Обеспечение точности разбивочных работ при детальных разбивках фундаментов
Расчет требуемой точности разбивки, выбор методов и средств измерений
Установление точности разбивочных работ должно базироваться на обоснованных допусках на изготовление и монтаж строительных конструкций, поскольку разбивочные работы являются составной частью технологического процесса монтажа. Погрешность разбивки осей в плане или по вертикали характеризует величиной их отклонения от проектного положения. Методы, средства монтажа и разбивочных работ устанавливаются согласно классу точности.
Угловые измерения, при разбивочных работах при средней квадратической погрешности измерения σ=3 мм, рекомендуется проводить теодолитами типа Т2, Т5 или им равноточными зарубежных фирм одним приемом.
Для проектируемого промышленного здания выверка низа устанавливаемых элементов производится по четвертому классу точности. При L=50 мм (расстояние между риской на фундаменте и риской на колонне) допуск совмещения ориентиров δ=4 мм, средняя квадратическая погрешность σ =1 мм. Обеспечение четвертого класса точности при установке низа элемента предусматривает доводку последнего с помощью ручного инструмента в несколько приемов.
Для проектируемого промышленного здания из металлических конструкций, разбивка осей в плане при четвертом классе точности(см. п. 2.1.3.), расстоянии между разбивочными осями l=21 м будет иметь допуск δ =16 мм, со средней квадратической ошибкой измерения расстояния ml / l = 3 / 21000 = 1 / 7000.
В нашем случае, линейные измерения рекомендуется производить стальными компарированными рулетками РК-50 или РВ-30 с отклонениями от нормальной длины не более 3 мм. Условия обеспечения точности линейных измерений стальными компарированными рулетками показаны в таблице 4.
Таблица 4 — Условия обеспечения точности линейных измерений стальными компарированными рулетками.
|
Процесс |
Относительная средняя квадратическая погрешность измерения |
|
|
1:15000-1:10000 |
1:5000 |
|
|
Натяжение прибора Учет разности температур компарирования и измерения Отсчеты по рулетке Фиксация пунктов Определение превышений концов определяемой линии Используемые рулетки по ГОСТ 7502-80 или им равноточные |
Вешение по теодалиту Использование динамометра Использование термометра Три пары отсчетов, Две пары отсчетов, два сдвига один сдвиг Чертилкой Керном Использование нивелира ОПК2-20 АНТ/1, ОПК2-30 АНТ/1, ОПК2-50 АНТ/1 |
Примечание — Пример условного обозначения рулетки ОПК2-30 АНТ/1 в открытом корпусе (О) с плоской измерительной лентой (П) и вытяжным кольцом (К) 2-го класса точности длиной 30м, с началом шкалы, удаленным от торца измерительной ленты (А), изготовленной из нержавеющей стали (Н), с травленными штрихами (Т), нанесенными через 1мм. Указанным требованиям отвечают рулетки типа РВ( рулетка на вилке), РК (рулетка на крестовине).
При этом контроль за совмещением установочных рисок осуществляется визуально. Приспособления, применяемые для выверки и временного закрепления конструкций, упрощают выполнение этих операций и обеспечивают снижение затрат труда. К таким приспособлениям относятся клинья, клиновые вкладыши, расчалки, подкосы. Основным методом уменьшения трудоемкости и повышения точности выверки и временного закрепления конструкций является применение различных типов кондукторов, в том числе и автоматизированного для установки одиноких колонн и группового. Конструкция простых кондукторов учитывает возможность первоначального наклона колонны на 0.015-0.020 ее высоты и обеспечивает установку с точностью не ниже 2-го класса. Применение групповых кондукторов повышает точность монтажа.
Допуск на установку колонн высотой 18 м, для четвертого класса точности δх=22 мм, средняя квадратическая погрешность m=7 мм.
