автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Теоретические основы расчета точности геодезических измерений при возведении сборных зданий и сооружения

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ИНСТИТУТ ИШЕНЕРОВ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОФОТОСЪЕМКИ И КАРТОГРАФИИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ СБОРНЮ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

№.24.01 - геодезия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

(рг-г;

у/

На правах рукописи

Чмчян Тоник Торгоиоаич

УДК 528.1

52В.48:626:69

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ИНШЕНЕРОВ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОФОТОСЪЕМКИ И КАРТОГРШИ

На правах рукописи

Читан Томик Торгомович

УДК 528.1

523.48:626:69

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТОЧНОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ СВОРШХ ЗДАНИЙ И СООШЕНИЙ

05.24.01 - геодезия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работе выполнена в Киевском ордена Трудового Красного Зндаенн мнкенерно-сгроительноы институте.

Официальные оппоненты: доктор технических неук, профессор ю.И.Маркуэе доктор технических наук, профессор В.А.Коугия доктор технических неук Я.М.Костецкая

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский п проектно-вксперииентальный институт организации, механизации и технической помощи строительству.

Защита состоится " "_19 г. в ._

часов на заседании Специализированного Совета Д 063 01 01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Московскии ордена Ленина институте инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии по адресу: 103064, Ыосква, К-64, Гороховский переулок, дом 4 (еуд. 321).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " "__19 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

/

каадвдат технических шух, доцент -ГУ /' А.Г.Чибуничев

- 3 -

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РА^ТЬ!

Актуальность проблемы. Высокая эффективность н производительность труда в капитальном строительстве возможна при внедрении новых, технологий и приборов, обеспечивающих автоматизацию всех звеньев технологических процессов при одновременном повышении качества конечной продукции.

Создание автоматизированных технологи* возведения строительных объектов тесно связано с совершенствованием геодезических разбивочных работ - важнейшего технологического процесса строительства, в первую очередь обеспечивающего скоростные и качественные показатели введения в действие строительных объектов.

Разработка новых технологий геодезических измерений в сборном строительстве связана с учетом в исходных допусках геометрических, конструктивных и технологических особенностей сооружений. Она стала возможной благодаря созданному автором новому научному направлению - теории размерных цепей сборных зданий и сооружений, органической частью которой является теория расчета точности геодезических измерений в сборном строительстве.

Основная цель работы заключается в реализация следующих программных исследований: •

- разработка теории размерных цепей широкого класса разнотипных сборных сооружений с учетом ранее полученных научных достижений;

- разработка теории пространственных размерных цепей сборных оболочек;

- разработка теории расчета точности геодезических разбивочных измерений при возведении сборных зданий и сооружений;

- разработка теории расчета и анализа точности контрольных измерений в сборном строительстве;

- представление результатов теоретических исследований в пригодном для непосредственного практического применения вще.

Научная новизна работы заключается в. принципиально новом подходе к решению вопросов расчета допусков на производство геодезических разбивочных измерений, в которых учитываются конструктивные и технологические особенности возводимых сборных зданий и сооружений. В результате разработана теория и получены удобные для практического применения форцулы расчета:

- линейных, криволинейных, простых и коррелированных размерных цепей сборных мостов, естакад, каналов, тоннелей, подземных койцуникаций и автоматических технологических линий;

- простых и сложных систем плоских размерных цепей сборных панельных и каркасно-панельных зданий, сборного прокатного оборудования стекла и тонколистового металла, линий непрерывной разливки стали, некоторых сложных промышленных технологических линий;

- простых и сложных систем пространственных размерных цепей сборных панельных (с принудительной фиксацией элементов), каркасно-панельных, каркасных зданий, сборных телевизионных выпек, сборных крупногабаритных агрегатов; ■

- криволинейных (лежащих в вертикальных плоскостях) размерных целей опорного контура сборных оболочек различной геометрической формы;

- пространственных криволинейных размерных цепей поверхности (скорлупы) сборных оболочек различной геометрической фор&ы;

- предельно допустимых ошибок основных и детальных геодезических разбивочных измерений при реализации размеров составляющих

I

звеньев указанных выше размерных цепей.

Практическая ценность работы заключается в том, что она теоретически обоснованно и полностью решает проблему расчета допусков в сборном строительстве и обеспечивает

ведение технологических процессов возведения сборных сооружений стабильно и с надлежащей точностью (не с завышенной и не с заниженной). Практические рекомендации, логически завершающие работу, предназначены для непосредственного применения в организации и отладке трех основных технологических процессов возведения сборных зданий и сооружений:

- процесса изготовленя сборных элементов с расчетной точностью;

- процесса организации и производства геодезических разбивоч-ных измерений с расчетной точностью и заданной методикой;

- процесса монтажа сборных элементов с расчетной точностью.

Кроме того, результаты исследований, приведенные в пятой главе, могут быть непосредственно использованы при анализе точности

и стабильности указанных технологических процессов, когда возникает необходимость как в текущем контроле, так и в получении статистической информации для принятия новых проектных решений или для совершенствования действующих технологических процессов.

