61
DRAMIX ® DRAMIX ® Производство бетонных полов с усилением из стальной фибры для промышленных зданий в соответствии с TR 34 Общества производителей бетонных конструкций

Binder RUS

  • Upload
    laimeae

  • View
    123

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Binder RUS

DRAMIX®

DRAMIX®

Производство бетонных полов с усилением

из стальной фибры для промышленных зданий в соответствии с TR 34

Общества производителей бетонных конструкций

Page 2: Binder RUS
Page 3: Binder RUS

СОДЕРЖАНИЕ

1

Содержание

1. Введение ........................................................................................................................... 3 2. Расчет линейной деформации ...................................................................................... 4 3. Грунтовое основание и нижний слой основания ....................................................... 6

3.1. Упругое грунтовое основание ............................................................................................................... 6 3.2. Упруго-пластичное грунтовое основание ............................................................................................. 6 3.3. Соотношение классификаций грунта. .................................................................................................. 7 3.4. Радиус пластичности. ......................................................................................................................... 18 3.5. Коэффициенты Е бетона. ................................................................................................................... 18

4. Расчет сосредоточенной нагрузки.............................................................................. 19 4.1. Радиальная сосредоточенная нагрузка в центре. ............................................................................. 19 4.2. Радиальная сосредоточенная нагрузка по краю. .............................................................................. 20 4.3. Радиальная сосредоточенная нагрузка на угол ................................................................................ 21 4.4. Прямоугольная сосредоточенная нагрузка. ....................................................................................... 22

5. Расчет сложных нагрузок ............................................................................................. 23 5.1. Нагрузка в двух точках (Параллельная нагрузка). ............................................................................. 23 5.2. Нагрузка в трех точках по одной линии. ............................................................................................. 31 5.3. Нагрузка в четырех точках по одной линии. ...................................................................................... 33 5.4. Нагрузка в четырех точках в форме прямоугольника. ....................................................................... 36

6. Распределение нагрузки. .............................................................................................. 41 6.1.Штифтовые соединения. ..................................................................................................................... 41 6.2.Компенсационные швы. ....................................................................................................................... 41 6.3.Соединение двух компенсационных швов. ......................................................................................... 41 6.3.Свободные соединения. ...................................................................................................................... 41

7. Равномерно распределенные нагрузки. .................................................................... 42 8. Линии действия нагрузки ............................................................................................. 43

8.1.Центральная линия нагрузки. .............................................................................................................. 43 8.2. Линия нагрузки на краю и в углу. ........................................................................................................ 43

9. Усадка. ............................................................................................................................. 44 9.1.Центр несущей плиты пола. ................................................................................................................ 44 9.2. Край несущей плиты пола. ................................................................................................................. 47 9.3. Угол несущей плиты пола. .................................................................................................................. 47

10. Разность температур ................................................................................................... 48 10.1. Общие сведения. .............................................................................................................................. 48 10.2. Нагрузки по центру и по краю. .......................................................................................................... 50 10.3. Нагрузка на углу. ............................................................................................................................... 50

11. Расчетные параметры для жесткости при изгибе ................................................. 51 12. Расчетные параметры нагрузки ................................................................................ 52

Page 4: Binder RUS

СОДЕРЖАНИЕ

2

13. Коэффициенты безопасности и нагрузки. .............................................................. 57 14. Результаты. ................................................................................................................... 58 15. Список использованной литературы ....................................................................... 59

Page 5: Binder RUS

1. ВВЕДЕНИЕ

3

1. Введение

Настоящий документ дает возможность подробного рассмотрения принципа применения стальной фибры для усиления бетонных полов промышленных зданий, основанного на теории Мейергофа (Meyerhof), описанной в приложении F Технического отчета TR 34 Общества произ-водителей бетонных конструкций (Concrete Society Technical Report).

В случаях нагрузки, для которых Мейергоф /2/ не приводит формулы, используется теория ли-нейной деформации Лосберга (Losberg) /3/

Компьютерная программа Dramix® для проектирования несущих плит пола на грунтовом осно-вании основана на настоящем документе.

Page 6: Binder RUS

2. РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

4

2. Расчет линейной деформации В последнее время требования к устройству полов промышленных зданий сильно возросли. Тради-ционно полы промышленных зданий проектировались с таким расчетом, чтобы распределять нагрузку на основание, обеспечивая ровную и прочную поверхность.

Однако в наше время стандарты ровности возросли, давая операторам складского хозяйства воз-можность увеличить высоту стеллажей. Таким образом они могут повысить эффективность исполь-зования складских помещений без затрат на расширение таковых. Более того, в последние годы нагрузки такого рода значительно выросли.

При изменении требований стало очевидным, что следует пересмотреть все аспекты устройства полов.

Для увеличения ровности созданы новые строительные технологии, используются лазерные бето-ноотделочные машины.

Сопротивление истиранию увеличилось по причине использования сухих материалов предвари-тельного смешивания.

Чтобы обеспечить возможность выдерживать высокие нагрузки, неупрочненный пол приходится делать такой большой толщины, что сооружение такого пола становится практически нецелесооб-разным.

К неупрочненным полам предъявляется требование отсутствия разрыва при растяжении.

На Рис 2.1. показан пример распределения нагрузки в эластичной несущей плите пола на грунто-вом основании (предполагается эластичность) под влиянием сосредоточенной нагрузки колеса. Ри-сунок показывает выпуклый положительный максимальный момент нагрузки, который появляется под колесом, в сравнении с маленьким отрицательным моментом нагрузки, который появляется ра-диально на определенном расстоянии вокруг нагруженного места.

Очевидно, что неупрочненная несущая плита под нагрузкой должна иметь повышенную толщину по причине высокого положительного момента нагрузки.

Таким образом, чем толще и, следовательно, тверже несущая плита пола, тем выше будет макси-мальный момент нагрузки.

Из этого можно сделать вывод, что использование неупрочненной несущей плиты пола для совре-менных промышленных полов – экономически невыгодное решение.

Более того, это ненужная трата ресурсов (крупнодисперсный наполнитель, песок, цемент …), по-скольку эти самые нагрузки могут быть выдержаны конструкцией с меньшим содержанием цемента, но с правильным видом упрочнения, таким, как стальные фибры Dramix.

Page 7: Binder RUS

2. РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

5

зависит от

жесткость к изгибу несущей плиты пола

коэффициент упругости грунта

Преде-льный

Рис. 2.1.: Примерный момент распределения в упрочненной бетонной несущей плите пола на пластичном грунтовом основании при сосредоточенной нагрузке. Кривые А и В пока-зывают момент распределения согласно теории упругости, когда распределение нагруз-ки мало. Кривые С показывают момент распределения после того, как несущая плита по-ла вошла в фазу упругости под центром нагрузки в начале разрушения в нижней поверх-ности стальных фибр упрочнения. Таким образом, полы со стойкостью к линейной деформации должны проектироваться с использо-ванием специальных методов проектирования. В своих исследованиях Лосберг обнаружил, что упругие свойства полов со стойкостью к линейной деформации отличаются от таковых у неупроч-ненных полов.

