История использования строительной арматуры

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого предприятия ли учреждения. Такая система должна:

ь обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;

ь позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;

ь обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;

ь выполнять точный и полный анализ данных.

Современные СУБД в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ. [1]

Для выполнения заданной цели необходимо ознакомиться с методами проектирования баз данных и реализации прикладного программного обеспечения /ПО/ на базе современных систем управления базами данных /СУБД/, а именно:

--знакомство с моделями данных, используемыми в СУБД, основой теории реляционных баз данных и методами проектирования баз данных;

--приобретение навыков практического использования методов проектирования баз данных реляционного типа;

--подробное изучение конкретной СУБД реляционного типа, ее возможностей и особенностей;

--приобретение навыков реализации прикладного ПО с помощью выбранной

1. Строительная арматура

1.1 История использования строительной арматуры

Хотя арматура кажется нам изделием весьма современным, на самом деле, ее первое использование относится еще началу нашей эры, когда на острове Сицилия попытались сделать стены более крепкими, прочными и надежными путем установки металлических прутьев в кирпичную кладку. Однако первый опыт оказался неудачным, так как вода, проникающая сквозь швы кирпичной кладки, приводила к тому, что железные прутья ржавели, и стены разрушались.

По-настоящему целесообразным использование арматуры стало только в то время, когда был создан цемент, который начал широко использоваться в строительстве. Сегодня возведение панельных зданий и других конструкций невозможно без использования арматуры, которая значительно повышает прочность бетона. Распространение технологии монолитного бетонирования привело к тому, что сегодня этот вид металлопроката применяется во всех крупных сооружениях, таких как здания различного назначения, плотины и дамбы. Также он необходим и при возведении не таких крупных объектов — постаментов, памятников, плит перекрытия и других.

Соединение его прочности и сжатия с растянутостью арматуры позволило создать железобетон, в настоящее время являющийся одним из самых используемых в строительстве материалов. Входя в состав железобетона, арматура не подвергается коррозии, что гарантирует отсутствие постепенного разрушения зданий и других конструкций.

Строительная арматура представляет собой прутья, которые могут быть как абсолютно гладкими, так и иметь рифленую поверхность с расположенными на ней выступами, параллельными или перекрестными друг к другу.

В зависимости от типа поверхности, выделяют несколько видов арматуры: 1) гладкая, не имеющая рифлений и выступов, 2) стержни с двумя продольными ребрами и 3) так называемая арматура периодического рифления с равномерно расположенными выступами на поверхности.

Для производства арматуры используется особо прочная сталь, расход которой составляет семьдесят килограмм на один кубический метр железобетона. Такое количество стали необходимо потому, что блоки, входящие в состав зданий и иных конструкций, должны выдерживать немалые нагрузки.

Способы производства арматуры подразделяется на проволочный, канатный и стержневой способы.

Основными физическими свойствами данного вида металлопроката являются следующие: стойкость к воздействию коррозии, высокая прочность, пластичность и сцепление с бетоном. Если хотя бы одна из этих характеристик отсутствует, это говорит о том, что данная арматура не является качественной и от ее использования необходимо отказаться.

Несмотря на то, что использование арматуры в строительстве осуществляется уже довольно длительное время, у любого ее типа имеются недостатки, которые на данный момент еще не устранены. Основными из них являются низкая жесткость и прочность сцепления с бетоном, которой характеризуется серповидный профиль, и невысокая прочность стержня, возникающая при кольцевом расположении ребер на стержне.

При выборе того или иного типа арматуры необходимо определиться с тем, какое из ее качеств является для вас наиболее важным, и приобретать металлопрокат, исходя из этого. Свести недостатки арматуры к минимуму можно путем использования профиля с чередующимися серповидными и кольцевыми ребрами, разработанными московским НИИ в 2002 году. Самыми распространенными видами арматуры являются стержни, каркасы, швеллеры и уголки. Гибкий металлопрокат используется более часто.

1.2 Арматура. Виды и классификация арматуры

Арматура (от лат. armatura — вооружение, снаряжение) — это набор деталей и устройств, которые не входят в состав основных частей конструкции, машины или иного сооружения и обеспечивают правильную их работу. Это своего рода совокупность стальных стержней, которые связанны между собой в железобетонных конструкциях и залиты бетоном. Арматура — горячекатаная круглая сталь, которая предназначенная для армирования железобетонных конструкций

Арматура применяется для изготовления всех видов железобетонных конструкций, что необходимо для усиления прочностных характеристик бетона. В основном, применяется стальная гибкая — стержни, сварные сетки и каркасы, но иногда необходима и жесткая — прокатные двутавры, швеллеры и уголки. Так как арматура используется для производства ответственных строительных деталей и конструкций, и должна выдерживать огромные нагрузки, для ее изготовления используется специальная арматурная сталь.

