Показатели качества сильнонагруженных металлических конструкций и методы их контроля

Ульяновский государственный университет

Курсовая работа

На тему:

"Показатели качества сильнонагруженных металлических конструкций и методы их контроля"

Ульяновск 2009 г.

Введение

Современные методы производства различных строительных конструкций из металлопроката предусматривают значительное увеличение производительности выпуска за счет технологических и перспективных решений. Сокращение временных и материальных издержек на подготовку и производство единичных либо постоянных заказов – важнейшая цель любого производителя. В данном аспекте явно просматривается зависимость потребности в необходимом оборудовании и средствах автоматизации от производственной программы. С точки зрения технологических факторов, производство металлоконструкций можно разбить на несколько операций, необходимых для производственного процесса: это транспортировка заготовок непосредственно в зону обработки, перемещение заготовок и готовых изделий между различным оборудованием, непосредственно сам процесс переработки, включающий разметку, мерный раскрой, формообразование, сверление / вырубка крепежных и технологических отверстий, маркировка, упаковка / нанесение защитных покрытий.

В каждой из данных операций присутствуют в большей или меньшей степени зависимость от опыта персонала, надежности производственного оборудования, наличия необходимых производственных площадей. Например, точность получаемых заготовок напрямую связана с точностью разметки, требует значительных затрат времени и пропорционально влияет на скорость монтажных работ.

 

Классификация строительных металлоконструкций

Стальными строительными металлоконструкциями называются изделия из проката черных металлов и труб, изготовление которых обеспечивается материальными ресурсами, выделяемыми для капитального строительства. Металлоконструкции от оборудования отличает включение их стоимости в объем строительно-монтажных работ. Номенклатура строительных металлоконструкций включает в себя:

·          отдельные элементы зданий (колонны, балки, фермы, прогоны, связи, фонари, переплеты, лестницы, площадки, ограждения, каркасы ворот и дверей, покрытия ограждающих, в том числе полов, и несущих конструкций, подвесные потолки);

·          доменные цехи (без литья и механизмов);

·          различные промышленные сооружения без механизмов (каркасы промышленных печей и кожухи ванн, сварные трубопроводы и компенсаторы для них, галереи и эстакады, бункеры, этажерки открытого типа, опоры под оборудование);

·          радио- и телевизионные мачты и башни (без металлических деталей и поковок);

·          мокрые газгольдеры с вертикальными направляющими, резервуары объемом 75 м³ и более, включая отдельные элементы (понтоны, подогреватели, патрубки и т.д.) без арматуры и механизмов, силосы;

·          градирни и водонапорные башни без механизмов;

·          трубы вытяжные вентиляционные и дымовые;

·          шахтное строительство и канатные дороги;

·          опоры мачт ЛЭП (без механических деталей) и открытые подстанции;

·          пролетные строения и опорные части мостов;

·          гидротехнические сооружения (балки забральные, закладные части, пути затворов и др.);

·          шпунтовые ограждения;

·          некоторые элементы коксохимических заводов.

Не относятся к строительным металлоконструкциям:

·          изделия, не требующие монтажа, изготовленные по стандартам и техническим условиям машиностроения;

·          трубопроводы, не входящие в состав проектов КМ;

·          инвентарные конструкции и изделия (кроме каркасов временных зданий);

·          конструкции и изделия, входящие в состав оборудования.

Требования к металлоконструкциям

 

Все металлоконструкции объединены двумя основными факторами:

– исходным материалом для всех металлоконструкций является прокатный металл, выпускаемый по единому сортаменту.

– все металлоконструкции имеют в процессе изготовления холодную обработку металла (резка, гибка, образование отверстий и т.д.) и соединение в конструктивные элементы при помощи заклепок, болтов или сварки.

Основными достоинствами металлоконструкции являются:

– наибольшая прочность и одинаковая прочность при растяжении, сжатии и изгибе;

– высокая надежность благодаря высокой однородности металла, для мягких сталей пластичность исключает хрупкое разрушение;

– относительная легкость конструкций

– индустриальность конструкций, их изготавливают на заводах или в специальных цехах, на монтажной площадке осуществляется только установка конструкций;

– непроницаемость, позволяющая изготавливать резервуары, баки, танки, газгольдеры и др.;

– транспортабельность;

– приспособленность для тяжелых условий работы – высокие температуры, динамические и циклические нагрузки, большие нагрузки;

– неразрушаемость в процессе перевозки, монтажа и эксплуатации;

– их приспособляемость при реконструкции или дополнительном усилении конструкции;

– меньшая зависимость себестоимости от серийности из–за малой стоимости вспомогательных приспособлений при изготовлении и монтаже. Возможность быстрого переналаживания производства;

– высокие эстетические свойства.

