Основы метрологии и контроль качества в строительстве

ГОСТ 26433.0–85 «Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Общие положения» [8].

5.1. Термины и определения

Собираемость конструкций – свойство независимо изготовленных элементов обеспечивать возможность сборки из них конструкций зданий и сооружений с точностью их геометрических параметров, соответствующей предъявляемым к конструкциям эксплуатационным требованиям. Количественной характеристикой собираемости является уровень собираемости, который оценивают долей сборочных работ, выполняемых без дополнительных операций по подбору, пригонке или регулированию параметров элементов.

Взаимозаменяемость элементов – в системе обеспечения точности геометрических параметров в строительстве – свойство независимо изготовленных однотипных элементов обеспечивать возможность применения одного из них вместо другого без дополнительной обработки при заданном уровне собираемости конструкции. Взаимозаменяемость элементов достигается соблюдением единых требований к точности их геометрических параметров.

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

Геометрический параметр – линейная или угловая величина. Размер – числовое значение линейной величины в выбранных еди-

ницах измерения.

Номинальное значение35 геометрического параметра (номинальный размер для линейной величины) – значение геометрического параметра, заданное в проекте и являющееся началом отсчета отклонений.

Действительное значение геометрического параметра (действительный размер) – значение геометрического параметра, установленное в результате измерения с определенной точностью.

35 В некоторых нормативных документах вместо термина «Номинальное значение геометрического параметра» применяют термин «Базисное значение геометрического параметра».

91

Предельные значения геометрического параметра (предельные размеры) – значения геометрического параметра, между которыми должны находиться его действительные значения с определенной вероятностью.

Допуск – абсолютное значение разности предельных значений геометрического параметра.

Поле допуска – совокупность значений геометрического параметра, ограниченная его предельными значениями.

Действительное отклонение геометрического параметра (действительное отклонение размера) – алгебраическая разность между действительным иноминальным значениями геометрического параметра.

Систематическое отклонение геометрического параметра (систематическое отклонение размера) – разность между средним и номинальным значениями геометрического параметра.

Предельное отклонение геометрического параметра (предельное отклонение размера) – алгебраическая разность между предельным и номинальным значениями геометрического параметра.

Верхнее предельное отклонение геометрического параметра (верхнее предельное отклонение размера) – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным значениями геометрического параметра.

Нижнее предельное отклонение геометрического параметра (нижнее предельное отклонение размера) – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным значениями геометрического параметра.

Отклонение середины поля допуска – алгебраическая разность между серединой поля допуска и номинальным значением геометрического параметра.

5.2. Характеристики точности

Ниже рассмотрены характеристики точности геометрических параметров в соответствии с ГОСТ 21778–81. Используемая терминология опирается на базовые понятия классической теории точности: действительное значение величины, точность определения величины, систематические и случайные погрешности.

Точность геометрического параметра х, представляющего собой случайную величину, определяют характеристиками точности. При

92

этом точность угловых величин может быть охарактеризована точностью линейных размеров, которыми определяются эти величины.

Характеристики точности геометрических параметров в строительстве и их взаимосвязь указаны на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Характеристики точности геометрических параметров: а – в общем случае; б – при нормальном распределении отклонений

Действительные значения геометрического параметра могут отклоняться от номинальных как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Точность геометрического параметра х в каждом отдельном случае характеризуется значением действительного отклонения δxi, выражаемого зависимостью

где xi – действительное значение параметра х; xnom – номинальное значение параметра.

93

Действительное отклонение δxi является количественным выражением систематических и случайных погрешностей, накопленных при выполнении технологических операций и измерений.

Точность геометрических параметров в стандартах и других нормативных документах, а также на рабочих чертежах, характеризуется минимальным xmin и максимальным хmах предельными размерами, нижним δxinf и верхним δxsup36 предельными отклонениями от

номинального xnom значения, допуском х и отклонением δхс середины поля допуска хc от номинального xnom значения параметра х.