Всесторонние исследования в течении последних 15 лет показали, что у упрочненного стальными фибрами бетона приемлемые характеристики стойкости к линейной деформации.

Page 8: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

6

3. Грунтовое основание и нижний слой основания Предполагается, что грунт является полностью эластичным в соответствии с одной из двух следу-ющих противоположных гипотез о его свойствах.

3.1. Упругое грунтовое основание Считается, что грунтовое основание – это гибкий фундамент, давление (ps) в определенный точке которого пропорционально уровню оседания в той же точке, в то время как на прилегающую нена-груженную область воздействие отсутствует.

Таким образом, грунт характеризуется коэффициентом реакции грунтового основания (k), «коэф-фициент упругости грунтового основания».

[1] /3/, /4/

Рекомендуемый метод для определения этого коэффициента заключается в испытании пластины под нагрузкой. Значения, используемые в этой формуле, должны быть установлены при нагружен-ной пластине 750 мм (30 дюймов) в диаметре.

Если используются другие значения диаметра нагруженных пластин, то значение К должно быть поделено на коэффициент пересчета. Для нагруженной пластины диаметром 300 мм значение К должно быть разделено на 2,3; для нагруженной пластины диаметром 160 мм – на 3,8. Значение К выражается в Н/мм3

3.2. Упруго-пластичное грунтовое основание Грунтовое покрытие считается упруго-пластичным изотропным и однородным полубесконечным телом. Оно характеризуется коэффициентом упругости Еs и пуассоновским коэффициентом для ос-нования vs , который может быть включен в константу, «измененный коэффициент упругости»

[2] /3/,/4/

Где vs = 0,5

Метод проекта предлагает возможность расчета с 4 различными слоями грунтового основания и одним нижним слоем (Еn).

Page 9: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

7

Таким образом, эквивалентный коэффициент упругости грунтового основания (Еg) рассчитывается по следующей формуле.

[3] /4/

Если существует только два определяемых слоя (1 нижний слой и 1 грунтовое основание), будет использоваться следующая формула (за исключением случаев Е2 ≥ Е1, в которых используется предыдущая формула ).

[4] /4/

I : Момент инерции пола

E : Коэффициент упругости бетона

(см. 3.4.)

3.3. Соотношение классификаций грунта.

Ø Испытание пластины

Процедура испытания пластины под нагрузкой (Согласно АОИМ D 1 196)

Для проведения испытания следует удалить все загрязнения с поверхности грунтового основания или нижнего слоя грунтового основания. Уложите тонкий слой песка на поверхность, чтобы создать однородное основание для приложения нагрузки на пластину. Установите пластину на подготов-ленное место и медленно поверните ее несколько раз, чтобы убедиться, что она имеет полный кон-такт с грунтом.

Присоедините как минимум три индикаторных счетчика к пластине, располагая их с шагом 120 гра-дусов.

В обычных условиях можно использовать тяжелое строительное оборудование как противовес.

Установите гидравлический домкрат в центр нагрузки пластины и приложите испытательную нагрузку примерно 3 - 4 кН, чтобы вызвать отклонение примерно на 0,25мм. Сохраняйте данную

Page 10: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

8

нагрузку до тех пор, пока осадка не стабилизируется. Снимите нагрузку и установите индикаторный счетчик обратно на ноль.

После этой подготовки можно проводить испытание путем приложения серии нагрузок и регистра-ции величины осадки пластины. Обычно трех циклов нагружения достаточно.

Нагрузку следует сохранять, пока скорость осадки пластины не составит менее 0,25мм в минуту. Затем данные должны быть занесены в графу отклонения нагрузки и определен коэффициент упру-гости грунтового основания (k).

Если индикаторные счетчики не установлены на ноль до начала проведения испытания, то требу-ется регулирование кривой так чтобы она пересекала начало координат. (см. 3.1)

Вестгаардовский коэффициент упругости грунтового основания (к)

Значение коэффициента упругости грунтового основания получается в результате испытании пла-стины под нагрузкой. Твердая пластина диаметром 750 мм (30 дюймов) нагружается до достижения вертикального смещения 1,25 мм (0,05 дюймов). Затем значение К рассчитывается по следующей формуле:

Где рs : нагрузка, прилагаемая к пластине (N)

d: Диаметр пластины (мм)

Второй метод расчета значения К предлагается Corps of Engineers (США). Используется жесткая пластина того же размера. Пластину нагружают до тех пор, пока давление на основание не достиг-нет 0,7 Н/мм2 ( 10 фунтов на квадратный дюйм), или дополнительная нагрузка примерно 31 кН.

Page 11: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

9

ДЕФОРМАЦИЯ В ДЮЙМАХ

ОБРАТНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

ОТКОРРЕКТИРОВАННАЯ КРИВАЯ ДЕФОРМАЦИИ ПОД НАГРУЗКОЙ

КРИВАЯ ДЕФОРМАЦИИ ПОД НАГРУЗКОЙ

ЕД

ИН

ИЦ

А Н

АГР

УЗК

И В

ФУ

НТА

Х Н

А К

ВАД

РА

ТНЫ

Й Д

ЮЙ

М

Рис.3.1: Стандартный коэффициент упругости грунтового основания

Измененный коэффициент упругости грунтового основания.

Если грунтовое основание жесткое, что приводит к чрезмерной нагрузке при приложении требуемой нагрузки, или пластины диаметром 750 мм нет в наличии, то для проведения испытания пластины под нагрузкой можно использовать пластину меньшего размера.

Измеренные значения должны быть исправлены при использовании экспериментальной диаграммы Страттона (Stratton) (рис. 3.2)

Рис. 3.2: Диаграмма Страттона

Пример

Page 12: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

10

Прилагаемая при испытании нагрузка влияет на слой толщиной 1.5 Х диаметр пластины. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать пластину диаметром 750 мм, так как это лучше соответ-ствует слоям, которым передается нагрузка на несущую плиту пола.

Влияние влагосодержания. Влагосодержание мелкодисперсного грунта воздействует на коэффициент упругости грунтового ос-нования как во время проведения испытания, так и в течение всего срока службы несущей плиты пола. Измеренное значение К возрастает при снижении влагосодержания. Приведенная ниже таб-лица показывает, как примерно влияет влагосодержание на значение коэффициента упругости грунтового основания для различных видов грунта.

