, что вполне достаточно для геодезического обеспечения всех видов работ на этаже.

4.17.3. Геодезические работы при сооружении гражданских каркасно-панельных зданий

Основной частью сборных каркасно-панельных зданий является сборный каркас, обычно железобетонный, который состоит из колонн, ригелей, панелей перекрытий и вертикальных связей - диафрагм жесткости (вертикальных стен из сборных железобетонных панелей толщиной 120 мм, соединяемых с элементами каркаса и между собой сваркой закладных деталей). Вертикальные связевые стены проходят по всей высоте здания и образуют так называемое ядро жесткости (рис. 4.50), которое обычно располагается в центральной части здания и используется для размещения лифтовых и коммуникационных шахт, лестничных клеток.

Вертикальные связевые стены закрепляются в фундаментах и соединяются с перекрытиями, которые в свою очередь являются горизонтальными диафрагмами жесткости.

Для обеспечения большей жесткости каркаса высотных зданий, кроме того, создают специальные горизонтальные перекрытия (диски), образующие так называемые технические этажи, которые используются для размещения инженерного оборудования.

а) б) в)

Рис. 4.50. Вертикальные связевые стены: а - коробчатые; б - иксобразные; в - кольцевые

Иногда железобетонные ядра жесткости возводят монолитными до монтажа каркаса.

Геодезические работы начинаются с выноса основных осей здания и разбивки фундаментов-стаканов под колонны. В состав работ по монтажу фундаментов входят: зачистка основания до проектной отметки на песчаных грунтах или подсыпка песка до проектной отметки, если фундаменты возводятся на других грунтах; вынос фундаментов на подготовленное основание; установка фундаментов в проектное положение; выверка планового положения фундаментов и отметок дна стаканов; засыпка грунта до верха смонтированных фундаментов.

Основной элемент каркаса - сборные колонны на всю высоту здания. Отдельная часть колонны (ярус) имеет высоту на один, но чаще всего на два этажа. Колонны подземной части здания устанавливают в подготовленные фундаменты стаканного типа. Колонну поднимают краном над фундаментом, приводят ее основание в проектное положение по осевым рискам на колонне и фундаменте. Установку колонны проверяют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и по высоте. После выверки колонна закрепляется монтажными приспособлениями и кран освобождается, а бетонирование колонны в фундаменте выполняет звено бетонщиков.

По горизонтальной рейке, прикладываемой к нижним осевым рискам колонн, определяют их смещение с разбивочных осей. Сравнением нижних и верхних отсчетов по горизонтальной рейке определяют отклонение колонны от вертикали (допустимое отклонение не более 5 мм).

На установленных колоннах нивелируют консольные выступы, на которые укладываются ригели каркаса. Допустимое отклонение от проектной отметки в пределах подполья не должно превышать 5 мм.

Перед укладкой ригелей на консоли колонн выпрямляют арматурные выпуски и очищают закладные детали. В поперечном направлении ригели укладывают совмещением их осей (выпуски верхней арматуры) с осями колонн (выпуски арматуры). В продольном направлении ригели укладывают, соблюдая равенство площадей опирания на консоли колонн. После выверки ригелей их опорные закладные детали приваривают к консолям колонн. Вначале монтируют нижние, а потом верхние ригели.

Связевые плиты жесткости укладывают на полки приваренных к консолям ригелей и временно закрепляют их, после чего выполняется исполнительная планово-высотная съемка установленного каркаса, по результатам которой выявляют и устраняют недопустимые отклонения элементов каркаса. Исполнительную съемку каркаса выполняют также после окончательного закрепления сваркой всех элементов каркаса. На исполнительной схеме показывают: величину отклонения от проекта геометрической оси каждой колонны и отметки их консолей и оголовков; положение оси ригелей, отметки его концов и т.д. Исполнительная схема является основным документом при приемке каркаса техподвала и каждого яруса каркаса.

Плиты перекрытий укладывают на ригели и после выверки и необходимых исправлений сваривают с закладными деталями ригелей и колонн.

Стеновые панели, как правило, являются навесными и конструктивно независимой частью каркасного здания. Их монтируют после закрепления несущей конструкции. Предварительно выполняют разметку панелей и колонн (рис. 4.51): на панели отмечают грань и уровень подвески, а на колон­не - две установочные риски для каждой панели. Совмещением рисок панель устанавливают в проектное положение и временно закрепляют подкосами ее вверх к плитам перекрытия или к колоннам, после чего выполняется выверка панели и постоянное закрепление ее низа.

Монтаж панелей наружных стен смежных этажей выполняется одновременно после монтажа каркаса верхнего этажа.

На полу или перекрытии техподполья от пунктов внешней основы создают планово-высотную внутреннюю сеть здания (исходную), которая проектируется на перекрытия каждого яруса (ярус - два этажа), т.е. на каждый нечетный этаж. Перенос пунктов плановой сети выполняется способом вертикального проектирования, а высотной - техническим нивелированием с закреплением не менее двух реперов на каждом ярусе.

От перенесенных на этажи пунктов и линий плановой сети выносят на оголовки колонн и закрепляют рисками продольные и поперечные оси здания полярным способом или способом бокового нивелирования, если линии внутренней сети параллельны основным осям здания. В этом случае над зенитной (перенесенной) точкой центрируют теодолит и ориентируют его на другую зенитную точку линии параллельно смещенной оси. Горизонтальную реечку или рулетку с миллиметровыми делениями прикладывают к оголовку колонны нижележащего этажа (яруса) и устанавливают ее на отсчет, равный смещению оси. По пятке рейки или нулевому делению рулетки отмечают карандашом на колонне положение разбивочной оси при двух положениях вертикального круга, закрепляя среднее положение яркой краской.

Рис. 4.51. Разметка навесных панелей (а) н колонн (6)

При выносе основных осей на этажах допускается их смещение относительно осей исходного горизонта до 5 мм на первых пяти этажах и до 8 мм - на последующих. В дальнейшем эти оси являются исходными для разбивочных работ и исполнительных съемок на этажах.

На каждом этаже разбивают одноименные оси, определяющие положение колонн, ригелей, а также панелей, ограждающих лифтовые шахты, неправильная установка которых может привести к несоответствию габаритов шахты и лифта на том или ином этаже.

На каждом этаже после монтажа панелей перегородок укладывают наружные ригели, центрируют их по осевым рискам и приваривают к колоннам, предварительно выполнив выверку колонн в осях и по вертикали. Обе задачи решаются способом бокового нивелирования при помощи точного нивелира. Этим же способом выверяют плановое положение перегородочных панелей.

Исправив после исполнительной съемки положение перегородочных панелей, перекрывают их ригелями и укладывают перекрытие следующего этажа.

После планово-высотной выверки и необходимых исправлений панели перекрытия сваривают с колоннами и ригелями, а потом выполняют исполнительную съемку готового участка этажа. Затем монтируют вертикальные диафрагмы жесткости, перегородочные панели, шахты лифтов и другие сборные элементы. Геодезическая выверка планового положения лифтовых шахт обязательно выполняется на каждом этаже.

Порядок работы на четных этажах аналогичен, с той разницей, что колонны на четных этажах не устанавливают.

По окончании монтажа верхнего этажа от осей, вынесенных на верхнее перекрытие (или от параллельно смещенных линий), проверяют установку парапетных (ограждающих крышу) панелей и вентиляционных блоков.

18. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКОВ

Объемными (объемно-пространственными) блоками называются крупные железобетонные коробки в виде отдельных помещений или квартир, изготовляемых в заводских условиях. Объемные блоки доставляются на строительную площадку с законченной наружной и внутренней отделкой, установленным внутренним оборудованием. На строительной площадке выполняется только монтаж блоков на заранее подготовленный фундамент, заделка стыков, сопряжение коммуникаций и устройство кровли.

Здания из крупных объемных блоков бывают следующих конструктивных типов (рис. 4.52):

• блочные (наиболее применяющиеся) - из отдельных несущих объемных блоков, которые устанавливаются один на другой;

• панельно-блочные, состоящие из несущих объемных блоков в сочетании с плоскими панелями стен и перекрытий;

• каркасно-блочные, состоящие из каркаса, на который опираются объемные блоки.

а) б) в)

объёмные панели стеновые панели стойки каркаса

Рис. 4.52. Конструктивные схемы зданий из объемных блоков: а - блочная; б - панельно-блочная; в - каркасно-блочная

Способы опирания блоков друг на друга определяют и конструкцию фундаментов здания. В блочных и каркасных зданиях по углам применяют столбчатые фундаменты. При опирании блоков по контуру или по двум сторонам применяют ленточные фундаменты. Наиболее целесообразным видом фундаментов являются свайные.

Крыша здания из объемных блоков может быть совмещенной из специальных панелей или скатной из сборных пространственных элементов.

Объемный блок - это готовая или подготовленная под отделку железобетонная коробка с установленным инженерным оборудованием (остеклены окна, навешены двери, смонтированы трубопроводы и санитар- но-технические приборы и др.).

До монтажа блоков на каждом монтажном горизонте выносят и закрепляют рисками проектные оси, а также четыре марки по углам в местах установки блока на проектную высоту. По периметру блока укладывают и выравнивают полосу раствора шириной 150-200 мм на 3-5 мм выше марок.

При монтаже блоки подают к месту установки краном (вес блока составляет 20 т и более). Блоки временного закрепления не требуют, так как они достаточно устойчивы. В то же время их трудно после перемещать для окончательной установки в проектное положение совмещением рисок на перекрытии и блоке. Поэтому стремятся устанавливать блоки в проектное положение сразу без выверки. Для этого весьма эффективным является использование специальных фиксаторов, устанавливаемых в швах нижележащего этажа.

После установки блоков их скрепляют сваркой закладных деталей в соответствии с проектом.

18. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

При возведении зданий из монолитного железобетона от фундамента вертикально вверх монтируют каркас из стальных стержней приблизительно на 15-20 см более узкий, чем проектная толщина стен, ограждают его с обеих сторон объемными щитами (обычно металлическими), т.е. опалубкой, или постоянными железобетонными панелями, и образовавшееся внутреннее пространство проектной толщины заполняют раствором бетона. После затвердевания бетона щиты поднимают вверх или монтируют следующий ряд железобетонных панелей над нижним и поступают аналогично.

Одним из прогрессивных способов возведения зданий из монолитного железобетона является непрерывное бетонирование металлического каркаса с помощью скользящей опалубки. Этим способом возводят различные монолитные сооружения: элеваторы, силосы, многоэтажные общественные и жилые здания, мостовые опоры, ядра жесткости и др.

Монтаж здания начинается с устройства на проектной отметке горизонтальной фундаментной плиты из монолитного железобетона. Для этого выносят и закрепляют основные оси здания, отрывают на проектную глубину котлован для фундамента и передают оси на дно котлована. В котловане монтируют горизонтальный каркас из арматурной стали, закрепляют на нем сваркой вынесенные от осей арматурные стержни вертикальных стен (длина стержней должна быть, как минимум, на 10 см больше толщины фундаментной плиты) и закладные детали. После исполнительной съемки каркаса и устранения выявленных недопустимых отклонений по контуру фундаментной плиты устанавливают опалубку и заливают каркас раствором бетона до проектной отметки, проверяя горизонтальность верхней плоскости плиты нивелированием по квадратам.

направляющие

На фундаментной плите создают внутреннюю сеть здания, от пунктов которой выносят основные оси, контуры стен и металлического каркаса. К выходам арматурных стержней приваривают стальные стержни, проверяя их вертикальность отвесом, и монтируют каркасы стен до следующего монтажного горизонта. На арматуру каркаса выносят и монтируют закладные детали, проемы, ниши и т.д. По окончании монтажа каркаса выполняют его исполнительную съемку.

После устранения недопустимых откчонений приступают к установке скользящей опалубки по контуру стен из отдельных щитов высотой 1-1,5 м.

Перед монтажом опалубки нивелируют ее опорную площадку на фундаментной плите (площадка ограничена контуром стены) и вычисляют отметку нижней кромки щитов, для чего к максимальной отметке прибавляют 20-30 мм.

В плановое положение щиты устанавливают с помощью теодолита совмещением установочных рисок на них с контурными рисками стен на фундаментной плите (рис. 4.53).

В горизонтальное положение нижняя кромка каждого щита устанавливают с помощью подкладок соответствующей толщины, после чего проверяется горизонтальность верхней кромки щита нивелированием двух крайних его углов. В вертикальное положение щиты устанавливают по отвесу. Через каждые 1,5-2 м устанавливают строго вертикально с помощью теодолита специальные направляющие арматурные стержни для гидравлических домкратов на стальных рамах, которые связывают щиты опалубки (рис. 4.54).

Домкраты перемещаются по вертикальным стержням и одновременно поднимают вверх всю опалубку.

Рис. 4.54. Конструкция скользящей опалубки

На домкратные рамы опираются горизонтальные фермы настила рабочего пола, с которого монтируют арматуру и укладывают бетонную смесь. К рамам подвешивают также верхние и нижние подмостки, с которых выполняется обслуживание опалубки и первоначальная отделка готовых стен (рис. 4.54).

По окончании монтажа опалубки выполняют ее исполнительную съемку от основных осей способом бокового нивелирования, по результатам которой окончательно приводят опалубку в проектное положение.

В состав геодезических работ при возведении монолитных зданий с помощью скользящей опалубки входит: контроль за движением опалубки по вертикали; контроль за горизонтальностью рабочего пола и его высотным положением; определение планового и высотного положения подъемных механизмов; передача отметок на рабочий пол опалубки по мере ее подъема; вынос проектных отметок для закладных деталей.

Вертикальность движения опалубки контролируется отвесом, теодолитом или надир-прибором, установленным на опалубке. Надир-прибор предназначен для вертикального визирования сверху вниз (это обычно зенит- прибор с поворотной призмой, которая изменяет на 180° направление визирного луча), и в отношении точности, удобства и безопасности работ его применение является наиболее предпочтительным.

По мере подъема опалубки через каждые 3-4 м высоты выполняют ее планово-высотную исполнительную съемку, по результатам которой определяют отклонение опалубки от вертикали и изменение ее формы, а также плановое и высотное положение закладных деталей.

На рабочий настил передают проектные отметки и контролируют горизонтальность по четырем его угловым точкам через каждые 10-20 см высоты. Наклон пола устраняют регулировкой хода домкратов.

Горизонтальность опалубки во время бетонирования контролируют нивелиром или по заранее вынесенным на домкратные стержни рискам.

Вертикальность готовых стен контролируют способами наклонного и вертикального визирования, бокового нивелирования или отвесами специальной конструкции.

18. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СООРУЖЕНИЯ

На положение конструкции в сборном строительстве влияют три независимых фактора, которыми и определяется его суммарная погрешность т: точность т_и изготовления конструкции; точность т_г разбивочных геодезических работ, точность т_м строительно-монтажных работ, т.е.

Контроль геометрических параметров возведенных сооружений или отдельных конструкций является контролем общего результата работ: изготовления строительных элементов, геодезических и строительных работ.

Контроль геометрических параметров строительных элементов, поступающих на строительную площадку (колонн, ферм, ригелей, подкрановых балок, панелей и др.) заключается в определении размеров, перекоса, пропеллерности граней, положения закладных деталей и выполняется геодезической службой монтажной организации. Допустимая средняя квадратическая погрешность при контроле геометрических параметров сборных конструкций не должна превышать 0,15 величины допускаемого отклонения для данного параметра.

Контроль геодезических разбивочных работ является составной частью их выполнения (многократное измерение длины линии, угла, превышения; вынос проектных отметок с двух и более реперов; построение проектной точки с нескольких исходных пунктов и т.д.). Точность геодезических разбивочных работ дана в табл. 3.2.

Процесс возведения зданий и сооружений также сопровождается контрольными геодезическими измерениями. Геодезический контроль точности параметров сооружения заключается в определении фактического положения конструкций в плане, по высоте и относительно вертикали как на стадии временного закрепления, так и после их окончательного закрепления.

Точность изготовления строительных элементов, точность геодезических разбивочных и строительных работ нормируется государственными стандартами: ГОСТ 21778-81, ГОСТ 21779-82, ГОСТ 21180-83 («Система обеспечения геометрической точности в строительстве»), которыми предусматривается контроль пяти основных показателей.

1. Неравенство длин опирания монтируемого элемента на уже смонтированный.

2. Несовмещение ориентиров при установке низа элемента. Например, при установке сборных колонн одна на другую это будет погрешность несовмещения низа монтируемой колонны с верхом ранее установленной.

3. Герметичность швов между наружными стеновыми панелями и сборными конструкциями. Отклонение в размере шва от проектного допускается не более 10мм.

4. Несовпадение поверхностей монтируемых элементов. Например, панели перекрытия должны иметь одинаковую отметку, т.е. их поверхности должны совпадать.

5. Вертикальность устанавливаемых элементов, возводимых отвесно (стены, колонны, ограждения и т.п.).

Стандарты ГОСТ 23615-79 и ГОСТ 23616-79 также относятся к системе геометрической точности в строительстве и содержат правила: расчета точности строительно-монтажных работ; контроля точности геометрических параметров строительных элементов (конструкций, изделий и т.п.); контроля точности выполнения разбивочных работ в процессе строительства.

Контроль точности изготовления поставляемых на монтаж изделий осуществляется выборками малого объема п £ 10.

При контроле точности геодезических построений (осей, отметок, ориентиров и т.п.) выполняются 5-10 измерений.

При контроле точности монтажа выполняются не менее 240 измерений.

Геодезический контроль, выполняемый в процессе строительства, оформляется геодезической документацией: исполнительные геодезические схемы; чертежи, профили, разрезы и т.п.; журналы геодезического контроля, акты геодезической проверки, полевые журналы.

Средние квадратические погрешности геодезического контроля при возведении строительных конструкций не должны превышать величин, приведенных в табл.4.6.

Таблица 4.6

Точность геодезического контроля строительно-монтажных работ

Объекты контроля

Допустимые ср. кв. погрешности (±) мм

Плановое положение конструкций (относительно разбивочных осей): фундаментных блоков, осей стаканов фундаментов и анкерных болтов, колонн металлических и железобетонных, панелей блоков и стен, стропильных и подстропильных ферм, ригелей, прогонов, плит перекрытий, сборных элементов трубопроводов Взаимное плановое положение конструкций: подкрановых рельсов в одном пролете здания ферм, балок, ригелей по верхнему поясу в пределах шага колонн или пролета здания подкрановых рельсов относительно подкрановой балки Вертикальное положение конструкций: панелей и блоков в жилых и общественных зданиях металлических и железобетонных колонн высотой Н, м: до 5 от 5 до 15 свыше 15 дымовых труб, сило сов, башен и градирен Высотное положение конструкций (относительно проекта): опорных поверхностей фундаментов: под железобетонные колонны и элементы сборных трубопроводов под металлические колонны, стеновые панели и блоки опорных площадок подкрановых балок и рельсов, ригелей и ферм, эле­ментов перекрытия и трубопроводов, верха анкерных болтов и других закладных частей

2 2 4 3 2 2 3 0,00017Я, но не более ±6 мм 0,002 Ш 1 2

Контроль точности выполняется преимущественно выборочный.

Сплошной контроль выполняется при ограниченных объемах работ, при освоении новых технологий или при решении нестандартных задач. Правила назначения контроля точности геометрических размеров установлены в ГОСТ 21616-79.

Контролировать следует точность только тех элементов, узлов и конструкций, от положения которых зависят их несущая и ограждающая способность, а также точность монтажа (укладки) на последующих этапах работ.

Средняя квадратическая погрешность контрольного измерения т и допустимое отклонение S контролируемого параметра находятся в следующей зависимости:

т<>0,25. (4.25)

При этом цена наименьшего деления шкалы отсчетного устройства средств измерений должна составлять 0,1 от допуска контролируемого параметра.

Геометрической основой контрольных измерений при установке конструкций в проектное положение являются знаки разбивочной сети здания (сооружения), разбивочные оси и параллельные им линии, установочные риски на боковых гранях конструкций, реперы, марки, маяки.

Плановым геодезическим контролем проверяется фактическое положение продольных и поперечных осей или граней конструкций относительно разбивочных осей или параллельных им линий.

Высотным геодезическим контролем проверяется положение монтируемых конструкций относительно вертикальной или наклонной линии.

Фактическое положение элементов, узлов и конструкций в плане, по высоте, их вертикальность, соосность, горизонтальность, уклон, совмещение плоскостей, размеры швов, зазоров или уступов, расположение закладных элементов, отверстий, ниш или штраб должны определяться на всех этапах геодезической службой строительной или специальной организации.

При контроле сопоставляют измеренные величины с проектными размерами и отметками, а вычисленные отклонения - с величинами допусков, установленных в СНиПах и проектах.

Геодезический контроль положения конструкций зданий и сооружений в плане выполняется, как правило, непосредственными измерениями расстояний между осями, установочными или монтажными рисками, а также гранями (плоскостями) монтируемых деталей с помощью эталонированных мерных приборов или специальных шаблонов.

Контроль точности производства земляных работ выполняется в плане и по высоте. Объемы контроля в плане составляют не менее 10% от числа точек, выносимых при разбивке возводимого сооружения (вершин квадратов картограммы, габаритов котлованов, углов поворота траншей и т.п.).

При контроле земляных оснований под фундаменты, зачищаемых вручную, выполняют сплошные измерения. Высотное положение точек определяют геометрическим или тригонометрическим нивелированием.

Контроль точности устройства фундаментов выполняется в плановом и высотном положениях. В плане проверяют расстояния между осями (фундаментами), места пересечения несущих стен, оснований закладных деталей и анкерных болтов (5% от общего объема устанавливаемых фундаментов). Проверку выполняют измерением расстояний от ранее вынесенных ориентиров до геометрических осей фундаментов и вычислением допущенных отклонений от проектных значений. По высоте контролируют одну отметку на 100 м² проверяемого участка.

Контроль точности монтажа надземной части зданий или сооружений выполняется в плане и по высоте. В плане измеряют расстояния между смонтированными элементами и вычисляют допущенные отклонения от их проектного положения, используя привязки и расстояния между осями.

Вертикальность колонн высотой до 3 м определяют отвесом, а при больших высотах применяют точные теодолиты или лазерные приборы. При выверке колонн определяют: смещение колонны в нижнем сечении относительно разбивочных осей; отклонение осей колонн от вертикали; высотное положение колонн. Для нивелирования консолей невысоких колонн (до5-6 м) применяют уголки, надежно скрепленные с рейкой.

Вертикальность колонн целесообразно определять боковым нивелированием с помощью теодолита, установленного на линии, параллельной оси колонн, и легкой рейки, прикладываемой горизонтально к нижней и верхней рискам каждой колонны. По результатам бокового нивелирования вычисляют величины смещения низа колонн с оси ряда (как разность нижнего отсчета по горизонтальной рейке и величины смещения теодолита с разбивочной оси) и величину отклонения оголовка колонны от вертикали (как разность нижнего и верхнего отсчетов по горизонтальной рейке).

Высотное положение элементов монтажного горизонта (панелей перекрытий, верхних торцов наружных и внутренних панелей, лестничных площадок, лифтовых шахт) определяют геометрическим нивелированием.

На монтажном горизонте нивелируют все опорные площадки под установку последующих элементов. Рейку устанавливают на четырех углах панелей перекрытий, на выступах наружных панелей, на верхний торец объемных элементов лифтовых шахт. Нивелирование точек элементов монтажного горизонта выполняется от рабочих реперов со средней квадратической погрешностью не более 2 мм.

Местоположение лифтовых шахт определяют промерами от монтажных рисок или разбивочных осей. В процессе строительства шахты контролируют ее внутренние размеры и вертикальность ствола. Размеры диагоналей проверяют стальной рулеткой, вертикальность - с помощью отвеса, оптических центриров или лазерных приборов вертикального проектирования.

Прямолинейность поясов стропильных и подстропильных ферм контролируют натяжением шнура или проволоки между опорными узлами, а вертикальность плоскости ферм - отвесом.

При возведении кирпичных и блочных зданий контролируют вертикальность стен в пределах двух этажей отвесом, а при более высоких стенах применяют отвес на блоке. От нити отвеса перпендикулярами определяют расстояния до стены в наиболее характерных точках или через равные промежутки. Постоянство этих расстояний указывает на вертикальность стены.

Горизонтальность рядов кладки контролируют порядовками, размеченными на толщину кирпича или блока и растворного шва. Между порядовками натягивают шнур, который показывает линию кладки.

Вертикальность поверхности и углов кладки, горизонтальность ее рядов проверяются не реже двух раз на 1 м высоты кладки.

По окончании кладки каждого этажа проверяют геометрическим нивелированием через 5-6 м соответствие его горизонта проектному.

Толщину возводимых кирпичных стен контролируют рейкой-шаблоном с вырезом соответствующего размера.

Контроль планового положения стен выполняется промерами от их продольных и поперечных разбивочных осей.

18. РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ

1. Виды и принципы расчета размерных цепей

Инженерное сооружение состоит из отдельных взаимосвязанных строительных конструкций и деталей, проектные размеры которых указываются в рабочих чертежах. Эти размеры являются взаимозависимыми, так как изменение любого из них влияет на другие размеры.

Совокупность взаимосвязанных размеров (линейных, угловых или тех и других вместе) отдельных частей сооружения, образующих замкнутый контур, называется размерной цепью (рис. 4.55).

У

Рис. 4.55. Размерная цепь

Каждый размер называется звеном размерной цепи. В размерной цепи обязательно имеется одно резулыпирующее звено (исходное или замыкающее) и несколько составляющих звеньев.

Исходным называется звено, размер которого строго определен (задан, фиксирован). Размеры составляющих звеньев, влияющих на размер исходного звена, в этом случае рассчитывают.

Замыкающим в размерной цепи является звено, размер которого при сборке отдельного замкнутого контура сооружения не задается, а получается в результате реализации отдельных звеньев.

Исходное или замыкающее звено в размерной цепи образует кратчайший путь в контуре (между поверхностями, гранями, ребрами, осями и т.д. конструкций), а составляющие звенья - наиболее длинный, косвенный, «кружной» путь.

Аналитическая связь между размерами называется уравнением размерной цепи. В общем виде уравнение размерной цепи имеет вид:

(4-26)

где L - замыкающее звено, - составляющие звенья.

Составляющие звенья рассматриваются как случайные ветчины

• векторы, и по уравнению размерной цепи определяют закон распределения замыкающего звена.

Пример. Для цепи векторов / на рис. 4.55 уравнение размерной цепи

L-h+h+h,

или в общем виде

Г = £/. (4.27)

Надобность в составлении уравнения размерной цепи возникает в тех случаях, когда необходимо обеспечить заданную точность взаимного положения двух частей в контуре (конструкций или деталей) не непосредственно, а через другие размеры (конструкции, детали).

В зависимости от расположения звеньев размерные цепи могут быть линейными, плоскими и пространственными.

В линейной размерной цепи все звенья лежат в одной плоскости и образуют прямые линии или параллельны между собой (например, блоки сборного фундамента, панели каждой из стен панельного здания, пролеты сборного моста и др.).

В плоской размерной цепи все звенья лежат в одной или параллельных плоскостях, но часть размеров расположена под углом друг к другу (например, две колонны на перекрытии и ригель, уложенный на их консоли).

В пространственной размерной цепи все звенья расположены в непараллельных плоскостях (например, сборные криволинейные поверхности: покрытия куполов, автодорог на поворотах, арки и др.).

Расчет линейных размерных цепей является наиболее простым, поэтому плоские и пространственные размерные цепи преобразуют в линейные, для чего их звенья проектируют на координатные оси целесообразно выбранной прямоугольной системы координат X, Y, Z, одна из которых (обычно X) параллельна направлению исходного или замыкающего звена.

Пример. Если направление оси X выбрать параллельным замыкающему звену L (рис. 4.55), то проекции плоской размерной цепи на координатные оси X и У будут линейными размерными цепями и иметь вид:

cosa_t +/₂ +/₃ cos<?₃ = L - уравнение размерной цепи на оси X; l_x sinaj + /₃ sin а_ъ = 0 - уравнение размерной цепи на оси Y,

где а - дирекционные углы составляющих звеньев размерной цепи.

В общем виде пространственная размерная цепь характеризуется тремя линейными уравнениями, полученными ее проектированием на координатные оси X, К, Z:

Л

(4.28)

При расчетах необходимо убедиться, что L не выходит за пределы заданного (установленного) допуска.

В строительстве преобладают прямые углы между элементами конструкций и расчет размерных цепей значительно упрощается.

Инженерное сооружение не может быть построено абсолютно точно. Его геометрические параметры всегда отклоняются от проектных (абстрактных, номинальных) ввиду неизбежных ошибок, возникающих: при изготовлении строительных конструкций, выполнении разбивочных работ, производстве строительно-монтажных работ, в результате изменения размеров строительных конструкций из-за различных воздействий (сжимающих, растягивающих, изгибающих, вибрационных, температурных и т.п.). Чтобы устранить накопившиеся в реальной цепи погрешности, предусматривают в строительных конструкциях специальные компенсаторы

• нематериальные звенья: зазоры, швы между звеньями, площадки опирания одного элемента на другой.

В размерную цепь включают не только размеры сопрягаемых конструкций, но и размеры компенсаторов.

В большинстве случаев размерные цепи заменяют цепями погрешностей, т.е. цепями отклонений их элементов от проектных размеров и положений или цепями соответствующих допусков.

В строительстве различают следующие допуски: технологические А_г, которые определяют допустимые отклонения в размерах изделий в процессе их изготовления и сборки; функциональные А_ф, которые характеризуют точность функционирования геометрических параметров изделия в сборном устройстве (на участке).

Функциональные допуски не отражаются в нормативных документах (ГОСТах и СНиПах), как технологические, а вычисляются как допуски замыкающего звена размерных цепей.

Составляющие реальную размерную цепь элементы имеют погрешности, что вызывает погрешность в замыкающем размере. Зависимость между погрешностями в размерной цепи аналогична зависимости между ее размерами, и она называется уравнением погрешностей размерной цепи.

При расчетах точности используются средние квадратические (стандартные) погрешности т. Согласно теории погрешностей средняя квадратическая погрешность m_L замыкающего звена и средние квадратические погрешности составляющих звеньев линейной цепи связаны соотношением

= 2>? > (4.29)

которое является уравнением погрешностей линейной цепи.

Все расчеты выполняются независимо (раздельно) для каждой из проекций цепи погрешностей на координатные оси, так как при монтажных работах выверка конструкций выполняется независимо по продольным, поперечным и вертикальным направлениям (по высоте). Кроме того, большинство сборных элементов находится в одной плоскости, что значительно упрощает расчет.

Цепи погрешностей удобнее размерных цепей, так как независимы от проектных размеров составляющих звеньев.

Если уравнение размерной цепи имеет нелинейный вид, то его приводят к линейному разложению функции /(/) в ряд Тейлора.

2. Методы расчета точности

При расчете точности строительных конструкций возникают задачи двух видов: прямая и обратная.

Прямая задача заключается в том, что по заданным производственным процессом условиям точности (точности изготовления строительных изделий; точности разбивочных работ; последовательности монтажа и т.д.) рассчитывается допуск замыкающего звена. Такая задача возникает: при необходимости проверки правильности назначения размеров и допусков на геометрические параметры или на допуски разбивочных работ; при изменении изготовительных допусков в результате износа или замены функционирующей оснастки; при изменении технологии строительно­монтажных работ и в других случаях. Поэтому прямая задача называется проверочным расчетом.

Обратная задача заключается в том, что по известному функциональному допуску замыкающего или исходного звена определяют допуски составляющих звеньев и соответствующим образом подбирают условия (технологию) производственного процесса (точность изготовления деталей; точность выполнения разбивочных работ; последовательность сборки и т.д.). То есть исходным параметром для решения обратной задачи является допуск замыкающего звена. Обратная задача возникает: при проектировании сооружений, разработке технологии изготовления строительных изделий и последовательности сборки зданий, проектировании технологической оснастки и т.д. Поэтому обратную задачу называют проектной задачей расчета точности. (В машиностроении, приборостроении и других областях техники прямую и обратную задачи называют наоборот).

Кроме определения допусков при расчетах точности строительных конструкций могут быть решены и другие вопросы:

• определение оптимальных проектных размеров изделий по фактическим допускам изготовления составляющих элементов и допуску замыкающего звена;

• выбор оптимальной последовательности сборки зданий, наилучшим образом удовлетворяющей функциональным допускам;

• выбор мест расположения компенсаторов погрешностей и определение пределов регулирования в них конструкций.

Расчет размерных цепей возможен двумя путями, причем надежность получаемых при этом результатов будет неодинаковой.

В первом случае расчет выполняется с предельными (максимальными и минимальными) значениями размеров составляющих звеньев, в результате чего получают аналогичные размеры замыкающего или исходного звена. Такой расчет получил название «расчет на максимум-минимум». Он исключает выход размеров исходного или замыкающего звена за установленные предельные размеры, что удовлетворяет условию полной взаимозаменяемости конструкций, т.е. бесподгоночной сборке сооружений.

Во втором случае допускается выход размеров исходного или замыкающего звена за расчетные пределы, что будет означать нарушение взаимозаменяемости, которое можно заранее предусмотреть выбором соответствующего значения коэффициента нормирования t, определяющего предельные значения функционального допуска А_ф по заданному значению стандарта а (при самых нестрогих требованиях к точности (= 3 и Д_ф=3 а). Такой расчет получил название «вероятностный», или «статистический расчет».

Сравнение обоих способов расчета строительных конструкций показывает, что расчет на максимум-минимум приводит к большому, не всегда оправданному запасу точности, в то время как вероятностный расчет позволяет определять допуски без лишних запасов. Поэтому ГОСТ 21780-83 обязывает все расчеты точности строительных конструкций выполнять преимущественно вероятностным способом.

Расчет на максимум-минимум отличается наглядностью, простотой и надежностью. Он применяется: при расчетах уникальных сооружений; в случаях ограниченного числа звеньев размерной цепи (3-4 звена); при неизвестном законе распределения размеров составляющих звеньев; в тех случаях, когда результаты расчета точности не приводят к удорожанию изготовления конструкции и их монтажа.

3. Расчет линейных размерных цепей в сборном строительстве

Размерные цепи и цепи погрешностей в сборном строительстве называются расчетными участками.

В зависимости от способа монтажа конструкций сборных сооружений различают размерные цепи следующих видов: контактные, свободные, с неограниченным линейным компенсатором.

Контактными называются размерные цепи, в которых монтаж элементов (размеров) выполняется последовательно вплотную один к другому. Такими являются размерные цепи сборных мостов, фундаментов, панельных зданий и др. Замыкающим размером в контактных размерных цепях является общий размер (рис. 4.56) (поверочный расчет: определение размера замыкающего звена по заданным размерам составляющих звеньев; проектный расчет: определение размеров составляющих звеньев по заданному размеру замыкающего звена).

К ^±/я»

/I IV

I, ±т, 1₂± т₂ 1₃ ± т₃

L±m_L

Рис. 4.56. Контактная размерная цепь

Уравнение размерной цепи имеет вид

(4.30)

л

Каждый из составляющих размеров содержит две средние квадратические погрешности: изготовления т_и и монтажа т_м. Тогда уравнение погрешностей будет иметь вид

=2>i5+I>* . (4.31)

Если все составляющие звенья имеют одинаковый размер и одинаковые средние квадратические погрешности изготовления т_и и монтаж звеньев выполняется с одинаковой погрешностью т_и, то согласно теории погрешностей

т\ = т²_и •п + т²_м •n = n(ml + /и*).

Тогда

m_L = +tn_M) . (4.32)

Если т_и = т_м = т, то

nij = тл/Ьг. (4.33)

Полученное соотношение показывает, что с увеличением числа составляющих звеньев довольно резко увеличивается погрешность замыкающего звена, т.е. происходит быстрое накапливание погрешностей.

Пример. Определить среднюю квадратическую погрешность замыкающего звена из 8 фундаментных блоков, если средняя квадратическая погрешность изготовления и монтажа блоков составляет ± 6мм.

Так как п = 8, а т_и = т_м = ±6мм, то

m_L = m4ln = ±6л/2*8 = ±в4\6 = ±24ли«, т.е. средняя квадратическая погрешность в положении восьмого фундаментного блока составляет ± 24мм.

Свободными называются цепи, в которых погрешности накапливаются на участке, ограниченном разбивочными осями.

Пример. При монтаже колонн высотой h_x и Л₂ (грани колонн находятся на расстояниях щ и а₂ от разбивочных осей 1 и 2) и ригеля длиной /₂ (рис. 4.57) накопление погрешностей происходит на участке между разбивочными осями 1 и 2, которые получены отложением на перекрытии этажа отрезка /_t. Ригель длиной /₂ укладывают на консоли колонн с зазорами с_{ и с₂ (обычно равными), которые являются компенсаторами погрешностей, накопившихся на участке 1-2.

При расчете точности свободных размерных цепей замыкающим звеном выбирают компенсатор и на направление компенсатора проектируют все размеры цепи. Так, уравнение размерной цепи на оси X, которая выбрана параллельной направлению компенсатора сj с₂, будет иметь вид

h_t cosa, + a_l + с, + /₂ + с₂ + а₂ + Л₂ cosa₂ -= 0. (4.34)

Для компенсатора с, + с₂ уравнение размерной цепи имеет вид

^с\ +c₂=?i -Ajcosa_i -h₂cosa₂-a_t — a₂—l₂. (4.35)

Уравнение погрешностей получается, если размер каждого звена цепи заменить суммой квадратов его средних квадратических погрешностей.

Средние квадратические погрешности звеньев цепи:

• зазоров Cj и с₂ (замыкающих размеров) т_1{ и m_i2 и их можно взять равными друг другу, т.е, m_l ~ m_l -m_t ;

• размера (расстояния между разбивочными осями 1 и 2) - это погрешность разбивки осей *п_р,₀.;

• /*, cos а_{ и /kcosa₂ - это равные между собой погрешности монтажа колонн 1 и 2: в нижнем сечении т_нк \ установки колонн в вертикальной плоскости т_вк;

• половины ширины колонн Л] и а₂ - это половина погрешности изготовления колонн, и их можно взять одинаковыми и равными 0,5 пг^;

• размера /₂ (погрешность ригеля) - это погрешность изготовления ригеля т_ир и его монтажа т_мр .

Тогда уравнение погрешностей будет иметь вид

т] + т] = т¹_ро + т^г_нк +т^г_нк+ т]_к + т]_к + 0,5* т^г_ик + 0,5² л*²« + т^г_ир + т¹^, или после некоторых преобразований

2т² = т)₀ + 1т^г_нк + 2т\_к + 0,5т², + т^г_ир + т^г_мр. (4.36)

Размерная цепь с неограниченным линейным компенсатором - это пространственная цепь, в которой замыкающее звено изготавливают по размеру, полученному после монтажа остальных элементов цепи.

На рис. 4.58, а показана такая цепь. В ней неограниченным компенсатором является размер 1_НН, который получен после того, как от фиксированных точек А и В (построенный отрезок /₀) установлены элементы и /₂. Элемент 1_НК изготавливают по месту, и его можно рассматривать как компенсатор всех погрешностей в направлении оси X. Поскольку размер 1_НК ничем не ограничен, то он называется неограниченным компенсатором (по оси X).

Вдоль оси Z компенсатора погрешностей нет, хотя в этом направлении действуют следующие погрешности:

^mh - ^mh - ^mh “ передача высоты в точки D и С с исходного горизонта (взяты одинаковыми);

т“ =т“-т_и - изготовления размеров ^ и /₂, которые можно принять одинаковыми;

^т\ ^{= т}2 ^{= т}м - монтажа элементов /, и /₂, которые также можно принять равными между собой.

Влияние этих погрешностей приведет к смещению от горизонта неограниченного компенсатора 1_НК (к его развороту на угол v в вертикальной плоскости) на величину m_Z9 в результате чего не совпадут торцевые грани реальной конструкции неограниченного компенсатора с гранями смежных конструкций на величину *п_гр (рис. 4.58, б).

Уравнение погрешностей по определению взаимного смещения точек D и С по оси Z будет иметь вид

т\ = ml + ml + ml + ml + m²_H + m²_H,

т\ = 2 т\ + 2 т²_и + 2 т^г_м.

(4.37)

Величина смещения граней неограниченного компенсатора

шириной d относительно граней смежных конструкций будет равна (рис. 4.58, б)

(4.38)

"hp =d-tgV.

т₇

Из того же рисунка

(4.39)

Тогда

(4.40)

Величина т_гр не должна выходить за пределы установленного допуска и определяет точность разбивочных работ, изготовления и монтажа конструкции.

б)

а)

Рис. 4.58. Размерная цепь с неограниченным линейным компенсатором: а - схема цепи; б - смещение граней сборных элементов в цепи

Одним из важных условий монтажа и высокого качества сборного строительства является взаимозаменяемость элементов конструкций, которая означает, что любое изделие может быть использовано при строительстве без дополнительной обработки и подгонки независимо от изготовившего его предприятия (бесподгоночный монтаж). Взаимозаменяемость деталей обеспечивается технологическими допусками Д_г, которые даются в нормативных документах.

Собираемостью (заменяемостью) размерной цепи называется вероятность того, что при сборке составляющих элементов замыкающий размер будет установлен без подбора и подгонки предусмотренного размера.

При нормальном распределении случайных величин в области, ограниченной ординатами с тройным значением стандарта ±3 <т, укладывается 99,73% всех случайных величин. Следовательно, вероятность того, что отклонение размера выйдет за пределы тройной величины стандартного отклонения, т.е. за пределы ± За, будет крайне мала (0,27%).

Поэтому величина 0,9973 принимается в качестве предельной (максимальной) вероятности и называется вероятностью полной собираемости Р_пс .

Полной называется собираемость с вероятностью Р_ПтСт = 0,9973.

При сборке на замыкающий размер оказывают влияние погрешности составляющих звеньев (их изготовления и монтажа), которые являются случайными и подчиняются нормальному распределению Гаусса.

Нормированной случайной величиной называется ее отношение к стандарту, т.е.

В теории вероятностей дается соотношение, с помощью которого вычисляется вероятность Р нормированной случайной величины (интеграл вероятностей Лапласа)

dt

2

(4.42)

где е = 2,7182 - основание натурального логарифма; л = 3,1416.

Для вычисления Ф(t) составлены специальные таблицы значений интеграла вероятностей. При их отсутствии используется формула

Р t⁵ t¹ t⁹

(4.43)

P = 0(_t) = 0,7981 — + - ——h —— -

1. 6 40 336 3456

Чтобы вычислить собираемость размерной цепи, сначала необходимо определить нормированную величину t, т.е. отношение допуска А замыкающего звена к величине стандартного отклонения <т. По нормированной величине t вычисляют интеграл вероятностей Р и сравнивают его значение с вероятностью полной собираемости Р_ПчС.= 0,9973. Если Р£Р„_С, то полной собираемости нет и необходимо изменить влияние стандартных отклонений а на соответствующие размеры, т.е. изменить технологию возведения сооружения.

Пример. При t = 2 Р = 0,9545, т.е. с такой вероятностью погрешность замыкающего звена не будет превышать по абсолютной величине двойного значения стандарта. В данном случае полной собираемости размерной цепи нет, так как Р = 0,9545 < 0,9973.