ГОССТРОЙ СССР

Центральный научно-исследовательский и
проектно-экспериментальный институт
промышленных зданий и сооружений

(ЦНИИпромзданий)

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ БЕТОННЫХ ПОДСТИЛАЮЩИХ СЛОЕВ
ПОЛОВ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ
ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Москва - 1987

Рекомендованы к изданию секцией НТС ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.

Излагается методика расчета прочности бетонных подстилающих слоев с учетом уровня надежности, устанавливаемого в зависимости от назначения помещения. Приводятся расчетные сопротивления бетона с соответствующими значениями показателей надежности подстилающего слоя пола и вероятностью его отказа. Описываются правила расчета бетонных подстилающих слоев при нагрузках различного вида.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В 1981 г. Госстроем СССР введены «Правила учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций». Согласно этим правилам все сооружения по степени их ответственности разделяются на 3 группы, а все бетонные и железобетонные конструкции для каждого сооружения рассчитываются на прочность по одним и тем же расчетным сопротивлениям арматуры и бетона, определенным с учетом коэффициента надежности для данного сооружения. В развитие этого положения целесообразно осуществить дифференцированный подход к надежности элементов и конструкций одного и того же сооружения в зависимости от их функционального назначения и степени ответственности. В первую очередь это относится к конструкциям с экономической ответственностью, в которых достижение предельного состояния по прочности арматуры и бетона не приводит к аварийным ситуациям или к серьезным нарушениям технологического процесса. Расчет таких конструкций проводится по заданному уровню надежности, определенному исходя из минимума приведенной стоимости, включающей первоначальную стоимость конструкции, затраты на ее поддержание в эксплуатационном состоянии, а также стоимость ущерба от возможных нарушений технологии. Такой подход наиболее эффективен для полов производственных зданий, которые можно рассчитывать с заданным уровнем надежности, определенным в зависимости от условий эксплуатации. Исследования ЦНИИпромзданий показали, что принятый в настоящее время уровень надежности проектируемых подстилающих слоев представляется излишне высоким и в ряде случаев даже превышает уровень надежности типовых несущих конструкций повышенной ответственности. Переход к расчету бетонных подстилающих слоев с учетом требуемого уровня надежности позволит в значительном числе случаев уменьшить толщину пола на 20 - 30 %.

Использование Рекомендаций в практике проектирования позволит снизить стоимость 1 м² пола на 1,2 - 2 руб. при сокращении трудозатрат на 0,2 - 0,3 чел.-ч и экономии 8 кг цемента.

Рекомендации разработаны в ЦНИИпромзданий Госстроя СССР лабораторией полов (канд. техн. наук С.А. Шиманович) и отделом автоматизации проектирования (канд. техн. наук Н.Я. Сапожников) на основе «Рекомендаций по расчету полов с подстилающим слоем и по конструкциям металлических плит для полов производственных помещений» (СНиП II-В.8-71 «Полы. Нормы проектирования». - М.: Стройиздат, 1972).

Предложения и замечания по содержанию настоящих Рекомендаций направлять в лабораторию полов ЦНИИпромзданий по адресу: 127238, Москва, Дмитровское шоссе, 46.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Настоящие Рекомендации применяются при проектировании сплошных бетонных подстилающих слоев полов промышленных зданий из тяжелого бетона на грунте и на теплоизоляционном слое из сыпучих материалов, уложенных на плитах перекрытий, в тех случаях, когда по условиям эксплуатации не требуется гидроизоляция пола.

1.2. При учете экономической ответственности при проектировании следует иметь в виду, что выход какого-либо участка пола из строя (отказ пола) носит вероятностный характер, не создает угрозы человеческой жизни, а допустимость затрат, связанных с устранением его последствий, может быть оценена экономически.

1.3. При расчете подстилающих слоев с учетом экономической ответственности первоначальная экономия от устройства пола должна быть не меньше суммы затрат на необходимый ремонт и на восстановление ущерба от нарушений технологии, возникшего в случае возможного отказа пола.

1.4. При расчете с учетом экономической ответственности полы промышленных зданий условно разделяются на следующие группы:

I - полы, на которые не устанавливается стационарное технологическое оборудование (для технологического оборудования устраиваются специальные фундаменты, а полы воспринимают нагрузки при движении людей и от воздействия транспортных средств, складируемых материалов);

II - полы, на которые устанавливается стационарное оборудование, эксплуатация которого не связана с особыми требованиями к деформациям основания (возникновение остаточных деформаций или трещин в подстилающем слое пола не приводит к нарушению нормальной эксплуатации стационарного оборудования, а при необходимости ремонта пола допускается временное перемещение этого оборудования на другой участок);

III - полы, на которые устанавливаются станки, насосы и другое не связанное в единые комплексные линии оборудование с особыми требованиями к основанию;

IV - полы, на которые устанавливаются: автоматизированные линии, гибкие системы и т.д.