Металлоконструкции обладают также следующими качествами, позволяющими использовать их в самых различных сооружениях:

– Надежность металлических конструкций, поскольку работа конструкций в процессе эксплуатации совпадает с расчетными предположениями. Материал – сталь или сплавы – однороден по структуре и при фактических деформациях и напряжении соответствует выполненным предварительным расчетам. Для металлоконструкций характерны наибольшая прочность и почти одинаковая прочность при растяжении, сжатии и изгибе;

– Легкость. Из всех применяемых в строительстве материалов металлоконструкций являются более легкими, легкость конструкций определяется по формуле:

С = р/R,

где p – плотность материала, кг/м³;

R – расчетное сопротивление материала, кгс/см².

Чем меньше значение С, тем легче металлоконструкция.

Основные требования, предъявляемые к металлоконструкциям:

– соответствие конструктивной формы изготовленных металлоконструкций эстетическим, прочностным и эксплуатационным требованиям здания и сооружения;

– наименьшая трудоемкость изготовления и монтажа;

– сокращение сроков монтажа;

– минимальная стоимость каркаса здания или сооружения.

К недостаткам металлоконструкций следует отнести:

– слабую коррозионную стойкость; сталь от влаги и агрессивных сред коррозирует (окисляется), исключением является чугун;

– малую огнестойкость; при 200°С у стали уменьшается модуль упругости, при 600°С сталь полностью переходит в пластичное состояние;

– постоянный дефицит металлов.

К металлоконструкциям предъявляют технические, технологические, эксплуатационные, а также экономические и эстетические требования. Конструкции должны соответствовать своему назначению, т.е. обслуживать тот технологический процесс, который должен происходить в проектируемом здании или сооружении. Металлоконструкции должны отвечать техническим требованиям, т.е. обязаны обеспечить прочность, устойчивость, жесткость проектируемого объекта. Конструкции должны быть надежными – безотказно работать весь цикл заданного периода эксплуатации. Конструкция должна быть технологична, т.е. должна быть изготовлена с минимумом затрат.

При проектировании конструкции необходимо обеспечить уход в процессе эксплуатации, чтобы не было коррозии и повреждений конструкции. Нужно учитывать и возможную их реконструкцию в случае необходимости.

Экономические требования, предъявляемые к конструкциям должны быть направлены на экономию металла, на экономию затрат труда на всех этапах использования конструкций, т.е. при проектировании следует учесть такие показатели как металлоемкость, энергоемкость, трудоемкость. Экономические показатели изготовленной конструкции отражают и ее конкретные формы.

Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение. Основные правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения регламентирует ДСТУ 3058–95 (ГОСТ 7566–94). Данный стандарт распространяется на блюмы, слябы, заготовки (в том числе литые и кованые) сортовой, фасонный, калиброванный, холоднотянутый прокат, проволоку, круглый прокат со специальной отделкой поверхности (в том числе шлифованный), гнутые профили, листовой, широкополосный прокат и ленты.

Маркировка. Маркировку наносят непосредственно на металлопродукцию, если она не подлежит упаковке, и на ярлыки, если металлопродукция упакована в пачки, мотки, рулоны, связки мотков или стопы рулонов.

На металлопродукцию, увязанную в пачки, навешивают два ярлыка, в мотки и рулоны – один. На металлопродукцию, увязанную в связки или в стопы рулонов, один ярлык навешивается на один из мотков или рулонов и один ~ на обвязку мотков или стопы рулонов. Ярлыки прочно прикрепляют к обвязкам со стороны, удобной для просмотра, или помещают в специальный карман. В случае навешивания двух ярлыков, последние прикрепляют к обвязкам пачки или мотка. Материал ярлыков и их крепление должны обеспечивать их сохранность при транспортировании и разгрузке.

На упаковке листов и широкополосного проката в пачки маркировку наносят на верхний лист или полосу каждой пачки и на маркировочную карту или ярлык, прочно прикрепленный к обвязкам пачки. При механизированном клеймении толстых листов и полос разрешается наносить маркировку на боковую кромку верхнего листа и полосы каждой пачки.