Как пользоваться таблицей 3.1: 1. Допустим, в результате испытания пластины на глине (предел текучести<50) обнаружено, что

значение К равно 0,05 Н/мм3 при влагосодержании 23%.

Если предполагаемое долговременное влагосодержание составляет 15%, ожидаемое значение Kdesign будет:

2. Допустим, в результате испытания пластины на глине (предел текучести<50) обнаружено, что значение К равно 0,05 Н/мм3 при влагосодержании 15%.

Если предполагаемое долговременное влагосодержание составляет 23%, ожидаемое значение Kdesign будет:

Вид материала Содержание влаги во время испытания, процент сухого веса 5-10 11-14 15-18 19-21 22-24 25-28 Больше 28 Ил и глина предел текучести < 50

0,35 0,50 0,65 0,75 0,85 1,00 1,00

Ил и глина предел текучести >50

0,25 0,35 0,50 0,63 0,75 0,85 1,00

Глинистый песок или глинистый грунт 075 0,90 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Предел текучести согласно АОИМ D4318

Таблица 3.1.: Влияние влагосодержания на значение коэффициента упругости грунтового основания для различных видов грунта

Page 13: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

11

Влияние нижнего слоя основания на коэффициент упругости грунтового ос-нования.

К вы

ше

нижн

его

слоя

осн

ован

ия (м

Н/м

м3 )

толщина нижнего слоя основания (мм)

цементная граница нижнего слоя основания гранулированный нижний слой основания

Рис. 3.3.: Влияние толщины гранулированного нижнего слоя основания на коэффициент упругости грунтового основания, К (после Packard)

Зависимость ориентировочного значения К от вида грунта. Значение К (Н/мм3)

Нижнее значение

Верхнее значение

Гумусная почва или торф 0,0050 0,015

Свежая насыпь 0,010 0,02

Мелкий или слегка уплотненный песок 0,015 0,03

Сильно уплотненный песок 0,050 0,10

Очень сильно уплотненный песок 0,10 0,15

Суглинок или глина (сырая) 0,03 0,06

Суглинок или глина 0,08 0,10

Глина с песком 0,08 0,10

Щебень с песком 0,10 0,15

Крупный щебень 0,20 0,25

Хорошо уплотненный щебень 0,20 0,30

Таблица 3.2.: Значения К

Page 14: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

12

Примечание Минимальное значение К для расчета = 0,03 Н/мм3

Ø Калифорнийский показатель плотности грунта.

Калифорнийский показатель плотности грунта (California Bearing Ratio - CBR) можно измерить со-гласно положениям АОИМ D 1883. Это коэффициент сопротивления проникновению, значение ко-торого получают при помощи пенетрометра, продвигающегося со скоростью 0,05 дюймов (1,27 мм) в минуту, при этом сравниваются показатели для грунтового основания и для образца стандартного щебня, который принимается равным 1000 фунтов на дюйм (6894,76 кН/мм2) на 3 квадратных дюй-ма (1935 мм2).

CBR = 1000

100 * нагрузки стьинтенсивно дюймна фунтах в ромпенетромет измеренная

Перед проведением испытания CBR в лаборатории, образец грунта уплотняется до создания опти-мального значения влагосодержания и погружается в воду на 4 дня до испытания дополнительной вертикальной нагрузкой, что создает давление, эквивалентное давлению пола.

Затем образцу позволяют высохнуть в течение 15 минут и после этого испытывают.

Данное испытание также можно проводить на подготовленном участке подстилающего грунта в по-ле.

На рис. 3.4 ниже показано соотношение между значением CBR и Вестергаардовским (Westergaard) значением К.

Рис.3.4.: Соотношение между значением CBR и Вестергаардовским значением К .

Page 15: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

13

Ø Коэффициент деформации

Коэффициенты Ev1 и Ev2 используются для контроля над качеством уплотнения (DIN 18134) и могут давать почти точное примерное значение К.

Прилагаемая нагрузка на грунт – σ01=0,25 Н/мм2 для Е v1 и σ02=0,20 Н/мм2 для Е v2

или

Где

∆Pox : выбранный диапазон прилагаемого контактного давления (Н/мм2)

∆Sx: изменение величины полной осадки для соответствующего изменения значения прилагае-мого контактного давления (р , включая осадку деформации) (мм) Ev1 : Коэффициент упругости, полученный после первого цикла нагрузки (Н/мм2)

Ev2 : Коэффициент упругости, полученный после второго цикла нагрузки (Н/мм2)

d: диаметр пластины (мм)

В обычных случаях α должно быть меньше 2. α не должно быть >2,5 , т.к. это признак недостаточно-го начального уплотнения грунтового основания.

Ø Соотношение между коэффициентом Е и значением К (Еврокод 7-3; prENV 1997- 3: 1996 последний чертеж)

Page 16: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

14

∆ p : выбранный диапазон прилагаемого контактного давления (Н/мм2)

∆ s : изменение величины полной осадки для соответствующего изменения значения прилагае-мого контактного давления ∆ р включая осадку деформации (мм) b: диаметр пластины (мм)

v: пуассоновский коэффициент для условий испытания, если не определен в других случаях

v = 0.5 для неосушенного состояния связного грунта

v =0.3 для несвязного грунта

fd: коэффициент изменения глубины. Если не в раскопе, fd = 1

Для неосушенного связного грунта, диаметр пластины 750 мм

Для несвязного грунта с пластиной диаметром 750 мм

Зависимость ориентировочного значения коэффициента Е от вида грунта

Коэффициенты Е (Н/мм2)

Битый камень, уплотн. 60 Донная морена 60 Валунная глина 36 Шлак 24 Глина 18 Щебень 60

Page 17: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

15

Фрикционный грунт, уплотн. 36 Гравий, рассыпчатые слои 12 Гравий, жесткие слои 48 Суглинок, рассыпчатые слои 6 Суглинок, жесткие слои 12 Смешанные рассыпчатые слои 12 Смешанные жесткие слои 36 Сжатая морена 36 Полистреновая плита 0,1 * плотность Плита минеральной ваты 0,003 * плотность Песок полужесткий 6 Песок, жесткие слои 24 Жесткий верхний слой глины 12 Верхний слой рассыпчатой морены 12 Верхний слой других видов морены 24

Таблица 3.3.: Перечень значений коэффициента Е

Примечание Значение Е в таблице 3.3. – долгосрочные значения (+10 лет). Краткосрочные значения могут быть выше в 3 - 10 раз.

