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.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

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.

1.1. 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.

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

--------------------------------

<*> Указанные значения расчетных сопротивлений бетона соответствуют величинам, приведенным в СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции".

1.6. Значения коэффициента постели K₀ грунтов основания и теплоизоляционных засыпок на перекрытиях приведены в табл. 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 b_р при a_р >= b_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 b_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 b_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 b_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";

неравномерно распределенные по площади следа;

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

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

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

где a и b - 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 b = 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

для следа колес безрельсовых транспортных средств r = D/2. D, 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 = a; b_р = b; r_р = r.

1.10. Расчетную нагрузку P_р, кН, от колеса транспортных средств определяют по формуле P_р = KP, где P - нагрузка на колесо, кН, K - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от других колес, для транспортных средств с двумя осями K = 1,2, с тремя и четырьмя осями K = 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".

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 , МПа, в плите бетонного подстилающего слоя определяют по формуле

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

В формулах (6) и (7): M_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_bt - 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).

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

где P_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) P_р равняется нагрузке на площади этого условного следа; К₁ - коэффициент, принимаемый по табл. 4 в зависимости от отношений ; , где a_р и b_р - расчетные длина и ширина прямоугольного следа (a_р >= b_р), см, определяемые по п. 1.9; l - характеристика гибкости плиты бетонного подстилающего слоя, см, принимаемая по табл. 5 или определяемая по формуле

где E_б - модуль упругости бетона, МПа, принимаемый по табл. 1; h - толщина бетонного подстилающего слоя, см; K₀ - коэффициент постели грунта основания, Н/см³, принимаемый по табл. 2.

2.4. Расчетный изгибающий момент M_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

где K₃ - коэффициент, принимаемый по табл. 6, в зависимости от отношения ; r_р - определяется по п. 1.9; P_р и l - определяются по п. 2.3.

2.5. Расчетный изгибающий момент M_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на слое грунта или сыпучего материала толщиной h', 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

где K₂ - коэффициент, принимаемый по табл. 7 в зависимости от отношений и h'/l, r_р - определяется по п. 1.9; P_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 P_р, K₀ и соответственно a_р, b_р или r_р и h', принимают бетон класса B22,5 (марки М300), ориентировочно задаются значением h = 10 см, находят l и соответственно , или и h'/l, определяют K₁, K₂ или K₃, M_р и вычисляют .

Если полученное значение равно или на 1 - 5% меньше R_bt, то ориентировочно принятое значение h = 10 см принимают за окончательное, в противном случае расчет повторяют.

При повторном расчете надо учитывать следующее:

а) если при ранее произведенном расчете получилось , то задаются большим значением h;

б) если при предварительно принятом h = 10 см по расчету получилось для бетона класса B22,5 (марки М300), то сохраняя h = 10 см, повторным расчетом устанавливают более низкий класс (марку) бетона.

2.7. При нагрузках сложного вида (см. п. 1.8) расчетный изгибающий момент в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на грунте основания, определяют как сумму моментов от отдельных нагрузок по формуле

где M_o - изгибающий момент в расчетном центре от нагрузки простого вида, равномерно распределенной по следу, центр тяжести которого совпадает с расчетным центром; при следе в виде круга M_o определяют по формуле (10), а при следе в виде квадрата или прямоугольника, длинная сторона a которого расположена параллельно оси OY (рис. 1, в, 2, а) - по формуле (8); M_i - изгибающий момент в расчетном центре от сосредоточенной нагрузки P_i, приложенной в центре тяжести элементарной площадки, определяют по формуле

где P_i, кН - определяется по п. 2.14; K₄ - коэффициент, принимаемый по табл. 8 в зависимости от отношений X_i/l и Y_i/l, в которых X_i и Y_i - координаты точки приложения нагрузки P_i, определяемые по схеме расположения нагрузок (рис. 1 и 2) в соответствии с пп. 2.13 и 2.14.