Принцип комплексности осуществления стандартизации

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Лекция 1 -2

Тема: Основы технических измерений в строительстве.

Вопросы:

1. Общие сведения о метрологии, ее назначение и задачи в строительстве.

2. Понятие об измерениях и единицах физических величин.

3. Классификация технических средств и методов измерения.

4. Метрологические показатели средств измерений.

5. Погрешности измерений, их классификация и источники возникновения.

6. Обеспечение единства измерений.

Метрология в современном понимании – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Единство измерений предполагает, что результаты измерений выражены в указанных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью.

Для качественного выполнения процесса измерений и обеспечения требуемой точности показаний измерительных приборов необходимо так организовать измерительное дело, чтобы обеспечить единообразие измерений, т.е. совпадение результатов измерений, производимых в разных местах разными приборами.

Под единообразием средств измерений понимают градуировку их в указанных единицах и соответствие нормам их метрологических свойств.

В метрологии рассматривают:

- единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений;

- общую теорию измерений;

- основы обеспечения единства и единообразия средств измерений;

- эталоны и образцовые средства измерений;

- методы передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Основной целью метрологического обеспечения в строительстве является повышение качества возводимых зданий и сооружений и эффективности организации и управления строительно-монтажным производством. В частности отметим, что количественная оценка качества монтажа и стабильности технологических процессов предполагают наличие достоверной информации, получаемой посредствам измерений показателей качества продукции.

Поэтому оснащение монтажных участков средствами измерений, содержание их в исправном состоянии – необходимая предпосылка, достоверности результатов контроля качества строительной продукции.

Первоочередными задачами метрологического обеспечения строительно-монтажного производства являются:

- организация ведомственной метрологической службы на основе перестройки работы строительных лабораторий, отделов технического контроля (ОТК), главного механика (ОГМ), главного энергетика (ОГЭ) и отделов контрольно-измерительных приборов (КИП) предприятий, а также технических инспекций, подразделений оргтехстроев, институтов и некоторых служб министерства;

- установление подлежащих количественной оценке показателей качества продукции строительно-монтажных работ и параметров технологических процессов;

- установление допусков и точности измерений, нормирование соотношений между допусками и погрешностью измерений;

- контроль за оснащением отрасли необходимой контрольно-измерительной техникой, организацией ее выпуска и ремонта;

- осуществление государственного и ведомственного метрологического надзора за средствами измерений;

- совершенствование методики измерений и оценки точности результатов измерений, определение требований к средствам измерений, а также создание новых средств измерений и поверочной аппаратуры отраслевого назначения;

- подготовка специалистов метрологов строительно-монтажного производства и повышения их квалификации;

- изучение основных принципов метрологии в строительном производстве.

Измерения неразрывно связаны с инженерными изысканиями, проектированием и строительством зданий и сооружений. И, в этом смысле, они являются одним из важнейших путей познания проектируемого объекта строительства и создания его в процессе возведения.

В строительстве при решении задач по определению размеров элементов и их положения в конструкции или в пространстве используют обычно две физические величины – длину и угол.

При этом длину часто называют расстоянием – для отрезка прямой или высотой – для отрезка вертикали (отвесной линии).

Кроме того, говоря о размерах конструкций, различают: длину, ширину, высоту, толщину, радиус, диаметр и др.

Под измерением понимают процесс нахождения значения физической величины путем сравнения ее с другой однородной величиной, принятой за единицу меры.

Измерения выполняют с помощью специальных технических средств, получая именованное число, называемое результатом измерения или измеренным значением величины, а также иногда – измеренной величиной. Таким образом, любой результат измерения имеет свое числовое значение и наименование, показывающее, в каких физических единицах он выражен.

За основную единицу длины (расстояние, горизонтальные положения, отметка, превышения) в строительстве принят метр ( м ), представляющий длину жезла-эталона, изготовленного в 1889г. платиноиридиевого сплава.

Международная система единиц (СИ) (Решение о введении SI (СИ) было принято на XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960)) имеет несомненные преимущества по сравнению со всеми существующими до нее системами единиц. Она является универсальной, т.е. охватывает все области измерения.

Международная система СИ содержит семь основных и две дополнительные единицы.

Основные единицы: длина – метр (м);

масса – килограмм (кг);

время – секунда (с);

сила электрического тока – (А);

термодинамическая температура – Кельвин (К);

сила света – Кандела (Кд);

количество вещества – моль (моль).

Дополнительные единицы приняты для измерения плоского угла – радиан (рад) и телесного угла – стерадиан (ср).

Производные единицы СИ образуются на основании определений физических величин или законов, устанавливающих явление.

Чтобы лучше понять существо измерений как познавательного процесса количественной и качественной стороны строительного производства и основы управления деятельностью монтажников, познакомимся с основными факторами измерений:

- объекта измерения как физической величины, значение которой определяется;

- субъекта измерения в виде измерительных приборов, используемых исполнителем при измерениях;

- метода измерения, представляющего совокупность действий, составляющих сам процесс;

- внешней среды, в которой выполняются измерения.

Эти необходимые факторы и другие, действующие при конкретных измерениях, характеризуют то, что называют условиями измерений. В практике строительства зданий и сооружений условия измерений обычно регулируются инструкциями, наставлениями и другими документами.

По существу исполнения все измерения можно разделить на прямые (непосредственные) и косвенные (посредственные).

Прямыми называют измерения, проводимые сравнением физической величины (объекта измерения) непосредственно с принятой единицей измерения. Примером может быть измерение рулеткой ширины колен уложенного подкранового пути.

При косвенном измерении значение определяемой величин находят посредствам вычислений по другим, уже известным из измерений величинам, функций которых является искомая величина. Например, определение (вычисление) третьего угла треугольника по двум измереньем.