Ø Соотношение между результатом испытания коническим пенетрометром и коэффи-циентом Е (Еврокод 7-3; prENV 1997- 3: 1996, окончательный вариант чертежа)

Испытание коническим пенетрометром заключается во внедрении в грунт (в относительно медлен-ном и постоянном темпе) пенетрометра, который состоит из конуса и цилиндрической оси, затем измеряют сопротивление проникновению конуса, а также, если возможно, местное трение на муфте наконечника.

Сопротивление конуса является самым главным параметром. Для получения дальнейшей инфор-мации о процедуре испытания или определения коэффициента qc см. Еврокод 7, часть 3, или дру-гую специализированную литературу.

Следующее соотношение между коэффициентами Е и сопротивление конуса qc дано в Еврокоде 7, часть 3.

α оценивается на основе местных экспериментальных данных.

Следующая таблица является примером полученных значений для различных видов грунта. (San-glerat 1972; Еврокод 7, часть 3, приложение B3)

CL – Глина низкой пластичности qc < 0,7 Н/мм2 3 < α < 8

0,7< qc < 2 Н/мм2 2 < α < 5

ML – Ил низкой пластичности qc > 2 Н/мм2 1 < α < 2,5

Page 18: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

16

qc < 2 Н/мм2 3 < α < 6

qc > 2 Н/мм2 1 < α < 2

CH – Глина высокой пластичности

MH – Ил высокой пластичности qc < 2 Н/мм2 2 < α < 6

qc > 2 Н/мм2 1 < α < 2

OL- Ил с очень высоким содержа-нием органики

qc < 1,2 Н/мм2 2 < α < 8

T – OH – торф и органическая гли-на с очень высоким содержанием органики

qc < 0,7 Н/мм2

50 < w < 100 1,5 < α < 4

100 < w < 200 1 < α < 1,5

w > 300 α < 0,4

Мел 2 < qc < 3 Н/мм2 2 < α < 4

qc > 3 Н/мм2 1,5 < α < 3

Пески qc < 5 Н/мм2 α = 2

qc > 5 Н/мм2 α= 1,5

Ø Соотношения между плотностью по Проктору и коэффициентом упругости грунто-вого основания (значение К)

Непрочные материалы основания могут быть стабилизированы путем добавления химикатов, кото-рые могут быть смешаны или комбинированы с грунтом. Известь и кальций также используются для снижения коэффициента упругости грунтовых оснований, нижних слоев и базовых материалов. Для илистых грунтов эффективным может быть портландцемент. Материалы грунтового основания и нижнего слоя часто уплотняются путем механического уплотнения, что впоследствии показывает улучшение значения К.

Механическое уплотнение глины измеряется как процент стандартной плотности по Проктору (АО-ИМ D 698) или измененной плотности по Проктору (АОИМ D 1557).

Номинальные целевые значения для этих материалов составляют 90 -95 % измененной плотности по Проктору.

Оценки значений К, полученные при этом и других мероприятиях по уплотнению, могут быть полу-чены из лабораторных значений CBR.

Глубина уплотненных оснований варьируется в зависимости от вида грунта и прессового оборудо-вания, но в большинстве случаев должна составлять 150-220 мм.

Гранулированные грунты отличаются самой высокой чувствительностью к вибронагруженному обо-рудованию, а связный грунт – к кулачковому катку и катку на резиновом ходу.

Однако прямой связи между плотностью по Проктору и коэффициентом упругости грунтового осно-вания (значение К) не существует.

Рис. 3.5. показывает взаимосвязь между значениями К для различных видов грунта в уплотненном и естественном состоянии.

Page 19: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

17

Предполагается, что для данного грунта плотность по Проктору > 95 % соответствует значению К для уплотненного грунта.

Плотность по Проктору < 95 % показывает результаты для неуплотненного грунта.

Хотя это довольно грубая оценка, не отменяющая необходимости проведения испытания пластины.

КАЛИФОРНИЙСКИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА, %

– ИЗМЕНЕННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ УПРУГОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ (ДИАМЕТР ПЛАСТИНЫ 12 ДЮЙМОВ)

СТАНДАРТНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ УПРУГОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ (ДИАМЕТР ПЛАСТИНЫ 30 ДЮЙМОВ)

G –ГРАВИЙ S – ПЕСОК M – ИЛ C – ГЛИНА W – ХОРОШО СОРТИРОВАННЫЙ P –СЛАБО СОРТИРОВАННЫЙ U –РАВНОМЕРНО СОРТИРОВАННЫЙ L – ОТ НИЗКОЙ ДО СРЕДНЕЙ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ H –ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ УПЛОТНЕНИЯ O – ОРГАНИЧЕСКИЙ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПЛОТНОСТЬ В УПЛОТНЕННОМ СОСТОЯНИИ ЕСТЕСТВЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ

Рис. 3.5.: Сравнение вида грунта с «К»

Ø Заключение

Между различными параметрами, определяющими вид грунта, существуют, как объясняется выше, определенная связь.

В некоторых случаях эта связь определяется эмпирически, в других – оценивается очень примерно.

Поэтому расчет коэффициента К или Е из других доступных геологических данных может использо-ваться только для предварительных расчетов по проекту сооружения пола.

Перед выбором пола следует проверить грунтовое основание или нижний слой путем испытания пластин под нагрузкой!

Page 20: Binder RUS

3. ГРУНТОВОЕ ОСНОВАНИЕ И НИЖНИЙ СЛОЙ ОСНОВАНИЯ

18

3.4. Радиус пластичности. Радиус пластичности (lk, le) выражает относительную жесткость между несущей плитой пола и грун-товым основанием. В дальнейших выражениях и результатах все нагруженные пространства, рас-пределения, радиусы и т.д. будут относиться к радиусу пластичности. В данном документе в каче-стве основного обозначения для Lk или Le применяется L.

Ø Для упругого грунтового основания

[5] /3/

Ø Для упруго-пластичного грунтового основания

[6] /3/

Где

[7] (обычно принимается vc = 0 ) /3/

С: См. [2], [3] и [4]

3.5. Коэффициенты Е бетона. Для коэффициентов Е бетона используются следующие значения:

Коэффициенты Е Предел прочности при сжатии (Н/мм2)

Коэффициент Е (Н/мм2)

20 27000 25 28500 30 30000 35 31000 40 32000

*Характеристическая величина предела прочности при сжатии для образца-куба (150 х 150 х 150)

Таблица 3.4.: Коэффициенты Е бетона /6/

Page 21: Binder RUS

4. РАСЧЕТ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ

19

4. Расчет сосредоточенной нагрузки

4.1. Радиальная сосредоточенная нагрузка в центре.