На точность положения верха установленной колонны влияют погрешность совмещения установочной риски, нанесенной на верхней части, с риской — ориентиром, по которой выверяли положение верха колонны, и дополнительно величина отклонения временно закрепленной колонны после окончательного ее закрепления и последующего нагружения конструкциями каркаса. С учетом этого точность совмещения ориентиров при установке верха колонн рекомендуется обеспечивать на один-два класса выше, чем указано в нормах. При установке верха колонн точность совмещения ориентиров зависит от монтажной оснастки, применяемых технических средств и способов контроля, а после окончательного (проектного) закрепления — дополнительно от характера нагружения (симметричное или несимметричное), конструкции стыков, вида соединения (болтовое или сварное), жесткости монтажных приспособлений, применяемых для временного закрепления. При монтаже колонн применяют четвертый класс монтажной оснастки, которая позволяет автоматизировать монтажный процесс. Основной признак такой монтажной оснастки и метода монтажа — ограничение свободы перемещения монтируемого элемента, начиная от момента его захвата до окончания выверки. Установку верха элементов по второму классу точности обеспечивает ограниченно-свободный метод монтажа, основанный на применении группового монтажного оснащения, содержащего ограничивающие устройства. При этом геодезическими средствами устанавливают только базовые элементы, а применение ограничивающих устройств в монтажном оснащении, например, групповых кондукторов, позволяет устанавливать другие элементы сразу в проектное положение без последующей ее выверки геодезическими инструментами. Установку верха колонн производят теодолитами с двух взаимно-перпендикулярных плоскостей (сторон).
Третий и четвертые классы точности обеспечиваются с помощью регулируемых монтажных приспособлений и контроля вертикальности установки колонны теодолитом с двух взаимно-перпендикулярных сторон.
2.1.2 Технология разбивочных работ
Под разбивкой понимают геодезические построения на местности, связанные с определением, обозначением и закреплением положения основных осей и габаритов производственных зданий и сооружений в соответствии с проектом. Геометрической основой проекта для перенесения промышленных зданий в натуру являются разбивочные оси, относительно которых в рабочих чертежах даются размеры всех деталей зданий.
Оси (продольные и поперечные), определяющие внешний контур здания в плане называют основными. Две взаимно-перпендикулярные оси, относительно которых здание или сооружение располагается симметрично, называют главными осями.
Для определения местоположения основных осей здания создают геодезическую разбивочную основу строительной площадки. Наиболее распространенным видом геодезической основы строительной площадки, используемой для определения положения крупных промышленных предприятий, признана строительная сетка. При проектировании строительной сетки ее стороны стремятся ориентировать параллельно преобладающему направлению основных осей здания, что способствует рациональному их перенесению с проекта в натуру, а также определению координат при исполнительной съемке.
При строительстве отдельных зданий значительной протяженности геодезическую разбивочную основу предпочитают создавать в виде продольных и поперечных осей, определяющих положение и габариты здания на местности. Такая специальная осевая основа с высокой точностью взаимного положения закрепленных пунктов на местности называется внешней геодезической основой здания. Она должна обеспечивать не только собираемость конструкций каркаса здания, но и размещение в последнем комплексе агрегатов с точной взаимной технологической и монтажной увязкой.
Разбивочную сеть строят по вынесенным точкам основных осей, и в зависимости от конфигурации здания она может иметь различную форму. Для удобства выполнения разбивочных работ и последующих контрольных измерений при строительстве каркасных зданий со стальными или железобетонными колоннами, устанавливаемыми на отдельные фундаменты, в ряде случаев проектируют параллельно смещенные (по отношению к осям колонн) разбивочные оси . При этом знаками закрепляют все параллельно смещенные продольные оси колонн, а поперечные — через 4-5 шагов колонн, но не реже чем через 60м. Оси необходимо закреплять двумя знаками с каждой из противоположных сторон здания, или же одним знаком с дополнительной откраской створа оси на стенах или фундаментах, расположенных вблизи здания.