Кроме того, по количеству измерения разделяют на необходимые и дополнительные (избыточные).

Например, если расстояние между двумя смешенными колоннами измерено n раз, то одно из измерений является необходимым для суждения о величине этого искомого расстояния), тогда как все остальные (n - 1) – дополнительные (избыточные), называемые иногда добавочными.

В процессе возведения зданий и сооружений выполняют линейные, угловые, высотные и вертикальные измерения.

По назначению средства измерений классифицируют на инструменты и приборы для измерения углов, расстояний и превышении, передачи разбивочных осей и координат точек с одного горизонта на другой. Кроме того, при монтаже конструкций применяют специальные контрольно-измерительные приборы и измерительные инструменты (штангенциркули, индикаторы часового типа, различного типа угольники, уровни и т.д.), а также лучевые приборы для контроля прямолинейности, соосности и створных измерений.

Средства измерений – это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Они включают в себя меры, измерительные приборы, установки и системы.

Многие современные приборы являются универсальными, т.к. применение их позволяет измерять более одной величины.

Следует отметить, что успех выполнения всего комплекса контрольно-измерительных операций при выверке конструкций в определенной мере зависит от качества и устойчивости вспомогательного оборудования представляемого на монтаже в виде держателей, кронштейнов и различного рода штативов, марок и специальных реек.

Кроме того, все приборы можно разделить на стандартные выпускаемые серийно в соответствии с утвержденными стандартами и нестандартизированные т.е. не предназначенные для серийного или массового производства.

Стандарты представляют собой нормативные документы, регламентирующие основные параметры и размеры, а также рекомендующие методику контроля качества изготовления приборов и инструментов. Приведем основные ГОСТЫ:

ГОСТ 7502 –80 Рулетки измерительные металлические. Технические условия.

ГОСТ 427 – 75 Линейки измерительные металлические. Технические условия.

ГОСТ 166 –80 Штангенциркули. Технические условия.

ГОСТ 9392 – 75 Уровни рамные и брусковые для машиностроения. Технические условия.

ГОСТ 882 – 75 Щупы. Технические условия.

ГОСТ 3749 – 77 Угольники проверочные 90^о. Технические условия.

ГОСТ 10529 – 86 Теодолиты. Типы и основные параметры. Технические требования.

ГОСТ 10528 – 76 Невелиры. Общие технические условия.

ГОСТ 11158 – 83 Рейки невелирные. Общие технические условия.

ГОСТ 22550 – 77 Центры оптические. Типы и основные параметры. Технические требования.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается значительное количество новых технических средств измерений, знание возможностей и эксплуатационных характеристик которых должно способствовать успешному внедрению их в монтажное производство.

К примеру в связи с появлением и внедрением оптических квантовых генераторов получили дальнейшее развитие приборы для прямолинейности, соосности и створных измерений. Обеспечение правильной установки элементов конструкций, а также фиксация заданного направления, уклона и т.д. в этом случае достигаются посредством использования луча лазера в качестве направляющей линии или плоскости.

Технические средства измерений и приемы их использования являются основными составляющими методов измерения, которые различают по способу получения значений измеряемых величин. Метод непосредственной оценки – определение всей измеряемой величины непосредственно по показаниям измерительного средства.

Метод сравнения с мерой – определение отклонения измеряемой величины от известного заданного размера установочной меры или образца. Для этого метода характерно использование различного рода калибров в качестве технических средств измерений.

4. В практике строительства зданий и сооружений специалистам приходится выполнять большой комплекс различного рода измерений. Выбор того или иного средства измерений обусловлен условиями работы на монтажной площадке, размером и формой измеряемого параметра, требуемой точностью измерения и многими другими факторами.

При этом исполнители учитывают основные метрологические показатели имеющихся на монтажном участке технических средств измерений, как-то: цену деления шкалы, пределы измерения, интервал деления шкалы, погрешности измерения, также измерительное усилие.

Под ценой деления шкалы понимают разность значений величин, соответствующих двум соседним делением шкалы.

Например, у рулетки РС –2 цена деления равна 1мм. Цену деления шкалы измерительного средства не следует принимать за точность отсчета, поскольку последняя определяется погрешностью отсчета, которая хотя и зависит от цены деления шкалы, но бывает, как правило меньше нее.

Под интервалом шкалы понимают расстояние между двумя соседними делениями шкалы.

Так, у цилиндрических уровней интервал деления на ампуле обычно составляет 2 мм, а цена деления характеризуется центральным углом, опирающимся на дугу ампулы уровня, равную одному делению.

Чувствительность уровня, т.е. точность, с которой можно привести плоскость элемента в горизонтальное положение, обуславливается ценой деления шкалы, которая в свою очередь зависит от радиуса кривизны дуги уровня. Часто цену деления шкалы ампулы уровня выраженной в миллиметрах на 1 м длины, т.е. через его наклон, соответствующий перемещению пузырька на одно деление шкалы. Отметим, что цене деления уровня в угловой мере 2 соответствует величина наклона в линейной мере о,01 мм на 1 м длины.

Под допускаемой погрешностью измерительного средства понимают наибольшую погрешность, при которой это средство может быть признано годным и допущено к измерениям. Для всех видов измерительных средств обязательно устанавливаются точные характеристики, определяющие их пригодность к применению по назначению.

Кроме того для всех средств измерений указывают пределы измерений, т.е. наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным инструментом с установленной для него точностью. При этом часто выделяют еще такой метрологический показатель, как пределы измерений по шкале, т.е. наибольшее и наименьшее значение размера, которое можно отсчитать непосредственно по шкале.