Половина допуска δх = х/2 является предельным отклонением параметра х от середины поля допуска хс. Взаимосвязь между этими характеристиками точности определяют по формулам:

Точность геометрического параметра X в совокупности его действительных значений хi, полученной в результате выполнения определенного технологического процесса или операции массового

исерийного производства, определяют статистическими характеристиками точности. В качестве статистических характеристик точности геометрического параметра применяют его среднее значение тх

исреднее квадратическое отклонение х. В необходимых случаях при различных законах распределения параметра X допускается использовать другие статистические характеристики точности.

При нормальном распределении геометрического параметра Х

оценками характеристик тх и х являются выборочное среднее хт и выборочное среднее квадратическое отклонение sx, которые вычисляют по формулам:

36 Примечание. Значения нижнего и верхнего предельных отклонений δxsup и δxinf подставляются в формулы со своими знаками.

94

где n – объем выборки.

Систематическое отклонение δmx геометрического параметра X определяют по формуле

Оценкой систематического отклонения mх при нормальном распределении геометрического параметра является выборочное сред-

нее отклонение хт, то есть среднее значение отклонений в выборке, определяемое по формуле

Предельные значения xmin и хmах устанавливают как значения геометрического параметра х, отвечающие определенным вероятностям появления значений этого геометрического параметра Х ниже xmin и выше хmах. Взаимосвязь предельных значений xmin и хmах и статисти-

ческих характеристик точности тх и х представлена формулами:

где tmin и tmax – значения стандартизованной случайной величины, зависящие от вероятности появления значений ниже xmin и выше хmах и типа статистического распределения параметра х. Как правило, вероятность появления значений х ниже хmin и выше хmах принимают одинаковой, но не более 0,05.

В случае симметричного (например, нормального) распределения геометрического параметра х (рис. 5.1, б) и одинаковой вероят-

95

ности появления значений х ниже xmin и выше хmах взаимосвязь между характеристиками точности выражается формулами:

Если при этом среднее значение тх параметра практически не отличается от его номинального значения xnom, то взаимосвязь характеристик точности характеризуют формулы:

5.3.Допуски функциональные

Спонятиями погрешности, неопределенности, доверительного интервала близко связано понятие допуска. Если доверительный интервал является показателем качества процесса измерения, то допуск является количественным критерием качества протекания того или иного технологического процесса. Аналогично доверительному интервалу, допуск определяется своими границами, в пределах которых любое значение параметра считается допустимым. Чем уже границы допуска для технологического параметра, тем выше степень повторяемость процесса и, в итоге, качество конечной продукции. Но, с другой стороны, если допуск установить слишком узким, то фактическое значение параметра может либо не «вписаться» в границы допуска, либо для этого могут потребоваться дополнительные затраты: более дорогое оборудование, квалификация работников, дополнительное время. Поэтому выбор обоснованных допусков при возведении строительных конструкций зданий, сооружений и изго-

96

товлении их элементов является компромиссом между достижением минимума трудовых и материальных затраты и качеством выполненных строительных работ.

Функциональный допуск – допуск геометрического параметра, устанавливающий точность изготовленной или собранной из элементов конструкции, исходя из условия обеспечения предъявляемых к ней функциональных требований. Говоря иначе, это допуск, при котором конструкция, конструкционный узел или элемент конструкции выполняют свои функции. Функциональными допусками регламентируют точность размеров, формы и положения элементов зданий и сооружений. Функциональный допуск рекомендуется определять по формуле (5.4) как предельные отклонения величины от ее номинального значения. Номенклатура функциональных допусков геометрических параметров устанавливается СТБ 1942–2009 (прил. Б, табл. Б1). В указанном стандарте применяют следующие термины:

–функциональный геометрический параметр – геометрический параметр, точность которого непосредственно влияет на эксплуатационные показатели здания, сооружения или их элемента;

–функциональное предельное отклонение – предельное отклоне-

ние геометрического параметра, точность которого непосредственно влияет на эксплуатационные показатели здания, сооружения или их элемента.