Определение группы пола промышленных зданий производится ведущей проектной организацией данного объекта.

Таблица 1

^* Указанные значения расчетных сопротивлений бетона соответствуют величинам, приведенным в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

1.5. Расчетные характеристики бетонов, применяемых для подстилающих слоев полов, приведены в табл. 1, а характеристики их надежности - в прил. 1.

1.6. Значения коэффициента постели Ко грунтов основания и теплоизоляционных засыпок на перекрытиях приведены в табл. 2.

Таблица 2

¹⁾ Высоту опасного капиллярного поднятия грунтовых вод надлежит принимать от горизонта грунтовых вод, м:

0,3 - для крупного песка;

0,5 - для песка средней крупности и мелкого;

1,5 - для песка пылеватого;

2 - для суглинка, пылеватых суглинка и супеси, глины.

1.7. При расчете следует учитывать нагрузки на пол, приведенные в прил. 7 СНиП II-В.8-71 «Полы. Нормы проектирования».

На схеме нагрузок в плане должна быть указана их наибольшая величина, размеры и форма следов опирания на пол и наименьшие расстояния между этими следами.

Собственный вес пола, а также нагрузки, равномерно распределенные по всей площади, при расчете не учитывают.

1.8. В зависимости от формы и величины площади следа опирания различают следующие нагрузки.

а) Простого вида - равномерно распределенные по площади следа, расположенного в плане так, что наименьшее расстояние от центра следа одной нагрузки до следа другой нагрузки превышает 6l, где l - характеристика гибкости плиты бетонного подстилающего слоя (см. п. 2.3).

При подстилающем слое на грунте основания:

след в виде круга радиусом r_р £ 6l (в том числе от колес безрельсовых транспортных средств);

след в виде прямоугольника длиной a_р и шириной в_р при a_р ³ в_р;

след, ограниченный с одной стороны прямой и имеющий размеры, при которых квадрат со стороной a_р = 12,2l вписывается в этот след, в этом случае расчет ведут на нагрузку, равномерно распределенную по условному квадратному следу со стороной a_р = 12,2l;

след, ограниченный с двух сторон параллельными прямыми и имеющий размеры, при которых прямоугольник длиной a_р = 12,2l и шириной в_р < 12,2l вписывается в этот след, в этом случае расчет ведут на нагрузку, равномерно распределенную по условному прямоугольному следу длиной a_р = 12,2l и шириной в_р.

При подстилающем слое на теплоизоляционном слое из сыпучих материалов, уложенных по плите перекрытия:

след в виде прямоугольника с отношением сторон от 1 до 1,5, равновеликий следу в виде круга радиусом r_р £ 2l;

след в виде прямоугольника длиной a_р £ 0,6l, шириной в_р < a_р;

след в виде круга радиусом r_р < 2l (в том числе от колес безрельсовых транспортных средств).

б) Сложного вида (рис. 1 и 2) - при подстилающем слое на грунте основания:

равномерно распределенные по площади следа, отличающегося по величине площади или по форме следа от указанных в подпункте «а»;

Рис. 1. Схемы расположения в плане нагрузок сложного вида, расчетного центра О, осей координат и разделения следов нагрузок на элементарные площадки

а - нечётное количество одинаковых нагрузок, расположенных в один ряд; б - то же, при четном количестве нагрузок в £ 4,4l; (в; ; ) - нагрузки разной величины с различными площадями следов; 1 - след колеса транспортного средства; 2 - след станка, агрегата

Рис. 2. Схемы расположения в плане равномерно распределенных нагрузок сложного вида, расчётного центра О, осей координат и разделения следов нагрузок на элементарные площадки

а, в - нагрузки, равномерно распределенные по длине параллельных следов (от подкладок под тяжелые предметы, от штабелей цилиндрических валов и др.) при в £ 4,4l; a > в; б; ; г - то же, при в > 4,4l

неравномерно распределенные по площади следа;

расположенные так, что наименьшее расстояния от центра следа одной нагрузки до следа другой нагрузки менее 6l.

Примечание. Определение a_р; в_р; r_р приведено в п. 1.9.

