Расчёт полов с жестким подстилающим слоем

2.1 Расчёт распространяется на сплошные подстилающие слои бетонные и из жаростойкого бетона на грунте и на теплоизоляционном слое из сыпучих материалов (шлак и др.), уложенных на плите перекрытия, а также из кислотоупорного бетона на грунте.

2.2 Полы производственных зданий условно разделяются на нижеследующие группы:

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

II - полы, на которые устанавливается стационарное оборудование без особых требований к деформации основания (возникновение остаточных деформаций или трещин в подстилающем слое пола не приводит к нарушению нормальной эксплуатации стационарного оборудования, а при необходимости ремонта пола допускается 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.

V - полы, в которых предусмотрено устройство гидроизоляции.

2.3 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 распределённые по всей площади, при расчёте не учитываются.

2.4 В зависимости от формы и величины площади следа опирания различают следующие нагрузки:

а) Простого вида - равномерно распределённые по площади следа, расположенного в плане так, что наименьшие расстояния от центра следа одной нагрузки до следа другой нагрузки превышает 6l, где l - характеристика гибкости плиты бетонного подстилающего слоя, принимаемая по табл. 2.3 или вычисляемая по формуле (см. п. 2.10).

При подстилающем слое на грунте основания различают следующие виды следа:

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

след в виде прямоугольника длиной a_р и шириной b_р при а_р ³ b_р;

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

след, ограниченный с двух сторон параллельными прямыми и имеющий размеры, при которых прямоугольник длиной а_р = 12,2l и шириной b_р < 12,2l вписывается в этот след, в этом случае расчёт ведут на нагрузку, равномерно распределённую по условному прямоугольному следу длиной а_р = 12,2l и шириной b_р;

При подстилающем слое на теплоизоляции из сыпучих материалов, уложенных по плите перекрытия различают следующие виды следа:

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 а_р £ 0,6l, шириной b_р < а_р;

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

б) Сложного вида (рис. 1 и 2) - при подстилающем слое на грунте основания: равномерно распределённые по площади следа, отличающегося по величине или по форме следа от указанных в подпункте «а»;

неравномерно распределённые по площади следа;

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

Примечание: определение l приведено в п. 2.10, а_р, b_р и r_р - в п.2.5

2.5 Для нагрузок простого вида расчётные размеры следа а_р, b_р и r_р определяются по формулам:

а_р = a + 2h₁ (1)

b_р = b + 2h₁ (2)

r_р = r + 2h₁ (3)

где «а» и «b» -длина и ширина прямоугольного следа на поверхности покрытия в см; при опирании предметов на пол по образующей цилиндрической поверхности или ребром след условно принимают прямоугольным, у которого b = 0,11;

h₁ - толщина слоев пола, расположенных выше подстилающего слоя, в см;

r - радиус круга, равновеликого площади следа опирания на поверхности покрытия, в см;

- при прямоугольном следе:

(4)

- для следа колёс безрельсовых транспортных средств r = D/2. Величину «D» рассчитывают по формуле.

(5)

где F - площадь следа колеса в см² для конкретного транспортного средства.

- при опирании предметов на пол углом, след условно принимают круглым, у которого r = 0,11, в см.

Если бетонный подстилающий слой используется в качестве покрытия, то принимают а_р = а, b_р = b, r _р = r.

2.6 Расчётную нагрузку Р_р от колеса транспортных средств определяют по формуле:

Р_р = К·Р, (6)

где Р - нагрузка на колесо, кН;

К - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от других колёс; для транспортных средств с двумя осями К = 1,2, с тремя и четырьмя осями К = 1,8.

2.7 Проектирование и устройство подстилающих слоев в полах производственных зданий выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.03.13-88 «Полы», а также Раздела I настоящего документа.

2.8 Расчёт прочности пола с бетонным подстилающим слоем производят на изгиб. При нескольких нагрузках простого или сложного вида расчёт ведут на каждую из них в отдельности.

2.9 Напряжение растяжения при изгибе σ_р, МПа, в плите бетонного подстилающего слоя определяют по формуле

(7)

Толщину h, см, бетонного подстилающего слоя определяют по формуле:

(8)

В формулах (7) и (8):

М_р - расчётный изгибающий момент, Н·см/см, (отнесённый к одному сантиметру ширины сечения плиты), определяемый при нагрузках простого вида по формулам (9), (11) и (12), при нагрузках сложного вида по формуле (13);

R_δt- расчётное сопротивление растяжению, МПа, принимаемое по табл. 2.1. Толщина подстилающего слоя в производственных помещениях должна быть не менее 100 мм (см. СНиП 2.03.13-88 «Полы»).

