Какова точность геодезических измерений

Требуемая точность производства того или другого вида геодезических работ зависит от многих факторов, среди которых основные — это назначение и вид работ. Если геодезические работы выполняются для строительства сооружения, то определяющими факторами при установлении точности будут размеры и назначение сооружения, способ возведения и материал из которого строится данное сооружение.

Нормы точности геодезических работ при возведении сооружений задаются в нормативных документах: строительных нормах и правилах (СНиП), государственных стандартах (ГОСТ), в сводах правил (СП), ведомственных инструкциях и других нормативно-технических документах. Нормы точности в этих документах могут быть указаны в явном виде, непосредственно относящиеся к построению точек, осей или высотных отметок, как это сделано в ГОСТ 21779-82 «Технологические допуски». Точность может быть приписана к выполнению тех или иных геодезических измерений (угловых, линейных, высотных), что сделано в СНиП 3.01.03-84 «Геодезические работы в строительстве».

Качественное возведение зданий может быть достигнуто только путём обеспечения установленных проектом параметров, а также соблюдением допусков при изготовлении и монтаже строительных конструкций и на разбивоч- ные работы.

Точность изготовления железобетонных конструкций зависит в основном от состояния технической оснастки, т.е. искривления бортов опалубки, прогиба её плоскостей, износа замковых шарниров и других технологических факторов.

Погрешности разбивочных работ неизбежны и зависят от условий измерений на строительной площадке, а именно:

• • подготовленности площадки для производства измерений;
• • квалификации исполнителей работ;
• • применяемых технических средств;
• • способов и приёмов выполняемых работ;
• • влияния внешней среды.

Точность геометрических параметров определяется характеристиками действительной и нормативной точности, которые установлены ГОСТ 21778-81.

В практике измерений различают действительный размер х_{ и номинальный х_пот. Отклонение действительного размера от номинального называют погрешностью. Автор не делает различий между понятиями погрешность и ошибка, вкладывая одинаковый смысл в выражения средняя квадратическая ошибка и средняя квадратическая погрешность — СКО и СКП.

Действительный размер — это размер, полученный в результате измерений или построений с допустимой погрешностью.

Номинальный размер — это основной проектный размер, определённый исходя из его функционального назначения и служащий отправным пунктом отсчёта отклонений. Учитывая погрешности изготовления, разбивки и монтажа конструкции, в стандартах и других нормативных документах, а также на чертежах помимо номинального (проектного) размера х_пот указывают два предельно допустимых размера, наибольший х_тах, и наименьший х_тЫ.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или интервал значений размера, называют допуском Д, или полем допуска, т.е.

Половина допуска 8 = Д/2 является предельным отклонением параметра х от середины поля допуска.

Под геометрической точностью в строительстве понимают степень приближения действительных геометрических параметров, определяющих конфигурацию и положение конструкций сооружений и их элементов, к номинальным (проектным) параметрам.

Различают нормативную (установленную стандартами, ГОСТ и СНиП) и действительную точность. Действительная точность характеризуется величиной действительного отклонения V,, определяемого алгебраической разностью между действительным x_t и номинальным х_пот значением размера

Приведённую формулу словами можно выразить так: «отклонение (погрешность) равна тому, что есть минус то, что должно быть».

Для нормального распределения измерений согласно теории ошибок,

истинному значению измеряемой величины (т.е. х_пот) соответствует среднее арифметическое результатов измерений при количестве измерений, стремящихся к бесконечности. Характеристикой результата одиночного измерения является средняя квадратическая ошибка (т), определяемая по формуле Бесселя. Её доверительная вероятность составляет 68%. Предельной погрешности 8 может соответствовать удвоенное значение средней квадратической ошибки (8 = 2т) с доверительной вероятностью 95%, или можно принять 8 = 2,5т при доверительной вероятности 99%. Для особо ответственных работ принимают 8 = 3т, что соответствует доверительной вероятности 99,7%.

ГОСТ 21778-81 предписывает устанавливать доверительный интервал для погрешностей, выходящих за поле допуска не более 5% в обе стороны. Иначе говоря, самому допуску или полю допуска может быть приписана доверительная вероятность не ниже 95% (см. ГОСТ 23615-79). Эго позволяет но известному значению Д сначала найти 8 = Д/2 и, задавшись мерой точности (т.е. коэффициентами 2, 2,5 или 3) вычислить среднюю квадратическую ошибку измерений для реализации данного допуска. Например, переход от «Д» к «т» при доверительной вероятности 99% будет выглядеть так:

Технологические допуски, регламентирующие точность технологических процессов и операций при изготовлении, установке строительных конструкций и при выполнении геодезических разбивок приведены в «ГОСТ 21779-82. Технологические допуски».

