ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ИМЕНИ Н.П. МЕЛЬНИКОВА
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ТОЧНОСТЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Расчет и назначение точности в чертежах КМ СТО 02494680-0033.1-2004
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН отделом диагностики резервуарных конструкций и отделом стандартизации ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» 2 ПРИНЯТ на научно-техническом Совете ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» от 01 апреля 2004 3 ВЗАМЕН СТП 23-95 4 Согласование, утверждение, издание (тиражирование), обновление (изменение или пересмотр) и отмена настоящего стандарта производится отделом стандартизации
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
Утвержден и введен в действие Приказом ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» от 6 апреля 2004 № 54 Дата введения 2004-04-15 1 Область примененияНастоящий стандарт устанавливает общие принципы назначения и расчета точности геометрических параметров металлоконструкций и правила внесения требований точности в проектную документацию при разработке чертежей КМ. 2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы: СНиП 3.03.01-84 Несущие и ограждающие конструкции ГОСТ 21778-81 СОТГПС. Основные положения ГОСТ 21779-82 СОТГПС. Технологические допуски ГОСТ 21780-83 СОТГПС. Расчет точности ГОСТ 24642-81* Допуски формы и расположения поверхностей ГОСТ 26607-85 СОТГПС. Функциональные допуски ГОСТ 2.307-68* ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений ГОСТ 2.308-79* ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей ГОСТ 2.309-73* ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхности ГОСТ 21.113-88 СПДС. Обозначение характеристик точности 3 Термины и определения3.1 В системе обеспечения точности геометрических параметров в строительстве (СОТГПС) применяются следующие термины, определения и обозначения. геометрический параметр: линейная или угловая величина; номинальное значение: значение, указанное в проекте; действительное значение: размер, полученный в результате измерения; точность геометрического параметра: в каждом отдельном случае характеризуется значением ± δ действительного отклонения от номинального значения размера, указанного в проектной документации, либо классом точности по ГОСТ 21779-82; допуск Δ: абсолютное значение разности предельных значений геометрического параметра. Значение Δ принимается по ГОСТ 21779-82; поле допуска: совокупность значений геометрического параметра в пределах, ограниченных допуском; предельное отклонение: ± δ - алгебраическая разность между предельным и номинальным значением параметра; Функциональный допуск Δф: допуск геометрических параметров в сопряжениях и точность положения элементов в конструкциях, задаваемый из условия обеспечения функциональных требований. Номенклатура допусков по ГОСТ 26607-85. Значения некоторых функциональных допусков приведены в таблице 1 приложения А. Функциональный допуск может быть задан из условия нормальной эксплуатации приборов и оборудования. Например, при перекосе опор транспортерных галерей могут выйти из строя транспортеры, и функциональным допуском будет разность отметок опор; технологический допуск Δт: допуск геометрического параметра, регламентирующий точность технологических процессов и операций и разбивочных работ. Номенклатура и значение технологических допусков по классам точности даны в ГОСТ 21779-82; класс точности: совокупность значений технологических допусков. Каждый класс точности содержит ряд допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных значений данного геометрического параметра; уровень собираемости: количественный показатель доли бесподгоночных работ при сборке. Коэффициент Действительное отклонение является количественным выражением систематических и случайных погрешностей, накопленных при выполнении операций и измерений. Характеристиками точности являются нижнее δн и верхнее δв предельное отклонение от номинального значения «х». Интервал, в пределах которого может изменяться значение «х» от х - δн до х + δв называется допуском - Δ = xmax - xmin или Δ = δв - δн. Значение называется отклонением середины поля допуска. Для большинства допусков в строительстве δв = δн = Δ:2 и δо = 0. В рабочей документации указывается размер с предельными отклонениями. +δв L - δн, мм. Погрешности, возникающие при изготовлении и монтаже конструкций, по характеру их происхождения могут быть разбиты на две группы: систематические и случайные. Систематические погрешности