Строительная арматура различается: — по профилю на круглую арматуру, арматуру гладкую (класс А1) и арматуру периодического профиля (класс А3); - по материалу на стальную арматуру и неметаллическую; - по способу изготовления на стержневая арматура, канатная арматура и проволочная арматура; - по принципу работы на ненапрягаемую арматуру и напрягаемую; - по назначению на рабочую арматуру, распределительную арматуру и монтажную арматуру; - по способу установки на сварную и вязаную в виде отдельных стержней, сеток и каркасов

Арматура А1

Арматура А1 производится из высококачественной углеродистой низколегированной стали периодического или гладкого профиля, а также из холоднотянутой проволоки. Сегодня промышленность выпускает тканые сетки с особыми ячейками, которые предназначаются для армирования тонкостенных железобетонных конструкций. Для армирования балок, прогонов, а также ригелей промышленность выпускает пространственные или плоские арматурные каркасы.

Существуют следующие виды контактов с бетоном, которые может иметь арматура А1: трение, сцепление — то есть соединение при помощи обетонирования стального элемента арматуры, соединения на связях сдвига, обжатие стальной арматуры железобетоном после усадки бетона, электрохимической взаимодействие стальной арматуры А1 и цементного раствора. Для армирования предварительно напряженных конструкций за исключением высокопрочной штучной стальной арматуры используются стальные пучки, а также пряди, которые производят из высокопрочных проволок и канаты, состоящие из нескольких прядей.

На сегодняшний день арматура А1 достаточно широко применяется в различных отраслях промышленности. Используют арматуру А1 в строительстве, при добыче и транспортировке газа, а также нефти, на различных предприятиях нефтегазовой промышленности, угольной промышленности и для самых различных строительных целей. Арматура А1 отличается тем, что может эксплуатироваться даже в самых агрессивных средах, например, при работе с хлором или природным газом.

Изготовляют арматуру А1 следующих классов: Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат1000К и Ат1200. Арматура А3 * Арматура 25Г2С * Арматура 35ГС * Арматура А500С * Арматура B500С

Арматура А3 широко применяется для изготовления самого широкого спектра конструкций из железобетона. При этом строительная арматура А3 значительно повышает прочностные характеристики такого изделия. Для изготовления ее используют высококачественную специальную арматурную сталь. Также используется особая сталь, легированная такими элементами, как титан, кремний, марганец, хром. Такая сталь может значительно повысить различные механические характеристики, которые может иметь арматура А3. Химический состав стали, из которой производится арматура А3, должен соответствовать стандартам ГОСТ 380–94 (для низкоуглеродистой стали) и ГОСТ 14 959–79 (для стали высокоуглеродистой).

Характеристики, которые имеет арматура А3, самым прямым образом влияют на качество железобетонного изделия. Именно поэтому к арматуре А3 предъявляются особые требования. В частности, арматура А3 должна обладать очень хорошей свариваемостью и обрабатываемостью, повышенной стойкостью металла арматуры к коррозии, высокой прочностью, а также пластичностью материала, усталостной прочностью. Также арматура А3 должна обеспечивать хорошее сцепление с бетоном.

Строительная арматура А3 периодического профиля — это профили круглой формы с двумя продольными ребрами, а также поперечными выступами, которые идут по трехзаходной винтовой линии. Для профилей, которые имеют диаметр 6 мм, допускается наличие выступов, которые идут по однозаходной винтовой линии. Для профилей диаметром 8 мм — по двухзаходной винтовой линии. Для удобства потребителей может быть произведена размотка арматуры А3, которая имеет диаметр 8−10 мм.

Минимальный размер, который может иметь арматура А3 — 6 мм, а максимальный — 80 мм. Строительная арматура А3, которая имеет диаметр менее 10 мм, поставляется в мотках. Строительная арматура А3, имеющая диаметр 100 мм и более — в особых прутках, которые могут иметь длину от 6 до 12 м или мерной длины.

По своим эксплуатационным характеристикам арматура А3 подразделяется на свариваемую, стойкую к коррозионному растрескиванию. Свариваемая арматура А3 обозначается индексом «С». Арматура А3 стойкая к коррозионному растрескиванию маркируется буквой «К». Если же арматура А3 обозначается индексом «Т», то в таком случае необходимо знать, что такая арматура А3 предназначается для термически упрочненной арматурной стали. Если же арматура А3 помечена индексом «В», то такая арматура А3 подходит для упрочненной вытяжки.

Арматура А3 в зависимости от своих свойств может подразделяться по различным классам прочности.

Класс прочности — установленное стандартом нормируемое значение физического или условного предела текучести стали в ньютонах на один квадратный миллиметр.

Угол наклона поперечных выступов — угол между поперечными выступами (рифлением) и продольной осью стержня.

Шаг поперечных выступов — расстояние между центрами двух последовательных поперечных выступов, измеренное параллельно продольной оси стержня.

Высота поперечных выступов — расстояние от наивысшей точки поперечного выступа до поверхности сердцевины стержня периодического профиля, измеренное под прямым углом к продольной оси стержня.

Номинальный диаметр арматурной стали периодического профиля (номер профиля) — диаметр равновеликого по площади поперечного сечения круглого гладкого стержня.

В зависимости от механических характеристик арматура А3 подразделяется на классы: AI (A240), AII (A300), AIII (A400), AIV (A600), AV (A800), AVI (A1000). В строительной арматуре класса А1 используется гладкий профиль, а в остальных -- периодический. Арматура 25Г2С

Арматура А3 25Г2С широко используется в различных видах строительства и реконструкции. Арматура 25Г2С может применяться для армирования железобетонных конструкций как вспомогательных, так и несущих. Она прочна, надежна и придает такие же характеристики железобетону.