Порядок назначения функциональных допусков по СТБ 1942–2009

{5.1}37 Функциональные допуски xf, функциональные предельные отклонения или предельные значения функциональных геометрических параметров, которыми в соответствии с ГОСТ 21778 регламентируется точность этих параметров на стадии проектирования, назначают исходя из предъявляемых к строительным конструкциям функциональных требований.

{5.2} Функциональные требования по уровню надежности строительных конструкций, а также конструктивные, технологические, эстетические, экономические и другие требования, принимаемые для назначения допусков, должны обеспечивать соблюдение эксплуатационных показателей зданий, сооружений и их элементов

вдопустимых пределах.

37 Нумерация пунктов, обозначения величин и их наименования в разделе 5.3 соответствуют СТБ 1942–2009 [36].

97

{5.3} Функциональные допуски рассматриваются как компенсаторы технологических погрешностей, и возможность обеспечения принимаемых значений этих допусков должна проверяться на стадии проектирования расчетом точности геометрических параметров зданий, сооружений и их элементов в соответствии с ГОСТ 21780.

{5.4} В зависимости от учитываемой в расчете точности допускаемой вероятности появления действительных значений xi,f функционального геометрического параметра xf ниже минимального xmin,f или выше максимального значения xmax,f при назначении функциональных допусков устанавливают соответствующие им значения стандартизированной случайной величины tmin,f и tmax,f, приведенные в табл. 5.1.

Таблица 5.1

{5.5} Допускаемую вероятность появления действительных значений xi,f функционального геометрического параметра xf ниже xmin,f

или выше xmax,f, то есть в случаях, когда xi,f < xmin,f или xi,f > xmax,f, принимают исходя из социальных или экономических последст-

вий отказа строительных конструкций здания, сооружения или их элемента.

{5.6} Значения функциональных допусков принимают в соответствии с числовым рядом по ГОСТ 21778.

{5.7} При назначении функциональных допусков и предельных отклонений необходимо указывать способы и условия измерения функциональных геометрических параметров.

5.4. Допускитехнологические

Технологический допуск – допуск геометрического параметра, устанавливающий точность выполнения соответствующего технологического процесса или операции. Технологические допуски уста-

98

навливают точность технологических процессов и операций по изготовлению и установке элементов в проектное положение, выполнению разбивочных работ. С той или иной конструкцией может производиться последовательность технологических операций, у каждой из которых есть свой технологический допуск для одного и того же параметра. Очевидно, что статистическая сумма всех технологических допусков для этого параметра должна укладываться в границы его функционального допуска для данной конструкции. Это значит, что технологические допуски всегда более узкие, чем функциональные. Основные принципы регламентации, номенклатуру и значения технологических допусков геометрических параметров устанавливает СТБ 1941–2009.

Границы интервалов номинальных размеров, для которых установлены технологические допуски, принимаются на основе рядов предпочтительных чисел, установленных ГОСТ 6636. При этом

значения технологических допусков х, в миллиметрах, вычислены по формуле

х = iK,

где i – единица допуска, определяемая в зависимости от значения нормируемого геометрического параметра по формулам табл. 5.2; K – коэффициент точности, устанавливающий число единиц до-

пуска для данного класса точности.

Класс точности – совокупность значений технологических допусков, зависящих от номинальных значений геометрических параметров.

Каждый класс точности содержит ряд допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных значений данного геометрического параметра.

Значения допусков в миллиметрах или угловых величинах должны соответствовать числовому ряду: 1; 1,6; 2,4; 4; 6; 10 или 1; 1,2; 1,6; 2; 2,4; 3; 4; 5; 6; 8; 10. Каждое число ряда допускается увеличивать или уменьшать умножением его на десять с показателем степени, равным целому числу.

В соответствии с требованиями стандартов системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве во вновь разрабатываемых и пересматриваемых стандартах и других нормативнотехнических документах на конкретные элементы и конструкции

99

зданий и сооружений, на рабочих чертежах и в технологической документации устанавливают требования к точности конструкций, их элементов и выполнения работ, а также методы и средства технологического обеспечения и контроля точности.

Таблица 5.2

Виды технологических допусков и формулы вычислений единицы допуска (по СТБ 1941–2009)

100