Реализация работы. Основные результаты исследований нашли применение в проектных и строительно-монтажных организациях гг.Киева и Еревана, при составлении проектов производства геодезических работ и при их непосредственном выполнении. Так, например, внедрение части результатов исследований во Всесоюзном проектно-экспериментальном и конструкторско-технологическом институте (ВПЭК'ХИ) привело к ежегодной экономии средств более 12 тысяч рублей. Значительно больший объем внедрений был предпринят в ПСМО "Ереванстрой", где ежегодный экономический эффект составил 102,4 тыс.руб. Часть результатов исследований включена в план внедрений треста "Промстрой" Армянской ССР. Кроме того, отдельные положения диссертационной работы могут быть использованы при составлении

- б -

спецкурсов для студентов четвертого года обучения специальности 1301 "Прикладная геодезия", для слушателей 41111, а также могут быть применены в дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: ХХУХ-ХЬХ конференциях профессорско-преподавательского состава Киевского инженерно-строительного института (1У75-80 гг.), межреспубликанских научно-технических семинарах РДЭНП1 УССР "Инженерные изыскания в строительстве", "Инженерно-геодезические изыскания для городского, промышленного и сельскохозяйственного строительства", "Проблемы и практические вопросы инженерной геодезии и фотограмметрии", "Совершенствование методики производства высокоточных геодезических и фотограмметрических работ при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений" (1У/6-ВЬ гг), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ереванского государственного университета (1У62-86 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 34 печатных работах, среди которых 3 монографии.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из предисловия, пяти глав, заключения и списка использованной литературы общим объемом 2У2 страницы машинописного текста. Список использованной литература включает в себя 134 наименования, 37 .из которых на иностранных языках. Текстовая часть иллюстрируется 12 таблицами и У6 рисунками.

- 7 -СОДЕЙШЖ РАБОШ

Во введении дана общая характеристика изучаемой проблемы, обоснована ее актуальность и показана необходимость решения поставленных задач для повышения эффективности строительного производства.

Впервой главе выполнен критический анализ современного состояния исследований точности возведения сборных сооружений и обоснования предельно допустимых ошибок геодезических разбивок. Глубоко и детально изучены свыше 130 отечественных и зарубежных публикаций, посвященных вопросам точности возведения сборных сооружений, организации и методам производства геодезических разбивочных работ, анализу точности геодезических измерений, приборам и измерительным средствам, применяемым в разбивочных работах. Выявлены достоинства и недостатки указанных работ, отмечены перспективные направления в работах отдельных авторов.

Ь результате сделан вывод, что проблема расчета допустишх монтажных отклонений в сборном строительстве и связанные с ней вопросы расчета необходимой точности геодезических разбивочных измерений не решены; многочисленные предложения по данному вопросу не охватывают проблему в целом, порой противоречивы и не обладают общностью подхода в решении атой проблемы; определены общие характеристики исследуемой проблемы и конкретизированы вытекающие из нее частные цели и задачи последующих исследований.

Во второй главе разработаны теоретические основы расчета допусков размеров замыкающих и составляющих звеньев размерных цепей сборных сооружений.

Учитывая то обстоятельство, что и в отечественной, и в зарубежной литературе имеются различные и даже ошибочные толкования по вопросу формирования размерных цепей сборных сооружений и« в част-

ности, о назначении их замыкающих звеньев, в данной главе решению указанных несогласий отведены два первых параграфа. В этих параграфах рассмотрены виды размерных цепей сборных сооружений, дана классификация и изложены способы их построения. ,Цалее рассматриваются основные источники ошибок размеров составляющих звеньев размерных цепей. Отмечено, что исследование точности возведения сборных сооружений следует начинать именно с изучения точности реализации размеров составляющих звеньев размерных цепей, так как знание правильных характеристик указанных ошибок существенно необходимо при решении ряда технических вопросов. Можно указать, например, на следующие из них:

- расчет ошибок размера замыкающего звена и назначение допусков составляющих звеньев;

- изучение точности реализации размеров составляющих звеньев, достигаемой при данном оборудовании и при данном технологическом процессе;

-обоснование-выбора определенного технологического процесса;

- совершенствование технологии изготовления сборных элементов, способов производства разбивочных и монтажных работ;

- разработка правил текущего контроля и использования статистических методов анализа технологических процессов.

Здесь принята общепризнанная классификация основных групп источников ошибок, порождающих "монтажные" отклонения. В .ртечествен-ных и зарубежных публикациях по рассматриваемому вопросу только лишь в "геодезических" ошибках указываются их составляющие. В предлагаемой классификации этот недостаток устранен и окончательно ее можно представить в следующем виде:

1. Ошибки изготовления сборных элементов:

а) несоответствие размеров формы проектным размерам, деформа-тивность и прогибы элементов формы;

б) колебания режима работы, изменение температурного режима при затвердении бетона, вибрации, явления расплыва при немедленной распалубке, динамические воздействия при формировании;

в) изменение размеров формы с течением времени, усадочные деформации в процессе твердения бетона, зависните от характера и степени армирования, режима гидротермальной обработки;

г) недостатки рабочего приспособления, податливость бортов из-за лифтов и зазоров, износ шарнирных или замковых соединений в . процессе эксплуатации форш, ошибки рабочего при наладке форм.

2. Ошибки геодезических разбивочных работ:

а) ошибки определения координат пунктов разбивочной основы;

б) ошибки проектирования координат пунктов разбивочной основы на монтажные горизонты;

в) ошибки определения монтажных осей.

3. Ошибки монтажных работ:

а) ошибки установки сборных элементов относительно монтажных

осей;

б) ошибки ориентирования сборных элементов в пространстве, придание вертикальности или проектных уклонов в заданных плоскостях;

в) ошибки установки сборных элементов, вызванные различного рода смещениями в процессе окончательного закрепления элементов.

4. Ошибки размеров составляющих звеньев, вызванные различными воздействиями:

а) осадочные и деформационные смещения;

б) изменения размеров сборных элементов под влиянием температурных колебаний;

в) раскрытия швов и других причин. .

Практически все перечисленные ошибки технологических процессов возведения сборных сооружений являются случайными, многие из них взаимокоррелированы, поэтому расчет ошибок размеров замыкающих звеньев должен быть выполнен по правилам теории ошибок измерений. При необходимости должна быть учтена коррелированность ошибок размеров составляющих звеньев размерной цепи.