Радиальная трещина

Рис. 4.1.: Схема отклонения несущей плиты пола на грунте и расчетное распределение давления на грунт несущей плиты пола. Распределение давления может принимать вид, представляемый прямой линией между значением пика и положением радиальной трещи-ны. Мейергоф дает следующее простое уравнение критической нагрузки, действующей на определен-ном расстоянии от края и угла несущей плиты пола:

[8] /1/, /2/

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

Page 22: Binder RUS

4. РАСЧЕТ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ

20

[9]

где: Р : давление колеса

Г : давление в шине

[10] /1/, /2/

где: fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона

b : 1 м

h : толщина несущей плиты пола

Re,3 : коэффициент упругости (см. разделы 11 и 12)

и

/1/

fcu : Характеристическая величина предела прочности при сжатии для образца-куба (150 х 150 х 150) в течение 28 дней.

4.2. Радиальная сосредоточенная нагрузка по краю.

Предполагаемое место возникновения трещины

Фактическое распределение давления

Предполагаемое распределение давления

Фактическая трещина при линейной деформации

Предполагаемая трещина при линейной деформации

Page 23: Binder RUS

4. РАСЧЕТ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ

21

Рис. 4.2.: Схема расчетного распределения давления грунтового основания и возникнове-ния линии разрушения для полурадиальной нагрузки на свободном краю несущей плиты пола на уровне грунта. Также показано расчетное распределение фактического давления и место возникновения трещины при вертикальной нагрузке.

Мейергоф дает следующее уравнение критической нагрузки, действующей на свободном краю не-сущей плиты пола:

[11] /1/, /2/

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

[12] /1/, /2/

и

[13] /1/

fcu : Характеристическая величина предела прочности при сжатии для образца-куба (150 х 150 х 150) в течение 28 дней.

4.3. Радиальная сосредоточенная нагрузка на угол Мейергоф дает следующее простое уравнение критической нагрузки, действующей на свободный угол несущей плиты пола:

[14] /1/, /2/

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

Page 24: Binder RUS

4. РАСЧЕТ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ

22

ar : контактный радиус нагрузки

/1/, /2/

и

fcu : Характеристическая величина предела прочности при сжатии для образца-куба (150 х 150 х 150) в течение 28 дней.

4.4. Прямоугольная сосредоточенная нагрузка. Прямоугольная сосредоточенная нагрузка на площадь (L* W) преобразуется в радиальную нагрузку со следующим радиусом (a):

[15]

В этом случае применимы все выше представленные формулы.

Page 25: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

23

5. Расчет сложных нагрузок

5.1. Нагрузка в двух точках (Параллельная нагрузка). Ø Центр несущей плиты пола

Рис.5.1.: Трещины в верхней части образцов несущей плиты пола после приложения па-раллельной нагрузки.

Примерное распределение давления на участке а - а

Рис.5.2.: Расчетная схема разрушения и распределение давления для несущей плиты пола после приложения параллельной нагрузки

Page 26: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

24

Мом

ент от параллельной нагрузки на краю. Расчет предельной нагрузки

Рис. 5.3.: Момент от параллельной нагрузки на расстоянии от края, согласно Методике расчета линейной деформации . /4/

Параллельная нагрузка пересчитывается в сосредоточенную нагрузку с использованием (Рис. 5.3.):

P : осевая нагрузка L : радиус пластичности (как [5] или [6])

a : диаметр для каждой отдельной нагрузки (а = 2 * ar )

ae : эквивалентный диаметр для двух отдельных нагрузок вместе

x : расстояние между векторами нагрузок

Как использовать таблицу:

Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности при помощи уравнений 5 или 6

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [15]

а =2 * ar

Шаг 3 : Рассчитайте La

Рассчитайте ax

Page 27: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

25

Выведите Lae

Шаг 4 : Для определенной толщины пола (h) и определенного качества бетона (fct) можно рассчи-тать требуемую упругость (Re,3)

/1/

Также следует проверить, если сосредоточенная нагрузка является отрицательной; используется крайнее значение отрицательного результата.

/1/

где fct : изгибающее напряжение для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведен-ной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Ø Край несущей плиты пола

Пример А Пример В

нагрузка - Р нагрузка точной формулой

примерно диаграмма (ограничение круга)

точной формулой примерно диаграмма

(ограничение круга)

Рис.5.4.: Примерное расположение зон нагружения и схема разрушения в случае приложе-ния параллельных нагрузок к краю несущей плиты пола

Выбрано две позиции действия нагрузки для параллельных нагрузок.

· Две нагрузки действуют параллельно краю несущей плиты пола (Рис.5.5.)

Page 28: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

26

Рис.5.5.: Момент от параллельной нагрузки по краю, параллельному этому краю

Условные обозначения

P : осевая нагрузка L : радиус пластичности (как [5] или [6]) x : радиус для каждой отдельной нагрузки (x=ar) y : половина расстояния между векторами нагрузок

Как пользоваться графиком:

Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности при помощи уравнения [5] или [6]

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [15]

x =ar

Шаг 3 : Рассчитайте yx

Рассчитайте L2x

Выведите

PMM ¢+

= z

Шаг 4 : Для определенной толщины пола (h) и определенного качества бетона (fct) можно рассчи-тать требуемую упругость (Re,3)

Page 29: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

27

/1/

где fct : изгибающее напряжение для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведенной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

· Параллельные нагрузки действуют перпендикулярно краю несущей плиты пола (Рис.5.6.)

Экстраполя-ция

Рис.5.6.: Пример приложения параллельной нагрузки на краю, перпендикулярном краю не-сущей плиты пола.

Условные обозначения

P : осевая нагрузка L : радиус пластичности (как [5] или [6]) x : радиус для каждой отдельной нагрузки (y=ar) y : расстояние от центральной оси до края несущей плиты пола

Page 30: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

28

Как пользоваться графиком:

Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности при помощи уравнении [5] или [6]

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [15]

y = ar

Шаг 3 : Рассчитайте xy

Рассчитайте Lx

Выведите

PMM ¢+

= z

Шаг 4 : Для определенной толщины пола (h) и указанного качества бетона (fct) можно рассчитать требуемую упругость (Re,3)

/1/

где fct : изгибающее напряжение для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведенной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Ø Угол несущей плиты пола

Page 31: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

29

Рис. 5.7.: Зависимость тангенциального момента Mt от нагрузки F как функция зависимо-сти расстояния от точки приложения нагрузки и характеристической длины.

Для вычислений кривая может быть упрощена:

Если Ls

> 1,5 то влияние одной нагрузки на другую равно 0

Если Ls

< 1,5 то влияние одной нагрузки на другую является линейным (см. Рис.

5.7.)

Page 32: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

30

Рис. 5.8.: Две точки приложения нагрузки в углу.

В программе 2 рассчитывается две ситуации:

Влияние одной нагрузки на другую рассчитывается при помощи Рис. 5.7.

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона [13] Используется самое большое значение Re,3 из двух.