Химический состав данной стали обеспечивает арматурному прокату высокую степень свариваемости, что позволяет применять арматуру 25Г2С в сварных металлоконструкциях. Также данный вид арматуры имеет рифления отличные от других марок, что обеспечивает отличную сцепку с бетоном. Поперечная арматура предназначена для того, чтобы снизить риск возникновения наклонных трещин, она связывает бетон сжатой зоны. Продольная арматура 25Г2С также снижает риск возникновения наклонных трещин, но еще и регулирует растягивающее напряжение. Кроме того, арматура 25Г2С, благодаря специальной конструкции не только улучшает эксплуатационные характеристики конструкции, но еще и позволяет использовать данную арматуру весьма экономично.

Арматура 35ГС

Для строительства ответственных железобетонных конструкций применяется термомеханическая и термически упроченная рифленая арматура 35ГСдиаметром 6−40мм -- ГОСТ 10 884–81. Длина данного вида арматуры колеблется от шести до 11,7 метра.

Арматура 35ГС — это специализированная арматура, которая изготовлена из низколегированной конструкционной стали марки 25Г2С и представляет собой стальной прут круглого сечения с рифленой или гладкой поверхностью.

Арматура 35ГС размещается внутри железобетонной конструкции, когда нужно придать конструкции большую жесткость, обеспечить надежное сцепление с бетоном, а также в случае армирования дорожного полотна. При этом существует несколько вариантов размещения. Например, продольная арматура 35ГС помогает регулировать растягивающее напряжение. Поперченное размещение арматуры 35ГС позволяет осуществить связывание бетона сжатой зоны. В обоих случаях, арматура 35ГС еще и значительно снижает вероятный риск возникновения наклонных трещин. Кроме того, арматура 35ГС, благодаря специальной конструкции не только улучшает эксплуатационные характеристики конструкции, но еще и позволяет использовать данную арматуру весьма экономично. Арматура А500С

Арматура А500С ГОСТ 5781–82 — это разновидность сортового металлопроката. Если быть точнее, это сталь горячекатаная круглая, которая имеет периодический или круглый профиль. Арматура А500С гладкая -- круглые стержни с гладкой поверхностью. Арматура А500С рифленая -- стержни с расположенными на их поверхности под углом к продольной оси поперечными выступами для улучшения сцепления с бетоном.

Качества арматуры обычно определяется качеством и маркой стали, которая имеет различные эксплуатационные характеристики. Так, арматура может делиться по классам прочности, или на свариваемую и стойкую против коррозионного растрескивания и так далее. Маркировка арматуры 10 может указать и на то, что она может применяться для термически упрочненной арматурной стали или для упрочненной вытяжки.

Предназначение арматуры А500С — армирование конструкций из железобетона, являющихся предварительно напряженными или обычными. Она необходима для того, чтобы придать им дополнительную прочность и защиту от деформаций. Существует несколько вариантов размещения арматуры А500С внутри железобетонной конструкции. Продольная арматура А500С снижает риск возникновения наклонных трещин, а также регулирует растягивающее напряжение. Поперечная предназначена для того, чтобы снизить риск возникновения наклонных трещин, она связывает бетон сжатой зоны.

Применение арматуры А500С в строительстве

Арматура А500С может быть разных типов. Так, арматура А500С разновидности «Д8» служит для армирования стен и полов. Тип «Д14» — арматура А500С, позволяющая экономить сталь в процессе строительства. «Д18» незаменима при реконструкции. Кроме того, арматура также может быть изготовлена не только из сортового металлопроката, но и из высокопрочной проволоки. Помимо стандартной арматуры в виде прутьев для строительных целей могут использоваться такие виды арматуры, как пряди, пучки и канаты. Такая арматура используется для иных целей.

Арматура B500С

Сталь холоднодеформированная арматурная класса В500С с трехсторонним профилем изготавливается из углеродистых сталей обыкновенного качества с нормированным пределом текучести не менее 500Н/мм2.

Арматура В500С соответствует требованиям ГОСТ Р 52 544−2006, ТУ 14−1-5553−2007, разработанным на основе Евронорм (DIN 488, EN 10 080, ISO 10 544).

Она рекомендована НИИЖБом для повсеместного применения наряду и взамен всех нижележащих классов проволочной и стержневой арматуры номинальных диаметров, в т. ч. А1-A3 (А240, А300, А400) по ГОСТ 5781–82; Ат400С, Ат500С по ГОСТ 10 884–94; А400С по СТО АСЧМ 7−93; Вр500 по ТУ 14−170−217−94 и т. п. Область применения арматуры В500С:

— В производстве сборного железобетона в качестве полноценной замены арматуры классов от Вр-1, А400(А3) и А500С и всей низкоуглеродистой арматуры; - При производстве сварных металлических сеток типа «карта», решетчатых опор, объемных металлических каркасов; - При изготовлении строительных крючков, анкеров, петель и закладных деталей, гнутых профилей, для железобетонных изделий и монолитного строительства.