На основании анализа точности расчета линейных размерных цепей методой максимума-минимума доказано, что относительная ошибка допуска размера составляющего звена будет

/ _ гцл-т

+ и.«»;

При большом числе составляющих звеньев эта ошибка ощутимо (до 50 %) искажает значения допусков и крайне неблагоприятно влияет на качественную организацию и реализацию всех технологических процессов возведения сборного сооружения.

Весьма важно для получения достоверных значений допусков размеров составляющих звеньев правильно учитывать взаимную коррелированность их ошибок. Решение этой задачи на основе обработки даже обширных экспериментальных данных.может привести к неоднозначным результатам, так как точностные характеристики технологических процессов возведения однотипных сборных сооружений для разных строительно-монтажных производств различны и не стабильны. В.таких условиях распространение этих характеристик на разнотипные сооружения недопустимо. Наиболее целесообразно в таких случаях использование моделей образования результирующих ошибок размеров двух смежных составляющих звеньев.

Полагая, что случайные ошибки размеров и & двух смежных составляющих звеньев включают в себя ряд общих элементарных ошибок и роль каждой из них в образовании результирующей ошибки одинакова,

южно вычислить коэффициенты корреляции теоретическим путем. В рабо-е использован такой метод решения задачи. Для максимально правдопо-;обного выбора моделей, последние были сопоставлены с результатами бработки обширных экспериментальных данных по исследованию точности озведения сборных сооружений. Хотя и получена хорошая согласованность еоретических положений и экспериментальных данных, основным достиже-ием следует считать метод решения задачи.

Использование моделей образования ошибок размеров составляющих веньев позволило разработать теории коррелированных линейных, плос-их и пространственных размерных цепей сборных соорзаений и формули-эвать основные положения расчета строительных допусков. Так, для асчета допусков размеров замыкающих звеньев линейных азмерннх цепей первого рода, часто встре-мощихся при сборке цельносварных мостов, металлических каркасов и гделыщх типов автоматических линий получена формула

а(5) - \Г/? + г р. . 2.90

м линейных раз мерных цецей второго ода, которые присущи сборным железобетонным мостам, ряду колонн, ¡такадам допуск размера замыкающего звена может быть вычислен по (рмуле

' . 2.90'

Дая криволинейных размерныхцепей пуск размера замыкающего звена следует вычислять по формуле

= г п("2.103

.р п &

В 2.90 , 2.90 н 2.103 : п - количество составляющих звеньев размерной цепи; с - стандарт размера составляющего звена;

- стандарт углового размера составляющего звена; Я • - радиус закругления.

Технология монтажа сборных элементов оказывает существенное влияние на реализацию размера замыкающего звена плоской размерной цепи. В сборном строительстве нашей и зарубежных стран можно выделить две особенности технологии монтажа элементов.

В первом случае точность реализации размера данного составляющего звена зависит от точности реализованных размеров смежных составляющих звеньев. Для расчета допуска размера замыкающего звена плоской размерной цепи указанного типа получена формула

Л(б')= 2.117

С /

где К- - соотношение модульных размеров, £ = - . - соот-

С ( О//

ношение ошибок модульных размеров.

Во втором случае размеры составляющих звеньев реализуются автономно и точность каждого из размеров не зависит от точности остальных. Для такого типа плоских размерных цепей допуски размеров замыкающих звеньев следует считать по формуле:

2.131

При разработке теории пространственных размерных цепей исследовались: простая пространственная размерная цепь - бяок /ячейка/ и система пространственных разыерных цепей - пространственный каркас /решетка/.

Для расчета допуска размера замыкающего звена простой пространственн ой размерной цепи получена формула

2 1б7

а для системы пространственных размерных цепе й-

Ь(£,) = Аи(&.))/\/+/0,5

2.171

Формулы 2.167 и 2.171 применимы для расчета пространственных размерных цепей с любой геометрической формой составляющих фигур.

Теоретические разработки, приведенные во второй главе, доведены до удобных для непосредственного практического использования формул. Однако это обстоятельство не является единственным и тем более главным достоинством исследований. Важным с нашей точки зрения является то, что для их получения разработаны единые теоретические положения, позволяющие учитывать геометрию и конструктивные особенности сооружения конкретного типа, и технология его сборки.

Такой метод решения задачи применен впервые, и, как показал опыт, его использование позволяет совершенствовать строительно-монтажные производства, создавать гибкие и легко модернизируемые технологии.

Третья глава посвящена разработке теоретических основ расчета размерных цепей сборных пространственных покрытий.

Современные сборные тонкостенные пространственные покрытия являются предметом усиленного изучения строителями, технологами и геодезистами как в научном, так и в практическом плане. Использование сборных тонкостенных оболочек в промышленном и гражданском строительстве сулит большую экономическую выгоду.

Во-первых, строительство промышленных зданий с густой, даже крупной сеткой колонн и плоскостенными покрытиями, как правило, нерационально. С ростом пролетов вес покрытия и расход материалов резко возрастает.

- 14 -

Во-вторых, густая сетка колонн препятствует оптимальному размещению технологического оборудования, ухудшает условия труда,снижает коэффициент использования производственных площадей и, в конечной счете, оказывает неблагоприятное влияние на рост производительности.

Цространственные покрытия лишены указанных недостатков. При минимальном весе и расходе материалов они позволяет перекрывать значительные по величине площади и при этом обладают большой несущей способностью. Строятся подобные сооружения пока еще по индивидуальным проектам. Размерные цепи их до сих пор досконально не изучались. По существу, в рассматриваемой главе сделана первая попытка всестороннего исследования сборных оболочек.

Сборные оболочки собираются из отдельных элементов, которые после установки в проектное положение стыкуются между собой. При этом соединения должны обеспечивать передачу усилий от одного элемента к другому и работу сборной конструкции как единой пространственной системы. По технологии монтажа сборные оболочки разделяются на:

а/ монтируемые без поддерживающих устройств;

б/ монтируемые с простейшими поддерживающими устройствами;

в/ монтируемые со специальными поддерживающими устройствами.