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведен-ной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Page 33: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

31

5.2. Нагрузка в трех точках по одной линии.

Ø Центр несущей плиты пола

Рис.5.9.: Нагрузка в трех точках по центральной линии несущей плиты пола.

Могут быть рассчитаны три ситуации:

Влияние одной нагрузки на другую рассчитывается при помощи Рис. 5.7.

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона [13] Используется самое большое значение Re,3 из трех.

Page 34: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

32

Ø Край несущей плиты пола Нагрузка в трех точках на одной линии по краю рассчитывается в несколько фаз. Используется комбинация формул из пункта 4.2. (Радиальная сосредоточенная нагрузка на краю) и из пункта 5.1.; см. Рис. 5.3 (Параллельная нагрузка на краю).

Рис. 5.10. Нагрузка в трех точках на одной линии по краю несущей плиты пола. Ø Угол несущей плиты пола

Рис. 5.11. Нагрузка в трех точках на одной линии в углу несущей плиты пола. Можно рассчитать три ситуации:

Используя Рис. 5.7, можно рассчитать влияние одной нагрузки на другую.

Page 35: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

33

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона [13]

Используется самое большое значение Re,3 из трех.

5.3. Нагрузка в четырех точках по одной линии.

Ø Центр несущей плиты пола

Рис.5.12.: Нагр в четырех точках по центральной линии несущей плиты пола. Могут быть рассчитаны четыре ситуации:

Влияние одной нагрузки на другую рассчитываются при помощи Рис. 5.7.

Page 36: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

34

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона [13]

Используется самое большое значение Re,3 из четырех.

Æ Край несущей плиты пола Для расчета нагрузки в четырех точках по одной линии на краю используется также система комби-

нированного расчета нагрузки в одной и двух точках на краю (см. нагрузка в трех точках на краю).

Æ Угол несущей плиты пола

Page 37: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

35

Рис. 5.13. Нагрузка в четырех точках на одной линии в углу несущей плиты пола. Можно рассчитать четыре ситуации:

Используя Рис. 5.7, можно рассчитать влияние одной нагрузки на другую.

Page 38: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

36

где: L : радиус пластичности (как [5] или [6])

ar : контактный радиус нагрузки

fct : изгибающее напряжение для упрочненного бетона [13] Используется самое большое значение Re,3 из четырех.

5.4. Нагрузка в четырех точках в форме прямоугольника. Æ Центр несущей плиты пола

Рис.5.14.: Нагрузка в четырех точках в форме прямоугольника по центру несущей плиты пола.

Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности при помощи уравнений 5 или 6

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [15]

а =2 * ar

Шаг 3 : Рассчитайте La

Рассчитайте ay

Выведите Lae

с Рис. 5.3.

Шаг 4 : La

=Lae

из шага 3

Рассчитайте ax

Page 39: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

37

Выведите новое значение Lae

с Рис. 5.3.

Шаг 5 : Для приведенной толщины пола (h) и указанного качества бетона (fct) можно рассчитать требуемую упругость (Re,3)

где fct : изгибающее усилие для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведен-ной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Æ Край несущей плиты пола

Пример 1

Рис.5.15.: Нагрузка в четырех точках в форме прямоугольника по краю несущей плиты пола. Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности (L) при помощи уравнении [5] или [6]

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [15]

a =2 * ar

Шаг 3 : Рассчитайте La

Page 40: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

38

Рассчитайте ay

Выведите 1 Lae

(Рис. 5.3.)

Шаг 4 : Рассчитайте 2wae

возьмите Lae

Выведите (М'= М)

PM M ¢+

= P

2M= z

Шаг 5 : Для определенной толщины пола (h) и указанного качества бетона (fct) можно рассчитать требуемую упругость (Re,3)

где fct : изгибающее усилие для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведенной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Page 41: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

39

Пример 2

Шаг 1 : Рассчитайте радиус пластичности (L) при помощи уравнения [5] или [6]

Шаг 2 : Рассчитайте аr при помощи формул [9] или [13]

a =2 * ar

Шаг 3 : Рассчитайте La

Рассчитайте ax

Выведите 1 Lae

(Рис. 5.3.)

Шаг 4 : Рассчитайте 2wae

возьмите Lw

Выведите

PM M ¢+

= P

2M= z

Шаг 5: Для определенной толщины пола (h) и указанного качества бетона (fct) можно рассчитать требуемую упругость (Re,3)

Page 42: Binder RUS

5. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ НАГРУЗОК

40

где fct : изгибающее напряжение для бетона согласно формуле [13]

Результат расчета Re,3 необходим для выбора типа фибры и ее количества для приведенной толщины несущей плиты пола и указанных свойств бетона.

Æ Угол несущей плиты пола

Рис. 5.16.: Нагрузка в четырех точках в форме прямоугольника, находящиеся в углу несу-щей плиты пола.

При использовании схемы 1 происходит упрощение схемы нагрузки с четырех точек до двух. Затем две точки нагрузки упрощаются до одной с использованием Рис. 5.3.

Значение Re рассчитывается с помощью комбинации формул [14] и [12]

Page 43: Binder RUS

6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ

41

6. Распределение нагрузки.

6.1.Штифтовые соединения. Предполагается распределение 40% нагрузки.

6.2.Компенсационные швы. Предполагается распределение 20% нагрузки.

6.3.Соединение двух компенсационных швов. Предполагается распределение 60% нагрузки (20% на каждую соседнюю несущую плиту пола).

6.3.Свободные соединения. Распределение нагрузки отсутствует.

Page 44: Binder RUS

7. РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ НАГРУЗКИ

42

7. Равномерно распределенные нагрузки.

/10/

где : q : равномерно распределенная нагрузка

h : толщина несущей плиты пола

Re,3 : коэффициент упругости (см. разделы 11 и 12)

λ : 4

EI4k

Page 45: Binder RUS

8. ЛИНИИ ДЕЙСТВИЯ НАГРУЗКИ

43

8. Линии действия нагрузки

где

8.1.Центральная линия нагрузки.

8.2. Линия нагрузки на краю и в углу.

где : L : радиус пластичности ([5] или [6])

b : ширина линии нагрузки p : линейная нагрузка Н/м

Page 46: Binder RUS

9. УСАДКА

44

9. Усадка.

9.1.Центр несущей плиты пола.