Практикой различного рода измерений во всех областях человеческой деятельности, в том числе и в строительстве, установлено, что результаты измерений не совпадают со значениями измеряемых величин, т.е. содержат погрешности. Более того, выполненные измерения одной и той же величины в общем случае также отличаются друг от друга, т.е. в каждом измерении есть погрешность. Таким образом, обобщение опыта измерений приводит к выводу, что получаемые нами результаты характеризуют физические величины с некоторым приближением к их истинным значениям. Поэтому необходимо изучать погрешности результатов измерений, а также причины их возникновения, чтобы ограничить причины, характеризующей количественную сторону процесса, и его точность, определяющая качество измерений.

Измерения выполняют при наличии определенных условий, влияющих на их точность. При этом процесс измерений характеризуется рядом факторов, среди которых выделяют: объект измерений, субъект измерений, технические средства, методы измерений и внешнюю среду.

Числу перечисленных факторов измерений соответствуют различные погрешности:

- объекта измерений, связанные с изменением измеряемой величины в процессе измерений, неоднородностью объекта измерений, нечеткими границами его и т.п.;

- личные, зависящие от квалификации оператора (исполнителя измерений) и его психологических особенностей;

- инструментальные, возникающие ввиду невозможности точной юстировки мерного прибора и ограниченности его точности;

- метода измерений, обусловленные упрощением используемых формул и процессов измерения;

- внешние, обусловленные влиянием температуры, влажности, освещенности, вибрации и т.д.

Любой результат измерения содержит сложную суммарную погрешность, порождаемых влиянием перечисленных факторов измерений. Измерения считаются равноточными, если все перечисленные факторы и их влияние на процесс измерений примерно одинаковы в течение всего периода производства измерений. При неодинаковых факторах результаты будут неравноточными. Они также будут неравноточными, если условия измерений, характеризуемые рассмотренными выше пятью факторами, будет различаться хотя бы по одному из них.

Все элементарные погрешности измерений классифицируют по двум признакам: источнику происхождения инструментальные, внешние и личные) и характеру их действия (грубые, систематические случайные).

Грубыми погрешностями называют такие, которые по своей абсолютной величине превосходят установленный для данных условий измерений предел.

Они резко отклоняют результаты измерений от действительных значений измеряемых величин и должны обязательно своевременно исключатся. Причиной возникновения грубых погрешностей может оказаться любой из пяти факторов измерений. Чаще к такого рода погрешностям относятся промахи в измерениях, вызванные невнимательностью наблюдателя, неисправностью инструмента или не учетом влияния внешней среды, которым нельзя пренебречь. Поскольку исполнитель должен своевременно принять меры к их недопущению, то, естественно, то естественно грубые погрешности следует относить к категории личных. Задача исполнителя состоит в организации контроля работ для своевременного устранения из результатов грубых погрешностей. Наиболее действительным методом обнаружения грубых погрешностей является выполнение контрольных измерений тем же инструментом или иным, но той же точности.

Поэтому проектные расстояния откладывают дважды. Аналогично поступают при разбивочных работах в процессе монтажа конструкций и с другими проектными величинами. Т.о., устранить в измерениях грубые погрешности не только можно, но и должно.

Но в измерениях всегда остаются погрешности иного рода систематические и случайные.

Систематические погрешности носят так называемый правильный характер, т.е. при повторных измерениях они либо остаются без измерений, либо изменяются по какому-то определенному закону, либо, изменяясь случайным образом, сохраняют постоянство своего закона. Соответственно различают три вида систематических погрешностей измерения: постоянные, переменные и односторонние действующие. Так, примером постоянной погрешности может служить погрешность измерения при ширине колен подкранового пути, вызванная погрешностью компарирования рулетки, а односторонне действующей – погрешность измерения ширины пути, возникающая из-за неперпендикулярности полотна рулетки оси подкранового пути.

Некоторые систематические погрешности можно устранить из результатов измерения, применив соответствующие методы измерений, влияние других систематических погрешностей можно значительно ослабить путем введения соответствующих поправок: компарирования рулетки, нестворности ее укладки, разности высот ее концов при измерении и др. При этом поправка равна погрешности измерения по величине, а в результат измерения ее следует вводить с обратным законом.

Погрешности, в последовательности появления которых нет видимой закономерности, называют случайными.

В это же время громадный опыт технических измерений показывают, что в больших рядах случайных погрешностей равноточных измерений проявляется так называемая статистическая закономерность (закономерность массовых явлений) т.е. они обладают следующими свойствами:

- для данных условий измерений случайные погрешности не могут превышать по абсолютной величине известного предела;

- малые по абсолютной величине погрешности появляются чаще больших;

- положительные погрешности появляются так же часто, как и равные им по абсолютной величине отрицательные погрешности;

- среднее арифметическое из случайных погрешностей измерений одинаковой точности одной и той же величины неограниченно стремится к нулю с увеличением числа измерений.

Под единством измерений понимают такое состояние процесса, когда его результаты с заданной вероятностью удовлетворяют установленным требованиям и выражены в принятой системе единиц. При этом единство и достоверность измерений обеспечивается системой мероприятий по метрологическому обеспечению, в содержание которого согласно ГОСТ 1.25 – 766 входят:

-установление и применение правил и норм точности измерений;

-выявление оптимальной номенклатуры параметров средств измерений

-обеспечение технических процессов современными методиками измерений;

-разработка образцовых мер и средств измерений для передачи единиц физических величин от эталонов к рабочим приборам;

-обеспечение готовности средств измерений к выполнению измерений с заданной точностью.

При оценке метрологических качеств средства измерений и возможности его использования проверяют его параметры и метрологические характеристики, к которым, в первую очередь, относят диапазон и погрешность измерений.