Способ образования поверхности оболочки имеет важное значение для определения необходимой точности и методов разбивочных работ. Кривизна поверхности может оказать влияние на точность выноса точек в натуру; одна и та же по величине ошибка будет заметнее на участке с большей кривизной.

Пологие оболочки менее устойчивы к внешним нагрузкам, чем подъемистые и поэтому требования к точности монтажа сборных пологих оболочек должны быть более строгими.

- 15 -

При строительстве сложных по геометрической форме оболочек существенно важна точность построения образующей и направляющей поверхности, от которой, в итоге, зависит соответствие реализованной поверхности расчетной.

Все вышеуказанные факторы оказывают прямое влияние на точность реализации составляющих звеньев пространственных размерных цепей сборных оболочек и в формулах по расчету допусков должны быть учтены. Именно поэтому все сказанное выше было лейтмотивом исследований третьей главы.

Структурно исследования в этой главе разделены на два этапа. На первом этапе установлены математические зависимости между геометрическими параметрами опорного контура и стрелой подъема оболочек основных типов и дугами - связующими звеньями их размерных цепей - и исследована точность реализации криволинейных /в вертикальных плоскостях/ размерных цепей образующих и направляющих яорных дуг сборных оболочек различной геометрической формы поверхности. На втором этапе исследовалась точность реализации пространственных размерных цепей поверхности /скорлупы/ сборной оболочки.

Установлено, что расчет пространственных размерных цепей сборных оболочек может быть упрощен, если их преобразовать в линейные. При преобразовании пространственных размерных цепей в линейные необходимо, чтобы ходовая линия расчета проходила через все вершины цепи и одновременно была бы наикратчайшей. Этот принцип позволяет разделить всю размерную цепь поверхности оболочки на ряд промежуточных замыкающих звеньев и расчет допуска замыкающего звена вести дифференцированно.

Если размерная цепь сборной оболочки представляет собой в плаг-эге сетку квадратов с общим прямоугольным контуром, то число состав-шющих звеньев в преобразованной к линейному виду размерной цепи 5удет г/, - т(п + П+ п о 4?

где /77 - количество размеров вдоль продольной оси; п - количество размеров вдоль поперечной оси.

Для размерных цепей оболочек, имеющих концентрически радиальную сетку, число составляющих звеньев в преобразованной линейной цепи будет

//, = /77/7 3.44

где /7? - количество секторов; л - количество поясов.

Для размерных цепей оболочек, имеющих в плане треугольную форму, соответственно будем иметь

^ _ Л<й±±1 3.45

'•г

. Для расчета преобразованных к линейному виду размерных цепей сборных оболочек разработаны три метода:

- приращений координат;

- приращений дуг;

- приращений хорд.

Исследования показали, что в подъемистых оболочках ошибки сборных элементов, деформационные сдвиги, ошибки геодезических и монтажных работ влияют в основном на изменение аппликаты рассматриваемого узла. В связи с этим допуски размеров замыкающих звеньев размерных цепей можно выразить через ошибки аппликат конечных точек соответствующих составляющих звеньев размерной цепи и для расчета их применять метод приращений координат.

Разработанная теория привела к получению ряда расчетных формул душ всех основных типов подъемистых оболочек. Так, например, для расчета допуска замыкающего звена размерной цепи подъемистого эллиптического параболоида прямоугольного плана она имеет вид

Д Г^, ) - 22,г /(М +2,°2)(А)<- В1) 3.54

где Ы, - количество звеньев в преобразованной к линейному виду раз мерной цени оболочки, & - стандарт составляющего звена, А,, В, -

параметры, характеризующие геометрию оболочки.

Ошибки размеров замыкающих звеньев размерных цепей пологих оболочек зависят, главным образом, от ошибок размеров криволинейных составляющих звеньев, которые федставляют собой части дуги образующей и направляющей поверхности оболочки. Для расчета допуска размера замыкающего звена размерной цепи такой оболочки применен метод приращений дуг.

Здесь, как и в предыдущем случае, на теоретической основе единого метода получены рабочие формулы для расчета допусков замыкающих звеньев размерных цепей всех основных типов пологих оболочек. Для пологой оболочки типа эллиптический параболоид она имеет следующий вид:

где С (О.) - стандарт размера стороны опорного контура; <£(]) -стандарт стрелы подъема; , - параметры, характеризующие геометрию оболочки;т, п - параметры, характеризующие последовательность монтажа элементов.

Для расчета допусков замыкающих звеньев размерных цепей, заданных неопределимой формой поверхности, разработан метод приращений хорд. Расчетная формула для таких оболочек имеет вид

В исследованиях как второй, так и третьей главы учтены конструктивные, геометрические и технологические особенности возведения сборных зданий и оболочек, что имеет важное значение для обеспечения стабильности их общих точностных и прогностных характеристик.

В четвертой главе приведены исследования методов расчета точности геодезических разбивочннх работ при строитель-

3.103

3.140

стве сборных зданий и сооружений. Они являются логическим продолжением исследований двух прерыдущих глав и занимают центральное место в диссертационной работе, так как в ней реализованы основные цели и задачи исследований.