/5/

где:

ψ : коэффициент сжатия (0 < ψ < 1) (Функция толщины и расстояния между швами; см. нижепри-веденную таблицу )

μ : коэффициент трения между несущей плитой пола и грунтовым основанием

Lj : расстояние между швами

h : толщина несущей плиты пола

φ : коэффициент ослабления φ ≈ 5 (свежий бетон)

εsh : усадка бетона в соответствии с водоцементным отношением, типом бетона, скоростью отвер-ждения и т.д. варьируется от 0,1 ‰ до 0,8 ‰

Таблица 9.1.: Коэффициент сжатия (ψ) как функция коэффициента трения (μ), расстоя-ния между швами (Lj) и толщины несущей плиты пола (h). /5/

μ Смесь промытого песка и гравия 1,6 Битумная эмульсия 2 Гранулированный подстилающий грунт 1,3 Пластичный грунт 1,7 Полиэтиленовое защитное покрытие - двойное

0,5

Полиэтиленовое защитное покрытие - 0,7

Page 47: Binder RUS

9. УСАДКА

45

однослойное Слой песка 0,9 Битумный раствор 3,2

Таблица 9.2.: Коэффициент трения как функция вида контактной поверхности /5/

Усад

ка в

Содержание цемента, кг/м3

Водоцементное отношение (W/C), l/м3

Рис. 9.1.: Усадка как функция количества цемента и водоцементного отношения

В вышеприведенном графике усадку (ось ординат) можно вывести из содержания цемента (ось абсцисс) и содержания воды (прерывистая кривая) или водоцементного отношения (сплошная кри-вая).

Для расчета компенсации влияния влажности воздуха можно использовать следующий график (Рис. 9.2.)

Пример:

· содержание цемента : 350 кг/м3

· водоцементное отношение : 0,4

Æ из рис. 9.1 получим значение усадки =0,3‰

· относительная влажность = 60 %

Æ YRH = 0,9 (рис. 9.2)

Æ окончательная усадка : 0,3 * 0,9 = 0,27‰

Page 48: Binder RUS

9. УСАДКА

46

Точка отсчета

Относительная влажность воздуха

Рис. 9.2.: Поправочный коэффициент как функция влажности воздуха /7/ Нижеприведенная таблица представляет упрощенную версию для случая отсутствия доступных данных.

внутри помещения

вне помещения

Таблица 9.2.: Упрощенные коэффициенты усадки /9/

Page 49: Binder RUS

9. УСАДКА

47

В ЕС используются следующие значения, при-сваиваемые по умолчанию:

В помещении εsh = 0,4 ‰

На улице εsh = 0,2 ‰

Для остальных стран условия местной влажности должны быть установлены.

9.2. Край несущей плиты пола.

9.3. Угол несущей плиты пола.

Page 50: Binder RUS

10. РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР

48

10. Разность температур

10.1. Общие сведения.

Рис. 10.1: Деформация несущей плиты пола по причине разности температур dT Разность температур верхней и нижней поверхности несущей плиты пола приводит к тому, что не-сущая плита деформируется по краям и углам.

Эти деформации вызывают напряжения в несущей плите пола. Эти напряжения следует учитывать дополнительно к напряжениям нагрузки и усадки.

Однако есть существенная разница между колебаниями температуры воздуха и температуры верх-ней и нижней поверхности несущей плиты из бетона.

Также по причине инерционного характера данного явления, нагревание и охлаждение бетона про-исходит значительно медленнее, чем изменение температуры воздуха.

Page 51: Binder RUS

10. РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР

49

Температура конструкции Зима Лето

Верхняя сторона несущей плиты пола

Вер

хняя

сто

рона

нес

ущей

пл

иты

пол

а

Утро Утро День, в тени

Рис. 10.2.: Разность температур для бетонной несущей плиты пола /13/

Рис. 10.2. показывает влияние температуры воздуха на температуру несущей плиты пола. График основан на допущении, что температура воздуха в течение рассматриваемого периода варьируется от +20ºС до +50ºС (критическая ситуация)

Пример

∆Т air ( ∆ Твоздуха ) = 30º С

Толщина несущей плиты пола = 150 мм

∆ Тconcrete ( ∆Т бетона) = 15º С

Для несущих плит пола внутренних помещений, где температурные колебания намного ниже, ∆Т бе-

тона также ниже.

При отсутствии детальной информации для стран EC предлагаются следующие значения.

Внутрецнние несущие плиты ∆Т бетона = 5º С

Внешние несущие плиты ∆Т бетона =10º С

Page 52: Binder RUS

10. РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР

50

10.2. Нагрузки по центру и по краю.

/5/

Где

α = 10-5

φ = 2 (старый бетон)

∆Т = разность температур верхней и нижней сторон несущей плиты пола

Е = коэффициент Е бетона

10.3. Нагрузка на углу.

Page 53: Binder RUS

11. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ЖЕСТКОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ

51

11. Расчетные параметры для жесткости при изгибе

Расчетные параметры получены при испытаниях стержней в соответствии с методикой проведения испытаний, установленной TR34 для отклонения не более 3 мм на пролет балки длиной 450 мм. Этот метод основан на японском стандарте. (JSCE – SF4) /11/

ЭТИ ЗНАЧЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫ ТОЛЬКО ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ФИБР DRAMIX.

значения Re

Количество

Таблица 10.1.: Значения Re для стальных фибр Dramix. /8/

Page 54: Binder RUS

12. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ

52

12. Расчетные параметры нагрузки

Рис. 12.1.: Распределение момента для неупрочненных полов с сосредоточенной нагрузкой по центру. /12/

Page 55: Binder RUS

12. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ

53

Рис. 12.2.: Распределение момента для упрочненных стальной фиброй полов с сосредото-ченной нагрузкой по центру. /12/

Из рис.12.1 и 12.2 видно, что распределение момента для неупрочненной несущей плиты пола (или несущей плиты пола со стальной арматурной сеткой) существенно отличается от такового для по-лов со стальной фиброй по пределу прочности.

Page 56: Binder RUS

12. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ

54

До появления первой микротрещины (на нижней части несущей плиты пола) состояние неупроч-ненного пола и пола со стальной фиброй будет одинаковым.

Только после первой трещины можно увидеть разницу между этими двумя видами полов. Неупроч-ненный (или со стальной арматурной сеткой) пол не может противостоять тангенциальному момен-ту в фазе образования трещин. Трещина под нагрузкой быстро распространиться до края несущей плиты пола. Как только трещина достигает края, достигается предел прочности.

В конструкции упрочненного стальной фиброй пола в пластичной фазе под нагрузкой формируется момент пластического шарнира. По причине поведения упрочненного стальной фиброй бетона по-сле появления трещин, несущая плита пола все еще может воспринимать изгибающий момент. Чем выше коэффициент прочности (значение Re, 3 , см. таблицу 10.1), тем выше остаточное сопротив-ление в пластической фазе.

