Расчет жестких подстилающих слоев под полы по грунту как плит на упругом основании

1.

СЕТЬ ЦЕНТРОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ SCAD SOFT
ПРОЕКТНО-КОНСАЛТИНГОВАЯ АССОЦИАЦИЯ ПО РАЗВИТИЮ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Расчет жестких подстилающих слоев под полы
по грунту как плит на упругом основании
по СП 29.13330.2012 с использованием
программ SCAD и АРБАТ
Андрей Владимирович Теплых
Руководитель самарского центра технической поддержки SCAD SOFT
[email protected]
19 апреля 2016 г.
Москва

2.

Исходные данные по проектированию полов

3.

Решение пола по грунту, которое чаксто указывается в проекте без расчета
Толщина жесткого подсталающего слоя (плиты) пола 200 мм
Армирование плиты сверху и снизу сетка из арм. d12 класса А400, ячейка 200х200
Гидроизоляция
Бетонная подготовка толщиной 100 мм
Уплотненный песок (кроме пылеватого)
Уплотненный грунт основания
Из СП 29.13330.2012
Пункт Ж.2.1.5 СП 29.13330.2012

4.

Проектные решения → экономика
При размерах не самого большого производственного здания 48х100 м отказ от
бетонной подготовки толщиной 100 мм, дает экономию 480 м3 бетона.
Соответсвенно это от 48 до 96 миксеров по 5 м3.
Каждые 10 мм плиты пола – это 48 м3 бетона или 10 миксеров.
Замена арматуры с 12 мм на 10 мм дает экономию на массе арматуры в 26 т, а
во многих случаях верхнюю арматуру можно сделать диаметром 8 мм и даже 6
мм.
В текущих ценах для здания 48х100 м отмена бетонной подготовки и
уменьшение диаметров арматуры с 12 на 10 дает экономию (без учета доставки
и работы) на бетонной подготовке порядка 1 млн. Руб., на арматуре порядка
900 тыс. руб,
Каждые 10 мм плиты пола экономят порядка 150 тыс руб.
Таким образом расчет плиты пола по грунту может дать экономию для здания
48х100 м более порядка 2 млн. руб.

5.

Нагрузки на полы. Общие положения.
Методика раасчета сплошных жестких подстилающих слоев из бетона железобетона и
сталефибробетона, устраиваемых по грунту представлена в приложении Ж к СП 29.13330.2011.

6.

Нагрузки на полы. Общие положения.

7.

Нагрузки на полы. Нагрузка от транспортных средств.
Согласно п. Ж.1.12 СП 29.13330.2012
Нормативную нагрузку на расчетное колесо можно определить согласно следующим документам:
- ГОСТ Р 52748-2007 „Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки,
расчетные схемы нагружения и габариты приближения“;
- СП 34.13330.2012 „Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СниП 2.05.02-85*“;
- ОДН 218.046-01 „Отраслевые дорожные нормы. Проектирование нежестких дорожных одежд“;
- краткий автособильны справочник;
- данные от производителя
- задание технолога.

8.

Нагрузки на полы. Нагрузка от транспортных средств.
Согласно ГОСТ Р 52748-2007
Согласно табл. 4.1 СП 34.13330.2012
при расчетной интенсивности
движения до 200 ед/сутки категория
автомобильной дороги V. Согласно
п. 4.4. ГОСТ Р 52748-2007для
автомобильных дорог категории V
класс нагрузки К=6. Таким образом
нормативную нагрузку на расчетное
колесо необходимо принимать не
менее Pн=5К=5*6=30 кН.

9.

Нагрузки на полы. Нагрузка от транспортных средств.
Согласно СП 34.13330.2012
Согласно рекомендациям по расчету полов к старому СниП II-В.8-71
Таким образом в запас
нагрузку на ось двухосного
транспортного средства
лучше принять не менее 10
кН, соответственно
нормативную нагрузку на
расчетное колесо
необходимо принимать не
менее Pн=50 кН.

10.

Нагрузки на полы. Нагрузка от транспортных средств.
Согласно краткому автомобильному справочнику для трехосного автомобиля Камаз 5511113 нагрузка на заднюю тележку составляет 16700 кг, соответсвенно нормативная нагрузка
на расчетное колесо Pн=167/4=41,75 кН.
Согласно формуле (Ж.5) СП 29.13330.2012 для следа от колес безрельсовых транспортных средств
радиус круга, равновеликого площади следа опирания на поверхности покрытия

11.