возникают под влиянием постоянно действующего фактора и не изменяются (либо изменяются по какому-то определенному закону) в процессе выполнения технологического процесса и имеют постоянный знак. Примерами таких отклонений могут служить отклонения, вызванные неисправностью оборудования. В этом случае их необходимо устранить. Сварочное укорочение также является систематическим отклонением. Его нужно учитывать в уравнении допусков с учетом его знака (-). Случайные погрешности не имеют закономерностей ни по величине, ни по знаку. Для их расчета пользуются правилами теории вероятностей. Оценка собираемости конструкций или сооружений заключается в сравнении суммарного технологического допуска с функциональным допуском. Функциональные допуски (предельного отклонения) назначают исходя из предъявляемых к строительным конструкциям функциональных требований: надежности, нормальной эксплуатации, эстетических и экономических требований. Функциональными допусками регламентируют точность размеров, формы и положения в пространстве элементов зданий и сооружений. 4 Общие положения4.1 Целью назначения требований точности геометрических параметров металлоконструкций в чертежах КМ является повышение качества продукции и получении прибыли за счет уменьшения подгоночных работ и сокращения сроков монтажа. 4.2. В проекте КМ должна содержаться информация по точности изготовления, монтажа и разбивочных работ, необходимых для разработки чертежей КМД и проекта производства работ. 5 Назначение точности в документации КМ5.2 Стандартизированные конструкции (колонны, ригели и т.д.) имеют указания по точности изготовления в соответствующих ГОСТах. 5.3 Для конструкций промзданий высотой не более 18,6 м и пролетами не более 12 м и для конструкций, для которых нет данных в СНиПах и ГОСТах в общих данных нужно указать, что требования к точности по ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски» должны быть не ниже: - на геодезические и разбивочные работы не ниже 5 класса; - на изготовление в заводских условиях не ниже 5 класса; - на монтаж не ниже 6 класса. 5.4 Уникальные конструкции и конструкции, не указанные в п. 5.1 - 5.3 должны содержать указания по точности, основанные на расчете 5.5 Параметры, для которых производится расчет и которые необходимо контролировать при изготовлении и монтаже, должны быть указаны в комплекте КМ с предельными отклонениями, либо в виде указания класса точности по ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски». 5.6 Для строительных металлоконструкций такими параметрами являются: - расстояния между разбивочными осями; - габаритные размеры отправочных марок; - расстояния между группами монтажных отверстий; - расстояния между отверстиями в группе. 5.7 Для конструкций промзданий, не указанных в п. 5.3, необходимость расчета точности определяется ГИПом и согласовывается с Заказчиком при определении стоимости проектных работ 5.8 Геометрические параметры, для которых необходимо назначить требования точности: Колонны: - полная длина; - длина подкрановой ветви; - расстояние от опоры подкрановой балки до опорного столика стропильной фермы; - расстояние от оси подкрановой ветви до оси подкрановой балки; - высота сечения подкрановой и надкрановой ветви колонны; - расстояние между отверстиями для крепления опор ферм; - отклонение оси колонны от вертикали; - отклонение осей в плане. Подкрановые балки: - длина; - расстояние между отверстиями; - смещение отверстий от оси. Стропильные фермы: - пролет; - длина верхнего пояса; - высота на опоре; - расстояние между отверстиями. Прогоны: - длина; - расстояние между группами отверстий; - расстояние между отверстиями в группе. 5.9 Порядок назначения точности в чертежах КМ показан в виде блок схемы (см. рис. 1)
Рис. 1 Порядок назначения точности в чертежах КМ. Блок - схема 6 Расчет точности6.1 Расчет точности производится по указаниям данного стандарта, разработанного на основе ГОСТ 21780-83 Расчет точности. 6.2 Расчет точности заключается в подборе показателей точности (Δ, δ) по каждому параметру с целью добиться выполнения условия