Эти допуски геометрических параметров сгруппированы но классам точности технологических процессов и операций, что позволяет на основе расчёта закладывать в проект производства работ требуемый класс точности производства разбивок в зависимости от назначения здания, принятой конструктивной схемы и способа монтажа. Допуск, являющийся мерой точности любого размера, формы или положения конструкции, зависит от величины и характера этого размера.

Точность разбивочных работ в ГОСТ 21779-82 регламентирована такими технологическими допусками как:

• • допуск разбивки точек и осей в плане;
• • допуск передачи точек и осей по вертикали и створности точек;
• • допуск разбивки и передачи высотных отметок.

Все допуски разбивочных работ сгруппированы по 6 классам точности. Классы точности определяют величину допуска для конкретных условий технологического процесса, а следовательно предопределяет выбор методов и средств выполнения работ.

Допуски разбивки точек и осей в плане (табл. 7.3) охватывают размеры осей от 2500 мм до 160000 мм и разбиты на 6 классов точности.

Допуски передачи точек и осей по вертикали и створности точек даны в мм для размеров L между точками и разбивочными осями до 160 м, которые для упрощения таблицы разбиты на 9 интервалов размеров.

Таким же образом построены таблицы допусков для передачи точек

по вертикали на высоту Я (табл. 7.4) и таблица допусков передачи высотных отметок на ту же высоту (табл. 7.5) с такими же интервалами. Для створности точек, как видно из таблицы 7.4, предусмотрено 8 интервалов номинальных размеров, а для разбивок точек по высоте — 7 (табл. 7.5). Из анализа таблиц нетрудно убедиться, что в каждом классе точности допуски, отнесённые к номинальному размеру, имеют практически одну и ту же отностельную точность.

11риведённые допуски даны с учётом точности нанесения и закрепления соответствующих точек и осей.

Таблица 7.3. Допуски разбивки точек и осей в плане в мм

Таблица 7.4. Допуски передачи точек и осей по вертикали и створности точек и осей

Классы точности не связаны с видами сооружений. Класс выбирается в зависимости от средств технологического обеспечения и контроля точности.

Таблица 7.5. Допуски разбивки и передачи высотных отметок в мм

Таблица 7.6. Точность разбивочных работ

Примечания:

• * 2 мм 2 S км, где S — длина измеряемой линии
• * * если иные точности не указаны в проектах
• *** при Н > 240 м точность определяется специальным расчетом.

Точности измерений линий, углов, превышений (отметок) и вынос в натуру осей (габаритов) зданий и сооружений, а так же осей трасс дорог и коммуникаций указаны при выполнении работ на пунктах внутренней геодезической основы в условиях городской застройки. При работе в незастроенной территории точности измерений должна указываться в ППГР.

Предельная погрешность взаимного положения габаритных осей выносимых в натуру зданий и сооружений, участков трасс дорог и коммуникаций в пределах 1 км, (после уравнивания сетей и ходов) не должна превышать в плане 5 мм, но высоте 10 мм.

Разбивочные работы в процессе строительства должны обеспечивать вынос в натуру осей и отметок реперов с заданной точностью. Точность разбивочных работ в процессе строительства следует принимать, руководствуясь данными, приведенными в табл. 7.6. Таблица с некоторыми сокращениями взята из СП 126.13330.2023, которое является актуализированной редакцией «СНиП 3.01.03- 84. Геодезические работы в строительстве».

В таблице приводятся допустимые средние квадратические ошибки, с которыми можно строить на местности разбивочные элементы (расстояния, углы, превышения). Ошибки разбивочных элементов даны для 10 видов работ в зависимости от конструктивных особенностей, этажности, способов выполнения соединений, сопряжений и узлов возводимых сооружений.

В случаях строительства по проектной документации, содержащей до-пуски на изготовление и возведение конструкций зданий (сооружений), не предусмотренные стандартами, нормами и правилами, необходимую точность разбивочных работ следует определять специальными расчетами по условиям, заложенным в проектной документации.

Для приведения в соответствие расчётов, выполненных ио ГОСТ 21779-82 и СП 126.13330.2023 в первом приближении классы точности можно идентифицировать. Однако следует иметь в виду, что в случаи различия результатов расчёта приоритетными являются расчёты по ГОСТ 21779-82.

Геодезический контроль точности геометрических параметров здания является составной частью производственного контроля качества строительства и осуществляется в процессе возведения сооружения.