Для обеспечения сохранности на весь период строительства грунтовые осевые знаки необходимо закладывать за пределами непосредственной зоны строительства. Знаки должны иметь линейную привязку к местным предметам.
Главные и основные оси здания или сооружения закрепляют бетонными монолитами, штырями, трубками, специальными марками или откраской на капитальных существующих зданиях. Всегда целесообразно совмещать знаки закрепления разбивочных осей с рабочими реперами строительной площадки. Необходимым условием обеспечения точности возведения промышленного сооружения является рациональное размещение знаков разбивочных осей с обязательным обеспечением удобства визирования инструментом и измерения линий на монтажной площадке.
Обеспечение проектного положения железобетонных и стальных конструкций по высоте осуществляют геометрическим нивелированием от реперов, располагаемых (для сохранности и устойчивости на монтажной площадке) так, чтобы они не попадали в зону земляных работ и планировки участка. Примерная схема закрепления разбивочных осей показана на рисунке 9.
Обозначения:
1 — знак продольной оси;
2 — знак поперечной оси;
3 — продольные оси;
4 — поперечные оси;
5 — колонны;
а, б, в, г, д, — привязки колонн к разбивочным осям.
Рисунок 9 — Схема закрепления разбивочных осей
Высотную геодезическую основу для возведения зданий необходимо закреплять постоянными знаками с таким расчетом , чтобы отметки с них можно было передать на объект с двух реперов и не более чем при трех установках нивелира.
После перенесения в натуру основных осей здания составляют в пяти экземплярах акт разбивки осей к которому прилагают исполнительную схему разбивки и закрепления основных осей.
Разбивочные оси используют в качестве основы при выполнении детальных разбивок для установки конструкций в проектное положение. Положение этих осей должно быть определено с необходимой точностью и для сохранности и последующего удобства измерений закреплено на поверхности фундаментов вне пределов опирания конструкций.
После окончания основных разбивочных работ приступают к детальным разбивочным работам, к которым относятся:
земляные работы
возведение фундаментов
монтаж стальных и железобетонных конструкций каркаса здания
монтаж оборудования и механизмов (включая краны, конвейеры и др.).
Все разбивочные работы, выполняемые на монтажной площадке, складываются из совокупности измерительных операций: измерение длины линий, отдельного угла, превышения.
Для перенесения прямой линии с проекта в натуру, называемого иногда построением (откложением) проектных расстояний, необходимо знать длину линии и ее направление, а также положение в натуре ее начала и требуемую точность измерений. Для построения проектных расстояний с точностью не меньше относительной погрешности 1:10000, рекомендуется применение компарированных рулеток типа РК-50 или РВ-30 с миллиметровыми делениями. Все длины линий в проектной документации указаны горизонтальными. Поэтому при наклонной поверхности на которой откладывают проектное расстояние, рулеткой необходимо откладывать расстояние, увеличенное по сравнению с проектным на поправку, учитывающую наклон рулетки. Кроме того, приходится учитывать и другие поправки. При этом поправки вводят непосредственно в процессе отложения длины линии, что усложняет процесс измерений. Поэтому часто применяют такой прием: предварительно откладывают заданное расстояние, не вводя поправок за компарирование, разность температур и т.п., и отмечают, например, точку В’ — (рисунок 10)
 |
Рисунок 10 – Отложение проектного расстояния
Затем его тщательно измеряют с введением всех поправок и, сравнив с проектным значением l0, находят домер Δl=l0—l, который откладывают с соответствующим знаком от конечной точки отрезка В’ полученную таким образом длину обязательно контролируют новым измерением.
На точность отложения проектных расстояний рулеткой влияют погрешности, возникающие в результате следующих причин: компарирования рулетки δ1, укладки ее в створе линии δ2, провиса и прогиба рулетки δ3, изгиба ее в плане δ4, определения разности высот концов рулетки δ5, учета разности температур ее при кампорировании и измерении δ6, неодинакового натяжения рулетки δ7, трения ее о поверхность δ8, собственно измерения δ9.