Контроль метрологических характеристик, проводимый государственной или ведомственной государственной службой, осуществляют путем испытаний, поверок, аттестации средств измерений, а также надзора за их состоянием и применением.

Под испытанием понимают совокупность экспериментальных операций, проводимых со средством измерений для установления соответствия его технических параметров, размеров и характеристик нормативным требованиям.

Испытанием могут подвергаться как средства измерений, так и объекты измерений (строительные конструкции и их положение). В частности, для подтверждения устойчивости технологического процесса или соответствия выпускаемой строительной продукции ее утвержденному типу проводят контрольные (периодические) испытания.

Под проверкой средства измерений понимают контроль его метрологической исправности (соответствие установленным требованиям) и (или) определение конкретных значений метрологических характеристик средства измерений (обычно диапазона и погрешности измерения).

Проверка различают первичные - при выпуске средства измерений из производства или ремонта, и периодические – осуществляемые через определенные промежутки времени.

Проверки состоят из метода, средства и операции.

При этом под методом проверки понимают совокупность правил и приемов проведения проверки, а под средством проверки - технические средства (рабочие эталоны, образцовые средства измерений, аппаратура, устройства), необходимые для осуществления поверки. Операция поверки – отдельный самостоятельный этап, в результате, которого определяют фактическое значение метрологической характеристики (чаще всего погрешность измерения) поверяемого средства измерений.

Следующим видом контроля средств измерений является метрологическая аттестация, представляющая исследование средства измерений, выполняемого метрологическими органами, для установления его соответствия своему назначению. На основании аттестации выдается официальный документ с указанием полученных данных.

Метрологический надзор – контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений. Проверка или аттестация средств измерения сводится к сличению рабочих средств измерений с эталоном или образцовыми средствами измерений на основные и применяемые средства измерений различают государственные ведомственные и локальные поверочные схемы.

Лекция 3

Тема: Основные сведения, об испытаниях строительных конструкций.

Вопросы:

1.Назначение испытаний. Классификация экспериментальных методов.

2.Расчетные схемы и действительные условия работы.

3.О причинах аварии и надежность строительных конструкций.

4.Исторические сведения. (Самостоятельно).

Введение.

Перед строительной конструкторской школой стоят ответственные задачи, исходящие единства трех начал: конструктивного – максимальной экономии материалов при обеспечении требуемой надежности конструкции на весь период эксплуатации; технологического – наименьшей трудоемкости изготовления; производственного – обеспечения индустриальности изготовления и простоты монтажа.

Первая задача решается путем применения современных методов расчета строительных конструкций, проверенных и подтвержденных экспериментально. Вторая и третья задачи решаются исходя из конкретных условий заводского производства, современных методов транспортирования, монтажа и эксплуатации конструкций.

Завершающим этапом проверки принятых в расчете гипотез и допущений являются натуральные испытания конструкций, узловых сопряжений или их моделей.

Многие вопросы, связанные с особенностью расчета строительных конструкций на статические и динамические воздействия, еще не решены и требуют дальнейшей теоретической и экспериментальной проверки и изучения.

Роль экспериментальных методов постоянно возникает, что требует от инженера хорошего знания измерительных приборов и методов проведения статических и динамических испытаний конструкций.

Повышение качества строительных конструкций, их надежности и долговечности при условии значительного уменьшения массы – важнейшие народнонохозяйственные задачи в области строительства.

Контроль качества готовой продукции неразрушающими методами и выборочными испытаниями повышает надежность и долговечность конструкций, исключает возможность аварий. Периодический диагностический контроль состояния основных несущих конструкций зданий и сооружений инструментальными методами – неотъемлемое условие их нормальной технической эксплуатации.

Проведение научных исследований в области строительных конструкций в большинстве случаев невозможно без всесторонней экспериментальной проверки работы конструкций или их моделей под нагрузкой. В результате испытаний совершенствуется теория, принятая для расчета, оцениваются факторы, которые предусмотреть сложно или вообще невозможно, проверяются достижения строительной науки и техники, новые конструкции, надежность которых практикой эксплуатации еще не подтверждена.

Основная цель испытаний – выявление напряженно – деформированного состояния элементов конструкций или сооружений под нагрузкой, определение возможности их нормальной эксплуатации, проверка качества строительных материалов и работ.

В зависимости от характера воздействия различают испытания статической и динамической нагрузками. Испытания проводятся на строительных площадках и полигонах, на специально оборудованных и автоматизированных инвентарных и заводских стендах, на механизированных и автоматизированных лабораторных стендах и установках.

По назначению различают испытания: серийно изготавливаемых конструкций заводского производства для текущего контроля и оценки качества изделий; приемочные для ответственных сооружений перед сдачей их в эксплуатацию; эксплуатируемых конструкций и сооружений, когда возникают сомнения в их надежности; опытных конструкций; моделей и специальных образцов.

К любому сооружению, работающему при синтетической или динамической нагрузке, предъявляются требования прочности, жесткости и устойчивости, пространственной неизменяемости выносливости на всех стадиях возведения и эксплуатации, определяемые двумя группами предельных состояний. В это же время при проектировании не должны допускаться изменение запаса прочности, приводящие к перерасходу материалов.

Расчет реального сооружения с учетом всех его свойств принципиально невозможен (даже при условии применения ЭВМ) в силу очередной их неисчерпаемости. У инженера остается проведенный практикой выход – абстрагировать реальный объект расчетной схемой. Вот почему расчет сооружения или конструкции начинают с выбора анализа расчетной схемы, которую получают из реальной конструкции, освобождая ее от менее существенных признаков при сохранении главных: размеров и очертания контура, механических и деформативных свойств материалов, характера загружения, соединения и закрепления элементов.