Результаты исследований первой главы диссертации доказали несостоятельность стремлений унифицировать допуски, устанавливать коэффициенты соотношений ошибок отдельных технологических процессов возведения сборного сооружения, недостаточную обоснованность применения "принципа ничтожного влияния" для расчета точности геодезических измерений в сборном строительстве. Исследования второй и третьей главы обосновали необходимость использования единых общих теоретических принципов расчета точности, которые позволили бы учитывать геометрические и конструктивные особенности сборного сооружения данного типа, технологию его возведения, возможность совершенствования технологических процессов, создали теорию размерных цепей сборных зданий и сооружений, из которой логически следуют основные принципы расчета точности геодезических измерений в сборном строительстве. Они сформулированы следующим образом:

1/ необходимая точность геодезических разбивочных измерений в сборном строительстве должна быть увязана с допусками составляющих звеньев размерных цепей, которые рассчитаны по формулам, предлагаемым во второй и третьей главах работы; при этом доцуски замыкающих звеньев при конструкторском расчете должны отражать совокупность условий, представляемых величинами сг,) с^), ¿(Ю, 4 (</), 6 (}), ста), ¿(6)\ ¿¿.л.Г.а.З./.ф,*,/*,/} , т

/см.формулы 2.90 , 2.90 , 2.103 , 2.117 , 2.167 , 2.171 /, так как укаг-занные величины характеризуют геометрические, конструктивные и технологические особенности возводимых сборных сооружений;

- 19 -

2/ принцип равного влияния должен быть применен с обязательным учетом возможной коррелированности ошибок'отдельных технологических процессов, возведения сборного сооружения для расчета предельно допустимых ошибок геодезических разбивочных измерений в целом;

3/ на втором этапе, то есть, при расчете предельно допустимых ошибок определения координат пунктов разбивочной основы и детальных разбивочных работ, целесообразно применение принципа ничтожного влияния или определение оптимального веса функции.

Для учета коррелированности ошибок технологических процессов использована ьюдель результирующей ошибки типа и(5,) = а.г0

и($,) -а.г. *а,к

и (з„) = а.гш + а,1г,+ ••• +а.„\гп

2.30

Доказано, что при использовании указанной модели коэффициент корреляции ошибок тех или иных технологических процессов можно вычислить по формуле I

2.32

В результате получена формула для выражения допустимой ошибки геодезических разбивочных работ в долях допуска размера составляющего звена размерной цепи

л г = 0,37л

4.3

Далее, используя второй принцип, наши, что допустимая ошибка определения координат пунктов разбивочной основы не должна превышать величины

4.5

а допустимая ошибка детальных разбивочных работ

= 0,351 4>6

-20-

С учетом /4.3/, /4.5/ и /4.6/ получены рабочие формулы для расчета предельно-допустимых ошибок геодезических разбивочных измерений при реализации размеров составляющих звеньев размерных цепей различных типовых групп сборных сооружений. Здесь приведены лишь некоторые из них:

а/ линейные размерные цепи 1 типа

б/ криволинейные размерные цепи___

г Ул 6

в/ система плоских размерных цепей

л - г.ггсг^л^ ул*+£л 4.67

г п

г/ сложная система пространственных размерных цепей

4.77

д/ подъемистый эллиптический параболоид

е/ пологий эллиптический параболоид

/V, /7? ' ' А", п ' ч 4.123

Важным их достоинством является то, что при общем, едином теоретическом методе решения задачи они отражают геометрические, конструктивные и технологические особенности каждого сборного сооружения, принадлежащего к конкретному типу, позволяют видоизменять и совершенствовать технологическиеп процессы разбивки, гибко и дифференцированно решать точностные вопросы реализации элементов разбивочных работ на разных этапах строительства сборного сооружения. Именно в этом заключается эффективность и практическая ценность полученных результатов.

Пятая глава посвящена методам анализа точности возведения сборных зданий и сооружений.

-210 качестве выполненных строительно-монтажных и геодезических разбивочных работ судят по результатам анализа контрольно-монтажных измерений, который позволяет разработать мероприятия по повышению точности технологических процессов возведения сборного сооружения. Так как определение точностных характеристик технологических процессов возведения сборных зданий и сооружений основано на анализе величин и направлений монтажных отклонений отдельных узлов от их проектногошложения, то существенно важно решение вопроса необходимой точности их определения. Наибольшая сложность в решении этого вопроса заключается в том, что определяются небольшие по абсолютным значениям величины и, если не обоснована точность их измерения, существует опасность, что ошибки измерений будут одного порядка с измеряемыми величинами.

Для определения необходимой точности измерения монтажных отклонений получена общая для любых сооружений формула

А(1*)=

5.7'

При необходимости эта формула может быть преобразована для конкретного вида размерной цепи сооружения. Так, например, для линейных и плоских размерных цепей она может быть предстаетена в виде

5Л2

Для пространственной размерной цепи оболочки типа "эллиптический параболоид" имеем

I ¿¡¡'[¡1}4]ЧП}(Л-М) 5.18

Выражения типа 5.18 получены для всех основных типов сборрых оболочек. Они позволяют решить вопрос о необходимой точности определения монтажных отклонений для каждого конкретного узла сборного сооружения.

Далее в пятой главе исследуются метода анализа точности технологических процессов возведения сборных сооружений. Ошибки технологических процессов возведения сборных зданий и сооружений находятся в сложном взаимодействии между собой. Результатом иих совместного влияния является монтажное отклонение смонтированных элементов от их проектного положения. В связи с этим, для исследования точности отдельных технологических процессов необходимо наделить влияние их ошибок на-монтажное отклонение и найти закономерности такого влияния, то есть, необходимо найти законы распределения ошибок составляющих звеньев размерных цепей сборных зданий и сооружений, так как именно в них отражаются в конечном счете главнейшие условия возникновения этих ошибок.

Изучение ошибок размеров составляющих звеньев размерной цепи одного сооружения, возведенного в определенных условиях, имеет существенное значение для характеристики точности технологических процессов, применяемых на сооружениях данного, типа. В этом случае необходимо исследовать:

1/ величину поля рассеивания,

2/ распределение отклонений внутри поля по интервалам, 3/ положение в поле рассеивания центра группировки отклонений, 4/ положение центра группирования в поле допуска. Для определения характеристики точности технологических цроцес-сов возведения группы разнотипных сооружений помимо общего рассеивания ошибок размеров составляющих звеньев существенное значение имеет соотношение между величиной фактического поля рассеивания и величиной заданного поля допуска.