Контроль точности геометрических параметров здания заключается в геодезической проверке соответствия положения элементов, конструкций и частей здания нормативным и проектным требованиям и производится как в процессе монтажа конструктивных элементов сооружения, так и по завершению монтажных работ и окончательному закреплению конструкций. Планово-высотное положение конструктивных элементов сооружения отражается в документации по исполнительной съёмке конструкций и частей сооружения.

Контролируемые в процессе производства строительно-монтажных работ геометрические параметры здания, или отдельные его элементы (стены, колонны, отверстия, проёмы и т.н.), методы геодезического контроля, порядок и объём его проведения должны быть установлены проектом производства геодезических работ. Перечень конструктивных элементов подлежащих исполнительной съёмки, должен быть согласован с проектной организацией. Схемы исполнительных геодезических съёмок составляются до составления актов на скрытые работы и согласовываются с авторским надзором.

При расчётах точности детальных разбивок сборных сооружений и конструкций иногда используют теорию размерных цепей, в которой рассматривают совокупность размеров, образующих замкнутый контур. Каждый из размеров, образующих размерную цепь, составляет звено. Звенья размерной цепи чаще всего определяют расстояния между осями и плоскостями сооружений. Зазор между соединениями и конструкциями рассматривается как самостоятельное звено размерной цепи.

Все звенья размерной цени делятся на составляющие и замыкающие. Основное свойство размерных цепей заключается в том, что сумма проекций составляющих звеньев на какую-либо ось равна проекции замыкающего звена на ту же ось.

В общем виде уравнение размерной цепи записывается в виде

где /₀ — размер замыкающего звена; /, — размер составляющего звена.

Если предположить, что элементы размерной цепи (составляющие звенья) имеют независимые средние квадратические погрешности т_{, то согласно теории ошибок для замыкающего звена будем иметь

Это уравнение позволяет решать две задачи: прямую — по допускам составляющих звеньев цепи найти допуск замыкающего звена; обратную — по допуску на замыкающее звено найти допуск и на составляющие звенья.

Расчёт точности разбивочных работ с использованием теории размерных цепей наиболее целесообразен в тех случаях, когда допуск на замыкающее звено значительно больше допуска на составляющие звенья, т. е в размерной цени имеется «компенсатор».

Плановое и высотное положение конструктивных элементов и частей здания или сооружения и их вертикальность следует определять от знаков внутренней разбивочной основы или ориентиров, которые использовались при выполнении строительно-монтажных работ.

Точность контрольных измерений должна составлять не более 0,2 величины отклонений, допускаемых на производство геодезических разбивочных работ.

Контроль точности геометрических параметров в строительстве следует осуществлять в соответствии с ГОСТ 23616-79.

Контролю точности подлежат геометрические параметры элементов конструкций зданий и сооружений, параметры, определяющие положение разбивочных осей и ориентиров для установки конструктивных элементов.

Контроль точности может быть назначен выборочно но альтернативному или количественному признаку, а в особых случаях может быть сплошным.

Сплошной контроль назначают:

• • при небольших объёмах производства;
• • при нестабильном характере производства, в том числе в период наладки технологических процессов;
• • при повышенных требованиях к обеспечению заданной точности, связанных с необходимостью применения выборок большого объёма.

Выборочный контроль следует назначать при налаженном стабильном производстве, когда обеспечена статистическая однородность технологического процесса.

При выборочном методе следует преимущественно применять контроль по альтернативному признаку, а контроль по количественному признаку применяют для наиболее ответственных параметров, когда их количество невелико. Контроль по количественному признаку применяют также, если по условиям производства целесообразно сократить объём выборок по сравнению с контролем по альтернативному признаку. Этот метод применим, когда контролируемые параметры независимы друг от друга и имеют нормальное распределение.

При сплошном контроле точность данного геометрического параметра проверяется на каждом объекте контроля.

Контрольными нормативами при сплошном контроле являются верхнее д х_в и нижнее д х_н предельные отклонения от номинальных размеров, определяющих требования к точности контролируемого параметра.

Для определения соответствия геометрических параметров контрольным нормативам, согласно установленным правилам измерений находят действительные отклонения S х, или действительный размер

Применяемые для контроля точности методы и средства измерений должны обеспечивать необходимую точность и достоверность этих измерений и назначаться в соответствии с учётом их трудоёмкости и стоимости.

Применяемые средства, а также методики измерений должны быть аттестованы государственной или ведомственной метрологической службой в соответствии с требованиями стандартов Государственной системы обеспечения единства измерений.