С одной стороны, расчетная схема должна описывать закономерности натурной конструкции с требуемой точностью, т.е. быть адекватной по отношению к ней, а с другой стороны – быть наиболее простой. Поэтому ее выбор всегда связан с идеализацией реального сооружения.

Реальная схема передачи нагрузки отличается расчетной. На практике возможно завышение или занижение нагрузок по сравнению с расчетными значениями.

Влияние внешней среды, длительного воздействия нагрузки, изменчивости во времени физико-механических свойств материалов, податливость стыков и узловых спряжений учитываются в расчете весьма приближенно. Поэтому заключительным этапом анализа принятых допущений является обратный переход от расчетной схемы к реальной конструкции.

Качественную и количественную оценки принятых в расчете допущений при таком переходе наиболее полно можно получить только при натурных испытаниях конструкций, сооружений или их моделей.

При расчете строительных конструкций по предельным состояниям исходят из того, что за время нормальной эксплуатации сооружения ни одно из предельных состояний на должно наступить. И все их по тем или иным причинам аварии возникают.

Под аварией понимают выход конструкций из строя, ее частичное или полное обрушение. Всякая строительная авария – чрезвычайное происшествие, обстоятельства которого тщательно расследуется компетентными комиссиями. Устанавливаются причины аварии, делаются выводы, исключающие повторение причин, вызывающих аварию.

Причины, вызывающие аварию, редко бывают единичными. В большинстве случаев – это сочетание нескольких неблагоприятных факторов: недостатки проектных решений, низкое качество строительно-монтажных работ, неправильная эксплуатация.

К погрешностям проектов следует отнести недостаточное обеспечение прочности и жесткости отдельных конструкций и здания в целом в стадии возведения и в процессе эксплуатации, что может быть следствием: неправильного учета действующих нагрузок; ошибок в расчетах; неправильно выбранных расчетных схем; дефектов инженерно-геологических изысканий; неполноценных конструктивных решений; недостаточной деталировки чертежей; отсутствия необходимых указаний об особенностях строительства в зимнее время и в особых условиях; неудовлетворительного авторского надзора и т.д.

Низкое качество строительно-монтажных работ наблюдается при недостаточной квалификации инженерно-педагогического персонала, отступления от проекта, замена материалов и размеров сечений без расчета и согласования с проектной организацией, отсутствие должного контроля за качеством поступающих конструкций и материалов, несоблюдении последовательности монтажа и неправильном устройстве опор и фундаментов для несущих конструкций, неточностях при разбивке осей и определении высотных отметок зданий.

Нарушение правил технической эксплуатации зданий наиболее часто происходит в результате: перегрузки основных несущих конструкций здания дополнительным оборудованием, не предусмотренным проектом; воздействия агрессивных средств, которое не учитывалось при проектировании; изменение режима работы оборудования. ведущего к проявлению дополнительных вибрационных и динамических воздействий; ослабления сечений несущих конструкций при устройстве различных дополнительных инженерных коммуникаций; нарушения правил использования и содержания зданий; несвоевременного и неудовлетворительного ремонта и усиления дефектных конструкций.

Вероятный переход для обеспечения параметров надежности получил широкое распространение в практике строительства. Изучение и детальный анализ возможных ошибок, допущенных при проектировании, возведении и эксплуатации, - важное звено в обеспечении требуемой надежности новых сооружений.

Под надежностью строительных конструкций понимают их способность к нормальной эксплуатации в течение заданного промежутка времени при условии безотказности, долговечности и ремонтопригодности.

Безотказность – свойство конструкций сохранять при эксплуатации работоспособность.

Долговечность – характеризует ее безотказность во времени.

Ремонтопригодность – приспособленность конструкции к восстановлению исправного состояния.

Надежность строительных конструкций обеспечивается: исследованиями и нормированием, разработкой теории надежности; качеством проектирования; особенностями изготовления и возделывания; условиями эксплуатации.

На основании теоретических и экспериментальных исследований выводятся расчетные формы и устанавливаются нормированные физико-механические характеристики материалов. Однако расчетные формулы основаны на определенных рабочих гипотезах и допущениях, а свойства материалов непостоянны. Это особенно приводит к погрешностям и отклонениям фактических свойств конструкций, от проектных. Их безотказная работа становится возможной с определенной степенью вероятности.

После включения формул в нормы проектирования экспериментальные данные для вероятного анализа накапливаются. С течением времени нормы обновляются и совершенствуются. Следовательно требуемая надежность конструкции закладывается уже при проектировании и зависит от правильности расчета и конструирования. Надежность изготовленных и смонтированных конструкций будет обеспечена если отклонения от проекта не превысят установленных нормами допусков. И наконец условия эксплуатации должны отвечать предпосылкам, которые учтены в проекте.

Лекция 4

Тема: Сущность и методические основы стандартизации.

Вопросы:

1.Цели и задачи стандартизации.

2.Принципы стандартизации.

3.Методы стандартизации.

4.Методические особенности стандартизации строительных материалов и изделий.

В развитии народного хозяйства республики Беларусь на современном этапе особо важное значение приобретает проблема улучшения качества продукции, т.к. систематическое повышение качества продукции является обязательным требованием совершенствования экономики.

В обеспечении высокого качества продукции огромную роль играет стандартизация. Если раньше основная цель стандартизации состояла в упорядочении правил производства и применения продукции, то теперь главное внимание уделяется установлению высоких требований к качеству, надежности и долговечности продукции и приведению этих показателей в соответствие с возрастающими требованиями нар. хозяйства республики и международного рынка.

Стандартизация является частью государственной технической политики, она служит высокоэффективным средством внедрения в производство передовых достижений науки и техники, экономии трудовых и материальных затрат, обеспечения оптимального уровня качества продукции.