1.9. Для нагрузок простого вида расчетные размеры следа определяются по формулам:

                                                          (1)

                                                           (2)

                                                            (3)

где а и в - длина и ширина прямоугольного следа на поверхности покрытия, см; при опирании предметов на пол по образующей цилиндрической поверхности или ребром след условно принимают прямоугольным, у которого в = 0,1l; h₁ - толщина слоев пола, расположенных выше подстилающего слоя, см; r - радиус круга, равновеликого площади следа опирания на поверхности покрытия, см; при прямоугольном следе

                                             (4)

для следа колес безрельсовых транспортных средств r = Д/2. Д, см, принимают по табл. 3 настоящих Рекомендаций; при опирании предметов на пол углом след условно принимают круглым, у которого r = 0,1l, см.

Если бетонный подстилающий слой используется в качестве покрытия, то принимают a_р = а; в_р = в; r_р = r.

1.10. Расчетную нагрузку Р_р, кН, от колеса транспортных средств определяют по формуле Р_р = КР, где Р - нагрузка на колесо, кН; К - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от других колес, для транспортных средств с двумя осями К = 1,2, с тремя и четырьмя осями К = 1,8.

1.11. Проектирование и устройство подстилающих слоев в полах производственных зданий выполняются в соответствии с требованиями СНиП II-В.8-71 «Полы. Нормы проектирования» и СНиП III-В.14-72 «Полы. Правила производства и приемки работ».

Таблица 3

Расчетные характеристики транспортных средств

2. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ПОЛА

Общие положения

2.1. Расчет прочности пола с бетонным подстилающим слоем производят на изгиб.

При нескольких нагрузках простого или сложного вида расчет ведут на каждую из них в отдельности.

2.2. Напряжение растяжения при изгибе s_р, МПа, в плите бетонного подстилающего слоя определяют по формуле

                                                (6)

Толщину h, см, бетонного подстилающего слоя определяют из расчета на прочность по формуле

                                                     (7)

В формулах (6) и (7): М_р - расчетный изгибающий момент, Н × см, отнесенный к одному сантиметру ширины сечения плиты, определяемый при нагрузках простого вида по формулам (8), (10) и (11) при нагрузках сложного вида по формуле (12);

R_вt - принимают согласно п. 1.5 для соответствующей группы пола.

Толщина подстилающего слоя в производственных помещениях должна быть не менее 100 мм (см. СНиП II-В.8-71).

Расчет при нагрузках простого вида

2.3. Расчетный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на грунте основания, при действии на пол нагрузки простого вида, равномерно распределенной по площади следа в виде прямоугольника (см. п. 1.8), определяют по формуле

М_р = К₁Р_р,                                                               (8)

где Р_р - расчетная нагрузка на всю площадь следа, кН, принимаемая по п. 1.7; для следа, условно принятого прямоугольным (см. пп. 1.8 и 1.9) Р_р равняется нагрузке на площади этого условного следа; К₁ - коэффициент, принимаемый по табл. 4 в зависимости от отношений а_р/l = a; в_р/l = b; где а_р и в_р - расчетные длина и ширина прямоугольного следа (а_р ³ в_р), см, определяемые по п. 1.9; l - характеристика гибкости плиты бетонного подстилающего слоя, см, принимаемая по табл. 5 или определяемая по формуле

                                                 (9)

где Е_б - модуль упругости бетона, МПа, принимаемый по табл. 1; h - толщина бетонного подстилающего слоя, см; К₀ - коэффициент постели грунта основания, Н/см³, принимаемый по табл. 2.

2.4. Расчетный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на грунте основания, при действии на пол нагрузки простого вида, равномерно распределенной по площади следа в виде круга (см. п. 1.8), определяют по формуле

                                                            (10)

где К₃ - коэффициент, принимаемый по табл. 6, в зависимости от отношения r_р/l = r; r_р - определяется по п. 1.9; Р_р и l - определяются по п. 2.3.

2.5. Расчетный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на слое грунта или сыпучего материала толщиной , см, уложенного по жесткому основанию (например, на теплоизоляционной засыпке, уложенной по железобетонному перекрытию), при действии на пол нагрузки простого вида (см. п. 1.8) определяют по формуле

М_р = К₂Р_р,                                                       (11)

где К₂ - коэффициент, принимаемый по табл. 7 в зависимости от отношений r_р/l = r и /l, r_р - определяется по п. 1.9; Р_р и l - по п. 2.3.

2.6. Расчет плиты бетонного подстилающего слоя на изгиб при нагрузках простого вида производят следующим образом. Вначале устанавливают Р_p, К_о и соответственно а_р, в_р или r_р и , принимают бетон класса В22,5 (марки М300), ориентировочно задаются значением h = 10 см, находят l и соответственно a, b или r и /l, определяют К₁, К₂ или К₃, М_р и вычисляют s_р.

Таблица 4