Механические свойства:

— Класс прочности: В500С; - Значение условного предела текучести: более 600 Н/мм2; - Значение временного сопротивления: в пределах 700 Н/мм2; - Значение относительного удлинения, при максимальной нагрузке: более 3%; - Значение отношения временного сопротивления к условному пределу текучести: в пределах 1,15−1,20%; - Значение относительного удлинения: > 14%. Развес: бухты массой до 1000 кг. Размер бухты: наружный диаметр до 930 мм, внутренний диаметр 600 мм, ширина 440 мм.

Преимущества арматуры В500С:

— При размотке арматура не скручивается. Это связано с трехсторонним рифлением арматуры и отсутствием лампасов; - Изнашиваемость деталей оборудования существенно снижается. Например, при использовании арматуры из стали марки 25Г2С направляющий ролик для подачи арматуры на станок для сварки необходимо менять каждые 3 дня. При использовании арматуры В500С ролик меняют раз в месяц. Соответственно, снижается время технологического простоя и увеличивается производительность; - За счет улучшенной свариваемости арматуры В500С, существенно снижается потребление электроэнергии за счет снижения времени для осуществления сварки; - За счет улучшенной свариваемости также обеспечивается улучшенная жесткость готовой конструкции, а, следовательно, и качество конечного изделия; - Арматура В500С является европейским стандартом арматуры. Следовательно, идеально подходит при использовании на импортном оборудовании; - В настоящее время арматурный прокат производится и поставляется ведущими предприятиями в цилиндрических бухтах массой до 1000 кг, что позволяет без труда разматывать прокат при переработке в прутки мерной длины и при производстве арматурной сетки. Среди производителей холоднодеформированного проката довольно распространенной практикой является первичная переработка мотков арматуры: раскрой на мерные длины, изготовление сварных сеток и каркасов, закладных деталей и т. п. по заказам строителей. Это ведет к снижению использования на стройплощадке площадей для приобъектного складирования и раскроя арматуры.

Преимущества арматуры класса В500С перед арматурой класса А-3:

— Высокая пластичность; - Исключение хрупких разрушений сварных соединений; - Высокий предел текучести и расчетное сопротивление, позволяющее получать более 20% экономии стали (в среднем экономия составляет 10%); - Более низкая себестоимость производства, поэтому цена арматуры класса В500С не превышает цены арматуры класса А-3 при значительно более высокой прочности.

Отличие арматуры класса В500С от А500С:

В500С отличается от А500С способом производства: В500С производят без нагрева (холоднодеформированная), а А500С с нагревом (горячекатаная). Механические и физические свойства при этом находятся практически на одном уровне. Свариваемость у В500С лучше, чем у А500С, но при этом расход В500С немного больше чем, у А500С из-за немного заниженного расчетного предела текучести. Кроме этого, холоднодеформированную арматуру производят в узком поле допусков (?4,5%). У горячекатаного арматурного проката сопоставимых диаметров, как правило, допуск выше (достигает +8%). Использование В500С ведет к экономии арматуры и на заводах ЖБИ.

В500С пока еще не получила широкого применения и популярности в России, как на Западе -- видимо, все впереди.

Стоит отметить, что НИИЖБ и органы сертификации уже делают шаги к постепенному переходу на использование арматуры В500С. Так, «Мосстройсертификация» уже разрешает применять В500С наравне с А500С.

Экономия металла

Большинство металлургических предприятий не располагает техническими возможностями производить в мотках арматурный прокат типоразмерами меньше 10 мм, и строители вынуждены перерасходовать до 20−30% стали в изделиях из-за замены реально необходимой арматуры на имеющийся в наличии прокат большего диаметра. А технология изготовления арматуры класса В500С позволила стабильно получать арматуру с требуемыми характеристиками в широком диапазоне от 4 до 14 мм, с любым промежуточным диаметром.

Так, замена в конструктивном армировании горячекатаной арматуры класса А1 (А240) и А3 (А400) диаметром 6, 8, 10 и 12 мм на диаметр 5,5, 7, 9, 11 мм класса В400С или В500С обеспечит экономию металла до 16%. Для арматуры классов прочности 500 и 400 МПа введение промежуточных размеров в диапазон от 5,5 до 12 мм даст строителям экономию стали в среднем на 15%. Если же говорить о монтажной и конструктивной арматуре, то в стеновых панелях и плитах перекрытий жилых зданий массовых серий при замене стержней диаметром 6, 8, 10, 12 мм, в частности, на стержни диаметром соответственно 5,5, 7, 9 и 11 мм, причем, независимо от класса ее прочности, можно получить снижение расхода стали на 18−30%

Классификация и виды строительной арматуры

1. Строительная арматура по классу арматурной стали:

А240 (Аl), А400С (Аlll), А500С (Аlll), А600 (Ат-IV), А600С (Ат-IVC), А600К (Ат-IVK), А800 (Ат-V), А800К (Ат-VK), А800СК и А1000 (Ат-Vl).

Классификация арматуры

Примечание: В скобках указаны старые названия классов арматуры (которые поставщики иногда применяют для маркировки).

Арматурный прокат (арматуру) подразделяют на:

· свариваемый (обозначается индексом С);

· стойкий против коррозионного растрескивания под напряжением (обозначается индексом К);

· несвариваемый (без индекса С);

· нестойкий против коррозионного растрескивания (без индекса К).