Маркировка металлопродукции, не подлежащей упаковке, а также металлопродукции, увязанной в пачки с маркировкой каждого изделия размером (диаметр, сторона квадрата, толщина, номер профиля) 30 мм и более и листового проката толщиной 4 мм и более должна содержать:

– наименование или (и) товарный знак предприятия-изготовителя;

– марку стали и ее условное обозначение с указанием расшифровки в документе о качестве;

– номер плавки или ее условное обозначение с указанием расшифровки в документе о качестве;

– номер партии, если плавка делится на партии;

– размер (диаметр, сторона квадрата, толщина, длина, ширина, номер профиля).

Маркировка, наносимая на ярлык (маркировочную карту), верхний лист пачки, наружный конец рулона, должна содержать:

– наименование или (и) товарный знак предприятия-изготовителя;

– марку стали или ее условное обозначение с указанием расшифровки в документе о качестве, группу или класс прочности;

– номер партии, если плавка делится на партии, размер (диаметр, сторона квадрата, толщина, длина, ширина, номер профиля);

– массу нетто (фактическую) пачки, мотка, рулона или связки мотков и стопы рулонов. По соглашению с потребителем массу не указывают;

– знак «ТМ» указывают при поставке металлопродукции по сдаточной (теоретической) массе;

– допускается в НД на конкретные виды металлопродукции устанавливать дополнительные реквизиты маркировки. Массу допускается указывать в дополнительном ярлыке.

Упаковка. Сортовой, фасонный, калиброванный, холоднотянутый прокат, проволоку и круглый прокат со специальной отделкой поверхности, размерами поперечного сечения (толщина, диаметр, сторона квадрата, наибольший размер для фасонных профилей) до 50 мм включительно увязывают в пачки, мотки или связки мотков, а свыше 50 мм и заготовки всех видов – в пачки по требованию потребителя. Гнутые профили увязывают в пачки.

Поперечное сечение пачек сортового, фасонного, калиброванного круглого проката со специальной отделкой поверхности (в том числе шлифованного), гнутых профилей в зависимости от размеров и формы поперечного сечения должно приближаться к кругу, прямоугольнику или шестиугольнику. По соглашению изготовителя с потребителем допускается иное поперечное сечение пачек.

При упаковке металлопродукции мерной длины торцы пачки должны быть выровнены с одной стороны, выступающие концы с другой стороны не должны превышать предельных отклонений по длине, установленных в нормативной документации (НД) на конкретные виды проката. По соглашению изготовителя с потребителем допускается упаковка без торцовки. Каждая пачка или связка должна состоять из проката одной партии.

Масса пачки, рулона, а также масса неупакованного проката не должна превышать:

– при ручной погрузке и разгрузке – 80 кг;

– при механизированной погрузке и разгрузке в соответствии с заказом – 5, 10, 15, 20, 30 и 35 т.

По соглашению потребителя с изготовителем устанавливают другую массу пачки, рулона, связки или неупакованного проката.

Ручную погрузку оговаривают в заказе.

Прутки в пачке должны быть плотно уложены и прочно обвязаны в поперечном направлении через каждые 2–3 м, а по требованию потребителя – через 1–1,5 м. Прутки длиной до 6 м включительно в пачке должны быть обвязаны не менее чем в двух местах.

Мотки должны быть обвязаны двумя диаметрально расположенными обвязками, а связки мотков прочно скреплены двумя-тремя обвязками.

Листы и полосы в пачке должны быть прочно обвязаны в продольном и поперечном направлениях. В местах огибания обвязками обрезных кромок листов и полос укладывают прокладки. При упаковке листов и полос в пачки пакетовязательными машинами, а также в пачки, упакованные в короба, прокладки можно не укладывать.

Транспортирование и хранение. Металлопродукцию транспортируют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки, действующими на данном виде транспорта, и техническими условиями погрузки и крепления грузов. Металлопродукцию транспортируют в вагонах открытого и закрытого типов. Дополнительные требования к транспортированию и хранению устанавливаются в нормативной документации на конкретные виды металлопродукции.

Для показателей качества металлоконструкций, используемых в строительстве, существуют государственные стандарты.

СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

СТРОИТЕЛЬСТВО

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ГОСТ 4.200–78

Настоящий стандарт устанавливает основные положения системы показателей качества строительных материалов, конструкций, зданий и сооружений и их элементов, инженерного оборудования, а также оснастки и инструмента.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Система показателей качества продукции. Строительство (СПКПС) – комплекс государственных стандартов, устанавливающих номенклатуру показателей качества конкретных групп и видов промышленной продукции, применяемой в строительстве, и номенклатуру показателей качества отдельных зданий и сооружений массового строительства и их элементов, а также область применения критериев и показателей качества, установленных этими стандартами.