В сложной вариации сложения и вычитания ошибок указанных технологических процессов распределения ошибок размеров составляющих звеньев размерных цепей усложняются и к перечисленным выше характеристикам добавляются:

- 23 -

5/ количество технологических процессов,

6/ величина расхождения центров группирования ошибок отдельных технологических процессов,

7/ величины их полей рассеивания,

8/ различия в характере распределения ошибок отдельных технологических процессов.

Перечисленные характеристики могут сочетаться между собой в многочисленных и разнообразных комбинациях. Это приводит к сложной системе теоретических законов распределения, часть которой в силу своей практической значимости рассмотрена в данной главе.

Рассмотрены случаи равномерного влияния перечисленных выше факторов, влияния доминирующих факторов с различным характером изменения доминанты, влияние нестабильности условий технологических процессов. Случай однородного влияния факторов является классическим. Он относится к хорошо, стабильно налаженным технологическим процессам. Распределение ошибок размеров составляющих звеньев размерных цепей в этом случае подчиняется закону Гаусса. Влияние доминирующи факторов приводит к нарушению именно этих условий.

Влияние доминирующих факторов сформулируем следующим образом: среди источников возникновения ошибок размеров составляющих звеньев размерной цепи сооружения имеется фактор, резко доминирующий над всеми остальными по его влиянию на результирующую ошибку. В этом случае закон распределения результирующей ошибки почти полностью определяется законом распределения отклонений, вызванных доминирующим фактором. Установлено, что при равномерном изменении во времени доминирующего фактора и однородном влиянии остальных факторов на результирующую ошибку закон распределения отклонений определяется вы-

ражением {

~гег

5.39

В случав измененЕя доминирующего фактора во времени по параболе второй степени получим следующий аакон распределения отклонений

та /

С г " ~ 1 ' -

е

5.45

Рассмотрены доминирующие факторы с различным характером изменения во времени. Для каждого случая получены законы распределения, при помощи которых можно анализировать рады ошибок технологических процессов, выявить доминирующие источники ошибок с тем или иным характером изменения во времени и принять меры по их устранению. Исследованы три основные модели анализа ошибок технологических процессов, характерные для нарушения стабильности условий производства: 1/ изменения положения центра а группирования отклонений; 2/ изменения меры рассеивания <г при постоянстве центра группирования;

3/ одновременного изменения <2 и С. Изменение указанных выше характеристик рассмотрено в сравнении с полем допуска отклонений. Исследование характера распределения отклонений в границах поля допуска привело к получение кривых распределения, которые могут бить применены для выявления следующих ненормальностей технологических процессов:

а/ несоответствие точности выбранного оборудования, методов измерения и измерительных средств заданному допуску;

б/ небрежность в производстве измерений и нечувствительность измерительных средств;

в/ наличие значительного цроцента отклонений размеров, выходящих за границы допуска;

г/ наличие скрытого брака и скрытых дополнительных затрат. Для обнаружения систематических ошибок в рядах монтажных отклонений и определения закономерностейвэзрастания юс с увеличением этаж-

ности в исследованиях рассматриваемой главы с методической целью использованы методы многофакторного дисперсионного и корреляционного анализа. Завершается пятая глава рассмотрением уравнивания пространственных размерных цепей сборных сооружений с целью получения точностных характеристик всех составляющих звеньев.

Заключение. Изучение вопросов точности возведения зданий и сооружений, многочисленные научно-исследовательские работы, выполненные в течение многих лет автором диссертации, глубокий я всесторонний анализ отечественной и зарубежной литературы по рассматриваемым вопросам позволили сформулировать проблему и основные ее направления, которые заключаются в следующем:

1/ обобщение,дальнейшее развитие теории размерных цепей широкого класса сборных сооружений;

2/ разработка теории пространственных размерных цепей сборных оболочек;

3/ обобщение и дальнейшее развитие теории расчета точности геодезических измерений при возведении сборных зданий и сооружений.

Работа над диссертацией привела к необходимости разработки еще одного, не менее важного направления указанной проблемы, а именно:

4/ разработка теории расчета и анализа точности контрольных измерений при строительстве сборных зданий и сооружений.

Указанные выше вопросы нашли последовательное решение в диссертационной работе. Резюмируя основные результаты выполненных исследований, можно сделать следующие выводи:

1/ определены виды размерных цепей сборных зданий и сооружений, уточнены основные принципы их построения, разработаны способы преобразования сложных плоских и пространствешгых размерных цепей в линейные;

2/ дано обобщенное толкование теории расчета простых линейных размерных цепей и выполнен анализ та точности;

- 26 -

3/ разработана теория расчета коррелированных прямолинейных и криволинейных, лежащих в одной плоскости, размерных цепей;

4/ разработана теория расчета плоских и пространственных размер ных цепей жилищно-гражданских и промышленных сооружений, радио- и те левизионных вышек с учетом коррелированности ошибок размеров составляющих звеньев;

5/ выполнен анализ точности проектирования основных геометричес ких параметров сборных тонкостенных пространственных покрытий /оболо чек/, результаты которого легли в основу разработки теории расчета криволинейных пространственных размерных цепей указанных сооружений;

6/ разработка общей теории расчета размерных цепей позволила на основе единого метода получить для каждой типовой группы сооружений, удобные для ручного счета формулы, в которых учитываются геометрия сооружения, его конструктивные и технологические особенности /технология и методы монтажа/, то есть учитываются особенности, свойственные каждой типовой группе сооружений, начиная от проектирования до их практической реализации;

7/ разработанная теория размерных цепей сборных зданий и сооружений совершенно по-новому решает проблему допусков в строительстве: во-первых, она доказательно отвергает никак не обоснованные и вредны! тенденции унифицировать допуски и, как следствие этого, просто назначать необходимую точность геодезических разбивочных работ; во-вторых она, учитывая конструктивные и технологические особенности возведена сборных зданий и сооружений, оптимально увязывает их с необходимой точностью геодезических измерений в строительстве;

8/ разработана теория расчета точности геодезических разбивочныз работ при строительстве типовых сборных жилищно-гражданских, промышленных зданий и сооружений и тонкостенных пространственных покрытий; в основу этих разработок положена теория размерннхц цепей; теоретичес

кие разработки по данному вопросу доведены до получения компактных расчетных формул;

9/ дано теоретическое обоснование вопросу о необходимой точности контрольных измерений при возведении сборных сооружений:для широкого класса сборных зданий и сооружений /панельные, каркаско-панельные и каркасные сооружения, оболочки с различной формой образующей поверхности и другие/ на основе указанных теоретических разработок получены формулы, по которым может быть определена предельно-допустимая ошибка определения монтажных отклонений;

10/ выполненный в теоретическом и практическом аспекте анализ точности реализованных размерных цепей сборных зданий и сооружений показал, что:

а/ при отсутствии среди источников, порождающих ошибки размеров составляющих звеньев, отдельных факторов, доминирующих над совокупностью всех остальных, распространение ошибок размеров составляющих. звеньев подчиняется закону нормального распределения; если же имеются причины, вызывающие систематическое смещение всех отклонений, то рассеивание отклонений также имеет нормальное распределение со смещенным центром группирования;

б/ при наличии среди источников ошибок размеров составляющих звеньев доминирующего фактора, равномерно изменяющегося во времени и действующего наряду с другим! однородными факторами, кривая распределения отклонений имеет симметричные ветви, более пологие, чем у кривой Гаусса; при больших отношениях С'-З^ центральная часть кривой горизонтальна;

в/ при наличии среди источников ошибок размеров составляющих звеньев доминирующего фактора с постоянным во времени характером изменения кривые распределения имеют несимметричный вид; при параболическом характере изменения доминирующего фактора по мере уве-

личения показателя степени параболы кривые распределения приобретав ют более островершинный вид;

г/ при переменном изменении сильно действующего доминирующего фактора, сначала ускоренном, а затем замедленном, кривые распределения отклонений размеров составляющих звеньев имеют антимодальный вид, тем более резкий, чем интенсивность изменешл; если же помимо доминирующего фактора существенное значение имеют и другие факторы, то при переменном изменении доминирующего фактора, сначала ускоренном, а затем замедленном, должны получаться или двухвершинные кривые /при больших значениях 3 а /, или пологие одновершинные с притушенной вершиной /при малых значениях /;

д/ нестабильность условий реализации размеров составляющих звеньев приводит к симметричным кривым распределения более островершинным, чем кривая Гаусса;

е/ несоответствие поля полного рассеивания размеров составляющих звеньев и поля допуска приводит к различным разновидностям кривых распределения, которые получены в результате исследования и могут быть использованы для анализа следующих ненормальностей технологических процессов:

- несоответствие точности выбранного оборудования, методов из- , мерений и измерительных средств заданному допуску;.

- небрежность в производстве измерений или выполнении отдельных монтажных операций, недостаточная чувствительность измерительных средств;

- наличие значительного процента размеров, выходящих за границы допуска, приводящее к значительному количеству брака;

- наличие скрытого брака и скрытых дополнительных затрат; •

ж/ при совместном смешанном влиянии отдельных неоднородных груш ошибок с различнымии центрами группирования на реализацию размера со-

ставляющего звена размерной цепи сборного сооружения могут иметь место многовершинные кривые распределения. Такая форма кривых всегда вызывается нестабильностью производственного процесса в целом, либо нестабильностью реализации отдельных технологических процессов;

11/ приведенные в пункте 10 выводы могут быть непосредственно использованы в строительно-монтажном производстве в целях оценки и улучшений технологических процессов возведения сборных зданий и сооружений; получение кривых распределения, указывающих на наличие вредного доминирующего фактора о определенным характером изменения /равномерным, замедленным, переменным и т.д./ приведет к отысканию этого фактора и устранению его влияния; пользуясь выводами пункта 10, можно дать расчетное обоснование корректировкам или коренному изменению технологического процесса возведения сб01>-ного сооружения, вызванных соображениями экономического порядка; по результатам такого расчета можно вполне объективно решать вопросы допустимости намечаемых изменений с точки зрения точности или общей характеристики качества технологического процесса;

12/ показано, что обнаружение систематические ошибок в рядах монтажных отклонений и тенденций возрастания их с увеличением этажности может быть успешно решено методами многофакторного дисперсионного и корреляционного анализов; рекомендуется реализованные размерные цепи сборных сооружений подвергать уравниванию параметрическим методам с целью получения вероятнейших значений размеров составляющих звеньев и оценки их точности;

13/ внедрение результатов научных исследований в строительное производство подтвердило их практическую ценность и привело к получению суммарного годового экономического эффекта 114,2 тысячи рублей.