Необходимо отметить, что в настоящее время, промышленностью выпускается большинство арматурного проката без индекса «С». Такую арматуру не рекомендуется сваривать, так как в месте сварки она становится хрупкой, что снижает прочность каркаса. При монтаже такая арматура вяжется проволокой.

В частном строительстве наиболее популярны такие классы: А240 (Аl) — поперечная арматура; А400С (Аlll), А500С (Аlll) -- продольная и поперечная арматура.

Поставка арматурной стали при диаметре менее 10 мм (так называемая — катанка) осуществляется в мотках. При диаметре 10 и более мм — прутками, длиной от 6 до 12 м или мерной длины (такой вид поставки более привычен для частного строительства). Также производят арматуру в виде сварных сеток, предназначенных для армирования плит перекрытия, фундаментов, стен и т. д.

Арматура проволочная.

Арматура стержневая.

Каркасные сетки.

2. Технологии изготовления строительной арматуры

· Стержневая. Получают из горячей прокатной стали. Получила наибольшее распространение в частном и промышленном строительстве А-I (А240), A-III (А400), диаметром от 6 до 80 мм.

· Проволочная. Горячетянутая сталь используется реже, в основном для армирования кладки стен (Bр-I и B-I), диаметром 3−5мм.

3. По профилю арматуры:

· Периодического профиля, имеет специальные ребра (насечки, рифления), что улучшает сцепление с бетоном и обеспечивает совместную работу стали и бетона. Бывает кольцевой, серповидной, смешанной.

Тип профиля арматуры

· Гладкая сталь, без специальных насечек.

Гладкая арматура

4. По виду упрочнения строительно арматуры:

· Горячекатаная арматура, не подвергается после производства дальнейшему упрочнению, требуемые механические свойства обеспечиваются химическим составом стали.

· Термически упрочненная арматура, арматура подверженная термической обработке для увеличения прочностных свойств (повышение характеристик прочности арматурной стали методом ее закалки).

Подытожив все вышесказанное можно отметить, что при строительстве частного дома чаще всего используется стержневая горячекатаная или термически упрочненная арматура класса А240 (Аl), А400С (Аlll), А500С (Аlll) диаметром от 6 мм до 25 мм для армирования несущих и ненесущих железобетонных конструкций (фундаменты, балки, перекрытия, перемычки и т. д.). Также применяется проволочная арматура класса Bр-I диаметром 3−5мм для армирования кладки стен.

2. Основные сведения о СУБД

2.1 Модели данных СУБД

Модель данных — интегрированный набор понятий для описания и обработки данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации.

Модель является представлением «реального мира» объектов и событий, а также существующих между ними связей. Это некоторая абстракция, в которой акцент делается на самых важных и неотъемлемых аспектах деятельности организации, а все второстепенные свойства игнорируются. Таким образом, можно сказать, что модель данных представляет саму организацию. Модель должна отражать основные концепции, представленные в таком виде, который позволит проектировщикам и пользователям базы данных обмениваться конкретными и недвусмысленными мнениями о роли тех или иных данных в организации. Модель данных можно рассматривать как сочетание трех указанных ниже компонентов.

§ Структурная часть, т. е. набор правил, по которым может быть построена база данных.

§ Управляющая часть, определяющая типы допустимых операций с данными (сюда относятся операции обновления и извлечения данных, а также опе рации изменения структуры базы данных).

§ Набор (необязательный) ограничений поддержки целостности данных, гарантирующих корректность используемых данных.

Цель построения модели данных заключается в представлении данных в понятном виде. Если такое представление возможно, то модель данных можно легко применить при проектировании базы данных.

Модели данных подразделяются на три категории:

§ объектные (object-based) модели данных,

§ модели данных на основе записей (record-based),

§ физические модели данных.

Первые две используются для описания данных на концептуальном и внешнем уровнях, а последняя -- на внутреннем уровне.

Объектные модели данных

При создании объектных моделей данных используются следующие понятия:

§ Сущность -- это отдельный элемент деятельности организации (сотрудник или клиент, место или вещь, понятие или событие), который должен быть представлен в базе данных.

§ Атрибут -- это свойство, которое описывает некоторый аспект объекта и значение которого следует зафиксировать.

§ Связь -- это ассоциативное отношение между сущностями.

Ниже перечислены некоторые наиболее общие типы объектных моделей данных.

§ Модель типа «сущность-связь», или ER-модель (Entity-Relationship model).

В настоящее время ER-модель стала одним из основных методов концептуального проектирования баз данных.

§ Семантическая модель.

§ Функциональная модель.

§ Объектно-ориентированная модель.

Объектно-ориентированная модель расширяет определение сущности с целью включения в него не только атрибутов, которые описывают состояние объекта, но и действий, которые с ним связаны, т. е. его поведение. В таком случае говорят, что объект инкапсулирует состояние и поведение.

Модели данных на основе записей

В модели на основе записей база данных состоит из нескольких записей фиксированного формата, которые могут иметь разные типы. Каждый тип записи определяет фиксированное количество полей, каждое из которых имеет фиксированную длину.

Существуют три основных типа логических моделей данных на основе записей:

§ реляционная модель данных (relational data model),

§ сетевая модель данных (network data model),

§ иерархическая модель данных (hierarchical data model).