Нагрузки на полы. Нагрузка от транспортных средств.
Внутренне давление в шинах Pa=0,6 МПа согласно таблице П2.1 документа
„Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд“ введеных в
действие распоряжением Минтранса России № ОС-1066-р от 03.12.2003.
При использовании для расчета программы SCAD след нагрузки виде круга задавать
неудобно, поэтому согласно формуле (Ж.4) СП 29.13330.2011 след нагрузки нужно
перевести в квадрат с размером стороны a=r/0,564

12.

Нагрузки на полы. Равномерно распределенная нагрузка.
Согласно п. Ж.1.9 СП 29.13330.2012 собственный вес пола, а также нагрузки, равномерно
распределенные по всей площади подстилающего слоя, при расчете не учитваются.
Однако равномерно распределенные нагрузки согласно п. Ж.1.10 а) необходимо учитывать
в виде ледующих видов следов:
1
2
3
4
Соответственно для расчета на равномерно распределенную нагрузку простого вида возникает
необходимость подбора размеров следов, дающих максимальные значения расчетных моментов, а
при расчете на нагрузку сложного вида необходимо учитывать наиболее неблагоприятное
расположение нагрузок. Задача по определение наихудших размеров по 1, 3, 4 следам решается с
использованием электронной таблицы и формул СП 29.13330.2012, при этом расчет по следу 2
перекрывается расчетом по следу 4. На представленных далее слайдах будет показано, что
разобраться с невыгодным расположеним равномерно распределенных нагрузок в SCAD достаточно

13.

Нагрузки на полы. Нагрузка от обрудования и стеллажей.
Нагрузку от оборудования и стеллажей нужно задавать по фактическому расположению
оборудования или стоек стеллажей, а для стеллажей необходимо учитывать возможность частичной
загрузки стеллажей.
Если расчет на простую нагрузку можно сделать „вручную“ по СП 29.13330.2012, а армирование
рассчитать в программе Арбат, то расчет на сложную нагрузку от стеллажей в складских зданиях
быстро и эффективно можно сделать только в SCAD.
Методика СП 29.13330.2012 предпололагает увеличение краевых моментов учитывать путем
введения повышающего коэффициента для нижней зоны и понижающего для верхней, что в
некотрых случаях может упростить построение расчетной модели.

14.

15.

Коэффициенты постели грунтов естественного основания.
Значения коэффициентов постели приведены в табл. Ж.6. СП 29.13330.2012

16.

Коэффициенты постели грунтов искусственного основания.
Значения коэффициентов постели приведены в табл. Ж.7. СП 29.13330.2012

17.

Проверка несущей способности.

18.

Расчет на нагрузку от колеса.
Исходные данные:
- расчетная нагрузка от колеса Pp=107 кН;
- толщина плиты 200 мм;
- бетон класса B25;
- коэффициент постели Kz=60 МН/м3;
- бетонная подготовка отсутствует.

19.

Расчет на нагрузку от колеса.

20.

Расчет на нагрузку от колеса в SCAD.
Размер следа нагрузки в виде квадрата по формуле (Ж.4) СП 29.13330.2011
a=r/0,564=0,24/0,564=0,43 м
Используя указанную выше рекомендацию при назначении площадки загружения в
SCAD можно увеличить размеры площадки на толщину плиты. Сооветственно при
размере следа нагрузки 0,43х0,43 м и толщине плиты 200 мм размер площадки будет
0,63х0,63 м, а интенсивность нагрузки соответсвенно 107/(0,63*0,63)=269 кН/м2

21.

Расчет на нагрузку от колеса в SCAD при центральном загружении
По расчету в Scad максимальный момент при центральном загружении:
- для расчета нижней зоны Mр=13,81 кНм/м;
- для расчета верхней зоны Mр=4,41 кНм/м.
По СП 29.13330.2012 для расчета нижней зоны Mр=11,4 кНм/м
(в SCAD момент получился больше в 1,21 раза).

22.

Расчет от следа равномерно-распределенной нагрузки
интенсивностью 72 кН/м2 в виде квадрата
C помощью электронной таблицы,
составленной на основе таблицы Ж.2
СП 29.13330.2012 можно быстро
найти максимальное значение
момента и соответсвенно наихудшее
значение размера стороны следа
квадрата равномернораспределенной.

23.