С учетом изложенного и исходя из принципа равного влияния можно показать, что для обеспечения общей средней квадратической погрешности σ линейных измерений доля влияния каждого из девяти перечисленных источников погрешностей не должна превышать 1/4σ (с учетом различного действия систематических и случайных ошибок) или при σ = 3 мм σi = 1мм.
Влияние перечисленных погрешностей на результаты измерений:
Компарирование рулетки.
Погрешность компарирования несет случайный характер. Однако, и при учете этой поправки на компарирование рулетки Δlком, вводимой в номинальную длину рулетки, в результатах измерения di линий остаются систематические погрешности, которые равны Δdi = (δ1/l)di, где δ1— погрешность компарирования рулетки, l — длина рулетки.
Из изложенного вытекает другая практическая задача: с какой точностью необходимо знать фактическую длину (компарировать) рулетки? Так при измерении линий с относительной средней квадратической погрешностью 1:10000 длину рулетки РВ-30 необходимо знать со средней квадратической погрешностью σ не превышающей
σ1 < l/4Т = 30000/4х10000 = 0.8 мм
Следовательно, предельную погрешность δхкомп определения длины рулетки не должна превышать δхкомп = 3σ1 = 2.4 мм.
Произведенный расчет показывает, что если фактическая длина рулетки отличается от своего номинального значения более чем на 2.4мм, то в результаты измерений необходимо вводить поправки на компарирование рулетки.
Укладка полотна рулетки в створ измеряемой линии.
Отклонения концов рулетки от створа линии случайны по величине. Величину допустимого отклонения адоп, зависящего от длины l рулетки или значения измеряемого отрезка (при малой его длине), можно с учетом зависимости:
Δlсист / l = 1 / (4T) (11)
и заданной точности измерения определить по формуле:
где 1 / Тпр — относительная предельная погрешность измерения.
Например, длина рулетки l = 30м, 1/Тпр = 2700, относительная средняя квадратическая погрешность 1 / Т = 1:10000.
Тогда адоп = 3000 см 
= 20.4 см.
Практика измерений при монтаже конструкций показывает, что для обеспечения точности линейных измерений в условиях монтажной площадки уложение полотна в створ следует осуществлять вешением по теодолиту.
Прогиб и изгиб рулетки в плане.
Влияние этого источника погрешностей одностороннее — при измерении линии результат получается больше ее фактической длины, а при откладывании — длина линии меньше проектной величины. Допустимую длину прогиба fдоп можно определить по условной формуле, выведенной для выпуклой неровности, расположенной на расстоянии 1/5 от конца рулетки:
(13)
Так при измерении линий с относительной предельной погрешностью
(14)
Из расчетов следует, что при точных линейных измерениях поверхность по створу линии должна быть выровнена.
Наклон местности.
При учете наклона полотна рулетки действуют только погрешности определения превышения концов мерного прибора или угла наклона линии. Поправку Δlh в измеряемую линию на длину рулетки в зависимости от разности высот ее концов h определяют по формуле:
(14)
Погрешность Δh, определения превышения концов рулетки случайна и ее величина с учетом заданной точности измерения не должна превышать
(15)
При h=0.6м, l =30м, 1 / Tпр =1/2700, n=1
(16)
Такую точность определения превышения можно обеспечить только геометрическим или тригонометрическим нивелированием.
Разность температур рулетки.
Температура рулетки при измерении линии, как правило, отличается от температуры ее компарирования, что вызывает изменение длины рулетки между ее нулевым делением на величину
Δlt = α l ( t—t0),
где l — номинальная длина рулетки., α — коэффициент линейного расширения (для стали α = 0.0000125)., t, t0 — температура рулетки соответственно при измерении и компарировании.