Физические модели данных

Физические модели данных описывают то, как данные хранятся в компьютере, представляя информацию о структуре записей, их упорядоченности и существующих путях доступа. Физических моделей данных не так много, как логических, а самыми популярными среди них являются обобщающая модель (unifying model) и модель памяти кадров (frame memory).

2.2 Иерархическая модель данных

Иерархическая модель является ограниченным подтипом сетевой модели. В ней данные также представлены как коллекции записей, а связи -- как наборы. Однако в иерархической модели узел может иметь только одного родителя.

Иерархическая модель может быть представлена как древовидный граф с записями в виде узлов (которые также называются сегментами) и множествами в виде ребер.

Рисунок 1. Представление связей в иерархической модели.

Основанные на записях (логические) модели данных используются для определения общей структуры базы данных и высокоуровневого описания ее реализации. Их основной недостаток заключается в том, что они не дают адекватных средств для явного указания ограничений, накладываемых на данные. В то же время в объектных моделях данных отсутствуют средства указания их логической структуры, но за счет предоставления пользователю возможности указать ограничения для данных они позволяют в большей мере представить семантическую суть хранимой информации.

При использовании сетевой или иерархической моделей от пользователя требуется знание физической организации базы данных, к которой он должен осуществлять доступ. Сетевые и иерархические системы используют навигационный подход (т.е. они указывают, как их следует извлечь).

Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Также можно встретить следующее описание типов иерархической модели.

Тип «дерево» является составным. Он включает в себя подтипы («поддеревья»), каждый из которых, в свою очередь, является типом «дерево». Каждый из типов «дерево» состоит из одного «корневого» типа и упорядоченного набора (возможно пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включенных в тип «дерево», является простым или составным типом «запись». Простая «запись» состоит из одного типа, например, числового, а составная «запись» объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией. Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя. Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя. Заметим, что аналогичное поддержание целостности по ссылкам между записями, не входящими в одну иерархию, не поддерживается.

2.3 Сетевая модель данных

Сетевая модель данных — модель, состоящая из записей, элементов данных и связей типа «один ко многим» (1: М), установленных между записями.

Рисунок 2. Пример связей двух типов: а) «один ко многим«; б) «один к одному»

В сетевой модели данные представлены в виде коллекций записей, а связи — в виде наборов. В отличие от реляционной модели, связи здесь явным образом моделируются наборами, которые реализуются с помощью указателей. Сетевую модель можно представить как граф с записями в виде узлов графа и наборами в виде его ребер. Наиболее полно концепция сетевых БД впервые изложена в предложения группы CODASYL.

Для описания схемы сетевой БД используется две группы типов: «запись» и «связь». Тип «связь» определяется для двух типов «запись»: предка и потомка. Переменные типа «связь» являются экземплярами связей.

Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На форматирование связи особых ограничений не накладывается. Если в иерархических структурах запись-потомок могла иметь только одну запись-предка, то в сетевой модели данных запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков (свободных родителей).

Физическое размещение данных в базах сетевого типа может быть организовано практически теми же методами, что и в иерархических базах.

Рисунок 3. Представление связей в сетевой модели.

К числу важнейших операций манипулирования данными баз сетевого типа можно отнести следующие:

§ поиск записи в БД;

§ переход от предка к первому потомку;

§ переход от потомка к предку;

§ создание новой записи;

§ удаление текущей записи;

§ обновление текущей записи;

§ включение записи в связь;

§ исключение записи из связи;

§ изменение связей и т. д.

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. В сравнении с иерархической моделью сетевая представляет большие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.

Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе, а также сложность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. Кроме того, в сетевой модели данных ослаблен контроль целостности связей вследствие допустимости установления произвольных связей между записями.

Системы на основе сетевой модели не получили широкого распространения на практике.

2.4 Объектно-ориентированная база данных

Объектно-ориентированная база данных -- база данных, в которой данные оформлены в виде моделей объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Результатом совмещения возможностей (особенностей) баз данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования являются Объектно-ориентированные системы управления базами данных (ООСУБД). ООСУБД позволяет работать с объектами баз данных также, как с объектами в программировании на ООЯП. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.

Некоторые объектно-ориентированные базы данных разработаны для плотного взаимодействия с такими объектно-ориентированными языками программирования как Python, Java, C#, Visual Basic. NET, C++, Objective-C и Smalltalk; другие имеют свои собственные языки программирования. ООСУБД использую точно такую же модель, что и объектно-ориентированные языки программирования.

Объектно-ориентированные базы данных обычно рекомендованы для тех случаев, когда требуется высокопроизводительная обработка данных, имеющих сложную структуру.

В манифесте ООБД (Atkinson et al., 1989) предлагаются обязательные характеристики, которым должна отвечать любая ООБД. Их выбор основан на 2 критериях: система должна быть объектно-ориентированной и представлять собой БД.

Три класса характеристик:

§ Обязательные.

§ Необязательные.

§ Открытые -- позволяют пользователю выбирать свойства.