Расчет от следа равномерно-распределенной нагрузки
интенсивностью 72 кН/м2 в виде квадрата размером 2,34х2,34 м.
По расчету Scad максимальный момент при центральном нагружении:
- для расчета нижней зоны Mр=10,43 кНм/м;
- для расчета верхней зоны Mр=4,41 кНм/м.
При сложной нагрузке момент для верхней зоны будет больше в 2 раза.
При расчете СП 29.13330.2012 Мр=9,9 кНм/м (в SCAD больше в 1,05 раза).

24.

Расчет от следа равномерно-распределенной нагрузки
интенсивностью 72 кН/м2 в виде квадрата размером 2,34х2,34 м.
Для верхней зоны в случае сложной нагрузки с симметричным
расположением относительно пика момента для верхей зоны его
необходимо увеличивать в 2 раза относительно простой нагрузки.

25.

Расчет от следа равномерно-распределенной нагрузки
интенсивностью 72 кН/м2 в виде прямоугольника
C помощью электронной таблицы,
составленной на основе таблицы Ж.2
СП 29.13330.2012 можно быстро
найти максимальное значение
момента и соответсвенно наихудшее
значение размеров сторон следа
прямоугольника равномернораспределенной нагрузки.

26.

Расчет от следа равномерно-распределенной нагрузки интенсивностью
72 кН/м2 в виде прямоугольника 8,91х1,61 м при центральном нагружении
По расчету Scad максимальный момент при центральном нагружении:
- для расчета нижней зоны Mр=12,71 кНм/м;
- для расчета верхней зоны Mр=5,19 кНм/м.
При сложной нагрузке момент для верхней зоны Мр=2*5,19=10,38 кНм/м
При расчете СП 29.13330.2012 Мр=7,76 кНм/м (в SCAD больше в 1,6 раза),
полосовую нагрузку по СП нужно считать как сложную, разбивая на
квадраты!

27.

Расчетные моменты
При расчетной нагрузке на пол 7,2 т/м2, расчетной нагрузке от колеса трехосного автомобиля 107 кН
и толщине плиты пола 200 мм получены следующие расчетные моменты
При ценральном загружении с учетом коэффициента 0,45 для верхней зоны согласно п. Ж.2.1. СП
29.13330.2012:
- для расчета нижней зоны момент Md=11,4 кНм/м (принят по нагрузке от колеса из расчета по СП
29.13330.2012);
- для расчета верхней зоны момент Md=10,38 кНм/м (принят по расчету следа прямоугольной
нагрузки в Scad, при необходимости можно учесть понижающий коэффициент 0,45 согласно п.
Ж.2.1 СП 29.13330.2012).
Для краевого загружения с учетом коэффициентов согласно п. Ж.2.1.5 при отсутствии бетонной
подготовки:
- для расчета нижней зоны момент Md=kMр=1,5*11,4=17,1 кНм/м;
- для расчета верхней зоны момент Md=10,38 кНм/м (принят по расчету следа прямоугольной
нагрузки в Scad, при необходимости можно учесть понижающий коэффициент 0,9 согласно п. Ж.2.1
СП 29.13330.2012).
Армирование верхней зоны по расчету не требуется.
Армирование нижней зоны определяется в программе АРБАТ.

28.

Исходные данные в программе АРБАТ

29.

Результаты расчета в программе АРБАТ
при расчетной толщине плиты 200 мм
при расчетной толщине плиты 180 мм

30.

Принятые решения
Бетонная подготовка отсуствует.
Толщина плиты 200 мм (увеличена относиетльно расчетной на
20 мм согласно п. 9.5. СП 29.13330.2012, поскольку плита пола
будет использоваться в качестве покрытия).
Армирование нижней зоны – сетка из араматры d10 класса
А400 c ячейкой 200х200 мм.
Армирование верхней зоны по минимальному проценту
армирования согласно п. 10.3.6. СП 63.13330.2012
интенсиностью не менее 0,1*100*18,5/100=1,85 см2/м,
соответcтвенно принята сетка из арматуры d8 класса А400 с
шагом с ячейки 200х200 мм.

31.

СЕТЬ ЦЕНТРОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ SCAD SOFT
ПРОЕКТНО-КОНСАЛТИНГОВАЯ АССОЦИАЦИЯ ПО РАЗВИТИЮ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Андрей Владимирович Теплых
Руководитель самарского центра технической поддержки SCAD SOFT
[email protected]
19 апреля 2016 г.
Москва