Для обеспечения измерений с заданной проектом точностью погрешность определения разности температур Δt= t—t0 не должна превышать 
Погрешность определения разности температур носит случайный характер Для нашего примера погрешность определения разности температур составит 
Таким образом, поправку за разность температур рулетки необходимо учитывать, когда температура рулетки при измерении отличается от температуры ее компарирования более чем на 7.4’C.
Неодинаковое натяжение.
Неодинаковое натяжение рулетки ΔN при компарировании и измерении линии вызывает погрешность Δlнат линейных измерений
Δlнат = ΔNl/АЕ,
где А — площадь поперечного сечения рулетки, А=2 мм, Е— модуль упругости стали (Е=20000 кг/мм2).
При компарировании и измерении рулетку рекомендуется натягивать с одинаковым усилием 50Н (5кг).
Допустимую величину отступления от нормального натяжения ΔNдоп с учетом формулы (13) можно определить из зависимости
Для отдельного отложения проектной линии рулеткой эта величина составит
.
Следовательно, для обеспечения точных линейных измерений контроль натяжения рулетки желательно осуществлять с помощью динамометра.
Собственно измерение
Эта погрешность носит случайный характер и в основном зависит от точности совмещения нулевого штриха и начальной точки, а также точности и отсчета по концу рулетки или его фиксации.
Погрешность округления отсчета σ0 по мерному прибору вычисляют по формуле σ0 = a / 3, где а — предельная погрешность округления, равная половине деления шкалы. При а = 0.5мм
σ0 =0.5 / 3 = 0.2мм
При измерении обычно нулевой штрих рулетки прикладывают к начальной точке линии, а по второму концу рулетки берут отсчет или фиксируют его на местности. При равенстве обеих погрешностей получим:
=0,4 мм
С учетом этого и зависимости (13) предельная погрешность округления отсчета при измерениях не должна превышать 
. Следовательно, для обеспечения заданной точности измерений рулетку выбирают так, чтобы цена деления (2а) ее шкалы удовлетворяла условию
.
При выполнении измерений следует иметь в виду, что точность фиксирования откладываемой линии, зависящая от способов закрепления точек в натуре, характеризуется следующими значениями средних квадратических погрешностей σф, мм:
прочерчивание керном по металлической пластине — 0.3;
насечка или кернение на металлической пластине — 0.5;
прочерчивание карандашом по гладкой поверхности бетона — 0.5;
прочерчивание карандашом по грубой поверхности бетона — 0.8;
закрепление шпилькой на поверхности земли — 0.7;
закрепление металлическим штырем, забиваемым в грунт — 2.0;
Для получения достоверных результатов линейных измерений, по возможности, стремятся разбивки и контрольные измерения выполнять разными рулетками. При выполнении угловых измерений на разных стадиях строительно-монтажного производства в зависимости от требуемой точности измерений или построений углов применяют теодолиты, которые разделяют по почностным характеристикам, способу снятия отсчетов и другим признакам. К классу точных теодолитов относят теодолиты, у которых средние квадратические погрешности измерения горизонтального угла из одного приема не превышают 10’’, к классу технических — 30’’. Измерения углов необходимо производить одним полным приемом (КЛ, КП). Центрирование теодолита над точкой производят или нитяным отвесом, или оптическим центриром, который обеспечивает более высокую точность установки теодолита над вершиной измеряемого угла. Чтобы влияние погрешности центрирования l теодолита было в два раза меньше погрешности измерения угла δα, необходимо соблюдать условие:
где L — длина короткой стороны угла., ρ — число секунд в радиане.
При δa =10’’ и L = 30 м получим:
Таким образом, погрешность центрирования e не должна превышать 0.7 мм. Такую точность установки теодолита можно обеспечить только оптическим центриром. Поэтому для выполнения угловых измерений на монтажной площадке рекомендуется применять теодолиты Т2, Т5 и им равноточные зарубежных фирм.
https://verrsus.wordpress.com
http://verrsus-35rus.livejournal.com/
http://steel-c.livejournal.com/
Строительные конструкции 