СУБД

§ Долговременное хранение

§ Использование внешней памяти

§ Параллелизм

§ Восстановление

§ Нерегламентированные запросы

ОО характеристики

1. Поддержка сложных объектов. В системе должна быть предусмотрена возможность создания составных объектов за счет применения конструкторов составных объектов. Необходимо, чтобы конструкторы объектов были ортогональны, то есть любой конструктор можно было применять к любому объекту.

2. Поддержка индивидуальности объектов. Все объекты должны иметь уникальный идентификатор, который не зависит от значений их атрибутов.

3. Поддержка инкапсуляции. Корректная инкапсуляция достигается за счет того, что программисты обладают правом доступа только к спецификации интерфейса методов, а данные и реализация методов скрыты внутри объектов.

4. Поддержка типов и классов. Требуется, что бы в ООБД поддерживалась хотя бы одна концепция различия между типами и классами. (Термин «тип» более соответствует понятию абстрактного типа данных. В языках программирования переменная объявляется с указание ее типа. Компилятор может использовать эту информацию для проверки выполняемых с переменной операций на совместимость с ее типом, что позволяет гарантировать корректность программного обеспечения. С другой стороны класс является неким шаблоном для создания объектов и предоставляет методы, которые могут применяться к этим объектам. Таким образом, понятие «класс» в большей степени относится ко времени исполнения, чем ко времени компиляции.)

5. Поддержка наследования типов и классов от их предков. Подтип, или подкласс, должен наследовать атрибуты и методы от его супертипа, или суперкласса, соответственно.

6. Перегрузка в сочетание с полным связыванием. Методы должны применятся к объектам разных типов. Реализация метода должна зависеть от типа объектов, к которым данный метод применяется. Для обеспечения этой функциональности связывание имен методов в системе не должно выполнятся до времени выполнения программы.

7. Вычислительная полнота. Язык манипулирования данными должен быть языком программирования общего назначения.

8. Набор типов данных должен быть расширяемым. Пользователь должен иметь средства создания новых типов данных на основе набора предопределенных системных типов. Более того, между способами использования системных и пользовательских типов данных не должно быть никаких различий.

Необязательные:

§ Множественное наследование

§ Проверка типов

§ Распределение

§ Проектные транзакции

Открытые

§ Парадигмы программирования (процедурное, декларативное)

§ Система представления

§ Система типов

§ Однородность. Реализация -- язык программирования -- интерфейс.

2.5 Инструменты для работы с данными в Access

База данных Access может содержать объекты следующих видов:

— Таблицы

— Запросы

— Формы

— Отчеты

— Страницы

— Макросы

— Модули

Все эти объекты являются инструментами, позволяющими выполнять различные действия над данными.

2.6 Создание таблицы в MS Access

Ассеss предоставляет пять способов создания таблиц. Рассмотрим способы создания таблиц в режиме Таблица и с помощью Конструктора. Находясь на закладке «Таблица», щелкните по кнопке Создать. Появится диалоговое окно.

Выбрав режим Таблица, получим возможность создать ее, задавая в первой строке имена полей, а ниже вводя данные каждого из полей. Таблица может содержать до 20 полей. Переход между полями осуществляется нажатием клавиши Таb или Shift-Tab или по стрелкам. После окончания ввода значений в диалоговом окне можно задать таблице свое имя (стандартно — Таблица 1), а также ключевое поле, которое будет введено автоматически. Затем можно просмотреть структуру таблицы в режиме Конструктор. Типы полей были определены автоматически на основе вводимых значений

При первом открытии окна базы данных Access всегда активизирует вкладку Таблицы и выводит на экран список режимов создания таблиц:

· Создание таблицы в режиме конструктора;

· Создание таблицы с помощью мастера;

· Создание таблицы путем ввода данных.

Для создания новой таблицы можно выбрать любой из этих режимов. Можно выбрать Мастер таблиц для определения полей таблицы с помощью списков образцов таблиц и полей. Для создания произвольной таблицы целесообразно пользоваться режимом Конструктора. Режим Создание таблицы путем ввода данных используется, как правило, для редактирования и ввода данных в уже существующие таблицы.

Таблицей Access является совокупность данных, объединенных общей темой. Для каждой сущности назначается отдельная таблица, чтобы не было повторений в сохраненных данных. Таблицы состоят из записей и полей. Количество полей в записи определяется на стадии проектирования таблицы, поэтому прежде чем создавать таблицу с помощью приложения Access, необходимо четко представлять ее структуру.

Величина и тип полей определяется пользователем. Необходимо выбирать размеры полей не слишком большими, так как при завышенных размерах полей бесполезно расходуется память БД. Для создания связей между таблицами они должны иметь ключевое поле, поэтому необходимо назначить ключевое поле каждой таблице.

Чтобы задать первичный ключ в режиме Конструктора, необходимо выделить требуемое поле, а затем щелкнуть на пиктограмме «Ключевое поле», расположенной на панели инструментов. Для назначения Внешнего (Вторичного) ключа в режиме Конструктора, необходимо выделить поле и в области свойств этого поля в строке Индексированное поле из списка выбрать значение Да (Совпадения допускаются).

Для выбора необходимого режима создания таблиц можно дважды щелкнуть на один из них в списке режимов, откроется требуемый режим. Кроме того, можно щелкнуть на пиктограмме «Создать» в окне БД, откроется окно диалога «Новая таблица», и в нем выбрать требуемый режим создания таблицы.