1.2. СПКПС устанавливает единые критерии и номенклатуру показателей качества продукции, применяемые при:

·          разработке стандартов, технических условий и других нормативных документов;

·          выборе оптимального варианта новой продукции;

·          аттестации продукции, прогнозировании и планировании ее качества;

·          разработке систем управления качеством;

·          представлении отчетности и информации о качестве.

1.3. Перечни стандартов, входящих в СПКПС, публикуются Государственным комитетом СССР по стандартам в установленном порядке.

1.4. СПКПС состоит из стандарта основных положений и стандартов на номенклатуру показателей качества продукции конкретных групп и видов.

Распределение стандартов СПКПС по группам продукции приведено в табл. 1.

Таблица 1

Группа продукции	Стандарты СПКПС
1. Строительные материалы	Номенклатура показателей качества нерудных строительных материалов, пористых заполнителей для бетонов, вяжущих, стеновых, теплоизоляционных, акустических, керамических, отделочных, асбестоцементных, полимерных, рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов и строительного стекла
2. Строительные конструкции	Номенклатура показателей качества каменных и армокаменных, бетонных и железобетонных, металлических, асбестоцементных и деревянных конструкций
3. Инженерное оборудование зданий и сооружений	Номенклатура показателей качества санитарно-технического оборудования, лифтов, приборов для окон, дверей, ворот и фонарей
4. Оснастка и инструмент	Номенклатура показателей качества оснастки и ручного строительного инструмента
5. Здания, сооружения и их элементы	Номенклатура показателей качества отдельных зданий и сооружений массового строительства и их элементов

1.5. Стандарты СПКПС должны содержать:

·          номенклатуру показателей качества, необходимых для характеристики потребительских свойств продукции;

·          перечень видов продукции, на которые устанавливается номенклатура показателей качества;

·          указания по определению количественных значений показателей качества;

·          указания по применению показателей качества в зависимости от вида решаемых задач;

·          термины и определения, которые не установлены другими стандартами.

1.6. Количественные значения показателей качества промышленной продукции, применяемой в строительстве, определяются методами, приведенными в стандартах и технических условиях на конкретные виды продукции и в отраслевых методиках оценки уровня качества продукции, утверждаемых министерствами (ведомствами), являющимися ведущими в производстве данной продукции, а отдельных зданий и сооружений массового строительства, их элементов и требований к качеству строительно-монтажных работ – в соответствующих стандартах, строительных нормах и правилах.

1.7. Основные термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения приведены в справочном приложении.

1.8. Государственные стандарты СПКПС входят в Систему показателей качества продукции (класс 4) в виде специальной классификационной группы 2.

Номер стандарта составляется из цифры, присвоенной классу стандартов трехзначного числа (после точки), первая цифра которого обозначает классификационную группу стандартов СПКПС, а две последующие определяют порядковый номер стандарта, и двузначного числа (после тире), обозначающего последние две цифры года регистрации стандарта.

ГОСТ 4.200–78

2. НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

2.1. Качество продукции характеризуется совокупностью критериев:

·          технический уровень;

·          стабильность показателей качества;

·          экономическая эффективность;

·          конкурентоспособность на внешнем рынке.

2.2. Номенклатура показателей качества продукции по критериям приведена в табл. 2.

