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
Класс бетона (марка бетона) |
Модуль упругости, МПа |
Расчетные сопротивления растяжению Rt, МПа |
Рекомендуемая группа пола (см. п. 1.4) |
|
|
|
на статические нагрузки |
на динамические, многократно повторяющиеся нагрузки |
|
В15 (М200) |
24000 |
1,30 |
0,975 |
I |
|
|
1,2 |
0,9 |
II |
|
|
1,05 |
0,8 |
III |
|
|
0,69* |
0,52* |
IV |
В22,5 (М300) |
29000 |
1,65 |
1,25 |
I |
|
|
1,5 |
1,13 |
II |
|
|
1,35 |
1,0 |
III |
|
|
0,90* |
0,675* |
IV |
В30 (М400) |
33000 |
1,95 |
1,46 |
I |
|
|
1,8 |
1,35 |
II |
|
|
1,6 |
1,2 |
III |
|
|
1,1* |
0,825* |
IV |
* 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
Грунт и засыпка |
Содержание зерен, по массе, крупнее |
Коэффициент постели Ко, Н/см3, при расположении грунта основания |
|
|
|
выше зоны опасного капиллярного поднятия грунтовых вод1) |
в зоне опасного капиллярного поднятия грунтовых вод |
1 |
2 |
3 |
4 |
Песок крупный и гравелистый |
0,5 мм, более 50 % |
85 |
80 |
Песок средней крупности |
0,25 мм, более 50 % |
70 |
65 |
Песок мелкий |
0,1 мм, более 75 % |
60 |
45 |
Супесь |
0,05 мм, более 50 % |
40 |
30 |
Песок пылеватый |
0,1 мм, менее 75 % |
50 |
35 |
Суглинок, глина |
0,05 мм, более 40 % |
65 |
45 |
Супесь, суглинок и глина пылеватые |
0,05 мм, менее 40 % |
75 |
55 |
Засыпка с применением шлака из высококалорийных углей (донецких, кузнецких, карагандинских) |
2 мм, более 80 % |
70 |
- |
Засыпка с применением шлака из бурых углей (подмосковных, черемховских) |
2 мм, более 70 % |
60 |
- |
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 rр 6l (в том числе от колес безрельсовых транспортных средств);
след в виде прямоугольника длиной aр и шириной вр при aр вр;
след, ограниченный с одной стороны прямой и имеющий размеры, при которых квадрат со стороной aр = 12,2l вписывается в этот след, в этом случае расчет ведут на нагрузку, равномерно распределенную по условному квадратному следу со стороной aр = 12,2l;
след, ограниченный с двух сторон параллельными прямыми и имеющий размеры, при которых прямоугольник длиной aр = 12,2l и шириной вр < 12,2l вписывается в этот след, в этом случае расчет ведут на нагрузку, равномерно распределенную по условному прямоугольному следу длиной aр = 12,2l и шириной вр.
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 rр 2l;
след в виде прямоугольника длиной aр 0,6l, шириной вр < aр;
след в виде круга радиусом rр < 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 aр; вр; rр 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 aр = а; вр = в; rр = r.
1.10. Расчетную нагрузку Рр, кН, от колеса транспортных средств определяют по формуле Рр = 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».