уровень 3 фаза разрушения

уровень 2 радиальная трещина

уровень 1 без трещин

Рис. 12.3.: Теоретическая кривая восприятия нагрузки несущей плиты пола на грунтовом основании. /12/

неупрочненный

мелкодисперсная фибра

Рис. 12.4.: Кривая восприятия нагрузки несущей плиты пола на грунтовом основании. /12/

Page 57: Binder RUS

12. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ

55

Предел прочности достигается, когда Мr = M0 и Мt = Mf

Мr : радиальный изгибающий момент

Мt : тангенциальный изгибающий момент

M0 : изгибающий момент для бетона в пластичной фазе.

Mf : изгибающий момент для стальных фибр в пластичной фазе.

Методика расчета предела прочности рассчитывает предел прочности как функцию суммы двух максимальных изгибающих моментов.

В фазе предела прочности упрочненного стальной фиброй бетона происходит взаимодействие между отрицательными и положительными моментами, как функция жесткости несущей плиты пола и реакции нижнего слоя основания, которая определяет окончательные параметры несущей плиты пола.

Таким образом, максимальный предел прочности на изгиб (fd) является суммой сопротивления раз-

рушению до первой трещины (fct для Мr ) и остаточного напряжения при изгибе (fft = fct * 100Re,3

для Мt)

Расчетное напряжение при изгибе(fd), использованное в проекте, определяется по следующей формуле:

fct рассчитывается при помощи формулы [13]

Это объясняет, почему напряжения могут оказываться выше, когда их сравнивают с теми, которые использовались в Вестгаардовском методе расчета коэффициента упругости.

Экспериментальные результаты показывают, что для использования методики определения изгиб-ного напряжения для расчета несущей плиты пола, значение Rе,3 должно быть выше 30. Если оно меньше данного критического значения, то несущая плита пола ведет себя как неупрочненная, и, таким образом, должна быть спроектирована при помощи формулы упругости (Вестгаард, Пикетт и Рей (Pickett and Ray)…)

Исследование, проведено в Thames Polytechnics (Великобритания) также показывает, что характе-ристики упрочненного стальной фиброй пола ( Rе,3 > 30) можно сравнить с двойным полом со стальной арматурной сеткой.

Page 58: Binder RUS

12. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ

56

нагрузка

насы

пное

грун

тово

е ос

нова

ние

Расположение (мм)

Рис. 12.5.: Кривые отклонения под нагрузкой по центру для полов, упрочненных Dramix и стальной арматурной сеткой на насыпном грунтовом основании./15/

нагрузка

упло

тнен

ное

грун

тово

е ос

нова

ние

Расположение (мм)

Рис. 12.6.: Кривые отклонения под нагрузкой по центру для полов, упрочненных Dramix и стальной арматурной сеткой на уплотненном грунтовом основании.

Page 59: Binder RUS

13. КОЭФФИЦИЕНТЫ БЕЗОПАСНОСТИ И НАГРУЗКИ

57

13. Коэффициенты безопасности и нагрузки.

Мы предлагаем использовать один из следующих коэффициентов безопасности.

Пример 1 Не принимая во внимание усадку и трение

Расстояние между соединением ≤ 12 м

Коэффициент нагрузки = 1,5

Динамический коэффициент = 1,4

Расстояние между стыками > 12 м

Коэффициент нагрузки = 2

Динамический коэффициент = 1,4

Пример 2

Принимая во внимание усадку и трение

Независимо от расстояния между стыками

Коэффициент нагрузки = 1,2

Динамический коэффициент = 1,4

Page 60: Binder RUS

14. РЕЗУЛЬТАТЫ

58

14. Результаты. Толщина несущей плиты пола рассчитывается в мм. Рекомендуется работать с инкрементом 5 мм.

Дозировка рассчитывается в кг по двум причинам.

1. Используя дозирующее оборудование, можно добавить точное число фибр.

2. Дозировка может быть рассчитана в соответствии с толщиной пола, чтобы соответствовать об-щему количеству в мешках по 20 кг на одну бетономешалку. (см. нижеприведенную таблицу)

Пример. Для автобетономешалки объемом 6 м3 практическими дозировками являются значения 27,30, 33 и 37 , поскольку они соответствуют 8, 9, 10 и 11 мешкам.

Если результаты расчета дозировки не соответствуют числу мешков, при изготовлении несущей плиты пола нужно использовать ближайшее более высокое значение.

Подрядчик должен принять это во внимание при составлении сметы.

Практическая дозировка (мешки по 20 кг)

Объем автобетономешалки

число мешков

Таблица 14.1.: Практическая дозировка с использованием мешков по 20 кг.

Page 61: Binder RUS

15. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

59

15. Список использованной литературы

/1/ The concrete Society - Concrete Industrial Ground Floors; A guide to their design and Construc-tion - TR 34 second edition Febr. 1995

/2/ G.G. Meyerhof - Journal of the soil mechanics and foundations division: Load carrying capacity of concrete pavements - June 1962

/3/ Anders Losberg - Design methods for structurally reinforced concrete pavements - 1961 /4/ Ake Skarendahl, Bo Westerberg - CBI report 1 :89: Guide for designing fibre concrete floors -

1988 /5/ Swedish concrete association - Stalfiberbetong – rekommendationer for bnstruktion, utforande

och provning Betongrapport nr 4 - 1995 /6/ Betongkonstruktioner - Boverkets Handbok om betongkonstruktioner BBK 94 - Band 1

Konstruktion /7/ Goran Moller, Nils Petersons, Paul Samuelsson - Betonghandbok - material - Svensk Byggtjanst /8/ Dirk Nemegeer - DRAMIXB guidelines: Design of concrete structures, Steel wire fibre reinforced

concrete structures with or without ordinary reinforcement - 1996 /9/ NEN 6720: Technische grondlagen voor bouwconstructies (TGB 1990) - Voorschriften Beton.

Constructieve eisen en rekenmethoden (UBC 1990) - September 1991 /10/ J. Eissenmann - Handbuch der StraBenbau /11/ JSCE-SF4 (Japanese Steelfibre standard) /12/ Prof. Dr.-lng. Horst Falkner - Untersuchung des Tray- und Verformungsverhaltens von Indust-

riefuBboden am Stahlfaserbeton - Heft 1 17 - Braunschweig - 1995 /13/ DAfstb - Richtlinie "Betonbau im umgang mit wassergefahrdenden /14/ Flijssigkeiten. /15/ Univ. Prof. Dr.-lng. H. Falkner; Dr.-lng. M. Teutsch – Comperative Investigations of Plain and Steel

Fibre Reinforced Industrial Ground Slabs - Heft 102 - Braunschweig - 1993 /16/ P.H. Bischoff, A.J. Valsangkar and J.A. Irving - Experimental study of concrete floor slabs on

grade - Department of Civil Engineering, University of New Brunswick, Fredericton