4'' / "С ~ '¿Г. /

Основные положения диссертационной работы наши отражение в следующих публикациях автора:

1. Видуев Н.Г., Чмчян Т.Т. Теория размерных цепей. Изд.КИСИ. К.,

1965, с.53

2. Чмчян Т.Т., Злотников Г.З., Павлис Г.Ф. Точность возведения полносборных зданий. "Жилшистроит.", № 7, 1966, с.21-23

3. Злотников Г.З., Чмчян Т. Т. Использование оптических отвесов при разбивке осей зданий. "Цром.строит. и инж.сооруж.6,

1966, с.22-23

4. Сердюков В.М., Чмчян Т.Т. Непосредственный способ определения деформаций металлических конструкций. "Пром.строит, и инж. сооруж.", * 1, 1967, с.28-29

5. Павлис Г.Ф., Злотников Г.З., Чмчян Т.Т. Влияние погрешностей технологических процессов на точность монтажа крупнопанельных зданий. Сб. "Строит.произвол.", вып. 6, 1967, с.5-12

6. Канюка Н.С., Дарений М.И. и др. , в том числе Чмчян Т. Т. Схемы комплексной механизации к технология монтажа надземной части крупнопанельных зданий. Изд.НИИСП. Госстроя УССР, 1967, с. 64

7. Чмчян Т. Т. О точности перенесения в натуру осей крупнопанельных зданий методом створной засечки. Межведомств.респ. сб. "Инженерная геодезия", К., вып.5, 1968, с.57-60

8. Чмчян Т. Т. Анализ точности геодезических работ при строитель-

■ •

стве высотных крупнопанельных зданий. Межведомств.респ. сб. "Инженерная геодезия", К., шп.5, 1968, с.148-157

9. Чмчян Т. Т. Определение монтажных отклонений методом отсчетов от вертикальной плоскости. "Пром.строит, н инж.сооруя.", Л 1, 1969, с.27-28

10. Виду ев Н.Г., Грановская Н.Т. и др., в том числе Чмчян Т. Т. Инженерная геодезия. "Вища школа". К., 1971, с.200 с.

11. Чмчян Т.Т. Опыт применения пространственных сетей при строительстве высотных крупнопанельных зданий. Межведомств.респ. сб. "Инженерная геодезия", вып.10, 1972, с.85-90

12. Чмчян Т.Т. Геодезические работы в полносборном строительстве. "Наукова думка", К., 1971, С.И&-122

13. Чмчян Т.Т. Трехфакторный дисперсионный анализ точности возведения высотных крупнопанельных зданий. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодеэия", вып.12, 1972, с.95-103

14. Чмчян Т. Т. О нормировании точности геодезических работ в высотном крупнопанельном строительстве. Межведоиств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып.13, 1973, с.53-58

15. Чмчян Т. Т. Расчет точности угловых и линейных измерений при построении базисных фигур пространственных сетей высотных сборных

сооружений. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып. 14, 1973, с.58-65

16. Григоренко А.Г., Сердрков В.М., Чмчян Т.Т. Геодезическое обслуживание строительно-монтажных работ. Иад. пБуд1велышк", К., 1973, о.168

17. Чмчян Т.Т., Лысов Г.Б., Морозов С.П. О точности раэбивочных работ при строительстве сборных сооружений, имеющих форму тела вращения. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып.15, 1974, с.45-50

18. Чмчян Т.Т. Расчет размерных цепей сборной пространственной эллиптической оболочки. Ыежведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып.21, 1978, с.71-75

19. Чмчян Т.Т., Мурадуллаев Н. Расчет размерных цепей пространственных оболочек, имещих форму гиперболического параболоида Межведомств.респ.сб., вып.21, 1978, с.111-114.

20. Чмчян Т.Т., Нурмухамедов Б. Исследование точности пространственных сетей методом Монте-Карло. Тезисы докладов на республиканском научно-техническом семинаре "Совершенствование методов геодезических работ в строительстве", РДНТЭП УССР, г.Киев,1976, с.1

21. Чмчян Т.Т., Мурадуллаев Н. Расчет допусков на возведение сборных коноидальных оболочек. К., 1977. Деп. в УкрНИИТИ, * 6 ДР, с.7

22. Чмчян Т.Т., Мурадуллаев Н. Расчет кольцевой размерной цепи сборного купола. К., 1977. Деп. в УкрНИИТИ, с.12

23. Чмчян Т.Т. Исследование кривых распределения осадок и деформаций инженерных сооружений при постоянном и переменном характере доминирующего фактора. К., 1977. Деп. в УкрНИИТИ, * 849 ДР, с. 10

24. Чмчян Т.Т. Распределение осадок и деформации инженерных сооружений при равномерном изменении доминирующего фактора. К.,1977. Деп. в УкрНИИТИ, Л 848 ДР, с.7

25. Чмчян Т.Т., Староверов B.C. О вероятностном характере происхождения осадок и деформаций инженерных сооружений и методах их исследования. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып.23, 1979, с.72-74

26. Чмчян Т.Т. Геодезические работы на строительной площадко. К., "Буд1вельник", 1979, с. 150

27. Чмчян Т.Т. Нормирование точности геодезических разбивочных работ при возведении пространственных оболочек. К., "Буд1вель-ник", 1979, с. 20

28. Чмчян Т.Т., Хайдаров А. К расчету коэффициента корреляции в трехмерном пространстве с применением ЭВМ. Межведомств.респ. сб. "Инженерная геодезия", вып.24, 1981, с.73-78

29. Чмчян Т.Т., Хайдаров А. О точности определения замыкающих звеньев размерных цепей пологих оболочек. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия", вып.25, 1983,'с.79-82

30. Чмчян Т.Т. К теории расчета размерных цепей сборных пространственных покрытий. Межведомств.респ.сб. "Инженерная геодезия",

• вып.27, 1984, с.103-106

31. Чмчян Т.Т. О точности геодезических разбивочных работ при строительстве сборных цельносварных мостов. Межведомств.респ. сб. "Инженерная геодезия", вып.29, 1986, с.86-88

32. Чмчян Т.Т. Методы расчета точности геодезических измерений при возведении сборных оболиек. Изв.вузов "Геодезия и аэрофотосъемка", Л 5, 1986, с.38-46

33. Чмчян Т.Т. Расчет точности геодезических измерений при возведении сферических и конических оболочек. "Геодезия и картография", Л 7, 1987, с.24-25

34. Чмчян Т.Т. Расчеты точности геодезических работ в строительстве. М., "Недра", 1988, с.150