где Kс - показатель уровня собираемости по п. 6.3; Δф - функциональный допуск по таблице 1 приложения А; ΣΔт - суммарный технологический допуск по п.п. 6.4 - 6.6. 6.3 Показатель уровня собираемости Kс - коэффициент собираемости зависит от степени ответственности конструкций по группам: первая группа - уникальные и прецизионные конструкции, для которых необходимо безусловное соблюдение функционального допуска Кс = 1 полная собираемость вторая группа - основные несущие конструкции каркасов зданий сооружений 1-ой и 2-ой степени ответственности (колонны, балки, фермы, ригели) Кс = 0,95 нормальная собираемость третья группа - прочие конструкции Ко = 0,85 приемлемый уровень собираемости четвертая группа - временные конструкции, допускающие достижение собираемости путем рихтовки, подтяжки и других видов подгоночных работ при условии, что напряжения в конструкции при натяге не превышает 10 % or расчетных и усилиях при рихтовке, не превышающих 2,0 кн (20 кг) Кс = 0,5 допустимый уровень собираемости 6.5 Если в техническом задании не оговорены требования к точности операций, то их значения при расчете принимаются по таблицам 1 - 9 ГОСТ 21779-82 для геодезических и разбивочных работ по 5 классу, при изготовлении в заводских условиях по 4 - 5 классу, при установке в проектное положение по 5 - 6 классу. 6.6 Суммарный допуск подсчитывается по формулам: а) допуск, который получается как сумма случайных величин, рассчитывается по формуле
б) в особых случаях, оговоренных п. 2.7 ГОСТ 21780-83, а именно при числе, составляющих меньше трех, для уникальных сооружений и для систематических допусков (например, сварочное укорочение имеет определенное значение и знак минус) суммарный допуск получается как алгебраическая сумма
Когда определены все составляющие, нужно установить соответствие
Если условие выполнено, заданные значения допусков технологических операций нужно внести в комплект КМ, если условие не выполнено, то можно либо ужесточить допуски и повторить расчет, либо предусмотреть в конструкции компенсаторы. 6.7 В качестве компенсатора могут быть применены конструктивные мероприятия: прокладки, овальные отверстия и т.д., а также организационные мероприятия: назначить способ изготовления, исключающий погрешности (кондукторы, шаблоны, обработку «пакетом»), назначить способ монтажа, исключающий накопление погрешностей (связевые блоки, кондукторы) и т.д. Эти требования должны быть внесены в Общие данные. 6.8 Расчет точности элементов и деталей, входящих в монтажные марки 6.9.1. Расчет точности укрупнительной сборки подкрановых балок производится при разработке чертежей КМД по следующей схеме:
Рис. 2 Схема балки Из расчета монтажной собираемости определено, что балка должна иметь размер l = 11920 ± 8 мм (Δ1 = 16 мм). Необходимо определить точность обрезки заготовок Δ1. Составляющие звенья: Δ1 - отклонение длины заготовки для сварного двутаврового стержня, l = 11920 мм; Δ2 - отклонение толщины опорных ребер; Δ3 - отклонение толщины сварочного зазора; Δ4, 5 - отклонение длины стержня вследствие его изгиба из плоскости и в плоскости; Δ6 - сварочные деформации от приварки опорных ребер и ребер жесткости. Уравнение размерной цепи: А = А1 + 2*А2 + 2*А3 - А4 - А5 - А6. Величины Δ4, Δ5 малы, ими пренебрегаем. Уравнение допусков: ΔΣ = Δ1 + 2* Δ2 + 2* Δ3 - Δ6. Исходные данные ΔΣ = 16 мм (из расчета): (по ГОСТ на прокат); (ГОСТ 5264-80 швы сварных соединений); δ6 = 0,5×8 = 0 ÷ 4 мм (сварочное укорочение для n = 8). Точность обрезки заготовки Δ1 определяем из уравнения: ΔΣ = Δсборки ± Δсварки; Δсб = Δ1 + 2*Δ2 + 2*Δ3; Δсв = Δ6; Поскольку допуски несимметричные, необходимо определить середину поля допуска по формулам:
Тогда: ΔΣ = 16 мм, ; Δ2 = 1 мм, Δ3 = 1,5 мм, Δ6 = -4 мм, Δсб = ΔΣ - Δсв = 16 - 4 = 12 мм;
отсюда
т.е. для того, чтобы готовая балка имела допуск ΔΣ = 16 мм, точность обрезки заготовки должна быть δ1 = +8 - 4. 7 Правила внесения требований точности в чертежи КМ7.1 Если требования точности принимаются без расчета, раздел «Общие данные» в комплекте чертежей КМ должны иметь в разделе «Требования к изготовлению и монтажу» следующий текст: При изготовлении конструкций в заводских условиях предельные отклонения геометрических параметров должны соответствовать 4 - 5 классу по ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски». При установке конструкций в проектное положение предельные отклонения положения (вертикальность, горизонтальность и т.д.) должны соответствовать 5 - 6 классу по ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски». 6.2 Для конструкции, требования к точности изготовления и монтажа которых определены в специальных документах, раздел «Требования к изготовлению и монтажу» должен содержать ссылку на этот документ (например для резервуаров такая ссылка делается на ПБ 03-605-03 и СНиП 3.03.01). 6.2 Если требования точности назначены в результате расчета и отличаются для разных элементов, то в чертежах размеры элемента должны указываться с соответствующими предельными отклонениями по ГОСТ 21.113-88, ГОСТ 2.307-68 и ГОСТ 2.308-79.