Таблица 2

Наименование критериев и основных видов показателей качества	Условное обозначение показателей качества	Основные показатели качества
1. Технический уровень 1.1. Показатели назначения	Нз	Прочность, жесткость, трещиностойкость, огнестойкость, сейсмостойкость, морозостойкость, влагостойкость, стойкость к воздействию солнечной радиации, теплоизоляция, звукоизоляция, светопропускание
1.2. Показатели конструктивности	Нк	Геометрические размеры, форма, состав, структура
1.3. Показатели надежности (долговечность, сохраняемость)	Н	Вероятность возникновения отказов (в том числе разрушений, потери свойств), стойкость к коррозии, срок службы, время и условия хранения
1.4. Показатели ремонтопригодности (восстанавливаемости)	Рп	Продолжительность, трудоемкость и стоимость восстановления при отказах
1.5. Показатели технологичности	Тк	Трудоемкость изготовления, материалоемкость, энергоемкость, степень механизации и автоматизации
1.6. Показатели транспортабельности	Тр	Масса, габариты, материалоемкость и трудоемкость упаковки, возможность контейнеризации
1.7. Показатели совместимости	Сс	Взаимная увязка размеров, допусков, видов стыков; согласованность сроков службы
1.8. Эргономические показатели	Эр	Температурный режим; уровень токсичности, запыленности, вибрации; удобство пользования продукцией
1.9. Эстетические показатели	Эс	Художественная выразительность, внешний вид, качество поверхностей
2. Стабильность показателей качества 2.1. Показатели однородности	Со	Отклонение количественных значений свойств продукции от номинальных, коэффициент вариации основных свойств
2.2. Показатели соблюдения стандартов, ТУ, строительных норм и правил, проектов	Сп	Показатели соблюдения стандартов, ТУ, строительных норм и правил, проектной документации; процент брака, количество рекламаций
3. Экономическая эффективность 3.1. Экономические показатели	Эк	Удельные капитальные вложения, себестоимость, рентабельность, годовой экономический эффект, получаемый в народном хозяйстве
4. Конкурентоспособность на внешнем рынке 4.1. Патентно-правовые показатели	Пп	Показатели патентной защиты и патентной чистоты, наличие экспорта продукции

Примечание. Номенклатура показателей качества может быть изменена (увеличена или сокращена) в государственных стандартах на номенклатуру показателей конкретных групп и видов продукции.

ПРИМЕНЯЕМОСТЬ КРИТЕРИЕВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Применяемость критериев качества в зависимости от вида решаемых задач приведена в табл. 3.

Таблица 3

Основные виды решаемых задач	Наименование критериев качества
	Технический уровень	Стабильность показателей качества	Экономическая эффективность	Конкурентоспособность на внешнем рынке
Разработка стандартов и технических условий	+	-	-	-
Выбор оптимального варианта новой продукции	+	-	+	±
Аттестация продукции	+	+	+	+
Прогнозирование и планирование качества продукции	+	-	+	±
Разработка систем управления качеством продукции	+	+	+	-
Отчетность и информация о качестве продукции	+	±	+	±

Примечание. Знак «+» означает применяемость, знак «–» – неприменяемость, знак «±» – ограниченную применяемость соответствующих критериев качества продукции.

Показатели качества: назначения, конструктивности, надежности, технологичности, экономические; соблюдения стандартов, ТУ, строительных норм и правил, проектов должны применяться для всех видов продукции при решении всех задач.

Применяемость основных видов показателей качества, не указанных в п. 3.2, приведена в табл. 4.

Таблица 4

Наименование основных видов показателей качества	Группа продукции
	Строительные материалы	Строительные конструкции	Инженерное оборудование зданий и сооружений	Оснастка и инструмент	Здания, сооружения и их элементы
Показатели ремонтопригодности	-	±	±	+	+
Показатели транспортабельности	+	+	±	-	±
Показатели совместимости	-	±	±	-	+
Эргономические показатели	±	±	±	+	+
Эстетические показатели	±	±	+	±	+
Показатели однородности	+	+	+	+	-
Патентно-правовые показатели	±	±	±	±	±

Примечание. Знак «+» означает применяемость, знак «–» – неприменяемость, знак «±» – ограниченную применяемость соответствующих показателей качества продукции.

Приложение

Справочные

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термин

Определение

1. Критерий технического уровня

Совокупность технических показателей качества продукции, характеризующих ее соответствие лучшим отечественным и зарубежным образцам с учетом перспектив развития техники и технологии

2. Критерий стабильности показателей качества

Совокупность показателей качества, характеризующих степень соответствия продукции установленным техническим требованиям, устойчивости и налаженности технологического процесса и организации производства продукции

3. Критерий экономической эффективности

Совокупность показателей качества, характеризующих экономический эффект, получаемый в народном хозяйстве

4. Критерий конкурентоспособности на внешнем рынке

Совокупность показателей качества, характеризующих степень патентной защиты и патентной чистоты продукции, а также наличие ее экспорта

5. Показатели конструктивности продукции

Количественные характеристики степени технического совершенства и прогрессивности продукции, определяющие применение изделий в различных видах строительства

6. Показатели однородности продукции

Количественная характеристика рассеивания параметров или показателей качества продукции данного вида

7. Показатели соблюдения стандартов, ТУ, строительных норм и правил, проектов

Количественные характеристики, определяющие соответствие продукции требованиям стандартов, ТУ, строительных норм и правил, проектов при производстве продукции