Рисунок 4. Создание новой таблицы

При выборе режима Мастер таблиц откроется окно «Создание таблиц», в котором с помощью образцов таблиц и полей легко сформировать поля новой таблицы.

Рисунок 5. Создание таблиц с помощью Мастера таблиц

способ изготовления

Способ изготовления

Описание способа

канатный

изготавливается способом продувки из углеродистых сталей

проволочный

изготавливается из холоднотянутой проволоки обыкновенного качества или высокопрочной Подробнее: http: //www. navigator-beton. ru/articles/klassifikatsiya-

стержневой

применяется в предварительно напряженном виде

Рисунок 6. Таблица «способ изготовления«, созданная с помощью Мастера таблиц

Но если в окне «Создание таблиц» нет требуемого образца таблицы, то необходимо выбрать режим Конструктора, откроется окно Конструктора таблиц

Описание арматуры

Код арматуры

Название

Профиль арматуры

нагрузка арматуры

способ изготовления

Цена

Производитель

Наличие

Вид

1

Арматура А1

периодический

продольная

стержневой

500

Россия

-1

2

Арматура А3

периодический

продольная

канатный

450

Украина

-1

3

Арматура А3 25Г2С

гладкий

поперечная

проволочный

560

Белорусия

0

4

Арматура 35ГС

периодический

поперечная

проволочный

870

Белорусия

-1

5

Арматура А500С

гладкий

поперечная

стержневой

670

Казахстан

-1

6

Арматура B500С

гладкий

поперечная

канатный

910

Украина

-1

7

Арматура холоднодеформированная

периодический

продольная

стержневой

610

Россия

-1

8

Горячекатаная арматурная сталь

гладкий

продольная

проволочный

700

Казахстан

-1

9

Арматура стержневая А400

периодический

поперечная

стержневой

760

Казахстан

-1

10

Неметаллическая строительная арматура

гладкий

поперечная

канатный

740

Россия

0

11

Арматура кольцевая

периодический

поперечная

стержневой

540

Белорусия

-1

12

Арматура серповидная

периодический

продольная

канатный

530

Украина

-1

13

Арматура со смешанным профилем

периодический

продольная

стержневой

660

Россия

-1

14

Арматура с двойным профилем

периодический

продольная

стержневой

800

Россия

-1

Рисунок 7. Создание таблицы «описание арматуры» в режиме Конструктора

Типы данных необходимо выбрать из раскрывающегося списка:

· Текстовый — алфавитно-цифровые данные (до 255 байт);

Рисунок 8. Типы данных (текстовый), представленные в таблице «профиль арматуры» базы данных.

· Поле МЕМО — длинный текст или числа, например, примечания или описания (до 64 000 байт);

· Числовой — текст или комбинация текста и чисел (сохраняет 1, 2, 4 или 8 байтов);

· Дата/время — даты и время (8 байт);

· Денежный — используется для денежных значений (сохраняет 8 байтов);

· Счетчик — автоматическая вставка уникальных последовательных (увеличивающихся на 1) или случайных чисел при добавлении записи (4 байта);

Рисунок 9. Типы данных (текстовый), представленные в таблице «способ изготовления» базы данных.

· Логический — данные, принимающие только одно из двух возможных значений, например, «Да/Нет» (1 бит);

· Поле объекта OLE — для вставки следующих объектов: рисунки, картинки, диаграммы и т. д. (до 1 Гбайта);

Рисунок 10. Типы данных (текстовый, счетчик, логический, денежный, поле объекта OLE), представленные в таблице «Описание арматуры» базы данных.

· Гиперссылка — адрес ссылки на файл на автономном компьютере или в сети (сохраняет до 64 000 знаков);

· Мастер подстановок — создает поле, позволяющее выбрать значение из другой таблицы или из списка значений, используя поле со списком. При выборе данного параметра в списке типов данных запускается мастер для автоматического определения этого поля. В области «Свойства поля» назначают свойства для каждого поля (например, размер, формат, индексированное поле и т. д.).

При создании структуры таблицы в первую колонку вводят Имя поля, затем необходимо нажать клавишу Enter и выбрать тип данных (по умолчанию Access назначает тип данных, если этот тип данных не подходит, то выберите самостоятельно из раскрывающегося списка). Затем введите в третью колонку описание поля.

2.7 Структура простейшей базы данных

Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть — это структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных — деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

2.8 Свойства полей базы данных

Поля базы данных не просто определяют структуру базы — они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

· Имя поля — определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

· Тип поля — определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

· Размер поля — определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

· Формат поля — определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Рисунок 11. Свойства полей в таблице «Описание арматуры» базы данных для следующих типов данных: а) счетчик; б) текстовый; в) логический; г) денежный.

· Маска ввода — определяет форму, в которой вводятся данные, а поле (средство автоматизации ввода данных).

· Подпись — определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

· Значение по умолчанию — то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

· Условие на значение — ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

· Сообщение об ошибке — текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

· Обязательное поле — свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

· Пустые строки — свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

· Индексированное поле — если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла. [1]

2.9 Безопасность баз данных

Базы данных — это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

Базы данных — это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

Проблема безопасности баз данных решается тем, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы. [6]

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой