1. Основы метрологическОго обеспеченИя строительно-монтажных работ

1.1. Система обеспечения точности геометрических параметров в строи­тельстве

Для обеспечения функциональных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям, отдельным элементам, необходимо на всех этапах строительного производства выдерживать жесткие требования к соблюдению геометрических параметров.

Соблюдение точности геометрических параметров сооружения, на­чиная с проектирования, производства строительно-монтажных работ и заканчивая приемкой объектов в эксплуатацию, обеспечивается систе­мой нормативных документов. Комплекс этих документов называется Системой обеспечения точности геометрических параметров в строи­тельстве. Входящие в Систему стандарты охватывают весь процесс создания строительной продукции. В соответствии с требованиями Системы в нормативно-технических документах, рабочих чертежах, технологической документации устанавливают требования к точности изготовления конструкций и выполнению строительно-монтажных ра­бот. Кроме того, в нормативно-технической документации должны быть указаны методы и средства технологи­ческого обеспечения и контроля точности.

Основные положения Сис­темы обеспечения точности геометрических параметров в строитель­стве, приведенные в ГОСТ 21778-81, определяют основные термины, применяемые в стандартах.

1.2. Взаимосвязь геометрических параметров в строительстве

Точность геометрического параметра х, любого объекта в строитель­стве, представляет собой случайную величину. Соответствие геометри­ческого параметра номинальному значению, указанному в проекте или чертеже, определяется характеристиками точности. Взаимосвязь раз­личных характеристик точности наглядно показана на рис. 1.1.

В процессе каждого отдельного измерения точность геометрического параметра харак­теризуется значением действительного отклонения x_i, которое может быть определено по формуле:

x_i = x_i – x_nom, (1.1)

где x_i – действительное значение параметра; x_nom – номинальное значение параметра.

При этом, под действительным значением геометрического пара­метра (действительным размером) понимают размер, установленный в результате измерения с определенной точностью. Геометрическим па­раметром может являться линейная или угловая величина.

Рис. 1.1. Характеристики точности геометрического параметра

Номинальное значение геометрического параметра (номинальный размер) задается в проекте и является началом отсчета отклонений.

Точность геометрического параметра — это степень приближе­ния действительного значения геометрического параметра к его номи­нальному значению.

Случайные и систематические погрешности, накопленные в процессе измерений и выполнения технологических операций, количественно выражаются в действительном отклонении x_i.

В нормативно-технической документации и на рабочих чертежах точность геометрических параметров характеризуется минимальными x_min и максимальными x_max предельными размерами. Для характеристики точности также пользуются нижним x_inf и верхним x_sup предельными отклонениями от номинального x_nom значения, допуском x и отклонением x_c середины поля допуска x_c номинального значения параметра x. При этом, половина допуска x_c = x / 2 является предельным отклонением параметра x от середины поля допуска x_c.

Взаимосвязь между приведенными выше характеристиками точности геометрического параметра определяется следующими зависимостями:

x_min = x_nom + x_inf = x_c – x, (1.2)

x_max = x_nom + x_sup = x_c + x, (1.3)

x = 2x = x_max – x_min = x_sup – x_inf (1.4)

(1.5)

При выполнении технологических процессов или операций массового производства точность геометрического параметра x определяется совокупностью его действительных значений x_i. В этом случае используют статистические характеристики точности геометрического параметра: среднее значение m_x и среднее квадратическое отклонение x.

Оценкой характеристик точности геометрического параметра x при нормальном распределении являются выборочное среднее x_m и выборочное среднее квадратическое S_x отклонение, определяемые по формулам:

(1.6)

(1.7)

где n – объем выборки.

Систематическое отклонение m_x геометрического параметра x определяют по формуле:

m_x = m_x –x_{nom .} (1.8)

Оценкой систематического отклонения m_x при нормальном распределении геометрического параметра является выборочное среднее отклонение x_m, т.е. среднее значение отклонений в выборке, определяемое по формуле:

x_m = x_m – x_{nom .} (1.9)

Предельные значения x_min и x_max устанавливают как предельные значения геометрического параметра x, отвечающие определенным вероятностям появления значений этого геометрического параметра x ниже x_min и выше x_max.

Взаимосвязь статистических характеристик точности определяется зависимостями:

x_min = m_x – t_min _x , (1.10)

x_max= m_x + t_max _x , (1.11)

где t_min и t_max – значения стандартизированных случайных величин, зависящие от вероятности появления значений ниже x_min, выше x_max и типа распределения параметра x. Вероятность появления этих значений принимается не более 0,05.

Если распределение геометрического параметра x подчиняется нормальному закону (см. рис. 1.2) и вероятность появления значений x_i ниже x_min и выше x_max одинакова, то взаимосвязь между характеристиками точности следующая:

x_min = x_nom + x_c – x, (1.12)

x_max = x_nom + x_c + x. (1.13)

При практически равных значениях m_x и x_nom взаимосвязь характеристик точности определяется следующими зависимостями:

x_с = m_x = 0, (1.14)

x_inf = x_sup = x, (1.15)

x_min = x_nom – x, (1.16)

x_max = x_nom + x, (1.17)