Расчёт полов при нагрузках простого вида.

2.10 Расчётный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на грунте основания, при действии на пол нагрузки простого вида, равномерно распределённой по площади следа в виде прямоугольника (см. п. 2.4), определяют по формуле:

М_р = К₁·Р_р (9)

где Р_р - расчётная нагрузка на всю площадь следа. кН, принимаемая в соответствии с п. 2.6; для следа, условно принятого прямоугольным (см. п.п. 2.4 и 2.5) Р_р равняется нагрузке на площади этого условного следа;

К₁ - коэффициент, принимаемый по таблице 2.4 в зависимости от отношения а_р /l = а; b_р/l = β

где а_р и b_р - расчётные длина и ширина прямоугольного следа (а_р ³ b_р) в см, определяемые по п. 2.5,

l - характеристика гибкости плиты бетонного подстилающего слоя в см, принимаемая по табл. 2.3 или определяемая по формуле:

(10)

где E_б - начальный модуль упругости при сжатии и растяжении бетона в МПа, принимаемый по табл. 2.1;

h - толщина бетонного подстилающего слоя в см;

К₀ - коэффициент постели грунта основания в Н/см², принимаемый по табл. 2.2.

2.11 Расчётный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на грунте основания, при действии на пол нагрузки простого вида, равномерно распределённой по площади следа в виде круга (см. п.п. 2.4 и 2.5) определяют по формуле:

М_р = К₃·Р_р (11)

где К₃ - коэффициент, принимаемый по табл. 2.6, в зависимости от отношения r_р/l = ρ;

r_р - определяется по п. 2.5;

Р_р и l - определяется по п. 2.10.

2.12 Расчётный изгибающий момент М_р в плите бетонного подстилающего слоя, расположенного на слое грунта или сыпучего материала толщиной h¢ в см, уложенного по жесткому основанию (например, на теплоизоляционной засыпке, уложенной по железобетонному перекрытию), при действии на пол нагрузки простого вида (см. п. 2.4) определяют по формуле:

М_Р = К₂·Р_Р (12)

где К₂ - коэффициент, принимаемый по табл. 2.5, в зависимости от отношения r_р/l = ρ и h¢/l;

r_р - определяется по п. 2.5;

Р_р и l - определяется по п. 2.10.

2.13 Расчёт плиты бетонного подстилающего слоя на изгиб при нагрузках простого вида производят следующим образом. Вначале устанавливают Р_р, К₀ и соответственно а_р, b_р или r_р и h; принимают бетон по прочности на сжатие класса В22,5 (марки 300), ориентировочно задаются значением h = 10 см, находят l и соответственно a, β или ρ и h¢/l; определяют К₁ (табл. 2.4), К₂ (табл. 2.5) или К₃ (табл. 2.6), М_р и вычисляют σ_р.

Если полученное значение σ_р равно или на 1-5% отличается от R_δt, то ориентировочно принятое значение h = 10 см принимают за окончательное, в противном случае расчёт повторяют.

При повторном расчёте надо учитывать следующее:

а) если при ранее произведённом расчёте получилось σ_р > R_δt, то задаются большим значением h;

б) если при предварительно принятом h = 10 см по расчёту получилось σ_р < R_δt для бетона марки 300, то, сохраняя h = 10 см, повторным расчётом устанавливают более низкую марку бетона.

Таблица 2.1

*Указанные значения расчётных сопротивлений бетона соответствуют величинам, приведённым в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»

¹ - от безрельсовых транспортных средств, от предметов, устанавливаемых на пол при помощи кранов.

Таблица 2.2

Значения коэффициента постели грунтов основания и теплоизоляционных засыпок на перекрытиях

¹ - Высоту опасного капиллярного поднятия грунтовых вод надлежит принимать от горизонта грунтовых вод:

0,3 м - для крупного песка;

0,5 м - для песка средней крупности и мелкого;

1,5 м - для песка пылеватого;

2,0 м - для суглинка, пылеватых суглинка и супеси, глины.

Таблица 2.3

Характеристика l гибкости плиты бетонного подстилающего слоя

Таблица 2.4

Коэффициент K₁

Продолжение таблицы 2.4

Коэффициент K₁

Продолжение таблицы 2.4

Коэффициент K₁

Окончание таблицы 2.4

Коэффициент K₁

Таблица 2.5

Значение коэффициента К₂

Таблица 2.6

Значение коэффициента K₃