Стандартизация представляет собой отрасль знаний, изучающую действие стандартов в народном хозяйстве. Она рассматривает влияние стандартов на долговечность и надежность продукции, на прогресс техники, на специализацию и автоматизацию производства. Как наука стандартизация тесно связана с математикой и рядом технических дисциплин, в частности с материаловедением и технологией изготовления строительных изделий.

Согласно определению, данному Международной организацией по стандартизации (ИСО), стандартизация – это процесс установления и применения правил с целью упорядочения деятельности в данной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей экономии, с соблюдением функциональных условий и требований техники безопасности. Стандартизация позволяет обобщить достижения науки, техники и передового опыта и тем самым определяет линию перспективного развития той или иной отрасли народного хозяйства.

Развитие и совершенствование стандартизации преследует вполне определенные цели:

1. Ускорение технического процесса, повышение эффективности производства и производительности труда;

2. Улучшение качества продукции и обеспечение его оптимального уровня;

3. Совершенствование организации управления народным хозяйством и установление рациональной номенклатуры выпускаемой продукции;

4. Развитие специализации при проектировании и производстве продукции;

5. Рациональное использование производственных фондов и экономия материальных и энергетических ресурсов;

6. Обеспечение безопасности труда работающих, а также охрана здоровья населения и сохранение окружающей среды;

7.Создание условий для широкого развития экспорта высококачественных товаров, отвечающих требованиям мирового рынка;

8.Развитие международного экономического и технического сотрудничества.

Для достижения этих целей необходимо решить ряд следующих задач:

а) разработка нормативных требований к качеству готовой продукции, а также к качеству сырья, полуфабрикатов и комплектующих изделий;

б) создание единой системы показателей качества продукции, ее надежности и долговечности, а также разработка научно обоснованных методов и средств испытания и контроля качества продукции;

в) разработка требований и норм в области проектирования и производства продукции, с тем чтобы рационально сократить многообразие видов и марок изделий и одновременно улучшить их ассортимент;

г) унификация изделий, технического оборудования и контролирующих приборов, что дает возможность специализировать промышленное производство и осуществляет комплексную механизацию и автоматизацию процессов;

д) обеспечение единства и правильности измерений в стране, разработка новых и совершенствование существующих эталонов единиц измерения, образцовых мер и измерительных приборов высшей точности;

е) совершенствование систем терминологии и обозначений в различных областях науки и техники;

ж) разработка систем технической документации, классификации и кодирования продукции, а также совершенствование информационных систем;

з) участие в работе международных органов по стандартизации, разработка международных рекомендаций и стандартов.

Обобщение перечисленных частных задач позволяет сформировать главную задачу, заключающую в упорядочении процессов и отношении, возникающих при решении повторяющихся вопросов во всех сферах деятельности.

В области строительных материалов и производства сборных конструкций стандартизация должна способствовать внедрению новых эффективных легких материалов. Важнейшей задачей стандартизации является установление перспективных оценок качества материалов и изделий массового производства. Современные строительные материалы должны обладать оптимальными свойствами, а технология их изготовления должна быть экономичной. Поэтому особое значение приобретают стандартизация и типизация высокоэффективных процессов на предприятиях строительной индустрии.

Результаты стандартизации зависят не только от числа вновь созданных или пересмотренных стандартов, сколько от тех изменений, которые они вносят в процесс развития производительных сил, т.е. от их качества. Поэтому работы по стандартизации базируются на использовании ряда обязательных правил, которые называются принципами стандартизации.

Они подразделяются на главные (руководящие) и соподчиненные.

а) Главные принципы стандартизации.

Методы стандартизации

Практическая работа по стандартизации осуществляется различными методами, выбор которых зависит от конкретных задач. В теории стандартизации разработаны основные четыре метода: симилификация, унификация, типизация, агрегатирование. Данные понятия входят составной частью в термин «стандартизация».

Симилификация (упрощение) – это простейшая разновидность стандартизации, которая заключается в простом сокращении числа типов или разновидностей изделий до некоторого технически и экономически основанного минимума. Симилификация означает всемирную экономию, сокращение излишних типоразмеров деталей и изделий. Характерная черта симилификация заключается в том, что в процессе сокращения числа изделий в объекты не вносятся каких-либо технических изменений. Поэтому возможности рационального комбинирования марок и типоразмеров при симплификации ограничены.

Унификация – представляет собой рациональное сокращение числа типов, видов, размеров или марок изделий одинакового функционального назначения, для того, чтобы изделия были взаимозаменяемыми в эксплуатации. Главное обличие и вместе с тем преимущество унификации заключается в том, что уменьшение числа разновидностей сопровождается изменением конструкции, основных и второстепенных размеров, марок изделий. В результате многообразии видов изделий, материалов сырья и комплектующих деталей (закладных деталей, арматуры железобетонных изделий и т.д.) уменьшается.

В процессе унификации параметры технологии материалов и изделий изменяются таким образом, чтобы можно было организовать их централизованное изготовление. Унификация позволяет создать комплексы из ограниченного числа разновидностей можно было создавать большую номенклатуру изделий.

Унификация сборных железобетонных изделий массового производства способствует уменьшению числа типоразмеров, повышению точности и взаимозаменяемости изделий; одновременно создается основа для совершенствования технологии и улучшение качества продукции.

Типизацией – называется разработка и установка типовых конструктивных или технологических решений, которые содержат общие для ряда изделий или процессов характеристики. В конкретных случаях эти характеристики дополняются необходимыми данными.

Метод типизации технологических решений широко применяется в строительной индустрии: созданы типовые проекты бетоносмесительных узлов, арматурных и формовочных линий для большинства изделий. В процессе типизации предусматриваются и перспективные виды изделий с учетом требований технического прогресса в промышленности строительных материалов. В этом важное достоинство типизации как одного из развитых методов стандартизации.

Под агрегатированием понимается компоновка разнообразной номенклатуры машин, агрегатов, объектов строительной индустрии путем применения ограниченного числа стандартизированных деталей, обладающих функциональной и геометрической взаимозаменяемостью.

Агрегатирование может быть осуществлено путем расчленения технологии на отдельные укрупненные узлы (формовочные, узлы тепловой обработки и т.п.), что облегчает монтаж технологической линии и обеспечивает взаимосвязь ее отдельных элементов.

Рассмотренные принципы и методы стандартизации составляют теоретическую основу деятельности в данной области. В процессе стандартизации строительных материалов и изделий необходимо исходить из анализа условий работы материалов в сооружении, которые определяют закономерности стандартизации.

4. Работа материала в зданиях и сооружениях определяется различными воздействиями, которые вызываются конструкцией сооружения и окружающей средой. Вместе с тем для современного сборного строительства особое значение приобретает система выбора размеров элементов, обеспечивающая качественный монтаж конструкций.

Поэтому методика стандартизации в строительном материаловедении и технологии учитывает особенности работы материалов и включает в качестве составных элементов стандартизацию; нагрузок на материал и конструкцию, воздействий окружающей среды, размеров строительных изделий.

а) Стандартизация нагрузок.

Нагрузки и воздействия в соответствии со строительными нормами и правилами (СН и П) подразделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам и воздействиям относятся:

1) вес постоянных частей зданий и сооружений;

2) вес и давление грунтов – насыпей, засыпок, а также горное давление;

3) силовое влияние предварительного напряжения конструкций;

Временные нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

К временным длительным нагрузкам относят:

1) вес стационарного оборудования;

2) вес перегородок или других частей здания, положение которых может измениться в процессе эксплуатации;

3) давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах;

4) длительные температурные воздействия, оказываемые стационарным оборудованием (сушилки, печи и т.д.);

5) вес воды на водонаполненных плоских кровлях;

6) нагрузки на перекрытия различных складских помещений.

Кратковременными считают следующие нагрузки и воздействия:

1) нагрузки от подвижного оборудования (кранов, тельферов, вагонеток и т.п.);

2) нагрузки на перекрытие в жилых и общественных зданиях от веса людей и мебели;

3) снеговые и ветровые нагрузки;

4) температурные климатические воздействия, вызывающие термическое сжатие или расширение материалов в конструкциях;

5) нагрузки на стадиях изготовления, складирования, перевозки и монтажа строительных изделий.

Особые временные нагрузки возникают по влиянием сейсмических воздействий, резких нарушений технологического процесса, связанных с поломкой оборудования. Кроме того, к особым относят нагрузки вследствие посадок основания сооружений.

Приведенная классификация нагрузок показывает, что значительная часть силовых воздействий связана с весом конструкций, который в свою очередь определяется объемной массой материалов. Поэтому сокращение объемной массы - одно из важнейших условий уменьшения материалоемкости и повышения эффективности строительства.

Значения постоянных нагрузок от веса конструкций определяются в зависимости от фактических размеров конструкций с учетом данных объемной массе материалов.

Временные длительные нагрузки на перекрытия назначаются в соответствии с требованиями СН и П (табл.1)

Значения нормативных статических нагрузок при динамичном воздействии на конструкцию учитываются с помощью коэффициентов динамичности.

Табл.1 Некоторые требования СНиП к нагрузкам на перекрытия.

Вид зданий и помещений	Нормативная нагрузка, кПА	Коэффициент перегрузки
Квартиры, палаты санаториев и др. лечебных заведений. Залы учебных заведений, административных и научных учреждений, театров, кино. Балконы Помещения производственных заданий Производственные склады	1,5 4 4 а) нагрузка от оборудования по технологическим данным; б) нагрузка от веса людей и ремонтных материалов в зоне обслуживания, проходах – по технологическим данным, но не ниже 2 С учетом наибольшего количества материалов, но не менее 4	1,4 1,3 1,3 1,2 – 1,3 1,2 – 1,4 1,3

б) Стандартизация воздействий окружающей среды

При разработке строительных стандартов необходимо учитывать следующие виды воздействий на материалы и сооружения:

- климатические условия, характеризуемые изменениями температуры и относительной влажности наружного воздуха и др. факторами;

- воздействие агрессивных сред, вызывающие коррозию материалов и понижение их долговечности;

- влажностный режим помещений.

Климатические и географические показатели (температуру и влажность наружного воздуха, число циклов измерения температуры и влажности за определенный период времени, повторяемость и скорость ветра, солнечную радиацию, световой климат и др.) необходимо учитывать при разработке стандартов на ограждающие конструкции, кровельные, стеновые и облицовочные материалы. В зависимости от степени влияния атмосферных воздействий стандарты содержат требования по морозостойкости, водопоглащению и др. свойствам материалов.

В виде примера в табл.2 указаны марки по морозостойкости гидротехнического бетона в зависимости от климатических условий района строительства.

Табл.2 Морозостойкость (Мрз) в речных гидротехнических сооружениях.

Климатические условия	N < 50	N=50-70	N=75-100	N=100-150	N= 150-200
Умеренные Суровые	Мрз 50 Мрз 100	Мрз 100 Мрз 150	Мрз 150 Мрз 200	Мрз 200 Мрз 300	Мрз 300 Мрз 400

N- Наибольшее расчетное число циклов замораживания – оттаивание в течении года.