Длина детали не более чем L + δ мм и не менее чем L - δ мм Рисунок 3 - Обозначение на чертежах предельных отклонений размеров и формы элемента 6.4 Для конструкций, имеющих поверхность, через которую передаются усилия (фланцы, торцы колонн и т.д.) и которая требует механической обработки, на чертеже ставится значок обозначения шероховатости поверхности по ГОСТ 2.309-73*Rz = 320 (см. рис. 4). Вид механической обработки указывается только в том случае, когда он является единственно возможным. Рисунок 4 Обозначение шероховатости поверхности 8 Технико-экономический анализ при расчете и назначении точности в проекте КМ8.1 Технико-экономический анализ проектного решения с заданным уровнем собираемости проводится в следующих случаях: На стадии технического предложения, эскизного проекта · для обоснования цены проектирования; · для сравнения нескольких вариантов. На стадии рабочих чертежей · технико-экономический анализ для принятия решений в процессе проектирования. 8.2 Основным принципом при проведении технико-экономического анализа является получение продукции с заданными качествами с наименьшими затратами. 8.3 Система показателей выбирается в зависимости от решаемой задачи из ряда: · снижение трудоемкости; · снижение затрат времени на подгоночные работы; · снижение материалоемкости. Обобщающим показателем является прибыль. 8.4 При необходимости определения затрат на обеспечение точности можно пользоваться перечнем затрат, приведенном в приложении Б. 8.5 Затраты на расчет и назначение точности на стадии разработки КМ на несколько порядков ниже, чем затраты при подгоночных работах на монтаже. Приложение А(обязательное) Таблица А.1 - Функциональных допусков
Приложение Б(справочное) Структура затрат на обеспечение точности геометрических параметров(Принцип формирования базы данных)
Приложение В(справочное) Расчет точности и анализ собираемости стальных конструкций каркасов типа «Канск» (типовые конструкции серии 1.420.3-15)1 Сетевой блок колонн продольного ряда (схема)
Крепление связей на болтах Исходные данные: А = 12 м hсв = 10,8 м
Из таблицы 5 ГОСТ 21779-82. 4 класс точности ΔА = 10 мм (допуск разбивки осей в плане) Δк.н. = 8 мм (допуск симметричности установки низа колонны, таблица 9 ГОСТ 21779-82. 4 класс точности) Δк.в. = 40 мм (допуск совмещения ориентиров установки верха колонн h - 10,8 м, таблица 8 ГОСТ 21779-82) Поперечная рама
Крепление элементов ригеля фланцевое. Крепление ригеля к колоннам болтовое. Для пролета l = 24 м, при условии укрупнительной сборки ригелей на монтаже, невозможно достичь точности расстояния между монтажными отверстиями (М), необходимой для совпадения с отверстиями в колонне. ΔМ = 2×Δl6 + Δl12 = 4 + 5 + 4 = 13 мм; точность изготовления фланцевых соединений согласно «Рекомендациям» А = 24 м ΔА = 8 мм (табл. 1 ГОСТ 21779-82, 3 класс). СНиП 3.03.01-82 (что соответствует 3 классу по ГОСТ 21779-82, 3 класс). функциональный допуск Δф = 23 - 20 = 3 мм. (Δф = dотв - dδ); собираемость = Ясно, что для того, чтобы отверстия в ригеле совпали с отверстиями в колонне, придется в процессе монтажа переместить верх колонн. Отклонение колонны от вертикали в этом случае не должно превысить значение Δк.в. = 24 мм (табл. 14 СНиП 3.03.01-87, т.е. 3 класс ГОСТ 21779-82) из уравнения размерной цепи суммарное отношение: т.е. если за функциональный допуск принято отклонение колонны от вертикали Δф = 24 мм, то собираемость ; обеспечена. Прогоны. (Шаг колонн 12 м)
Крепление прогонов к ригелю болтовое dδ - 20 мм;
Поскольку дополнительные напряжения от натяга невелики, нет смысла ужесточать требования к точности изготовления и монтажа. 2 Подкрановые эстакады Сопряжение вдоль ряда
Исходные данные: на первой колонне опорное ребро устанавливается по оси колонны Δ1 = 8 мм (допуск установки низа колонны, 4 класс, таблица 9 ГОСТ 21779-82); Δ2 = 30 мм (допуск установки верха колонны, 4 класс, таблица 8 ГОСТ 21779-82); Δ3 = 16 мм (допуск на изготовление подкрановой балки, 5 класс, таблица 1 ГОСТ 21779-82); Δ4 = 40 мм (допуск разбивки осей в плане, 3 класс l = 60,72, таблица 5 ГОСТ 21779-82); для последнего пролета (6 пролетов) смещение опорного ребра с оси колонны