Умеренные климатические условия в данном случае характеризуется среднемесячной температурой наиболее холодного месяца от 0 до – 10⁰С, суровые - от – 10 до – 20⁰С. Расчетные значения температур необходимо выбирать в соответствии с требованиями СН и П и «Строительная климатология и геофизика».

По влиянием агрессивной внешней среды происходит коррозия материалов и конструкций (солнечная радиация, осадки, промышленные газы, содержащие SO₂,Cl₂, а также взвешенные частицы дыма и пыли, перемены температуры и влажности, ангидриды кислот (SO₂, NO₂и др.), растворы удобрений (NO₃,NH₄и др.), грунтовые воды содержащие кислоты и щелочи промышленных стоков и др.)

Необходима систематизация и стандартизация агрессивных воздействий, которая позволила выбирать вид и марку материала, стойкого в конкретных условиях эксплуатации. Степень агрессивности среды и требования по защите от коррозии устанавливают СН и П 11-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии. нормы проектирования».

Долговечность ограждающих конструкций в значительной степени предопределяется влажностным режимом внутренних помещений зданий. Поэтому стандарты на наружные ограждения содержит указания об относительной влажности воздуха, при которой возможна нормальная эксплуатация бетонных и железобетонных изделий.

Стандартизация параметров влияния окружающей среды дает возможность выбирать необходимые виды и марки материалов, обеспечивающие требуемую долговечность конструкций. Степень долговечности конструкций определяется календарным сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации. Для ж.б. конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности: I- соответствует сроку службы не менее 100 лет, II- 50 лет, III – 20 лет.

Общие требования, регламентирующие воздействия окружающей среды, устанавливают в соответствии с нормами при проектировании зданий и сооружений и указывают в рабочих чертежах изделий. Кроме того, эти требования входят в стандарты на соответствующие изделия.

в) Стандартизация размеров строительных изделий.

Методическую основу стандартизации размеров в проектировании, изготовлении строительных изделий и при возведении сооружений составляет Единая модульная система (ЕМС). Эта система представляет собой совокупность правил координации размеров зданий и сооружений, строительных изделий и оборудования на базе основного модуля, равного 100 мм. (обозначается 1 М).

Применение ЕМС позволяет в значительной степени унифицировать и сократить число типоразмеров строительных изделий. Это в свою очередь обеспечивает взаимозаменяемость деталей, выполненных из разных материалов или отличающихся по конструкции. Наконец изделия и детали одинаковых типоразмеров, изготовленные в соответствии с требованиями ЕМС, могут быть использованы в зданиях разнообразного назначения.

В единую модульную систему входят и производные модули, которые получают путем умножения основного модуля на целые или дробные коэффициенты. При умножении на целые коэффициенты образуются укрупненные модули, а при умножении на коэффициенты менее единицы – дробные модули (см.табл.).

Таблица.

Размеры модулей в ЕМС

Модуль	Обозначение	Размер, мм	Модуль	Обозначение	Размер, мм
Производные укрупненные	1м 2м 3м 6м 12м 15м 30м 60м	100 200 300 600 1200 1500 3000 6000	Производные дробные	1м 1/2м 1/5м 1/10м 1/20м 1/50м 1/100м	100 50 20 10 5 2 1

Производные укрупненные модули (60м, 30м, 12м) и кратные им размеры рекомендуется применять для назначения продольных и поперечных шагов зданий. Модули 6м, 3м, 2м предназначены для членения конструктивных элементов в плане зданий, для назначения ширины проемов. Основной модуль 1м и дробные модули от 1/2м до 1/20м применяют для назначения размеров сечения относительно малых элементов (колонн, балок и т.д.). Наиболее мелкие дробные модули (от 1/10м до 1/100м) используют для назначения толщины плитных и листовых материалов, ширины зазоров, допусков.

С помощью ЕМС назначаются так называемые номинальные размеры строительных элементов.

Номинальный размер – это условный размер элемента, включающий соответствующие части швов и зазоров; он должен быть кратным основному или производственному модулю.

Различают также конструктивный размер, т.е. проектный размер элемента, отличающийся от номинального, как правило на нормированный зазор. Нормированный зазор – представляет собой толщину шва или зазора установленную нормами.

Фактический размер строительных изделий, полученный в результате измерений с помощью соответствующего инструмента называется натурным. Отклонение натурного размера от конструктивного не должно быть больше называемого допускаемого отклонения.

Действительный, или натуральный, размер изделия измеренный с допускаемой погрешностью, должен находится в интервале между наибольшим предельным Аmax и наименьшим предельным Аmin размером. Если действительный размер выходит за пределы, изделие признается негодным.

Допуском размера d называют разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

d = А max – А min

Допуск размера является положительной величиной. Отклонение действительного (натурального) размера от конструктивного (проектного), находящееся в пределах, установленных нормами, называются допускаемым отклонением D. Верхнее предельное отклонение представляет собой алгебраическую разность между наибольшим предельным размером и проектным.

D _в = А max – А₀

а нижнее предельное отклонение равно алгебраической разности между наименьшим предельным размером и проектным.

D _в = А min - А₀

Наибольший и наименьший предельные размеры образуют интервал, называемый полем допуска (заштрихованный участок на рисунке).

Следует различать изготовленные и монтажные допуски. Изготовительные допуски определяют погрешность в процессе изготовления изделий, а монтажные допуски – разбивочные (геодезические) и установочные – характеризуют точность сборки конструктивных элементов сооружения. Допуски при изготовлении сборных конструкций зависят от размеров элементов и класса точности и назначаются в соответствии с требованиями СН и П (табл.)

следующие назначение допусков связанных с необходимостью повышенной точности изготовления и монтажа изделий. Таким образом, ЕМС служит основой стандартизации геометрических параметров строительных изделий.