Δф = dотв - dδ = 3 мм; длина прогона l = 12 м, Δl = 16 мм (5 класс, таблица 1 ГОСТ 21779-82, допуск на разбивку осей) l = 12 м Δк.н. = 10 мм (4 класс, таблица 5 ГОСТ 21779-82, установка низа колонн); Δк.н. = 10 мм (табл. 14 СНиП 3.03.01-87, 3 класс ГОСТ 21779-82, установка верха колонн); Δк. = 24 мм (табл. 14 СНиП 3.03.01-87, 3 класс ГОСТ 21779-82, неплоскостность ригеля l - 24 м); Δп = 30 мм (4 класс, таблица 2 ГОСТ 21779-82); суммарный технологический допуск
собираемость собираемость не обеспечена. Сборка будет производиться «с натягом». Дополнительное усилие от натяга. Считаем, что первым устанавливается прогон по центру пролета
усилие натяга
сечение ригеля
дополнительное напряжение в болтах от «натяга» δ = ± 36 - такое смещение недопустимо δср = ± 20 мм;
если ужесточить допуски (на 1 класс выше) Δ1 = 5 мм Δ2 = 20 мм Δ3 = 10 мм Δ4 = 24 мм (2 класс);
δ = ± 23 мм; если начинать монтаж со связевого блока Δ1 = 5 мм Δ2 = 20 мм Δ3 = 10 мм Δ4 = 16 мм; (24 мм)
δ = ± 18 мм; Вар. 4 предельное смещение δф = ± 20 мм; Δ1 = 5 мм (3 класс ГОСТ 21779-82) Δ2 = 20 мм (3 класс ГОСТ 21779-82) Δ3 = 16 мм Δ4 = 16 мм;
δ = ± 20 мм; собираемость полная собираемость может быть обеспечена, если принять требования по точности по 4 варианту; допуск на длину подкрановой балки Δ3 = 16 мм , δ = ± 8 мм; По итогам расчета текст в пояснительной записке: Рекомендации по назначению точности Для обеспечения требований собираемости конструкций типа «Канск» необходимо выполнение следующих требований: 1 Геодезические разбивочные работы производить с точностью по 4 классу ГОСТ 21779-82 (например, погрешность разбивки точек при l = 12 м, δ = ± 5 мм). 2 Точность монтажных работ должна соответствовать 3 классу по ГОСТ 21779-82, что составляет для смещения низа колонны с оси δ = ± 5 мм; верха δ = ± 12 мм. Колонны связевых блоков следует монтировать с повышенной точностью. Отклонение верха колонны δ = ± 10 мм. 3 Требования точности по изготовлению конструкций. Прогоны 1 - 12 м изготавливать с точностью, соответствующей 5 классу ГОСТ 21779-82. Расстояние между монтажными отверстиями: 1 - 12 м А = 12000 - 65*2 = 11870 ± 8 мм; 1 - 6 м; А = 6000 - 130 = 5840 ± 6 мм. (Согласно СНиП III-18-75 таблица 8, п. 19 такая точность может быть обеспечена при сборке с фиксаторами). Расстояние между отверстиями в группе = ± 1 мм; диаметр отверстий d = 23 мм; δ = ± 0,5 мм. Профнастил: Все размеры 5 класс по ГОСТ 21779-82. Колонны: Все размеры по 4 классу ГОСТ 21779-82. Стойки крановых эстакад - по 4 классу ГОСТ 21779-82. Связи: Все размеры по 5 классу ГОСТ 21779-82. Расстояние между группами монтажных отверстий δ = ± 3 мм (такая точность обеспечивается при сверлении в кондукторах СНиП III-18-75 таблица 8, п. 20). dотв - 23 мм; δ = ± 0,5 мм; расстояние между отверстиями δ = ± 1 мм. Ригели с фланцевыми соединениями: Расстояние между поверхностями фланцев при длине 1 - 12 м; δ = ± 3 мм; 1 - 6 м δ = ± 2,5 мм; (что соответствует 3 классу ГОСТ 21779-82). Неплоскостность ригеля при l - 24 м; δ = ± 15 мм; отклонение от плоскостности стенок ригеля δ = ± 5 мм. Расстояние до центров монтажных отверстий в собранном ригеле δ = ± 8 мм. Расстояние от оси отверстий до оси ригеля δ = ± 1 мм. Подкрановые балки - по 5 классу ГОСТ 21779-82. Все неоговоренные предельные отклонения размеров элементов металлоконструкций по 5 классу ГОСТ 21779-82 (таблица). В собранном ригеле δ = ± 8 мм. Расстояние от оси отверстий до оси ригеля δ = ± 1 мм. Подкрановые балки - по 5 классу ГОСТ 21779-82. Все не оговоренные предельные отклонения размеров элементов металлоконструкций по 5 классу ГОСТ 21779-82 (таблица). ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ
СОДЕРЖАНИЕ
|